目前市面上的硅片表面有机物监测系统（Wafer Outgassing Monitoring System，WOMS）也主要是离线监测方案，采用苏玛罐或者热脱附管的采样方式，自动化程度不高，需要人工离线采集或者富集样品后再上机检测，且硅片表面的有机沉降物多为高沸点的化合物，采集过程中容易出现损失。
本文介绍了一种自动化WOMS方案，添加完硅片样品之后，全程可以自动化进行样品前处理、样品富集、样品检测及出具结果，整个过程无需人工干预。
设备
使用珀金埃尔默的TurboMatrix 300型热脱附仪以及GCMS 2400气相色谱-质谱联用仪进行分析，设备如图1所示，前处理系统和自动化控制软件由锐谱科技提供，整套WOMS方案集成在箱体中，如图2所示。
图1.TurboMatrix热脱附仪以及GCMS 2400气相色谱-质谱联用仪
图2.WOMS设备示意图
硅片加热系统的结构示意图如图3所示，整套系统为石英材质，采用红外辐射加热的方式进行加热，升温速率快，温度控制精准。样品舱经过特殊设计，可以对硅片两面的有机物或者单面的有机物进行分析，且适配各种不同尺寸的晶圆。样品舱到热脱附仪的管路全程加热，防止高沸点有机物的残留。
图3.硅片加热系统示意图（点击查看大图）
在线热脱附仪的阀图如图4所示，可选择是否加装在线除水装置（Naflon Dries），如果样品中含水率较高，可除去样品中的水分，可防止样品中水分过高导致冷阱结冰，堵塞冷阱的现象。
图4.在线热脱附阀示意图（点击查看大图）
珀金埃尔默热脱附的冷阱为独家的三段式半导体冷阱设计，冷阱最低温度可达-40℃，对低沸点化合物有最好的捕集效果，冷阱示意图见图5，可以有效捕集C2~C3的化合物，例如乙烷、乙炔、丙烷等，见图6。
珀金埃尔默热脱附配置耐高温的金属阀，最高加热温度可达300℃，传输线的最高温度也可达300℃，可有效防止目标物在传输过程中冷凝损失，金属阀见图7。
（左）图5.冷阱示意图；（中）图6.低沸点化合物结果；（右）图7.金属阀示意图（点击查看大图）
分析条件如下表1所示
表1.仪器条件
C16标准样品结果：
在硅片加热前处理系统中添加1μL 200μg/mL的C16标液，加标量为200ng，连续6次的结果如下图所示：
图8.200ng C16连续6次进样标准图谱（点击查看大图）
连续六次加标的重复性结果：
表2.200ng C16重复性（点击查看大图）
定量限
在硅片加热前处理系统中添加1μL 1μg/mL的C16标液，加标量为1ng，响应强度如下图所示，信噪比为29.58。根据10倍的信噪比计算定量限为0.34ng。
换算到硅片样品中的定量限为 0.233pg/cm2 （12英寸晶圆，双面检测）
图9.1ng C16信噪比（点击查看大图）
线性
配置10 μg/mL、20 μg/mL、50 μg/mL、100 μg/mL、200 μg/mL和500 μg/mL的C16标液，分别在硅片加热前处理系统中添加1 μL ，加标量分别为10ng、20ng、50ng、100ng、200ng和500ng，校准曲线如下图所示，r2＞0.999。
图10.标准曲线（点击查看大图）
实际样品
某公司提供的硅片的检测结果如下所示，主要的高沸点化合物有己内酰胺、烷烃、邻苯二甲酸酯类化合物。
图11.实际样品检测结果（点击查看大图）
参考标准
[1] GB/T 24577-2009 热解吸气相色谱法测定硅片表面的有机污染物
[2] SEMI MF1982 :2017 TEST METHOD FOR ANALYZING ORGANIC CONTAMINANTS ON SILICON WAFER SURFACES BY THERMAL DESORPTION GAS CHROMATOGRAPHY
关注我们
欢迎点击阅读原文提交需求
全部评论(0条)
相关产品推荐（★较多用户关注☆）
FL 8500 荧光分光光度计
报价：面议 已咨询 4049次
珀金埃尔默Perten® PaddyCheckTM PC 6800米质分析仪
报价：面议 已咨询 2839次
珀金埃尔默Avio 200电感耦合等离子体发射光谱仪ICP-OES/ICP-AES
报价：面议 已咨询 11244次
LactoScope 300 液体分析仪
报价：面议 已咨询 1931次
珀金埃尔默FT 9700™傅里叶变换近红外光谱仪
报价：面议 已咨询 3650次
珀金埃尔默 LQA 300 多功能液体分析仪
报价：面议 已咨询 2049次
珀金埃尔默 LC 300 HPLC和UHPLC系统
报价：面议 已咨询 5327次
NexION 1000电感耦合等离子体质谱仪ICP-MS
报价：面议 已咨询 14745次
你可能还想看
①本文由仪器网入驻的作者或注册的会员撰写并发布，观点仅代表作者本人，不代表仪器网立场。若内容侵犯到您的合法权益，请及时告诉,我们立即通知作者，并马上删除。
②凡本网注明"来源：仪器网"的所有作品，版权均属于仪器网，转载时须经本网同意，并请注明仪器网(www.yiqi.com)。
③本网转载并注明来源的作品，目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性，不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时，必须保留本网注明的作品来源，并自负版权等法律责任。
④若本站内容侵犯到您的合法权益，请及时告诉,我们马上修改或删除。邮箱：hezou_yiqi
热点文章
近期话题
相关产品
在线留言
沪公网安备 31011502008050号
参与评论
登录后参与评论