NexION 300S ICP-MS測(cè)定半導(dǎo)體 級(jí)TMAH中的雜質(zhì)

前言：四甲基氫氧化銨（TMAH）是一種廣泛用于半導(dǎo) 體光刻工藝和液晶顯示器（LCD）生產(chǎn)中形成酸 性光阻的基本溶劑。由于其在此類高要求應(yīng)用中 的廣泛使用，使得對(duì)TMAH純度的檢測(cè)變得越來越重要。SEMI標(biāo)準(zhǔn)C46-03061規(guī)定濃度為25%的TMAH溶液中各元素污染物低 于100ppb。然而，通常使用的都不是TMAH 的濃溶液，實(shí)際上使用的TMAH溶液濃 度絕大多數(shù)都在1-3%之間。

由于具有快速測(cè)定各種工藝化學(xué)品中超痕量濃度（ng/L 或 萬億分之）待測(cè)元素的能 力，電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）已成為了質(zhì)量控制分析工具。 然而，解決由基體帶來的多原子干擾和由于含有碳造成的基體抑制效應(yīng)是非常重要 的。在直接分析有機(jī)溶劑時(shí)這些問題就顯得尤為突出。雖然低溫等離子體已經(jīng)被證 明能夠有效減少氬干擾，但卻比高溫等離子體更容易造成基體抑制。此外，較低的 等離子體能量可能會(huì)生成其他一些未曾在高溫等離子體條件下觀察到的多原子干 擾。使用多極和非反應(yīng)氣體的碰撞池已被證明可以有效減少多原子干擾。但是動(dòng)能 歧視將會(huì)造成靈敏度的下降，這將嚴(yán)重制約對(duì)ng/L濃度水平物質(zhì)的分析。反應(yīng)模式是一種使用反應(yīng)氣體（如NH3 ）與多原子干擾物進(jìn)行選 擇性反應(yīng)，并通過四級(jí)桿質(zhì)量過濾器建立動(dòng)態(tài)帶通，防 止其他副產(chǎn)物生成，從而在不抑制待測(cè)元素信號(hào)的基礎(chǔ) 上有效消除多原子干擾的反應(yīng)模式。 本應(yīng)用報(bào)告證明了珀金埃爾默公司（PerkinElmer）的 NexION® 300S ICP-MS去除干擾，從而在使用高溫等離 子體的條件下通過一次分析就能夠?qū)?/span>TMAH中全部痕量 水平的雜質(zhì)元素進(jìn)行測(cè)定的能力。

實(shí)驗(yàn)條件 TMAH溶液（Tamapure-AA，Tama Chemicals，日本 東京）濃度約為25%，將其用純水稀釋5倍進(jìn)行樣品制 圖1. Mg標(biāo)準(zhǔn)曲線，反應(yīng)氣NH3 流量為0.3 mL/min。 圖2. Al標(biāo)準(zhǔn)曲線，反應(yīng)氣NH3 流量為0.6 mL/min。 備，得到濃度為5%（W/W）的溶液。標(biāo)準(zhǔn)溶液使用濃度 為10 mg/L的多元素標(biāo)準(zhǔn)（PerkinElmer Pure，珀金埃爾默 公司，美國(guó)康涅狄格州謝爾頓）配制。實(shí)驗(yàn)使用的儀器為 NexION 300S ICP-MS（珀金埃爾默公司，美國(guó)康涅狄格州 謝爾頓）。儀器參數(shù)和進(jìn)樣系統(tǒng)組件如表1所示。 

結(jié)果 使用5倍稀釋溶液進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)加入法對(duì)25%的TMAH定量分 析。5% TMAH中Mg、Al 和Cr的標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖1-3，由圖 可見三個(gè)元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線均呈現(xiàn)較好的線性，這是由于選 用的NH3 反應(yīng)氣和動(dòng)態(tài)帶通調(diào)諧消除了所有與碳相關(guān)的多 原子干擾。

檢出限（DLs）和背景等效濃度（BECS）都使用5% TMAH 進(jìn)行測(cè)定，從而計(jì)算出5%TMAH的靈敏度。檢出限（DLs） 的計(jì)算由標(biāo)準(zhǔn)偏差乘以3得到，而背景等效濃度（BECS）則 通過測(cè)定信號(hào)強(qiáng)度得到?；厥章视杉訕?biāo)20 ng/L的溶液測(cè) 定計(jì)算得到。結(jié)果總結(jié)于表2。 由于TMAH可以將ICP-MS進(jìn)樣管路和接口的顆粒和污染物 沖洗掉，因此TMAH會(huì)造成ICP-MS的信號(hào)跳躍。為了證明 NexION 300S ICP-MS處理TMAH的性能，我們進(jìn)行了 循環(huán)試驗(yàn)，即將加標(biāo)濃度為500 ng/L的5% TMAH溶液與 1% HNO3 交替進(jìn)樣。由圖4可見，在對(duì)1% HNO3 分析完成 后分析加標(biāo)濃度為500 ng/L的TMAH溶液，儀器表現(xiàn)出良 好、穩(wěn)定的信號(hào)。

結(jié)論 NexION® 300S ICP-MS在對(duì)TMAH中ng/L水平的超痕量雜質(zhì)進(jìn) 行日常定量分析時(shí)表現(xiàn)出了可靠性和適宜性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表 明，通用池技術(shù)的反應(yīng)池模式可以有效消除由氬和碳產(chǎn)生的多原 子光譜干擾，使得在對(duì)許多過去較難分析的元素進(jìn)行測(cè)定時(shí)具有 較好的回收率和精密度。通用池由計(jì)算機(jī)控制進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)模式和反 應(yīng)模式的切換，這樣就可以使用高溫等離子體在一次進(jìn)樣中對(duì)所 有元素進(jìn)行無干擾分析