NexION 300S ICP-MS测定半导体 级TMAH中的杂质

前言：四甲基氢氧化铵（TMAH）是一种广泛用于半导 体光刻工艺和液晶显示器（LCD）生产中形成酸 性光阻的基本溶剂。由于其在此类高要求应用中 的广泛使用，使得对TMAH纯度的检测变得越来越重要。SEMI标准C46-03061规定浓度为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 的浓溶液，实际上使用的TMAH溶液浓 度绝大多数都在1-3%之间。

由于具有快速测定各种工艺化学品中超痕量浓度（ng/L 或 万亿分之）待测元素的能 力，电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）已成为了质量控制分析工具。 然而，解决由基体带来的多原子干扰和由于含有碳造成的基体抑制效应是非常重要 的。在直接分析有机溶剂时这些问题就显得尤为突出。虽然低温等离子体已经被证 明能够有效减少氩干扰，但却比高温等离子体更容易造成基体抑制。此外，较低的 等离子体能量可能会生成其他一些未曾在高温等离子体条件下观察到的多原子干 扰。使用多极和非反应气体的碰撞池已被证明可以有效减少多原子干扰。但是动能 歧视将会造成灵敏度的下降，这将严重制约对ng/L浓度水平物质的分析。反应模式是一种使用反应气体（如NH3 ）与多原子干扰物进行选 择性反应，并通过四级杆质量过滤器建立动态带通，防 止其他副产物生成，从而在不抑制待测元素信号的基础 上有效消除多原子干扰的反应模式。 本应用报告证明了珀金埃尔默公司（PerkinElmer）的 NexION® 300S ICP-MS去除干扰，从而在使用高温等离 子体的条件下通过一次分析就能够对TMAH中全部痕量 水平的杂质元素进行测定的能力。

实验条件 TMAH溶液（Tamapure-AA，Tama Chemicals，日本 东京）浓度约为25%，将其用纯水稀释5倍进行样品制 图1. Mg标准曲线，反应气NH3 流量为0.3 mL/min。 图2. Al标准曲线，反应气NH3 流量为0.6 mL/min。 备，得到浓度为5%（W/W）的溶液。标准溶液使用浓度 为10 mg/L的多元素标准（PerkinElmer Pure，珀金埃尔默 公司，美国康涅狄格州谢尔顿）配制。实验使用的仪器为 NexION 300S ICP-MS（珀金埃尔默公司，美国康涅狄格州 谢尔顿）。仪器参数和进样系统组件如表1所示。 

结果 使用5倍稀释溶液进行标准加入法对25%的TMAH定量分 析。5% TMAH中Mg、Al 和Cr的标准曲线见图1-3，由图 可见三个元素的标准曲线均呈现较好的线性，这是由于选 用的NH3 反应气和动态带通调谐消除了所有与碳相关的多 原子干扰。

检出限（DLs）和背景等效浓度（BECS）都使用5% TMAH 进行测定，从而计算出5%TMAH的灵敏度。检出限（DLs） 的计算由标准偏差乘以3得到，而背景等效浓度（BECS）则 通过测定信号强度得到。回收率由加标20 ng/L的溶液测 定计算得到。结果总结于表2。 由于TMAH可以将ICP-MS进样管路和接口的颗粒和污染物 冲洗掉，因此TMAH会造成ICP-MS的信号跳跃。为了证明 NexION 300S ICP-MS处理TMAH的性能，我们进行了 循环试验，即将加标浓度为500 ng/L的5% TMAH溶液与 1% HNO3 交替进样。由图4可见，在对1% HNO3 分析完成 后分析加标浓度为500 ng/L的TMAH溶液，仪器表现出良 好、稳定的信号。

结论 NexION® 300S ICP-MS在对TMAH中ng/L水平的超痕量杂质进 行日常定量分析时表现出了可靠性和适宜性。实验结果表 明，通用池技术的反应池模式可以有效消除由氩和碳产生的多原 子光谱干扰，使得在对许多过去较难分析的元素进行测定时具有 较好的回收率和精密度。通用池由计算机控制进行标准模式和反 应模式的切换，这样就可以使用高温等离子体在一次进样中对所 有元素进行无干扰分析