ABB WPA分析仪在半导体湿法过程监测的应用

 清洗液: SC1, SC2, DHF, BOE, SPM      

        高品质、高产出、低成本是半导体生产行业所追寻的终极目标。生产流程的严格控测是实现该目标的必要条件，清洗生产流程中化学组份浓度监测是该目标实现的根本。

       傅立叶变换红外（FTIR）光谱仪是清洗生产流程监测的理想分析技术，并已得到广泛应用。在清洗化学领域，该技术能提供快速、准确的、很高的重复性。

       在FTIR技术方领域，ABB一直是全球的领先者。在过去的三十多年里，ABB一直致力于FTIR分析仪的研究与开发其所研发的清洗流程分析仪（WPA）是一项基于FTIR技术的方案，能够满足半导体生产行业的严格要求。

        WPA是一种专为清洗流程在线、实时监控而设计的分析设备。该设备可对半导体生产流程的清洗、蚀刻、去光胶液过程中所采用的各种要求极为严格的溶液浓度进行监测，同时，一台WPA分析仪可监测多达八种不同的流路。

       本文对采用SC1, SC2, DHF, BOE 和 SPM化学组份的清洗流程优化问题进行重点探讨。通过案例分析对WPA应用进行说明。

分析技术

        电磁光谱的近红外（NIR）部分介于中外红（MIR）与可见光（VIS）之间。氢原子的基频与合频组合作用是该光谱区形成的主要机理。

         ABB WPA分析仪利用FT-NIR光谱仪的优势，并结合非介入型的Teflon ClippIR+专利技术对溶液进行实时监测。

WPA分析仪利用光纤传导将来自光谱仪的NIR光传送至监测点。该配置可将分析仪主机安装在任何一般环境中，可与有害物质和环境相隔离，因此大大降低了湿法环境因素干扰。

        采用NIR技术的检测限主要取决于欲监测的化学组份的光谱性能。在液体状态下，可检测物质的浓度可低达100ppm (0.01%)，这取决于化学组份构成。

系统说明

1 系统配置

        WPA分析仪将FTIR光谱仪与特氟龙ClippIR+相结合可实现非介入式的监测功能。光谱仪包括一个多探头模块，该模块可产生光波，足以同时照亮八路不同的监测点。通过光缆，每个监测点皆可在百米之外与分析仪相连。与机械多路切换仪器相比，该设计具有极高的重复性优点。图2说明了一种系统配置，包括有五个探头和三个预留空位。

2 取样方法

        ClippIR+ 专利技术 (见图 3) 可通过现有的特氟龙管道实现在线、实时监测。安装方便快捷，且不需要管道跨接合重新建造或安装冷却设备。每ClippIR+ 仅可钳至当前特氟龙管道的外表。来自光谱仪的NIR光可通过特氟龙管道传输，然后返回至光谱仪的八个检测器的其中一个检测器上。
若不考虑每种流路组份数量，每个流路（一个ClippIR+监测一种溶液）的测量时间为51秒（相当于扫描精度为16 cm-1 的128个扫描谱图）

3 安装

        ClippIR+可安装在直径为1⁄2 — 3⁄4 英寸的特氟龙管道上。安装位置管体应无气泡，以确保分析效能。当温差控制在±5°C时，其测量精度最佳。该ClippIR+亦可测量200°C溶液。

过程控制软件

        ABB WPA分析仪具有FTSW 100 过程控制软件，专为过程监测与控制而设计。该软件具有较高的灵活性，可对清洗、蚀刻、剥离溶液中的每种化学组份浓度进行实时监测。如图4所示，化学组份浓度及变化趋势皆可实时显示。

该分析仪可与DCS或PLC相连，实现过程自动化。控制系统的输入/输出（I/O）数据交换完全支持如下通讯协议：

n OPC 以太网连接
n ModBus 串口 (RS232-RS485)
n CanOpen 离散型 I/O 模块(4-20mA)

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