晶圓表面最常見的污染包括金屬離子、有機物及顆粒物三類。其中有機物雜質(zhì)在半導體制程中以多種形式存在，主要有：

有機污染物主要以范德瓦爾斯吸引力粘附在晶圓表面，形成有機物薄膜，導致晶圓表面產(chǎn)生非預期的疏水性質(zhì)，阻止鹽酸、硫酸、過氧化氫和王水等清洗液達晶圓表面，從而影響離子型及其金屬型雜質(zhì)的清洗效果。同時也會增加晶圓表面粗糙度、產(chǎn)生霧化（haze）表面、破壞外延層的生長。

實踐證明，即使是在 10 級甚至更高潔凈度的潔凈室內(nèi)，有機物的濃度總達到率也比顆粒高幾個數(shù)量級，因此通過分析雜質(zhì)來源對于優(yōu)化制程工序、問題溯源和先進材料質(zhì)量控制來說顯得尤為重要。

有鑒于此，Agilent 針對半導體先進制程中：1）光刻過程中有機物污染；2）原材料的質(zhì)控分析；3）工藝中污染物溯源等問題提供有效解決方案，將有機物分析應用于高端半導體產(chǎn)業(yè)鏈，貫穿原材料到制程的每個環(huán)節(jié)，加速高端配方型材料研發(fā)進程，助力制程工藝中質(zhì)量控制和工藝提升，解決產(chǎn)業(yè)難題。有機物分析涉及半導體產(chǎn)業(yè)鏈領域如圖 2 所示。

該解決方案的核心即是基于將 Agilent QTOF MS 系統(tǒng)提供的高質(zhì)量精度數(shù)據(jù)與系列 MassHunter 數(shù)據(jù)分析軟件（ Qualitative Analysis 定性軟件、ProFinder 軟件、Mass Profiler Professional (MPP)）結(jié)合起來提供的更完善的化學品未知雜質(zhì)分析和結(jié)構(gòu)確認流程（圖 3 所示）。

半導體制程中的有機雜質(zhì)理化性質(zhì)差異較大，可分為高沸點和低沸點化合物，分別采用氣相色譜-質(zhì)譜和液相色譜-質(zhì)譜進行分析（圖 4 所示）。其中 Agilent LC-QTOF MS 系統(tǒng)采集的質(zhì)譜數(shù)據(jù)具有質(zhì)量精度高、同位素分布準確、分辨率高、寬動態(tài)范圍和重現(xiàn)性高等特點，在高沸點有機物分析中發(fā)揮重要作用。

數(shù)據(jù)挖掘與統(tǒng)計分析由 MassHunter Profinder 和 Mass Profiler Professional (MPP)軟件執(zhí)行完成。在ProFinder軟件中可實現(xiàn)對批量樣品進行非靶向的分子特征離子峰提取與整合（MFE），繼而通過 MPP 軟件內(nèi)置的 PCA 分析、火山圖分析、S-Plot 分析和建模分析等多種統(tǒng)計學分析工具，尋找 “缺陷樣品” 和 “合格樣品”之間的差異性及導致差異的因素（如圖 5 所示）。

Agilent PCDL 數(shù)據(jù)庫、MSC 軟件可協(xié)助研究者完成差異有機物的結(jié)構(gòu)推導與確認分析。結(jié)構(gòu)預測分析則由與安捷倫全面合作的 Sirius 軟件完成，無需數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換即可在 Sirius 中進行目標物的結(jié)構(gòu)預測等分析（圖 6 所示）。

光刻工藝是半導體制程中最為關鍵一道工藝，經(jīng)歷硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻膠、軟烘、對準曝光、后烘、顯影、硬烘、刻蝕、檢測等工序。貫穿于全過程的原材料除了精細的化學品“光刻膠” 外，還涉及相配套濕電子化學品（清洗試劑、顯影液、剝離液等），任何一種化學品或者一道工序都有可能導致晶圓表面沾污。目前該方案已成功應用于半導體先進制程中光刻過程工藝中的原材料（如濕電子化學品、光刻膠、過濾器材、環(huán)境和回收試劑等）的質(zhì)控應用中（圖 7）。通過對原材料 “缺陷產(chǎn)品” 和 “合格產(chǎn)品” 的差異分析，尋找雜質(zhì)及其來源，對于改善工藝、改進原材料配方以及原材料質(zhì)控起著至關重要的作用。