带动态反应池的电感耦合等离子体质谱仪分析半导体级四甲基氢氧化铵_陈建敏(1).pdf

应用报告 带动态反应池的电感耦合等离子体质谱仪分析半导体级四甲基氢氧化铵 Determination of Semiconductor Grade Tetramethylammonium Hydroxide by Inductively Coupled Plasma- Mass Spectrometry with Dynamic Reaction Cell 陈建敏，游维松 珀金埃尔默仪器上海有限公司北京办事处，北京100022 珀金埃尔默仪器 上海 有限公司地址 上海张江高科技园区李冰路 67 弄 4 号楼邮编 201203 电话 021 －38769510传真 021 －50791310E- mail ji － jun． yao perkinelmer． com 网址 http ∥www． perkinelmer． com． cn 四甲基氢氧化铵 TMAH 是一种澄清、 水溶性好、 碱性 强的有机溶剂， 作为显影液广泛使用在半导体及液晶显示器 LCD 产业的光刻制程中。由于 TMAH 的用途广泛， 对于 其中杂质含量的分析至关重要。在 SEMI C46 －03061标 准 ［1 ］中明确给出了25 质量分数， 下同 的 TMAH 中杂质 含量的限值， 即每个元素含量在 10 ng/g 以下; 但是有些用 户提出了杂质含量低于此限值的需求。 电感耦合等离子体质谱仪 ICP － MS 由于其快速分析 的能力、 高通量性、 对制程中各种化学品的适应性， 已成为质 量监控必不可少的经典工具。在实际分析中， 应用 ICP － MS 技术需要高度关注样品基体形成的多原子干扰和高碳含量 有机物的基体抑制， 尤其是用于直接分析有机物样品。 冷等离子体曾经一度被认为是消除氩基体干扰的有效 方法; 但是它比热等离子体更容易受到基体抑制的影响。 另外， 由于冷等离子体能量较低， 它更容易形成多原子的干 扰， 而这些干扰在热等离子体中不会出现。碰撞池使用多 级杆和低活性的反应气， 已证明可以有效消除多原子的干 扰; 但是此方法需要用到动能歧视来去除不需要的副产物。 动能歧视会导致灵敏度的损失， 这直接影响到 ng/L 级的分 析。另外能量的损失对于低质量数尤为明显。 动态反应池技术 DRCTM 是一种更先进的技术， 它直 接使用氨气等活性气体作为反应气， 并在池中内置一个四 级杆， 可同时调节射频电压和直流电压。此技术的优点在 于某一时刻只允许特定质量范围的离子通过， 同时阻止此 质量范围以外的离子进入。这个技术就是有名的动态带宽 调谐 DBT 。具备 DBT 技术， 即使使用非常活泼的气体 例如氨气和氧气 ， 在反应池中也不会有副产物的进入。 本文展示了动态反应池技术 DRCTM 可以轻松地消除 分析干扰， 这样在一次分析中仅使用热等离子体条件就可 以检测到 TMAH 中的痕量杂质离子。 1仪器和主要试剂 ELANDRCTMⅡ等离子体质谱仪 美国 PerkinElmer SCIEXTM公司， 多伦多， 加拿大 。仪器工作参数和进样附 件列于表 1。 标准溶液 由 10 mg/L 的混合标准溶液配制而成 PerkinElmer Pure，PerkinElmer Inc． ，Shelton，CT USA 。 TMAH 通常浓度是 25， 前处理时将样品稀释5 倍， 即在水溶液中浓度为 5。 表 1ELANDRCTMICP － MS 仪器工作参数和进样附件 工作参数数值附件规格 等离子体气流量16 L/min雾室石英旋流 辅助气流量1．7 L/min矩管高性能矩管 射频功率1500 W喷射管铂金 积分时间1 s/质量数采样锥铂金 截取锥铂金 雾化器PFA －100 2实验结果 用标准加入法定量分析 TMAH 样品， 结果列于表 2。 表 2标准加入法定量分析 TMAH 样品 分析物 荷质比模式 等效背景浓度 BEC/ ngL－1 检测限 LD/ ngL－1 回收率 R/ 稳定性/ Li7Standard1．00．41121．8 B11Standard50．78．9921．9 Na23Standard7．41．31022．0 Mg24DRC9．84．1934．5 Al27DRC1．82．61033．9 K39DRC21．23．61073．5 Ca40DRC3．31．3934．7 Ti48DRC2．00．91065．0 V51DRC5．00．9944．7 Cr52DRC4．91．71034．3 Mn55DRC1．80．6983．4 Fe56DRC13．71．01133．1 Co59DRC6．72．71063．7 Ni60DRC32．31．91004．4 Cu63DRC7．30．61134．4 Zn64DRC3．71．8962．9 As75Standard1．30．31143．6 Se82Standard15．75．01083．1 Sr88Standard2．50．2951．9 Mo95Standard3．81．5962．4 Ag107Standard2．20．7823．6 Cd112Standard1．20．6922．3 Sn118Standard9．20．7911．5 Sb121Standard8．90．8923．8 Ba138Standard1．10．41071．5 Pb208DRC0．10．1933．5 306 ChaoXing 表2 测定结果显示了 ELAN DRCⅡ 型 ICP －MS 能够很好 地满足半导体级 TMAH 分析精度需求。检测限 LD 是在5 的 TMAH 中连续采集信号后计算3 倍标准偏差而得。等效背 景浓度 BEC 是采集5的 TMAH 的信号转换成对应的浓度 而得。4 h 长期稳定性测试结果 图 1 ， 是在 5的 TMAH 中 直接加入200 ng/L 标准采集信号而得。 3结语 ELAN DRC Ⅱ型 ICP － MS 展示了分析痕量半导体级 化学品的优越性和适应性。利用计算机控制的标准模式和 DRC 模式自动切换， 在单一次样品分析的过程中仅用热等 离子体就可以分析其中所有的元素， 包括易受干扰的元素。 4参考文献 ［ 1］SEMI Standard C46 －0306， Guideline for tetramethylammonium hydroxide［S］ ． 图 1在 5的 TMAH 中加入 200 ng/L 标准后 4 h 长期稳定性 样品信号为连续采集， 标准模式和 DRC 模式设置在同一方法中， 且每次样品全信号采集时间小于 4 min  。 岩矿测试 投稿简则 岩矿测试 是中文核心期刊， 中国科技核心期刊 ， “中 国期刊方阵” 双效期刊。主要报道国内外与岩矿测试及分 析科学相关的新技术、 新方法、 新理论和新设备等研究成 果、 动态、 展望和评述以及有关实践经验， 突出服务于地质 科学和地质找矿事业， 促进岩矿测试技术的发展。 1栏目及字数 本刊设有研究报告及简报、 实验技术与装置、 综述、 分 析仪器研制、 环境分析与控制、 分析技术开发、 新知识新技 术讲座、 非金属矿产开发利用、 选冶工艺、 岩土物理力学试 验、 计算机应用、 问题讨论、 经验介绍、 来稿摘登等栏目。 原始论文应是具有创新性或重大进步的研究成果， 或 具有显著实用价值的技术和经验。要求来稿论点明确， 实 验数据系统、 完整、 准确， 文字精练， 层次分明; 综述既要注 意进展也要提出导向性意见。全文连同图、 表、 参考文献和 中英文摘要， 一般研究报告、 实验技术和装置不超过 6 000 字; 简报不超过5000字; 综述、 讲座8000 ～10000 字; 来稿摘 登、 问题讨论、 经验介绍2000 ～3000 字。 2本刊与作者有关投稿问题的约定 a． 作者在岩矿测试 远程稿件采编系统 http ∥ www． ykcs． ac． cn 投稿， 系统自动给出编号。编辑部收到稿 件后， 将稿件送审。 b． 为扩大刊物的影响， 加速科技交流， 本刊已同意国 内外检索期刊、 中国学术期刊 光盘版 、 中国期刊网 CNKI 、 万方数据 数字化期刊群和中文科技期刊全 文数据库 等电子刊物免费摘引或转载本刊所载论文， 作者 投往本刊的稿件视为同意上述出版物摘引。 c． 鉴于稿件送审及往返邮递均需时间， 本刊自收到稿 件起， 无特殊情况， 3 个月内函告稿件审理意见。 d． 凡接到本刊录用单的作者， 应根据评审意见逐条修 改或补充工作或对评审意见加以说明， 未与编辑部协商， 不得再将稿件另投他处。修改稿件应在限定时间内寄回编 辑部， 电子版文件在岩矿测试 远程稿件采编系统上传， 覆盖原文件; 或用电子邮件发来。 e． 稿件文责自负。编辑部可对来稿作文字的、 技术性 修改， 如有内容的重大删改， 将同作者商榷。 f． 录用稿件一般在一年内见刊， 稿件发表后按国家规 定支付稿酬 包含网上服务报酬 ， 并赠送该文载刊 2 册和 抽印本 10 册。编辑部将追究一稿多投或变相多投作者的 责任。若发现抄袭他人成果者， 稿件将不再寄给作者， 直接 寄送主管单位。 g． 凡本刊作者， 编辑部均立作者档案， 保存作者有关 资料。未录用稿件将退稿意见告知作者。 h． 作者与编辑部对以上各项如未提出异议， 双方均应信守。 3本刊对来稿的要求 a． 作者在岩矿测试 远程稿件采编系统 http ∥ www． ykcs． ac． cn 投稿 请尽量不要通过编辑部 E- mail 电子 邮件投稿 ， 文字简练、 标点规范、 术语准确。英文摘要最好 详于中文摘要， 以便国际交流和收录， 并给出与中文一致的 关键词。第一页下方注明论文的 “基金项目” 名称及编号; 第一作者的 “作者简介” 包括 姓名、 出生年、 性别、 民族、 籍贯、 职称、 从事的主要工作、 E- mail 地址和电话 。 b． 文内的表用三线表， 表头及内容简明、 不重复; 文内 的图用计算机绘制， 要求图中物理量、 刻度、 单位齐全， 线条 准确、 清晰。图、 表内容不得重复， 图名、 表名均需给出中英 文， 表头和图注应尽量使用国标通用物理量符号。图表均 放于文中相应位置。 c． 计量单位一律用国家法定计量单位， 量和单位一律 用符号书写， 量的符号用斜体， 单位符号用正体。 d． 化学名词术语请按中国化学会推荐的 “化学命名原 则” 编写。文中易混淆的外文字母或特殊符号请用铅笔注 明文种和正斜体。 e． 参考文献应引用主要文献， 按引用先后顺序编号并标 于文中相应处。文献要求写出全部作者 外文要求姓在前名在 后， 不写缩写点 、 文章题名、 刊物名、 年卷期、 起止页码等。 406 ChaoXing