超纯水中溶解氧精准监测：光学溶解氧传感器在半导体制造中的应用

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在半导体制造过程中，超纯水（UPW）用于晶圆清洗、蚀刻、沉积等关键工艺，超纯水（UPW）的质量直接关系到微电子器件的可靠性与成品率。其中，溶解氧（DO）作为关键水质参数，需被严格控制在极低水平——通常要求低于5 ppb（十亿分之五）。即使是微量溶解氧的引入，也可能引发晶圆表面的氧化反应，损坏敏感的晶圆，进而影响器件性能与生产良率。

一、溶解氧控制在关键工艺中的重要性

在化学机械平坦化（CMP）工艺中，溶解氧浓度的精确调控对于管理晶圆表面的氧化与腐蚀行为至关重要。通过精准的DO控制，能够有效提升抛光均匀性，降低表面缺陷，优化平坦化效果。

在外延生长工艺中，溶解氧对外延层的结构完整性与电学性能影响显著。超低溶解氧环境有助于维持外延层生长的稳定性，确保其具备优良的电学特性，从而保障最终器件的性能表现。

二、光学溶解氧传感器与传统电化学传感器的技术对比

传统电化学溶解氧传感器在实际应用中面临若干技术局限：

响应慢：需较长的极化时间，导致测量延迟，难以满足实时监控需求；

高维护：频繁的校准与维护不仅增加运营成本，也引发系统停机风险。

相较之下，基于荧光淬灭技术的光学溶解氧传感器展现出明显优势：

快速响应与高精度：可在数分钟内实现稳定测量，具备ppb级检测能力；

低维护：运行稳定，通常仅需每年更换少量部件，大幅降低维护负担；

多参数集成能力：与多参数变送器配合，可同时监测电导率/电阻率、温度、总有机碳（TOC）、pH等关键水质指标，简化系统架构与备件管理。

三、光学溶解氧传感器在UPW系统中的技术价值

光学溶解氧传感器不仅在测量精度上满足半导体制造对超低溶解氧监控的严苛要求，更在实际应用中发挥系统保护作用。通过快速响应与高灵敏度特性，能够及时发现氧气入侵风险，有效预防UPW系统的氧化腐蚀问题。

当与多参数变送器集成后，光学DO传感器可实现水质参数的协同监测，减少不同传感器之间的接口复杂性，降低操作人员培训成本，提升系统整体运行效率。

四、光学溶解氧传感器技术解决方案

工采网代理的美国In-Situ 光学溶解氧传感器（工业版RDO PRO-X），采用先进的荧光淬灭技术，基于荧光“寿命”而非“强度”进行测量。其工作原理如下：

老二代RDO传感器使用“动态发光熄灭(quenching )"原理测量溶解氧。RDO传感器使用了有生命周期的光学技术，这样能提供很稳定，精，低维护的DO传感器。

IN-situ RDO光学溶解氧传感器能够测量反射信号的相位(延迟)，再和发射信号相比较，是基于荧光的“生命周期”而不是“强度”。剂量片中氧的存在能淬灭荧光，使反射信号的相位发生偏移，反射信号通过光电二很管探测到。测量到蓝色发射光和红色反射光的相位差，就能用来定量DO。

IN-situ RDO PRO光学溶解氧传感器-工业版 RDO PRO-X 技术优势：

In-Situ RDO PRO传感器使用较新的技术测量苛刻环境中的氧含量。RDO PRO光学DO传感器对于过程应用中DO的监测有几种优势：

耐用：

惰性结构使它在高盐环境中不受腐蚀。

不易受到来自像氢化硫，氯化物，氯，氨及其他很多的普通困扰。

简单：

只是要求直流8~36 V供电-不需要外部昂贵的传送器和控制器。

传感器配置很容易-校准系数被加载在传感器的盖帽中。

物有所值：

包括了带有标准10m电缆的完整设备。

包括了集成的4-20 mA，Modbus RS485和SDI-12信号输出。

不再需要单独昂贵的发送器/控制器。

精度：

从0~8mg/L的DO精度是1mg/L,从8~20 mg/L的DO精度是0.2 mg/Lo

能对氧含量和温度的变化快速响应。

一致的，可重复的结果(< 005 mg/L的重复性)。

五、总结

在半导体制造工艺日益精密、制程节点不断微缩的背景下，超纯水中溶解氧的严格控制已成为保障产品质量与生产良率的关键环节。先进光学溶解氧传感器凭借其高精度、快速响应、低维护以及多参数集成的技术优势，正逐步成为CMP、外延等关键工艺中不可或缺的过程监测工具。其在提升器件性能、优化生产效率、降低运营风险等方面的综合价值，使其在竞争激烈的半导体制造行业中具备重要应用前景。

ayunwu

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a6682100

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wlk1986

传感器吗？

小杰也行

hellotxdpj

造芯片的设备传感器真6啊

鼹鼠先生

这个资料很不错，来学习学习，谢谢分享

captain漠九

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jackychen456

不了解

鼎盛电子

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