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前言
自1947年第一塊晶體管誕生，人類從此步入了飛速發展的電子時代。經歷70多年的發展，半導體技術不僅在先進科研領域，也早已與人們的日常生活密不可分，如半導體芯片、智能汽車、智慧電網、5G通信、航空航天、國防、醫療衛生等等。
1 挑戰
半導體中雜質的存在使嚴格按周期性排列的原子所產生的周期性勢場受到破壞，這對半導體材料的性質產生決定性的影響。因此，痕量水平半導體行業無機雜質和有機污染物的檢測是操作過程中的一項重大挑戰。
什么是無機雜質？無機雜質，按照雜質電離能的大小可分為淺能級雜質和深能級雜質。淺能級雜質對半導體材料導電性質影響大，如Ⅲ族元素硼、鋁、鎵、銦和V族元素磷、 砷、銻；而深能級雜質對少數載流子的復合影響更顯著，尤其過渡金屬元素，如銅、銀、金、鐵、鈷、鎳、鉻、錳、鉬等。除特殊用途外，重金屬元素對于半導體材料都是有害雜質。
什么是有機雜質? 有機雜質，也被稱為有機污染物，其存在可能會導致晶圓表面產生非預期的疏水性質、增加表面的粗糙度、產生霧化表面、和破壞外延層的生長，且在未先移除污染物的情況下，也會影響金屬污染的清洗效果。粒子污染則可能導致在蝕刻及微影工藝中，產生阻塞或遮蔽效應；在薄膜成長或沉積過程中，產生針孔和微孔，若粒子顆粒較大且具有導電性，甚至會導致線路短路。半導體元件生產過程中產生廢品的原因，50%是由清洗試劑以及材料內部的污染元素造成的！
2 解決方案
通過配置高靈敏PlasmaQuant MS ICP-MS和濕法multi N/C UV HS總有機碳分析儀，可以滿足SEMI F57中對于金屬元素及總有機碳檢測的所有需求，簡單、快捷、可靠！
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01
標準簡介
標準SEMI F57：用于超純水和液態化學品輸送系統的聚合物材料及組件的規范文件，規定了在UPW分配系統中輸送超純水(UPW)的超高純度(UHP)聚合物材料和組件的最低性能要求。主要針對聚合物材料和組件的性能要求和驗證。
國際半導體產業協會SEMI為半導體制程設備提供了一系列環境、安全和衛生方面的準則，適用于所有用于芯片制造、量測、組裝和測試的設備。半導體先進制程工藝中使用的超純水，超純化學品的使用要求日益提高，材料的選擇在半導體濕法工藝中越發重要，對含氟聚合物的純度要求也越來越高。SEMI F57標準對UHP液態化學品輸送系統(LCDS)中高聚合物材料和組件的選擇、生產過程、產品結構設計等各方面均提出了要求和有效建議。
02
測試對象
SEMI F57標準適用的主要產品類別有：
1）半導體超純水和液態化學品傳送系統中的聚合物材料、組件及過程設備；
2）管道、配件、閥門、過濾殼體、壓力傳感器、流量計、計量器、校準器。
03
檢測項目及限值
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針對金屬離子污染，主要有22類，其分別的限制如下：
TOC可以對半導體加工產生影響，包括硅氧化、蝕刻均勻性、清洗（包括晶片和掩模）、粘附、柵氧化層擊穿電壓、外延、原子層沉積（ALD）、氮化硅的CVD或其他薄膜沉積步驟。TOC限值要求如下：
04
測試步驟
（1）根據SEMI F40提取方法的要求進行沖洗和浸泡后，取5cmX5cm樣品，浸泡4個樣品，1個空白水樣。分別在24h，72h，120h，168h進行測試。提取方法如下：
（3) 取樣量 4L/D≥10 (L-長度 D-直徑）
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檢測設備
1. 金屬檢測：PlasmaQuant MS 電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS）
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高靈敏度，滿足半導體追求極限低含量檢測需求。
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iCRC集成化碰撞反應池技術，高效、安全、快速、方便地消除干擾。
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3D聚焦離子反射鏡在提高靈敏度的同時無需維護降低背景。
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全數字檢測系統高達11個數量級的線性動態范圍，使得高低濃度測量無需分別校正。
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高解析四極桿提供更好的質量分離效果。
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穩定強勁的等離子體，適合任何基體樣品測試。
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快速分析，冷開機5分鐘即可達到工作狀態。
低消耗，氬氣消耗量僅為常規儀器的一半。
2. 總有機碳分析：multi N/C UV HS 總有機碳分析儀（TOC）
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強氧化消解能力保證樣品完全氧化，254nm和185nm雙波長高能量紫外反應池。
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全量程高聚焦NDIR檢測器，0-10000ppm測量范圍，無需量程轉換。自動漂移校正、補償， 無需任何稀釋，免維護檢測器，滿足潔凈及污染任何狀態下樣品分析。
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較強的抗干擾能力，避免其他雜質共存干擾。
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高靈敏度，高達20mL進樣體積，靈活調節靈敏度，擴展應用范圍。
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免維護帕爾貼干燥單元，無需模式干燥器及化學干燥劑，節省成本，操作更為簡便。
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VITA流速管理系統，實時提供流速補償消除波動，得到絕對可靠的分析結果，儀器長期穩定，一年內無需反復校正。
較強的耐鹽能力，最高可允許85g/L含鹽樣品直接進樣分析。
3 小結
根據標準SEMI F57：用于超純水和液態化學品輸送系統的聚合物材料及組件的規范文件要求，評價半導體輸送管道的性能，鑒于浸泡液的成分多樣性，需要儀器具有較強的抗干擾能力，同時對于潔凈與污染的評估需求，需要儀器既具有高靈敏度，又具有寬范圍的能力。
?德國耶拿長期致力于金屬離子及總有機碳分析全套解決方案，深耕元素分析領域，積累眾多分析經驗。德國品質，追求創新，德國耶拿PlasmaQuant MS電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS）和multi N/C UV HS總有機碳分析儀完全滿足SEMI F57標準中規定的22種金屬離子和總有機碳參數的檢測，助力半導體行業的發展！
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