高精密的半導體制造對生產工藝過程要求嚴苛，腔室氣體的高精度監測逐漸成為配置需求。從薄膜沉積腔室的清潔終點判斷，到ppm級微量氧的實時監測，氣體監測的精度直接關系到工藝穩定性與產品良率。長期以來，該領域的核心檢測設備高度依賴進口。如今，氣體監測方案提供商已實現核心技術突破。本文將聚焦CVD腔室清潔終點監測、微量氧污染管控這兩大工藝難題，探討如何依托高精度、自主可控的國產化方案，破解半導體制造中氣體監測的關鍵痛點。

一、半導體制造工藝氣體監測面臨的挑戰

1、CVD腔室清潔終點難判定，良率與成本難以兩全

薄膜沉積是半導體制造的核心工藝。為保障工藝穩定，需定期采用NF?氣體清除CVD腔室內壁沉積物。清潔終點的精準控制直接影響良率與成本：清潔不足導致殘留沉積物形成顆粒污染，降低良率；過度清潔則增加NF?消耗，延長停機時間并縮短腔室壽命，推高生產成本。傳統方法依賴經驗時間控制清潔終點，但最佳時長受沉積厚度、溫度、壓力、氣體流量及材料化學組成等多變量影響，且參數可能隨時間漂移。實際生產中，為保證潔凈度往往延長清潔時間，進一步增加了 NF?使用成本。

2、微量氧污染難管控，引發元件性能與可靠性下降

半導體工藝對氧氣高度敏感，低至ppm級別的微量氧氣也可能引發不必要的氧化反應，導致集成電路和硅片缺陷，破壞薄膜結構完整性，影響產品均勻性與可靠性。實際生產中，微量氧監測面臨三大核心難點：一是需精確監測10 ppm以下超低濃度氧氣，二是需支持真空環境下的持續氧濃度監測，三是需在還原性氣氛中確保設備安全穩定運行。

上述三大難題制約著半導體工藝效率與產品良率。目前，推動該類氣體分析儀器的國產化已成為國家戰略層面的迫切需求。根據2025年《政府工作報告》的要求，突破關鍵核心技術、推動國產替代，對保障產業鏈安全具有重大意義。

二、國產化破局：四方儀器紅外氣體傳感器與微量氧分析儀，破解半導體制造過程氣體監測難題

在氣體分析領域擁有超過20年工業級應用經驗的四方光電（武漢）儀器有限公司，精準洞察半導體行業痛點，依托核心氣體傳感技術平臺，成功推出CVD腔室清潔終點監測與半導體工藝微量氧監測產品方案，并在國內行業頭部企業實現了國產化替代的成熟應用。

1、四方儀器紅外氣體傳感器Gasboard-2060——精準監測CVD腔室清潔終點，實現工藝優化升級

針對薄膜沉積設備清潔終點檢測需求，四方儀器推出全自研紅外氣體傳感器Gasboard-2060，通過精準監測SiF?濃度實現對CVD腔室清潔終點的精準控制。

用于確定清潔終點時間的SiF?濃度曲線（Johnson et al. 2004）

紅外氣體傳感器Gasboard-2060

產品特點：

（1） 雙光束紅外（NDIR）技術：顯著提升抗干擾能力；

（2） 環境適應性：通過參考通道補償溫度、濕度及交叉氣體干擾，確保測量穩定性；

（3）高精度：量程0~200mTorr，準確度≤±1.0% F.S.，響應時間T90≤2秒。

實戰驗證：精準監測清潔終點，助力CVD設備升級

實際測試中，紅外氣體傳感器Gasboard-2060在重復清潔過程中表現出較高的穩定性。客戶反饋其性能已達到或超越進口產品，成功實現清潔終點的精準控制，助力CVD設備工藝升級。

CVD設備2次重復腔室清潔試驗的Gasboard-2060實測數據曲線

2、四方儀器微量氧分析儀Gasboard-3050系列——精準捕捉ppm級微量氧氣，賦能精密制造

針對半導體及電子行業低濃度氧氣監測需求，四方儀器長期專注于氧化鋯傳感器及氣體分析儀的研發與推廣，成功開發出微量氧分析儀Gasboard-3050系列。該產品分辨率達0.1 ppm，量程覆蓋0–10 ppm至100% O?，搭載經現場驗證的氧化鋯傳感器，具備優異的再現性與高速響應特性。

四方儀器微量氧分析儀Gasboard-3052

微量氧分析儀Gasboard-3052

四方儀器微量氧分析儀Gasboard-3052采用遠程原位傳感器設計，可通過真空接頭直接安裝于真空腔體，即插即用，其氧化鋯傳感器壽命長、穩定性高，在適當維護條件下可多年免更換。適用于需持續監測氧濃度的場景，如半導體設備、手套箱、氮氣管線、真空腔體及其他低氧/無氧環境，廣泛用于半導體制造、OLED生產、3D打印等使用惰性氣體的工業場合。

四方儀器氧分析儀Gasboard-3053

氧分析儀Gasboard-3053

該型號為抽取集成式設計，整合了寬量程氧化鋯傳感器、前處理單元和采樣泵，適用于除真空腔體外的多種應用場景，如SMT工藝中的回流焊爐等。

典型應用場景

四方儀器Gasboard-3050系列可滿足半導體及相關領域絕大多數氧濃度監測需求，典型應用包括但不限于：

三、結語：以國產替代筑牢半導體產業鏈的安全防線

從傳統經驗判斷到精準數據驅動，從核心設備依賴進口到關鍵技術國產替代，四方儀器以全國產自研的氣體傳感技術平臺，為國內半導體企業提供可靠的國產化氣體分析解決方案，筑牢我國半導體產業鏈的安全防線。