CN115774049A - 一种器具金属沾污缓释测量及评价的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种器具金属沾污缓释及评价的方法，所述测量方法包括如下步骤：（1）向器具中装入一定量缓释液，采用电感耦合等离子质谱仪进行溶液金属含量分析，得到数据①；（2）放置30min后再一次用电感耦合等离子质谱仪分析被测试器具金属含量，得到数据②；（3）放置90min后同样采用电感耦合等离子质谱仪分析被测试器具金属含量，得到数据③；（4）通过比较计算①②③结果，确定器具金属沾污程度。从而评价该器具是否符合使用标准。其所述评价方法如下步骤：（1）分析数据①各金属数据不能超过控制限Ⅰ；（2）分析数据②③各金属数据不能超过控制限Ⅱ；（3）分析数据②比数据①增量小于100%，且数据③比数据②增量小于100%。

Description

一种器具金属沾污缓释测量及评价的方法

技术领域

本发明涉及集成电路硅片金属杂质检测技术领域，具体涉及一种器具金属沾污缓释测量及评价的方法。

背景技术

随着半导体元器件性能要求的提高，制造工艺的逐步改进，对硅片的杂质含量要求越来越高，尤其是金属痕量杂质；不同金属污染可导致不同原因的缺陷，Na、Mg、K、Ca碱金属污染可导致GOI性能恶化，Cu、Au、Ag等重金属杂质影响器件中少子寿命、导电性以及器件的稳定性。所以硅片制造行业必须对硅片金属杂质含量进行严格的分析管控。

就目前而言，在硅片制造业中最先进的金属杂质分析器械为电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS），以硅片制样系统WPS为辅助工具，以气相分解法（VPD）将硅片表面的金属杂质回收至回收器具中，再用ICP-MS进行分析。

此测量过程中，酸性的回收液体与回收器具直接接触，随着长时间的接触，回收器具上附着的金属杂质会慢慢被释放出来，溶解到酸性溶液中，且时间越长，释放的杂质将越多。就目前来看，硅片制造技术也已经相当成熟，硅片金属杂质含量分析已经达到超痕量级别，所以在金属杂质分析过程中任何使用到的备件、器具若存在一定沾污将极有可能影响分析结果的准确性；因此，如何避免使用到洁净度不足的器具，进一步提高金属检测结果的准确性，是我们目前亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种器具金属沾污缓释测量及评价的方法，以简单的测量及计算方式快速判定器具沾污程度，为器具清洗行业提供一种评价的标杆。

为实现上述目的，本发明提供一种器具金属沾污缓释测量及评价的方法，其具体步骤包括：

1、往器具中装入一定量溶液，采用电感耦合等离子质谱仪进行溶液金属含量分析，得到数据①；

2、放置于洁净室30min再一次用电感耦合等离子质谱仪分析金属含量，得到数据②；

3、放置于洁净室90min同样采用电感耦合等离子质谱仪分析金属含量，得到数据③；

4、 通过比较计算①②③结果，确定器具金属沾污程度；从而评价该器具是否符合使用标准；

所述评价方法，具体标准如下：

1、分析数据①各金属数据不能超过控制限Ⅰ（如图2）；

2、分析数据②③各金属数据不能超过控制限Ⅱ（如图3）；

3、分析数据②比数据①增量小于100%，且数据③比数据②增量小于100%；

本发明目的在于针对半导体行业中因器具金属沾污而影响金属检测结果准确性的不稳定因素，提供一个检测以及评价器具金属沾污程度的方法；从而有效避免使用存在沾污的器具，提高金属杂质检测准确性。

本发明方法利用金属离子在酸液中较为活泼，溶解度较高，且沾污的离子释放量与时间存在一定关系，随着时间越长，释放并溶解的金属杂质也越多；本实施方案所使用回收器具滞留时间不会超过90min，所以有且只需控制90min内金属杂质释放量，即能排除器具的影响，达到器具有效监控的效果；本发明方法利用3点式时间记录，分别在0min，30min，90min时间点分析样本杂质含量，得到在30min、90min内酸液本身与器具释放的杂质含量总和，以及0min的酸液本身杂质含量，通过简单计算可以得到此时间内器具释放的杂质总量。

本发明的积极进步效果在于本实施例实现一种简单快捷的器具金属沾污缓释测量及评价的方法，利用一台电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS），不需其他设备，测量全程耗时较短且中途不需要其他操作，数据分析计算简易，能迅速得到分析结果，以便快捷评价的器具洁净度。

可选的，所述方案步骤1中所述溶液，本实施例为氢氟酸与双氧水混合液，具体配制方法如下：

（1-1）准备洁净的FPA容量瓶，按照配制比例氢氟酸：双氧水：超纯水为1：1.95：12.25，用洁净的量杯量取一定量超纯水，倒入容量瓶中备用；

（1-2）使用量杯分别量取一定量的38wt%氢氟酸与35wt%双氧水，倒入容量瓶中；

（1-3）盖上瓶盖轻轻摇晃容量瓶，使其混合均匀，得到2.5wt%氢氟酸与4.5wt%双氧水混合溶液。

可选的，所述器具材质与容量大小，本实施例使用器具材质为聚丙烯，体积6ml的容量瓶，又称vial。

可选的，所述方案步骤2、3中放置时间，本实施例中采用3点式时间记录法，分别在0min（O点）、30min（a点）、90min(b点）分析样本杂质含量；本实施例中分析设备采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS 7900)，其测量精度在1ppt以上。

在本发明的评价方法中，所述标准1中控制限Ⅰ为混合酸液空白值①的上限，制定上限为保证酸液洁净度的同时确保后续测量的前提条件。

所述标准2中所述控制限Ⅱ为器具沾污释放后金属杂质含量上限。

所述标准3中，分析结果增量△t1=（②-①）/①，△t2=（③-②）/②，若结果△t1，△t2均小于100%，可确保沾污释放的速度在可控范围内，从而确定器具的洁净程度在可接收范围。

附图说明

图1是本发明实施例的一种器具金属沾污缓释测量及评价方法流程图；参照图1，所述测量评价方法可以包括步骤S1至S6。

图2是混合酸液空白值①各金属值的上限标准，制定上限为保证酸液洁净度的同时确保后续测量的前提条件。

图3是器具沾污释放后金属杂质含量上限标准。

图4是实施例中数据①结果图。

图5是实施例中数据②结果图。

图6是实施例中数据③结果图。

图7是①②③数据结果评价计算图。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明专利沾污检测利用低检测极限的电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)可为现有产品，出自美国安捷伦公司7xxx或8xxx系列，配置安捷伦公司ASX-500X系列自动进样装置连接雾化器、雾化室等模块以惰性气体为载体如Ar将液体样品引入利用高温将样品蒸发、解离、原子化、进一步电离使其成为带一个正电荷的金属离子通过四极杆加速分离，从而进行精确又快速的定量分析。

本实施例步骤图1，具体描述入下：

S1 制备方案步骤1中所述溶液：准备洁净的FPA容量瓶，按照配制比例氢氟酸：双氧水：超纯水为1：1.95：12.25，用洁净的量杯量取242ml超纯水，倒入容量瓶中备用；使用量杯分别量取一定量的38wt%氢氟酸20ml与35wt%双氧水48ml，倒入容量瓶中；盖上瓶盖轻轻摇晃容量瓶，使其混合均匀，得到300ml 2.5wt%氢氟酸与4.5wt%双氧水混合酸溶液。

S2使用S1中制备好的酸溶液，分别配置成浓度为50ppt、100ppt、200ppt各金属离子的标准溶液；做好ICP-MS标准曲线与质量监控标准(QC)。

S3接下来按照图1所示步骤，取3只待测vial，往待测vial中倒入3ml以上S1中制备的溶液，放入ICP-MS进样盘中，立即使用ICP-MS进样针插入待测器具，吸入酸液样品，经分析得到杂质浓度，记为数据①，见图4。

S4放置进样盘中30min后同样使用ICP-MS分析缓释液中杂质浓度，记为数据②，见图5。

S5放置进样盘中90min后再一次采用ICP-MS 分析缓释液中杂质浓度，记为数据③，见图6。

S6 ①②③结果评价标准1.分析数据①各金属数据不能超过控制限Ⅰ（如图2所示）；标准2.分析数据②③各金属数据不能超过控制限Ⅱ（如图3所示）；标准3.分析数据②比数据①增量小于100%，且数据③比数据②增量小于100%，结果如图7所示；

上述评价标准1、2针对①、②、③三组数值进行管控，可有效评价器具在使用90min时的洁净度。

评价标准3为了不仅能有效评价器具在90min内杂质的释放速度，还能预估90min后该器具杂质释放速速，从而评估器具洁净程度。

需要说明的是，器具沾污越高，沾污离子在酸液中释放的速度越快，在无外界干扰的情况下，最终在某一时间器具释放与吸附杂质达到平衡，溶液杂质浓度保持相对稳定。

本发明可用于检测多种材质如PP、PTFE、PFA等耐酸塑料且洁净要求较高的器具，应用领域较广，并且成本、耗时较低，操作及运算快捷。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种器具金属沾污缓释测量及评价的方法，其特征在于，所述测量方法包括如下步骤：

（1）向器具中装入一定量缓释液，采用电感耦合等离子质谱仪进行溶液金属含量分析，得到数据①；

（2）放置于洁净室30min再一次用电感耦合等离子质谱仪分析被测试器具金属含量，得到数据②；

（3）放置于洁净室90min同样采用电感耦合等离子质谱仪分析被测试器具金属含量，得到数据③；

（4）通过比较计算①②③结果，确定器具金属沾污程度，从而评价该器具是否符合使用标准。

2.根据权利要求1所述的一种器具金属沾污缓释测量及评价的方法，其特征在于，评价方法具体方法如下步骤：

（1）分析数据①各金属数据不能超过控制限Ⅰ；

（2）分析数据②③各金属数据不能超过控制限Ⅱ；

（3）分析数据②比数据①增量小于100%，且数据③比数据②增量小于100%。

3.根据权利要求1所述的一种器具金属沾污缓释测量及评价的方法，其特征在于，缓释液浓度为2.5wt%氢氟酸，4.5wt%双氧水与超纯水(UPW)的混合酸溶液，所述超纯水（UPW）其特征在于电阻率>18 MΩ.cm，TOC<5ppb。

4.根据权利要求1所述一种器具金属沾污缓释测量及评价的方法，其特征在于，由电感耦合等离子质谱仪（ICP-MS）进行金属杂质分析，金属离子包括：锂（Li）钠（Na）镁（Mg）铝（Al）钾（K）钙（Ca）钛（Ti）钒（V）铬（Cr）锰（Mn）铁（Fe）钴（Co）镍（Ni）锌（Zn）铜（Cu）钼（Mo）钨（W）等17种金属元素。

5.根据权利要求1所述的一种器具金属沾污缓释测量及评价的方法，其特征在于，器具可为聚丙烯（PP）、聚四氟乙烯（PTFE）、少量全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯的共聚物(PFA)材质的容器。

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