Trong nhà máy bán dẫn, hạt tiểu phân trong hoá chất quy trình — chất cản quang (photoresist), dung môi PGMEA, axit HF và sunfuric — có thể gây lỗi trên wafer và tụt hiệu suất (yield). Để đếm hạt trong những dung dịch khó này, PMS có cảm biến in-line UltraChem 40 (nhạy 40 nm) và UltraChem 100 (nhạy 100 nm), cùng máy lấy mẫu CLS 700T chuyên cho hoá chất ăn mòn và sủi bọt. Bài viết hướng dẫn chi tiết cách chọn thiết bị và triển khai các giải pháp giám sát hạt wet-process bán dẫn một cách hiệu quả.
Nội dung chính
Bài toán: hạt trong hoá chất quy trình bán dẫn
Các bước quang khắc, phát triển ảnh, ăn mòn ướt và làm sạch đều dùng hoá chất tinh khiết cao. Một hạt kích thước vài chục nanomet bám lên wafer ở node tiên tiến đủ để tạo khuyết tật. Vì vậy fab phải giám sát nồng độ hạt trong chính dòng hoá chất, không chỉ trong không khí hay nước siêu tinh khiết. Thách thức là các hoá chất này thường ăn mòn (HF, axit sunfuric) hoặc sủi bọt, khiến cảm biến quang thông thường dễ hỏng hoặc đếm nhầm bọt khí thành hạt.
PMS giải bài toán bằng hai nhóm thiết bị: cảm biến đo trực tuyến UltraChem cho phép giám sát liên tục ngay trên đường ống, và máy lấy mẫu CLS 700T chuyên xử lý dung dịch ăn mòn và sủi bọt.
UltraChem 40 vs UltraChem 100: chọn theo ngưỡng độ nhạy
Hai model UltraChem giống nhau về triết lý — thiết kế đơn giản, đi-ốt laser trạng thái rắn, tương thích nhiều loại hoá chất (PGMEA, dung môi cản quang, HF, axit sunfuric), lấy mẫu trực tuyến hoặc theo lô, hỗ trợ nhiều giao thức truyền thông, bảo hành 3 năm — và khác nhau ở độ nhạy phát hiện hạt:
- UltraChem 40 — độ nhạy tới 40 nm, dành cho những công đoạn cần phát hiện hạt siêu nhỏ ở node tiên tiến.
- UltraChem 100 — độ nhạy 100 nm, phù hợp khi ngưỡng kiểm soát ở mức 0,1 µm là đủ, tối ưu chi phí.
Quy tắc chọn: node càng nhỏ, yêu cầu độ sạch hoá chất càng khắt khe → chọn UltraChem 40. Nếu quy trình chấp nhận ngưỡng 100 nm, UltraChem 100 cho giải pháp giám sát liên tục hiệu quả về chi phí.
CLS 700T: lấy mẫu hoá chất ăn mòn & sủi bọt
Không phải hoá chất nào cũng đưa thẳng qua cảm biến in-line được. Với dung dịch ăn mòn mạnh hoặc sủi bọt, PMS dùng thiết bị lấy mẫu PMS CLS 700T. Máy có khả năng lấy mẫu trong hầu hết các loại hoá chất, kể cả hoá chất sủi bọt; có thể tích hợp vào dây chuyền để kiểm soát liên tục hoặc đặt trên xe di động để đo nhiều điểm. CLS 700T phân tích và hiển thị kết quả ngay tại thời điểm đo, giúp phát hiện bất thường tức thì, và có thời gian làm sạch nhanh khi chuyển từ dung dịch này sang dung dịch khác — yếu tố quan trọng khi một trạm phải đo nhiều loại hoá chất.
Bảng so sánh nhanh
| Thiết bị | Vai trò | Độ nhạy | Điểm mạnh | Ứng dụng tiêu biểu |
|---|---|---|---|---|
| UltraChem 40 | Cảm biến in-line | 40 nm | Phát hiện hạt siêu nhỏ, đo liên tục | Hoá chất node tiên tiến (PGMEA, HF, H₂SO₄) |
| UltraChem 100 | Cảm biến in-line | 100 nm | Giám sát liên tục, tối ưu chi phí | Kiểm soát hoá chất ngưỡng 0,1 µm |
| CLS 700T | Máy lấy mẫu | Theo cảm biến ghép | Ăn mòn/sủi bọt, làm sạch nhanh, di động | Hoá chất khó, đo nhiều điểm |
Ghép phần mềm SamplerSight & Facility Net
Phần cứng đo hạt chỉ trọn vẹn khi có phần mềm quản lý dữ liệu. CLS 700T vận hành qua hai phần mềm PMS SamplerSight và PMS Facility Net, cho phép cấu hình quy trình lấy mẫu, lưu dữ liệu và cảnh báo. Với hệ giám sát hoá chất quy mô fab, dữ liệu từ các cảm biến UltraChem và máy lấy mẫu CLS được tập trung về phần mềm để theo dõi xu hướng, truy vết nguồn nhiễm và phục vụ kiểm tra chất lượng.
Cần giám sát hạt trong hoá chất quy trình của nhà máy?
Kỹ sư Techmaster tư vấn chọn cảm biến UltraChem/CLS 700T theo loại hoá chất, thiết kế điểm lấy mẫu và hiệu chuẩn ISO/IEC 17025 tại Việt Nam. → Liên hệ tư vấn
Triển khai trên dây chuyền wet-process
Chiến lược giám sát hạt wet-process bán dẫn điển hình: đặt cảm biến UltraChem in-line tại điểm phân phối hoá chất trọng yếu (sau bộ lọc, trước điểm sử dụng) để giám sát liên tục; dùng CLS 700T di động để khảo sát định kỳ nhiều bồn/đường ống hoặc kiểm tra hoá chất ăn mòn/sủi bọt mà cảm biến in-line không phù hợp. Kết hợp thêm đếm hạt trong nước siêu tinh khiết bằng PMS Ultra DI 50 để phủ trọn vòng nước và hoá chất của fab. Toàn bộ dữ liệu đưa về một phần mềm giám sát chung giúp bộ phận vận hành nhìn thấy bức tranh nhiễm bẩn theo thời gian thực.
Câu hỏi thường gặp
UltraChem 40 và 100 khác nhau ở đâu?
Khác chính ở độ nhạy phát hiện hạt: UltraChem 40 nhạy tới 40 nm, UltraChem 100 nhạy 100 nm. Chọn 40 nm cho node tiên tiến cần kiểm soát hạt siêu nhỏ; chọn 100 nm khi ngưỡng 0,1 µm là đủ và cần tối ưu chi phí.
Vì sao cần CLS 700T thay vì cảm biến in-line?
CLS 700T được thiết kế để lấy mẫu các dung dịch ăn mòn mạnh và sủi bọt — những trường hợp cảm biến in-line thông thường khó xử lý. Nó cũng có thời gian làm sạch nhanh, phù hợp đo nhiều loại hoá chất tại một trạm hoặc trên xe di động.
Các thiết bị này đo được những hoá chất nào?
Dòng UltraChem tương thích nhiều loại hoá chất gồm PGMEA, dung môi cản quang, hydro florua (HF) và axit sunfuric. CLS 700T lấy mẫu được trong hầu hết các loại hoá chất, kể cả loại sủi bọt.
Bọt khí có làm sai kết quả không?
Có — bọt khí bị cảm biến quang đếm nhầm thành hạt, gây kết quả cao giả. Đó là lý do dung dịch sủi bọt cần thiết bị lấy mẫu chuyên dụng như CLS 700T và quy trình khử bọt phù hợp trước khi đo.
Có hiệu chuẩn tại Việt Nam không?
Có. Techmaster là đối tác PMS tại Việt Nam, cung cấp lắp đặt, tư vấn điểm lấy mẫu và dịch vụ hiệu chuẩn ISO/IEC 17025 trong nước cho thiết bị đếm hạt trong dung dịch.
