## [摘要] 东丽研究中心（总部：东京都中央区日本桥本町一丁目7番2号，社长：真壁芳树，以下简称「TRC」）通过高度优化使用电感耦合电浆质谱仪（ICP-MS*1）的单一微粒子分析法（spICP-MS*2）的样品制备方法和测量条件，开发了一项能够以日本最高灵敏度分析半导体制造过程中问题杂质金属纳米粒子浓度和粒径分布的技术。TRC将利用这项技术，启动针对半导体制造用化学品中纳米粒子的委托分析服务。 随着半导体微型化的进展，即使是极微量的纳米级*3微小粒子（纳米粒子）也可能导致断线或短路等不良。因此，从确保良率的角度来看，制造过程中使用的化学品纯度管理变得越来越重要。 spICP-MS是一种高灵敏度分析方法，可以逐一检测液体中存在的金属纳米粒子，并同时测量其粒径和粒子数浓度。TRC通过创建独特的分析系统，最大限度地发挥此方法的特点，实现了对化学品中极微量杂质纳米粒子的检测和定量评估。这项服务预计将有助于进一步提高化学品的纯度，并提升先进半导体制造的良率。 ## [背景] 在半导体高性能化和节能化不断推进的同时，设备的微型化也进一步加速。另一方面，金属纳米粒子污染被视为导致集成电路断线和短路的原因之一。在半导体制造过程中，使用光阻剂*4、酸、有机溶剂等多种化学品，这些化学品中含有的杂质金属纳米粒子对设备可靠性和良率的影响不容忽视。因此，业界迫切需要一种能够高灵敏度且定量评估化学品中极微量金属纳米粒子的技术。 spICP-MS是一种有效的分析方法，用于评估化学品中的杂质金属纳米粒子，即使在数ppt*5（百亿分之一%）的极低浓度下也能检测分散在液体中的金属纳米粒子。然而，由于样品制备中使用的试剂来源的杂质、样品中的金属离子和夹杂物、测量设备内部的污染引起的杂讯信号影响，以及测量条件微小差异导致的灵敏度波动，使得检测微量和微小粒子变得困难。 ## [技术与分析范例] 为了解决这些问题，TRC通过结合样品制备溶剂的高纯度化、保持设备内部清洁的操作管理，以及根据目标化学品和粒子优化测量条件，构建了一个最大限度发挥spICP-MS特点的分析系统。结果，能够以高灵敏度和稳定性检测和定量评估半导体制造用化学品中存在的极微量金属纳米粒子。 作为证明这项技术有效性的一个例子，图1显示了使用spICP-MS确认在半导体制造过程中用作光阻剂溶剂和清洗剂的丙二醇单甲醚乙酸酯（PGMEA*6）中杂质金属纳米粒子量的结果。 当直接测量市售高纯度PGMEA时，检测到大量的铝（Al）和铁（Fe）等金属纳米粒子。这个结果表明，即使在通常被认为是「高纯度」的化学品中，也存在作为杂质的金属纳米粒子。如果使用这种PGMEA进行样品制备，则难以判断检测到的粒子是来自样品还是来自用于制备的PGMEA。另一方面，在纯化该溶剂后进行类似分析时，几乎没有检测到金属纳米粒子，这表明使用适当纯化的试剂可以实现更灵敏和可靠的杂质评估。值得注意的是，从纯化后的PGEMA中检测到的Fe粒子在溶剂中的浓度相当于0.04 ppt，达到了极高的检测灵敏度。 此外，这种方法还可以通过将树脂溶解在适当的溶剂中来评估树脂中含有的金属纳米粒子，这对于估计以固体树脂为原料的化学品中的污染源也有效。树脂中极微量金属纳米粒子的分析，只有在将高纯化溶剂用于溶解树脂后才得以实现。未来，TRC计划将应用范围扩展到各种溶剂和材料，以应对更广泛的分析需求。