I. importance et difficultés de la surveillance de l'oxygène dans la fabrication de semi - conducteurs

Dans le processus de fabrication de semi - conducteurs, la pollution par l'oxygène peut déclencher des réactions d'oxydation inutiles, ce qui entraîne des défauts dans les circuits intégrés et les plaquettes de silicium, ce qui perturbe l'intégrité de la structure du film mince et affecte gravement l'uniformité et la fiabilité du produit. Par conséquent, les fabricants de semi - conducteurs doivent surveiller de près la teneur en oxygène des gaz de process et des chambres d'équipement, même des traces d'oxygène (aussi faibles que ppm) peuvent nuire considérablement aux performances des composants.

Actuellement, la surveillance de l'oxygène dans les gaz de procédé semi - conducteurs est principalement confrontée aux difficultés techniques suivantes:

• La détection précise d'oxygène à très faible concentration inférieure à 10 ppm est requise;

• Besoin de soutenir la surveillance continue de la concentration d'oxygène dans un environnement sous vide;

• Le fonctionnement sûr et stable de l'équipement doit être assuré dans une atmosphère réductrice.

Parmi les nombreuses technologies de détection de gaz, la technologie d'analyse de capteur de zircone est idéale pour la surveillance de la concentration d'oxygène dans l'industrie des semi - conducteurs en raison de sa vitesse de réponse rapide, de sa précision de mesure élevée, de sa large plage de mesure, de sa stabilité et de sa longue durée de vie.

D'autre part, la réalisation de la domestication de ce type d'instruments est devenue un besoin urgent au niveau stratégique national. Actuellement, l'équipement d'analyse de l'oxygène à l'état de traces dépend encore principalement des importations européennes et américaines. Selon les exigences du rapport d'activité du Gouvernement de 2025, la percée des technologies de base clés et la promotion de la substitution domestique ont une grande importance pour la sécurité de la chaîne industrielle.

II. Solutions et pratiques innovantes pour les instruments quadripartites

Quad instruments se concentre depuis longtemps sur la recherche et le développement et la promotion de capteurs de zircone et d'Analyseurs de gaz. Pour répondre à la demande croissante de détection d'oxygène à faible concentration dans les industries des semi - conducteurs et de l'électronique, la société a développé avec succès la série gasboard - 3050 d'Analyseurs d'oxygène à faible concentration. Avec des résolutions allant jusqu'à 0,1 PPM, une plage de 0 à 10 ppm à 100% o₂ et des capteurs en zircone éprouvés sur le terrain, cette gamme offre d'excellentes caractéristiques de reproductibilité et de réponse à haute vitesse.

Figure 1 Quad ligne de production de capteur de zircone photoélectrique et différents types de produits de puce de capteur de zircone

2.1 Principe de fonctionnement du capteur d'oxygène zircone

La zircone est un excellent matériau électrolytique solide. Un capteur d'oxygène à la zircone classique est constitué d'un tube électrolyte céramique poreux à haute température, dont les parois interne et externe sont revêtues d'une couche poreuse de platine servant respectivement de cathode et d'anode. Le capteur est équipé d'un chauffage en céramique haute performance et d'une sonde à thermocouple qui travaillent ensemble pour maintenir un environnement contrôlé à haute température (généralement 650 ° c).

Figure 2 schéma de principe du capteur d'oxygène à zircone

Lorsque la température atteint le point de fonctionnement, les ions oxygène à l'intérieur de la zircone deviennent très actifs et peuvent migrer rapidement pour équilibrer la différence de pression partielle d'oxygène des deux côtés. Si la pression partielle d'oxygène est différente des deux côtés, une différence de potentiel est créée entre les électrodes, dont la taille est conforme à l'équation de Nernst:

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Où e est la Force électromotrice (v), R est la constante des gaz, t est la température absolue (k), F est la constante de Faraday et p₁ et p₂ sont respectivement les pressions partielles d'oxygène des deux côtés.

2.2 analyseur de traces d'oxygène gasboard - 3052

Conçu avec des capteurs in situ à distance, ce modèle est particulièrement adapté aux scénarios nécessitant une surveillance continue de la concentration en oxygène, tels que les équipements à semi - conducteurs, les boîtes à gants, les lignes d'azote, les cavités à vide et d'autres environnements à faible teneur en oxygène / anaérobie. Le capteur peut être installé dans la cavité à vide directement via un joint à vide, largement utilisé dans la fabrication de semi - conducteurs, la production OLED, l'impression 3D et d'autres applications industrielles utilisant des gaz inertes. Son capteur de zircone a une longue durée de vie, une grande stabilité et peut être remplacé sans remplacement pendant de nombreuses années dans des conditions d'entretien appropriées.

Figure 3 analyseur de traces d'oxygène gasboard - 3052

Caractéristiques principales du produit:

• Gamme: 0,1 ppm ~ 1000 PPM, couvrant la plupart des besoins de surveillance de cavité à vide semi - conducteur;

• interface de bride, plug - and - play;

• capteur de zircone basse température longue durée;

• Soutenir le fonctionnement de l'environnement sous vide;

• Taux de fuite < 1 × 10⁻⁹ mbar·l / S.

2.3 analyseur d'oxygène gasboard - 3053

Ce modèle est conçu pour l'extraction intégrée, intégrant un capteur de zircone de large gamme, une unité de traitement frontale et une pompe d'échantillonnage pour une variété de scénarios d'application en plus des corps à cavité réelle, tels que les fours de soudage par retour dans le processus SMT, etc.

Figure 4 analyseur d'oxygène gasboard - 3053

Caractéristiques principales du produit:

• Large plage de mesure: 0,1 ppm ~ 100%, adapté aux grandes fluctuations de concentration;

• Adaptation aux variations de pression: capteur de pression intégré qui peut compenser les variations mineures de la pression du gaz pour garantir une lecture stable;

• convient aux atmosphères réductrices: lorsque l'échantillon contient un combustible, le catalyseur au platine garantit que le gaz est équilibré avant de toucher l'électrode, ce qui permet de mesurer avec précision la teneur totale en oxygène.

3. Scénarios d'application typiques

La série gasboard - 3050 de Quad instruments peut répondre à la grande majorité des besoins de surveillance de la concentration d'oxygène dans les semi - conducteurs et les domaines connexes, avec des applications typiques, y compris, mais sans s'y limiter: