氧氣分析儀在半導(dǎo)體設(shè)備硅片承載區(qū)域氧含量監(jiān)測控制方法

半導(dǎo)體指常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料，是電子產(chǎn)品的核心。在電子半導(dǎo)體器件制造中，單晶硅的氧濃度會嚴重影響單晶硅產(chǎn)品的性能，也是單晶硅生長過程中較難控制的環(huán)節(jié)。因此，對硅片承載區(qū)域氧氣含量的控制顯得十分重要。下面工采網(wǎng)小編和大家一起看看半導(dǎo)體設(shè)備硅片承載區(qū)域氧含量控制方法及控制技術(shù)應(yīng)用方案。

硅片在傳輸過程中、升降舟（進出反應(yīng)室）前后過程中，向晶圓傳送盒傳送時，是在相對密封的硅片承載區(qū)域進行的。由于硅片可與空氣中的氧發(fā)生自然氧化反應(yīng)，生成被工藝視為“污染”的不均勻氧化物，使工藝結(jié)果得不到保證，造成硅片的品質(zhì)降低甚至報廢現(xiàn)象。因而控制硅片承載區(qū)域氧含量變的十分迫切。對于硅片承載區(qū)域氧含量需要考慮硅片承載區(qū)域是一個相對密封的環(huán)境，其內(nèi)設(shè)有多路管道閥門及檢測單元，設(shè)于其中的硅片傳輸單元較多、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。由于硅片承載區(qū)域復(fù)雜的結(jié)構(gòu)特點，在控制的開始階段，硅片承載區(qū)域的氧氣含量還較高，氣體分析儀測得的數(shù)值與目標值的差距較大，所以PID計算輸出的控制量也大，易產(chǎn)生超調(diào)，造成參數(shù)整定困難。在這種狀況下，需要耗費很長的時間，才能實現(xiàn)控制目標。

針對上述問題，通常需要采取氧氣（O2）分析儀和氣體質(zhì)量流量控制器來閉環(huán)控制和降低設(shè)備內(nèi)部氣氛中的含氧量。同時，為避免微氧控制過程中氣氛壓力超出安全范圍，一般采用了基于PLC的閉環(huán)控制模型來控制氣氛中的壓力，確保微氧控制良好情況下壓力系統(tǒng)的可靠運行。工采網(wǎng)提供的英國SST 高溫氧氣分析儀 - OXY-Flex是高溫型氧化鋯氧氣分析儀，供電電壓為24V，有多種輸出：4~20mA, 0~10V,RS232，適用于不易接觸到氣體的測量場合或封閉系統(tǒng)，如通風管道，煙道和容器里。普通溫度型氧氣分析儀 OXY-FLEX-X 系列用來測量空氣或惰性氣體里氧氣濃度，氣體溫度范圍是-100 到+250℃；高溫系列氧氣分析儀 OXY-FLEX-X-H 系列是用來測量空氣或惰性氣體里氧氣濃度，溫度范圍是-100 到+400℃。這類產(chǎn)品特別適用于不易接觸到氣體的測量場合或封閉系統(tǒng)，如通風管道，煙道和容器里。

SST系列氧傳感器并不是直接測量氧氣濃度，而是待測氣體里的氧分壓值。為了直接輸出氧氣濃度， 氧氣分析儀OXY-FLEX 必須在空氣里或者已知特定參考濃度的氣體里進行標定。標定或重參考可以讓標定輸入端連接 GND 實現(xiàn)，并監(jiān)測數(shù)字周期輸出狀態(tài)或看板子綠燈狀態(tài)。標定過程中，輸出可以自動標定為一個固定參考值或通過改變電位器值手動標定為任何輸出值。固定參考值出廠默認為20.7%為普通大氣里標定值；標定值也可以在已知參考濃度氣體里通過 RS232 接口設(shè)置標定。標定值一直保存。再次說明，自動或手動標定可以用戶設(shè)置。正常的標定去除了應(yīng)用中和大氣壓力變化所造成的影響，也排除了傳感器工作最初幾百個小時內(nèi)可能發(fā)生的漂移問題。

審核編輯黃宇