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兩種不同類(lèi)型的總有機(jī)碳分析儀在遠(yuǎn)足，兩者都是無(wú)試劑超純水分析儀，利用高強(qiáng)度短波紫外光將有機(jī)碳氧化成二氧化碳。二氧化碳會(huì)溶解在去離子水中，形成碳酸氫根離子，導(dǎo)致溶液電導(dǎo)率增加。然后，分析儀測(cè)量在氧化步驟前后產(chǎn)生的二氧化碳的濃度，并使用不同的算法將這個(gè)差分值轉(zhuǎn)換為TOC濃度。因?yàn)檫@兩種分析儀對(duì)二氧化碳的方法不同，它們對(duì)TOC的反應(yīng)不同，分析儀Y直接測(cè)量紫外反應(yīng)器前后的電導(dǎo)率變化，由于在紫外氧化過(guò)程中，除了碳酸氫鹽離子外，還可以產(chǎn)生鹵素、硝酸鹽和硫酸鹽，分析儀Y并不總是準(zhǔn)確地測(cè)量實(shí)際TOC濃度。
分析儀X通過(guò)讓二氧化碳通過(guò)選擇性滲透膜擴(kuò)散到未氧化水的樣品中，然后測(cè)量所得溶液的電導(dǎo)率，該膜阻斷了由氧化反應(yīng)產(chǎn)生的其他離子，只允許二氧化碳導(dǎo)致分析儀X的電導(dǎo)率差異，從而可以準(zhǔn)確測(cè)量TOC濃度。
這兩種分析儀并沒(méi)有記錄TOC偏移的相似結(jié)果，而是報(bào)告了非常不同的結(jié)果。話(huà)雖如此，每個(gè)人在識(shí)別導(dǎo)致遠(yuǎn)足的組成部分方面都發(fā)揮了獨(dú)特的作用，分析儀X提供了一個(gè)穩(wěn)定、準(zhǔn)確的TOC信號(hào)，并且足夠敏感，可以在分析儀Y之前就檢測(cè)到短途旅行的開(kāi)始，然而，分析儀Y對(duì)濃度小于約15ppb時(shí)的波動(dòng)有機(jī)物缺乏響應(yīng)的特征被證明是識(shí)別導(dǎo)致TOC波動(dòng)的污染物的重要線(xiàn)索。
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圖1
從其中一個(gè)受影響的UPW系統(tǒng)中收集到的TOC數(shù)據(jù)，顯示了兩種不同的TOC分析儀的不同響應(yīng)，如圖1所示，實(shí)曲線(xiàn)對(duì)應(yīng)分析儀X的響應(yīng)，虛線(xiàn)對(duì)應(yīng)分析儀Y的響應(yīng)，分析儀Y技術(shù)未能檢測(cè)到來(lái)自第二和第四個(gè)TOC峰的任何信號(hào)，而分析儀X對(duì)所有峰都有響應(yīng)。
在我們的其他暴露在相同的飼料水中的工廠(chǎng)也得到了類(lèi)似的結(jié)果，在TOC游覽期間，分析儀Y提供了不穩(wěn)定的讀數(shù)，從0到超過(guò)150ppb的水平之間變化，對(duì)分析儀Y在第一次和第三次TOC旅行中的結(jié)果進(jìn)行仔細(xì)檢查，兩種分析儀都顯示TOC水平較高，顯示在開(kāi)始時(shí)快速垂直增加，在峰值結(jié)束時(shí)垂直急劇下降，TOC峰開(kāi)始和結(jié)束的截?cái)啾砻鞣治鰞xY對(duì)導(dǎo)致TOC偏移的低濃度有機(jī)污染沒(méi)有反應(yīng)，分析儀Y對(duì)第二個(gè)峰值完全沒(méi)有響應(yīng)，顯示在第四個(gè)峰值顯示的15ppbTOC峰值期間，TOC接近于零。
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圖2
圖2詳細(xì)說(shuō)明了圖1中第一次遠(yuǎn)移的開(kāi)始,分析儀X比分析儀Y提前約8小時(shí)回復(fù),值得注意的是，隨著分析儀X測(cè)量的污染物量的增加，分析儀Y的響應(yīng)曲線(xiàn)接近于零。據(jù)推測(cè)，當(dāng)有機(jī)被氧化成二氧化碳時(shí)，二氧化碳與有機(jī)氮化合物復(fù)合物改變電阻率,這種變化將導(dǎo)致分析儀的錯(cuò)誤讀取，顯示TOC被減少或不變,只有在TOC污染物濃度達(dá)到約15ppb的濃度后，分析儀Y才能識(shí)別出污染物的存在，其結(jié)果如圖1和圖2所示。
為了盡量減少TOC游覽的影響，在游覽開(kāi)始時(shí)嘗試調(diào)整水處理過(guò)程,這些控制TOC偏移的嘗試包括對(duì)反滲透系統(tǒng)的修改，增加臭氧供給紫外線(xiàn)反應(yīng)器的濃度，增加脫氣塔的真空，改變RO給水的pH，以及向補(bǔ)充回路中添加活性炭,這些嘗試都沒(méi)有導(dǎo)致UPW拋光環(huán)中偏移TOC的任何明顯減少。
為了確認(rèn)尿素是這次游覽的原因，在英特爾的隆勒英畝工廠(chǎng)開(kāi)發(fā)了一種專(zhuān)有的、在線(xiàn)的、尿素特異性的分析方法，并進(jìn)行了測(cè)試，在標(biāo)準(zhǔn)溶液初始校準(zhǔn)時(shí)，分析儀回收尿素的回收為恒定的85%，使用冷藏和密封的第四個(gè)樣品，在發(fā)生偏移時(shí)，分析儀能夠識(shí)別出尿素，是第四次偏移的主要原因。
采用不同濃度的尿素進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)添加試驗(yàn)，兩種分析儀的行為與尿素污染相一致。兩種分析儀在受控實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中的行為與第一次偏移的實(shí)時(shí)結(jié)果一致，如圖2所示。因此，我們認(rèn)為尿素也導(dǎo)致了圖1所示的第一次和隨后的TOC偏移，以及第四次偏移。
我們得出的結(jié)論是，超純水中非常低濃度的尿素會(huì)影響DUV光刻過(guò)程，這些過(guò)程用于達(dá)到今天的微芯片中最薄的電路尺寸，SieversPPT(分析儀X)足夠敏感和準(zhǔn)確，可以確定工廠(chǎng)何時(shí)可能面臨由尿素、胺和其他有機(jī)氮污染物引起的TOC偏差的風(fēng)險(xiǎn)。
現(xiàn)實(shí)情況是，目前UPW系統(tǒng)使用的大多數(shù)TOC性能規(guī)范都是基于分析儀Y或其他類(lèi)似的基于電導(dǎo)率的TOC分析儀獲得的數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)的，由于已知分析儀Y對(duì)一些濃度小于15ppb的常見(jiàn)有機(jī)氮化合物缺乏響應(yīng)，這些規(guī)范現(xiàn)在對(duì)于最先進(jìn)的半導(dǎo)體設(shè)施值得懷疑。
分析儀X的使用已經(jīng)表明，需要重新評(píng)估水處理系統(tǒng)的控制限制，并重新考慮UPW處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)總有機(jī)碳去除的方法。也就是說(shuō)，如果實(shí)現(xiàn)了TOC分析儀的改進(jìn)檢測(cè)極限，如分析儀X，它檢測(cè)以前無(wú)法檢測(cè)到的含有有機(jī)化合物的氮，它們不應(yīng)該再期望提供滿(mǎn)足分析儀Y衍生的1ppb規(guī)格限制的UPW，必須實(shí)施一些規(guī)格限制、控制限制和/或水處理系統(tǒng)過(guò)程的改變，以適應(yīng)分析儀X更靈敏的檢測(cè)。