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助力中國(guó)芯——溶解氮在半導(dǎo)體機(jī)能水中的應(yīng)用

2024-07-17，星期三

高科技的殿堂里，半導(dǎo)體芯片無(wú)疑是那顆璀璨的明珠。然而，這顆明珠的誕生并非一蹴而就，其背后隱藏著無(wú)數(shù)精細(xì)且嚴(yán)苛的工藝流程。而在這眾多環(huán)節(jié)中，對(duì)于水的純凈度要求更是達(dá)到了近乎苛刻的程度。因此，超純水在半導(dǎo)體芯片的生產(chǎn)過程中扮演著至關(guān)重要的角色。

為何要控制機(jī)能水中的溶解氮？

超純水是微電子行業(yè)的工藝用水，半導(dǎo)體工廠會(huì)大量使用超純水，主要用于各個(gè)制程前后的濕法清洗。除了從超純水中脫除氣體，為了滿足某些特定半導(dǎo)體機(jī)臺(tái)的使用要求，還需要向超純水中添加氣體，用來(lái)滿足機(jī)臺(tái)特定的機(jī)能，這些加氣的超純水又稱為機(jī)能水。

機(jī)能水通過特定濃度物質(zhì)的添加改變了溶液的ZETA電位（指剪切面的電位，又叫電動(dòng)電位或電動(dòng)電勢(shì)，是表征膠體分散系穩(wěn)定性的重要指標(biāo)）。利用化學(xué)勢(shì)的概念改變清洗對(duì)象表面離子分布，獲得同種電荷相斥的作用，從而提高對(duì)一些納米級(jí)顆粒的去除率。在CMP（化學(xué)機(jī)械拋光）系統(tǒng)中，通過化學(xué)反應(yīng)和機(jī)械去除過程的循環(huán)實(shí)現(xiàn)晶圓全局或局部的平坦，隨著晶圓的要求越來(lái)越高，工藝制程越來(lái)越復(fù)雜，CMP的清洗由原來(lái)的數(shù)十次到目前的上百次或者更高的清洗頻次，同時(shí)在拋光的過程中引入一些特殊的氣體，從而提高CMP的材料去除率和表面質(zhì)量，降低產(chǎn)品的不良率。

為了達(dá)到更好的清洗效果，通常向超純水中添加氮?dú)?，同時(shí)也需要對(duì)溶氮溶解度進(jìn)行精確控制。哈希Orbisphere 511系列在線溶解氮分析儀具有精確、強(qiáng)大的過程監(jiān)測(cè)能力。

如何精準(zhǔn)控制溶解氮？

國(guó)內(nèi)某電子廠安裝一臺(tái)Orbisphere511 在線溶解氮分析儀（如下所示），圖1為某一時(shí)間段的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)長(zhǎng)期穩(wěn)定于10~16ppm。

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)人員反饋，HACH溶解氮現(xiàn)場(chǎng)表現(xiàn)優(yōu)異，維護(hù)量低，每年僅需要做一次維護(hù)。

圖1 Orbisphere 511在線連續(xù)監(jiān)測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)圖

哈希Orbisphere 511系列 在線溶解氮分析儀

從Orbisphere511 在線溶解氮分析儀現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的情況來(lái)看，511系列產(chǎn)品的探頭設(shè)計(jì)，可保證傳感器測(cè)量準(zhǔn)確、可靠、響應(yīng)時(shí)間短，內(nèi)置優(yōu)良的溫度補(bǔ)償機(jī)制，確保了儀器的有廣泛的適用性，用戶通過該儀器對(duì)溶解氮進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)能水的精確控制，為用戶的水工藝控制提供了有效的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)保證了用戶后段工藝的穩(wěn)定運(yùn)行。