广州市威恒电子有限公司高温液位传感器WKCH2-B62在半导体行业湿法设备检测高温氢氟酸、光刻胶有无的应用案例

一、 客户行业介绍与设备困境

1. 行业背景：半导体制造——现代工业的“皇冠明珠”

半导体行业是现代信息技术产业的基石，其制造过程是当今世界最复杂、最精密的工业流程之一。在数十亿美元的晶圆厂内，数百道工序环环相扣，任何微小的瑕疵都可能导致良率暴跌，造成巨大的经济损失。而在这些工序中，湿法工艺是确保芯片性能与可靠性的关键环节，主要用于晶圆的清洗、光刻胶去除（剥离）和湿法刻蚀，以去除表面的颗粒污染物、金属离子残留及不必要的氧化层。

2. 具象设备：湿法腐蚀机/清洗机

在湿法工艺中，单片清洗设备和槽式清洗设备是核心装备，它们被统称为湿法腐蚀机或湿法清洗机。这些设备需要精确供给多种高纯度的化学药液，其中最具挑战性的化学品包括高温氢氟酸和光刻胶：

高温氢氟酸（HF）：用于去除氧化层和进行硅表面处理。其腐蚀性极强，且常需加热至较高温度以提升反应速率。

光刻胶：作为感光材料，具有高粘稠度，容易在管路和容器内壁残留。

3. 当前设备的困境：腐蚀与污染的双重夹击

在湿法设备的药液供给和回收系统中，储液罐（Tank）的液位监测是保证工艺连续性和安全性的核心环节。客户现场普遍采用的老旧方案，在恶劣工况下暴露出一系列致命缺陷。

4. 问题：从设备停机到巨额损失

这些困境带来的直接后果是设备非计划停机和昂贵的化学品浪费。在半导体行业，以12英寸晶圆厂为例，每小时的产能损失高达数万美元。一旦因液位检测失误导致供液中断，整批晶圆可能报废；若因干烧损坏昂贵的加热器或石英槽体，维修更换成本动辄数十万。同时，排放几升被污染或放错的氢氟酸和光刻胶，也意味着高昂的环保处理成本。

二、 老方案产品原理及故障分析

1. 常见老旧方案

传统方案通常采用投入式差压液位计或机械浮球开关，以及利用气泡法的气动式液位传感器。

2. 故障原因深度剖析

以气动式传感器（通过检测背压变化测液位）为例，针对缓冲氢氟酸（BHF）的应用，国外专利文献曾详细揭露了其失效机理：

1.结晶堵塞：当高纯度的氮气（N₂）持续吹入氢氟酸液位管时，微小液滴会溅射并附着在管壁。随着水分蒸发，溶解在氢氟酸中的氟化铵（NH₄F） 会析出结晶，逐渐堵塞气体出口管。

2.误报警：当管路被堵塞约3000分钟（约2天）后，管内气压异常升高，传感器会误报“液位上升”，触发报警，然而实际液位是正常的。

3.机械浮球开关的故障则源于物理卡死：高粘度的光刻胶冷却或固化后，直接黏住浮球；而高温强酸环境则迅速腐蚀浮球机械连杆的密封圈，导致液体渗入传感器内部造成短路。

3. 排除故障的代价

要排除此类故障，必须排空并废弃整槽昂贵的化学药液，然后拆卸清洗管路或更换传感器。这不仅造成了化学品的巨额浪费，还因设备停机严重打乱了晶圆厂紧密的生产排程。

三、 新产品方案：高温液位传感器WKCH2-B62

针对上述痛点，威恒电子推出了高温液位传感器WKCH2-B62，专为严苛的化学品环境设计。

1.产品特点概览：

这是一款专为严酷化学环境设计的电容式液位开关，具备缺液报警、自动供液控制功能，可耐250℃高温，采用铁氟龙（特氟龙/PTFE）探头，耐强酸强碱、符合可食用级品质（用于医药食品无污染），且灵敏度可调，操作性强。

认证与专利： CE认证（符合EMC 2014/30/EU指令）、RoHS认证（符合2011/65/EU指令）

专利号：ZL 2021 2 1452228.6

2.详细技术参数：

工作电压：24V DC

输出方式：NPN + PNP 双输出；常开（NO）+ 常闭（NC） 可切换

探头材质：特氟龙（PTFE） 一体包覆

耐温范围：-40℃ ~ +250℃ （连续工作）

防护等级：IP67 （防尘防水，可短时浸没）

响应时间：< 50ms

3. 产品检测原理：电容式感应

WKCH2-B62基于电容式感应原理工作。传感器探头内置于铁氟龙外壳中，形成电容极板：

物理机制：当探头暴露于空气（介电常数≈1）与被浸入液体（氢氟酸或光刻胶，介电常数远大于1）时，电极间的介电常数发生突变，导致电容值显著变化。

信号处理：内置高精度芯片实时检测电容变化，当达到预设阈值时，迅速驱动内部开关电路，输出稳定的开关量信号。

四、 产品亮点与匹配原因

1. 为什么WKCH2-B62是半导体湿法的“完美契合”？

五、 具体应用案例：华东地区某半导体设备巨头

1. 客户与地域

客户：华东地区（苏州/上海）某知名半导体设备制造商（专注于高端湿法清洗及刻蚀设备）。

行业地位：国内集成电路装备领域的头部企业，客户覆盖中芯国际、华虹等一线晶圆厂。

硬性要求：传感器必须满足SEMI（国际半导体设备与材料产业协会）标准，具备极高的可靠性，质保期内零故障，且材料必须符合FDA可食用级标准，杜绝任何污染超纯化学品的风险

2. 现场结构说明与安装

传感器通过G1/2螺纹垂直安装于设备侧面的药液缓冲罐（Tank）最低液位线处。探头直接伸入罐体内部，接触高温氢氟酸或光刻胶液体。

3. 接线说明

我们的传感器为四芯线，棕线、蓝线、黑线、和白线，棕线接正极24v，蓝线接负极0v，黑线负极接NPN（低电平0v输出），白线正极接PNP（高电平24v输出），接线时，黑线白线二选一即可

4. 使用情况与前后对比

安装前（使用老旧传感器）：

几乎每季度发生1-2次误报或卡死，需停机排放昂贵的化学药液，更换传感器。

客户设备部疲于奔命，晶圆厂客户投诉不断。

安装后（使用WKCH2-B62）：

连续无故障运行超过18个月，真正实现了免维护。

零误报，彻底杜绝了因液位故障导致的高昂化学品浪费和设备停机。

实现了精准的自动供液闭环控制，保障了晶圆清洗/刻蚀工艺的一致性，显著提升了客户设备的市场竞争力。

六、 总结经验与微创新

1. 核心竞争力总结

WKCH2-B62之所以能解决半导体湿法设备的百年难题，关键在于摒弃了复杂的机械结构和脆弱的光学/气压检测，利用“电容感应+铁氟龙材质”这对黄金组合，从根本上实现了“耐腐蚀、不卡死、免维护”。

威恒公司简介与微创新

威恒电子科技有限公司，专注于工业自动化传感器的研发、制造与销售，是国家高新技术企业、专精特新“小巨人”企业。如需更详细的技术参数或定制服务，请联系威恒电子余工：13825159505

特长与实力：公司拥有完整的研发体系和先进的生产线，尤其在特种工况传感器（高温、高压、强腐蚀）领域积累了深厚的技术底蕴。我们坚持“以客户需求为导向，以技术创新为驱动”，致力于为客户提供最可靠的工业传感解决方案。

个人微创新： 在本案例中，针对客户胶嘴摆动轨迹，我们优化了探头的弧形设计，使其在有限空间内获得最佳检测区域，这是标准产品基础上的个性化微创新。