專利名稱：樣品基質(zhì)去除裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種樣品基質(zhì)去除裝置，特別是一種適用于半導(dǎo)體材料的高靈敏度分析技術(shù)的樣品基質(zhì)去除裝置。
半導(dǎo)體組件的制程中，存在于晶圓片表面的不純物，將可能影響半導(dǎo)體組件的特性及生產(chǎn)良率，因此，如何有效的控制制程中不純物的導(dǎo)入，是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展中一個(gè)非常重要的課題。而如何發(fā)展與建立一種高靈敏度的材料分析技術(shù)，以控制半導(dǎo)體材質(zhì)的品質(zhì)，將是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)能否持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵之一。
目前對(duì)于晶圓表面金屬不純物的分析，常見的方法有全X射線反射螢光儀(Total X-Ray Reflective Fluorescence，TXRF)、感應(yīng)耦合電漿質(zhì)譜儀(Induced Coupling Plasma Mass，ICP-MS)或原子吸收光譜儀(Atomic Absorption Spectrum，AAS)等。TXRF為一直接量測(cè)的分析方法，樣品無須經(jīng)前處理的步驟，但因?yàn)閭蓽y(cè)極限約為1E10原子數(shù)/每平方公分，若欲進(jìn)行低濃度分析，尚屬困難。而使用ICP-MS和AAS的方法則需要經(jīng)過前處理的步驟。在使用ICP-MS和AAS的取樣方法有氣相分解法(Vapor Phase Decomposition，VPD)及酸液滴法(Acid Drop，AD)兩種，兩種方法基本上均是將氧化硅層或氮化硅層溶于氫氟酸中，再配合ICP-MS和AAS進(jìn)行樣品中金屬含量分析。其中，AAS的分析極限可達(dá)1E9原子數(shù)/每平方公分，而ICP-MS的分析極限可達(dá)1E8原子數(shù)/每平方公分。
芯片表面分析前處理后樣品的基質(zhì)中，在氧化硅層的樣品中會(huì)包含Si、HF、H2O2、HCl…等；在氮化硅層的樣品中會(huì)包含Si、NH4F、H2O2、HCl…等。因此，在使用ICP-MS和AAS進(jìn)行樣品中金屬含量分析時(shí)，因?yàn)樵跇悠分泻蠸i、HF等基質(zhì)，若欲采用液滴直接進(jìn)樣分析的方式則需搭配特殊的樣品導(dǎo)入裝置，來降低基質(zhì)的干擾及基質(zhì)對(duì)分析儀器的侵蝕。
一般常見的ICP-MS樣品導(dǎo)入裝置，具有降低基質(zhì)的干擾及基質(zhì)對(duì)分析儀器侵蝕的樣品導(dǎo)入裝置有電熱蒸發(fā)器(Electrothermalvaporization，ETV)、超音波霧化器(ultrasonic neubulizer)及微同中心薄膜霧化去基質(zhì)器(MCN Membrane Desolvator)…等。然而這些樣品導(dǎo)入裝置價(jià)格皆相當(dāng)昂貴，且操作的穩(wěn)定性控制較具困難度，在ICP-MS搭配MCN membrane desolvator的樣品導(dǎo)入裝置，對(duì)沸點(diǎn)較高或含鹽成份較高的溶液樣品，其適用性是不高的，如在氮化硅樣品中的氟化銨(Ammonia Fluoride)。一般AAS的分析方法是采用石墨爐式AAS直接進(jìn)樣分析，大部分元素不會(huì)受到基質(zhì)的影響可直接方便的量測(cè)到結(jié)果，但少部分元素如鋁金屬會(huì)受到氫氟酸基質(zhì)濃度的影響致使分析的結(jié)果變異性較大。由于對(duì)基質(zhì)中氫氟酸濃度的控制不容易，所以在此并需將氫氟酸完全移除。
目前采用前處理方式將干擾的基質(zhì)去除，例如選用抗腐蝕性較佳的器具，搭配傳統(tǒng)的Hotplate加熱方式，將基質(zhì)去除，再以較方便及經(jīng)濟(jì)的導(dǎo)入裝置如微同中心霧化器(Microconcentric Neubilizer，MCN)等。如此可以得到穩(wěn)定的分析結(jié)果。
目前公知的去除樣品基質(zhì)的方法是將樣品置于坩鍋中，然后再以加熱板(Hot Plate)加熱坩鍋的方式將基質(zhì)去除。目前所使用的容器容積均大于5毫升，對(duì)于微量樣品，約0.1毫升，的處理，過大的容器易導(dǎo)致污染及樣品的損失。另外，坩鍋只以底部與加熱板接觸，如此加熱HF、的方式相當(dāng)耗時(shí)。此外，樣品由樣品瓶倒入坩鍋進(jìn)行處理，處理完畢后再倒回樣品容器進(jìn)行進(jìn)樣，如此的轉(zhuǎn)換易導(dǎo)入外來的污染。因此，在如此微量的樣品前處理步驟中，必須有適當(dāng)而且操作相當(dāng)方便的器具，作為分析之用。
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種樣品基質(zhì)去除裝置，此樣品基質(zhì)去除裝置可以降低外來污染的導(dǎo)入。一般傳統(tǒng)去除樣品基質(zhì)的方法，所使用的容器容量較大，一般都大于5mL，對(duì)于微量的樣品(100μL)使用過大的容器則容易導(dǎo)入污染及造成樣品損失。因此，本發(fā)明中揭示了一加熱容器，約1.5mL的杯子(Cup)，的設(shè)計(jì)，可減少樣品的損失。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種樣品基質(zhì)去除裝置，此樣品基質(zhì)去除裝置可以縮短樣品前處理時(shí)間。一般樣品加熱是將加熱板板面與容器底面接觸再熱傳導(dǎo)至樣品以去除基質(zhì)，如此耗費(fèi)的時(shí)間較長(zhǎng)。因此，本發(fā)明提供一架子(Rack)的設(shè)計(jì)，此架子上有凹洞，這些凹洞兩兩間存在特定的距離，將杯子置架子的凹洞內(nèi)透過加熱板加熱，使熱傳導(dǎo)面積增加而縮短前處理時(shí)間。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種樣品基質(zhì)去除裝置，此樣品基質(zhì)去除裝置可以提供更方便的操作。樣品由樣品儲(chǔ)存容器中移入加熱容器進(jìn)行前處理，處理完畢后的樣品再倒入進(jìn)樣容器進(jìn)行進(jìn)樣分析，如此多道的樣品置換步驟容易導(dǎo)入外來的污染且讓分析人員感到煩瑣。將前處理的容器設(shè)計(jì)成可配合AAS和ICP-MS的自動(dòng)取樣儀(Auto-sampler)所使用的容器形狀及大小，則樣品在加熱容器進(jìn)行前處理完畢后，直接可以置于自動(dòng)取樣儀中進(jìn)行進(jìn)樣分析。如此一來，樣品的前處理不需經(jīng)過多道的樣品置換步驟，也不會(huì)導(dǎo)入外來的污染，更簡(jiǎn)化了前處理的程序。
根據(jù)本發(fā)明的目的所提出的樣品基質(zhì)去除裝置，其特征在于，其包括一個(gè)架子(Rack)及復(fù)數(shù)個(gè)杯子。架子是由耐熱材質(zhì)所構(gòu)成的，耐熱材質(zhì)包括鐵氟隆(Teflon)材質(zhì)、金屬鉑、石英材質(zhì)、玻璃及陶瓷材質(zhì)，較常用的是石英材質(zhì)，因?yàn)槭⒉馁|(zhì)價(jià)格適中(較金屬鉑便宜)，適用的溫度范圍廣且相較于玻璃和陶瓷材質(zhì)而言較易加工。架子的厚度視所設(shè)計(jì)的杯子的高度而定，可以為10公厘至25公厘。架子可以為實(shí)心的也可以為空心的。架子的長(zhǎng)度和寬度會(huì)視加熱板的大小及所要處理的樣品數(shù)量而決定。在架子上有復(fù)數(shù)個(gè)凹洞。這些凹洞的目的是在固定放置于其內(nèi)的杯子，并可以提供較大的加熱面積。兩兩凹洞之間存在適當(dāng)?shù)木嚯x，因?yàn)闃悠吩诩訜岬倪^程中有可能會(huì)噴濺，為避免兩樣品間的交叉污染，所以凹洞之間需保持適當(dāng)?shù)木嚯x。
杯子也是由耐熱材質(zhì)所構(gòu)成的，耐熱材質(zhì)包括鐵氟隆材質(zhì)、金屬鉑、石英材質(zhì)、玻璃及陶瓷材質(zhì)，視所需要的加熱溫度及樣品中的基質(zhì)而選用不同的材質(zhì)，例如，加熱溫度小于攝氏180度則可以選用鐵氟隆材質(zhì)，若需加熱超過攝氏220度則需選用鉑金屬材質(zhì)，若基質(zhì)中有王水(Aqua Regia)則不能使用鉑金屬材質(zhì)。杯子的高度大于凹洞的深度，以方便杯子的放置和拿取。杯子的形狀則視自動(dòng)取樣儀的需要而設(shè)計(jì)，杯子的容積也視需要而定，可以為0.1毫升到10毫升之間，較適用的范圍是在0.2毫升至2毫升的間。杯子上端也可以蓋上一個(gè)由耐熱材質(zhì)所構(gòu)成的杯蓋，如此可以避免兩樣品間的交叉污染的發(fā)生。構(gòu)成杯蓋的耐熱材質(zhì)包括鐵氟隆材質(zhì)、金屬鉑、石英材質(zhì)、玻璃及陶瓷材質(zhì)，也視所需要的加熱溫度而選用不同的材質(zhì)。
整套裝置的使用方法是將架子先置于加熱板上預(yù)熱，將樣品置于杯子中，將杯子放進(jìn)架子的凹洞內(nèi)。凹洞的底部和側(cè)壁均已被加熱，故可將熱均勻傳導(dǎo)到整個(gè)杯子，如此可以縮短加熱的時(shí)間更可以同時(shí)處理多個(gè)樣品，而且操作起來更為簡(jiǎn)便。
為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附圖作詳細(xì)的說明。
圖面說明

圖1A是根據(jù)本發(fā)明所提供的樣品基質(zhì)去除裝置中架子的俯視圖；圖1B是根據(jù)本發(fā)明所提供的樣品基質(zhì)去除裝置中架子的正視圖；圖1C是根據(jù)本發(fā)明所提供的樣品基質(zhì)去除裝置中架子的右面?zhèn)纫晥D；以及圖2是根據(jù)本發(fā)明所提供的樣品基質(zhì)去除裝置中杯子的正視圖。
附圖標(biāo)記說明
100架子102凹洞200杯子請(qǐng)參照?qǐng)D1A，圖1A是根據(jù)本發(fā)明所提供的樣品基質(zhì)去除裝置中架子100的俯視圖。架子100是由耐熱材質(zhì)所構(gòu)成的，耐熱材質(zhì)包括鐵氟隆材質(zhì)、金屬鉑、石英材質(zhì)、玻璃及陶瓷材質(zhì)，較常用的是石英的材質(zhì)，因?yàn)槭⒉馁|(zhì)價(jià)格適中(較金屬鉑便宜)，適用的溫度范圍廣且相對(duì)于玻璃和陶瓷材質(zhì)而言較易加工。架子100為實(shí)心的材質(zhì)所構(gòu)成。架子100的長(zhǎng)度為120公厘，架子100的寬度為100公厘。在架子100上有24個(gè)凹洞102。這些凹洞102均勻地排列于高架子之內(nèi)。這些凹洞102的目的是在固定放置于其內(nèi)的杯子(未繪示于1圖A上)，并可以提供較大的加熱面積。兩兩凹洞之間存在適當(dāng)?shù)木嚯x，距離為4.2公厘至10.2公厘，因?yàn)闃悠吩诩訜岬倪^程中有可能會(huì)噴濺，為避免兩樣品之間交叉污染，所以凹洞之間需保持適當(dāng)?shù)木嚯x。
請(qǐng)參照?qǐng)D1B及圖1C，圖1B及圖1C是根據(jù)本發(fā)明所提供的樣品基質(zhì)去除裝置中的架子的正視圖及側(cè)視圖。架子100的厚度為18公厘。凹洞102的深度為15公厘。凹洞102的側(cè)壁及底部可以增加對(duì)杯子(未繪示于圖1B圖及圖1C圖上)的傳熱面積，使對(duì)杯子的加熱速度更快且更均勻。
請(qǐng)參照?qǐng)D2，圖2是根據(jù)本發(fā)明所提供的樣品基質(zhì)去除裝置中杯子200的正視圖。杯子200也是由耐熱材質(zhì)所構(gòu)成的，耐熱材質(zhì)包括鐵氟隆材質(zhì)、金屬鉑、石英材質(zhì)、玻璃及陶瓷材質(zhì)，視所需要的加熱溫度及樣品中的基質(zhì)而選用不同的材質(zhì)，例如，加熱溫度小于攝氏180度則可以選用鐵氟隆材質(zhì)，若需加熱超過攝氏220度則需選用鉑金屬材質(zhì)，若基質(zhì)中有王水(Aqua Regia)則不能使用鉑金屬材質(zhì)。杯子200的高度大于凹洞102的深度，以方便杯子200的放置和拿取。杯子200的形狀則視自動(dòng)取樣儀的需要而設(shè)計(jì)，而杯子200的容積也視需要而定，在此杯子200上緣內(nèi)徑為13.8公厘，下緣內(nèi)徑為12公厘，高度為18公厘，所以杯子200的容積約為2毫升。杯子200上端也可以蓋上一個(gè)由耐熱材質(zhì)所構(gòu)成的杯蓋(未繪示于圖2上)，如此可以避免兩樣品之間交叉污染的發(fā)生。構(gòu)成杯蓋的耐熱材質(zhì)包括鐵氟隆材質(zhì)、金屬鉑、石英材質(zhì)、玻璃及陶瓷材質(zhì)，也視所需要的加熱溫度而選用不同的材質(zhì)。
整套裝置的使用方法是將架子先置于加熱板上預(yù)熱，將樣品置于杯子中，將杯子放進(jìn)架子的凹洞內(nèi)。凹洞的底部和側(cè)壁均已被加熱，故可將熱均勻傳導(dǎo)至整個(gè)杯子，如此可以縮短加熱的時(shí)間更可以同時(shí)處理多個(gè)樣品，而且操作起來更為簡(jiǎn)便。
本實(shí)施例所揭示的架子100及杯子200的尺寸只是為方便說明本發(fā)明。雖然本發(fā)明已以一較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書范圍所界定為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種樣品基質(zhì)去除裝置，其特征在于其包括一石英板，石英板上存在至少一凹洞，凹洞的容積介于0.5毫升至5毫升之間；以及至少一杯子，杯子的材質(zhì)為耐熱材質(zhì)，杯子的高度高于凹洞的深度且杯子適合置入凹洞中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樣品基質(zhì)去除裝置，其特征在于其包括杯蓋，杯蓋蓋在杯子之上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的樣品基質(zhì)去除裝置，其特征在于杯蓋的材質(zhì)為耐熱材質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的樣品基質(zhì)去除裝置，其特征在于其中耐熱材質(zhì)是選自由鐵氟隆材質(zhì)、金屬鉑、石英材質(zhì)、玻璃及陶瓷材質(zhì)所組成的族群中的材質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樣品基質(zhì)去除裝置，其特征在于其中耐熱材質(zhì)是選自由鐵氟隆材質(zhì)、金屬鉑、石英材質(zhì)、玻璃及陶瓷材質(zhì)所組成的族群中的材質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樣品基質(zhì)去除裝置，其特征在于杯子的外廓與凹洞的內(nèi)廓緊密貼合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樣品基質(zhì)去除裝置，其特征在于兩兩凹洞之間存在一定的距離。
8.一種樣品基質(zhì)去除裝置，其特征在于其包括一架子，架子的材質(zhì)為第一耐熱材料，架子上存在至少一凹洞；以及至少一杯子，杯子的材質(zhì)為第二耐熱材質(zhì)，杯子的高度高于凹洞的深度且杯子適合置入凹洞中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的樣品基質(zhì)去除裝置，其特征在于包括杯蓋，杯蓋蓋在杯子之上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的樣品基質(zhì)去除裝置，其特征在于杯蓋的材質(zhì)為第三耐熱材質(zhì)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的樣品基質(zhì)去除裝置，其特征在于其中第三耐熱材質(zhì)是選自由鐵氟隆材質(zhì)、金屬鉑、石英材質(zhì)、玻璃及陶瓷材質(zhì)所組成的族群中的材質(zhì)組成。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的樣品基質(zhì)去除裝置，其特征在于其中第一耐熱材質(zhì)是選自由鐵氟隆材質(zhì)、金屬鉑、石英材質(zhì)、玻璃及陶瓷材質(zhì)所組成的族群中的材質(zhì)的任意組合。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的樣品基質(zhì)去除裝置，其特征在于其中第二耐熱材質(zhì)是選自由鐵氟隆材質(zhì)、金屬鉑、石英材質(zhì)、玻璃及陶瓷材質(zhì)所組成的族群中的材質(zhì)的任意組合。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的樣品基質(zhì)去除裝置，其特征在于架子上的兩兩凹洞之間存在一定的距離。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的樣品基質(zhì)去除裝置，其特征在于杯子的容積為0.1毫升至10毫升。
16.根據(jù)權(quán)利要求8所述的樣品基質(zhì)去除裝置，其特征在于杯子的容積為0.2毫升至2毫升。
17.一種樣品基質(zhì)去除裝置，其特征在于其包括一石英板，石英板的厚度為10公厘至25公厘，石英板上存在有至少一凹洞，凹洞的容積介于0.5毫升至5毫升之間且兩兩凹洞之間存在一定距離；以及至少一杯子，杯子的材質(zhì)為耐熱材質(zhì)，杯子的高度高于凹洞的深度且杯子可以置入凹洞中。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的樣品基質(zhì)去除裝置，其特征在于其中耐熱材質(zhì)是選自由鐵氟隆材質(zhì)、金屬鉑、石英材質(zhì)、玻璃及陶瓷材質(zhì)所組成的族群中的材質(zhì)的任意組合。
19.根據(jù)權(quán)利要求5所述的樣品基質(zhì)去除裝置，其特征在于杯子的容積為0.2毫升至2毫升。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種樣品基質(zhì)去除裝置,該樣品基質(zhì)去除裝置包括:由耐熱材質(zhì)所構(gòu)成的架子,在架子上有凹洞。由一耐熱材質(zhì)所構(gòu)成的杯子,杯子的高度高于這些凹洞的深度且杯子適于置入凹洞中。此樣品基質(zhì)去除裝置可以降低外來污染的導(dǎo)入,還可以縮短樣品前處理時(shí)間。
文檔編號(hào)G01N23/22GK1378073SQ0111021
公開日2002年11月6日 申請(qǐng)日期2001年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月2日
發(fā)明者廖宜寬, 羅卿文 申請(qǐng)人:華邦電子股份有限公司