L'analyseur d'oxygène est un outil essentiel.
Les exigences pour éviter la contamination sont simples : il ne doit y avoir ni oxygène ni humidité dans les gaz utilisés au cours de processus clés tels que le dépôt chimique en phase vapeur ou la gravure au plasma.
Tout analyseur ou capteur sélectionné pour l'humidité ou l'oxygène doit avoir un niveau de détection inférieur (LDL) jusqu'à des parties par milliard. Les mesures doivent être effectuées à proximité du point d'utilisation afin de réduire le risque de fuites après les mesures, bien que des contrôles de la qualité du gaz après le stockage puissent également être effectués.
Dans ces applications, les capteurs électrochimiques et à oxyde de zirconium sont généralement utilisés pour mesurer les traces d'oxygène.
Les options de détection électrochimique de l'oxygène sont les suivantes galvanic/Pico-Ion ou cellules de Hersch. Ces dernières offrent les avantages d'une LDL de 100 parties par billion et d'un faible encombrement, ce qui permet de les installer facilement à proximité de chaque point d'utilisation. Les deux technologies sont très fiables et réagissent rapidement aux relevés de ppm, qu'ils soient faibles ou élevés. Les analyseurs galvaniques économiques utilisent des capteurs qui s'épuisent et doivent être remplacés tous les 12 à 18 mois, en fonction de l'application et du gaz dans lequel ils mesurent. Cependant, le remplacement des capteurs est extrêmement facile à réaliser sans nécessiter de connaissances spécialisées et est souvent intégré dans un programme de routine. Les cellules de Hersch n'ont pas besoin d'être remplacées, mais l'électrolyte doit être complété toutes les quelques semaines.
Pour de nombreux clients, une vérification périodique de l'équipement de contrôle est une routine de qualité standard qui s'applique quel que soit l'équipement utilisé. D'autres, en revanche, y voient une augmentation des coûts de maintenance.
L'avantage de la zirconium-oxide oxygen sensing technology est la rapidité de réaction aux changements de conditions, qu'il s'agisse de passer d'un niveau faible à un niveau élevé de ppm ou d'un niveau élevé à un niveau faible, ainsi que le fait que les capteurs ne s'épuisent pas. Contrairement aux capteurs électrochimiques, l'exposition à l'air ne consomme pas les capteurs en oxyde de zirconium.
Le principal inconvénient est la LDL relativement élevée (environ 0,01ppm O2) qui les rend inadaptés à certaines applications. Tout hydrocarbure présent réagira avec l'oxygène sur le capteur en raison de sa température élevée et donnera une lecture faussement basse.
Trois technologies sont généralement utilisées pour mesurer l'humidité à l'état de traces dans la fabrication des semi-conducteurs :
La spectroscopie à cavité annulaire (CRDS) offre des mesures précises, stables et rapides grâce à la technologie des capteurs optiques. Les instruments ont une LDL allant jusqu'à 0,1 ppb en fonction du gaz mesuré. En raison de leur coût relativement élevé, ils sont principalement utilisés dans les points de distribution centraux. En cas de contamination, la maintenance peut être importante et coûteuse.
Quartz Crystal Microbalance (QCM). Bien qu'ils ne soient pas aussi rapides que les CRDS, ces analyseurs ont une LDL de 0,05 ppmV et offrent des mesures fiables à long terme avec une fonction d'auto-étalonnage. En raison de la taille du boîtier de l'analyseur, et malgré les avantages significatifs en termes de coûts par rapport aux technologies optiques, ces analyseurs sont normalement installés dans des lieux centraux, par exemple au niveau de la distribution du gaz. De nombreux modèles offrent un très bon rapport coût/ durée de vie avec des périodes de maintenance prolongées.
Ceramic impedance dew-point transmitters. Très rentables, à des fractions des coûts des autres technologies, les capteurs sont capables de mesurer jusqu'à 1ppbV et sont petits et faciles à installer sur le lieu d'utilisation. Pour garantir des mesures cohérentes, un réétalonnage annuel est nécessaire. Cette opération peut toutefois être effectuée par l'utilisateur et être combinée à d'autres opérations de maintenance de routine sur le système. En participant au programme d'échange de capteurs d'un fabricant, l'utilisateur bénéficie d'une garantie à vie pour son capteur.
Qu'il s'agisse de mesurer l'oxygène ou l'humidité, il est tout aussi important de prendre la bonne décision en matière d'échantillonnage que de choisir l'analyseur approprié, car la vitesse et la précision des mesures dépendent de tous les éléments du système, et pas seulement de la technologie du capteur. Le type de tube d'échantillonnage utilisé est primordial, tout comme le choix des raccords appropriés pour les mesures de faible niveau. L'idéal est d'utiliser un tube en acier inoxydable électropoli avec des raccords à haute intégrité.
Si vous envisagez d'acheter un système de mesure de l'humidité ou de l'oxygène, pensez toujours à l'échantillonnage dès les premières étapes de la prise de décision et demandez l'avis d'un expert lorsque cela est possible. Seule la bonne combinaison d'un analyseur et d'un système d'échantillonnage permettra d'obtenir des résultats optimaux, d'éviter des dommages prématurés et de garantir des résultats de mesure fiables et cohérents.
Nous espérons que ce bref article vous a donné un aperçu des nombreuses options actuellement disponibles sur le marché pour effectuer des mesures précises de l'humidité et de l'oxygène à l'état de traces dans la fabrication des semi-conducteurs.
Le large éventail de technologies, d'analyseurs et de marques disponibles sur le marché permet aux utilisateurs de choisir la solution la mieux adaptée à leur application, en termes de performances et de budget. Cependant, il est toujours bon de demander l'avis d'un expert avant de prendre une décision, surtout s'il s'agit d'un système qui mesurera plus d'un paramètre, afin de s'assurer que les technologies et les composants d'échantillonnage sont compatibles.
Inscrivez-vous à l'une de nos lettres d'information sur l'industrie et vous recevrez directement dans votre boîte aux lettres électronique nos dernières informations et réflexions sur le sujet !
S'inscrire