Sub-ppb detection limits for hydride gas contaminants using GC-ICP-QQQ

Aplikace | 2015 | Agilent TechnologiesInstrumentace
GC, Speciační analýza, ICP/MS/MS
Zaměření
Průmysl a chemie, Polovodiče
Výrobce
Agilent Technologies

Význam tématu


Hydridové plyny, jako jsou fosfin, arsín, hydrogen sulfid, karbonyl sulfid a silan, představují klíčové nežádoucí příměsi v procesech petrochemického a polovodičového průmyslu. I stopové množství ovlivňuje účinnost katalyzátorů při výrobě polymerů a elektrické vlastnosti polovodičových materiálů či zařízení. S rostoucími požadavky na čistotu a výkonnost roste potřeba spolehlivé analýzy na úrovni ppt.

Cíle a přehled studie


Cílem studie bylo vyvinout a ověřit vysoce citlivou metodu na bázi kombinace plynové chromatografie s trojnásobným kvadrupólem ICP-MS (GC-ICP-QQQ), která umožní stanovit široké spektrum hydridových plynů v sub-ppb a ppt úrovních. Metoda byla porovnána s konvenční GC-ICP-MS (Agilent 7900) ve standardním režimu.

Použitá metodika a instrumentace


Pro separaci byl použit GC Agilent 7890 s kolonkou DB-1 (100 m × 0,53 mm, 5,0 µm) za izotermických podmínek a konstantního tlaku 20 psig. Vzorkování probíhalo pomocí šestipolohového ventilu s 400 µL smyčkou. GC byl napojen na Agilent 8800 ICP-QQQ vybavený dvojnásobným kvadrupólem (Q1 a Q2) kolem ORS3 buňky, kde se jako reakční plyn používalo kyslíku (O2 mode) pro tvorbu reakčních produktů (MO+) a vodík (H2 mode) pro odstraňování interferencí při měření Si.

Hlavní výsledky a diskuse


Detekční limity (DL) vypočtené dvojím přístupem (2×S/N a metodou opakovaných měření) pro GC-ICP-QQQ dosahovaly:
  • fosfin (PO+): 8–19 ppt
  • german (GeO+): 3,9 ppt
  • arsín (AsO+): 1,3 ppt
  • hydrogen sulfid/karbonyl sulfid (SO+): 110–210 ppt
  • silan (Si+): 140–200 ppt
Ve srovnání s konvenční GC-ICP-MS byly detekční limity až 5–10× nižší u plynů s vyšším pozadím (P, S) a sub-ppt u Ge a As obou metod.

Přínosy a praktické využití metody


  • Možnost rutinního sledování stopových hydridů na úrovni ppt.
  • Přesnější řízení kvality procesních plynů v petrochemii a polovodičové výrobě.
  • Predikce životnosti katalyzátorů a minimalizace prostojů.
  • Zajištění elektrických parametrů polovodičových materiálů bez interferenčního rušení.

Budoucí trendy a možnosti využití


Dalším směrem je nasazení ultračistých polymerních nebo inertních kolonkových materiálů ke snížení pozadí, rozšíření metodiky na další toxické či radioaktivní hydridy a integrace s on-line procesním monitorováním. Kombinace MS/MS režimu s různými reaktivními plyny nabídne flexibilitu pro široké spektrum analytů.

Závěr


GC-ICP-QQQ s Agilent 8800 prokázala výrazně vyšší citlivost a nižší pozadí než konvenční GC-ICP-MS, umožňuje stanovení klíčových hydridových příměsí v procesech petrochemie a polovodičové výroby na úrovni jednotek až desítek ppt.

Reference


  • Geiger W, Soffey E, Wilbur S, Scanlon C. Sub-ppb detection limits for hydride gas contaminants using GC-ICP-QQQ. Agilent Technologies Application Note 5991-5849EN, 2015.

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Agilent ICP-MS Journal (July/August 2015 – Issue 62)
Determination of Trace Impurities in Electronic Grade Arsine by GC-ICP-QQQ
Measuring Inorganic Impurities in Semiconductor Manufacturing
ANALYSIS OF PROPYLENE IMPURITIES USING SELECT LOW SULFUR COLUMN AND SINGLE TUNE WITH GC-ICP-MS QQQ ORS