半導(dǎo)體和電子產(chǎn)品的整個制造過程中均涉及精細(xì)與專用化學(xué)品的使用。由于半導(dǎo)體及其制造的內(nèi)在復(fù)雜性，化學(xué)品供應(yīng)商和現(xiàn)場用戶需要對這些化學(xué)品中的雜質(zhì)進(jìn)行極其嚴(yán)格的質(zhì)量控制。在這些雜質(zhì)中，無機(jī)污染物會對設(shè)備性能產(chǎn)生不利影響，并影響制造工藝的產(chǎn)量。
堿金屬、過渡金屬和準(zhǔn)金屬(如硅)是該行業(yè)中最常見的無機(jī)污染物。它們可以通過半導(dǎo)體材料擴(kuò)散，并在表面聚集成不同形式的納米級顆粒。這些顆粒會在高級柵極結(jié)構(gòu)中造成缺陷，從而對性能和產(chǎn)品產(chǎn)量產(chǎn)生負(fù)面影響。隨著對更小線寬的需求，需要對工藝化學(xué)品中較低濃度和較小粒度的污染物進(jìn)行檢測和控制。
硫酸就是這樣一種化學(xué)品，主要用于蝕刻和清洗硅晶片上的有機(jī)和無機(jī)雜質(zhì)。由于其在該行業(yè)的廣泛適用性，硫酸中的雜質(zhì)分析變得越來越重要，因此需要能夠進(jìn)行超痕量檢測的儀器。
珀金埃爾默 NexION® 5000 ICP-MS是一個四重四極桿系統(tǒng)，配有兩個長四極桿質(zhì)量分析器(Q1和Q3)、一個多功能四極桿通用池(UCT，Q2)和一個四極桿離子偏轉(zhuǎn)器(QID，Q0)，以克服最嚴(yán)重的干擾。
在本實(shí)驗(yàn)中，NexION 5000多重四極桿ICP-MS用于分析1%硫酸中的納米顆粒污染，以證明其適用于半導(dǎo)體行業(yè)中使用的工藝化學(xué)品的常規(guī)實(shí)驗(yàn)室分析。
NexION® 5000 ICP-MS
NexION® 5000G系列是化學(xué)高分辨多重四極桿ICP-MS，由四組四極桿組成，其性能超越了高分辨ICP-MS和傳統(tǒng)的三重四極桿技術(shù)，無論是在背景等效濃度還是在檢出限，NexION 5000/5000G系列都有數(shù)量級上的改善。
第一組
四極桿離子偏轉(zhuǎn)器(Q0，Quadrupole Ion Deflector)是一個基于離子能量的靜電質(zhì)量分析器，對離子進(jìn)行動態(tài)聚焦和質(zhì)量篩選，同時把離子偏轉(zhuǎn)90度以實(shí)現(xiàn)與中性成分和光子分離，導(dǎo)入下一級四極桿
第二組
為第一個四極桿質(zhì)量分析器(Q1，Transmission Analyzer Quadrupole)，用作質(zhì)量分析器或?qū)㈦x子引導(dǎo)至四極桿通用池。它包含長預(yù)四極桿，可獲得更好的高能離子聚焦，從而具有單位質(zhì)量或更好的質(zhì)量分辨，分辨率<0.3amu
第三組
為四極桿通用池(Q2，Universal Cell Technology)，是由四極桿構(gòu)成的池技術(shù)，具有動態(tài)帶寬質(zhì)量調(diào)諧能力(從而可以對反應(yīng)進(jìn)行有效的控制)，標(biāo)配軸向場技術(shù)(從而可以使用任何所需的氣體)，既可以作為離子聚焦加速的離子通道，又可以作為特定離子的質(zhì)量選擇器，抑制池內(nèi)副反應(yīng)的產(chǎn)生，確保所需反應(yīng)的完全，從而消除干擾
第四組
為第二個四極桿質(zhì)量分析器(Q3，Transmission Analyzer Quadrupole)，用作質(zhì)量分析器或?qū)㈦x子引導(dǎo)至檢測器。具有單位質(zhì)量或更好的質(zhì)量分辨，分辨率<0.3amu
免維護(hù)的等離子體技術(shù)與第二代融合OmniRing™技術(shù)的三錐接口(TCI)結(jié)合四極桿離子偏轉(zhuǎn)器(QID)技術(shù)，保證出色的基體耐受性以及儀器長時間運(yùn)行的穩(wěn)定性
本研究證明了使用配有Syngistix Nano應(yīng)用軟件模塊的NexION® 5000 ICP-MS可對硫酸進(jìn)行準(zhǔn)確的多元素納米顆粒分析。分析物可在一次分析中使用不同的方法和儀器條件進(jìn)行測量，而分析物之間無需沖洗。測定了Si、Fe、Ti、Al、Cr、Ni、Ba和Au等8種元素。NH3和氫氣等反應(yīng)氣體與動態(tài)帶寬調(diào)諧功能結(jié)合使用，以在四極桿通用池中產(chǎn)生受控且可靠的反應(yīng)，從而有效地消除干擾。在SiO2納米顆粒分析中，冷等離子體條件與氫氣結(jié)合應(yīng)用可進(jìn)一步降低背景信號，從而獲得更低的粒度LOD。Si、Au和Fe的NP粒度測定的準(zhǔn)確度使用經(jīng)認(rèn)證的參比物質(zhì)進(jìn)行驗(yàn)證，顆粒計數(shù)的準(zhǔn)確度通過稀釋試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。
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