半導(dǎo)體環(huán)境露點儀是用于測量半導(dǎo)體生產(chǎn)環(huán)境中氣體露點溫度的儀器。露點是指氣體中的水蒸氣在冷卻過程中開始凝結(jié)的溫度，它反映了氣體中水分的含量。在半導(dǎo)體制造過程中，對氣體中水分的含量有高的要求，因為水分的存在可能會影響半導(dǎo)體材料的性能和成品的質(zhì)量。因此，半導(dǎo)體環(huán)境露點儀在半導(dǎo)體生產(chǎn)中扮演著至關(guān)重要的角色。
1、傳感器
電容式傳感器：利用親水性材料或憎水性材料作為介質(zhì)，構(gòu)成電容。當含水份的氣體流經(jīng)時，介電常數(shù)或電導(dǎo)率發(fā)生變化，通過測量電容值來確定氣體水分含量，進而得出露點溫度。這種傳感器精度較高，響應(yīng)速度快，但在高濕度環(huán)境下可能會受到一定影響，且需要定期校準。
電解法傳感器：利用五氧化二磷等材料吸濕后分解成極性分子，在電極上積累電荷的特性來設(shè)計。通過檢測電解電流的大小，可以計算出氣體中的水分含量，從而得到露點溫度。其精度也較高，但對氣體的腐蝕性及清潔性要求較高。
晶體振蕩式傳感器：基于晶體沾濕后振蕩頻率改變的特性來測量露點。當晶體表面吸附水分后，其振蕩頻率會發(fā)生相應(yīng)變化，通過檢測頻率的變化量，再結(jié)合特定的算法和校準數(shù)據(jù)，就可以確定露點溫度。不過目前該技術(shù)尚處于發(fā)展階段，精度和穩(wěn)定性有待進一步提高。
紅外式傳感器：利用氣體中的水分對紅外光譜吸收的特性進行測量。由于不同波長的紅外光在水分中的吸收程度不同，通過檢測透過氣體后的紅外光強度變化，就可以推算出氣體中的水分含量和露點溫度。但該技術(shù)在測量低露點時存在一定困難，因為紅外探測器的峰值探測率還達不到微量水吸收的量級，且容易受到氣體中其他成分的干擾。
半導(dǎo)體傳感器：每個水分子都具有自然振動頻率，當進入半導(dǎo)體晶格的空隙時，會與受到充電激勵的晶格產(chǎn)生共振，使半導(dǎo)體結(jié)放出自由電子，導(dǎo)致晶格的導(dǎo)電率增大、阻抗減小。通過測量阻抗的變化，就可以得知氣體中的水分含量，進而計算出露點溫度。這種傳感器具有響應(yīng)速度快、體積小等優(yōu)點，但在高精度測量方面相對較弱。
2、制冷系統(tǒng)
熱電制冷器（Peltier元件）：一些便攜式或小型的半導(dǎo)體環(huán)境露點儀會采用熱電制冷器來實現(xiàn)降溫。當電流通過由兩種不同導(dǎo)體材料組成的熱電偶時，會在結(jié)點處吸收熱量，從而實現(xiàn)制冷效果。通過控制電流的大小和方向，可以調(diào)節(jié)制冷速度和溫度，使鏡面或傳感器達到所需的低溫狀態(tài)，以便進行露點測量。熱電制冷器的優(yōu)點是體積小、重量輕、無機械運動部件，可靠性高；缺點是制冷效率相對較低，制冷量有限，不適用于大規(guī)模制冷需求。
液氮制冷系統(tǒng)：對于需要極低溫度測量的精密露點儀，可能會采用液氮制冷。液氮溫度極低，能夠提供強大的制冷能力，可將鏡面或傳感器迅速冷卻到很低的溫度，滿足超低溫環(huán)境下的露點測量要求。但液氮制冷系統(tǒng)需要配備專門的液氮儲存容器和輸送管道，設(shè)備相對復(fù)雜，且液氮的使用和儲存需要一定的安全措施。
高壓空氣制冷系統(tǒng)：部分露點儀也會使用高壓空氣制冷的方式來降低溫度。通過將空氣壓縮并使其膨脹，利用空氣在膨脹過程中的吸熱效應(yīng)來實現(xiàn)制冷。這種方法可以實現(xiàn)較低的溫度，且成本相對較低，但制冷速度可能較慢，且需要配備壓縮空氣源和相應(yīng)的控制系統(tǒng)。
3、光學檢測系統(tǒng)
光電二極管陣列：在冷鏡式露點儀中，通常采用光電二極管陣列作為光學檢測元件。當鏡面形成露滴時，光線的反射和散射特性會發(fā)生變化，光電二極管陣列能夠檢測到這種變化，并將其轉(zhuǎn)化為電信號。通過對電信號的分析和處理，就可以確定露點的生成時刻和溫度。光電二極管陣列具有較高的靈敏度和響應(yīng)速度，能夠?qū)崿F(xiàn)較為準確的露點測量。
激光光源與探測器：在一些高精度的露點儀中，會采用激光作為光源，配合高靈敏度的探測器來檢測露層的形成。激光具有良好的方向性和單色性，能夠提供更精確的光學信號。當鏡面上出現(xiàn)露滴時，激光的反射光強會發(fā)生變化，探測器能夠及時捕捉到這一變化，并將其轉(zhuǎn)化為電信號進行處理，從而實現(xiàn)高精度的露點測量。
4、氣路系統(tǒng)
進氣口和出氣口：用于將待測氣體引入露點儀并進行測量后排出。進氣口通常會配備過濾器，以防止灰塵、雜質(zhì)等進入儀器內(nèi)部，影響測量結(jié)果或損壞儀器部件。出氣口則連接到排氣管道或安全排放區(qū)域，確保測量后的氣體能夠安全地排出。
流量計：安裝在氣路中，用于測量進入露點儀的氣體流量。氣體流量的大小會影響露點的測量結(jié)果，因此需要準確測量和控制。流量計可以根據(jù)不同的測量原理和精度要求選擇不同的類型，如質(zhì)量流量計、體積流量計等。
流量控制器：根據(jù)測量需求，對進入露點儀的氣體流量進行調(diào)節(jié)和控制。流量控制器可以保證氣體以恒定的流量流過傳感器和制冷系統(tǒng)，提高測量的準確性和穩(wěn)定性。它可以通過調(diào)節(jié)閥門的開度或使用質(zhì)量流量控制器等方式來實現(xiàn)對氣體流量的精確控制。
5、顯示與控制系統(tǒng)
顯示屏：用于顯示測量結(jié)果、儀器狀態(tài)、設(shè)置參數(shù)等信息。顯示屏可以是液晶顯示屏（LCD）、發(fā)光二極管顯示屏（LED）或觸摸屏等，方便操作人員查看和操作儀器。一些高的露點儀還具備圖形化界面，能夠直觀地展示測量數(shù)據(jù)的趨勢和變化情況。
操作按鈕或觸摸面板：用于設(shè)置儀器的工作參數(shù)、啟動和停止測量、切換顯示模式等操作。操作按鈕或觸摸面板的設(shè)計應(yīng)簡潔明了，易于操作人員使用。同時，為了防止誤操作，一些重要的操作可能需要通過密碼或確認步驟才能執(zhí)行。
微處理器控制系統(tǒng)：是露點儀的核心控制部件，負責整個儀器的運行和管理。微處理器接收來自傳感器的信號，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理和分析后，將結(jié)果顯示在顯示屏上，并根據(jù)預(yù)設(shè)的程序和算法對儀器進行控制和調(diào)節(jié)。例如，控制制冷系統(tǒng)的啟動和停止、調(diào)節(jié)光學檢測系統(tǒng)的參數(shù)、進行數(shù)據(jù)存儲和傳輸?shù)?。微處理器控制系統(tǒng)還可以具備自診斷功能，能夠及時發(fā)現(xiàn)和提示儀器出現(xiàn)的故障或異常情況。
