불산 중 극미량 음이온 분석을 위한 고상 추출법 및 이온크로마토그래프를 이용한 동시분석법 확립

Abstract

A sensitive method to detect trace anions in hydrofluoric acid (HF) by solid-phase extraction (SPE) clean-up and ion chromatography (IC) was described. Fluoride in HF solution was eliminated with solid-phase extraction, and residual fluoride, acetate, chloride, bromide, nitrate, phosphate and sulfate were consecutively separated with IC. The SPE parameters (selection of adsorbent, sample volume and pH, elution solvent and its volume) were optimized and selected. The removal effect of fluoride in HF solution was the best on Oasis WAX column, and the optimum conditions (1.0 mL of 25 % HF solution and 50 mM ammonium acetate 5 mL as elution solvent) were established by the variation of parameters. Under the established condition, the method detection limits of chloride, bromide, nitrate, phosphate, and sulfate were 0.04~0.30 µg/L in 25 % HF solutions (w/w) and the relative standard deviation was less than 5 % at concentrations of 20.0 and 40.0 µg/L. The concentrations of anions in a 25 % HF had detectable levels of 4.2 to 47.5 µg/L. The method was sensitive, reproducible and simple enough to permit the reliable routine analysis of anions in HF solution used in the process of producing semiconductors. 불산 중 극미량 음이온의 고상추출과 이온크로마토그래프를 이용한 고감도 분석법이 개발되었다. 불산 중 불소이온이 고상에 의해 제거하였고 이어서 음이온 (F^−, CH₃COO^−, Cl^−, Br^−, NO₃^−, PO₄^3−, SO₄^2−)들이 이온크로마토그래프를 이용하여 연속적으로 분리하였다. 고상 추출법에 영향을 주는 각 인자들 (흡착제의 선택, 시료의 부피 및 pH, 용출 용액과 용출용액의 부피)을 결정하였으며 그 결과 흡착제로서 Oasis WAX 컬럼이 가장 우수하였고 1.0 mL의 시료부피, 용출용액으로 50 mM 초산암모늄염 5 mL가 분리능에서 가장 우수하였다. 개발한 방법에 의한 음이온 (Cl^−, Br^−, NO₃^−, PO₄^3−, SO₄^2−)들의 방법검출한계는 25 % 불산용액 (w/w) 중에 0.04~0.30 µg/L의 범위를 보였고 정밀도는 20.0와 40.0 µg/L의 농도에서 5 % 이내를 보였다. 한 제조회사에 의한 25 % 불산 중 음이온의 4.2에서 47.5 µg/L의 범위로 모두 검출되었다. 이 방법은 시험절차가 간단하고, 재현성 및 감도가 좋아서 반도체회사에서 불산 중 음이온 불순물을 정도 관리하는데 매우 유용한 방법이 될 것으로 판단된다.