全球半导体产业正面临高速发展与永续经营的双重挑战。随着 AI、5G、自动驾驶等技术应用的扩展,对于高效能芯片的需求不断攀升,使得IC 设计、晶圆加工(Wafer Fabrication)、测试与封装(IC Test & Package)等关键流程变得更加重要。其中,晶圆制程需要控制在极高的环境条件,例如无尘室的空调系统、制氮系统、气体与冷却系统的管理等,都对工厂的运行成本与碳排放造成影响。因此,如何透过精准监测与智慧化管理来提升生产效率、降低能耗,已成为半导体业关注的核心议题。
在晶圆制造的过程中,单晶硅制造、晶圆加工、洗净、配线,再到测试中,涉及多个高精度、高洁净度的环境要求,传感器技术在监测上发挥着关键作用。
1. 无尘室环境监测
晶圆制程需要在严格受控的环境中进行,无尘室内的温度、湿度、差压与流速直接影响制程稳定性,同时也影响晶圆质量。透过 THS30X 系列 多功能温湿度传感器,提供高精度、多种安装方式的选择,可确保环境条件维持在最佳范围内;PMD330 差压传感器采用压阻式差压传感器,非导通结构,压力端口之间不流通,可用于监测洁净区域的气流方向,确保污染物不进入关键制程区域;FTS34 热线式风速传感器则可监控层流气流的稳定性,透过侦测低至0.2 m/s的微小风速,可防止微粒污染。
>>无尘室环境量测首选;eyc-tech传感器
2. 冷却与空调系统节能
晶圆制造设备产生大量热能,需要高效冷却系统来维持温度稳定。透过 FTC05 热线式流量开关与THS307 多功能温湿度传感器(户外型) 监测冷却水循环效率,调节空调冷能输出大小,可实现精准控制,避免能源浪费。此外,搭配使用 DPM04 瞬间量累积量显示控制器可提供实时瞬间量及累积量的数据,帮助厂商优化空调与制冷系统,降低整体能源消耗。
>>精准监控 智慧节能:HVAC系统优化与节能解决方案
3. 晶圆氧化镀膜
在晶圆洗净过后,为了避免颗粒及其他异物再次污染晶圆,将在芯片表面进行镀膜。 镀膜又分成化学气相沉积法 (CVD) 和物理气相沉积法 (PVD) 两种,其中手套箱是大多会用来操作镀膜的系统。
系统包含物理隔绝真空腔体、进气及出气的循环气体净化设备、调节水/氧浓度的干燥装置、和实时控制的显示设备所组成。 其严苛的环境条件,能保护物料不受污染,有助于维持及提升精密工业制程的产品良率。
例如使用惰性气体的 氮气手套箱,可用来处理环境敏感性材料。
精密制程上的手套箱系统,腔体内部的水/氧含量浓度的维持率是关键的技术指标,其中常见的水/氧含量浓度要求为小于 1 PPM、3 PPM 及 5 PPM,是制程上最为重要的要求条件,其浓度指标是否合乎标准,是直接影响产品良率的关键。所以建议在手套箱系统内部腔体加装 THS88MAX 工业级低湿露点传感器,以侦测内腔环境的水含量浓度,一般对于传感器的要求为 0~1000PPM,能让业主自由设定,以达到无水无氧的高质量稳定的制程环境。
1. 制氮系统与气体供应监测
惰性气体 - 氮气(N₂)广泛应用于晶圆制造过程,如蚀刻、镀膜与封装等关键步骤,可避免金属氧化的问题。专用于压缩空气系统的FTM06D 热线式风速风量传感器可实时监测氮气供应量,确保气体稳定供应;P064 显示型差压传感器则可监测气体管线压力,避免异常情况影响生产;THS88MAX 露点传感器套件具有即插即用的便利性,还可直接检视量测数据,则可确保氮气的干燥程度,避免水分影响制程质量。
2. 化学品与废气排放监测
晶圆制造涉及多种高纯度化学药剂,如蚀刻液、光阻剂等,其废气需经过严格处理后排放。
FTM94/95 工业级高精度热线式风速风量传感器,不仅具备 极高精度,还能 防尘、耐温、耐压,是专为严苛粉尘环境设计的风速风量传感器。
此传感器可监测 挥发性有机化合物(VOC)及其他有害气体浓度,确保废气处理设备运行正常,并符合 环保法规要求。
>>eyc-tech 工业废气处理中的传感器应用与碳排放管理
半导体产业的发展对环境控制与能源管理提出更高的要求,而传感器技术则是提升制程质量与稳定性的重要工具。透过在无尘室、制氮系统、冷却设备与废气处理等环节的精准监测,可有效提高生产效率、降低运营成本,并朝向更永续的制造模式迈进。未来,随着智慧工厂与 AIoT 技术的进步,传感器在半导体制程中的应用将更加深入,为产业带来更高效、绿色的生产解决方案。
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