半導(dǎo)體及相關(guān)行業(yè) 賽默飛色譜質(zhì)譜及光譜儀綜合解決方案

更新時(shí)間：2022-08-31 點(diǎn)擊次數(shù)：2921

1. ICP-MS（電感耦合等離子體質(zhì)譜）檢測解決方案

Thermo Scientic™ ICP-MS 產(chǎn)品包括 Thermo Scientic™ iCAP™ RQ （單四極桿）和 Thermo Scientic™ iCAP™ TQs（三重四極桿），輕松實(shí)現(xiàn)：1）高純試劑（清洗劑和刻蝕劑）中痕量元素雜質(zhì)實(shí)驗(yàn)室和在線分析；2）單晶硅錠和晶圓中痕量元素分析；3）wafer 表面痕量元素分析。

1.1 VPD 溶液的分析

硅晶片是應(yīng)用廣泛的半導(dǎo)體基材，工業(yè)上使用對其純度要求特別高，通常需要在 99.9999999% 以上。在生產(chǎn)制造過程中，通常需要對其純度進(jìn)行檢測。常用硅純度檢測的方法有兩種，全反射 X- 射線熒光分析（TR-XRF）和氣相分解 - 電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用（VPD-ICP-MS）方法（簡稱 VPD 法）。

VPD 與 ICP-MS 聯(lián)用法具有業(yè)界所需的檢測限和穩(wěn)定性，測試結(jié)果快速可靠。該方法可用于常規(guī)和可重復(fù)性檢測，所以該聯(lián)用方法廣泛應(yīng)用于硅晶片的測試。

VPD 樣品中含有高含量的酸和硅基體，并且目標(biāo)檢測元素的含量通常也非常低，由于基體溶液會產(chǎn)生大量的多原子離子干擾（如表一所示），所以說 VPD 溶液的測試是極/具挑戰(zhàn)性的。為了得到更加精確的結(jié)果，干擾的去除是非常必要的，比如使用串接式等 ICP-MS，高分辨 ICP-MS 和使用碰撞反應(yīng)池等技術(shù)。

1.2 半導(dǎo)體級異丙醇的分析

在半導(dǎo)體工業(yè)生產(chǎn)中，異丙醇（IPA）用作溶劑清洗硅片。由于 IPA 與硅片表面直接接觸，因此，必須控制其痕量金屬雜質(zhì)濃度。由于 ICP-MS 對元素分析的靈敏度高，因此，廣泛用于半導(dǎo)體行業(yè)用材料的質(zhì)量控制分析。采用 ICP-MS 技術(shù)直接分析 IPA 可為 IPA 中超痕量分析物（ng • L-1）提供有用的控制，并避免由樣品制備引起的污染。

Thermo Scientic™ iCAP™ TQs ICP-MS 結(jié)合了三重四極桿和冷等離子體技術(shù)，該高度靈活的方法實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體行業(yè)分析所需的超痕量背景等效濃度（BEC）和檢測限（LoD）。

儀器

采用專門的有機(jī)基質(zhì)樣品進(jìn)樣系統(tǒng)對 IPA 直接進(jìn)行常規(guī)分析。該進(jìn)樣系統(tǒng)由一臺 100 μL •min-1 自吸式 PFA 微流同心霧化器（Elemental Scientic，Omaha，NE，美國）和一個(gè)珀耳帖冷卻石英噴霧室（-10 ℃）組成。

通過噴霧室彎頭中的一個(gè)端口將高純氧氣輸送至氣溶膠流中，以防止碳基質(zhì)在接口區(qū)域累積。其 1.0 mm 直徑的石英中心管盡可能降低了等離子體的碳負(fù)載量。該系統(tǒng)由于使用氧氣，因此，需要尖/端為鉑金的采樣錐和截取錐。所有樣品均采用Teledyne CETAC 自動(dòng)進(jìn)樣器 ASX-112FR 系統(tǒng)（Omaha，NE，美國）進(jìn)行分析。

校正數(shù)據(jù)

圖 4 顯示了 IPA 中 Li、P、K、Ti、As、Zr 和 Ta 的校正曲線。采用校正標(biāo)準(zhǔn)品在 ng·L-1 級水平范圍內(nèi)測得的校正曲線呈現(xiàn)出優(yōu)異的線性和靈敏度。通過三重四極桿模式和冷等離子體得到改善的干擾去除可實(shí)現(xiàn)更具挑戰(zhàn)性分析物的低背景噪聲。

1.3 半導(dǎo)體試劑檢測自動(dòng)化方案

采用ESI ScoutDX 自動(dòng)在線控制方案，可24/7用于FAB的實(shí)時(shí)試劑純度監(jiān)控，并可設(shè)置被污染的限制值，提高生產(chǎn)效/率。大/程度減少人員與危險(xiǎn)性化學(xué)試劑接觸，提高生產(chǎn)安全性。

2.高分辨 ICP-MS 檢測解決方案

HR-ICP-MS 是以電磁場和靜電場作為質(zhì)量分析器，結(jié)合專/利的固定分辨率狹縫技術(shù)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量分辨率的 ICP-MS。采用高分辨 ICP-MS 分析半導(dǎo)體級別試劑中雜質(zhì)元素更簡單方便，高分辨 ICP-MS 具有更強(qiáng)的抗干擾能力。

2.1 固定分辨率狹縫低、中、高分辨率分別達(dá)到300、4000、1000（10%峰谷定義）。采用中分辨可輕松實(shí)現(xiàn)復(fù)雜基體中的P、Fe、Ni、Cu、Zn 等元素的無干擾分析，無需解析未知干擾峰便可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定量：

2.2 采用高分辨模式分析 As，可*排除 Cl 基體中的40Ar35Cl 干擾，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定量：

3. GD-MS（輝光放電質(zhì)譜儀）檢測解決方案

GD-MS（輝光放電質(zhì)譜儀）是在雙聚焦高分辨質(zhì)譜的技術(shù)上，采用快速流輝光放電離子源，實(shí)現(xiàn)高純固體樣品直接分析的*佳工具。

• 降低沾污風(fēng)險(xiǎn)：固體樣品直接分析，無需復(fù)雜樣品前處理

• 無標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)時(shí)準(zhǔn)確定量：原子化與離子化過程分離，可大程度減小基體效應(yīng)

• 分析范圍廣：直流 / 脈沖雙操作模式

• 分析速度快：6 個(gè)樣品 / 小時(shí)，50 種 ppb 級元素

采用 GC-MS 分析高純硅（Si）中的痕量雜質(zhì)，大部分元素 LOD<1ppb:

痕量離子態(tài)雜質(zhì)檢測方案 - IC（離子色譜）檢測解決方案

1. 超純水分析

半導(dǎo)體行業(yè)對離子污染非常敏感，而幾乎所有過程均需要使用高純水，因此高純水的質(zhì)量非常重要。對不同的級別的生產(chǎn)線，對高純水的質(zhì)量要求不一樣，如 ASTM 和 SEMI 對高純水中雜質(zhì)離子有不同的明確限值要求。采用大定量環(huán)上樣，可實(shí)現(xiàn) ppt 級別雜質(zhì)分析