摘要：化学机械抛光（CMP）是晶圆进入铜互连前的最后一道“镜面级”平整工序，抛光液中的NH₄OH与清洗段IPA在高温摩擦作用下极易逸散为NH₃和IPA蒸汽。二者虽无色，却会在短时间内造成：
【CMP车间“隐形杀手”无处藏】三卫科技NH₃/IPA智能检测仪全案
（一）行业痛点
化学机械抛光（CMP）是晶圆进入铜互连前的最后一道“镜面级”平整工序，抛光液中的NH₄OH与清洗段IPA在高温摩擦作用下极易逸散为NH₃和IPA蒸汽。二者虽无色，却会在短时间内造成：
① 铜布线腐蚀，形成凹坑缺陷；
② 光刻胶表面胺化，导致后续曝光图形失真；
③ 员工呼吸道刺激，职业健康风险飙升。
传统“嗅辨+定期换风”无法定位微泄漏，亟需在线级精密检测仪。
（二）检测原理
三卫科技SW-CMP-Pro型主机采用“双通道差分光谱+固态电化学”融合方案：
1. NH₃通道：4.65 µm QCL量子级联激光穿过10 cm怀特池，利用NH₃在中红外区的ν₂转动-振动吸收峰，实现ppb级分辨；
2. IPA通道：采用纳米掺杂SnO₂电化学池，IPA分子在200 ℃催化氧化生成丙酮与H₂O，释放电荷量与浓度成正比，响应时间＜8 s；
3. 交叉干扰修正：内置温湿度、丙酮、丙二醇多元回归算法，自动剔除假阳性。
（三）产品特点
• 检测限：NH₃ ≤ 5 ppb，IPA ≤ 50 ppb；
• 零点漂移＜±1 %F.S./30 d，无需频繁校准；
• 本安+正压双防爆，适用于Zone 2 气体环境；
• 模块化滑轨，单人10 min完成探头更换；
• 支持SECS-GEM、Modbus-TCP，与EAP实时对接。
（四）系统功能
① 三维可视化热力图——将机台、抛光头、 scrubber 位置1:1建模，浓度云图秒级刷新；
② 泄漏源反向溯源——AI wind-flow模型，结合压差与浓度梯度，定位误差≤0.5 m；
③ 健康指数HI——把NH₃、IPA、温度、露点四因子耦合，给出机台“健康分”，提前30 d预警铜腐蚀风险；
④ 自动联动——超标0.5 ppm即刻触发FFU增速、关闭抛光液阀门并推送E-mail/企业微信。
（五）完整解决方案
阶段1：VOCs走航普查→锁定NH₃/IPA高值网格；
阶段2：固定式SW-CMP-Pro在线监测+移动巡检机器人补充；
阶段3：建立“车间-厂区-集团”三级数据湖，训练私有AI模型；
阶段4：根据HI评分优化换风频次，降低能耗15 %，延长滤网寿命20 %。
（六）选点与安装注意
1. 抛光头上方0.3–0.5 m，捕捉初始挥发区；
2. scrubber入口前1D（管道直径）处，监控环保设施效率；
3. 回风格栅与新风百叶之间，验证气流组织；
4. 探头应避开直接喷淋、超声波清洗振动区；
5. 采用316L + PTFE采样管，全程加热至40 ℃，防止IPA冷凝；
6. 电气接口保持正压吹扫＞0.5 bar，确保Zone 2安全。
（七）执行标准
• 设计：IEC 60079-29-1 可燃/有毒气体检测；
• 性能：GB/T 50493-2019 石油化工可燃气体和有毒气体检测报警；
• 计量：JJG 695-2019 氨气气体检测仪检定规程；
• 职业健康：GBZ 2.1-2019 工作场所有害因素职业接触限值——NH₃ 20 mg/m³，IPA 700 mg/m³。
（八）关键产品参数（非表格）
外壳材质：ADC12铝合金表面氟碳喷涂，防腐等级WF2；
防爆标志：Ex db eb ib IIC T4 Gb；
采样方式：泵吸式，内置长寿命无刷隔膜泵，流量600 mL/min；
响应时间T₉₀：NH₃ ≤ 20 s，IPA ≤ 30 s；
线性误差：≤±2 %F.S.；
重复性：≤1 %；
输出接口：双4–20 mA、RS-485、Ethernet、Wi-Fi 5 GHz；
工作温度：-20 ℃～+60 ℃，湿度5–95 %RH（无凝露）；
电源：24 VDC ±10 %，功耗＜15 W；
尺寸：206 mm×256 mm×120 mm，重量2.7 kg；
MTBF：≥50000 h；
质保：整机3年，传感器2年，软件终身OTA升级。
（九）落地案例剪影
某12英寸晶圆厂在2F CMP区布设28台SW-CMP-Pro，运行6个月：
• NH₃均值从180 ppb降至35 ppb；
• IPA异常泄漏次数由每月11次降到1次；
• 因铜腐蚀报废晶圆减少42 %，年节省硬成本约320万元。
（十）结语
当制程节点继续向3 nm/2 nm挺进，任何“看不见”的分子级污染都可能成为良率杀手。三卫科技愿与半导体伙伴携手，用精准、实时、智能的NH₃/IPA检测系统，为CMP车间装上“嗅觉神经”，让每一道晶圆旅程都在安全、绿色的环境中完成。
来源：三卫遥测
