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摘要
? ? ? 已開(kāi)發(fā)出一種稱為硅板法的方法，該方法使用具有清潔簡(jiǎn)單過(guò)程的小型取樣裝置，以直接評(píng)估來(lái)自潔凈室空氣的硅晶片表面上的有機(jī)污染物。使用這種方法，首次通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，硅片表面鄰苯二甲酸二（2-乙基己基）酯的濃度達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，這與其在潔凈室空氣中的濃度有關(guān)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與使用多組分有機(jī)物種吸附誘導(dǎo)污染模型理論預(yù)測(cè)的結(jié)果一致；因此，可以得出結(jié)論，硅板法對(duì)于評(píng)估硅晶片表面上有機(jī)物質(zhì)的時(shí)間依賴性行為是有效的。
介紹
? ? ? 眾所周知，吸附在硅晶片表面上的有機(jī)碳?xì)浠衔锓肿拥拇嬖跁?huì)在先進(jìn)的電子設(shè)備制造過(guò)程中引起嚴(yán)重的空氣分子污染問(wèn)題。據(jù)報(bào)道，各種有機(jī)物 在硅片表面上的濃度隨時(shí)間發(fā)生變化，這被稱為果籃現(xiàn)象。一些有機(jī)物在其表面濃度中顯示出尖峰在硅晶片表面上，隨后趨于減少，表明逐漸被其他有機(jī)物種取代。因此，有機(jī)物種似乎在爭(zhēng)奪硅片表面上的吸附位點(diǎn)。為了通過(guò)實(shí)驗(yàn)評(píng)估硅片表面上這種隨時(shí)間變化的有機(jī)污染，
? ? ? 硅表面上的有機(jī)污染物通常使用晶片熱解吸氣相色譜質(zhì)譜儀 進(jìn)行測(cè)量，包括以下步驟：(i) 從受污染的硅晶片表面熱解吸有機(jī)物質(zhì)，( ii) 使用載氣流通過(guò)氣相傳輸有機(jī)物質(zhì)，(iii) 通過(guò)吸附劑固體捕集器 (Tenax) 收集有機(jī)物質(zhì)，(iv) 從吸附劑固體捕集器中熱解吸有機(jī)物質(zhì)，（ v) 將有機(jī)物質(zhì)傳輸?shù)綒庀嗌V質(zhì)譜儀入口處的捕集阱，以及 (vi) 通過(guò)加熱捕集阱將有機(jī)物質(zhì)從捕集阱傳輸?shù)綒庀嗌V-質(zhì)譜儀。
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實(shí)驗(yàn)過(guò)程
? ? ? 為了解決上一節(jié)討論的問(wèn)題和不便，硅板法是按照這里寫(xiě)的概念開(kāi)發(fā)和研究的。將有機(jī)分子從取樣裝置輸送到分析儀入口的過(guò)程應(yīng)盡可能直接、簡(jiǎn)單和冷，以盡量減少有機(jī)分子的損失和熱分解。為了確保測(cè)量的可重復(fù)性，需要進(jìn)行多次采樣，允許進(jìn)行兩件或更多件。由于采樣裝置所占面積的減少對(duì)于避免采樣點(diǎn)的任何限制是有效的，因此小硅板有望成為新的采樣裝置。
4 ?略
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圖1?硅板法與理論計(jì)算相結(jié)合，用于研究硅表面的有機(jī)污染
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? ? ? MOSAIC 模型是多組分系統(tǒng)朗繆爾模型的擴(kuò)展。為了從理論上描述硅晶片表面有機(jī)物質(zhì)濃度 Si (kg m-2) 隨時(shí)間變化的行為，MOSAIC 模型 20,21 考慮了以下假設(shè) 。
? ? ? 在有機(jī)物質(zhì)濃度非常低的環(huán)境下，氣相中的任何有機(jī)分子與硅片表面之間不存在化學(xué)反應(yīng)、加合物形成、聚集和冷凝等相互作用。
? ? ? 由于有機(jī)分子和硅晶片表面之間的力24,25，例如范德華相互作用、靜電荷和化學(xué)鍵合，有機(jī)分子被吸附在硅晶片表面上。
? ? ? 物質(zhì) i 的有機(jī)分子的吸附速率與其在氣相中的濃度成正比，也與總吸附有機(jī)物質(zhì)的表面濃度 S 與其較大極限 Smax 之間的差值成正比。
結(jié)果和討論
? ? ? 硅表面有機(jī)物濃度.-首先，討論了使用硅板方法測(cè)量的時(shí)間相關(guān)行為。圖 3a 顯示了潔凈室空氣中的總有機(jī)物質(zhì)，這些物質(zhì)使用吸附劑固體捕集器 (Tenax) 收集并使用 TD-GC-MS 進(jìn)行測(cè)量。包括 DOP 和 DBP 在內(nèi)的各種有機(jī)物種的存在如圖 3a 所示。
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圖 3?本研究中測(cè)量的 TD-GC-MS 光譜。(a) 潔凈室空氣中的有機(jī)物；(b)、(c) 和 (d) 分別暴露 1800 秒（0.5 小時(shí)）、7200 秒（2 小時(shí)）和 86,400 秒（24 小時(shí)）后硅表面上的有機(jī)物種。b、c 和 d 中的值使用硅板法測(cè)量。
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結(jié)論
? ? ? 為了評(píng)估硅片表面有機(jī)物質(zhì)濃度隨時(shí)間的增加和減少，已經(jīng)開(kāi)發(fā)和研究了硅板法，特別關(guān)注 DOP 的時(shí)間相關(guān)行為。
? ? ? 干凈的石英管用于清潔和存放小硅板，以最大程度地減少意外污染。將干凈的硅板暴露在潔凈室空氣中后，使用 TD-GC-MS 測(cè)量暴露期間吸附的有機(jī)物質(zhì)。使用 MOSAIC 模型進(jìn)一步評(píng)估測(cè)量的時(shí)間相關(guān)行為。由于首次表明硅板表面 DOP 的濃度與其在潔凈室空氣中的濃度具有理論上預(yù)測(cè)的關(guān)系，因此硅板法被認(rèn)為是研究 DOP 的有效方法。硅片表面的空氣有機(jī)污染物。
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