VOCs 精准分析：岛津GCMS赋能半导体尖端制造

　　01 引言

　　在半导体生产过程的质量控制和半导体材料研发领域，挥发性有机物（VOCs）测试是十分重要的，直接影响芯片的性能、良率和生产成本。

　　半导体领域常见的挥发性有机物（VOCs）测试需求包括：洁净室环境中气态分子污染物分析、不同材料及零部件的释放气体分析。气相色谱质谱联用仪（GCMS）是VOCs检测的核心分析工具，已在材料研究、产品质量保障、良率提升和污染源排查得到应用。

　　02 半导体领域VOCs分析的关注点及难点

　　VOCs物质覆盖全面性：需涵盖光刻胶、显影液等工艺中常见 VOCs，包括苯系物、醇类、酯类等。

　　痕量检测准确性：半导体工艺释放的VOCs 浓度常在ppb-ppm级，需保证低浓度下的定量可靠准确。

　　样品类型多样性：半导体产业链涉及多种样品类型，需要选取合适的样品采集及GCMS进样设备辅助VOCs分析。

　　03 岛津解决方案

　　岛津GCMS-QP2020 NX/GCMS-QP2050系列气相色谱质谱联用仪以其优异的灵敏度和强大的扩展性，可以搭配不同进样技术用于空气VOCs和材料释放气体分析，帮助快速定位问题点、优化产品工艺，提升工作效率。

　　1 洁净室环境中的气态分子污染物监测（AMC监测）—大气预浓缩+GCMS方案

　　当前，热脱附-气相色谱质谱联用法（TD-GCMS）已广泛用于半导体AMC-VOCs检测。但TD在样品富集过程仍存在一定问题，大气预浓缩仪正好弥补了TD热脱附应用的不足。因此，近年来越来越多半导体用户关注大气预浓缩仪-GCMS方案。

　　岛津GCMS-QP2020 NX搭配大气预浓缩仪，采用罐采样法，可对洁净室环境中的100多种VOCs进行准确测定。

苏玛罐自动进样器+大气预浓缩仪+GCMS-QP2020 NX

　　岛津方案特点

　　一针进样同时分析100余种有机污染物。

　　提供从气体样品罐采集、大气预浓缩仪进样到GCMS仪器分析的一体化应用方案。

　　可配备无油的前级真空泵，告别频繁更换泵油、避免油泵产生的VOCs干扰。

图1. 100余种有机污染物色谱图（GCMS）

图2. 部分有机污染物组分的标准曲线（0.1~10.0 nmol/mol）及质量色谱图（0.1 nmol/mol）

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　　2 光刻胶材料的释放气体分析—TD-GCMS方案

　　TD不仅可以用于气体分析，还可以用于固体和液体样品中的痕量VOCs检测。无需特殊工具，样品直接放入热脱附进样装置，加热释放的VOCs进入GCMS测定。使用岛津TD-30系列热脱附进样装置配合GCMS-QP2020 NX解析样品，能帮助我们了解光刻胶中 VOCs 的组成和含量，为光刻胶的质量控制、性能优化以及使用环境提供重要的支撑依据。

岛津TD-30+GCMS-QP2020 NX

　　岛津方案特点

　　直接热脱附-气相色谱质谱法样品前处理简单，方便快捷。

　　岛津TD-30无冷点的短样品管路设计，力求死体积最小化，有利于不同沸程物质的高灵敏度分析。

　　取适量光刻胶样品放入空的玻璃采样管中，用适量石英棉密封两端完成样品制备。参考环境标准，使用甲苯建立标准曲线可以进行TVOC半定量计算。

制备完成的样品管

图3. 光刻胶样品TIC色谱图

　　表1. 光刻胶样品的定性化合物表及半定量结果

　　*可能为NIST谱库未收录物质，需要进一步确认

　　04 结语

　　随着半导体技术不断向先进制程演进，企业对生产环节/关键材料中的VOCs研究、监管也越来越重视。岛津GCMS以其易用性和丰富的应用系统，为半导体领域工程师提供了从材料研发到高效检测的解决方案，成为保障芯片良率和提升工艺稳定性的有力工具。