ICP/MS, ICP/MS/MS
ZaměřeníPolovodiče
VýrobceAgilent Technologies
Význam tématu
Vysoký stupeň čistoty procesních chemikálií, zejména ultrapure vody (UPW), je pro výrobu polovodičových součástek zásadní. Metalické a částicové nečistoty mohou negativně ovlivnit elektrické vlastnosti a výtěžnost výroby, proto průmysl vyžaduje detekční limity v jednotkách ppt.
Cíle a přehled studie
Cílem bylo ověřit schopnost Agilent 8900 ICP-QQQ s volitelným m-lensem při provozu v režimu horké plazmy měřit ultratracé prvky v UPW podle norem ASTM D5127-13 a SEMI F63-0521. Studie pokrývá 26 kritických prvků, jejich detekční limity a background equivalent concentrations (BEC).
Použitá metodika a instrumentace
Příprava vzorků:
- Vzorek ultrapure vody acidifikován na 0,1 % HNO₃.
- Metoda standardních přídavků s koncentracemi 5, 10, 20 a 40 ppt.
Provozní režimy ICP-QQQ:
- Režim bez plynů (no gas).
- Reakční režim s NH₃+H₂ (on-mass).
- Reakční režim s O₂ (mass-shift).
Použitá instrumentace
- ICP-QQQ Agilent 8900 Semiconductor Configuration.
- PFA-100 MicroFlow nebolizér, křemenná aerosolová komora a hořák s 2,5 mm injektorem.
- Standardní s-lens doplněný o m-lens a Pt-Ni skimmer cone.
- ORS4 collision/reaction cell, Q1 a Q2 pro MS/MS selekci.
- Dávkové řízení toků plynů (He, H₂, 10 % NH₃, O₂).
Hlavní výsledky a diskuse
- Kalibrační křivky pro zástupce prvků (K, Ca, Fe, Ni) vykázaly vynikající linearitu (r>0,999) bez nutnosti korekce pozadí.
- Pro 25 z 26 prvků byly naměřeny BEC <0,5 ppt a detekční limity (DL) <0,3 ppt, splňující požadavky norem.
- Boron vykázal BEC 1,11 ppt a DL 1,18 ppt při limitu 50 ppt a 15 ppt.
- Poměr CeO⁺/Ce⁺ pod 2 % potvrzuje stabilitu horké plazmy a minimalizaci EIE pozadí.
- Resoluce argonových interferencí (Ar⁺, ArH⁺, ArO⁺) umožnila sub-ppt analýzu Ca, K a Fe.
Přínosy a praktické využití metody
Metoda nabízí vysokou citlivost, nízké pozadí a plnou shodu s průmyslovými standardy pro monitorování kontaminantů v UPW. Automatické přepínání režimů plynů zrychluje analýzu a zjednodušuje pracovní postupy v kvalitativních laboratořích.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Rozšíření na další procesní chemikálie (peroxid vodíku, kyseliny).
- Analýza vzorků s vyšší matricí (např. křemíkové digesty) s kombinací studené a horké plazmy.
- Integrace do automatizovaných povrchových a online monitorovacích systémů.
- Využití datové analýzy a strojového učení pro predikci trendů kontaminace.
Závěr
Studie potvrdila schopnost Agilent 8900 ICP-QQQ s m-lensem pracovat v horké plazmě a měřit 26 kritických prvků v ultrapure vodě na úrovni jednotek a pod jednotky ppt. Vysoce citlivá a interferencemi odolná metoda je vhodná pro rutinní kontrolu čistoty procesních chemikálií v polovodičovém průmyslu.
Reference
- Applications of ICP-MS: Measuring Inorganic Impurities in Semiconductor Manufacturing, Agilent publication 5991-9495EN
- ASTM D5127-13, Standard Guide for Ultra-Pure Water Used in the Electronics and Semiconductor Industries
- SEMI F63 Guide for Ultrapure Water Used in Semiconductor Processing
- Kazuo Yamanaka: Determination of Ultratrace Elements in High Purity Hydrogen Peroxide with Agilent 8900 ICP-QQQ, Agilent publication 5991-7701EN
- Yu Ying: Analysis of Ultratrace Impurities in High Silicon Matrix Samples by ICP-QQQ, Agilent publication 5994-2890EN
- Technical Overview of Agilent 8900 Triple Quadrupole ICP-MS, Agilent publication 5991-6942EN
- Naoki Sugiyama, Kazumi Nakano: Reaction Data for 70 Elements Using O₂, NH₃ and H₂ with Agilent 8800 Triple Quadrupole ICP-MS, Agilent publication 5991-4585EN
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.