氧和濕度：一個昂貴的組合

半導體生產中微量雜質測量的典型要求

避免污染的要求很簡單：在化學氣相沉積或等離子刻蝕等關鍵過程中使用的氣體中不應存在氧氣或水分。

任何為水分或氧氣選擇的分析儀或傳感器必須具有低至ppb的檢測水平（LDL）。需要在使用點附近進行測量，以減少測量后發生泄漏的可能性，盡管也可以在儲存后檢查氣體質量。

半導體制造過程中常用的氧控制技術

通常，氧化鋯和電化學傳感器用于測量這些應用中的微量氧。

電化學氧傳感選項是電流/微粒子或赫氏電池。這些產品的優點是100 ppt的低檢測下限（LDL），占地面積小，便于在每個使用點附近安裝。這兩種技術都非常可靠，從低ppm讀數到高ppm讀數的響應速度都非常快。具有成本效益的電化學分析儀使用的傳感器耗盡，需要在12至18個月內更換，這取決于其測量的應用和氣體。然而，更換傳感器非常容易，無需專業知識，并且通常會納入常規計劃。赫氏電池不需要更換，但電解液需要每隔幾周加滿一次。

對于許多客戶來說，控制設備的定期檢查是一種標準的質量日常安排，無論使用什么設備，都將適用。然而，有些人可能認為這是增加了維護成本。

氧化鋯氧傳感技術的優點是對變化條件的快速響應，無論是從低ppm到高ppm還是從高ppm到低ppm，以及傳感器是非消耗性的。與電化學傳感器不同，暴露在空氣中不會消耗氧化鋯傳感器。

主要缺點是相對較高的檢測下限（約0.01ppm O2），這使得它們不適合某些應用。由于傳感器溫度過高，任何碳氫化合物都會與傳感器上的氧發生反應，并給出錯誤的低讀數。

半導體制造過程中常用的濕度控制技術

半導體制造中測量微量水分的技術通常有三種：

光腔衰蕩光譜（CRDS）由于采用了光學傳感器技術，能夠提供精確、穩定和快速的測量。根據測量的氣體，儀器的檢測下限降至0.1 ppb。由于成本相對較高，它們主要在中心分布點使用。如果受到污染，維護工作可能會很繁重，成本也很高。

石英晶體微平衡（QCM）。盡管沒有CRDS那么快，但這些分析儀的檢測下限為0.05 ppmV，并提供可靠的長期測量和自動校準功能。由于分析儀外殼尺寸的原因，盡管相對于光學技術具有顯著的成本優勢，但這些分析儀通常將安裝在中心位置，例如氣體分配處。許多型號提供非常好的壽命成本比和延長的維修期。

陶瓷阻抗露點變送器。具有很高的性價比，是其他技術成本的小部分，傳感器能夠測量低至1ppbV，以及小巧和易于安裝在使用點。為確保測量結果一致，需要每年進行一次重新校準。但是，這可以由用戶執行，也可以與系統上的其他常規維護相結合。當用戶參與制造商的傳感器更換計劃時，他或她的傳感器將有效地獲得終身保修。

取樣的重要性

無論是測量氧氣還是水分，正確的取樣決定與選擇正確的分析儀同樣重要，因為測量的速度和精度依賴于系統的所有部分，而不僅僅是傳感器技術。取樣管的類型是重要的，選擇合適的配件進行低水平測量。理想情況下，應使用具有高完整性配件的電拋光不銹鋼管。

如果您想購買水分或氧氣測量系統，請務必在早期決策階段考慮取樣，并盡可能聽取專家建議。只有分析儀和取樣系統的正確組合才能提供佳結果，防止過早損壞，并確保測量結果可靠和一致。

總結

我們希望這篇簡短的文章給予目前市場上用于半導體制造的許多微量水分和氧氣精確測量的選擇一些見解。

市場上廣泛的技術、分析儀和品牌為用戶提供了從性能和預算方面選擇適合其應用的機會。然而，在做出決定之前征求專家意見總是一個好主意，尤其是對于一個測量多個參數的系統，要確保技術和取樣組件兼容。