產業挑戰
超純水 (UPW) 生產的一致性對微電子製造至關重要，並有助於保護產品品質。除基本的超純水監測以外，在如何對偏離趨勢的結果迅速做出反應，並進行有效的故障排查和製程控制方面，微電子工廠也面臨挑戰。其他關注領域包括，確保化學品純度以改善製程性能和大量生產，以及監測廢水和回用水。
微電子製造商在生產中會遇到各種有機污染物，並經歷各種挑戰，包括：
- 給水和高純度製程化學品中的低 ppm 級濃度
- 最終拋光前的 ppt 級濃度
- 回用水和廢水應用中複雜的樣品基質
- 監測矽膠等有害顆粒物的關鍵需求
解決方案
憑藉 Sievers® 總有機碳 TOC 分析儀和超純水 (UPW) 硼分析儀，Sievers 分析儀能夠提供適合微電子製造流程每個步驟的分析解決方案。鑑於其寬廣的分析範圍和應用的多功能性，Sievers TOC 分析儀可用於超純水、製程化學品純度、回用水和廢水處理監測。由於在二氧化矽之前，硼先從樹脂床中洩漏出來，因此 Sievers 超純水硼分析儀可透過檢測硼濃度升高，實現二氧化矽的控制和樹脂床的管理。
全面、靈活的監測選擇
有兩種常用於監測低濃度微電子應用中 TOC 的檢測技術：膜電導率（Membrane Conductometric）和直接電導率（Direct Conductometric）。 Sievers 的產品涵蓋了這兩種技術，此外還提供適合於更複雜基質（如製程化學品和廢水）的濕化學氧化法。
我們可提供以下儀器和產品：
Sievers M9e 和 M500e TOC 分析儀
採用 Sievers 膜電導率檢測技術
- Sievers 膜電導率技術消除了大多數超純水系統中所存在的滷代有機物和胺引起的假陽性和假陰性
Sievers CheckPointe TOC 感知器
採用直接電導率檢測技術
- 提供了一個適合於非關鍵超純水監測點的經濟型選擇
- 用於快速診斷和故障排查的工具
Sievers InnovOx TOC 分析儀
採用非色散紅外線（NDIR）檢測和超臨界水氧化（SCWO）技術
- 可以準確、可靠地檢測濃酸、鹼和純化學物質中的微量有機物
- 可以監測廢水和高達 30% 的滷水
應用需求及 Sievers 的解決方案
Sievers 分析儀的產品組合為微電子製造流程的每個步驟提供分析解決方案。
給水、超純水和回用水系統監測
Sievers M9e 線上和便攜式 TOC 分析儀專為最複雜的水系統和應用而設計。此分析儀的分析範圍為 0.03 ppb至 50 ppm，使用膜電導率技術，精確檢測系統給水、逆滲透產水及最終產水中的 TOC 濃度。使用選配的 Turbo 模式，僅需 4 秒分析時間，Sievers M9e 分析儀是適合回用水檢測的理想故障排查工具。
Sievers M9e 可實現：
- 儀器與儀器之間的匹配
- 在低 TOC 超純水應用中低濃度檢測的穩定性
- 12 個月校準穩定期
- 先進的自動調零功能，適合超純級的準確度和精度
超純水/拋光循環迴路監測
Sievers M500e 和上一代 500 RLe TOC 分析儀設計用於低濃度 TOC 檢測。這兩款分析儀的操作範圍為 0.03 ppb 至 2.5 ppm，是目前市面上無試劑、線上超純水 TOC 分析儀的最低檢測極限。
Sievers M500e 和 500 RLe：
- 可檢測為生產帶來問題的有機化合物，例如，會對製造營運構成重大風險的有機酸和有機氮化合物1,2
- 可在低溶氧 (DO) 和氫化水系統中運行
2020 年，Sievers 推出了500 RLe 的下一代產品 Sievers M500e 分析儀，改進包括：
- 沖洗時間縮短 50%，在現場低濃度校準 (250 ppb) 或年度維護後，儀器可更快投入生產，回到工作狀態
- 10 吋觸控屏，可實現更快、更直觀的設定和操作
- 數位化升級，如遠端存取、WiFi 功能，改進了資料傳輸和管理選項，以及逐步的嚮導
- 改進了電導率範圍 (0.01 – 800 µS/cm)，同時也可以顯示為電阻率
- 使用異丙醇 (IPA) 的 100 ppb 確認協議
- 自適應自動歸零，可根據先前的結果自動預測頻率
另一款微電子應用的基本儀器是 Sievers 超純水硼分析儀。 Sievers 硼分析儀可預測混床耗盡，優化 EDI 性能，並控制拋光迴路的硼濃度。在釋放二氧化矽之前，Sievers 硼分析儀可檢測到硼濃度升高，有助於防止二氧化矽洩漏到超純水中。 Sievers 硼分析儀可大幅減少營運費用，並維持超純水系統的品質。
超純水系統診斷與故障排除
具有 0.05 到 1000 ppb 的分析範圍，Sievers CheckPointe 是適用於解決問題和診斷的理想儀器。本儀器採用直接電導率法，具有優異的輕量 (3.6 公斤)，且：
- 能夠接受加壓或非加壓的樣品
- 可用於監測分配點、生產工具或尚未建立永久監測的任一點
- 根據一台參照 TOC 分析儀進行校準，可實現優異的低 TOC 濃度時，感測器對感測器的匹配
化學品和廢水純度
為了實現製程性能和最佳化批量生產，在過氧化氫、氫氧化鈉、氫氧化銨、硫酸和其他蝕刻/電鍍化學品等製程化學品中，控制 TOC 至關重要。 Sievers InnovOx TOC 分析儀非常適用於此類監測以及廢水和回用水中的有機物監測。
Sievers InnovOx有助於：
- 工廠做出更明智的合規和處理決策
- 可提供即時直接的碳檢測，與間接的需氧量檢測形成鮮明對比
- 使用超臨界水氧化 (SCWO) 技術處理複雜的基質
Sievers 分析儀及其在微電子製造的應用總結
| 型號 | 檢測範圍 | 分析時間 | 應用 | ||||||
| 市政給水 | 超純水 | 拋光水 | 回用水 | 故障診斷 | 化學品和廢水 | ||||
| TOC – 膜電導技術 | |||||||||
M9e | 在線和便攜 | 0.03 ppb – 50 ppm | 2分鐘 | V | V | V | V | V | |
M9e Turbo | 在線和便攜 | 0.20 ppb – 10 ppm | 4秒 | V | V | V | V | ||
| M500e | 在線 | 0.03 ppb – 2.5 ppm | 3分鐘 | V | V | ||||
| TOC – 直接電導技術 | |||||||||
CheckPoints | 在線和便攜 | 0.05 ppb – 1 ppm | 15秒 | V | |||||
| TOC – 超臨界水氧化技術 | |||||||||
InnovOx | 在線和實驗室 | 50 ppb – 50,000 ppm | 5 – 15分鐘 | V | V | V | |||
| Boron 硼 | |||||||||
Boron | 在線 | 15 ppt – 20 ppb | 5 – 15分鐘 | V | V | ||||
參考文獻
Godec, Richard D., “Monitoring and Controlling UPW Organic Nitrogen Contamination to Improve Immersion Photolithography Process Control.” Presented at ULTRAPURE WATER Conference, Portland, OR, November 2011, Tall Oaks Publishing, Inc.
Godec, Richard D.,”The Performance Comparison of Ultrapure Water TOC Analyzers using an Automated Standard Addition Apparatus.” Published and copyrighted by Semiconductor Pure Water and Chemical Conference, 2000 Proceedings.
Dunn R., “New Analytical Technique Promotes Elimination of Silica in Feed, Steam and Condensate Systems.”
