TigerOptics电子气中PPT级别的水分含量检测与分析HALO KA半导体晶圆厂应用

更高品质的气体需求带动更高阶分析技术的发展

为了满足这些新应用带来的挑战，半导体行业的International Roadmap for Devices and Systems (IRDS)1组织强调了生产质量的 重要性。从而要求半导体设备厂家必须在半导体生产各工艺段中， 执行更为严格的工艺控制。对于气体品质的监控需要覆盖从洁净室 环境、晶圆生产工具和原材料生产的各个环节。因此更好的气体品 质监控是半导体晶圆厂提升产能和降低**品率的*关键手段之 一。

基线的稳定性

仪器零点的稳定性是另一个确保水分析仪长期稳定运行的关键因 素。大多数传统的分析仪都会因为漂移，要求分析仪通过周期性标 定重复做零点。假如零点气中的水分含量逐渐上升会发生什么呢? 含量逐渐上升的水会很轻易地导致纯化器失效，同时很难区分仪器 的水含量上升与仪器本身漂移的关联。这种情况下，分析仪周期性 的重复做零点会导致仪器读值一味地被修正。*终当样品气中的水 含量真正上升时，仪器读数偏低，无法及时反应样品气的变化。因 此，对于工艺生产来说，这是一个潜在的、无法侦测的威胁。

Tiger的分析仪不存在这样的隐患。基于CRDS原理，通过时间 差直接得到测量结果，****。测量过程中不受仪器漂移、环境 变化、激光衰减等因素影响，使得仪器基线在不产生漂移，确保仪 器的LDL。因此超高纯电子气中所有残留的水含量都会被仪器真实反 应，而不是被标定掩盖。

HALO KA H2O系列专为现代化晶圆厂设计。作为SEMI F112标 准推荐的分析技术，几乎所有的高阶半导体晶圆厂都采用了Tiger CRDS原理的痕量水分析仪。HALO KA H2O作为半导体晶圆厂的美好选择，在氮气背景下具备300ppt (3σ)的*低检测下限 (通氮气超过24小时)。在其他大宗气背景下有更低的检测下限， 非常适合被高阶半导体厂使用。与传统的分析仪相比，HALO KA在 机柜安装上可省下很多空间，两台HALO KA可被安装在一个19寸机 柜中。除了高性能与稳定性之外，HALO KA 因为无需例行维护，无 需现场标定、没有备件，能为半导体厂省下相当可观的运营成本。

HALO KA Max H2O — Tiger 新旗舰版H2O分析仪。 当电子气 生产商和半导体厂要求H2O的检测下限低于100ppt时，Tiger Optics 的新HALO KA Max(图二右所示)是*理想的选择。这台分析仪拥 有更低的检测下限和更快的响应时间。这是Tiger Optics**台能够 在所有大宗电子气背景下提供100ppt检测下限(3σ/24h)的水分析 仪。*突出的性能指标让HALO KA Max成为Tiger 测量痕量水产品 系列中的新旗舰

为了解释说明HALO KA Max稳定的基线，图4展示了通氮气超 过18小时后的数据(黑色曲线)。测量结果说明HALO KA Max足以 具备测量小于100ppt水含量的能力，如此低的水含量对于大部分的 取样系统来说是个挑战。在这个案例中，更令人印象深刻的是仪器 的重复性仅仅为12ppt(1σ)，接近为零。HALO KA Max保证氮气 背景下的零点重复性为40ppt，氦气背景下零点重复性仅为10ppt。 作为对比，图中红色曲线是HALO KA的零点基线。如图所示测量小 于1ppb水含量时，同样表现出优良的重复性74ppt(1σ)，可以保证 氮气背景下的重复性为100ppt。TigerOptics电子气中PPT级别的水分含量检测与分析HALO KA半导体晶圆厂应用

HALO KA Max能具备更出色检测下限的关键是全新的电子和光 学平台，可实现分析仪在更低的测量噪音下运行。同时，新平台提 供更强大的数据计算能力，更优化的气体流路设计以及更好的接液 材料，以此实现更快的响应时间。当测量ppt级别的水含量时，实时 检测的能力对于分析仪至关重要。水含量要求越低，所需要的脱水 时间就呈指数级增长。因此大多数分析仪因为响应时间太慢无法满 足工艺实时控制的要求。 在ppt至ppb级别，HALO KA Max同样能 实现其他仪器在高浓度测量时才具备的快速响应能力。图5 模拟了工 艺控制的情况，1ppb的水含量是工艺控制点，橙色箭头标识出几个 ppb的水含量偶然突变得位置。HALO KA Max的高灵敏度不仅仅清 晰准确地识别出每个即使是*小幅度水含量的突变，同时**的快 速响应能力确保在如此低的水含量下，仪器读值立即迅速上升。这 意味着有超过规格要求的水含量出现时，工艺可以马上受到保护。