電子級氫氟酸雜質含量檢測方案（ICP-MS）

引言
高純氫氟酸為強酸性清洗、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)制作過程中的關鍵性基礎化工材料之一,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電子化學品電感耦合等離子體質譜法通則

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，轉化成帶正電荷的離子，經(jīng)離子采集系統(tǒng)進入質譜儀，按離子的質荷比進行分離，各離子質譜峰的強度與樣品中相應離子濃度成正比，可對各元素進行定性或定量分析。

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
實驗用水符合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。
標準溶液
使用有證多元素溶液標準物質或按GB/T 602規(guī)定制備，互有化學干擾、產(chǎn)生沉淀及互有質譜干擾的元素應分組配制。分組實例見表1，表中所用溶液以“%”表示的均為質量分數(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。

進樣系統(tǒng)選擇
一般電子化學品
推薦選用全氟烷氧基樹脂(PFA)材質的進樣毛細管，石英材質霧化器、霧室和中心管，石英炬管以及鉑錐或鎳錐。
腐蝕石英材質的電子化學品
推薦選用全氟烷氧基樹脂(PFA〉材質的進樣毛細管，全氟烷氧基樹脂(PFA）材質的霧化器、霧室，鉑中心管，石英炬管以及鉑錐。
有機電子化學品
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)材質的進樣毛細管，石英材質霧化器、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
樣品基質元素可能是某些待測目標元素的離子干擾來源。對于質譜干擾的消除,推薦以下四種方法:
a)選擇合適的同位素;
b)動態(tài)反應池技術;
c)碰撞反應池技術;
d)冷等離子體技術。
對于非質譜干擾應采用基體匹配或標準加入法等進行校正。

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，揮發(fā)損失和吸附損失都較小。
萃取法，使用無機酸溶液作萃取劑，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量濃度和方法的檢出限來確定,試樣溶液中待測元素質量濃度至少應為該元素檢出限三倍。
工作曲線法
按產(chǎn)品標準的規(guī)定，制備試樣溶液、空白試驗溶液及四至五個質量濃度成比例的標準溶液，在規(guī)定的儀器條件下，分別測定相應的強度值。以標準溶液的質量濃度為橫坐標，對應的強度值為縱坐標，繪制標準工作曲線。在工作曲線上查出試樣溶液中待測元素的質量濃度。
標準加入法
按產(chǎn)品標準的規(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。其中一份不加標準溶液，其余幾份分別加入成比例的標準溶液，并稀釋至規(guī)定體積，在規(guī)定的儀器條件下，分別測定相應的強度值。以加入標準溶液質量濃度為橫坐標，對應的強度值為縱坐標，繪制曲線，將曲線反向延長于橫軸相交，交點即為待測元素的質量濃度�？稍谕�一份基體中，逐級加入濃度成比列的待測元素混合標準溶液。

計算
電子化學品中金屬離子的濃度以“ω”計，數(shù)值以“ug/kg”表示，按公式計算:
 
式中:
c—曲線外延與橫軸相交的截距的絕對值，單位為微克每千克(g/kg)﹔
m—試樣溶液質量的數(shù)值，單位為克（g):
m_o——樣品質量的數(shù)值，單位為克(g)。
精密度、結果
在相同條件下測定同一批次產(chǎn)品的3個樣品，其結果的相對標準偏差RSD≤10%，記錄平均值。