半导体芯片、晶圆测试对循环介质洁净度有较高的要求,介质在长期循环过程中,会产生氧化沉淀物,过滤器失效还会带入外部粉尘颗粒。介质杂质超标很多时候不会立刻触发设备报警,属于隐性故障,既会损伤冷热一体机硬件,也会给芯片、晶圆样品带来各类不良影响。本文梳理杂质超标带来设备侧、样品侧两方面危害,同时给出判别和防控手段。

一、介质杂质超标带来危害对照表
| 受影响对象 | 具体危害表现 |
| 设备过滤器、管路 | 滤芯快速堵塞,管路弯头、换热器流道沉积杂质,换热效率衰减 |
| 循环泵组件 | 杂质进入泵腔,磨损叶轮、轴承,加大运行噪音,缩短泵使用寿命 |
| 阀门、密封配件 | 颗粒磨损阀座与密封垫片,出现介质缓慢渗漏 |
| 芯片、晶圆样品 | 杂质随介质泄漏接触工件,造成表面污染,裸片焊盘接触不良 |
| 芯片测试数据 | 换热不稳定,温度曲线漂移,同批次测试数据离散变大 |
二、对温控设备硬件带来的各类危害
介质内部固体杂质随着介质在整套回路循环,首先会加重过滤器负担,滤芯快速堵塞,造成流量下降。细小颗粒穿过滤芯之后,沉积在板式换热器细小流道内壁,逐步降低换热效率,设备升降温速率持续变差。
硬质颗粒进入循环泵腔体,会磨损叶轮与轴承,设备运行噪音变大,泵体损耗加快,缩短设备配件使用寿命。杂质流经各类调节阀、球阀,颗粒磨损阀座密封面,会造成阀门关不严,出现介质缓慢渗漏,后期维修成本上升。
三、对半导体芯片测试和样品带来的影响
杂质超标之后,管路换热效率下降,循环流量不稳定,芯片测试工装各处换热不均匀,同一批次不同工件实际温度不一致,温循测试曲线出现漂移,测试结果重复性变差。
如果管路接头、密封位置出现微量渗漏,介质内部固体颗粒会随介质滴落或者挥发附着到晶圆、裸片表面,造成芯片表面污染;裸片焊盘上附着微小颗粒,会造成探针测试接触不良,出现误判不良品。
四、介质杂质超标的判别方式
取样观察介质,液体出现浑浊、可见悬浮颗粒;过滤器滤芯拆开之后表面覆盖大量油泥、固体沉淀;同等负载下降温升温速率对比新机明显下滑;设备压差持续上升,排除其它故障,可怀疑介质杂质超标。
五、杂质超标处理以及预防方案
介质杂质超标,需要把旧介质全部排放,完整冲洗整套循环管路、换热器,更换全新过滤器滤芯,再加注全新合格介质。 日常预防方面,按期更换过滤器滤芯;严格按照周期更换循环介质;维护好管路腔体密封,减少外界粉尘进入回路。
总结
循环介质杂质超标,一方面会磨损泵体、阀门、换热器等设备硬件,加速配件老化;另一方面干扰芯片测试温度稳定性,存在污染晶圆裸片样品的风险。通过定期取样观察、按时更换滤芯与介质,控制介质内部杂质水平,保障设备硬件和半导体样品安全。

FAQ
Q:介质看着只是轻微浑浊,还能继续做封装成品测试吗?
A:不建议用于精密可靠性测试,杂质会持续沉积换热器,建议更换介质。
Q:介质过滤一遍,把固体颗粒滤掉就可以继续使用吗?
A:过滤只能去除固体颗粒,介质氧化产生的其它物质无法去除,超期介质不建议继续使用。
Q:杂质是怎么进入介质系统内部?
A:介质自身氧化析出、密封缝隙进入外界粉尘、配件磨损脱落颗粒,都是杂质来源。
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