半导体行业解决筹划之LC和SEC分离技能的应用案例

剖析技能的需求

海内新材料干系产品技能发展比国外晚，尤其是半导体、新能源等行业。
如何将前辈的剖析方法用于卡脖子行业的新品研发中，办理企业碰着的详细问题？

前辈材料剖析的重点在于：

① 卡脖子行业原材料的采购受控，价格高且国外长期垄断，如何通过测试做海内探求材料，进行国产化的替代？

② 产品质量事件及客户质量投诉调查，通过剖析，可以快速查找异物或者不良产生缘故原由，创造真正缘故原由并及时挽回丢失；

③ 利用科学合理的剖析手段，对标精良产品，进行“配方逆向工程”，目的是积累科技情报，为研发供应思路；

④ 将剖析与研发相结合，让剖析参与新项目工业化转化，深入参与研发，持续创新与改进，开拓剖析技能领域的新方法。

半导体行业痕量剖析技能

智好手机、云打算、物联网等技能以及自动驾驶汽车的发展持续推动着对半导体材料的需求，为知足对半导体器件的更高性能哀求并提高器件质量，必须在生产过程中掌握硅片的污染。

痕量一词的含义随着痕量剖析技能的发展有所变革，痕量剖析包括测定痕量元素在试样中的总浓度，及用探针技能测定痕量元素在试样中或试样表面的分布状况。
半导体行业中所利用的试剂一样平常是“电子级试剂”、“超净高纯化学试剂”等，也便是湿电子化学品，其主体身分纯度大于99.99%，杂质离子和微粒数符合严格哀求的化学试剂，个中杂质离子的含量掌握在ppb乃至ppt级别，因此测试痕量物质的仪器选择很主要。

目前半导体干系测试紧张有以下几种方法：

电感耦合等离子发射光谱(ICP-OES/AES)电感耦合等离子质谱(ICP-MS)原子接管光谱(AAS)激光电离质谱和共振电离质谱(LIMS&RIMS)辉光放电质谱(GDMS)二次离子质谱(SIMS)离子色谱法(IC)俄歇电子能谱(AES)高分辨质谱（UHPLC-QTOF）超高效聚合物色谱（APC）

液相色谱(SEC)技能在半导体中的运用案例

一.液相（UPLC、UHPLC、制备色谱）在半导体干系产品线中的运用

1.光刻胶产品中光引发剂、光致产酸剂的含量剖析

>>>>光刻胶中的光致产酸剂纯度测试

设备：Waters Arc UHPLC测试条件：AtlantisTM dC18 ,5 m 4.6150 mm乙腈：水=70：30（V/V），波长306 nm，柱温30，流速1.0 mL/min

两次测试的重复性好，紧张身分与杂质定量的相对标准偏差<0.5%。

>>>>三嗪类光致产酸剂的含量测试

设备：Waters Arc UHPLC条件：C18柱，流动相：甲醇：水=80：20，流速1.0 mL/min，柱温30℃，波长328 nm。

2.电镀添加剂中各组分的含量剖析

镀锡添加剂中各组分花费量的检测（如何将不同的添加剂组分同时剖析出来）；镀铜添加剂（电镀液中含有大量硫酸铜、硫酸，如何监测微量添加剂的含量变革），为了兼顾多种组分的剖析，须要UV、RID或PDA检测器。

>>>>电镀添加剂的色谱剖析

色谱柱：AtlantisTM dC18 ,5 m 4.6150 mm流动相：梯度淋洗，采取10%乙腈和90%水（ v/v ） 至90%乙腈：10%水（ v/v ） ，保持 5min测试条件：流速1.0 ml/min，温度35 ℃检测波长：214 nm

采取Waters UHPLC 对硫酸亚锡电镀添加剂进行测试方法的开拓，采取添加剂剂中常用的邻苯二酚、对苯二酚、苄叉丙酮、多种表面活性剂做混标测试，得到较具有较好分离度图谱，可以准确剖析镀液中各组分的含量。

UHPLC的测试结果，对进一步理解镀液中各组分的花费量，何时须要补加添加剂，有较好的辅导意义。

不敷之处：添加同一物质的不同牌号（如TX-10、TX-15、TX-20的稠浊物），UHPLC分离后无法得出牌号，采取APC做补充剖析。

液相色谱的拓展运用

①与集成电路干系产品合成原材料的纯度测试、副产物的构造定性（可以合营制备色谱以及Q-TOF的剖析）

②去胶液、去膜液药水中组分含量的测试

③蚀刻液、粗化药水（如中粗化、微蚀剂）中关键组分（如各种唑类）的含量变革监测

④普通PCB电镀药水/FPC电镀药水、高分子导电膜中关键小分子组分的含量监测或身分剖析

二.APC（或GPC）在半导体干系产品剖析与生产中的运用

1.正型、负型光刻胶的分子量测试

办理方案：采取Waters APC测试分子量，可以剖析不同聚合物低聚物的占比，乃至可以得出0.01%以上单体残留、副产物的含量。

>>>>光刻胶分子量测试

流动相：四氢呋喃；分别用ACQUITY的APC模式与GPC进样模式测试，结果如下：

表1-1 APC测试的分子量分布

表1-2 GPC测试的分子量分布

通过上述对照，同一浓度的同一样品，利用APC检测具有以下上风：

1）低分子量段的优秀分离度，各出峰对称性好，可用事情站精准积分

2）更高相应值

3）保留韶光更短，测试速率更快

4）可以将分子量在300-2000之间的低聚物，按照聚合度的不同，精准分离，对研究低聚物的分布更有参考意义

5）APC测试可得到更好的重复性，RSD%在1以下

>>>>某种正型光刻胶的分子量测试比对

禾川化学的测试

色谱柱：Waters ACQUITY APC XT200+ XT125+ XT45（2.5 m，4.6150）

通过测试结果的比对，可以看出两家机构采取不同色谱柱和色谱条件，都可以将此光刻胶分离成7个峰，可用事情站精准积分并得到分子量，尤其是低聚物部分，峰的对称性好分离度高。

2.亚克力树脂、酚醛树脂的分子量分布测试

办理方案：与传统的GPC测试分子量比较，APC可以得到分离度更好，相对分子量更精准的结果。

>>>>酚醛树脂的分子量测试

设备:Waters 1525+2414；色谱柱:HR2、HR4；流动相 THF，1.0 mL/min，40 ℃；浓度:0.5%设备:ACQUITY APC；色谱柱:XT45、XT45、XT45；流动相THF，0.4 mL/min，40 ℃；浓度:0.3%

GPC 5次重复结果:

PDI均匀值:3.743；RSD% :1.41；MW 的均匀值:5553

APC 5次重复结果：

PDI均匀值:2.709；RSD% :0.66；MW 的均匀值:5392

>>>>亚克力树脂测试

流动相中添加磷酸时，多次进样色谱图还未完备重合，解释添加0.1%浓度的磷酸，还不能够完备肃清电荷浸染对色谱柱分离的影响。

结论：

在THF中添加磷酸后测试，可以明显改进亚克力树脂分子量测试的峰型，多分散指数明显变小；两种不同测试条件下，三次重复进样后PDI值得的RSD基本不变。

3.聚酰亚胺膜的先驱体、聚酰胺酸的分子量测试

办理方案：与传统的GPC测试分子量比较，APC可以得到分离度更好，相对分子量更精准的结果。

>>>>聚酰亚胺的分子量测试

聚酰亚胺膜，包括均苯型聚酰亚胺薄膜和联苯型聚酰亚胺薄膜两类，在多领域中有很广泛的运用，利用过程等分子量分布对其性能有比较大的影响，因此须要对不同批次的产品进行分子量的测试。

>>>>聚酰胺的分子量测试

聚酰胺材料，用作塑料称作尼龙，用作纤维，称作锦纶，可制发展纤或短纤，在各个领域运用广泛，须要对不同用场的聚酰胺做分子量表征测试尼龙的分子量，目前国标仍采取粘度的方法来表征，对付工艺条件探索以及小试样品的参考意义不大。

结论：

对付各种不同分子量分布以及不同用场的聚酰胺，都可以采取六氟异丙醇作为流动相测试分子量以及方法开拓，得到较好分离度的谱峰；GPC运用于聚酰胺分子量的测试；对进一步理解尼龙类聚合物的聚合程度和分子量的分布有较好的辅导意义。

4.APC的拓展

与半导体家当线干系领域的合成过程中，单体、聚合物、副产物以及杂质的组成与含量的研究，可以将APC分离的组分与其他剖析手段联用，得到更多聚合物分子构造信息。

案例分享|APC在低聚物中的运用

【技能分享】APC在分外功能高分子中的运用

【技能分享】APC在高分子产品中的运用案例

5.Q-TOF拓展

沃特世创新的StepWave(配备高灵敏度离子光学器件,内置降噪功能)、QuanTof(高分辨率的定量翱翔韶光技能)和High Definition MassSpectrometryTM(高效T-Wave IMS)技能相结合,适用于各种研发剖析的运用。
在未知物筛查、扮装品身分等有显著支持。

【案例分享】高分辨质谱（UHPLC-QTOF）在未知物筛查的运用

【技能分享】Qtof-质谱技能在扮装品身分剖析中的运用

案例分享 - 光刻胶配方身分剖析

光刻胶的定义

光刻胶又称光致抗蚀剂，是一种对光敏感的稠浊液体。
是指通过紫外光、电子束、准分子激光束、粒子束、X射线等的照射或辐照，其溶解度发生变革的耐蚀刻薄膜材料，紧张用于集成电路和半导体分立器件的细微图形加工。
是微电子技能中微细图形加工的关键材料之一，紧张运用于电子工业和印刷工业领域。

其组成部分：紧张由成膜树脂、光敏化合物（光致产酸剂、光引发剂等）、溶剂、阻溶剂和一些助剂组成。

上风：灵敏度、分辨率和比拟度较高。

光刻胶的分类

光刻胶的特性

1. 灵敏度

单位面积上入射的使光刻胶全部发生反应的最小光能量或最小电荷量（对电子束胶），称为光刻胶的灵敏度。
灵敏度越高生产效率越高，但太高的灵敏度会使分辨率低落。

2.分辨率

分辨率表征了基片上相邻两个特色图形区分开来的能力。
光刻工艺中影响分辨率的成分有：光源、曝光办法和光刻胶本身（包括灵敏度、比拟度、颗粒的大小、显影的溶胀、电子散射等）。

3.比拟度

比拟度是指光刻胶从曝光区到非曝光区过渡的坡度。
比拟度越好，形成图形的侧壁越陡峭，分辨率越好。

光刻胶的配方设计

① 根据显影机理的不同，可选择不同的成膜树脂；负型光刻胶常选用聚乙烯醇肉桂酸酯类、环化橡胶类等，正型光刻胶常选用酚醛树脂、聚羟基苯乙烯类等；

② 光致产酸剂：紧张有重氮

盐类化合物、鎓盐类化合物、有机多卤化物、磺酸酯类化合物等。

光刻胶的剖析

详情点击【案例分享】剖析技能在半导体行业中的运用

禾川化学半导体干系项目

沃特世半导体干系项目

沃特世半导体行业办理方案，涵盖光刻流程中所运用到的化学品剖析，从液相色谱分离到高灵敏度质谱表征以及高分辨未知身分定性，供应快速高效的色谱质谱办理方案。
从小分子到大分子，从日常质控、过程放行、到配方阐发，涉及光刻胶、蚀刻液、电镀液、研磨液等多种材料剖析需求。