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探索半導(dǎo)體工業(yè)的“純凈之源“：納米顆粒污染的挑戰(zhàn)與解決方案
隨著科技的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體工業(yè)對晶圓基板的產(chǎn)量和性能提出了更高的要求。在這個追求極致的過程中，金屬污染成為了一個不可忽視的問題。而在這個問題中，納米級污染物更是給半導(dǎo)體制造帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。今天，我們就來一起探討如何解決這個難題。
1、問題分析
在半導(dǎo)體工業(yè)中，金屬污染是一個嚴(yán)重的問題。這些污染物主要是過渡金屬和堿性元素，它們可能會以納米級大小聚集在晶圓表面，導(dǎo)致晶圓線之間的損壞或短路。隨著線寬的不斷縮小，我們需要檢測更小、更低的污染物。而在這個挑戰(zhàn)中，四甲基氫氧化物（TMAH）作為其中一種重要的化學(xué)品，其雜質(zhì)的分析顯得尤為重要。
2、解決方案
為了解決這個問題，我們引入了一種強大的檢測技術(shù)：電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）。這種技術(shù)具有高靈敏度、靈活的樣品類型、快速測量速度和寬線性動態(tài)范圍等優(yōu)點。特別是單顆粒模式（SP-ICP-MS）下的ICP-MS，它已經(jīng)成為檢測和測量納米顆粒的強大工具。
3、實驗過程
在實驗中，我們使用了超純水和純度較高的TMAH。通過連續(xù)稀釋樣品，我們成功地對不同元素顆粒進行了多次稀釋。在珀金埃爾默NexION 5000 ICP-MS的單顆粒模式下，我們采集了所有的SP-ICP-MS數(shù)據(jù)，并使用了Syngistix Nano應(yīng)用軟件模塊進行數(shù)據(jù)處理。
NexION ICP-MS儀器組件和工作條件
4、結(jié)果與討論
在校準(zhǔn)范圍內(nèi)，所有元素的相關(guān)系數(shù)（R）都高于0.9995。實時信號顯示，在無污染的TMAH中確實存在一些納米顆粒。因此，我們使用5%的TMAH中的顆粒作為加標(biāo)樣品和未知樣品的基線。
未知樣品中AI在不同稀釋度下的實時信號和納米顆粒粒徑直方圖
總結(jié)
SP-ICP-MS是分析半導(dǎo)體行業(yè)有機溶劑中金屬納米顆粒的有力工具。特別是在珀金埃爾默NexION ICP-MS中，通用池技術(shù)（UCT）的優(yōu)勢得以充分發(fā)揮，包括利用AFT和RPq因子對信號進行干擾消除和控制。使用100%氨氣作為反應(yīng)氣體則有助于降低鐵等元素的檢測限。通過這些技術(shù)和方法，我們可以更準(zhǔn)確地檢測和測量半導(dǎo)體化學(xué)品中的納米級污染物，從而為半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展提供有力支持。
參考文獻
1. Min-Ho Rim, Emil Agocs, Ronald Dixson, Prem Kavuri, András E. Vladár and Ravi Kiran Attota; Detecting nanoscale contamination in semiconductor fabrication using through-focus scanning optical microscopy; J Vac Sci Technol B Nanotechnol Microelectron, 2020; 38(5).
2. Kenneth Ong; Determination of Impurities in Semiconductor-Grade TMAH with the NexION 300S/350S ICP-MS; PerkinElmer Application Note.
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