Analysis of Ultratrace Impurities in High Silicon Matrix Samples by ICP-QQQ
Aplikace | 2021 | Agilent TechnologiesInstrumentace
Udržení extrémně nízkých koncentrací kovových nečistot v křemíkových matricích je klíčové pro výrobu integrovaných obvodů s vysokou hustotou tranzistorů a spolehlivostí. I stopové množství kovů na úrovni ppt může ovlivnit výkon, spotřebu energie a životnost moderních polovodičových zařízení. Pro analýzu ultrastopových nečistot ve vzorcích s vysokou koncentrací Si jsou nezbytné vysoce citlivé a interferenčně odolné metody, jako je ICP-MS/MS s trojquadrupólem (ICP-QQQ).
Studie se zaměřila na stanovení 38 prvků v křemíkové matrici použitím přístroje Agilent 8900 ICP-QQQ vybaveného volitelným m-lensem. Cílem bylo ověřit limity detekce (BEC), přesnost, reprodukovatelnost a stabilitu metody při analýze dvou typických matricových vzorků (10 a 100 ppm Si) během jednéhodinového měřicího běhu.
Vzorky polykrystalického Si (9N) byly rozpuštěny v 1:1 směsi 38 % HF a 55 % HNO₃, čímž vznikly roztoky 1000 ppm Si, které byly naředěny na 10 a 100 ppm. Kalibrační roztoky bez Si byly připraveny v shodném acidobázickém prostředí a multielementové spike roztoky byly přidány na 50 ppt.
Background equivalent concentrations (BEC) všech 38 prvků byly nižší než 50 ng/L (většina pod 5 ng/L) v obou matricích, což demonstrovalo účinné odstranění Si‐odvozených polyatomových rušiv. Spike recoveries 50 ppt se pohybovaly mezi 90 % až 110 % (Fe ~112 % z důvodu lehké kontaminace). Relativní směrodatné odchylky (RSD) n=11 měření byly pod 6 %, což potvrzuje stabilitu a robustnost metody při kontinuálním provozu
Agilent 8900 ICP-QQQ s m-lensem prokázal vynikající citlivost, přesnost i stabilitu při stanovení 38 kovových prvků v křemíkové matrici až 100 ppm Si. Metoda poskytuje robustní a automatizované řešení splňující náročné požadavky současného i budoucího polovodičového průmyslu.
ICP/MS, ICP/MS/MS
ZaměřeníPolovodiče
VýrobceAgilent Technologies
Souhrn
Význam tématu
Udržení extrémně nízkých koncentrací kovových nečistot v křemíkových matricích je klíčové pro výrobu integrovaných obvodů s vysokou hustotou tranzistorů a spolehlivostí. I stopové množství kovů na úrovni ppt může ovlivnit výkon, spotřebu energie a životnost moderních polovodičových zařízení. Pro analýzu ultrastopových nečistot ve vzorcích s vysokou koncentrací Si jsou nezbytné vysoce citlivé a interferenčně odolné metody, jako je ICP-MS/MS s trojquadrupólem (ICP-QQQ).
Cíle a přehled studie
Studie se zaměřila na stanovení 38 prvků v křemíkové matrici použitím přístroje Agilent 8900 ICP-QQQ vybaveného volitelným m-lensem. Cílem bylo ověřit limity detekce (BEC), přesnost, reprodukovatelnost a stabilitu metody při analýze dvou typických matricových vzorků (10 a 100 ppm Si) během jednéhodinového měřicího běhu.
Použitá metodika a instrumentace
Vzorky polykrystalického Si (9N) byly rozpuštěny v 1:1 směsi 38 % HF a 55 % HNO₃, čímž vznikly roztoky 1000 ppm Si, které byly naředěny na 10 a 100 ppm. Kalibrační roztoky bez Si byly připraveny v shodném acidobázickém prostředí a multielementové spike roztoky byly přidány na 50 ppt.
- Instrumentace: Agilent 8900 ICP-QQQ s inertním vstupním systémem (200 µL/min MicroFlow PFA nebulizér, PFA komora, 2,5 mm i.d. demontovatelná hořáková injektorka ze saphiru).
- Interface: Pt-tipped sampling cone a Ni-based skimmer cone pro m-lens.
- Provozní podmínky: plazma 1550 W, běžný režim s použitím ORS4 buněčných plynů (He, H₂, NH₃), MS/MS akvizice s multitune metodou.
Hlavní výsledky a diskuse
Background equivalent concentrations (BEC) všech 38 prvků byly nižší než 50 ng/L (většina pod 5 ng/L) v obou matricích, což demonstrovalo účinné odstranění Si‐odvozených polyatomových rušiv. Spike recoveries 50 ppt se pohybovaly mezi 90 % až 110 % (Fe ~112 % z důvodu lehké kontaminace). Relativní směrodatné odchylky (RSD) n=11 měření byly pod 6 %, což potvrzuje stabilitu a robustnost metody při kontinuálním provozu
Přínosy a praktické využití metody
- Citlivost na úrovni ppt ve vysokých matricích Si za běžných plazmatických podmínek.
- Automatizované přepínání buněčných plynů v MS/MS režimu umožňuje rychlou multielementovou analýzu.
- Odstranění spektrálních interferencí na Ti, Fe, Ni, Cu, Ge a dalších prvcích.
- Vhodné pro kontrolu kvality surovin a procesních chemikálií ve výrobě polovodičů.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Snižování tranzistorových bran na subnanometrové rozměry vyžaduje další pokles detekčních limitů a vyšší toleranci matice.
- Integrace s online monitorováním procesů, AI a IoT pro prediktivní řízení kvality.
- Rozšíření aplikace na ostatní polovodičové materiály, např. GaAs, InP.
Závěr
Agilent 8900 ICP-QQQ s m-lensem prokázal vynikající citlivost, přesnost i stabilitu při stanovení 38 kovových prvků v křemíkové matrici až 100 ppm Si. Metoda poskytuje robustní a automatizované řešení splňující náročné požadavky současného i budoucího polovodičového průmyslu.
Reference
- Agilent Technologies. Applications of ICP-MS: Measuring Inorganic Impurities in Semiconductor Manufacturing. 5991-9495EN.
- Bolea‐Fernandez E., Balcaen L., Resano M., Vanhaecke F. Overcoming spectral overlap via inductively coupled plasma‐tandem mass spectrometry (ICP-MS/MS): a tutorial review. J. Anal. At. Spectrom., 2017, 32, 1660–1679.
- McCurdy E., Woods G., Sugiyama N. Method Development with ICP-MS/MS: Tools and Techniques to Ensure Accurate Results in Reaction Mode. Spectroscopy, 2019(9):20–27.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
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
Ultrapure Process Chemicals Analysis by ICP-QQQ with Hot Plasma Conditions
2021|Agilent Technologies|Aplikace
Application Note Semiconductor Ultrapure Process Chemicals Analysis by ICP-QQQ with Hot Plasma Conditions Meeting single- and sub-ppt guideline levels for ASTM/SEMI elements in ultrapure water using an Agilent 8900 ICP-QQQ Authors Kazuhiro Sakai and Yoshinori Shimamura Agilent Technologies, Inc. Introduction…
Klíčová slova
semiconductor, semiconductorppt, pptbecs, becsdls, dlselements, elementsicp, icpultratrace, ultratracebec, becplasma, plasmaeie, eiecontaminants, contaminantsastm, astmupw, upwbackgrounds, backgroundssemi
Determination of Ultratrace Impurities in Semiconductor Photoresist Using ICP-MS/MS
2023|Agilent Technologies|Aplikace
Application Note Semiconductor Determination of Ultratrace Impurities in Semiconductor Photoresist Using ICP-MS/MS Monitoring 20 elemental contaminants in IC photoresist by Agilent 8900 ICP-QQQ after simple dilution in PGMEA solvent Authors Introduction Yu Ying, Xiangcheng Zeng, Juane Song With the rapid…
Klíčová slova
bec, becpgmea, pgmeasemiconductor, semiconductorelement, elementphotoresist, photoresistplasma, plasmadls, dlscontroller, controllericp, icpimpurities, impuritiesbecs, becscalibration, calibrationultratrace, ultratraceelements, elementsgas
Technical Overview and Performance Capability of the Agilent 7900s ICP-MS for Semiconductor Applications
2020|Agilent Technologies|Technické články
White Paper Technical Overview and Performance Capability of the Agilent 7900s ICP-MS for Semiconductor Applications Introduction Agilent ICP-MS systems are widely used for accurate low-level analysis of trace contaminants across a wide range of high-purity chemicals used in the semiconductor…
Klíčová slova
plasma, plasmaicp, icpcool, coolhot, hotbec, beccou, couagilent, agilentsemiconductor, semiconductoripa, ipapolyatomic, polyatomictive, tiveelements, elementsintelliquant, intelliquantimproved, improvedundiluted