Vocus ABC 监测仪——半导体行业AMC实时监测解决方案

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半导体无尘室中的气态分子污染物（AMCs）对晶圆良率和效率至关重要。一般来说，无尘室中有多种常见污染源的可能，包括通风系统、泄漏、设备故障、清洁试剂和人为排放等。传统监测技术很难全面监测AMC所包含的各种不同种类化合物，且数据分析速率较慢。当晶圆制程向更小尺寸发展，即使痕量浓度（<10 pptV）的AMC也会造成晶圆缺陷，从而减低晶圆良率。

不同AMC在理化性质上有很大差异，也会与半导体表面或其他化合物发生不同反应。由于AMC成分的复杂性，优选监测系统需能覆盖不同化学性能和挥发性的物质，同时兼具秒级响应速度和ppt级别的灵敏度。

Vocus ABC监测仪采用实时化学电离飞行时间质谱法，结合专利技术的快速电压极性和试剂离子切换，支持同时多达六种试剂离子的化学电离模式。2秒周期内可对多种AMC进行光谱覆盖。图1展示了Vocus ABC 监测仪的快速响应速度。上插图显示了同时测定的MEK、PGME和PGMEA的浓度，而下图显示了用另一种试剂离子同步测量的甲苯。

图1 图1. Vocus ABC监测仪在物种浓度变化时的整体响应时间。图中的x轴表示目标浓度，而Y轴是所选化合物的测量浓度。

AMC在软电离检测条件下几乎不产生离子碎片，从而实现了简化的解谱过程，高准确性的定量分析和未知物定性能力。丙二醇甲醚醋酸酯（PGMEA，108-65-6）、丙二醇甲醚（PGME，107-98-2）和甲乙酮（MEK，78-93-3）在电离过程中通常会产生相似度较高的碎片，用传统的CI质谱仪很难区分。本文图2展示了Vocus ABC监测仪的软电离无碎片分别检测的强大能力。

图2. 顺序在ABC检测仪前引入或移除PGMEA、PGME和MEK源，ABC检测仪实现了对这些具有挑战性的化合物的分别检测。因无电离碎片，上述三种物种检测过程无相互干扰。

Vocus ABC监测仪可实时准确地检测出单ppt级别的浓度，与传统技术相比，可实现更大浓度范围的污染检测和管控。表1列出了Vocus ABC监测仪对部分AMC物种的检测下限（LOD），图3和图4则列出了标定的线性度。

表1 Vocus ABC对半导体制造相关AMC物种的LOD

图3. 甲苯的检测线性范围

图4. 为了证明重现性、准确性和响应时间，MEK、PGME和甲苯的浓度梯度增加后归零，随后重复两次。左Y轴为检测信号，右Y轴为浓度。这3种AMC是经过标气（含12种化合物）稀释后测量的，整体VOC浓度约为1200 ppb。

Vocus ABC监测仪适合半导体产业的各种应用场景，包括材料逸出、洁净室多通路监测、瞬时测漏和FOUP污染监控。点击对应链接可查看具体应用。图5是洁净室泄露监测实例，Vocus ABC检测仪全程检测了甲苯和氨气的泄漏过程。图6展示了ISO 5级无尘室中某材料逸出AMC的测量结果。

图5. 在ISO 5级的精细化学洁净室中检测到的氨气和甲苯泄漏

图6. 在ISO 5级无尘室中的材料脱气。材料用零气不间断冲洗，并经Vocus ABC监测仪直接检测。每个时间序列都同时使用3种不同的化学电离方式，从而光谱监测各种不同种类AMC。