摘要

已開發出一種稱為硅板法的方法，該方法使用具有清潔簡單過程的小型取樣裝置，以直接評估來自潔凈室空氣的硅晶片表面上的有機污染物。使用這種方法，首次通過實驗表明，硅片表面鄰苯二甲酸二（2-乙基己基）酯的濃度達到穩定狀態，這與其在潔凈室空氣中的濃度有關。實驗結果與使用多組分有機物種吸附誘導污染模型理論預測的結果一致；因此，可以得出結論，硅板法對于評估硅晶片表面上有機物質的時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碳氫化合物分子的存在會在先進的電子設備制造過程中引起嚴重的空氣分子污染問題 1-7。據報道，各種有機物 8-12 在硅片表面上的濃度隨時間發生變化，這被稱為果籃現象。11-17 一些有機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物種取代。因此，有機物種似乎在爭奪硅片表面上的吸附位點。為了通過實驗評估硅片表面上這種隨時間變化的有機污染，

硅表面上的有機污染物通常使用晶片熱解吸氣相色譜質譜儀 進行測量，包括以下步驟：(i) 從受污染的硅晶片表面熱解吸有機物質，( ii) 使用載氣流通過氣相傳輸有機物質，(iii) 通過吸附劑固體捕集器 (Tenax) 收集有機物質，(iv) 從吸附劑固體捕集器中熱解吸有機物質，（ v) 將有機物質傳輸到氣相色譜質譜儀入口處的捕集阱，以及 (vi) 通過加熱捕集阱將有機物質從捕集阱傳輸到氣相色譜-質譜儀。

實驗過程

為了解決上一節討論的問題和不便，硅板法是按照這里寫的概念開發和研究的。

1. 將有機分子從取樣裝置輸送到分析儀入口的過程應盡可能直接、簡單和冷，以盡量減少有機分子的損失和熱分解。

2. 為了確保測量的可重復性，需要進行多次采樣，允許進行兩件或更多件。

3. 由于采樣裝置所占面積的減少對于避免采樣點的任何限制是有效的，因此小硅板有望成為新的采樣裝置。

圖1 硅板法與理論計算相結合，用于研究硅表面的有機污染

馬賽克模型

MOSAIC 模型是多組分系統朗繆爾模型的擴展。為了從理論上描述硅晶片表面有機物質濃度 Si (kg m-2) 隨時間變化的行為，MOSAIC 模型 20,21 考慮了以下假設 。

1. 在有機物質濃度非常低的環境下，氣相中的任何有機分子與硅片表面之間不存在化學反應、加合物形成、聚集和冷凝等相互作用。

2. 由于有機分子和硅晶片表面之間的力24,25，例如范德華相互作用、靜電荷和化學鍵合，有機分子被吸附在硅晶片表面上。

物質 i 的有機分子的吸附速率與其在氣相中的濃度成正比，也與總吸附有機物質的表面濃度 S 與其較大極限 Smax 之間的差值成正比。

結果和討論

硅表面有機物濃度.-首先，討論了使用硅板方法測量的時間相關行為。圖 3a 顯示了潔凈室空氣中的總有機物質，這些物質使用吸附劑固體捕集器 (Tenax) 收集并使用 TD-GC-MS 進行測量。包括 DOP 和 DBP 在內的各種有機物種的存在如圖 3a 所示。

圖 3。本研究中測量的 TD-GC-MS 光譜。(a) 潔凈室空氣中的有機物；(b)、(c) 和 (d) 分別暴露 1800 秒（0.5 小時）、7200 秒（2 小時）和 86,400 秒（24 小時）后硅表面上的有機物種。b、c 和 d 中的值使用硅板法測量。

結論

為了評估硅片表面有機物質濃度隨時間的增加和減少，已經開發和研究了硅板法，特別關注 DOP 的時間相關行為。

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 測量暴露期間吸附的有機物質。使用 MOSAIC 模型進一步評估測量的時間相關行為。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測的關系，因此硅板法被認為是研究 DOP 的有效方法。硅片表面的空氣有機污染物。

審核編輯：符乾江