Analysis of Metallic Impurities in Specialty Semiconductor Gases Using Gas Exchange Device (GED)-ICP-MS
Aplikace | 2022 | Agilent TechnologiesInstrumentace
Vysoká čistota plynů používaných při výrobě polovodičů je klíčová pro dosažení spolehlivosti, výkonu a výtěžku integrovaných obvodů. Kontaminace stopovými množstvími kovů či částic může vést k poruchám vrstvení, vadám v leptání a snížení životnosti čipů.
Cílem studie bylo vyvinout a ověřit postup pro simultánní stanovení plynné formy kovů i nanočástic v korozivních plynech HF a Cl2. K tomu byla implementována kombinace zařízení Gas Exchange Device (GED) s Aerosol Generation (MSAG) a trojnásobného kvadrupólového ICP-MS (ICP-QQQ). Studie popisuje optimalizaci provozních podmínek, kalibraci pomocí metody standard addition a automatické řízení celého procesu.
Pro analýzu nanočástic a kovů byly využity:
V plynu HF metodou GED-spICP-MS byly detekovány nanočástice Fe, Ni, Cr, Mn, Na, K, Ca, Sn a W s koncentracemi v řádu ng/kg. Spektrální analýza odhalila plynné formy B, P, Cu, Ge, Sb a W v µg/kg, přičemž bylo nutné nechat plyn po otevření láhve vyrovnat fázovou rovnováhu. V plynu Cl2 se metodou GED-spICP-MS prokázaly částice Ca, Cr, Mn, Fe a Cu a plynné chloridové formy P, Fe, Cu, Ge, As, Sn a Sb v µg/kg. Filtrace vzorku před GED významně omezila pozadí a falešné signály z drobných částic.
Metoda umožňuje komplexní kontrolu kvality speciálních plynů v reálném čase:
Předpokládaný rozvoj zahrnuje:
GED-MSAG-ICP-QQQ je efektivní a citlivá technika pro analýzu stopových kovů a nanočástic v korozivních polovodičových plynech. Umožňuje jak kvalitativní, tak kvantitativní stanovení v reálném čase s vysoce nízkými detekčními limity a rozšířenou možností potlačení interferencí.
ICP/MS, ICP/MS/MS
ZaměřeníPolovodiče
VýrobceAgilent Technologies
Souhrn
Význam tématu
Vysoká čistota plynů používaných při výrobě polovodičů je klíčová pro dosažení spolehlivosti, výkonu a výtěžku integrovaných obvodů. Kontaminace stopovými množstvími kovů či částic může vést k poruchám vrstvení, vadám v leptání a snížení životnosti čipů.
Cíle a přehled studie
Cílem studie bylo vyvinout a ověřit postup pro simultánní stanovení plynné formy kovů i nanočástic v korozivních plynech HF a Cl2. K tomu byla implementována kombinace zařízení Gas Exchange Device (GED) s Aerosol Generation (MSAG) a trojnásobného kvadrupólového ICP-MS (ICP-QQQ). Studie popisuje optimalizaci provozních podmínek, kalibraci pomocí metody standard addition a automatické řízení celého procesu.
Použitá metodika a instrumentace
Pro analýzu nanočástic a kovů byly využity:
- GED_LAB s elektropolírovanou nerezovou membránou pro výměnu vzorkového plynu za argon
- MSAG pro aerosolizaci standardních roztoků při přesném průtoku 0,3 L/min Ar a 1 µL/min standardu
- Agilent 8900 ICP-QQQ s HF-odolnou PFA hořákovou tryskou, Pt injektorem, m-lencí a Pt-skimmerem
- Metoda standard addition pro kalibraci rozpuštěných kovů
- Režimy analýzy: spektrální (s integrací 1 s na hmotu) a single nanoparticle (TRA, 1 ms dwell time)
- Automatické přepínání režimů MS/MS, reakčních plynů NH3/He a O2 pro potlačení interferencí
Hlavní výsledky a diskuse
V plynu HF metodou GED-spICP-MS byly detekovány nanočástice Fe, Ni, Cr, Mn, Na, K, Ca, Sn a W s koncentracemi v řádu ng/kg. Spektrální analýza odhalila plynné formy B, P, Cu, Ge, Sb a W v µg/kg, přičemž bylo nutné nechat plyn po otevření láhve vyrovnat fázovou rovnováhu. V plynu Cl2 se metodou GED-spICP-MS prokázaly částice Ca, Cr, Mn, Fe a Cu a plynné chloridové formy P, Fe, Cu, Ge, As, Sn a Sb v µg/kg. Filtrace vzorku před GED významně omezila pozadí a falešné signály z drobných částic.
Přínosy a praktické využití metody
Metoda umožňuje komplexní kontrolu kvality speciálních plynů v reálném čase:
- Simultánní stanovení rozpuštěných kovů a nanočástic
- Velmi nízké detekční limity díky ICP-QQQ a optimalizovaným plynům
- Automatizace celého workflow včetně kalibrace
- Odolnost vůči korozivním matricím HF a Cl2
Budoucí trendy a možnosti využití
Předpokládaný rozvoj zahrnuje:
- Rozšíření na další korozivní nebo reaktivní plyny (NH3, NF3, SF6, SiH2Cl2)
- Vylepšení membrán a systému výměny plynu pro nižší ztráty částic
- Integraci online monitoringu do výrobních linek polovodičů
- Vývoj softwarových modulů pro pokročilou analýzu časových řad a predikci kontaminací
Závěr
GED-MSAG-ICP-QQQ je efektivní a citlivá technika pro analýzu stopových kovů a nanočástic v korozivních polovodičových plynech. Umožňuje jak kvalitativní, tak kvantitativní stanovení v reálném čase s vysoce nízkými detekčními limity a rozšířenou možností potlačení interferencí.
Reference
- Measuring Inorganic Impurities in Semiconductor Manufacturing, Agilent publication, 5991-9495EN
- Kohei Nishiguchi et al., J. Anal. At. Spectrom., 2008, 23, 1125–1129
- Robert Kovacs et al., J. Anal. At. Spectrom., 2010, 25, 142–147
- Yoshinari Suzuki et al., J. Anal. At. Spectrom., 2010, 25, 947–949
- S.-L. von der Weiden et al., Atoms. Meas. Tech. Discuss., 2, 2009, 1099–1141
- Yoshinori Shimamura, Donna Hsu, Michiko Yamanaka, Agilent publication, 5994-0987EN
- Donna Hsu et al., Agilent publication, 5994-1306EN
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Direct Analysis of Metallic Impurities in SiC and GaN Wafers by LA-GED-MSAG-ICP-MS/MS
2023|Agilent Technologies|Aplikace
Application Note Semiconductor Direct Analysis of Metallic Impurities in SiC and GaN Wafers by LA-GED-MSAG-ICP-MS/MS Automated analysis using Agilent 8900 ICP-QQQ with Laser Ablation, Gas Exchange Device, and Metal Standard Aerosol Generation Authors Koshi Suzuki, Tatsu Ichinose, and Katsu Kawabata…
Klíčová slova
msag, msagsic, sicged, gedwafer, wafergan, ganablation, ablationwafers, wafersgalvo, galvoicp, icpgas, gasvpd, vpdmirror, mirroramount, amounttrxrf, trxrfelement
Handbook of ICP-QQQ Applications using the Agilent 8800 and 8900
2022|Agilent Technologies|Příručky
5th Edition Handbook of ICP-QQQ Applications using the Agilent 8800 and 8900 Primer > Return to table of contents > Search entire document Foreword Agilent Technologies launched its 8800 Triple Quadrupole ICP-MS (ICP-QQQ) at the 2012 Winter Conference on Plasma…
Klíčová slova
return, returncontents, contentstable, tableicp, icpqqq, qqqcps, cpsgas, gasmass, massppt, pptcell, celldocument, documentconc, concentire, entiresearch, searchelements
Measuring Inorganic Impurities in Semiconductor Manufacturing
2022|Agilent Technologies|Příručky
Applications of ICP-MS Measuring Inorganic Impurities in Semiconductor Manufacturing Application Compendium > Return to table of contents > Search entire document Table of contents ICP-MS and ICP-QQQ in the Semiconductor Industry 4 Agilent Has Three Decades of ICP-MS Experience Driving…
Klíčová slova
return, returncontents, contentsicp, icptable, tablecps, cpsppt, pptgas, gassemiconductor, semiconductorconc, concqqq, qqqbec, becdocument, documententire, entiresearch, searchmode
Elemental and Particle Analysis of N-Methyl-2-Pyrrolidone (NMP) by ICP-MS/MS
2022|Agilent Technologies|Aplikace
Application Note Semiconductor Elemental and Particle Analysis of N-Methyl-2-Pyrrolidone (NMP) by ICP-MS/MS Analysis of dissolved and particulate inorganic impurities in two grades of NMP using the Agilent 8900 ICP-QQQ Author Introduction Yoshinori Shimamura Ideally, analytical quality control (QC) testing procedures…
Klíčová slova
nmp, nmpppt, pptgrade, gradeicp, icpparticle, particleconc, concnanoparticle, nanoparticlesemiconductor, semiconductorgrades, gradeselements, elementsimpurities, impuritiesgas, gasfabs, fabsnps, npsindustry