一种超高纯硫酸中ppt级痕量金属锌含量的检测方法技术

本发明专利技术公开了一种硫酸中ppt级锌含量的检测方法，它采用石英杯加热蒸发，稀硝酸回收，然后采用电感耦合等离子体质谱法(ICP

【技术实现步骤摘要】
一种超高纯硫酸中ppt级痕量金属锌含量的检测方法


[0001]本专利技术涉及一种半导体用超高纯湿电子化学品中痕量金属的检测方法，具体涉及一种超高纯硫酸中ppt级超痕量金属锌的检测方法，属于化学分析
中的仪器分析


技术介绍

[0002]超高纯硫酸，又称为电子级硫酸，属于超净高纯试剂，是一种微电子技术发展过程中不可缺少的关键基础化学试剂，主要用于半导体晶圆和芯片的清洗和蚀刻，可有效除去芯片上的杂质颗粒、无机残留物和碳沉积物等。随着集成电路（IC）向大规模和超大规模、极大规模的发展，芯片集成度越来高，制程要求越来越高，已经跨入5nm以下，晶圆表面的光刻线条越来越精细，IC的更新换代速度越来越快，对电子级硫酸的品质要求也越来越严格，目前世界上纯度最高的硫酸，其单个金属离子的要求是小于10ppt。超高纯硫酸中金属杂质含量直接影响着半导体晶圆和芯片的良率，因此控制金属杂质含量成为高纯硫酸生产和制程应用中的最关键的环节之一。锌作为超高纯硫酸中的最重要的污染元素之一，直接影响着超高纯硫酸的品质，如果带入到晶圆和芯片表面，会缩短半导体元件寿命，增大暗电流，降低晶圆和芯片的良率。因此，准确测定超高纯硫酸中的锌元素，对于超高纯硫酸的生产和应用，以及芯片制程下限和良率的提升，都是十分重要的，具有举足轻重的作用。
[0003]工业硫酸中杂质金属元素含量采用原子吸收光谱法进行测定，检出限在ppm级别；电子级硫酸中杂质金属离子含量，采用电感耦合等离子体质谱法（ICP
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MS）测定。随着芯片制程工艺的不断提升，目前先进制程芯片制造需要使用纯度等级为SEMI
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G4和SEMI
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G5或者超越SEMI
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G5等级的超高纯硫酸，也即96% ~ 98% 硫酸化学品中金属锌杂质的含量要求小于10ppt。传统的ICP
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MS法分析硫酸中的金属锌Zn含量，会受到十分强烈的硫元素多原子离子干扰，比如64Zn受到32S16O16O和32S32S的强烈干扰、66Zn受到34S16O16O和32S34S的强烈干扰、68Zn受到32S18O18O和34S34S的强烈干扰等；而硫酸中的硫元素S和氧元素O都是百分含量的，金属锌杂质的含量为10ppt以下，也即干扰的含量是待测元素Zn含量的10的10次方倍以上，所以仅仅依靠ICP
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MS的质谱干扰消除能力，是根本无法准确测试金属锌的，测试出来的结果也会在ppb以上，完全满足不了SEMI
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G4和SEMI
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G5级硫酸的测试规格要求。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，针对现有技术和方法，无法解决的测试难题，本专利技术提供一种超高纯硫酸中痕量金属锌的检测方法，可以准确测试ppt级别的锌，解决了之前无法测试的问题。
[0005]为解决以上技术问题，本专利技术的技术方案提供了一种超高纯硫酸中痕量金属锌的检测方法，它是采用高纯石英杯加热蒸发超高纯硫酸，硝酸回收后，采用电感耦合等离子体质谱法（ICP
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MS）检测硫酸中锌含量，彻底消除了百分含量的硫S和氧O给金属锌Zn元素带来的十个数量级以上的强烈的质谱干扰。
[0006]有进一步的，上述超高纯硫酸中痕量金属锌的检测方法，具体包括以下步骤：（1）
高纯硫酸前处理：使用万分之一电子天平，称量10 ~ 200g 超高纯硫酸样品（96% ~ 98% H2SO4）到超高纯石英杯中，放置在无污染的电热板上，加热完全蒸发掉硫酸，然后用2 ~ 10%超高纯硝酸回收金属锌，定容到1 ~ 20 mL；（2）启动电感耦合等离子体质谱设备，分别进入冷焰模式、温焰模式、氦气模式、高能氦气模式和氢气模式进行调试到最佳状态，然后将步骤（1）中前处理好的样品，引入ICP
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MS仪器设备，同时使用冷焰模式、温焰模式、氦气模式、高能氦气模式和氢气模式等五种工作模式进行测试，得到一致而准确的结果。
[0007]进一步的，所述步骤（1）中使用的高纯石英杯，其石英纯度要求为99.9999% ~ 99.999999999%。
[0008]进一步的，所述步骤（1）中使用的高纯石英杯，在前处理硫酸样品前，需使用ppt级氢氟酸（0.5% ~ 10% HF）以及ppt级硝酸（2% ~ 20% HNO3）做钝化和清洗处理。
[0009]进一步的，所述步骤（1）中使用的硝酸为G4或者G5级别，其中2% ~ 10%硝酸中锌元素的含量为＜10ppt。
[0010]进一步的，所述步骤（1）中硫酸蒸发的温度为250 ~ 500℃。
[0011]进一步的，所述步骤（1）中电热板的材质为高纯石英、陶瓷或者石墨。
[0012]进一步的，所述步骤（1）中配置2% ~ 10%硝酸的容器为PFA材质。
[0013]进一步的，所述步骤（1）中配置盛放样品和回收液的容器为PFA材质。
[0014]进一步的，所述步骤（1）中配置2% ~ 10%硝酸的水为锌元素含量小于1ppt的超纯水。
[0015]进一步的，所述步骤（2）中ICP
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MS设备冷焰模式调试的参数有：等离子体功率500 ~ 700 w；采样深度16 ~ 20 mm；雾化气流量0.70 ~ 1.10 L/min；补偿气流量0.60 ~ 1.20 L/min；提取透镜1电压：
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140 ~
ꢀ‑
200V。
[0016]进一步的，所述步骤（2）中ICP
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MS设备温焰模式调试的参数有：等离子体功率900 ~ 1200 w；采样深度18 ~ 23 mm；雾化气流量0.80 ~ 1.30 L/min；补偿气流量0.80 ~ 1.50 L/min；提取透镜1电压：
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100 ~
ꢀ‑
200V。
[0017]进一步的，所述步骤（2）中ICP
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MS设备氦气模式调试的参数有：等离子体功率1500 ~ 1600 w；采样深度7 ~ 12 mm；雾化气流量0.70 ~ 1.20 L/min；补偿气流量0.20 ~ 1.20 L/min；提取透镜2电压：
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120 ~
ꢀ‑
250V；氦气流量3.0 ~ 6.0 mL；能量歧视：1 ~ 6 V。
[0018]进一步的，所述步骤（2）中ICP
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MS设备高能氦气模式调试的参数有：等离子体功率1500 ~ 1600 w；采样深度7 ~ 12 mm；雾化气流量0.70 ~ 1.20 L/min；补偿气流量0.20 ~ 1.20 L/min；提取透镜2电压：
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120 ~
ꢀ‑
250V；碰撞池入口：
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120 ~
ꢀ‑
150V；碰撞池出口：
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120 ~
ꢀ‑
150V；八级杆偏转电压：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高纯硫酸中ppt级超痕量金属锌含量的检测方法，其特征在于：采用高纯石英杯加热蒸发超高纯硫酸后，稀硝酸回收，然后采用电感耦合等离子体质谱法（ICP
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MS）检测硫酸中锌含量。2.根据权利要求1所述的一种超高纯硫酸中ppt级超痕量金属锌含量的检测方法，其特征在于，所述方法具体包含以下步骤：（1）高纯硫酸前处理：使用万分之一电子天平，称量10 ~ 200g 超高纯硫酸样品（96% ~ 98% H2SO4）到超高纯石英杯中，放置在无污染的电热板上，加热完全蒸发掉硫酸，然后用2 ~ 10%超高纯稀硝酸回收金属锌，定容到1 ~ 20 mL；（2）启动电感耦合等离子体质谱设备，分别进入冷焰模式、温焰模式、氦气模式、高能氦气模式和氢气模式进行调试到最佳状态，然后将步骤（1）中前处理好的样品，引入ICP
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MS仪器设备，同时使用冷焰模式、温焰模式、氦气模式、高能氦气模式和氢气模式等五种工作模式进行测试，得到一致而准确的结果。3.根据权利要求2所述的一种超高纯硫酸中ppt级超痕量金属锌含量的检测方法，其特征在于：所述步骤（1）中使用的高纯石英杯，其石英纯度要求为99.9999% ~ 99.999999999%。4.根据权利要求2所述的一种超高纯硫酸中ppt级超痕量金属锌含量的检测方法，其特征在于：所述步骤（1）中使用的高纯石英杯，在前处理硫酸样品前，需使用ppt级氢氟酸（0.5% ~ 10% HF）以及ppt级硝酸（2% ~ 20% HNO3）做钝化和清洗处理。5.根据权利要求2所述的一种超高纯硫酸中ppt级超痕量金属锌含量的检测方法，其特征在于：所述步骤（1）中使用的硝酸为G4或者G5级别，其中2% ~ 10%硝酸中锌元素的含量为＜10ppt。6.根据权利要求2所述的一种超高纯硫酸中ppt级超痕量金属锌含量的检测方法，其特征在于：所述步骤（1）中硫酸蒸发的温度为250 ~ 500℃。7.根据权利要求2所述的一种超高纯硫酸中ppt级超痕量金属锌含量的检测方法，其特征在于：所述步骤（1）中电热板的材质为高纯石英、陶瓷或者石墨。8.根据权利要求2所述的一种超高纯硫酸中ppt级超痕量金属锌含量的检测方法，其特征在于：所述步骤（1）中配置2% ~ 10%硝酸的容器为PFA材质。9.根据权利要求2所述的一种超高纯硫酸中ppt级超痕量金属锌含量的检测方法，其特征在于：所述步骤（1）中配置盛放样品和回收液的容器为PFA材质。10.根据权利要求2所述的一种超高纯硫酸中ppt级超痕量金属锌含量的检测方法，其特征在于：所述步骤（1）中配置2% ~ 10%硝酸的水为锌元素含量小于1ppt的超纯水。11.根据权利要求2所述的一种超高纯硫酸中ppt级超痕量金属锌含量的检测方法，其特征在于：所述步骤（2）中ICP
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MS设备冷焰模式调试的参数有：等离子体功率500 ~ ...

【专利技术属性】
技术研发人员：张君峰，缪祺臻，贺文堂，
申请(专利权)人：苏州赛米肯分析技术有限公司，
类型：发明
国别省市：