TORAY 东丽氧化锆氧分析仪半导体低氧制程监测解决方案

一、制程背景与监测痛点

半导体晶圆制造的扩散、氧化、退火、薄膜沉积等核心制程，需要严格控制工艺环境的氧浓度，微量的氧气残留会导致晶圆氧化、杂质缺陷，直接影响器件良率与性能。尤其是高温制程与低氧工艺环境，氧浓度需控制在 ppm 甚至 ppb 级别，对监测设备的精度、响应速度、稳定性要求较高。传统电化学氧传感器精度不足、响应慢、寿命短，难以满足半导体高精度制程的连续监测需求。

稳定、精准的低浓度氧监测，是保障半导体制程环境、提升产品良率的关键。日本 TORAY 东丽是专业气体分析厂商，其氧化锆氧分析仪凭借高精度、快响应、长寿命的特点，在半导体、液晶、新能源等领域的低氧监测场景应用广泛。

二、监测系统方案配置

针对半导体低氧制程场景，采用 TORAY 东丽氧化锆氧分析仪构建连续监测方案，核心配置如下：

1. 核心分析单元

采用极限电流型氧化锆传感器，在高温下通过氧离子泵原理测量微量氧浓度，测量下限可达 ppb 级，满足高洁净低氧环境的检测需求。传感器响应速度快，可实时捕捉氧浓度波动，及时发现制程异常。测量稳定，漂移小，长期运行可靠性高，校准周期长，减少现场维护量。

2. 取样与预处理单元

配套专用取样探头与预处理系统，针对高温制程气体，配置降温、除尘、干燥组件，保证进入分析仪的气体条件符合要求，保护传感器，延长使用寿命。取样系统采用洁净材质，避免二次污染与氧渗透，保证测量数据的准确性与代表性。

3. 系统控制与输出

分析仪自带显示与操作界面，可实时显示氧浓度数值与趋势曲线，支持上下限报警输出，联动制程控制系统。支持 RS485、以太网等通讯接口，可接入工厂 MES 与制程控制系统，实现数据集中监控与追溯，满足半导体工厂的自动化管理需求。

4. 多点位扩展配置

可采用多通道分析仪或多台仪表组网，实现扩散炉、氧化炉、沉积腔、传送腔等多个制程点位的同时监测，覆盖全制程的氧浓度管控。关键点位配置冗余监测，提升系统可靠性。

三、典型制程场景落地

1. 高温扩散与氧化制程

晶圆扩散、氧化工艺的炉内氧浓度监测，分析仪直接对接工艺炉气路，实时监测炉内微量氧含量，控制工艺气体纯度，避免晶圆氧化缺陷，保障制程一致性与器件良率。高温取样配套预处理装置，适配高温工艺气体工况。

2. 薄膜沉积制程

CVD、PVD 等薄膜沉积工艺的腔室氧浓度监测，控制腔室背景氧含量，避免薄膜氧化与杂质掺入，提升薄膜质量与器件性能。响应速度快，可捕捉腔室充气、过程中的氧浓度波动，及时调整工艺参数。

3. 洁净传输与存储

晶圆传输腔、存储柜的惰性气体环境监测，维持低氧环境，避免晶圆存储与传输过程中的氧化污染，保障产品在制程间的质量稳定。

四、方案应用价值

1. 制程精度提升：ppb 级高精度监测，严格控制制程氧浓度，减少氧相关缺陷，提升晶圆良率与器件性能。

2. 运行稳定性强：氧化锆传感器寿命长，漂移小，校准周期长，减少维护频次，适配半导体工厂 24 小时连续生产需求。

3. 管理效率提升：数据联网集中监控，历史数据可追溯，便于制程分析与问题定位，提升工艺管理水平。

关于宫崎科技（厦门）有限公司

宫崎科技（厦门）有限公司是日本 TORAY 东丽授权经销商，可提供氧化锆氧分析仪、气体分析设备及配套预处理系统，覆盖不同量程与精度等级，适配半导体、新能源、化工等多行业气体分析与监测需求。公司可根据客户制程需求提供方案设计、安装调试与技术支持，协助企业实现高精度气体监测与制程管控。