Überblick
Das mit einem Typ-B-Thermoelement kombinierte Zirkondioxid-Sauerstoffmessgerät für den ppm-Bereich ist ein erstklassiges Messsystem, das speziell für die Halbleiterfertigung (Front-End) und die Wärmebehandlung im Ultrahochvakuum entwickelt wurde. In Hochvakuum- oder Hochreinheits-Thermoprozessen reagiert der Zirkondioxid-Sensor schnell und hochempfindlich auf Sauerstoffverunreinigungen im ppm-Bereich, während das Platin-Rhodium-Thermoelement (Typ B) eine driftfreie und kontaminationsfreie Temperaturreferenz bis 1700 °C liefert. Diese Synergie gewährleistet eine präzise thermodynamische Kompensation gemäß der Nernst-Gleichung und verhindert so wirksam eine zerstörerische Oxidation von Wafern, die Versprödung von Aktivmetallen sowie Fehler bei Vakuumlötverbindungen.
Messprinzip
Bei hohen Temperaturen wirkt stabilisiertes Zirkondioxid als Sauerstoffionenleiter; der Sauerstoffkonzentrationsunterschied zwischen den beiden Seiten erzeugt eine messbare Spannung, die zur Berechnung des Sauerstoffgehalts mittels der Nernst-Gleichung genutzt wird.
Anwendungen
• ALD / CVD (Atomic Layer Deposition / Chemical Vapor Deposition)
Schutz von Precursorn & Schichtreinheit: Hochsensible Echtzeit-Überwachung von Sauerstoffspuren (im ppm-/ppb-Bereich) in CVD-/ALD-Reaktionskammern. Dies verhindert, dass Restsauerstoff hochreaktive metallorganische Precursor vorzeitig zersetzt, und gewährleistet so eine gleichmäßige Schichtdicke auf atomarer Ebene sowie hervorragende elektrische Eigenschaften.
Qualitätskontrolle bei High-k-Dielektrika: Präzise Kontrolle der Stöchiometrie hinsichtlich Sauerstoffspuren während des Wachstums ultradünner Oxidschichten (z. B. HfO2, Al2O3) auf Silizium-Wafern zur Gewährleistung stabiler Dielektrizitätskonstanten.
• PVD (Physical Vapor Deposition)
Schichthaftung und Fehlervermeidung: Echtzeit-Diagnose von Restsauerstoff oder Leckagen in Hochvakuum-PVD-Kammern. Sauerstoffspuren während der physikalischen Abscheidung führen zu schlechter Haftung zwischen Metall und Substrat, mechanischen Spannungen und unerwünschter optischer Absorption in den dünnen Schichten.
• Magnetron-Sputtern
Stabilisierung der Target-Stöchiometrie: Kontinuierliche Überwachung des Sauerstoff-Hintergrundpegels in Edelgas-Plasmaumgebungen (z. B. hochreines Argon). Selbst Sauerstoffverunreinigungen im ppm-Bereich können Sputter-Targets „vergiften“ (insbesondere bei reaktiven Metallen wie Ti, Al oder Ta), was die Abscheiderate, den Brechungsindex der Schicht und den Schichtwiderstand drastisch verändert.
• Elektronenstrahlverdampfen
Schutz der Schmelze: In-line-Überwachung der O2-Konzentration in Kammern für das Elektronenstrahlverdampfen. Verhindert, dass Sauerstoffspuren die hochreaktive Metallschmelze (im Tiegel) bei extremen Temperaturen oxidieren; eine solche Oxidation würde zur Bildung von Oxidpartikeln und Pinhole-Defekten in den aufgedampften Metallschichten führen.
• Vakuumofen
Prozesskontrolle bei extremen Temperaturen: Entwickelt für Vakuumlöten, Hochtemperatursintern und Vakuumglühen bei Temperaturen bis zu 1700 °C. Das integrierte Thermoelement Typ B (Platin-Rhodium) liefert eine driftfreie Temperaturrückmeldung ohne Kontaminationsrisiko im Hochvakuum. Dies ermöglicht dem Zirkonoxid-Sensor die präzise Berechnung absoluter Sauerstoff-Partialdrücke, um hochschmelzende Metalle (W, Mo, Ta) und Hochleistungskeramiken vor Oxidation oder Entkohlung zu schützen.
Vorteil
★ Die Temperaturmessung mittels Typ-B-Thermoelement gewährleistet eine hohe Stabilität und präzise Sauerstoffberechnungen.
Messgase und Messbereiche
• O2: 0.1 ~ 10000ppm
Weitere Informationen finden Sie im Zirkonoxid-O2-Analysator.