Basic Performance of the Agilent 7700s ICP-MS for the Analysis of Semiconductor Samples

Význam tématu

ICP-MS je zásadní technika pro identifikaci a kvantifikaci stopových kovových kontaminantů v chemikáliích používaných v polovodičovém průmyslu. Přesné stanovení prvků jako Na, K, Ca, Fe či P je klíčové pro zajištění kvality a spolehlivosti polovodičových procesů. Agilent 7700s představuje další generaci, která kombinuje vysokou citlivost, robustní odstraňování interferencí a stabilitu měření.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo otestovat základní výkon Agilent 7700s ICP-MS při analýze polovodičových vzorků a porovnat ho s předchůdcem (7500cs). Studie se zaměřila na detekční limity (DL), ekvivalentní koncentrace pozadí (BEC), stabilitu signálu, provoz v kolizním/reakčním článku a schopnost měřit organické rozpouštědla i v chladném plazmatu.

Použitá metodika a instrumentace

• ICP-MS Agilent 7700s vybavený PFA nebulizérem a platinovým rozhraním
• Nový frekvenčně laděný RF generátor pro stabilní plazma při organických matricích
• ORS3 kolizně-reakční člen s výchozími plyny He a H2, volitelně NH3 pro speciální matice
• Měření v režimech horkého, chladného plazmatu a různých plynů pro optimální odstranění polyatomových interferencí

Hlavní výsledky a diskuse

• Snížení detekčních limitů a BEC u většiny testovaných prvků: DL až 0,01–0,1 ppt pro lithné prvky, 0,1–1 ppt pro kovové stopové prvky
• Zvýšení citlivosti o přibližně 40 % oproti 7500cs a snížení náhodného šumu o polovinu
• He režim významně zlepšil detekci fosforu (10–50× nižší DL)
• H2 režim umožnil přímé stanovení Si na m/z 28 s minimální interferencí
• NH3 režim zajišťuje analýzu V v koncentrované HCl bez vlivu ClO interferencí (DL ~2,3 ppt)
• Výborná dlouhodobá stabilita (<5 % drift, <3 % RSD po 9 h měření v kyselině, <5 % RSD po 4 h ve 100 ppt IPA)

Přínosy a praktické využití metody

• Spolehlivá rutinní kontrola stopových kovů v polovodičových chemikáliích
• Flexibilita provozu v horkém i chladném plazmatu a volba plynů pro rozličné matice
• Nízké servisní požadavky, kompaktní rozměry a snížené provozní náklady
• Možnost analýzy vysoce výparných organických rozpouštědel bez poruchy plazmatu

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další rozšíření reagencií a optimalizace kolizně-reakčních buněk pro nové matrice
• Integrace s kapalinovou chromatografií pro speciální aplikace v dalších odvětvích (biochemie, farmacie)
• Automatizace měření a pokročilá datová analýza pro real-time monitoring
• Využití ve výzkumu nových materiálů, bateriových technologií a environmentálních studiích

Závěr

Agilent 7700s ICP-MS přináší významné zlepšení v citlivosti, odstraňování interferencí i dlouhodobé stabilitě oproti předchozím modelům. Díky flexibilnímu ORS3, pokročilému RF generátoru a možnosti provozu ve více režimech poskytuje robustní a univerzální řešení pro náročné analýzy v polovodičovém průmyslu. Jeho provozní vlastnosti a nízké servisní nároky přispívají k efektivnímu zajištění kvality v kritických výrobních procesech.

Reference

• Junichi Takahashi a kol., Basic Performance of the Agilent 7700s ICP-MS for the Analysis of Semiconductor Samples, Agilent Technologies Application Note, 2010