专利名称：一种利用电感耦合等离子体质谱仪进行磷检测的方法
技术领域：
本发明涉及微量元素检测方法领域，特别涉及一种利用电感耦合等离子体质谱仪进行磷检测的方法。
背景技术：
在现代仪器分析技术中，电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MQ是最强有力的元素检测分析手段，因此在现代生化、核材料及半导体芯片制造等领域都得到了广泛的应用。电感耦合等离子体质谱检测方法具有检出限低、灵敏度高、速度快、效率高等优点，对很多金属元素的检出限可达PPt(ιο_12)甚至更低。ICP-MS系统结构的特点决定了其等离子体区域是一个开放的系统，水样品以及空气中的N2、O2、co2、H2O等气体分子将进入等离子体火焰区并产生多原子离子，从而对某些特定质量数(或质荷比数)的元素检测产生严重的干扰，导致检出极限大大升高，甚至无法进行检测。因此，在一些低分辨率ICP-MS设备中，几个干扰严重的质荷比数都被预设为锁闭状态，不作检测。磷(P31)即属于上述这种情况，这是因为体系中大量存在的N2、O2，及水样中的H2O进入等离子体火焰区后将形成N14O16H和N15O16之类的化合物离子，其质量数也等于 31，而信号强度又远大于磷的检测信号，因此磷的检测信号被淹没在强大的背景噪声内，根本无法检测出磷元素的存在。同时，硅碎片或者晶片溶解产生的大量的SiF4以及残余的HF 会大大降低ICP-MS的信号，这也会对分析结果造成负面影响。

发明内容
本发明的目的是提供一种利用电感耦合等离子体质谱仪进行磷检测的方法，以解决采用现有技术对低浓度的磷进行定量时易受到干扰基质的影响，无法对其进行准确定量的问题。为解决上述技术问题，本发明提供一种利用电感耦合等离子体质谱仪进行磷检测的方法，包括以下步骤步骤1，制备出含磷待测样品的溶解液；步骤2，将所述含磷待测样品的溶解液进行预加热以蒸发去除所述溶解液中的干扰基质，直至所述含磷待测样品溶解液的液体全部蒸发掉后，用无干扰基质的液体收集经过预加热蒸发后剩余的物质形成检测样品；步骤3，配置磷含量不同的若干种标准液，以PO作为定量因子，通过ICP-MS，在冷电浆的条件下检测所述各种标准液中质量数为47处的信号响应值，建立反应磷含量与所述各种标准液中质量数为47处的信号响应值间的线性关系的标准线；步骤4，以PO作为定量因子，通过ICP-MS，在冷电浆的条件下检测所述检测样品中质量数为47处的信号响应值；步骤5，通过检测出的所述检测样品中质量数为47处的信号响应值，依据所述标准线定量分析所述检测样品中的磷浓度；
步骤6，计算所述含磷待测样品中的磷浓度，计算公式为P = ·^^，其中，P代表
Nl
含磷待测样品中的磷浓度，C代表所述检测样品中的磷浓度，N2代表所述检测样品的重量， Nl代表所述含磷待测样品的重量。可选的，所述步骤1包括将所述含磷待测样品放入至HNO3和HF的混合溶液中溶解，形成含磷待测样品的溶解液。可选的，所述HNO3和HF的混合溶液通过浓度为60% -80%的HNO3溶液和浓度为 40%-60%的HF溶液混合制成，所述HNO3溶液和所述HF溶液的重量比为3 1至8 1 间。可选的，在将所述含磷待测样品放入至HNO3和HF的混合溶液中溶解前，利用超纯水对所述含磷待测样品进行清洗后用队吹干。可选的，所述步骤2中的预加热的温度范围为100°C 150°C。可选的，所述步骤2中的无干扰基质的液体为超纯水。通常，当碎硅片通过HNO3和HF的混合溶液溶解时会产生大量的SiF4, SiF4及残余的HF会大大降低ICP-MS的信号，也会对分析造成负面影响。本发明的利用电感耦合等离子体质谱仪进行磷检测的方法中，通过预加热去除了形成的含磷待测样品溶解液中的干扰基质，从而减少了溶解液中HNO3带来的高的分析背景，并消除了 SiF4及HF对ICP-MS信号的降低。同时本发明方法中使用“P0”代替“P”作为定量因子，可有效避免空气中氮和氧的化合物的干扰。因此，本发明方法可以对低浓度的磷进行准确定量。


图1为以PO作为定量因子通过ICP-MS检测标准液得到的标准线示意图。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。本发明所述的利用电感耦合等离子体质谱仪进行磷检测的方法可广泛应用于微量元素检测方法领域中，并且可以利用多种替换方式实现，下面是通过较佳的实施例来加以说明，当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的普通技术人员所熟知的一般的替换无疑地涵盖在本发明的保护范围内。其次，本发明利用示意图进行了详细描述，在详述本发明实施例时，为了便于说明，示意图不依一般比例局部放大，不应以此作为对本发明的限定。本发明的利用电感耦合等离子体质谱仪进行磷检测的方法包括以下步骤步骤1，制备出含磷待测样品的溶解液。步骤2，将所述含磷待测样品的溶解液进行预加热以蒸发去除所述溶解液中的干扰基质，直至所述含磷待测样品溶解液的液体全部蒸发掉后，用无干扰基质的液体收集经过预加热蒸发后剩余的物质形成检测样品。所述预加热的温度范围为100°c 150°C，所述无干扰基质的液体可以为超纯水或其他无干扰液体。步骤3，配置磷含量不同的若干种标准液，以PO作为定量因子，通过ICP-MS，在冷电浆的条件下检测所述各种标准液中质量数为47处的信号响应值，建立反应磷含量与所述各种标准液中质量数为47处的信号响应值间的线性关系的标准线。步骤4，以PO作为定量因子，通过ICP-MS，在冷电浆的条件下检测所述检测样品中质量数为47处的信号响应值。步骤5，通过检测出的所述检测样品中质量数为47处的信号响应值，依据所述标准线定量分析所述检测样品中的磷浓度。步骤6，计算所述含磷待测样品中的磷浓度，计算公式为P = ·^^，其中，P代表
Nl
含磷待测样品中的磷浓度，C代表所述检测样品中的磷浓度，N2代表所述检测样品的重量， Nl代表所述含磷待测样品的重量。以下描述本发明的一个较佳实施例。磷元素在芯片生产中起着重要的作用，在某些工序中它是必要的掺杂元素；而在另一些工序中，它又是必须避免的杂质元素。本实施例用于测量碎硅片或晶片中磷的浓度。首先，用超纯水清洗碎硅片或晶片的表面，所述碎硅片或晶片被清洗干净后使用 N2将其吹干。其次，称取0. Ig的待测样品，将其放入至PFA (氟化树脂)瓶中，在所述PFA瓶中加入IOgHNO3和HF的混合溶液溶解所述待测样品，所述HNO3和HF的混合溶液通过浓度为 60 % -80 %的HNO3溶液和浓度为40 % -60 %的HF溶液混合制成，所述HNO3溶液和所述HF 溶液的重量比为3 1至8 1间；待所述待测样品全部溶解后，将得到的待测样品溶解液转移到材质为PFA的蒸发皿中。再次，将所述蒸发皿放到加热板上加热，加热温度为100°C 150°C，使所述待测样品溶解液中的干扰基质蒸发，待所述待测样品溶解液的液体全部蒸发掉以后停止加热； 待所述蒸发皿中剩余的样品冷却后，沿所述蒸发皿四周内壁加入7 8g超纯水，充分润洗所述蒸发皿，将洗下来的液体收集在干净的PE(聚乙烯)瓶中；其后再使用超纯水润洗所述蒸发皿三次，润洗后的液体收集在所述PE瓶中，使所述PE瓶中的溶液最终定容到约15g，形成检测样品。再次，配置磷含量分别为0、0. 5ppb、Ippb的标准液，以PO作为定量因子，通过 ICP-MS，在冷电浆的条件下检测所述标准液中质量数为47处的信号响应值，建立反应磷含量与所述标准液中质量数为47处信号响应值间线性关系的标准线。再次，以PO作为定量因子，通过ICP-MS，在冷电浆的条件下检测所述检测样品中质量数为47处的信号响应值。再次，通过检测出的所述检测样品中质量数为47处的信号响应值，依据所述标准线定量分析所述检测样品中的磷浓度。
CxMl最后，计算所述含磷待测样品中的磷浓度，计算公式为:Ρ = Μ1χ1_其中，P代
表含磷待测样品中的磷浓度(单位为ppm)，c代表所述检测样品中的磷浓度(单位为ppb)， M2代表所述检测样品的重量，Ml代表所述含磷待测样品的重量。请参看图1，图1为上述较佳实施例中，以PO作为定量因子通过ICP-MS检测标准液得到的标准线示意图。如图1所示，反应磷含量与标准液中质量数为47处的信号响应值间线性关系的标准线的线性非常好，其得到的相关系数R2达到了 0. 9995，而通常当相关系数大于0. 75时，就可以认为两个变量有很强的线性相关性。请参看表1，为验证以PO作为定量因子得到的标准线的准确性，通过ICP-MS在冷电浆的条件下检测磷含量分别为0. 5ppb、lppb、10ppb和0的样品，分别得到其在质量数为 47处的信号响应值，对照图1所示的标准线所得出的各样品的磷含量值。如表1所示，最终依据标准线得出的各样品的磷含量值与其真实含量值之间的误差非常小。即使当样品中的本身的磷含量为IOppb时，通过该标准线仍可得到理想的测定结果。
权利要求
1.一种利用电感耦合等离子体质谱仪进行磷检测的方法，包括以下步骤步骤1，制备出含磷待测样品的溶解液；步骤2，将所述含磷待测样品的溶解液进行预加热以蒸发去除所述溶解液中的干扰基质，直至所述含磷待测样品溶解液的液体全部蒸发掉后，用无干扰基质的液体收集经过预加热蒸发后剩余的物质形成检测样品；步骤3，配置磷含量不同的若干种标准液，以PO作为定量因子，通过ICP-MS，在冷电浆的条件下检测所述各种标准液中质量数为47处的信号响应值，建立反应磷含量与所述各种标准液中质量数为47处的信号响应值间的线性关系的标准线；步骤4，以PO作为定量因子，通过ICP-MS，在冷电浆的条件下检测所述检测样品中质量数为47处的信号响应值；步骤5，通过检测出的所述检测样品中质量数为47处的信号响应值，依据所述标准线定量分析所述检测样品中的磷浓度；步骤6，计算所述含磷待测样品中的磷浓度，计算公式为P = ·^^，其中，P代表含磷Nl待测样品中的磷浓度，C代表所述检测样品中的磷浓度，N2代表所述检测样品的重量，m代表所述含磷待测样品的重量。
2.如权利要求1所述的利用电感耦合等离子体质谱仪进行磷检测的方法，其特征在于，所述步骤1包括将所述含磷待测样品放入至HNO3和HF的混合溶液中溶解，形成含磷待测样品的溶解液。
3.如权利要求2所述的利用电感耦合等离子体质谱仪进行磷检测的方法，其特征在于，所述HNO3和HF的混合溶液通过浓度为60% -80%的HNO3溶液和浓度为40% -60%的 HF溶液混合制成，所述HNO3溶液和所述HF溶液的重量比为3 1至8 1间。
4.如权利要求1至3中任一权利要求所述的利用电感耦合等离子体质谱仪进行磷检测的方法，其特征在于，在将所述含磷待测样品放入至HNO3和HF的混合溶液中溶解前，利用超纯水对所述含磷待测样品进行清洗后用队吹干。
5.如权利要求1所述的利用电感耦合等离子体质谱仪进行磷检测的方法，其特征在于，所述步骤2中的预加热的温度范围为100°C 150°C。
6.如权利要求1或5所述的利用电感耦合等离子体质谱仪进行磷检测的方法，其特征在于，所述步骤2中的无干扰基质的液体为超纯水。
全文摘要
本发明提供一种利用电感耦合等离子体质谱仪进行磷检测的方法，通过预加热去除了形成的含磷待测样品溶解液中的干扰基质，从而减少了溶解液中HNO3带来的高的分析背景，并消除了SiF4及HF对ICP-MS信号的降低。同时本发明方法中使用“PO”代替“P”作为定量因子，可有效避免空气中氮和氧的化合物的干扰。因此，本发明方法可以对低浓度的磷进行准确定量。
文档编号G01N27/62GK102192947SQ20101012361
公开日2011年9月21日 申请日期2010年3月12日 优先权日2010年3月12日
发明者刘彦云, 许俊, 顾健梁 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司