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島津開發了一種基于激光誘導擊穿光譜(LIBS)原理測量痕量金屬的新技術,這種技術具有世界上最高的靈敏度。系統原型機的驗證測試已經開始。
島津一直在開發一種使用LIBS技術的系統,用來測量和監測半導體清洗液中含有的痕量銅、鋁、鈦和其他金屬的含量。該系統目前計劃于2020年發布。預計這種新技術也可用于半導體以外的其他領域,因此島津也在開發這些領域的應用方案。
研發背景
在半導體制造中,使用洗滌溶液從晶片表面去除金屬和其他污染物的洗滌過程占整個工藝過程的約20%-30%。目前,洗滌溶液的更換頻率通常基于使用時間來確定的。然而,近年來,降低制造成本和減少環境影響的需求要求更有效地使用洗滌溶液。因此,有必要實時監測污染程度。
為了滿足這些需求,島津一直在研究LIBS技術,因為LIBS技術的研發可以利用島津自身廣泛的激光光學和光譜技術優勢。 LIBS是一種可以輕松同時測量多個元素的技術。當樣品被激光照射時,它通過樣品表面的熱蒸發產生等離子體。該等離子體發出特征光是樣品所特有的。因此,可以通過檢測所得光譜來測量元素。
通過使用島津生產的具有高輸出和穩定性的激光器以及基于島津光譜測定技術優化的光學系統,這種新開發的技術使微量金屬的測量變得非常容易和快速。
新技術的概述和特點
通過激光照射在特殊板上蒸發至干燥的樣品產生等離子體,然后檢測從等離子體發射的光以識別和定量樣品中包含的金屬元素。檢測限為ppm級別。該技術基于LIBS測量原理,提供世界上最高的靈敏度水平(根據島津截至2018年7月的調查)。
目前的原型機尺寸為1 m×1 m,可與半導體晶圓清洗系統連接。從取樣到測量洗滌溶液的整個過程是完全自動化的,并且可以在大約一分鐘內完成12種痕量金屬組分的同時測量,例如銅、鋁和鈦。
由于能夠更好地理解最合適的洗滌溶液更換頻率,使得該技術的實際應用將提供諸如提高產率和降低制造成本等益處。
未來發展
島津計劃通過在半導體和半導體制造設備公司進行驗證測試來提高系統可用性,并計劃在2020年推出該實用系統。此外,島津打算通過研究新技術在其他領域的應用方案來開發新市場,如公共基礎設施和工廠污水的檢查。