Nonvolatile Residue Monitor （ NRM ） for the Semiconductor Industry

郭飞13524857067

上海广思微净化设备有限公司

哪些物质属于非挥发生物质？ 为什么我们需要监测它？ 监测非挥发性有什么好处与其它设备 ? 为什么以前我们通过良好的管理不用检测

NRM ，但现在要使用？ 为什么以前我们通过良好的管理不用检测

NRM ，但现在要使用？ NRM 的产生过程

目录

非挥发性残渣有哪些？　 非挥发性残渣是溶解性的无机物质

• 主要成分是硅 , 包括溶解性和胶胶体

• 还包括 钠 , 阴离子 , 阳离子 和微量的金属 .

* 所以非挥发性残渣不代表颗粒度 .

为什么我们要监测非挥发性残渣？ NR Ｍ正越来越多的被用来全面的监测水质；

NRM 是在线监测，能第一时间发现超纯水系统中的问题；

NRM 能实时监测水质 PPT 级别的变化。

监测非挥发性有什么好处与其它设备？

在线 TOC 和颗粒计数器同样不能监测

出具体的 TOC 化合物和颗粒物的构成， 但是，在线实时监测设备反应速度就是

一切，它能及时的发现问题，然后再去取样监测问题的来源，从而解决问题。

为什么以前我们通过良好的管理不用检测 NRM ，但现在要使用？

　随着半导体线宽越来越小，半导体的生产对小颗粒的敏感度越来越大。

国际半导体技术蓝图委员会面向未来，正在寻找这个极限测量参数。

NRM 的产生过程 20 年以前， Bob MacIntosh (Intel) 要求

David Dr. 去研发的超纯水系统中硅胶的影响。

1992 年这个 NRM 被引入。

他的基本理论不是新的，它是在 1964 年加拿大的两个教授就已经提议用一个喷雾器，一个干燥的圆柱和一个粒子计数器去测量非挥发性残渣在溶剂里。

最早的 NVR 悬液剂系统(Salkowski and Werle, 1964)

NRM 原理图解

Key Components of the NRM

Nebulizer: Customed-designed. Produces a poly-dispersed size distribution of water droplets.

Saturator: Residue particles are saturated with water vapor and temperature equilibrated.

Growth Tube:1. Wetted walls are heated to raise vapor pressure. 2. The high diffusivity of the vapor allows it to reach the center of the

sample stream at a faster rate than the thermal diffusivity of the vapor can equilibrate to the higher temperatures near the walls, resulting in a supersaturated condition along the radius of the flow stream.

3. Residue particles in the flow stream act as nuclei for condensation.4. Water condenses on the residue particles to form large droplets.5. Droplets are detected by the optical detector .

NRM 技术

“Drip-counter” for measuring very low flow rates

Improvements over the original NRM

Expanded measurement range, 1ppt to 60 ppb. No more n-butyl alcohol. 10x faster response time. 1/3rd the weight and 2/3rd the volume. Innovative water inlet flow monitor. Able to measure water up to 80 degrees

centigrade. Universal power supply. Pressure actuated water regulator (no more

water leaks).

NRM Model 8000

Time (minutes)

0 50 100 150 200

Ra

w N

RM

co

un

t d

ata

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

1 ppb

2 ppb 3 ppb

KCl challenges

9.8 ppt challenge of KClData averaged every 60 seconds

Time (seconds)

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Raw

NR

M c

ou

nt

dat

a

900

1000

1100

1200

1300

1400

1500

US Semiconductor FacilitySimultaneous data collected for the NRM and a Hach

Silica Monitor

Non

vola

tile

Res

idue

(pp

t)

Time

Dissolved S

ilica (ppb)

0

1

2

3

4

NVR

SiO2

4pm 5pm 6pm 7pm 8pm 9pm 10pm 11pm 12pm 1am 2am 3am 4am 5am 6am

0

100

200

300

400

Low level (<10 ppb) 22nm colloidal silica challenge20 nm pore size filter

Time (minutes)

Filter removal efficiency 72%

0 10 20 30 40 50 60 70

Raw

NR

M c

ou

nt

dat

a

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

400 meshdiffusion screen

thro

ugh

filte

r

filte

r by

pass

ed

Site A 245 ppt

Site B 243 ppt

Site C 199 ppt

Site D 156 ppt

Site E 102 ppt

Site F 96 ppt

结论 全新的 NRM 能够提高超纯水系统的测量的污染物的测量范围，能够快速的反应出水质的变化。对未来半导体行业的发展提供有力的支持与服务。