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半導體這行當,干的就是“潔凈”的活兒。芯片上的線路,現在動不動就納米級,一點肉眼根本看不見的雜質,就能讓一整片晶圓報廢。所以,廠子里對付各種“臟東西”的法子,堪稱武裝到牙齒。這其中,水,這個最基本的介質,它的純凈與否,直接關系到生產的命脈。而在線ORP監測儀,就是守護這道命脈、判斷水質“活性”的一雙火眼金睛。說它是必要配置,一點不夸張,因為它管的不是水“干不干凈”,而是水“安不安分”。 你可能會問,超純水電阻率都測到18兆歐以上了,還不夠嗎?還真不夠。電阻率告訴你水里離子的總量,但ORP(氧化還原電位)告訴你的是水里那些氧化性物質(比如臭氧、過氧化氫)或還原性物質的“戰斗力”強弱。這個數值,單位是毫伏(mV),直接反映了水系統的化學傾向性。在半導體廠,這個數值是活的警報器。 它的必要性,首先體現在超純水系統的“心臟”部位——紫外線(UV)殺菌和臭氧殺菌環節。現在高端制程,為了防止細菌滋生和總有機碳(TOC)超標,普遍會用185nm波長的UV燈或者直接通臭氧來氧化分解有機物。加多少量合適?加少了,殺菌除碳效果不達標;加多了,多余的氧化劑會跟著超純水跑到后面的工藝里,那麻煩就大了。它們可能腐蝕精密管路,甚至氧化晶圓表面,改變其電學特性。這時候,在線ORP儀就派上大用場了。它像哨兵一樣,實時盯著ORP值的變化,并把信號反饋給氧化劑投加系統,實現精準的自動控制,確保氧化劑濃度被精準地維持在一個“剛剛好”的安全范圍。沒有它,這個環節基本就是盲人騎瞎馬。 其次,這雙眼睛在關鍵的化學機械拋光(CMP)工序里,更是不可或缺。CMP用的研磨液,其氧化還原特性直接決定了研磨速率和拋光效果。同一個槽子里的研磨液,ORP值可能會因為反應、稀釋或補液而緩慢漂移。漂著漂著,工藝窗口就跑偏了,今天拋出來的片子跟昨天就可能不一樣,良率怎么保證?在線ORP儀實時監測漿料的ORP,數據直接連到控制系統,一旦發現趨勢偏離設定值,就能自動觸發報警或調節指令,讓工藝狀態牢牢鎖死。這就把生產從“事后檢測”的被動,變成了“實時控制”的主動。 再者,在廢水處理與回收站,它的必要性同樣突出。半導體廢水成分復雜,可能含有各種需要被氧化分解的有機物,或者需要被還原處理的金屬離子。在處理池里,ORP值是判斷化學反應是否進行徹底的最直接參數。比如,要破氰,ORP必須控制到足夠高的正值;要去除六價鉻,ORP則必須控制在較低的負值范圍。裝上了在線ORP儀,操作人員在中央控制室就能對廢水處理的化學反應狀態了如指掌,確保排放絕對達標,同時也為昂貴的水資源回收再利用提供了關鍵的質量把關。 所以說,在半導體工廠,配置在線ORP監測儀,絕不是為了應付檢查的一個擺設。它是穿透水與化學品“表象”、直指其“化學活性本質”的關鍵傳感器。它把原本需要離線取樣、送到實驗室再等半天結果的滯后管理,變成了每分鐘每秒都在進行的、與生產線同步的實時脈搏監控。它守護的是工藝的穩定性,是產品的一致性,是動輒上億美元投資的良率保障。少了它,很多高級的制程控制和精細化管理,根本就無從談起。
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