Semiconductor workflows - Trace contaminant analysis application compendium

Význam tématu

V oblasti polovodičové výroby představuje přísná kontrola stopových kontaminantů klíčový faktor pro zajištění vysoké kvality a spolehlivosti elektronických součástek. Iony, organické příměsi i kovové zbytky mohou způsobovat korozi, eroze, elektromigraci nebo zkratování, což výrazně snižuje výtěžnost výroby a zvyšuje náklady.

Cíle a přehled studie

Text shrnuje řadu aplikačních poznámek a white paperů zabývajících se detekcí stopových aniontů, kationtů, prekurzorů a kovů v různých matricích od ultračisté vody, přes koncentrované kyseliny až po čistící a elektrolytické lázně. Dále jsou prezentovány metody pro stanovení halogenů a síry v polymerech, monitoring plynné kontaminace v čistých prostorách a kvantifikace organických přísad v elektrolytech.

Použitá metodika a instrumentace

• Reagent-free iontová chromatografie (RFIC) s gradientní hydroxidovou eluční směsí na kolónách IonPac AS17, AS28, CS5A atd.
• Suppressed conductivity detection s AERS/CRD moduly a vysokotlakým degaserem
• Online příprava vzorku pomocí Dionex AutoPrep a AXP pump
• Combustion ion chromatography pro stanovení halogenů a síry v polymerech
• Thermal desorption GC-MS (Markes International) pro AMC monitoring clean-room
• HPLC s Charged Aerosol Detection (Corona CAD) pro organické přísady v elektrolytických lázních
• Gallery a Gallery Plus Discrete Analyzers dle metod EPA a ISO pro procesní a odpadní vody
• ICP-MS iCAP RQ s různými režimy filtrace (CCT, KED) pro ultratrace stanovení prvků v koncentrovaných kyselinách

Hlavní výsledky a diskuse

Metody dosahují detekčních limitů v řádu ng/L až µg/L pro širokou škálu aniontů, kationtů a kovů. Gradientní eluce umožňuje separaci více než 20 analytů během 25 minut. Online koncentrační techniky a velkoobjemová injekce dramaticky zvyšují citlivost. Suppressed conductivity a post-column derivatizace poskytují nízkou úroveň šumu. ICP-MS v různých provozních režimech efektivně potlačuje polyatomární interference vznikající v matričním prostředí.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá monitorace procesních lázní, mycích roztoků a ultračisté vody
• Průběžné hodnocení čistoty spotřebního materiálu (čistící utěrky, rukavice) i plynné fáze v clean-room
• Okamžitá odezva a možnost optimalizace výrobních parametrů
• Plnění požadavků norem ISO, EPA a IPC pro kvalitativní kontrolu

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj integrovaných in-line analýz s procesními řídicími systémy, vývoj nových selektivních ionex materiálů pro vyšší rozlišení a implementace pokročilých detekčních technologií (MS, optické senzory). Minimalizace spotřeby reagentů a zvýšení automatizace posune analytiku směrem k plně digitálnímu řízení kvality výroby.

Závěr

Popsané metody představují komplexní a vysoce citlivé nástroje pro detekci stopových kontaminantů v celém výrobním cyklu polovodičů. Jejich aplikace vede ke zvýšení výtěžnosti, snížení prostojů a optimalizaci výrobních nákladů.

Reference

• Thermo Scientific Application Update 157: Reagent-Free IC pro stopové anionty
• Thermo Scientific Application Note AN153: Separation of 14 aniontů
• Thermo Scientific Application Note: Inorganic Anions in Alkaline Solutions
• Thermo Scientific Application Note: Trace Cations in Concentrated Acids
• Thermo Scientific Application Note: Transition Metals in High-Purity Water
• Thermo Scientific Combustion IC: Halogeny a síra v polymerech
• White Paper: HPLC Corona CAD pro elektrolytické přísady
• Markes International: AMC Clean-Room Monitoring
• Thermo Scientific Brochure: Gallery a Gallery Plus Discrete Analyzers
• Thermo Scientific Application Note: iCAP RQ ICP-MS pro ultratrace prvky v H2SO4