Rilevamento di impurità sub-ppb per garantire la purezza dei gas speciali elettronici

Quali tipi di gas sono usati nella produzione di semiconduttori?

I gas speciali per l'elettronica includono sia gas ad alta purezza che miscele di gas, che sono configurati appositamente per queste applicazioni specifiche.

La produzione di semiconduttori può utilizzare fino a 30 gas diversi in tutti i vari processi. Questi includono gas come l'elio, l'azoto e l'argon che sono usati per fornire un'atmosfera inerte o per lavare le camere alla fine di un processo o prima della pulizia.

Altri gas sono usati in quantità attentamente controllate per assicurare che le reazioni abbiano luogo. Questi gas sono usati nei processi di incisione e deposizione per creare gli strati e le tracce dei chip semiconduttori. Questi gas includono i familiari (idrogeno, ammoniaca e cloro) così come composti più insoliti come l'esafluoroetano (C2F6), l'ottafluorociclobutano (C4F8) e il germano (GeH4).

A causa della precisione nella produzione di semiconduttori, sono necessari gas di purezza molto elevata. In genere la purezza è compresa tra il 99,998% e il 99,99994%, ma varia a seconda dei gas forniti e dell'applicazione.

Contaminanti comuni nei gas speciali per l'elettronica e come rilevarli

I contaminanti più comuni nei gas per elettronica e semiconduttori sono l'umidità e l'ossigeno. Il controllo dei livelli di questi è importante sia per i produttori di gas che per gli utenti. Ne parliamo in dettaglio nel nostro precedente post Ossigeno e umidità: una combinazione costosa.

Perché molti ESG sono complessi, c'è una vasta gamma di altri gas in traccia che sono potenziali contaminanti, e a causa dei requisiti di purezza, sono necessari strumenti con un limite di rilevamento molto basso.

Mentre gli analizzatori dedicati all'umidità e all'ossigeno sono molto efficaci nel rilevare tracce di queste impurità, per le tracce di altri gas sono necessari analizzatori in grado di misurare più gas in traccia a livelli molto bassi.

I gascromatografi sono una soluzione ideale. Possono essere configurati per rilevare vari profili di gas e ci sono modelli disponibili che rilevano più impurità di gas simultaneamente. Questo permette di risparmiare sia le spese di capitale che lo spazio. Avere uno strumento con un ingombro ridotto e progettato per un ambiente industriale è anche importante.

La gestione dei campioni di gas assicura un'elevata accuratezza

Quando si rilevano impurità a livelli sub-ppb, raggiungere la portata ottimale del gas campione attraverso l'analizzatore è essenziale per garantire la sensibilità dell'analizzatore. Allo stesso tempo, gli analizzatori con capacità online forniscono un allarme istantaneo se la qualità del gas si riduce improvvisamente (magari con l'aggiunta di una nuova bottiglia) o se si verifica una perdita nel sistema.

I sistemi di analizzatori online devono tenere conto di questi fattori e utilizzare la giusta combinazione di estrazione del campione, purificazione del gas di trasporto, selezione del flusso e portata per garantire la sensibilità.

Esempi di applicazione delle misure di impurità in tracce nei gas semiconduttori

Perché si tratta di un'area così complessa, esamineremo alcuni casi specifici. Note applicative dettagliate, compresi i cromatografi, possono essere trovate sulla nostra pagina sull'industria dei semiconduttori.

Rilevare parti per trilione di impurità nei gas UHP

Misurare tracce di gas permanenti fino a livelli di parti per trilione nei gas ad altissima purezza come elio, argon, ossigeno, azoto e idrogeno è un requisito molto comune nella produzione di semiconduttori.

Il successo di queste misure dipende da una combinazione di rivelatore, gascromatografo adatto, diluizione del campione e selezione del flusso di gas.

LDetek ha sviluppato un sistema che misura con successo impurità in tracce fino a meno di 100 ppt con la combinazione di:

• Rivelatore di emissioni al plasma plasma PlasmaDetek2
• Cromatografo a gas MultiDetek3
• Sistema di diluizione automaticaLDGDSA
• Selettore di flusso di campioniLDGSS
• purificatore di gasLDP1000 per produrre elio di grado 10.0 da usare come gas vettore

La tabella sottostante mostra i limiti di rilevamento inferiori specifici per ogni impurità in campioni di He, Ar, O2, H2 e N2.

Scarica la nota di applicazione completa che contiene informazioni dettagliate sull'applicazione e include le cromatografie.

Analisi dell'ottafluroclobutano UHP (C4F8) gas speciale per semiconduttori

L'ottafluorociclobutano, o perfluorociclobutano, C4F8, è un composto di carbonio e fluoro usato nella produzione e nella lavorazione di materiali e dispositivi semiconduttori, per esempio come gas di deposizione e mordenzante.

È un gas complesso da produrre e sono presenti diversi contaminanti cloroflurocratici, oltre all'anidride carbonica.

Questo gas è spesso richiesto al grado ULSI 5N (99,999% di purezza) e questo richiede un analizzatore di controllo qualità altamente sensibile, che è in grado di rilevare tutte queste impurità del gas fino a livelli di parti per miliardo.

La tabella sottostante mostra la composizione del campione di C4F8:

Il gascromatografo LDetek MultiDetek3 con il rivelatore PlasmaDetek2 offre i requisiti per questo tipo di applicazioni con gas speciali. La configurazione con valvole a diaframma spurgate combinate con un percorso di flusso di gas inerte rivestito e colonne rende il sistema perfettamente adatto a tali gas speciali e complessi. Il sistema è montato su rack e compatto e offre un controllo remoto completo. I protocolli di comunicazione industriale sono tutti integrati e devono semplicemente essere selezionati in modo specifico per le vostre esigenze.

Cromatografi di esempio sono disponibili nella nota di applicazione completa di ProcessSensing.com: Gascromatografo MultiDetek3 con rilevatore PlasmaDetek2 utilizzato per l'analisi di gas speciali per semiconduttori come UHP Octafluorocyclobutane (C4F8)

Misura di impurità in tracce nel Germano (GeH4)

Il germano è un gas altamente infiammabile e qualsiasi manipolazione del campione richiede un alto livello di sicurezza. Come tutti i gas semiconduttori richiede un alto livello di purezza - almeno il 99,999% - e ha una vasta gamma di impurità da rilevare.

Il PlasmaDetek2 e il MultiDetek3 combinati con il sistema di campionamento a monitoraggio continuo altamente sicuro permettono la misurazione della purezza di GeH4 con un rischio ridotto. Il monitoraggio dell'N2 della scatola spurgata è essenziale per garantire che non vi sia alcun rischio di accensione all'interno del MultiDetek3. La misurazione delle impurità in tracce può essere realizzata con un tempo di analisi relativamente breve e può offrire un limite di rilevazione molto basso delle impurità misurate, come richiesto per l'analisi della purezza di GeH4.

Scarica la nota di applicazione completa qui.

Scopri la gamma completa di applicazioni Process Sensing per l'industria elettronica e dei semiconduttori

La nostra pagina sull'industria dei semiconduttori contiene note applicative e informazioni di prodotto specifiche per l'industria elettronica e dei semiconduttori.

È possibile contattarci per parlare della vostra applicazione specifica o per saperne di più sulla nostra gamma di gascromatografi industriali e rilevatori di emissioni al plasma.