氧和湿度：一个昂贵的组合

半导体生产中微量杂质测量的典型要求

避免污染的要求很简单：在化学气相沉积或等离子刻蚀等关键过程中使用的气体中不应存在氧气或水分。

任何为水分或氧气选择的分析仪或传感器必须具有低至ppb的检测水平（LDL）。需要在使用点附近进行测量，以减少测量后发生泄漏的可能性，尽管也可以在储存后检查气体质量。

半导体制造过程中常用的氧控制技术

通常，氧化锆和电化学传感器用于测量这些应用中的微量氧。

电化学氧传感选项是电流/微粒子或赫氏电池。这些产品的优点是100 ppt的低检测下限（LDL），占地面积小，便于在每个使用点附近安装。这两种技术都非常可靠，从低ppm读数到高ppm读数的响应速度都非常快。具有成本效益的电化学分析仪使用的传感器耗尽，需要在12至18个月内更换，这取决于其测量的应用和气体。然而，更换传感器非常容易，无需专业知识，并且通常会纳入常规计划。赫氏电池不需要更换，但电解液需要每隔几周加满一次。

对于许多客户来说，控制设备的定期检查是一种标准的质量日常安排，无论使用什么设备，都将适用。然而，有些人可能认为这是增加了维护成本。

氧化锆氧传感技术的优点是对变化条件的快速响应，无论是从低ppm到高ppm还是从高ppm到低ppm，以及传感器是非消耗性的。与电化学传感器不同，暴露在空气中不会消耗氧化锆传感器。

主要缺点是相对较高的检测下限（约0.01ppm O2），这使得它们不适合某些应用。由于传感器温度过高，任何碳氢化合物都会与传感器上的氧发生反应，并给出错误的低读数。

半导体制造过程中常用的湿度控制技术

半导体制造中测量微量水分的技术通常有三种：

光腔衰荡光谱（CRDS）由于采用了光学传感器技术，能够提供精确、稳定和快速的测量。根据测量的气体，仪器的检测下限降至0.1 ppb。由于成本相对较高，它们主要在中心分布点使用。如果受到污染，维护工作可能会很繁重，成本也很高。

石英晶体微平衡（QCM）。尽管没有CRDS那么快，但这些分析仪的检测下限为0.05 ppmV，并提供可靠的长期测量和自动校准功能。由于分析仪外壳尺寸的原因，尽管相对于光学技术具有显著的成本优势，但这些分析仪通常将安装在中心位置，例如气体分配处。许多型号提供非常好的寿命成本比和延长的维修期。

陶瓷阻抗露点变送器。具有很高的性价比，是其他技术成本的小部分，传感器能够测量低至1ppbV，以及小巧和易于安装在使用点。为确保测量结果一致，需要每年进行一次重新校准。但是，这可以由用户执行，也可以与系统上的其他常规维护相结合。当用户参与制造商的传感器更换计划时，他或她的传感器将有效地获得终身保修。

取样的重要性

无论是测量氧气还是水分，正确的取样决定与选择正确的分析仪同样重要，因为测量的速度和精度依赖于系统的所有部分，而不仅仅是传感器技术。取样管的类型是重要的，选择合适的配件进行低水平测量。理想情况下，应使用具有高完整性配件的电抛光不锈钢管。

如果您想购买水分或氧气测量系统，请务必在早期决策阶段考虑取样，并尽可能听取专家建议。只有分析仪和取样系统的正确组合才能提供佳结果，防止过早损坏，并确保测量结果可靠和一致。

总结

我们希望这篇简短的文章给予目前市场上用于半导体制造的许多微量水分和氧气精确测量的选择一些见解。

市场上广泛的技术、分析仪和品牌为用户提供了从性能和预算方面选择适合其应用的机会。然而，在做出决定之前征求专家意见总是一个好主意，尤其是对于一个测量多个参数的系统，要确保技术和取样组件兼容。