APWC: Analysis of Organic Solvent Samples by Automatic Standard Addition Method using ASAS-ICP-MS/MS

Význam tématu

Analýza stopových kovů v organických rozpouštědlech, jako je isopropylalkohol IPA, je klíčová pro zajištění kvality a spolehlivosti výrobních procesů v polovodičovém průmyslu.
Udržení úrovně kontaminantů pod požadovanými limity, například SEMI C41-0705 (<100 ppt), minimalizuje defekty na křemíkových waferech a zvyšuje výtěžnost výroby.
Automatizace tohoto procesu snižuje riziko kontaminace a lidské chyby.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo kvantifikovat ultratrace množství kovových nečistot v IPA pomocí metody standardního přídavku (MSA) v kombinaci s automatizovaným systémem ASAS a trojčtvercovým ICP-MS/MS Agilent 8900.
Výzkum se zaměřil na:

• Ověření schopnosti ASAS automatizovat přípravu standardních přídavků bez ohledu na zkušenosti operátora.
• Hodnocení detekčních limitů a ekvivalentů obsahu v pozadí (BEC) pro 48 prvků.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorkem byl elektronický grade IPA stabilizovaný 1 % kyselinou dusičnou.
Automatizovaný systém ASAS:

• Automatické měření průtoku pomocí dvou optických senzorů a bublinové techniky.
• Výpočet objemu standardního roztoku 1 ppb potřebného pro požadované koncentrační přírůstky.
• Dodání standardu do vzorku prostřednictvím stříkačkového čerpadla a mixovacího bloku.

ICP-MS/MS Agilent 8900:

• Skleněný koaxiální nebulizér, Peltier chlazená komůrka, křemenná hořáková trubice a platinové kužele.
• Vyhodnocení interferencí s použitím plynů Ar, O2, NH3, He a H2 v CRC.

Hlavní výsledky a diskuse

Bylo změřeno 48 prvků s detekčními limity od 0,005 do 0,78 ng/L a hodnotami BEC od 0,002 do 6,4 ng/L.
Odstranění interferencí:

• 24Mg: potlačení interference 12C12C+ v teplém plazmatu s NH3 (BEC 0,082 ng/L, DL 0,020 ng/L).
• 27Al a 52Cr: úspěšné potlačení interferencí pomocí NH3 a O2.
• 31P: měřeno v režimu He+O2, linearita 5–50 ppt, BEC 43 ng/L, DL 2,6 ng/L.

Přínosy a praktické využití metody

• Vysoká úroveň automatizace snižuje riziko kontaminace a chybné manipulace.
• Reprodukovatelné stanovení ultratrace prvků bez závislosti na operátorovi.
• Dosažené limity detekce překračují požadavky SEMI C41-0705 pro IPA.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj může zahrnovat rozšíření metodiky na jiná rozpouštědla, plně integrované automatizační platformy s umělou inteligencí a aplikace v environmentálním a farmaceutickém odvětví.

Závěr

ASAS v kombinaci s Agilent 8900 ICP-MS/MS poskytuje robustní a vysoce automatizovaný přístup k analýze stopových kovů v IPA na úrovni sub-ppt. Eliminace manuálních kroků zvyšuje přesnost, snižuje riziko kontaminace a zlepšuje důvěryhodnost dat.

Reference

• SEMI C41-0705 Specifications and Guidelines for 2-Propanol (2005).
• J. Takahashi, K. Mizobuchi, Asia Pacific Winter Conference on Plasma Spectroscopy (2008).
• K. Mizobuchi, N. Yamada, M. Yukinari, The Japan Society for Analytical Chemistry, 74th Touronkai (2014).
• K. Mizobuchi, N. Yamada, M. Yukinari, The Japan Society for Analytical Chemistry, 66th Nenkai (2017).