Die Sauerstoffanalysatoren und elektrochemischen Sauerstoffsensoren von Southland Sensing unterstützen die Halbleiterfertigung mit ultrahoher Reinheit (UHP). Sie gewährleisten die Reinheit der Prozessgase, schützen sauerstoffempfindliche Prozesse und sorgen für inerte Atmosphären während der gesamten Waferherstellung, des Epitaxiewachstums, der Diffusionsöfen, der Halbleiterverpackung und der Elektronikfertigung. Von der Sauerstoffanalyse im ppb-Bereich bis zur kontinuierlichen Prozessüberwachung tragen unsere Lösungen dazu bei, die Geräteausbeute zu maximieren, die Produktzuverlässigkeit zu verbessern und kostspielige Verunreinigungen zu reduzieren.
Die Halbleiter- und Elektronikfertigung erfordert höchste Reinheitsgrade der Prozessgase. Von der Waferherstellung und dem Epitaxiewachstum bis hin zu fortschrittlichen Gehäusen und der Leiterplattenbestückung kann selbst geringste Sauerstoffverunreinigung die Ausbeute verringern, die Bauteilleistung beeinträchtigen und die langfristige Produktzuverlässigkeit gefährden. Da die Halbleiterfertigung kontinuierlich auf kleinere Bauteilgeometrien und fortschrittlichere Prozesstechnologien setzt, hat sich die Sauerstoffmessung von der Überwachung im ppm-Bereich hin zur Messung ultrahoher Reinheit (UHP) im ppb-Bereich entwickelt.
Southland Sensing ist spezialisiert auf die Ultraspurenanalyse von Sauerstoff in Prozessgasen mit hohem Reinstgehalt, die in der Halbleiterfertigung eingesetzt werden. Unsere elektrochemischen Sauerstoffanalysatoren ermöglichen die kontinuierliche Messung von Sauerstoffkonzentrationen im ppb-Bereich (parts per billion) zur Überprüfung der Gasreinheit, zur Erkennung von Sauerstoffeintritt und zur Aufrechterhaltung der für kritische Fertigungsprozesse erforderlichen inerten Atmosphäre. Ob hochreiner Stickstoff, Argon, Wasserstoff oder spezielle Prozessgase – die kontinuierliche Sauerstoffanalyse trägt zum Schutz empfindlicher Materialien bei, reduziert Verunreinigungen und maximiert die Produktionsausbeute.
Während des gesamten Halbleiterfertigungsprozesses spielt die Sauerstoffüberwachung eine entscheidende Rolle beim Schutz von Produkten und Anlagen. Extrem niedrige Sauerstoffkonzentrationen sind erforderlich bei Diffusionsöfen, Systemen für epitaktisches Wachstum, CVD- und MOCVD-Reaktoren, Umgebungen für das Wafer-Handling, Halbleiter-Handschuhboxen sowie UHP-Gasverteilungssystemen, da bereits Spuren von Sauerstoff die Prozessstabilität beeinträchtigen können. Bei der Elektronikmontage minimiert sauerstoffarmes Reflow-Löten die Oxidation und verbessert die Qualität der Lötstellen; zudem dient die Sauerstoffüberwachung in Reinräumen und Gaslagerbereichen dazu, das Personal vor sauerstoffarmen Atmosphären zu schützen, die durch große Mengen inerter Prozessgase entstehen können.
Dieser Leitfaden beleuchtet die kritischen Messpunkte für die Sauerstoffmessung in der Halbleiter- und Elektronikfertigung, erläutert, wo eine Sauerstoffüberwachung im ppb-Bereich (parts-per-billion) erforderlich ist, und empfiehlt die für die jeweilige Anwendung am besten geeigneten Analysatoren und elektrochemischen Sauerstoffsensoren von Southland Sensing.
Warum die Sauerstoffüberwachung in der Halbleiter- und Elektronikfertigung wichtig ist: Selbst Sauerstoffverunreinigungen im ppb-Bereich (parts-per-billion) können die Ausbeute bei der Halbleiterfertigung verringern, präzise abgestimmte Prozessrezepte beeinträchtigen und die Zuverlässigkeit des Produkts gefährden. Eine kontinuierliche Sauerstoffüberwachung hilft dabei, die Qualität von hochreinem Prozessgas zu verifizieren, die Integrität der Inertgasatmosphäre zu gewährleisten, das Eindringen von Sauerstoff zu erkennen, bevor Ausschuss entsteht, und das Personal vor Gefahren durch Sauerstoffmangel in Umgebungen mit Stickstoff, Argon, Wasserstoff oder Spezialgasen zu schützen.
Entwickelt für die kontinuierliche Überwachung von Sauerstoff in Ultra-Hochreinheitsqualität (UHP) in Systemen zur Verteilung von Prozessgasen für die Halbleiterfertigung, in Diffusionsofenanlagen, Abscheidereaktoren und anderen sauerstoffempfindlichen Fertigungsprozessen. Das OMD-675 ermöglicht eine kontinuierliche Sauerstoffmessung im ppb-Bereich sowie im extrem niedrigen ppm-Bereich und bietet damit die erforderliche Empfindlichkeit, um die Reinheit von Stickstoff, Argon, Wasserstoff und speziellen Prozessgasen in Halbleiterqualität direkt an der Entnahmestelle zu verifizieren. Das Gerät ist umfassend ausgestattet – unter anderem mit 4–20-mA-Ausgängen und Modbus-RTU-Kommunikation – und lässt sich nahtlos in werksweite SCADA-, DCS- und Prozessleitsysteme integrieren.
Southland Sensing fertigt hochwertige elektrochemische Sauerstoff-Austauschsensoren für weltweit installierte Gloveboxen und Systeme mit Inertgasatmosphäre. Ob bei der Wartung vorhandener Southland-Analysatoren oder beim Austausch von Sensoren in gängigen Sauerstoffmessgeräten anderer Hersteller – unsere Sensoren gewährleisten wieder präzise Sauerstoffmessungen, reduzieren Ausfallzeiten und verlängern die Lebensdauer kritischer Überwachungsausrüstung.
✓ Elektrochemische Sensoren · OEM- und Wettbewerber-Ersatzteile
Das OMD-507 ist ein kompaktes Sauerstoffmessgerät, das für die nahtlose Integration in Gloveboxen und OEM-Anlagen mit Inertgasatmosphäre entwickelt wurde. Dank seiner geringen Stellfläche, der flexiblen Montagemöglichkeiten und der zuverlässigen elektrochemischen Sauerstoffsensorik ist es die ideale Wahl für Hersteller von Gloveboxen, die eine verlässliche Sauerstoffüberwachung benötigen, ohne wertvollen Platz im Gehäuse oder auf der Bedienblende zu beanspruchen.
✓ Inline-Durchflussmessung · Überwachung an der Entnahmestelle
Das OMD-640 ermöglicht die mobile Sauerstoffmessung im ppb- und extrem niedrigen ppm-Bereich für Prozessgassysteme in der Halbleiterindustrie und erlaubt so die schnelle Überprüfung der Versorgung mit Stickstoff, Argon, Wasserstoff und Spezialgasen von ultrahoher Reinheit (UHP). Es ist ideal geeignet für die Inbetriebnahme von Prozessgassystemen, die Qualifizierung von Gasschränken, die Lecksuche, vorbeugende Wartung sowie die Fehlersuche an verschiedenen Prozessanlagen.
✓ Tragbare Sauerstoffanalyse im ppb-Bereich · Überprüfung von UHP-Prozessgasen
Bei Diffusions- und thermischen Oxidationsprozessen an Silizium ist die Sauerstoffkonzentration in der Ofenatmosphäre ein wesentlicher Prozessparameter; sie bestimmt unmittelbar die Geschwindigkeit und Qualität des Oxidwachstums, die Diffusionsprofile der Dotierstoffe sowie die Dichte der Grenzflächenzustände am Übergang zwischen Si und SiO₂. Sowohl gezielte Oxidationsprozesse (bei denen eine präzise O₂-Konzentration eingehalten werden muss) als auch Inertglühprozesse (bei denen Sauerstoff ausgeschlossen werden muss, um eine ungewollte Oxidation zu verhindern) sind auf eine genaue und kontinuierliche Sauerstoffmessung in der Ofengaszufuhr angewiesen.
Unsere Sauerstoffanalysatoren für den Ultraspurenbereich bieten die für den Sub-ppm-Bereich erforderliche Empfindlichkeit und kurze Ansprechzeit, um die Atmosphäre im Ofen in Echtzeit zu überwachen, Gasumschaltvorgänge zu erfassen und vor sowie während jedes thermischen Prozessdurchlaufs sicherzustellen, dass die Reinheit des Prozessgases den Spezifikationen entspricht.
Das Reflow-Löten unter Stickstoffatmosphäre ist in der Elektronikfertigung weit verbreitet, um die Oxidation von Kupfer und Lötpads zu verhindern, die Benetzung zu verbessern, Lunkerbildungen in den Lötstellen zu reduzieren und die Verarbeitungszeit der Lotpaste zu verlängern. Die Wirksamkeit der Stickstoffatmosphäre hängt unmittelbar davon ab, dass der Sauerstoffgehalt in der Reflow-Zone unterhalb des Grenzwerts gehalten wird, der für die verwendete Lotlegierung und Flussmittelchemie spezifiziert ist – typischerweise 100–1.000 ppm O₂ für das Standard-Bleifreilöten und unter 50–100 ppm für anspruchsvolle Anwendungen im Fine-Pitch-Bereich sowie für hochzuverlässige Baugruppen.
Die kontinuierliche Online-Sauerstoffüberwachung am Einlauf, in der Peak-Zone und am Auslauf des Reflow-Ofens bestätigt in Echtzeit, dass die Integrität der Stickstoffatmosphäre während des gesamten Reflow-Profils gewahrt bleibt, und warnt das Bedienpersonal umgehend, falls der Sauerstoffgehalt den Sollwert überschreitet – etwa aufgrund einer Unterbrechung der Stickstoffzufuhr, verschlissener Türdichtungen oder Änderungen der Transportgeschwindigkeit.
Verfahren zur chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) und zur metallorganischen Gasphasenabscheidung (MOCVD) von Verbindungshalbleitern (GaAs, InP, GaN, InGaAs u. a.) erfordern eine extrem hohe Reinheit der Prozessgaszufuhr, wobei die Verunreinigungskonzentrationen durch Sauerstoff und Feuchtigkeit typischerweise im ppb-Bereich (parts per billion) liegen. Selbst Spuren von Sauerstoffverunreinigungen im Trägergas (meist H₂ oder N₂) oder in den Reaktantenströmen können zur Bildung von Defektzuständen in der Epitaxieschicht führen, die Ladungsträgermobilität beeinträchtigen, die Hintergrundkonzentration an Verunreinigungen erhöhen und die Leistungsfähigkeit der Bauelemente mindern.
Die Sauerstoffüberwachung am Einlass des Gaspanels – unmittelbar vor dem Reaktor – ermöglicht die frühestmögliche Erkennung einer Verschlechterung der Gasreinheit und erlaubt es, den Prozess abzubrechen, bevor verunreinigtes Gas die Wachstumskammer und den Wafer erreicht.
Die Auslegung von Probennahmesystemen ist bei Anwendungen in der Halbleiter- und Elektronikindustrie von entscheidender Bedeutung, da hier Prozessgasströme unter unterschiedlichen Drücken stehen und reaktive Bestandteile enthalten können, und da das System selbst keine Sauerstoffverunreinigungen einbringen darf. Alle medienberührten Komponenten des Systems – wie Rohrleitungen, Verschraubungen, Ventile und Durchflussregler – sollten für den Einsatz im Ultra-High-Purity-Bereich (UHP) der Halbleiterindustrie spezifiziert sein; üblicherweise wird hierfür elektropolierter Edelstahl 316L in Kombination mit VCR- oder Swagelok-Klemmringverschraubungen verwendet, um Ausgasungen und das Leckagerisiko zu minimieren.
Für die Überwachung direkt an der Entnahmestelle in Hochdruck-Prozessgasleitungen muss vor dem Analysator eine geeignete Druckreduzierung vorgesehen werden. Der Durchfluss durch den Analysator sollte innerhalb des spezifizierten Bereichs gehalten werden, um genaue und reproduzierbare Messungen zu gewährleisten.
Southland Sensing bietet anwendungstechnische Unterstützung bei der Auslegung von Probennahmesystemen, der Materialauswahl sowie der Installation für Anwendungen in der Halbleiter- und Elektronikfertigung. Wenden Sie sich an den Hersteller, um Einzelheiten zu Prozessgaszusammensetzung, Druck, Strömungsbedingungen und Reinheitsanforderungen zu besprechen.
Bitte beachten Sie unsere Leitfaden zur Kompatibilität von Lambdasonden um den korrekten Sensor für Ihr Analysegerät-Modell und Ihre Prozessanwendung zu bestätigen.
Unsere Applikationsingenieure unterstützen bei der Sensorauswahl, der Installation und bei Fragen zum Explosionsschutz.
Unsere Applikationsingenieure stehen Ihnen bei der Sensorauswahl, der Installationsberatung sowie für alle weiteren Fragen zur Verfügung.
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