在线折光仪半导体冷却液浓度实时监测

 需求：半导体制造产线中，冷却液是光刻机、测试机、划片机等精密设备温控系统的核心介质。冷却液浓度异常会直接造成换热失效、管路腐蚀，引发设备停机与良率损失。传统人工取样检测存在滞后、采样点有限等短板。在线折光仪依托光学折射原理，可实现管道原位实时浓度检测，适配半导体洁净工况，对接工厂 DCS/PLC 控制系统，完成冷却液 7×24 小时不间断监控，为半导体产线工艺稳定提供可靠检测方案。

 关键词：在线折光仪；半导体；冷却液；乙二醇；丙二醇；浓度在线监测

 半导体芯片制造属于超高精密生产行业，设备温控系统直接决定工艺稳定性与产品良率。乙二醇、丙二醇水溶液作为主流冷却液，广泛应用于 CDU 冷却液分配单元、精密设备液冷循环回路中，承担设备散热控温功能。

 冷却液在长期循环运行过程中，会出现介质挥发、补水配比失误、微量杂质混入等情况，直接引发浓度漂移。浓度偏低时，防冻、防锈、防腐能力下降，管路与微流道容易出现腐蚀、微生物滋生，造成流道堵塞；浓度偏高，介质粘度增大，换热效率下降，泵体负载升高，设备温控精度发生偏移，严重时直接造成机台报警停机，带来高额的生产损失与维修成本。

 行业传统管控方式多采用人工定时取样，实验室化验或者手持折光仪现场检测。该方式只能获取离散时间节点数据，无法捕捉瞬时浓度波动；人工取样存在操作误差，检测存在时间滞后，异常问题发生后才能被动处置，难以匹配半导体工厂 7×24 小时连续生产的严苛管控需求。

1 在线折光仪检测原理

在线折光仪基于全反射临界角光学原理，蓝宝石棱镜与被测介质直接接触，光源发射光线穿过棱镜照射介质，传感器采集折射光信号，结合内置高精度温度补偿算法，将折射率换算为冷却液质量百分比浓度，秒级输出测量结果，实现管道原位无试剂连续检测。

测量过程无需取样预处理，不消耗化学试剂，不受介质气泡、轻微浊度干扰，接液部件可选用 316L、哈氏合金材质，适配半导体洁净循环管路工况；针对微量结垢、杂质附着场景，可选配自动清洗组件，保障棱镜长期洁净稳定测量。

2 现场安装点位

1. CDU 冷却液分配单元出口：监测供给端输出冷却液浓度，保证输送至各精密设备介质配比合格，从源头规避浓度异常。

2. 循环回路回液管路：监控冷却液长期循环后的浓度变化，及时识别介质挥发、泄漏带来的浓度偏移。

3. 配液混合罐出口：新冷却液调配完成后实时校验配比，避免人工配液失误，不合格介质流入产线。

   优先采用旁路安装方式，降低流体冲刷，便于后期维护、标定与检修。

3 仪器核心功能优势

1. 实时连续监测：7×24 小时在线检测，秒级响应，消除人工抽检盲区，微小浓度变化及时捕捉。

2. 无耗材低运维：光学物理测量，无需化学试剂，降低化验人工成本；搭配自动清洗模块，减少现场维护工作量。

3. 信号兼容自控系统：支持 420mA、RS485Modbus 输出，无缝对接 FAB 工厂 PLC/DCS 系统；可设置浓度高低报警阈值，联动补液、补水机构，实现冷却液配比闭环自动控制。

4. 完整数据溯源：浓度数据可长期存储归档，满足半导体工厂工艺记录、设备运维的数据追溯要求。

4 实际应用价值

将在线折光仪应用于半导体冷却液回路，能够把冷却液浓度管控由事后处置转变为事前预警。实时掌握循环介质浓度状态，稳定设备温控效果，减少因冷却液异常带来的工艺波动、机台停机风险，保障芯片产线稳定生产。同时减少介质非正常损耗，延长冷却液使用寿命，降低管路腐蚀损坏带来的设备维修成本。

注意事项：若冷却液系统混入大量其他杂质组分，需要使用现场实际介质完成标定；杂质较多工况建议配置自动清洗组件，避免棱镜污染造成测量漂移。

结语

半导体产线对每一项工艺参数都有管控要求，冷却液浓度虽属于辅助工艺参数，却深刻影响精密设备运行安全。在线折光仪为半导体冷却液浓度管控提供高效、可靠的在线检测手段，助力半导体制造产线智能化升级。