JPH0989841A - Method for determining phosphorus in hydrofluoric acid solution - Google Patents

Method for determining phosphorus in hydrofluoric acid solution

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JPH0989841A
JPH0989841A JP25039695A JP25039695A JPH0989841A JP H0989841 A JPH0989841 A JP H0989841A JP 25039695 A JP25039695 A JP 25039695A JP 25039695 A JP25039695 A JP 25039695A JP H0989841 A JPH0989841 A JP H0989841A
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phosphorus
hydrofluoric acid
solution
silicon
sample solution
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JP25039695A
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Hiroto Naka
啓人 中
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a determination method for analyzing a trace of phosphorus in a solution containing hydrofluoric acid. SOLUTION: Silicon is added at mole ratio of 1/100 or more to fluoride ions contained in a sample solution 11a by applying thermal evaporation introduction-ICP mass spectrometry 10. Silicon is added by previously admixing a solution containing silicon to a sample solution or admixing a solution containing silicon to a sample solution introduced into a graphite tube 14.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ふっ化水素酸溶液
中のリンを加熱気化導入−ICP質量分析法により定量
する方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for quantifying phosphorus in a hydrofluoric acid solution by heating vaporization introduction-ICP mass spectrometry.

【0002】[0002]

【従来の技術】LSI等にみられるような電子回路の高
集積化に伴い、シリコンウェハ表面の不純物が接合リー
ク電流の増大、断線等の原因となり、電気的特性を劣化
させるという問題が生じている。
2. Description of the Related Art With the high integration of electronic circuits such as LSIs, impurities on the surface of a silicon wafer cause an increase in junction leakage current, disconnection, etc., which causes a problem that electrical characteristics are deteriorated. There is.

【0003】通常、LSI製造プロセスで生じるシリコ
ンウェハ表面の汚染を取り除くには、硫酸/過酸化水素
水(硫酸と過酸化水素との混合水溶液を表す。以下同
様)、アンモニア/過酸化水素水、塩酸/過酸化水素水
等の洗浄液により表面に付着している有機物、パーティ
クル、不純物元素等を除去した後、ふっ化水素酸溶液を
用いて、シリコンウェハ表面の酸化膜中の不純物を除去
する方法が採られる。従って、最終的に用いられるふっ
化水素酸溶液は、不純物が極力除去されたものでなけれ
ばならない。特に、リンはドーパント元素で、LSIの
電気特性に大きく影響するため、ふっ化水素酸中に含ま
れるリンの含有量は0.1μg/リットル以下に低減す
る必要がある。そのため、極めて微量のリンの定量が必
要とされる。
Usually, in order to remove the contamination on the surface of a silicon wafer generated in the LSI manufacturing process, sulfuric acid / hydrogen peroxide solution (representing a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide; hereinafter the same), ammonia / hydrogen peroxide solution, A method of removing impurities in the oxide film on the surface of a silicon wafer using a hydrofluoric acid solution after removing organic substances, particles, impurity elements, etc. adhering to the surface with a cleaning solution such as hydrochloric acid / hydrogen peroxide solution. Is taken. Therefore, the hydrofluoric acid solution to be finally used must have impurities removed as much as possible. In particular, since phosphorus is a dopant element and greatly affects the electrical characteristics of LSI, it is necessary to reduce the content of phosphorus contained in hydrofluoric acid to 0.1 μg / liter or less. Therefore, it is necessary to quantify a very small amount of phosphorus.

【0004】また、シリコンウェハ中のリンや、石英、
炭化ケイ素、アルミナ等のLSI製造装置の治具からの
リン汚染はLSIの電気特性に影響を及ぼすので、これ
らシリコンウェハやLSI製造装置の治具を構成する材
料中に混入しているリンを極力減少させる必要がある。
そのため、これらの材料中に含まれる微量のリンの定量
が必要となるが、分析時に用いられるふっ化水素酸中に
リンが含まれていると分析値の誤差要因となるので、リ
ン含有量の低いふっ化水素酸を使用する必要があり、ふ
っ化水素酸中の極微量のリンの定量が必要とされる。
Further, phosphorus in the silicon wafer, quartz,
Since phosphorus contamination from the jig of the LSI manufacturing equipment such as silicon carbide or alumina affects the electrical characteristics of the LSI, phosphorus mixed in the material forming the jig of the silicon wafer or the LSI manufacturing equipment is minimized. Need to reduce.
Therefore, it is necessary to quantify a small amount of phosphorus contained in these materials, but if phosphorus is contained in hydrofluoric acid used during analysis, it will cause an error in the analytical value, so the phosphorus content It is necessary to use low hydrofluoric acid, which requires the determination of trace amounts of phosphorus in hydrofluoric acid.

【0005】一方、ふっ化水素酸溶液中の微量金属不純
物の定量に対しては、黒鉛炉原子吸光分析法やICP質
量分析法が適用されている。また、微量のリンの定量に
対しては、ICP発光分析法や、イオンクロマトグラフ
ィーを用いてリン酸を定量する方法が適用されている。
On the other hand, graphite furnace atomic absorption spectrometry and ICP mass spectrometry have been applied to the determination of trace metal impurities in hydrofluoric acid solutions. Further, ICP emission spectrometry or a method of quantifying phosphoric acid using ion chromatography is applied to quantify a small amount of phosphorus.

【0006】上記の方法の他に、高感度分析法として、
ICP質量分析法の一手法である「加熱気化導入−IC
P質量分析法」も微量リンの定量に対して有望な方法と
考えられる。
In addition to the above method, as a highly sensitive analytical method,
"Heating vaporization introduction-IC
"P mass spectrometry" is also considered to be a promising method for the determination of trace phosphorus.

【0007】しかし、これらのいずれの方法にも、以下
に述べるような問題があった。
However, all of these methods have the following problems.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】黒鉛炉原子吸光分析法
は金属元素の定量に対しては高感度な方法であるが、こ
の方法をリンの定量に用いても、リンの原子化率が低い
ため高感度な分析は困難である。そのため、試料溶液に
モリブデン及びアンチモンを添加し、酢酸ブチル中にリ
ン−モリブデン−アンチモン錯体を抽出した後、錯体中
のモリブデンを定量し、錯体における各元素の組成比か
らリン量を算出する方法が試みられている(分析化学、
30(1981)p164)。しかし、この方法ではリ
ンの検出限界は3.6μg/リットルであって、ふっ化
水素酸中の微量リンの定量に適用するためには、事前に
試料溶液を加熱するか、多量のリン−モリブデン−アン
チモン錯体を酢酸ブチル中に抽出することによりリンを
濃縮しなければならないが、加熱濃縮には長時間を要
し、濃縮操作時にリン汚染が生じ、分析値に誤差が生じ
やすいという問題があった。一方、溶媒抽出による濃縮
は、操作が煩雑であり、抽出操作時に使用する酢酸ブチ
ル等の試薬からリンが混入し、分析値に誤差が生じやす
いという問題がある。
The graphite furnace atomic absorption spectrometry is a highly sensitive method for the determination of metallic elements, but even if this method is used for the determination of phosphorus, the atomic ratio of phosphorus is low. Therefore, highly sensitive analysis is difficult. Therefore, a method of adding molybdenum and antimony to the sample solution, extracting the phosphorus-molybdenum-antimony complex in butyl acetate, quantifying molybdenum in the complex, and calculating the phosphorus amount from the composition ratio of each element in the complex is a method. Attempted (analytical chemistry,
30 (1981) p164). However, in this method, the detection limit of phosphorus is 3.6 μg / liter, and in order to apply it to the determination of a trace amount of phosphorus in hydrofluoric acid, the sample solution is heated in advance or a large amount of phosphorus-molybdenum is used. -Phosphorus must be concentrated by extracting the antimony complex into butyl acetate, but there is a problem in that heating and concentration require a long time, and phosphorus contamination occurs during the concentration operation, resulting in an error in the analytical value. It was On the other hand, concentration by solvent extraction has a problem that the operation is complicated, and phosphorus is mixed from a reagent such as butyl acetate used in the extraction operation, and an error is likely to occur in the analysis value.

【0009】ICP質量分析法も金属元素の定量に対し
ては高感度な方法であるが、この方法によりふっ化水素
酸溶液中のリンを定量する場合、溶液中に含まれるふっ
化水素酸がネブライザーやトーチ等のガラス部品を溶解
するため、ふっ化水素酸を予め加熱除去しておく必要が
ある。そのため、分析に長時間を要し、また、加熱除去
時にリンが混入し、分析誤差を生じやすいという問題が
あった。さらに、溶液中の水に起因して発生する1416
1 + が、リンの測定質量数である31のバックグラ
ンドを上昇させるため、微量のリンを定量できないとい
う問題もある。
[0009] ICP mass spectrometry is also a highly sensitive method for the determination of metal elements, but when phosphorus in a hydrofluoric acid solution is determined by this method, the hydrofluoric acid contained in the solution is In order to dissolve glass parts such as nebulizers and torches, it is necessary to remove hydrofluoric acid by heating in advance. Therefore, there is a problem that analysis takes a long time, and phosphorus is mixed in at the time of heat removal to easily cause an analysis error. Furthermore, 14 N 16 generated due to water in the solution
There is also a problem that a minute amount of phosphorus cannot be quantified because O 1 H + raises the background of 31 which is the measured mass number of phosphorus.

【0010】ICP発光分析法についても、ふっ化水素
酸がネブライザーやトーチ等のガラス部品を溶解するこ
とから、ふっ化水素酸を加熱除去する必要があり、分析
に長時間を要するとともに、汚染が生じやすいという問
題があった。そのため、白金フィラメント上で試料溶液
を加熱気化し、同時に気化したリンをArプラズマに導
入することにより、ICP発光分析法を用いてリンを定
量する方法が試みられている(Anal.Chem.5
5(1983)p802)。しかし、この方法では、リ
ンの検出限界は10μg/リットルであり、ふっ化水素
酸中の微量リンの定量に適用するためには、感度不足で
ある。従って、事前に試料溶液を加熱することにより濃
縮する必要があるが、加熱濃縮に長時間を要し、またそ
の過程でリンが混入し、分析誤差を生じやすいという問
題がある。
Also in the ICP emission analysis method, since hydrofluoric acid dissolves glass parts such as a nebulizer and a torch, it is necessary to remove the hydrofluoric acid by heating, and it takes a long time for analysis and contamination is caused. There was a problem of easy occurrence. Therefore, a method of quantifying phosphorus using ICP emission spectrometry has been attempted by heating and vaporizing a sample solution on a platinum filament and introducing vaporized phosphorus into Ar plasma at the same time (Anal. Chem. 5).
5 (1983) p802). However, in this method, the detection limit of phosphorus is 10 μg / liter, and the sensitivity is insufficient for application to the determination of a trace amount of phosphorus in hydrofluoric acid. Therefore, although it is necessary to concentrate the sample solution by heating it in advance, there is a problem that the heating concentration requires a long time and phosphorus is mixed in the process, and an analysis error is likely to occur.

【0011】イオンクロマトグラフィーでは、測定系内
で濃縮カラムを用いてリンを濃縮することが可能である
(Semiconductor World、11(1
989)p198)。しかし、0.1μg/リットルの
リンを定量するためには、多量の試料溶液を濃縮カラム
に導入し、リンを濃縮する必要があることから、濃縮操
作に長時間を要するという問題がある。
In ion chromatography, phosphorus can be concentrated in a measuring system using a concentration column (Semiconductor World, 11 (1)).
989) p198). However, in order to quantify 0.1 μg / liter of phosphorus, it is necessary to introduce a large amount of sample solution into the concentration column to concentrate phosphorus, and therefore there is a problem that the concentration operation takes a long time.

【0012】一方、加熱気化導入−ICP質量分析法
は、黒鉛管内で試料溶液を加熱気化し、その蒸気をAr
プラズマに導入し、イオン化した分析対象元素の量を質
量分析計により測定する方法で、水やふっ化水素酸を黒
鉛管内で加熱除去できることから、ガラス部品の溶解
や、14161 + による質量数31におけるバックグ
ランド、すなわち31+ のバックグランドの上昇を回避
できるという利点がある。
On the other hand, in the heating vaporization-introduction-ICP mass spectrometry method, the sample solution is heated and vaporized in a graphite tube, and the vapor is Ar.
Water and hydrofluoric acid can be removed by heating in a graphite tube by measuring the amount of the ionized element to be analyzed by introducing it into plasma. Therefore, it is possible to dissolve glass parts and to remove 14 N 16 O 1 H + There is an advantage that it is possible to avoid an increase in the background at the mass number of 31, that is, the background of 31 P + .

【0013】従って、加熱気化導入−ICP質量分析法
を用いれば、事前にふっ化水素酸や水を加熱除去する必
要がなく、分析時間の短縮や加熱除去操作中のリン汚染
の排除が可能であるため、ふっ化水素酸溶液中の微量の
リンを簡単に、かつ高感度・高精度で定量できると考え
られる。
Therefore, if the heat vaporization-introduction-ICP mass spectrometry is used, it is not necessary to remove hydrofluoric acid and water by heating in advance, and it is possible to shorten the analysis time and eliminate phosphorus contamination during the heating removal operation. Therefore, it is considered that the trace amount of phosphorus in the hydrofluoric acid solution can be easily quantified with high sensitivity and accuracy.

【0014】しかしながら、実際に、加熱気化導入−I
CP質量分析方法を用いて、ふっ化水素酸を含む溶液を
測定した場合、以下に述べる問題が生じた。
However, in practice, heating vaporization introduction-I
When the solution containing hydrofluoric acid was measured by the CP mass spectrometry method, the following problems occurred.

【0015】図1は、50v/v%のふっ化水素酸を含
む水溶液を黒鉛管内に導入し、120℃で加熱気化した
後、2600℃に昇温した場合の、質量数31における
バックグランドシグナルを示す図である。図1におい
て、例えば5μl(マイクロリットル)HFとは、50
v/v%のHFを5μl黒鉛管内に導入したということ
を表している。この結果から明らかなように、ふっ化水
素酸の黒鉛管内への導入量が増加するにつれて、質量数
31のバックグランドは著しく増大する。これは、ふっ
化物イオンと黒鉛管材との反応に起因してArプラズマ
中で1219+ が生成し、質量数31におけるバックグ
ランドが上昇したことによるものと考えられる。
FIG. 1 shows a background signal at a mass number of 31 when an aqueous solution containing 50 v / v% hydrofluoric acid was introduced into a graphite tube, heated and vaporized at 120 ° C., and then heated to 2600 ° C. FIG. In FIG. 1, for example, 5 μl (microliter) HF is 50
This means that v / v% HF was introduced into a 5 μl graphite tube. As is clear from this result, as the amount of hydrofluoric acid introduced into the graphite tube increases, the background of mass number 31 significantly increases. It is considered that this is because 12 C 19 F + was generated in Ar plasma due to the reaction between the fluoride ions and the graphite tube material, and the background at the mass number 31 was increased.

【0016】このような質量数31におけるバックグラ
ンドを低減する方法としては、加熱炉として黒鉛以外の
材質で耐熱性のある白金やタングステンを使用する方法
が考えられる。しかしながら、白金は非常に高価であ
り、タングステンはリンと化合物を生成するためリンの
気化が阻害され、リンを精度よく定量できないという問
題があった。
As a method of reducing the background at such a mass number of 31, a method of using platinum or tungsten, which is a material other than graphite and has heat resistance, as a heating furnace is considered. However, platinum is extremely expensive, and tungsten forms a compound with phosphorus, so vaporization of phosphorus is hindered, and phosphorus cannot be quantified accurately.

【0017】本発明はこのような問題に鑑みなされたも
ので、加熱気化導入−ICP質量分析法を適用し、ふっ
化水素酸を含む溶液中の微量のリンを簡単に、かつ高感
度・高精度に分析することができる定量方法を提供する
ことを目的としている。
The present invention has been made in view of the above problems, and by applying the heat vaporization introduction-ICP mass spectrometry, a trace amount of phosphorus in a solution containing hydrofluoric acid can be easily and highly sensitively and highly sensitive. It is an object of the present invention to provide a quantification method that enables accurate analysis.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】ふっ化水素酸を含む溶液
中の微量のリンの定量に加熱気化導入−ICP質量分析
法を適用するにあたって問題となるのは、前述した質量
数31におけるバックグランドの上昇である。本発明者
はこの問題を解決するため検討を重ねた結果、ふっ化水
素酸含有溶液中にケイ素を添加することにより前記バッ
クグランドを低減できることを見いだした。
[Means for Solving the Problems] A problem in applying the heat vaporization-introduction-ICP mass spectrometry to the determination of a small amount of phosphorus in a solution containing hydrofluoric acid is that the background in the above-mentioned mass number 31 is a problem. Is the rise of. As a result of repeated studies to solve this problem, the present inventor has found that the background can be reduced by adding silicon to the hydrofluoric acid-containing solution.

【0019】本発明はこの知見に基づきなされたもの
で、その要旨は、下記のリンの定量方法にある。
The present invention has been made based on this finding, and the gist thereof is the following method for quantifying phosphorus.

【0020】加熱気化導入−ICP質量分析方法による
ふっ化水素酸溶液中のリンの定量方法であって、試料溶
液中にこの溶液中に含まれるふっ化物イオンに対してモ
ル比で1/100以上のケイ素を含有させることを特徴
とするふっ化水素酸溶液中のリンの定量方法。
A method for quantifying phosphorus in a hydrofluoric acid solution by heating vaporization introduction-ICP mass spectrometry, wherein the molar ratio to the fluoride ion contained in the sample solution is 1/100 or more. A method for quantifying phosphorus in a hydrofluoric acid solution, characterized by containing silicon.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明のリンの定量方法に
ついて詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The phosphorus quantification method of the present invention will be described in detail below.

【0022】図2は、加熱気化導入−ICP質量分析装
置10を用いて行うふっ化水素酸溶液中のリンの定量方
法の工程(手順)の一部を模式的に示した図である。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a part of the steps (procedures) of the method for quantifying phosphorus in a hydrofluoric acid solution, which is carried out using the heating vaporization introduction-ICP mass spectrometer 10.

【0023】図2において、微量のリン及びふっ化水素
酸を含有する分析用溶液11(例えば、シリコンウェハ
の洗浄液)は、オートサンプラー12により採取され
(これを試料溶液11aという)、試料溶液導入口13
から黒鉛管14に導入される(図2(a))。次いで、
黒鉛管14を通電加熱することにより、試料溶液11a
中に含有されるふっ化水素酸や水等は気化し、生じたふ
っ化水素酸蒸気や水蒸気は、黒鉛管14の両端から導入
されるArガスと共に試料溶液導入口13から黒鉛管1
4外に排出される(図2(b))。続いて、黒鉛シール
ド棒15により試料溶液導入口13を塞いだ後、黒鉛管
14を高温度に加熱することによりリンを気化させ、バ
ルブ16を切り替えて黒鉛管14とArプラズマ17へ
通ずる管路16′とを接続させると、リン蒸気はArガ
スと共にArプラズマ17中に導入される(図2
(c))。リン蒸気はArガス中でイオン化され、発生
したイオンはサンプリングコーン18を経て質量分析計
19へ導かれ、その量が測定される。
In FIG. 2, an analytical solution 11 (for example, a silicon wafer cleaning solution) containing a trace amount of phosphorus and hydrofluoric acid is sampled by an auto sampler 12 (this is referred to as a sample solution 11a), and the sample solution is introduced. Mouth 13
Is introduced into the graphite tube 14 (FIG. 2 (a)). Then
By heating the graphite tube 14 with electricity, the sample solution 11a
The hydrofluoric acid, water, etc. contained therein are vaporized, and the generated hydrofluoric acid vapor and water vapor are introduced together with Ar gas introduced from both ends of the graphite tube 14 from the sample solution inlet 13 to the graphite tube 1.
4 is discharged to the outside (FIG. 2B). Subsequently, after closing the sample solution introduction port 13 with the graphite shield rod 15, the graphite tube 14 is heated to a high temperature to vaporize phosphorus, and the valve 16 is switched to connect to the graphite tube 14 and the Ar plasma 17. When connected to 16 ', phosphorus vapor is introduced into Ar plasma 17 together with Ar gas (Fig. 2).
(C)). Phosphorus vapor is ionized in Ar gas, and the generated ions are guided to the mass spectrometer 19 through the sampling cone 18, and the amount thereof is measured.

【0024】本発明のリンの定量方法では、上記の工程
において、黒鉛管14に導入される試料溶液11a中に
ケイ素を含有させておく。これによって、以下に述べる
図3に示すように質量数31におけるバックグランド、
すなわち31+ のバックグランドが大幅に低下する。
In the method for quantifying phosphorus according to the present invention, silicon is contained in the sample solution 11a introduced into the graphite tube 14 in the above step. As a result, as shown in FIG. 3 described below, the background at the mass number of 31,
That is, the background of 31 P + is significantly reduced.

【0025】図3は、加熱気化導入−ICP質量分析方
法を用いて、50v/v%のふっ化水素酸水溶液5μl
(マイクロリットル)、およびケイ素50μgを添加し
た50v/v%のふっ化水素酸水溶液5μlの質量数3
1におけるバックグランドシグナルをそれぞれ測定した
結果を示した図である。図中、「HF+Si」と表示し
た破線がケイ素を添加したふっ化水素酸水溶液に該当す
る。この図から明らかなように、ケイ素を添加すること
により質量数31におけるバックグランドは大幅に低下
している。
In FIG. 3, 5 μl of a 50 v / v% aqueous solution of hydrofluoric acid was prepared using the heat vaporization introduction-ICP mass spectrometry method.
(Microliter), and a mass number 3 of 5 μl of a 50 v / v% hydrofluoric acid aqueous solution to which 50 μg of silicon was added
It is the figure which showed the result of having measured the background signal in 1 respectively. In the figure, the broken line labeled "HF + Si" corresponds to an aqueous solution of hydrofluoric acid containing silicon. As is clear from this figure, the background at the mass number 31 is significantly reduced by adding silicon.

【0026】これは、ふっ化水素酸溶液中にケイ素を添
加することにより、SiF4 やSiCが生成し、質量数
31におけるバックグランドの原因となる1219+
生成が抑制されたためと考えられる。この結果、ふっ化
水素酸溶液中のリンを精度よく定量することができる。
This is because the addition of silicon to the hydrofluoric acid solution produced SiF 4 and SiC, and suppressed the production of 12 C 19 F + , which causes the background at the mass number 31. Conceivable. As a result, phosphorus in the hydrofluoric acid solution can be accurately quantified.

【0027】ふっ化水素酸溶液(試料溶液)中に含有さ
せるケイ素の量はこの溶液中に含まれるふっ化物イオン
に対してモル比で1/100以上とする。ふっ化物イオ
ンはケイ素と反応してSiF4 を形成し、気化するの
で、化学式からみると、ふっ化物イオンに対してモル比
で1/4とすることが必要であるが、実際には、黒鉛管
を通電加熱する際にふっ化水素酸の大部分が揮散するた
め、黒鉛との反応に起因して1219+ を生成するふっ
化物イオンは加熱前の試料溶液中のふっ化物イオンに対
して高々1/100にすぎない。従って、試料溶液中に
含有させるケイ素の量は上記のようにふっ化物イオンに
対するモル比で1/100以上とすれば、1219+
生成を十分抑制することができる。
The amount of silicon contained in the hydrofluoric acid solution (sample solution) is 1/100 or more in terms of molar ratio with respect to the fluoride ions contained in this solution. Since the fluoride ion reacts with silicon to form SiF 4 and vaporizes, it is necessary from the chemical formula that the molar ratio is 1/4 with respect to the fluoride ion. Most of the hydrofluoric acid volatilizes when the tube is electrically heated, so the fluoride ions that generate 12 C 19 F + due to the reaction with graphite are converted to the fluoride ions in the sample solution before heating. On the other hand, it is only 1/100 at most. Therefore, if the amount of silicon contained in the sample solution is 1/100 or more in terms of the molar ratio to the fluoride ion as described above, the production of 12 C 19 F + can be sufficiently suppressed.

【0028】試料溶液中にケイ素を含有させるための添
加方法としては、事前に試料溶液にシリコン含有溶液を
添加して混合する方法、あるいは黒鉛管内に導入した試
料溶液にシリコン含有溶液を添加、混合する方法を用い
ることができる。
As a method of adding silicon to the sample solution, a silicon-containing solution is added to the sample solution in advance and mixed, or a silicon-containing solution is added to and mixed with the sample solution introduced into the graphite tube. Can be used.

【0029】なお、本発明のリンの定量方法は、ふっ化
水素酸の濃度が1v/v%以上の水溶液中に含まれるリ
ンの定量に適用した場合に顕著な効果がある。ふっ化水
素酸の濃度が1v/v%以上のとき、1219+ の生成
が認められ、質量数31におけるバックグランドの分析
値に対する影響が著しくなるからである。
The phosphorus quantification method of the present invention has a remarkable effect when applied to the quantification of phosphorus contained in an aqueous solution having a hydrofluoric acid concentration of 1 v / v% or more. This is because generation of 12 C 19 F + is recognized when the concentration of hydrofluoric acid is 1 v / v% or more, and the influence of the background at the mass number 31 on the analytical value becomes significant.

【0030】[0030]

【実施例】本発明のリンの定量方法をシリコンウェハ洗
浄に用いられる50v/v%のふっ化水素酸溶液中のリ
ンの定量に適用する場合を想定して、リンの濃度が既知
の分析用溶液により分析の精度を調べた。なお、分析
は、加熱気化導入−ICP質量分析装置を用い、前記図
2に示した工程(但し、工程の途中で試料溶液中にケイ
素を添加)に従い実施した。
EXAMPLES Assuming that the method for quantifying phosphorus according to the present invention is applied to the quantification of phosphorus in a 50 v / v% hydrofluoric acid solution used for cleaning silicon wafers, the concentration of phosphorus is known for analysis. The solution was checked for accuracy of analysis. The analysis was performed using a heating vaporization introduction-ICP mass spectrometer according to the step shown in FIG. 2 (however, silicon was added to the sample solution in the middle of the step).

【0031】50v/v%のふっ化水素酸水溶液10m
lに対して既知量のリンを段階的に添加した分析用溶液
を用い、その10μlを試料溶液としてオートサンプラ
ーを用いて黒鉛管内に導入した。続いて、ケイ素100
μgを含む溶液10μlを、同様にオートサンプラーを
用いて黒鉛管内に導入した後、黒鉛管を120℃で30
秒加熱し試料溶液を乾燥した。なお、加熱に際しては、
試料溶液の突沸を防ぐために、室温から120℃まで2
0秒かけて昇温した。
50 v / v% hydrofluoric acid aqueous solution 10 m
Using a solution for analysis in which a known amount of phosphorus was gradually added to 1 l, 10 μl of the solution was introduced as a sample solution into a graphite tube using an autosampler. Then, silicon 100
After introducing 10 μl of a solution containing μg into the graphite tube using an auto sampler, the graphite tube was heated at 120 ° C. for 30 minutes.
The sample solution was dried by heating for 2 seconds. When heating,
To prevent bumping of the sample solution, from room temperature to 120 ° C 2
The temperature was raised over 0 seconds.

【0032】次いで、黒鉛シールド棒により試料溶液導
入口を塞いだ後、2600℃に加熱してリンを気化し
た。この時生じたリンを含む蒸気をArプラズマに導入
し、検量線法によりリンを定量した。
Next, after closing the sample solution inlet with a graphite shield rod, it was heated to 2600 ° C. to vaporize phosphorus. The vapor containing phosphorus generated at this time was introduced into Ar plasma, and phosphorus was quantified by the calibration curve method.

【0033】その結果を実施例として表1に示す。表示
したリンの添加量は50v/v%のふっ化水素酸水溶液
10mlに対する添加量である。なお、表1には、比較
例として、分析用溶液を加熱することにより10倍に濃
縮した溶液をさらに濃縮カラムでリンを5倍濃縮した
後、イオンクロマトグラフィーによりリンを測定した結
果も併せて示した。ここで、相対標準偏差は、試料個数
7個に対する分析値の標準偏差を分析値で割り、百分率
で示したものである。
The results are shown in Table 1 as an example. The indicated addition amount of phosphorus is the addition amount to 10 ml of a 50 v / v% aqueous solution of hydrofluoric acid. In Table 1, as a comparative example, the results obtained by measuring phosphorus by ion chromatography after further concentrating phosphorus 10 times by a concentration column of a solution obtained by concentrating 10 times by heating the analytical solution are also shown. Indicated. Here, the relative standard deviation is the standard deviation of the analysis values for seven samples divided by the analysis value and expressed as a percentage.

【0034】表1の結果から明らかなように、本発明の
リンの定量方法は、従来のイオンクロマトグラフィーと
比較して測定によるばらつきが少ない。また、本発明の
定量方法を用いれば、分析用溶液の加熱濃縮や濃縮カラ
ムでのリン濃縮操作が不要なので、ふっ化水素酸水溶液
中のリンを迅速かつ高精度で定量することが可能であ
る。
As is clear from the results shown in Table 1, the method for quantifying phosphorus of the present invention has less variation in measurement as compared with the conventional ion chromatography. Further, by using the quantification method of the present invention, it is possible to quantify phosphorus in an aqueous solution of hydrofluoric acid quickly and with high accuracy, because heating concentration of an analytical solution and phosphorus concentration operation in a concentration column are unnecessary. .

【0035】本発明のリンの定量方法を適用してふっ化
水素酸水溶液中のリンの検出限界を求めたところ、0.
01μg/リットルであり、非常に微量のリンの測定が
可能であることがわかった。なお、この検出限界値は、
空試験液の分析値の標準偏差の3倍とした。
The detection limit of phosphorus in the aqueous solution of hydrofluoric acid was determined by applying the phosphorus determination method of the present invention.
It was 01 μg / liter, and it was found that it is possible to measure a very small amount of phosphorus. The detection limit is
It was set to 3 times the standard deviation of the analytical value of the blank test solution.

【0036】[0036]

【表1】 [Table 1]

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明のリンの定量方法は、加熱気化導
入−ICP質量分析法を用いてふっ化水素酸を含む溶液
中に溶解しているリンを定量する方法である。この方法
においては、ふっ化物イオンと黒鉛管材との反応に起因
してArプラズマ中で生成する1219+ による31+
のバックグランドを試料溶液中にケイ素を含有させるこ
とにより低減することができるので、ふっ化水素酸を含
む溶液中のリンを簡易にしかも高感度・高精度で定量す
ることが可能である。
The method for quantifying phosphorus according to the present invention is a method for quantifying phosphorus dissolved in a solution containing hydrofluoric acid by using heat vaporization introduction-ICP mass spectrometry. In this method, 31 P + due to 12 C 19 F + generated in Ar plasma due to reaction between fluoride ions and graphite tube material.
Since the background can be reduced by including silicon in the sample solution, phosphorus in the solution containing hydrofluoric acid can be easily quantified with high sensitivity and accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】加熱気化導入−ICP質量分析方法によりふっ
化水素酸水溶液中のリンを定量するに際しての、ふっ化
水素酸水溶液の質量数31におけるバックグランドシグ
ナルを示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a background signal at a mass number of 31 of an aqueous hydrofluoric acid solution when quantifying phosphorus in an aqueous hydrofluoric acid solution by a heating vaporization introduction-ICP mass spectrometry method.

【図2】加熱気化導入−ICP質量分析装置を用いて行
うふっ化水素酸溶液中のリンの定量方法の工程(手順)
の一部を模式的に示した図である。
FIG. 2 is a step (procedure) of a method for quantifying phosphorus in a hydrofluoric acid solution using a heating vaporization introduction-ICP mass spectrometer.
It is the figure which showed a part of model typically.

【図3】加熱気化導入−ICP質量分析方法によりふっ
化水素酸水溶液中のリンを定量するに際し、試料溶液に
ケイ素を含有させることによるふっ化水素酸水溶液の質
量数31におけるバックグランドシグナルの低減効果を
示す図である。
FIG. 3 Reduction of background signal at mass number 31 of hydrofluoric acid aqueous solution by containing silicon in a sample solution when quantifying phosphorus in hydrofluoric acid aqueous solution by heating vaporization introduction-ICP mass spectrometry method. It is a figure which shows an effect.

【符号の説明】 10:加熱気化導入−ICP質量分析装置 11:分析用溶液 11a:試料溶液 12:オートサンプラー 13:試料溶液導入口 14:黒鉛管 15:黒鉛シールド棒 16:バルブ、16′:管路 17:Arプラズマ 18:サンプリングコーン 19:質量分析装置[Explanation of Codes] 10: Heat vaporization introduction-ICP mass spectrometer 11: Analytical solution 11a: Sample solution 12: Autosampler 13: Sample solution inlet 14: Graphite tube 15: Graphite shield rod 16: Valve, 16 ': Pipeline 17: Ar plasma 18: Sampling cone 19: Mass spectrometer

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】加熱気化導入−ICP質量分析方法による
ふっ化水素酸溶液中のリンの定量方法であって、試料溶
液中にこの溶液中に含まれるふっ化物イオンに対してモ
ル比で1/100以上のケイ素を含有させることを特徴
とするふっ化水素酸溶液中のリンの定量方法。
1. A method for quantifying phosphorus in a hydrofluoric acid solution by heating vaporization-introduction-ICP mass spectrometry, which comprises a sample solution containing 1 / molar ratio of fluoride ion contained in the solution. A method for quantifying phosphorus in a hydrofluoric acid solution, which comprises containing 100 or more silicon.
JP25039695A 1995-09-28 1995-09-28 Method for determining phosphorus in hydrofluoric acid solution Pending JPH0989841A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103123328A (en) * 2011-11-17 2013-05-29 富士电机株式会社 Impurity analysis method of hydrofluoric acid solution used in semiconductor wafer technology and management method of replacement period of the hydrofluoric acid solution

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