Agilent Atomic Spectroscopy Solutions for the Semiconductor Industry

Význam tématu

V moderním polovodičovém průmyslu je kontrola stopových kovových kontaminantů klíčová pro zajištění vysoké výtěžnosti a spolehlivosti integrovaných obvodů. Snižování geometrie struktur se dnes pohybuje v řádu jednotek až desítek nanometrů, což vyžaduje extrémně nízké hladiny kovových nečistot ve výchozích materiálech i v procesu výroby.

Cíle a přehled studie

Cílem dokumentu je představit portfolio řešení Agilent pro analýzu stopových kovů v polovodičích. Popisuje vývoj a inovace ICP-MS technologií v posledních třech dekádách, seznamuje s konfiguracemi přístrojů pro různé matrice, automatizovanými procesy (VPD–ICP-MS, online monitoring) a nástroji pro kontrolu kontaminace.

Použitá metodika

Analytickým jádrem jsou techniky hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plamenem (ICP-MS) v konfi guracích jednokvadruplové (7900) a trojkvadruplové MS/MS (8900 ICP-QQQ). Metody zahrnují:

• „Cool plasma“ a off-axis iontová čočka pro nízké detekční limity
• Řízené odstranění interferencí v CRC i v MS/MS režimu
• Přímá analýza organických, korozivních i nanopartikelových vzorků se speciálními torchy a PFA vstupními systémy
• VPD (vapor phase decomposition) pro extrakci kovů z povrchové oxidové vrstvy Si waferu
• Online monitoring pomocí automatizovaných systémů CSI a scoutDX pro kontinuální kontrolu čistoty procesních chemikálií
• Postupy pro minimalizaci laboratorní kontaminace (čisté prostředí, HEPA stanicie, mytí labware, PFA nádobí, inertní tubusy)

Použitá instrumentace

• Agilent 7900 ICP-MS (jednokvadruplový) s CRC, cool plasma, s-Lens, Pt kužely
• Agilent 8900 ICP-QQQ (triple quadrupole) s MS/MS, ORS4 CRC, 4 plynové linky
• Integrovaný autosampler I-AS a AVS switching valve
• Vapor Phase Decomposition systémy (IAS Expert PS, PVA WSMS, NvisANA WCS)
• Online monitoringové jednotky CSI (IAS Inc.) a scoutDX (ESI)
• Agilent 5900 ICP-OES (SVDV), 5800 VDV ICP-OES
• Agilent 4210 MP-AES s vertikálním plamenem
• Agilent 280Z AA s grafitovou pecí a Zeeman korekcí

Hlavní výsledky a diskuse

Nasazení MS/MS na 8900 významně snížilo pozadí a rozšířilo monitorované prvky na Si, P, S, Cl v nízkých ppt úrovních. Integrace VPD s ICP-MS umožnila automatizovanou analýzu waferů s minimální variabilitou obnovy kovů. Online systémy přinášejí okamžitou detekci kontaminace v průmyslových chemikáliích a zkracují reakční dobu QA/QC.

Přínosy a praktické využití metody

• Vysoká citlivost a nízké detekční limity (<0,1 ppt u některých prvků)
• Zkrácená doba analýzy díky multi-elementním maticím a automatizaci
• Rozšířené možnosti analýzy organických a korozivních vzorků bez poškození
• Snížení výskytu vad a zvýšení výtěžnosti v technologických procesech

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další rozvoj ICP-QQQ pro ultra-ultratrace stanovení a nové iontové zdroje
• Integrace s online datovými systémy, prediktivní analýza a strojové učení
• Rozšířené sledování nanopartikelů a částicových nečistot v reálném čase
• Miniaturizace a mobilní laboratorní přístupy pro rychlé on-site měření

Závěr

Agilent nabízi komplexní spektrum analytických nástrojů a metod pro polovodičový průmysl. Kombinace nejmodernějšího ICP-MS, automatizovaných příprav a přísné kontroly kontaminace umožňuje spolehlivé sledování stopových kovů v kritických výrobních procesech.