電子級氫氟酸雜質(zhì)含量檢測方案（ICP-MS）

引言

高純氫氟酸為強(qiáng)酸性清洗、腐蝕劑,可與硝酸、冰醋酸、雙氧水及氫氧化銨等配置使用,主要應(yīng)用于集成電路(IC)和超大規(guī)模集成電路(VLSI)芯片的清洗和腐蝕,是微電子行業(yè)制作過程中的關(guān)鍵性基礎(chǔ)化工材料之一,還可用作分析試劑和制備高純度的含氟化學(xué)品。目前,在國內(nèi)基本上是作為蝕刻劑和清洗劑用于微電子行業(yè),其他方面用量較少。

方案依據(jù)SJ/T 11637--2016電子化學(xué)品電感耦合等離子體質(zhì)譜法通則

方法原理

試樣溶液經(jīng)霧化系統(tǒng)霧化后形成氣溶膠，由載氣帶入等離子體內(nèi)，在高溫和惰性氬氣氣氛中蒸發(fā)、汽化、解離和電離，轉(zhuǎn)化成帶正電荷的離子，經(jīng)離子采集系統(tǒng)進(jìn)入質(zhì)譜儀，按離子的質(zhì)荷比進(jìn)行分離，各離子質(zhì)譜峰的強(qiáng)度與樣品中相應(yīng)離子濃度成正比，可對各元素進(jìn)行定性或定量分析。

儀器及試劑

美析ICP-MS6880電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS)

精密微量移液器及潔凈的聚丙烯（PP）吸頭

精密微量移液器量程: 10u L-100uL，100uL-1000uL。

全氟烷氧基樹脂(PFA)瓶

實(shí)驗(yàn)用水符合GB/T 11446.1規(guī)定的EW-Ⅰ級電子級水。

超純硝酸，金屬離子含量不大于1ug/L。

標(biāo)準(zhǔn)溶液

使用有證多元素溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)或按GB/T 602規(guī)定制備，互有化學(xué)干擾、產(chǎn)生沉淀及互有質(zhì)譜干擾的元素應(yīng)分組配制。分組實(shí)例見表1，表中所用溶液以“%”表示的均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

表1

氣體

高純氬氣、高純氨氣，純度不低于99.999%或其他儀器要求的氣體。

測定條件的選擇

按GB50073規(guī)定，推薦在潔凈度等級為2級的環(huán)境中操作。

入射功率一般范圍為500 W~1 500 w。

按炬管和分析要求，確定各氣體流量。所用的氬氣應(yīng)符合GB/T 4842的要求。

沖洗時間和掃描時間由儀器和分析要求來確定。

進(jìn)樣系統(tǒng)選擇

一般電子化學(xué)品

推薦選用全氟烷氧基樹脂(PFA)材質(zhì)的進(jìn)樣毛細(xì)管，石英材質(zhì)霧化器、霧室和中心管，石英炬管以及鉑錐或鎳錐。

腐蝕石英材質(zhì)的電子化學(xué)品

推薦選用全氟烷氧基樹脂(PFA〉材質(zhì)的進(jìn)樣毛細(xì)管，全氟烷氧基樹脂(PFA）材質(zhì)的霧化器、霧室，鉑中心管，石英炬管以及鉑錐。

有機(jī)電子化學(xué)品

推薦選用帶有冷卻加氧裝置的霧化系統(tǒng)，全氟烷氧基樹脂(PFA)材質(zhì)的進(jìn)樣毛細(xì)管，石英材質(zhì)霧化器、霧室和中心管，石英炬管以及鉑錐或鎳錐。

樣品元素干擾消除

樣品基質(zhì)元素可能是某些待測目標(biāo)元素的離子干擾來源。對于質(zhì)譜干擾的消除,推薦以下四種方法:

a)選擇合適的同位素;

b)動態(tài)反應(yīng)池技術(shù);

c)碰撞反應(yīng)池技術(shù);

d)冷等離子體技術(shù)。

對于非質(zhì)譜干擾應(yīng)采用基體匹配或標(biāo)準(zhǔn)加入法等進(jìn)行校正。

測定方法

試樣制備和處理

灰化法，指稱取樣品(加灰化助劑、消泡劑等)于坩堝中，置于電爐上，在較低溫度下緩慢加熱焦化、炭化，最后經(jīng)過高溫(525±25℃)灼燒，直至剩余無機(jī)物。操作見GB/T5082。

濕法消解法，在灰化過程中使用硫酸、硝酸、高氯酸、過氧化氫等試劑。由于在相對較低的溫度下，且在液相中反應(yīng)，揮發(fā)損失和吸附損失都較小。

萃取法，使用無機(jī)酸溶液作萃取劑，對油樣中金屬元察萃取分離。此種方法簡單、快速，是從大量油樣中分離出痕量金屬元察的比較理想的方法。通過加入氧化劑和硝酸后，把元素分離富集到水溶液中進(jìn)行ICP測定。

高壓溶彈法，稱取少量樣品于專用的聚四氟乙烯瓶中,然后加入適量酸，使樣品在高壓下溶解。

微波消解法，稱取少量樣品于紺塌中，放進(jìn)微波灰化爐，按階梯溫控程序升溫，先去除水分和易抨發(fā)性組分，接著升高溫度對樣品愛化,最后灰化成無機(jī)物。

試樣可以采用揮發(fā)、酸消解、堿消解、干灰化、萃取、離子交換等分離方法除去試樣基體，或直接稀釋制成試樣溶液，得到試樣溶液m克。

取樣量根據(jù)試樣中待測元素的質(zhì)量濃度和方法的檢出限來確定,試樣溶液中待測元素質(zhì)量濃度至少應(yīng)為該元素檢出限三倍。

工作曲線法

按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，制備試樣溶液、空白試驗(yàn)溶液及四至五個質(zhì)量濃度成比例的標(biāo)準(zhǔn)溶液，在規(guī)定的儀器條件下，分別測定相應(yīng)的強(qiáng)度值。以標(biāo)準(zhǔn)溶液的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，對應(yīng)的強(qiáng)度值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。在工作曲線上查出試樣溶液中待測元素的質(zhì)量濃度。

標(biāo)準(zhǔn)加入法

按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定制備試液和空白溶液。量取相同體積的上述試液，至少四份。其中一份不加標(biāo)準(zhǔn)溶液，其余幾份分別加入成比例的標(biāo)準(zhǔn)溶液，并稀釋至規(guī)定體積，在規(guī)定的儀器條件下，分別測定相應(yīng)的強(qiáng)度值。以加入標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，對應(yīng)的強(qiáng)度值為縱坐標(biāo)，繪制曲線，將曲線反向延長于橫軸相交，交點(diǎn)即為待測元素的質(zhì)量濃度?？稍谕环莼w中，逐級加入濃度成比列的待測元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。

計(jì)算

電子化學(xué)品中金屬離子的濃度以“ω”計(jì)，數(shù)值以“ug/kg”表示，按公式計(jì)算:

式中:

c—曲線外延與橫軸相交的截距的絕dui值，單位為微克每千克(g/kg)﹔

m—試樣溶液質(zhì)量的數(shù)值，單位為克（g):

m_o——樣品質(zhì)量的數(shù)值，單位為克(g)。

精密度、結(jié)果

在相同條件下測定同一批次產(chǎn)品的3個樣品，其結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD≤10%，記錄平均值。

關(guān)于美析

美析主營光譜類儀器可見分光光度計(jì)、紫外可見分光光度計(jì)、原子吸收光譜儀、超微量分光光度計(jì)、原子熒光光度計(jì)、ICP電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀、ICP電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，目前，我們的產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于有機(jī)化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)、醫(yī)藥、環(huán)保、冶金、石油、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。同時美析利用在產(chǎn)品機(jī)械結(jié)構(gòu)、光學(xué)設(shè)計(jì)、電氣應(yīng)用和軟件開發(fā)方面積累的豐富經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合市場的最xin實(shí)際需求，近期將陸續(xù)推出一批全新的分析類儀器。