Note d’application HPLC-CAD

1. Introduction

La photolithographie est une étape critique de la fabrication des circuits intégrés (CI) et représente environ 40 % à 50 % du temps de procédé de fabrication des puces. Le photoresist est un matériau clé des semi-conducteurs et représente une part importante des coûts liés à la lithographie.

Le photoresist est un mélange complexe de solvants organiques, de résines polymères, de générateurs de photoacide (PAG) et d’additifs. La pureté des PAG et le contrôle des impuretés influencent la qualité du photoresist, sa résolution et le rendement des produits semi-conducteurs.

Comme l’anion polyfluorosulfonate présente pratiquement aucune absorption UV, le détecteur d’aérosols chargés (CAD), qui ne dépend pas de l’activité optique, convient à l’évaluation du contrôle qualité des PAG. Cette application prend le trifluorobutylsulfonate comme exemple.

2. Instruments et matériaux

Instrument : chromatographe liquide Agilent 1200 avec détecteur d’aérosols chargés Instrumax CADetector a1 (CAD).

Réactifs : eau pure, acétonitrile (qualité chromatographique) et acide formique (qualité analytique).

Échantillon : trifluorobutanesulfonate de triphénylsulfonium.

3. Méthodes et résultats

3.1 Conditions chromatographiques

Colonne : InfinityLab Poroshell 120 EC-C18. Température de colonne : 55 °C. Débit : 0,4 mL/min. Volume d’injection : 5 μL.

Phase mobile A : solution aqueuse à 0,2 % d’acide formique. Phase mobile B : acétonitrile. Élution en gradient.

Conditions CAD : CADetector a1 ; tube de dérive 40 °C ; gaz de nébulisation 3 L/min ; courant de polarisation 1 μA ; gaz de polarisation 1 L/min.

3.2 Préparation de l’échantillon

Diluant : méthanol et méthanol-eau (1:1). Une solution mère de trifluorobutanesulfonate de triphénylsulfonium à 2000 µg/mL a été préparée dans le méthanol, puis diluée progressivement pour obtenir des solutions à 1, 2, 5, 10, 100 et 1000 µg/mL.

3.3 Résultats expérimentaux

3.3.1 Applicabilité de la méthode

Dans ces conditions, les temps de rétention de l’anion et du cation étaient adaptés, avec une bonne résolution, une bonne forme de pic et une bonne réponse de pic.

3.3.2 Sensibilité de la méthode

Pour un échantillon à 1 µg/mL injecté à 5 μL, le triphénylsulfonium a donné S/N 1097,4 (méthode ASTM) et le trifluorobutylsulfonate a donné S/N 122,9 (méthode ASTM).

Figure 1. Chromatogramme d’applicabilité de méthode.

Figure 2. Résultat de sensibilité pour l’échantillon à 1 µg/mL.

3.3.3 Répétabilité

Six injections consécutives ont été utilisées pour évaluer la répétabilité. Le RSD% de l’aire de pic du triphénylsulfonium était de 0,880 %, et celui du trifluorobutylsulfonate était de 1,222 % ; les deux valeurs étaient inférieures à 2,0 %, indiquant une bonne répétabilité.

Figure 3. Chromatogramme de répétabilité sur six injections.

Figure 4. Données de répétabilité du triphénylsulfonium et du trifluorobutylsulfonate.

3.3.4 Linéarité

Sur la plage 1–1000 µg/mL, le coefficient de corrélation du triphénylsulfonium était R 0,99995 et celui du trifluorobutylsulfonate était R 0,99976, montrant une bonne linéarité et une large plage linéaire.

4. Conclusion expérimentale

Cette méthode HPLC-CAD permet d’analyser l’anion dans un échantillon de générateur de photoacide. Elle offre une sensibilité élevée, une bonne séparation ionique, une bonne répétabilité et une large plage linéaire, et peut être utilisée pour le contrôle qualité et l’évaluation de méthode des PAG.

Figure 5. Résultats de linéarité de 1 à 1000 µg/mL.