材料・部材からの発生ガス分析Evolved Gas Analysis

材料・部材から発生するガスの特性を把握することは、不具合の原因を推定する重要な手段です。発生ガス分析には目的や試料形状に応じた様々な手法があります。当社では、ご希望に沿った分析手法をご提案します。

発生ガス分析の概要

発生ガス分析は、下記目的により分析手法が分けられます。

  • 発生ガス成分の特定
    材料・部材から発生する成分の定性・同定を高感度に行います。
  • 発生ガスプロファイル
    ガスが発生する温度領域の測定に着目し、ガスの発生挙動を評価します。

ガス捕集方法(一例)

直接捕集
個体吸着捕集

発生ガス分析の手法一覧

手法 発生ガス成分の特定 発生ガスプロファイル
GC/MS Py/TD-
GC/MS
固体吸着
-加熱脱着
GC/MS
SWA-
GC/MS
TPD/MS TDS TG-
DTA/MS
試料
形態

サイズ
固体・液体
(要相談)
固体・液体
3mmφ
×7mm
の容器内
固体
・200mmφ
×50mm
・マスク(片面可)
ウェーハ
・2~12インチ
1mm(厚さ)
まで
・片面可
固体・液体
加熱炉管内径
15mmID×
100mm(長さ)
まで
固体
10mm
×10mm
4mm(厚さ)
まで
固体・液体
5.2mmφ
×5.1mm
の容器内
試料
加熱
雰囲気
He He He He He 高真空
(10-7Pa)
He/N2/Air
温度 ~300℃ ~800℃
熱分解/
昇温脱離
~400℃
昇温脱離
~700℃
昇温脱離
~1,000℃ ~1,100℃
(ステージ温度)
~1,300℃
質量
範囲
(m/z)
2~1050 2~1050 2~1050 27~1050 2~800 1~199 1~410
特徴 試料を加熱した際のガス成分を分析 高分子材料(ポリマー・添加剤)のキャラクタリゼーションに有効 固体吸着剤に揮発性物質をいったん捕集して濃縮 固体吸着剤に揮発性物質をいったん捕集して濃縮 真空下で脱離しやすい表面吸着成分などに有効 ウェーハ・金属・ガラス中の不純物レベルの評価が可能 重量変化、示差熱データと同期して質量情報を取得
感度
(下限)
10~20ng(H2O換算)
0.1ng(ヘキサデカン換算)
0.1ng/測定
(ヘキサデカン換算)
0.1ng/測定
(ヘキサデカン換算)
50~200ng
(H2O換算)
1~2
ng/cm2
(H2O換算)

※実際の試料内容により、ご相談させていただくことがあります

事例 ボイド発生メカニズムの解明

半導体パッケージの基板にボイドが発生していました。
ボイドの発生原因を特定するために、基板から発生するガス成分を特定しました。

ボイド発生メカニズムの解明

発生ガス成分の特定 (Py/TD-GC/MS)

パッケージ基板を100℃から250℃まで加熱したときに発生するガス成分を特定しました。

発生ガスのトータルイオンクロマトグラム
発生ガスのトータルイオンクロマトグラム

パッケージ基板から発生する主なガス種は、トルエン、2-(2-エトキシエトキシ)エタノールであることが分かりました。

発生ガスプロファイル (TPD/MS)

パッケージ基板を室温から250℃まで加熱したときの発生ガスプロファイルを測定しました。

発生ガスプロファイル
発生ガスプロファイル

発生ガスプロファイルより、トルエンは50~120℃で発生することが分かりました。
また、2-(2-エトキシエトキシ)エタノールは120℃以降で発生し、180℃付近で発生量がピークになることが分かりました。

低温側で発生したトルエンと比較して、高温側で発生した2-(2-エトキシエトキシ)エタノールは残留しやすいため、ボイド発生の要因と推測されます。
また、今回検出されたトルエン、2-(2-エトキシエトキシ)エタノールは基板中に溶剤として含有している成分と考えられます。

[ 更新日:2022/05/17 ]

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