Iontová chromatografie
ZaměřeníPolovodiče
VýrobceThermo Fisher Scientific
Význam tématu
Přesná detekce přechodných kovů na úrovni ppt v ultrapure vodách a čistících lázních je zásadní pro kontrolu kvality v polovodičovém průmyslu.Nízké koncentrace kovů zajišťují optimální účinnost oxidativního čištění a minimalizují poškození povrchu waferů.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem bylo vyvinout a ověřit chromatografickou metodu pro stanovení stopových koncentrací přechodných kovů (Fe, Cu, Ni, Zn, Co, Cd, Mn) v čisté vodě a chemických roztocích SC2 s limitem detekce v řádu ng/L.Metoda kombinuje aniontovou či kationtovou výměnnou chromatografii na koloně Dionex IonPac CS5A s postcolumn derivatizací činidlem PAR a předkoncentrací na kolonce TCC-2.
Použitá metodika a instrumentace
- Příprava elučního roztoku s PDCA jako silným komplexačním činidlem (7 mM PDCA, 66 mM KOH, 5,6 mM K2SO4, 74 mM kyseliny mravenčí).
- Postcolumn derivatizace 4-(2-pyridylazo)resorcinolem (PAR) s detekcí v oblasti viditelného spektra při 530 nm.
- Předkoncentrace vzorků (10–30 mL) na koloně Dionex IonPac TCC-2 při průtoku 2 mL/min po dobu 5–15 minut.
- Úprava vzorků přidáním 2 mM HCl, čištění nádobí 10 mM HCl a minimalizace kontaminace na celém analytickém pracovišti.
- Thermo Scientific Dionex DX-500 nebo ICS-5000+ HPIC systém v mikrobré konfiguraci.
- Gradientní pumpa GP40, UV/Vis detektor AD20, LC30, RP-1 postcolumn pumpa, knižní reakční cívka, TCC-2 koncentrátorová kolona.
- Dionex IonPac CS5A analytická (2 × 250 mm) a CG5A ochranná kolona (2 × 50 mm).
Hlavní výsledky a diskuse
- Kalibrace standardů 1 µg/L pro sedm kovů ukázala výbornou separaci a linearitu.
- Voda typu I (10 a 30 mL) vykázala koncentrace Fe3+ ~45 ng/L, detekční limit pro 30 mL činil ~15 ng/L.
- RSD retenčních časů a ploch píků byly nižší než 2 % při vícenásobných denních analýzách.
- Vzorky SC2 lázně obsahovaly Fe3+, Cu2+ a Zn2+ v koncentracích 80, 75 a 106 ng/L.
Přínosy a praktické využití metody
- Robustní stanovení stopových kovů v ultrapure vodách a čistících roztocích s detekčním limitem v řádu ng/L.
- Minimalizace zkreslení způsobeného kontaminací díky použití PEEK metal-free tokových cest a pečlivé přípravě vzorků.
- Metoda je vhodná pro rutinní kontrolu čistících lázní ve výrobě polovodičů.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Adaptace metody na široké spektrum kovů a složitější matice pomocí modifikace komplexačních činidel.
- Automatizace předkoncentrační části pro vyšší průtok a efektivitu analýz.
- Propojení s hmotnostní spektrometrií pro zlepšení selektivity a citlivosti stanovení.
Závěr
Vyvinutá metoda s iontovou chromatografií, postcolumn derivatizací PAR a předkoncentrací na TCC-2 kolonce poskytuje citlivé a spolehlivé stanovení přechodných kovů na úrovni ng/L v ultrapure vodě a SC2 lázních, čímž podporuje kvalitu polovodičových procesů.Reference
- W. M. Moreau, Semiconductor Lithography Principles, Practices, and Materials, Plenum Press, 1988.
- Suggested Guidelines for Pure Water used in Semiconductor Processing, SEMI Doc 2796, 1998.
- Dionex Transition Metal System Installation and Troubleshooting Manual, P/N 031355.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.