Direct Measurement of Metallic Impurities in 20% Ammonium Hydroxide by 7700s/7900 ICP-MS

Význam tématu

Ammonium hydroxid (NH₄OH) v koncentraci 20 % je klíčovou složkou čistících roztoků používaných v polovodičovém průmyslu (např. v metodě RCA SC-1). Přítomnost stopových kovů i na úrovni jednotek ppt může vést k defektům na křemíkových deskách. Tradiční analýza vyžaduje odstranění matrix sušením a rozpuštěním ve HNO₃, což je časově náročné a rizikové z hlediska kontaminace a ztráty volatilních analytů. Přímá měření v 20 % NH₄OH by zefektivnila kontrolu kvality a zrychlila proces analýzy.

Cíle a přehled studie / článku

Účelem aplikace bylo demonstrovat, že Agilent 7700s/7900 ICP-MS s vysokorychlostním generátorem RF a širokou paletou technologií pro potlačení spektrálních interferencí umožní přímé stanovení stopových kovů v koncentrovaném NH₄OH bez ředění. Studie hodnotila detekční limity pro 48 prvků, liniaritu kalibrace v rozsahu 10–100 ppt a dlouhodobou stabilitu signálu.

Použitá metodika a instrumentace

Analýza byla prováděna na Agilent 7700s ICP-MS vybaveném inertním vzorkováním (PFA double pass komora, demontovatelná hořáková trubice se zkleněným injektorem), PFA koncentickým nebulizérem a platinovými interface kužely. Pro potlačení interferencí se používaly režimy cool plasma, no gas, helium collision a vodíková reaction. Kalibrace metodou standardních přídavků (MSA) se prováděla v roztocích NH₄OH s postupnými spiky 10, 20, 50 a 100 ppt. Pro tunování byly použity prvky Li, Zn, Sn, Pb v 2 % NH₄OH, dodatečné proplachy UPW zajistily eliminaci kyselého zbytku.

Hlavní výsledky a diskuse

Detekční limity (3σ) pro 48 prvků se pohybovaly v rozsahu sub-ppt až jednotek ppt. Background equivalent concentrations byly rovněž na jednotkové úrovni ppt, pouze Ca dosahoval ~11 ppt. Liniarita kalibrace pro vybrané prvky (např. V v režimu He, Fe v cool plasma) byla v celém rozsahu 0–100 ppt vynikající. Dlouhodobá stabilita (cca 7 hodin) ukázala RSD ≈ 5 % pro 22 prvků na úrovni 100 ppt, což potvrzuje chemickou stabilitu a spolehlivost MSA v alkalickém prostředí.

Přínosy a praktické využití metody

• Zkrácení času analýzy díky eliminaci kroků sušení a přečiřování matrix.
• Snížení rizika kontaminace a ztráty volatilních analytů.
• Možnost rutinního monitoringu stopových kovů přímo v koncentrovaných polovodičových chemikáliích.
• Vysoká citlivost a spolehlivé potlačení spektrálních interferencí.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další vývoj technologií ICP-MS může zahrnovat ještě rychlejší přepínání režimů potlačení interferencí, rozšíření metod na další agresivní matrix (kaustické roztoky, organické směsi) a integraci on-line kontroly kvality v rámci čistících stanic pro polovodičový průmysl. Rovněž se očekává širší aplikace vysokorychlostního generátoru RF při hromadných měřeních v automatizovaných provozech.

Závěr

Studie prokázala, že Agilent 7700s ICP-MS je schopný přímé analýzy 20 % NH₄OH s detekčními limity v řádu jednotek ppt a dlouhodobou stabilitou ~5 % RSD. Díky kombinaci vysokorychlostního RF generátoru a multi-režimové ORS buňky lze eliminovat tradiční přípravu vzorku a umožnit rutinní měření stopových kovů v agresivních matrix.

Reference

1. Takeda K. a kol. Anal. Chim. Acta 426, 1, 2001, s. 105–109.