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在半導(dǎo)體制造中，工藝的精確性與一致性至關(guān)重要。化學(xué)氣相沉積（CVD）和原子層沉積（ALD）等先進(jìn)的沉積技術(shù)依賴安瓿來儲存和輸送前驅(qū)體，以形成厚度精確、性能一致的薄膜。若安瓿在工藝過程中耗盡而未及時被發(fā)現(xiàn)，將導(dǎo)致薄膜不均勻、缺陷增多甚至器件失效，嚴(yán)重影響整批晶圓的質(zhì)量。此類故障不僅會降低良率，還會推高生產(chǎn)成本并造成材料浪費(fèi)。
安裝在半導(dǎo)體CVD設(shè)備前級管路的INFICON SemiQCM® SR 傳感器或 SemiQCM® CR 傳感器，可實(shí)時監(jiān)測前驅(qū)體輸送狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)異常。
SemiQCM 傳感器基于石英晶體微天平技術(shù)，配合INFICON IMM-200 頻率監(jiān)控器使用，可檢測極細(xì)微的質(zhì)量變化，實(shí)時反映前驅(qū)體流動狀態(tài)。對于高沸點(diǎn)前驅(qū)體，有時僅需處理一片晶圓就能識別輸送故障。
以鉬（Mo）前驅(qū)體監(jiān)測為例。通過將SemiQCM傳感器安裝在溫度較低的前級管路中，可檢測五氯化鉬（MoCl?）或二氯二氧化鉬（MoO?Cl?）等前驅(qū)體蒸汽的凝結(jié)情況。前驅(qū)體在傳感器表面凝結(jié)會導(dǎo)致質(zhì)量增加，進(jìn)而引起頻率變化。
頻率顯著下降表明前驅(qū)體在傳感器上凝結(jié)，系統(tǒng)供應(yīng)正常；頻率保持穩(wěn)定則說明安瓿已耗盡，無前驅(qū)體輸送。通過持續(xù)監(jiān)測頻率變化，SemiQCM傳感器可準(zhǔn)確判斷前驅(qū)體狀態(tài)，觸發(fā)警報或自動響應(yīng)，保障工藝穩(wěn)定。
在相同工藝條件下，SemiQCM傳感器測量耗盡與未耗盡安瓿時的頻率變化對比
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SemiQCM傳感器還能通過連續(xù)監(jiān)測識別腔室或處理系統(tǒng)中的潛在泄漏，進(jìn)一步提升工藝可靠性與穩(wěn)定性。
發(fā)生泄漏時，氧氣（O?）進(jìn)入載氣管道，會降低前驅(qū)體分壓，影響沉積效果，同時引發(fā)SemiQCM傳感器頻率顯著偏移。一方面晶片因前驅(qū)體不足導(dǎo)致膜厚下降，另一方面?zhèn)鞲衅鞅砻娴腗oCl?或Mo會與氧氣反應(yīng)生成高密度的鉬氧化合物，導(dǎo)致質(zhì)量顯著增加，頻率急劇下降。這種異常頻率變化可用于早期泄漏檢測，避免工藝中斷。
前驅(qū)體未耗盡時，SemiQCM傳感器在有無泄漏情況下的歸一化頻率變化對比
在半導(dǎo)體制造工藝不斷邁向新高度的今天，對每一環(huán)節(jié)的精確控制與一致性都提出了高要求。INFICON SemiQCM 傳感器正是這一進(jìn)程中的關(guān)鍵保障，它使制造商能夠?qū)崿F(xiàn)毫秒級的工藝洞察、精準(zhǔn)預(yù)警安瓿耗盡與泄漏風(fēng)險，從而大幅提升良率、降低廢片率，賦能高效益、高穩(wěn)定性的智能化生產(chǎn)未來。
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