I. importancia y dificultades del monitoreo de oxígeno en la fabricación de semiconductores

En el proceso de fabricación de semiconductores, la contaminación por oxígeno puede desencadenar reacciones de oxidación innecesarias, lo que resulta en defectos en circuitos integrados y pastillas de silicio, lo que a su vez destruye la integridad de la estructura de la película y afecta gravemente la uniformidad y fiabilidad del producto. Por lo tanto, los fabricantes de semiconductores deben monitorear estrictamente el gas de proceso y el contenido de oxígeno en la Cámara del equipo, incluso las trazas de oxígeno (tan bajas como ppm) pueden dañar significativamente el rendimiento del componente.

En la actualidad, el monitoreo de oxígeno en los gases de proceso de semiconductores se enfrenta principalmente a las siguientes dificultades técnicas:

• Es necesario lograr una detección precisa de oxígeno de concentración ultra baja por debajo de 10 ppm;

• Es necesario apoyar el monitoreo continuo de la concentración de oxígeno en un ambiente de vacío;

• Es necesario garantizar el funcionamiento seguro y estable del equipo en una atmósfera reductora.

Entre las muchas tecnologías de detección de gas, la tecnología de análisis de sensores de Zirconia se ha convertido en una opción ideal para el monitoreo de la concentración de oxígeno en la industria de semiconductores debido a sus ventajas de respuesta rápida, alta precisión de medición, amplio rango de medición, fuerte estabilidad y larga vida útil.

Por otro lado, la localización de este tipo de instrumentos se ha convertido en una necesidad urgente a nivel estratégico nacional. En la actualidad, los equipos de análisis de trazas de oxígeno todavía dependen principalmente de las importaciones de europa, Estados Unidos y Japón. De acuerdo con los requisitos del informe de trabajo del Gobierno de 2025, romper las tecnologías básicas clave y promover la sustitución nacional es de gran importancia para garantizar la seguridad de la cadena industrial.

II. soluciones y prácticas innovadoras de los instrumentos cuatripartitos

El instrumento Sifang se ha centrado durante mucho tiempo en la investigación y el desarrollo y promoción de sensores de Zirconia y Analizadores de gas. Para satisfacer la creciente demanda de detección de oxígeno de baja concentración en la industria de semiconductores y electrónica, la compañía ha desarrollado con éxito la serie gasboad - 3050 de Analizadores de oxígeno de baja concentración. Esta serie de productos tiene una resolución de 0,1 ppm, un rango de 0 - 10 ppm a 100% de o2, está equipada con sensores de Zirconia verificados en el sitio y tiene excelentes características de reproducción y respuesta de alta velocidad.

Figura 1 línea de producción de sensores fotoeléctricos de Zirconia Sifang y diferentes tipos de productos de chips de sensores de Zirconia

2.1 principio de funcionamiento del sensor de oxígeno de Zirconia

El Zirconia es un excelente material electrolítico sólido. Los sensores tradicionales de oxígeno de Zirconia están compuestos por tubos electroliticos cerámicos porosos de alta temperatura, con capas de platino poroso recubiertas en las paredes interior y exterior del tubo como cátodo y ánodo, respectivamente. El sensor incorpora un calentador de cerámica de alto rendimiento y una sonda térmica para mantener un ambiente de alta temperatura controlable (generalmente 650 ° c).

Figura 2 Esquema del sensor de oxígeno de Zirconia

Cuando la temperatura alcanza el punto de trabajo, los iones de oxígeno en el Zirconia se vuelven altamente activos y pueden migrar rápidamente para equilibrar la diferencia de presión parcial de oxígeno en ambos lados. Si la presión parcial de oxígeno en ambos lados es diferente, se producirá una diferencia de potencial entre los electrodos, cuyo tamaño está en línea con la ecuación de nencester:

¿‍ sí?

Entre ellos, e es la fuerza eléctrica (v), R es la constante de gas, t es la temperatura absoluta (k), F es la constante de Faraday y P y P son la presión parcial de oxígeno en ambos lados, respectivamente.

2.2 analizador de trazas de oxígeno gasboard - 3052

El modelo está diseñado con sensores in situ remotos y es especialmente adecuado para escenarios que requieren un monitoreo continuo de la concentración de oxígeno, como equipos semiconductores, guanteras, tuberías de nitrógeno, cámaras de vacío y otros entornos hipóxicos / anaeróbicos. Los sensores se pueden instalar directamente en la cavidad de vacío a través de conectores de vacío y se utilizan ampliamente en aplicaciones industriales que utilizan gases nobles, como la fabricación de semiconductores, la producción de OLED y la impresión 3D. Su sensor de Zirconia tiene una larga vida útil y una alta estabilidad, y puede ser reemplazado sin necesidad durante muchos años en condiciones de mantenimiento adecuadas.

Figura 3 analizador de trazas de oxígeno gasboad - 3052

Las principales características del producto:

• rango: 0,1 ppm a 1000 ppm, cubriendo la mayoría de las necesidades de monitoreo de cavidad de vacío de semiconductores;

• Interfaz de brida, Plug and play;

- sensores de Zirconia a baja temperatura de larga duración;

- apoyar el funcionamiento del entorno de vacío;

• Tasa de fuga inferior a 1 × 10 ⁹ mbar · L / S.

2.3 analizador de oxígeno gasboard - 3053

Este modelo es un diseño integrado de extracción, que integra sensores de Zirconia de amplio rango, unidades de preprocesamiento y bombas de muestreo, y es adecuado para una variedad de escenarios de aplicación además de la cavidad real, como hornos de soldadura de retorno en el proceso smt.

Figura 4 analizador de oxígeno gasboad - 3053

Las principales características del producto:

• amplio rango de medición: 0,1 ppm a 100%, adecuado para ocasiones con grandes fluctuaciones de concentración;

• Adaptación al cambio de presión: sensor de presión incorporado, que puede compensar pequeños cambios en la presión del gas y garantizar una lectura estable;

- adecuado para atmósferas reductoras: cuando la muestra contiene combustibles, el catalizador de platino garantiza que el gas esté equilibrado antes de tocar el electrodo, lo que permite medir con precisión el contenido total de oxígeno.

3. escenarios de aplicación típicos

La serie gasboad - 3050 del instrumento Sifang puede satisfacer la gran mayoría de las necesidades de monitoreo de concentración de oxígeno en semiconductores y campos relacionados. las aplicaciones típicas incluyen, pero no se limitan a: