GBT 25915.10-2021潔凈室及相關受控環(huán)境 第10部分：按化學物濃度劃分表面潔凈度等級

潔凈室及相關受控環(huán)境第10部分：按化學物濃度劃分表面潔凈度等級國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會IGB/T25915.10—2021/ISO14644-10:2013 12規(guī)范性引用文件 13術語和定義 14分級 25化學污染的表面潔凈度檢測/測量、監(jiān)測及符合性證明 4附錄A(資料性)表面化學物各種濃度的換算 6附錄B(資料性)影響測試與結果的因素 附錄C(資料性)潔凈度評定的基本要素 附錄D(資料性)按化學物濃度測試表面潔凈度的方法 14附錄E(資料性)測試報告 參考文獻 24Ⅲ本文件是GB/T25915《潔凈室及相關受控環(huán)境》的第10部分。GB/T25915已經發(fā)布了以下—-第5部分：運行；本文件等同采用ISO14644-10:2013《潔凈室及相關受控環(huán)境第10部分本文件由全國潔凈室及相關受控環(huán)境標準化技術委員會(SAC/TCGB/T25915是采用ISO14644系列國際標準，各部分設置與國際標準保持一致，擬由15個部分—第2部分：潔凈室空氣粒子濃度的監(jiān)測。目的是指導監(jiān)測粒子污染，以避免可能產生的污染——第3部分：檢測方法。目的是指導對潔凈室內各種污染——第8部分：按化學物濃度劃分空氣潔凈度(ACC)等級。目的是區(qū)——第12部分：監(jiān)測空氣中納米粒子濃度的技術要求。目的是提出納米級別的粒子污染的檢測——第13部分：達到粒子和化合潔凈度要求的表面清潔。目的是提出潔凈室內——第14部分：按粒子污染濃度評估設備適用性。目的是通過對相關設備可能在潔凈室產生粒子——第15部分：按化學污染物濃度評定設備及材料的適合性。目的是通過對相關設備可能在潔凈——第16部分：提高潔凈室和空氣凈化裝置能效。目的是節(jié)約潔凈室運行的能源消耗。本文件以第8部分為基礎，進一步確定表面分子態(tài)污染物的分級方法。由于分子態(tài)污染物通常情本文件采用單位面積上污染物的質量作為劃分表面潔凈度的依據。同時，考1潔凈室及相關受控環(huán)境第10部分：按化學物濃度劃分表面潔凈度等級本文件定義了潔凈室中有關化合物或化學物質(包括分子、離子、原子、顆粒物)存在情況的表面潔凈度分級系統(tǒng)。本文件適用于潔凈室及相關受控環(huán)境中所有表面，如墻面、頂棚、地面、工作環(huán)境、工具、設備和裝置。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GB/T25915.6潔凈室及相關受控環(huán)境第6部分：詞匯(GB/T25915—2010,ISO14644-6:2007,3術語和定義GB/T25915.6界定的以及下列術語和定義適用于本文件。按化學物濃度劃分空氣潔凈度aircleanlinessbychemicalconcentration;ACC給定的某種或某組化學物質最大允許濃度，用ISO-ACCN級表示，單位為克每立方米(g/m3)。污染物類別contaminantcategory沉積在關注表面時有特定和類似危害的一組化合物的統(tǒng)稱?；瘜W污染chemicalcontamination對產品、工藝或設備有害的化學物質(非微粒子)。固相與另一相之間的界面。兩相之間的界面。2Nscc以克每平方米(g/m2)為單位的表面化學物濃度的常用對數(以10為底)。應使用分級標識說明等級。該標識為“ISO-SCC”,它描述了一個表面上允許的某種化學物質或某SCC等級應使用分級數Nscc表示。Nsc是以克每平方米(g/m2)為單位的Csc濃度的常用對數指標。SCC等級應總是與其所關聯的某種化學物質或某組化學物質同時標出?？梢砸?guī)定非整數濃度Ngc級別，但只能保留一位小數?？筛鶕?1)用Ngx確定Csc。Csc=10NscCscc為以克每平方米(g/m2)為單位的某種或某組化學物質的最大允許濃度。測得的表面化學物表1和圖1給出了表面化學物濃度與ISO-SCC級別之間的對應關系。附錄B列出的、對分級有影響的一些因素也應予以注意。ISO-SCC等級0ISO-SCC等級X?標引序號說明：X?——表面質量濃度，單位為克每平方米(g/m2);X?—-表面質量濃度，單位為微克每平方米(μg/cm2);X?——表面質量濃度，單位為納克每平方米(ng/cm2);Y—ISO-SCC等級.SCC級別數字只有與標明某種或某組化學物質的標識符一起使用才有效。ISO-SCC標識符表示4為ISO-SCCN(X),其中X是某種化學物質或某組化學物質。4.4物質換算為表面原子濃度對于很低的濃度通常測量表面上的分子、原子、離子的數量，以單位面積(1/m2)數量表示。為了分級，宜將表面數量濃度轉換為單位面積上的質量濃度(g/m2),用公式(2)轉換。 (2)Cscc——表面質量濃度，單位為克每平方米(g/m2);N.——阿伏加德羅常量，其值為6.02×1023/mol。附錄A中的圖A.4列出了常見物質表面化學物濃度(g/m2)與表面原子濃度(原子數/m2)之間的關系。5化學污染的表面潔凈度檢測/測量、監(jiān)測及符合性證明5.1潔凈度評定標準附錄D中的圖D.2說明了測量不同種類污染物所用的不同采樣和測量方法。為證明符合性所做的測試應在分級環(huán)境中進行，環(huán)境空氣中的化學污染物和懸浮顆粒對分級無不良影響。全部測試都應使用合適的測量方法及經過校準的儀器。環(huán)境、測量方法、儀器應由供需雙方附錄C討論了附加的測試基本要點，附錄D詳細說明了證明符合性的測量方法。常用測量方法的目錄并不完全。供需雙方可商定準確度具可比性的替代方法。不同的測量方法，即使都正確使用，也可產生同等效力的不同結果。宜將重復測量結果作為統(tǒng)計的一部分。測量高水平的潔凈度時，可能發(fā)生濃度突然增高這類的特定問題。這時就需要特殊的質量控制方靜電荷會增加化學物在表面的沉降，因此，宜在測試區(qū)周圍采取預防措施減少靜電荷。如果待測試表面既非導體又沒有接地或電中和處理，容易產生靜電荷，可能影響測量結果。按化學物濃度測試表面潔凈度的常用測量方法見附錄D。5.2文件和報告通過進行測量，提供測量結果和條件的文檔記錄，驗證需方規(guī)定的化學濃度等級要求的表面清潔度的符合性。符合性的詳細信息應由供需雙方提前商定。符合性證明測試應使用合適的測量方法及校準儀器。5附錄D詳細說明了符合性證明的測量方法，所列的常用方法并不完全。測試環(huán)境應由供需雙方商應記錄并以綜合性報告的形式提交每塊表面的測試結果，還應說明與規(guī)定的SCC級別相符或不a)測試機構的名稱和地址；附錄E中列舉了一種測試報告的編寫示例，測試報告中也可列出經供需雙方同意的其他變動6GB/T25915.10—2021/ISO(資料性)除表面質量濃度(g/m2)外，還有其他一些表位面積有機分子數(分子數/m2),或單位面積有機化合物碳原子數(原子數C/m2)。A.2示例表A.1庚烷(C?H??,CAS號142-8示例1分子數/m2以碳表示的表面數量濃度原子數C/m2以碳表示的表面質量濃度C表A.2十六烷(C?H??,CAS號544-76-3)表面質量濃度單位(g/m2)與表面數量濃度單位示例1分子數/m2以碳表示的表面數量濃度原子數C/m2以碳表示的表面質量濃度示例1分子數/m2以碳表示的表面數量濃度原子數C/m2以碳表示的表面質量濃度7每個表面數量濃度均可按公式(A.1)～公式(A.3)轉換為原表面質量濃度：N。——所關注有機化合物含碳原子數；M:——碳的摩爾質量；表A.4列出了依據Langmuir-Blodgett(LB)膜以不同單位表示的常見有機物表面數量濃度。由公式(A.4)可導出表面數量濃度：Csca[g/m2]=(M/N.)13d2…………(A.4)d——有機化合物濃度，單位為克每立方米(g/m3)。表A.4依據LB膜的單層濃度庚烷(CH??O),十六烷(C,H??),(2-乙基己基)鄰苯二甲以碳表示的表面數量濃度以碳表示的表面質量濃度圖A.1～圖A.4分別說明如何將表面數量濃度單位(分子數/m2或原子數C/m2)換算為以碳(gC/m2)或整個化合物(g/m2)表示的表面質量濃度單位。8圖A.1常見有機物表面質量濃度單位(g/m2)與表面分子濃度單位(分子數/m2)之間的關系9γ圖A.2以碳質量表示的常見有機物表面質量濃度單位與表面原子濃度單位之間的關系圖A.3以碳原子數量表示的常見有機物表面質量濃度單位(g/m2)與表面原子濃度(原子數C/m2)之間的關系3——Na(M=23.0);10——Mn(M=54.9)4——Mg(M=24.3);115——Al(M=27.0);6——K(M=39.1);13——Ni(M7——Ca(M=40.1);圖A.4以原子數量表示的常見物質表面質量濃度單位(g/m2)與表面原子濃度(原子數/m2)之間的關系h)將化學物質從其基底上剝落下來所用化學物或水的質量；j)測試加熱過程中因解吸或熱分解造成的分析物損失或變化；k)未能持續(xù)重新校準測試設備或未對不尋常數據偏移(突變)進行調查；e)在潔凈室內外空氣中所發(fā)現的某種或某組物質；f)存在某種常見化學物/分子的問題或特定產品的問題；i)采樣期間的氣味探測(宜有預防吸入的措施);r)測量過程或測量設備帶來的二次污染；s)測量位置上對靜電放電和電瞬變的限制；詳細測量方法另見附錄D。(資料性)分析方法選項?zzxxγ標引序號說明：a——飛行時間二次離子質譜法(TOF-SIMS);d——掃描電子顯微鏡(SEM);e——SEM-EDX射線能譜法(SEM-EDX);f——SEM-WDX射線波譜法(SEM-WDX);g——全反射X射線熒光光譜法(TXRF);1——石英晶體微天平(QCM);n——氣相分解-電感耦合等離子體法/MS(VPD-ICP/o——二次離子質譜法(SIMS);p——氣相分解-TXRF(VPD-TXRF);r——SE-高效液相色譜法(SE-HPLC).圖D.2主要測量方法適用范圍D.2按化學物濃度測量表面潔凈度D.2.1概述化學污染一經測量，即可按化學物濃度為表面潔凈度分級。作為表面潔凈度評估和分級的可測量、可定量標準，宜確定所附著的全部化學物的量和種類。D.2.2測量方法規(guī)定按待測表面的特征和特性選擇測量方法。要點如下：a)有關化學性質及化學耐受性方面的信息(例如材料、濃度);b)直接測量的位置(直接實時測量儀，如SAW儀);c)間接測量的位置(間接分析測量儀，如SEM樣本托);d)測試速度及測試工作量(即：使用隨機采樣或系列測試);e)靈活性(即：該方法是否可快速地應用于不同部件的各種表面);f)測試過程對表面沒有或有極少改變(即：受測表面被清洗液潤濕后沒有變化)。根據D.2.2中要點a)至f),D.2.3中描述的測量方法能夠針對每種應用進行分類和限定。D.2.3直接和間接測量法D.2.3.1概述按化學物濃度對表面潔凈度進行評定時，最好是用選定的測量儀對表面進行測量。原則上可使用下列方法測量表面潔凈度：a)直接法；b)間接法，也可包括預處理方法。一般優(yōu)先考慮無需預處理的直接法。直接法的測量工作一般都較容易，差錯也較少，其給出的結果比間接法更具再現性。然而，因部件的原因或因復雜件采樣的可行性問題，間接法常常是測定表面化學物濃度的唯一選擇。D.2.3.2采集方法所關注的化學污染采樣，可用下列方法之一：a)全樣本：將受到污染的整個樣本送檢；b)沉降樣本：來自暴露位置附近的代測片或代測晶圓片；c)提取樣本：使用預先測定污染程度的棉簽、手術刀或膠帶等物理工具，或使用溶劑，從材料、臺D.2.3.3剝離方法可按圖D.3使用濕法或干法采集并分析“全樣本”的污染程度。沉降樣本可采用相同的方法獲取，用帶表面活性劑的水溶液或用有機溶劑將污染物提取出，再將待分析物放入適當的測試系統(tǒng)進行間接測量。如采用“干法”進行評定，則將材料做成大小適當的切片，直接放入儀器測量。第三種方法——提取樣本，需要將污染物轉移至可以直接放入儀器測量的膠帶或SEM的樣本托上。該方法使用低黏度膠，將膠帶或樣本托置于受測表面上，使其緊緊地接觸薄膜。然后將膠帶或樣本托置于潔凈、密封的運輸袋內運至實驗室。當拿取樣本時，要使用無析出物的潔凈室手套。根據所使用的提取方法及污染物的形式，可將物理采集的樣本直接放入分析儀，也可采用化學方法或熱方法再對其a)宜穿著適宜的潔凈服在原位區(qū)域進行樣本準備；b)宜穿戴新的或經洗滌的丁腈橡膠或乳膠潔凈室手套，并使用鑷子或真空獲取法提取、處置后用掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)或掃描透射電鏡(STEM)等高分辨率顯微鏡分析b)熱脫附(TD)能譜：污——TD-API-MS:使用熱脫附原子壓力電離質譜儀；——晶圓熱脫附(WTD):用于半導體晶圓片?！?氣相分解(VPD):使用氣態(tài)氫氟酸將污染物溶解并進行測試，見D.2.8。D.2.7直接法和測定(定量)。依據“X”的過程進行分級?！癥”描述附加功能，如質譜法對每個色譜峰值的靈敏度可用于補充定量分析。對“X”的進一步說明，也可標明定性時每個峰值的質量色譜圖或質譜等信息。表D.1直接法及其應用所獲信息靈敏度一般應用能譜使用電子譜儀測量表面所發(fā)射的的半量化表面污染物特性，多層結構電子能譜(也稱為化學分析電子譜)使用電子譜儀測照表面所發(fā)出的的半量化機物或殘留物的分析，薄膜成分的深度分析，氧對功能性聚合物組的測定本受離子轟擊后Ppm~的量化膜的成分和雜質飛行時間二次離子本受離子轟擊后Ppm~的半量化質的微量分析，表面直接質譜分析，離子表面成像率顯微鏡不適用不適用不適用不適用能量色散測系統(tǒng)探測并測與樣品相互作用過程中所發(fā)射的像工具(SEM、合并的是表D.1直接法及其應用(續(xù))所獲信息靈敏度一般應用射線熒光儀測量全反射條線輻照表面后發(fā)光能量的量化的定性屏蔽，半導體晶圓片的表薄膜的成分比例換紅外光譜，測量中使用能量碳原IR間經多次反射以小于碳原10μm~降低工作頻率至石英壓電晶體質量頻率線性范圍結作出反應的~Hz不適用不適用與濃度已知的基準材料的振動頻率英探測器表面的薄膜沉積同上~Hz不適用不適用與濃度已知的基準材料的聲波對比測器基底的薄膜原子力顯大小譜法探測器測量被測確定被測元素，(被測元素波長大于鋰元素)與成像工具STEM等)相注：分辨率和靈敏度是獨立的參數。分辨率與樣本的濃度有關，優(yōu)化樣本面積可影響靈敏D.2.8間接法(預處理和測量)間接測量法及其應用見表D.2。表D.2間接測量法及其應用縮寫所獲信息典型靈敏度典型量化分析應用熱脫附并被濃縮至特定的吸收塔中成為分析物，然后將濃縮物注入氣相色譜/質譜儀中(晶圓片熱脫附中，如需要可通過濃液注入離子色譜/質譜儀中的可提取離子子遷移光譜儀。使用β射線將污染物分解探測器測定離子分之一(ppb),機NH?和有機溶劑溶解-毛細電泳(CE)中。污染物按其導電性能被相進行分析分離并進行評估表面的污染物溶解，500ng/m2~表D.2間接測量法及其應用(續(xù))縮寫所獲信息典型靈敏度典型量化分析應用耦合等離子體/聚到表面，將SiO?及的HF液滴。再用適當的方法將液滴吸入ICP/MS測量原子數/m2取樣是是是否在采樣否D.2.10分析質量控制分析質量控制見圖D.4。樣本加標圖D.4對硅晶圓片使用TD-GC/MS分析的質量控制流程圖總之，為了監(jiān)測方法的效果，或為將準備階段和測試階段的變動和偏差量化，在關鍵采樣與分析階段引入加標樣本。分析方法對每個階段加標水平做出說明。在這個硅晶圓片的例子中，注入加標分析物的濃度和總離子色譜(TIC)宜在所要求的可靠性范圍內，與校準標準物相同，與所加的量相同。例如，加到晶圓片熱脫附的100ng注入加標樣本，在濃度和TIC圖形(見參考文獻[14])上等同于100ng校準標準物。(資料性)測試報告表E.1是測試報告示例。供需雙方商定的其他內容也可作為測試報告的組成部分。表E.1按化學物濃度測試表面潔凈度輔助文件項目測試設置[照片和(或)草圖]測試期間值得注意的測量值(如適用):ACC或納米粒子測量(如適用):測量前后待測表面的目測(如適用):ffvironmentsusingionmobilityspectrometry(IMS)[9]FUJIMOTOT.,TAKEDAK.,NONAKAT.AnationonSubstratesandtheEnvinSurfaceContaminationandCleaning:FundamentalsandAppliedAspecK.L.eds.).WilliamAndrewPublishing,Norwich,NewYork,2007,pp.329-474.In:DevelopmentsinSurfaceContaminationandCleanring:Fundame(KOHLIR.,&MITTALK.L.eds.).WillamAndrewPublishing,Norwich,New[12]BeckhoffB.,FabryL.etanuteOrganicContaminantsonSiliconWaferSurfacesbyMeNEXFS.”ProceedingsofALTECH2003(AnalyticalTechniquesforProcessCharacterizationIV),203ElectrochemicalSocietyMeeting,Paris,27April-2May,2003.ceedingsofthe2001SPWCC(SemiconductorPureWaPennington,NewJersey:TheElectrochemicalSociety,2001.[14]JISK0311:2005,Methodfordeterminationoftetra-t