(高清版)GBT 24582-2023 多晶硅表面金屬雜質含量測定 酸浸取-電感耦合等離子體質譜法

多晶硅表面金屬雜質含量測定酸浸取-電感耦合等離子體質譜法2023-08-06發(fā)布國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會I本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件代替GB/T24582—2009《酸浸取-電感耦合等離子質譜儀測定多晶硅表面金屬雜質》,與GB/T24582—2009相比，除結構調整和編輯性改動外，主要技術變化如下：a)更改了適用范圍(見第1章，2009年版的第1章);b)刪除了“術語”與“縮略語”(見2009年版的第3章);c)更改了方法原理(見第4章，2009年版的第4章);d)更改了干擾因素(見第5章，2009年版的第5章);e)更改了試劑和材料(見第6章，2009年版的第6章);f)更改了儀器設備(見第7章，2009年版的第7章)g)更改了樣品要求(見第8章，2009年版的第8章);h)更改了多晶硅塊表面金屬雜質浸取方式(見9.4,2009年版的9.2);i)更改了試驗數據處理(見第10章，2009年版的第10章);j)更改了精密度(見第11章，2009年版的第11章);k)更改了試驗報告(見第12章，2009年版的第12章)。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由全國半導體設備和材料標準化技術委員會(SAC/TC203)與全國半導體設備和材料標準化技術委員會材料分技術委員會(SAC/TC203/SC2)共同提出并歸口。本文件起草單位：亞洲硅業(yè)(青海)股份有限公司、內蒙古通威高純晶硅有限公司、宜昌南玻硅材料有限公司、青海芯測科技有限公司、江蘇中能硅業(yè)科技發(fā)展有限公司、新疆大全新能源股份有限公司、陜西有色天宏瑞科硅材料有限責任公司、洛陽中硅高科技有限公司、新疆新特新能材料檢測中心有限公司、有色金屬技術經濟研究院有限責任公司、江蘇鑫華半導體科技股份有限公司、新疆協(xié)鑫新能源材料科技有限公司。本文件主要起草人：尹東林、鄭連基、劉軍、魏東亮、蔡延國、李素青、侯海波、田洪先、劉文明、本文件于2009年首次發(fā)布，本次為第一次修訂。1多晶硅表面金屬雜質含量測定酸浸取-電感耦合等離子體質譜法警示——使用本文件的人員應有正規(guī)實驗室工作的實踐經驗。本文件并未指出所有可能的安全問題，使用者有責任采取適當的安全和健康措施，并保證符合國家有關法律規(guī)定的條件。本文件描述了用酸從多晶硅表面浸取金屬雜質，并用電感耦合等離子質譜儀定量檢測多晶硅表面金屬雜質含量的方法。本文件適用于太陽能級多晶硅和電子級多晶硅表面堿金屬、堿土金屬和第一系列過渡元素如鈉、2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T11446.1電子級水GB/T25915.1—2021潔凈室及相關受控環(huán)境第1部分：按粒子濃度劃分空氣潔凈度等級3術語和定義本文件沒有需要界定的術語和定義。4方法原理試料在硝酸、氫氟酸、去離子水的混合液中浸取一定的時間后，通過進樣系統(tǒng)將浸取液送進高溫等離子體源中，并在高溫矩管中蒸發(fā)、離解、原子化和電離，絕大多數金屬離子成為單價離子，這些離子通過錐接口進入質量分析器后，根據質荷比的不同依次分開。在電感耦合等離子質譜儀(ICP-MS)上測定待分析金屬元素的含量。5干擾因素5.1取樣應在潔凈室內進行，并確認取樣夾子以及樣品收納袋等無污染，如需異地取樣，應將樣品密封在雙層袋中，并保證傳遞過程中無破損。取樣過程中避免樣品沾污。5.2測試前應確認測試設備的穩(wěn)定性，測試室環(huán)境的潔凈度應滿足GB/T25915.1—2021中ISO6級的要求。測試過程中，操作人員應注意操作過程造成的影響，以免影響測試結果。5.3測試所用器皿避免沾污，使用前用電感耦合等離子質譜儀(ICP-MS)進行檢測，確定器皿潔凈后方可使用。5.4樣品應具有代表性，由于表面污染物不能均勻分布在表面，選擇的樣品尺寸和數量應能代表一批2樣品，如果樣品尺寸太小或數量不夠，則無法代表該批樣品，導致平行樣品偏差過大。5.5如果樣品中雜質含量高，應對檢測曲線進行調整，必要時也可對樣品進行稀釋后檢測，以免造成儀器被污染，影響儀器的檢出限和精密度。5.6雙原子離子、多原子離子、基體效應、背景噪聲、元素間的干擾、交叉污染和儀器漂移等因素會影響測試結果。6試劑和材料6.1去離子水：GB/T11446.1中描述的EW-I型或其他品質相當的去離子水。6.2硝酸(p=1.42g/ml):待測金屬雜質含量均低于10μg/L。6.3氫氟酸(p=1.19g/mL):待測金屬雜質含量均低于10μg/L。6.4浸取液：硝酸、氫氟酸、水的體積比為1:1:10。6.5樣品瓶和夾子：樣品瓶帶蓋，夾子為聚四氟乙烯(PTFE)材料或全氟烷氧基樹脂(PFA)等不被氫氟酸腐蝕并能清洗的聚合物材料制成。7.1ICP-MS:帶動態(tài)反應池的電感耦合等離子體質譜儀，質量分辨率低于0.8amu。7.2分析天平：分度值為0.001g。7.3耐酸腐蝕的電熱板。8樣品樣品質量約20g～360g。仲裁時，尺寸范圍為(3cm×3cm×1cm)～(3cm×3cm×3cm),至少取6塊平行樣品，3塊帶表皮，3塊不帶表皮，單個樣品質量約120g。9試驗步驟9.1儀器設備準備工作打開通風系統(tǒng)，調節(jié)檢測所需氣體流量以及冷卻水循環(huán)系統(tǒng)壓力，進行儀器開機預熱準備，使其滿足儀器正常工作的要求。在測試前電感耦合等離子質譜儀需要選擇相應的檢測模式，并進行調諧，以達到最佳測試條件。9.2平行試驗至少做2份平行試驗。9.3空白試驗隨同試樣做空白試驗。9.4樣品表面金屬雜質浸取9.4.1按照潔凈室操作規(guī)程打開樣品袋，將樣品轉到聚四氟乙烯(PTFE)或全氟烷氧基樹脂(PFA)瓶中并稱重，精確至0.01g,向每個樣品瓶中加入適量的浸取液沒過樣品。9.4.2將樣品瓶放在通風櫥中，置于70℃加熱板上加熱30min,該樣品溶液用于表面金屬雜質含量的測試。39.5工作曲線的繪制9.5.1根據被測定元素的濃度范圍，配制不同濃度的標準系列溶液，制備的標準溶液濃度范圍應接近于估計的待分析元素的濃度。9.5.2在與樣品溶液測定相同的條件下，測量標準溶液系列的離子計數值(cps),以待測元素濃度為橫坐標，離子計數值(cps)為縱坐標，繪制工作曲線或計算回歸方程。使用ICP-MS依次檢測浸取空白溶液、樣品溶液的離子計數值(cps),從工作曲線上查出相應的待測元素的濃度。10試驗數據處理10.1當酸浸取液以質量進行計算時，多晶硅表面金屬含量以質量濃度(M)計，按公式(1)計算。M=(I-B)×A/m (1)式中：M——多晶硅表面待測元素的質量濃度，單位為納克每克(ng/g);I——樣品溶液中待測元素的質量濃度，單位為納克每克(ng/g);B——空白溶液中待測元素的質量濃度，單位為納克每克(ng/g);A——酸浸取液質量，單位為克(g);m——多晶硅樣品質量，單位為克(g)。10.2當酸浸取液以體積進行計算時，多晶硅表面金屬含量以質量濃度(Mv)計，按公式(2)計算。My=(w-K)×V/m…(2)式中：Mv——多晶硅表面待測元素的質量濃度，單位為納克每克(ng/g);o——樣品溶液中待測元素的體積濃度，單位為納克每毫升(ng/mL);K——空白溶液待測元素的體積濃度，單位為納克每毫升(ng/mL);V——酸浸取液體積，單位為毫升(mL);m——多晶硅樣品質量，單位為克(g)。11精密度11.19家實驗室分別對太陽能級多晶硅進行了測定，實驗室內相對標準偏差(RSD)和實驗室間相對標準偏差