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(lái)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(wàn)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(lái)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(wèn)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(guò)四級(jí)桿質(zhì)量過(guò)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(guò)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(jiàn)圖1-3,由圖 可見(jiàn)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(guò)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(jiàn),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(guò)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(wú)干擾分析
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