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リアルタイムプロセスガスモニタリング装置 pgaTOF EI-TOFMS
TOFWERK社製リアルタイムプロセスガスモニタリング装置は、電子イオン化飛行時間型質量分析計（EI-TOFMS）を使用するソリューションです。
半導体製造現場での長年にわたる研究・開発により従来のRGAガス分析計（QMS：四重極型質量分析計）ではなしえなかった、あらゆる物質をモニタリングすることで、半導体プロセスの可視化を実現しました。
すべてのプレカーサー、副生成物、超微量化学種を検出しオンデマンドな対応が可能となり、超高速・高感度・高耐久性のリアルタイムプロセスガスモニタリングが歩留向上・ガス消費量の最適化プロセスチャンバーへの負荷軽減などを実現し、生産性を大幅に向上させることにも繋がります。
TOFWERK社とは
TOFWERK社はスイス・トゥーンに開発・拠点を置く2002年に設立されたTOFMS（飛行時間型質量分析計）専門のメーカです。
同社製TOFMSをベースとし、世界中の研究者と産業界のお客様をサポートするために革新的なソリューションを提供しています。
1台に統合されたプロセス特性評価および監視システム
電子イオン化飛行時間型質量分析計を使用することで、すべてのプレカーサー、バイプロダクト、トレースレベルの物質を同時検出、即時のプロセス制御アクションを実現
デポ、エッチング、リソグラフィーのプロセスコントロールと分析情報を提供
多様な半導体アプリケーションに対応
RHSモニタリング、エンドポイント検出、プラズマ診断、プロセスの最適化
超高速・超高感度の質量分析モニタリング
TOF 質量分析計により、1 秒未満のリフレッシュ レートでの同位体質量分解能レベルによるすべてのプロセスのリアルタイムモニタリングが可能
広大なダイナミックレンジ
10e5～10e6のダイナミックレンジにより、プレカーサー、バイプロダクト、トレースレベルの物質を同時検出
堅牢かつ可搬型
頑丈で柔軟な装置構成でin-Situ測定を実現
長期安定性
メンテナンスフリーで3ヶ月以上安定した連続測定が可能
強力なソフトウェア
システム統合用のAPI を備えたシンプルな制御インターフェイス
ノッチフィルタ技術によるバックグラウンド低減
特定のイオンを減衰して質量スペクトル干渉を制御
Q-MS（四重極質量分析計） vs TOF-MS（飛行時間型質量分析計）
ガス成分を検出する代表的な質量分析計としては四重極質量分析計や飛行時間型質量分析計がございます。同セクションでは、これら分析計の特徴及びユースケースをご説明いたします。
Q-MS（四重極分析計）
単位時間に、一質量電荷比のイオンのみを対象として測定します。
ここでは、質量電荷比の小さい3つのイオン（青、黄、灰）
を測定するために選択イオンモニタリングを行い、最も大きい赤のイオンは不測定と見なします。Q-MSは限定された成分の測定には有効ですが複数成分（あるいはノンターゲティング）のリアルタイムモニタリングには適しておりません。
TOF-MS（飛行時間型質量分析計）
Extractorは、すべてのイオンに同じ運動エネルギーを与え、イオンはTOFチャンバーへ移動します。
Reflectronが分解能を向上させ、検出器は時間の関数として、何個のイオンが到着したかをカウント、すべてのイオンはナノ秒単位の飛行時間を測定、何千ものフライトを合計して、1つの測定値を報告します。
フルスペクトルとスキャン
Q-MSは単位時間で単一のm/zのイオンのみカウントできず、対照的にTOF-MSは毎測定ですべてのm/ｚのイオン数をカウントします。
Q-MSのフルスキャンでは、イオンごとに一定の滞留時間が必要で、かなりの時間が必要となり、その結果、測定が非常に遅く多くの情報損失をうみます。
TOF-MSの超高速・高感度かつ圧倒的な情報量により緻密なプロセスガスモニタリングを行うことが可能となります。クリーニング工程の可視化によるガス消費量の制御、プロセスモニタリングによるリアルタイム異常検知による歩留改善などトータルコストを劇的に削減できるとともに結果として環境負荷軽減にも寄与しESRの確実な履行を可能とします。
全質量領域同時分析
ALD（原子層堆積法）プロセス最適化のための多元素分析
図1のa）全測定質量量数、b）m/Q10~80範囲の拡大図を示しております。
図1 多元素分析によるバイプロダクト確認
プロセス中のすべてのプロダクトとバイプロダクトを確認
図2のa）全測定時間、 b）測定開始から175秒までの拡大図を示しております。
図2 プロセスの可視化によりバルブ制御を把握
プロセスの可視化によるレシピ開発時間の短縮
図3 O2流量によるエッチ生成物の変化をモニター
仕様
| 項目 | Low Res | Medium Res | High Res |
| アナライザー | CTOF | HTOF | LTOF |
|---|---|---|---|
| 分解能 | 800Th/Th | 4000Th/Th | 8000Th/Th |
| マスレンジ | 1000Th | 1000Th | 1000Th |
| 質量精度 | ＜50ppm | ＜10ppm | ＜5ppm |
| ダイナミックレンジ | 10e5 | 10e6 | 10e6 |
| 最大スペクトルレート | 1000Hz | 1000Hz | 1000Hz |
| TOFエクストラクションレート | /100kHz | /50kHz | /30kHz |
| サイズ W×D×H | 47×47×100cm | 90×40×53cm | 48×62×148cm |
| 重量 | 90kg | 85kg | 160kg |
| 消費電力 | 490W | 320W | 550W |
| 電源 | 100VAC–250VAC / 50–60Hz / 単相 | ||
アプリケーション
測定アプリケーションの一例を紹介いたします。下記事例は資料としてダウンロード、閲覧が可能です。
その他
- 2024年1月19日 10:30～11:30 ウェビナー開催
TOEWERK社製の半導体製造施設に存在する空気中の汚染物質を高感度かつ迅速に検出するリアルタイムAMC・プロセスガスモニタリング装置の取り扱いを開始いたしました。半導体製造現場における歩留向上に寄与するTOFWERK社製の2種類のTOFMSをご紹介いたします。
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カタログダウンロード
リアルタイムプロセスガスモニタリング装置 pgaTOF EI-TOFMSのカタログを下記よりダウンロードいただけます。
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