在半導體制造過程中，超純水（UPW）用于晶圓清洗、蝕刻、沉積等關鍵工藝，超純水（UPW）的質量直接關系到微電子器件的可靠性與成品率。其中，溶解氧（DO）作為關鍵水質參數，需被嚴格控制在極低水平——通常要求低于5 ppb（十億分之五）。即使是微量溶解氧的引入，也可能引發晶圓表面的氧化反應，損壞敏感的晶圓，進而影響器件性能與生產良率。

一、溶解氧控制在關鍵工藝中的重要性

在化學機械平坦化（CMP）工藝中，溶解氧濃度的精確調控對于管理晶圓表面的氧化與腐蝕行為至關重要。通過精準的DO控制，能夠有效提升拋光均勻性，降低表面缺陷，優化平坦化效果。

在外延生長工藝中，溶解氧對外延層的結構完整性與電學性能影響顯著。超低溶解氧環境有助于維持外延層生長的穩定性，確保其具備優良的電學特性，從而保障最終器件的性能表現。

二、光學溶解氧傳感器與傳統電化學傳感器的技術對比

傳統電化學溶解氧傳感器在實際應用中面臨若干技術局限：

響應慢：需較長的極化時間，導致測量延遲，難以滿足實時監控需求；

高維護：頻繁的校準與維護不僅增加運營成本，也引發系統停機風險。

相較之下，基于熒光淬滅技術的光學溶解氧傳感器展現出明顯優勢：

快速響應與高精度：可在數分鐘內實現穩定測量，具備ppb級檢測能力；

低維護：運行穩定，通常僅需每年更換少量部件，大幅降低維護負擔；

多參數集成能力：與多參數變送器配合，可同時監測電導率/電阻率、溫度、總有機碳（TOC）、pH等關鍵水質指標，簡化系統架構與備件管理。

三、光學溶解氧傳感器在UPW系統中的技術價值

光學溶解氧傳感器不僅在測量精度上滿足半導體制造對超低溶解氧監控的嚴苛要求，更在實際應用中發揮系統保護作用。通過快速響應與高靈敏度特性，能夠及時發現氧氣入侵風險，有效預防UPW系統的氧化腐蝕問題。

當與多參數變送器集成后，光學DO傳感器可實現水質參數的協同監測，減少不同傳感器之間的接口復雜性，降低操作人員培訓成本，提升系統整體運行效率。

四、光學溶解氧傳感器技術解決方案

工采網代理的美國In-Situ 光學溶解氧傳感器（工業版RDO PRO-X），采用先進的熒光淬滅技術，基于熒光“壽命”而非“強度”進行測量。其工作原理如下：

老二代RDO傳感器使用“動態發光熄滅(quenching )"原理測量溶解氧。RDO傳感器使用了有生命周期的光學技術，這樣能提供很穩定，精，低維護的DO傳感器。

IN-situ RDO光學溶解氧傳感器能夠測量反射信號的相位(延遲)，再和發射信號相比較，是基于熒光的“生命周期”而不是“強度”。劑量片中氧的存在能淬滅熒光，使反射信號的相位發生偏移，反射信號通過光電二很管探測到。測量到藍色發射光和紅色反射光的相位差，就能用來定量DO。

IN-situ RDO PRO光學溶解氧傳感器-工業版 RDO PRO-X 技術優勢：

In-Situ RDO PRO傳感器使用較新的技術測量苛刻環境中的氧含量。RDO PRO光學DO傳感器對于過程應用中DO的監測有幾種優勢：

耐用：

惰性結構使它在高鹽環境中不受腐蝕。

不易受到來自像氫化硫，氯化物，氯，氨及其他很多的普通困擾。

簡單：

只是要求直流8~36 V供電-不需要外部昂貴的傳送器和控制器。

傳感器配置很容易-校準系數被加載在傳感器的蓋帽中。

物有所值：

包括了帶有標準10m電纜的完整設備。

包括了集成的4-20 mA，Modbus RS485和SDI-12信號輸出。

不再需要單獨昂貴的發送器/控制器。

精度：

從0~8mg/L的DO精度是1mg/L,從8~20 mg/L的DO精度是0.2 mg/Lo

能對氧含量和溫度的變化快速響應。

一致的，可重復的結果(< 005 mg/L的重復性)。

五、總結

在半導體制造工藝日益精密、制程節點不斷微縮的背景下，超純水中溶解氧的嚴格控制已成為保障產品質量與生產良率的關鍵環節。先進光學溶解氧傳感器憑借其高精度、快速響應、低維護以及多參數集成的技術優勢，正逐步成為CMP、外延等關鍵工藝中不可或缺的過程監測工具。其在提升器件性能、優化生產效率、降低運營風險等方面的綜合價值，使其在競爭激烈的半導體制造行業中具備重要應用前景。

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