半导体晶圆电子级特种气体供气系统质量控制

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高纯特种气体系统的质量控制要点主要在于系统密封性能的控制及系统纯度的控制。首先系统密封性能的保证是系统正常工作及系统安全的先决条件,而系统纯度的控制是由于半导体行业对于气源及其供应系统有着苛刻的纯度要求。气源及系统的不纯物主要为微量水分、微量氧分、颗粒及其它一些碳氢化合物,因为芯片的制造工艺对于制程线宽都控制在微米级甚至纳米级,在芯片制造工艺中,这些不纯物附着在芯片表面能降低芯片的绝缘性或导通性,导致集成电路的短路或断路甚至腐蚀,直接影响制造的芯片的品质,所以在半导体制造领域中对于气体系统的纯度控制显得尤为重要。

                               
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一般高纯气体输送系统的质量控制主要由压力试验、氦泄漏检测、水分分析、氧分分析和颗粒度分析组成,有些特殊的场合还会涉及到总碳氢化合物等物质的分析测定。一些工业气体系统还会涉及到X射线探伤等检查。本文主要针对高纯气体系统,对于工业气体系统的质量控制暂不作讨论。

1　压力测试

高纯气体系统的压力测试,主要是为了检查气体系统的气密性及耐压性,为避免污染,高纯系统压力测试采用气压试验,不可采用水压试验,不得使用检漏液。试验气体应采用高纯氮气或氩气,不可采用氦气。试验用压力计已经校验,并在校检期内。试验用压力表,直径应大于150mm。对于低压(<150p sig),要求最小刻度为1p sig;对于高压(>500p sig),最小刻度可采用5p sig的刻度;压力测试分耐压测试和保压测试两种。耐压测试采用设计压力的115%,时间30m in。保压测试采用设计压力的90%,时间24h;特气系统的测试压力最高不超过2000p sig,一些超高压系统压力测试一般加增压泵辅助增压的方式进行。考虑温度修正后,压降值不得超过1%。

压力测试常用压力计主要分成圆盘式压力计和指针式压力计。圆盘式压力计分成机械式和电子式两种。

机械式圆盘压力计工作原理主要是压力计通过表内的敏感元件的弹性形变,再由表内机芯的转换机构将压力形变传导至指针,引起指针转动来显示压力。

电子式圆盘压力计工作原理主要是压力计通过表内的敏感元件的弹性形变,再由表内机芯的转换机构将压力形变传导至压力传感器,依靠压力传感器数显仪表的读值来显示压力。

圆盘式压力计对于低压的测量精度能达到1 p sig,高压的精度在5p sig之内。

指针式压力计是一个高精度的压力表,其工作原理主要是压力计通过表内的敏感元件的弹性形变,再由表内机芯的转换机构将压力形变传导至指针,引起指针转动来显示压力。