Đếm hạt trong nước siêu tinh khiết UPW: PMS Ultra DI 50 & Ultra DI 20 cho fab bán dẫn

Nước siêu tinh khiết (UPW) rửa wafer hàng nghìn lần trong một fab bán dẫn — chỉ một hạt 20–50 nm bám lại cũng có thể làm hỏng cấu trúc mạch ở node tiên tiến. Máy đếm hạt trong chất lỏng PMS Ultra DI giám sát UPW ngay trên đường ống (inline): Ultra DI 20 phát hiện hạt tới 20 nm, Ultra DI 50 chạy lưu lượng cao 1000 ml/phút. Bài viết trình bày cách chọn và triển khai chúng trong vòng lặp UPW.

Vì sao phải đếm hạt trong nước siêu tinh khiết UPW

UPW (Ultra-Pure Water) là “dung môi” tiêu thụ nhiều nhất trong sản xuất bán dẫn: mỗi bước rửa wafer đều dùng UPW để cuốn trôi hóa chất và hạt. Nhưng chính hệ thống UPW — màng lọc xuống cấp, van, đoạn ống chết (dead-leg) — lại có thể sinh hạt. Với node dưới 10 nm, tiêu chí kiểm soát hạt trong UPW ngày càng khắt khe theo hướng dẫn SEMI, nên fab cần giám sát liên tục tại điểm sử dụng (point-of-use) thay vì chỉ lấy mẫu phòng lab.

Đây là bài toán mà máy đếm hạt trong không khí không giải được: cần cảm biến quang học chuyên cho pha lỏng, độ nhạy nanomet và hiệu suất đếm cao để bắt được nồng độ hạt cực thấp trong UPW.

So sánh Ultra DI 20 / 20 Plus / 50

Cả ba đều đạt hiệu suất đếm 100% tại kích thước danh định và tích hợp trực tiếp với hệ thống giám sát Facility Net để đưa dữ liệu UPW về cùng dashboard với dữ liệu hạt trong không khí.

Ultra DI 20 — độ nhạy 20 nm cho node tiên tiến

PMS Ultra DI 20 phát hiện hạt xuống tới 20 nm với 4 kênh và lưu lượng 75 ml/phút — độ nhạy phù hợp các điểm tới hạt nhất trong hệ UPW, nơi hạt sub-30 nm có thể gây lỗi trên wafer node tiên tiến. Bản Ultra DI 20 Plus hiệu chuẩn theo hạt vàng chuẩn 9 nm và chia 4 kênh 20/50/70/100 nm, dành cho phòng R&D và các nhà máy đặt tiêu chí kiểm soát ngặt nghèo nhất.

Ultra DI 50 — lưu lượng cao cho giám sát vòng lặp

Ở những điểm cần thể tích mẫu lớn để có thống kê ổn định — đầu ra hệ polishing, đường cấp chính về các tool — PMS Ultra DI 50 chạy lưu lượng 1000 ml/phút, gấp hơn 13 lần Ultra DI 20. Đổi lại độ nhạy là 50 nm — vẫn thừa sức phát hiện xu hướng tăng hạt sớm ở cấp hệ thống, giúp đội bảo trì phản ứng trước khi màng lọc hỏng hoàn toàn.

Triển khai trên vòng lặp UPW

Chiến lược thực tế là đặt cảm biến theo tầng: Ultra DI 50 tại các điểm lưu lượng lớn để theo dõi sức khỏe toàn hệ, Ultra DI 20 tại point-of-use gần tool quan trọng để bắt hạt siêu nhỏ. Để lấy mẫu ổn định, kết hợp bộ điều khiển lưu lượng nước siêu tinh khiết PMS Flow Control nhằm giữ lưu lượng không đổi qua buồng đo — điều kiện bắt buộc để số đếm hạt chính xác. Toàn bộ dữ liệu đẩy về Facility Net, đặt ngưỡng cảnh báo và lưu vết phục vụ truy xuất.

Chọn model Ultra DI nào cho fab của bạn?

Theo vai trò điểm đo: cần độ nhạy tối đa 20 nm ở point-of-use → Ultra DI 20; cần kiểm soát chuẩn nghiên cứu → Ultra DI 20 Plus; cần giám sát vòng lặp lưu lượng lớn → Ultra DI 50. Trong đa số fab, cấu hình tối ưu là dùng cả hai cấp: 50 cho hệ thống, 20 cho các tool tới hạn. Với hóa chất ăn mòn thay vì UPW, hãy xem thêm dòng UltraChem và CLS 700T trong bài UPW & hóa chất.