2022-11-01 15:26:25, TOFWERK中国 TOFWERK中国-南京拓服工坊
Vocus ABC 监测仪
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半导体无尘室中的气态分子污染物(AMCs)对晶圆良率和效率至关重要。一般来说,无尘室中有多种常见污染源的可能,包括通风系统、泄漏、设备故障、清洁试剂和人为排放等。传统监测技术很难全面监测AMC所包含的各种不同种类化合物,且数据分析速率较慢。当晶圆制程向更小尺寸发展,即使痕量浓度(<10 pptV)的AMC也会造成晶圆缺陷,从而减低晶圆良率。
不同AMC在理化性质上有很大差异,也会与半导体表面或其他化合物发生不同反应。由于AMC成分的复杂性,优选监测系统需能覆盖不同化学性能和挥发性的物质,同时兼具秒级响应速度和ppt级别的灵敏度。
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响应速度
Vocus ABC监测仪采用实时化学电离飞行时间质谱法,结合专利技术的快速电压极性和试剂离子切换,支持同时多达六种试剂离子的化学电离模式。2秒周期内可对多种AMC进行光谱覆盖。图1展示了Vocus ABC 监测仪的快速响应速度。上插图显示了同时测定的MEK、PGME和PGMEA的浓度,而下图显示了用另一种试剂离子同步测量的甲苯。
图1 图1. Vocus ABC监测仪在物种浓度变化时的整体响应时间。图中的x轴表示目标浓度,而Y轴是所选化合物的测量浓度。
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无碎片软电离
AMC在软电离检测条件下几乎不产生离子碎片,从而实现了简化的解谱过程,高准确性的定量分析和未知物定性能力。丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA,108-65-6)、丙二醇甲醚(PGME,107-98-2)和甲乙酮(MEK,78-93-3)在电离过程中通常会产生相似度较高的碎片,用传统的CI质谱仪很难区分。本文图2展示了Vocus ABC监测仪的软电离无碎片分别检测的强大能力。
图2. 顺序在ABC检测仪前引入或移除PGMEA、PGME和MEK源,ABC检测仪实现了对这些具有挑战性的化合物的分别检测。因无电离碎片,上述三种物种检测过程无相互干扰。
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线性响应
Vocus ABC监测仪可实时准确地检测出单ppt级别的浓度,与传统技术相比,可实现更大浓度范围的污染检测和管控。表1列出了Vocus ABC监测仪对部分AMC物种的检测下限(LOD),图3和图4则列出了标定的线性度。
表1 Vocus ABC对半导体制造相关AMC物种的LOD
图3. 甲苯的检测线性范围
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重现性、准确性
图4. 为了证明重现性、准确性和响应时间,MEK、PGME和甲苯的浓度梯度增加后归零,随后重复两次。左Y轴为检测信号,右Y轴为浓度。这3种AMC是经过标气(含12种化合物)稀释后测量的,整体VOC浓度约为1200 ppb。
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其他应用场景
Vocus ABC监测仪适合半导体产业的各种应用场景,包括材料逸出、洁净室多通路监测、瞬时测漏和FOUP污染监控。
图5. 在ISO 5级的精细化学洁净室中检测到的氨气和甲苯泄漏
图6. 在ISO 5级无尘室中的材料脱气。材料用零气不间断冲洗,并经Vocus ABC监测仪直接检测。每个时间序列都同时使用3种不同的化学电离方式,从而光谱监测各种不同种类AMC。
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