Determination of ultra trace elements in high purity hydrogen peroxide with Agilent 8900 ICP-QQQ

Význam tématu

Vysoká čistota peroxidu vodíku je klíčová v polovodičovém průmyslu, kde jakákoli stopová kontaminace kovovými nečistotami může výrazně ovlivnit kvalitu a výtěžnost výroby čipů. Standard SEMI C30-1110 prožaduje monitorování prvků na úrovni ppt či sub-ppt, což vyžaduje vysoce selektivní a citlivé analytické metody. Tradiční ICP-QMS dosahuje svých limitů při nejnižších koncentracích, zatímco technologie ICP-QQQ nabízí pokročilou kontrolu rušivých signálů a umožňuje měření S a P, které dříve nebyly kvůli omezeným LOD měřitelné jedním přístrojem.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem aplikace bylo demonstrovat schopnost Agilent 8900 ICP-QQQ měřit veškeré prvky uvedené ve standardu SEMI C30-1110 (včetně síry a fosforu) a doplňkové prvky na úrovni ppt a sub-ppt v 35% roztoku vysokopiečlivého peroxidu vodíku. Studie zahrnovala vyhodnocení linearity kalibrace, detekčních limitů, opakovatelnosti výsledků a dlouhodobé stability analýzy během vícihodinového běhu.

Použitá metodika a instrumentace

Analýza byla provedena na Agilent 8900 ICP-QQQ v konfiguraci #200 Semiconductor s tandemovým uspořádáním dvou kvadrupólů a kolizně-reakčním článkem ORS4 s axiálním zrychlením. Použity byly různé kolizně-reakční plyny (He, H2, O2, NH3) pro optimalizaci potlačení rušení u jednotlivých prvků, aplikována byla také tzv. multi-tune metoda pro sekvenční ladění optimálních podmínek. Vzorky peroxidu vodíku byly stabilizovány přídavkem 0,07 % HNO3 a kvantifikace probíhala metodou standardních přídavků (MSA). Příprava a analýza probíhaly v čistém prostředí třídy 10 000.

Hlavní výsledky a diskuse

• Pro všechny sledované prvky SEMI byla dosažena vynikající linearita kalibrace v rozsahu 0–50 ppt.
• Detekční limity pro většinu prvků byly na úrovni sub-ppt, výjimkou byla křemík (LOQ 25 ppt) a síra (5,1 ppt DL, kvantifikováno na 190 ppt spikovaného vzorku).
• Reprodukovatelnost 10ppt roztoků vykázala RSD mezi 1,0 % a 8,1 % (u síry testováno s 100 ppt spikem).
• Dlouhodobá stabilita přes 3 h 40 min nepotvrdila výrazný drift, pouze mírný nárůst B a S pravděpodobně z kontaminace čistého prostoru.

Přínosy a praktické využití metody

• Jedna metoda pro měření všech prvků dle SEMI C30-1110 včetně S a P.
• Výrazně nižší LOD a potlačení rušivých signálů oproti běžnému ICP-QMS díky MS/MS režimu a selektivní reakční chemii.
• Možnost rutinního sledování ultra stopových kontaminantů v polovodičových chemikáliích pro zvýšení kvality a výtěžnosti výroby.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další optimalizace reakcí pro dosažení ještě nižších detekčních limitů u prvků s vyššími pozadími.
• Rozšíření metody na jiné vysoce čisté procesní chemikálie (např. kyseliny, solventy).
• Integrace automatizovaného vzorkování a online monitoringu pro kontinuální kontrolu procesů ve výrobě polovodičů.
• Vývoj softwarových nástrojů pro automatické rozpoznávání a korekci rušivých signálů.

Závěr

Studie prokázala, že Agilent 8900 ICP-QQQ v semiconducto­rové konfiguraci splňuje požadavky na měření sub-ppt až ppt úrovní stopových prvků v 35% H2O2 podle SEMI C30-1110. Metoda nabízí vynikající citlivost, linearitu a stabilitu analýzy, což umožňuje spolehlivě monitorovat nejvyšší stupeň čistoty polovodičových chemikálií.

Reference

• SEMI C30-1110, Specifications for Hydrogen Peroxide (2010).