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

多晶硅表面金屬雜質(zhì)含量測定酸浸取-電感耦合等離子體質(zhì)譜法2023-08-06發(fā)布國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會I本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)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(zhì)譜儀測定多晶硅表面金屬雜質(zhì)》,與GB/T24582—2009相比，除結(jié)構(gòu)調(diào)整和編輯性改動(dòng)外，主要技術(shù)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(shù)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(shè)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(zhì)浸取方式(見9.4,2009年版的9.2);i)更改了試驗(yàn)數(shù)據(jù)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(yàn)報(bào)告(見第12章，2009年版的第12章)。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由全國半導(dǎo)體設(shè)備和材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC203)與全國半導(dǎo)體設(shè)備和材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會材料分技術(shù)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(nèi)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(zé)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(shù)經(jīng)濟(jì)研究院有限責(zé)任公司、江蘇鑫華半導(dǎo)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(zhì)含量測定酸浸取-電感耦合等離子體質(zhì)譜法警示——使用本文件的人員應(yīng)有正規(guī)實(shí)驗(yàn)室工作的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。本文件并未指出所有可能的安全問題，使用者有責(zé)任采取適當(dāng)?shù)陌踩徒】荡胧⒈ＷC符合國家有關(guān)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(zhì)，并用電感耦合等離子質(zhì)譜儀定量檢測多晶硅表面金屬雜質(zhì)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(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)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(yīng)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(guān)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(shù)語和定義本文件沒有需要界定的術(shù)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(shí)間后，通過進(jìn)樣系統(tǒng)將浸取液送進(jìn)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(shù)金屬離子成為單價(jià)離子，這些離子通過錐接口進(jìn)入質(zhì)量分析器后，根據(jù)質(zhì)荷比的不同依次分開。在電感耦合等離子質(zhì)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(yīng)在潔凈室內(nèi)進(jìn)行，并確認(rèn)取樣夾子以及樣品收納袋等無污染，如需異地取樣，應(yīng)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(yīng)確認(rèn)測試設(shè)備的穩(wěn)定性，測試室環(huán)境的潔凈度應(yīng)滿足GB/T25915.1—2021中ISO6級的要求。測試過程中，操作人員應(yīng)注意操作過程造成的影響，以免影響測試結(jié)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(zhì)譜儀(ICP-MS)進(jìn)行檢測，確定器皿潔凈后方可使用。5.4樣品應(yīng)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(shù)量應(yīng)能代表一批2樣品，如果樣品尺寸太小或數(shù)量不夠，則無法代表該批樣品，導(dǎo)致平行樣品偏差過大。5.5如果樣品中雜質(zhì)含量高，應(yīng)對檢測曲線進(jìn)行調(diào)整，必要時(shí)也可對樣品進(jìn)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(yīng)、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(jié)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(zhì)相當(dāng)?shù)娜ルx子水。6.2硝酸(p=1.42g/ml):待測金屬雜質(zhì)含量均低于10μg/L。6.3氫氟酸(p=1.19g/mL):待測金屬雜質(zhì)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(dòng)態(tài)反應(yīng)池的電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，質(zhì)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(zhì)量約20g～360g。仲裁時(shí)，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(gè)樣品質(zhì)量約120g。9試驗(yàn)步驟9.1儀器設(shè)備準(zhǔn)備工作打開通風(fēng)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)檢測所需氣體流量以及冷卻水循環(huán)系統(tǒng)壓力，進(jìn)行儀器開機(jī)預(yù)熱準(zhǔn)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(zhì)譜儀需要選擇相應(yīng)的檢測模式，并進(jìn)行調(diào)諧，以達(dá)到最佳測試條件。9.2平行試驗(yàn)至少做2份平行試驗(yàn)。9.3空白試驗(yàn)隨同試樣做空白試驗(yàn)。9.4樣品表面金屬雜質(zhì)浸取9.4.1按照潔凈室操作規(guī)程打開樣品袋，將樣品轉(zhuǎn)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(gè)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(fēng)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(zhì)含量的測試。39.5工作曲線的繪制9.5.1根據(jù)被測定元素的濃度范圍，配制不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，制備的標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度范圍應(yīng)接近于估計(jì)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(biāo)準(zhǔn)溶液系列的離子計(jì)數(shù)值(cps),以待測元素濃度為橫坐標(biāo)，離子計(jì)數(shù)值(cps)為縱坐標(biāo)，繪制工作曲線或計(jì)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(jì)數(shù)值(cps),從工作曲線上查出相應(yīng)的待測元素的濃度。10試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理10.1當(dāng)酸浸取液以質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算時(shí)，多晶硅表面金屬含量以質(zhì)量濃度(M)計(jì)，按公式(1)計(jì)算。M=(I-B)×A/m (1)式中：M——多晶硅表面待測元素的質(zhì)量濃度，單位為納克每克(ng/g);I——樣品溶液中待測元素的質(zhì)量濃度，單位為納克每克(ng/g);B——空白溶液中待測元素的質(zhì)量濃度，單位為納克每克(ng/g);A——酸浸取液質(zhì)量，單位為克(g);m——多晶硅樣品質(zhì)量，單位為克(g)。10.2當(dāng)酸浸取液以體積進(jìn)行計(jì)算時(shí)，多晶硅表面金屬含量以質(zhì)量濃度(Mv)計(jì)，按公式(2)計(jì)算。My=(w-K)×V/m…(2)式中：Mv——多晶硅表面待測元素的質(zhì)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(zhì)量，單位為克(g)。11精密度11.19家實(shí)驗(yàn)室分別對太陽能級多晶硅進(jìn)行了測定，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)和實(shí)驗(yàn)室間相對標(biāo)準(zhǔn)偏差