Analysis of Nanoparticles in Organic Reagents by Agilent 8900 ICP-QQQ in spICP-MS Mode
Aplikace | 2019 | Agilent TechnologiesInstrumentace
ICP/MS, ICP/MS/MS
ZaměřeníPolovodiče
VýrobceAgilent Technologies
Souhrn
Význam tématu
V moderním průmyslu polovodičů mohou již stopy kovových nanočástic (NP) v čistících a leptacích kapalinách způsobit defekty na waferu, jako jsou tzv. „cone defects“, které vedou ke zkratu elektrických signálů a snižují výtěžnost i spolehlivost výrobků. Kvantitativní stanovení kovových nanočástic v organických rozpouštědlech je proto klíčové pro kontrolu kvality v procesu výroby polovodičů.Cíle a přehled studie
Cílem této studie bylo ověřit použitelnost metody single particle ICP-MS (spICP-MS) v režimu MS/MS na Agilent 8900 ICP-QQQ pro stanovení magnetitových nanočástic Fe3O4 o velikosti 25 a 30 nm v organických rozpouštědlech používaných v polovodičovém průmyslu: isopropylalkohol (IPA), propylenglykol methyl ether acetate (PGMEA) a butylacetát (BuAc). Studie se zaměřila na citlivost, selektivitu, linearitu a dlouhodobou stabilitu měření.Použitá metodika a instrumentace
- Vzorky: Standardní suspenze Fe3O4 NP o nominálních průměrech 25 a 30 nm (Sigma Aldrich) byla navázána do IPA, PGMEA a BuAc. Aqueózní roztok železa (1000 ppm) sloužil k určení ionické citlivosti.
- Instrumentace: Agilent 8900 ICP-QQQ s kvadrupóly Q1/Q2 nastavenými na m/z 56, provozovaný v MS/MS režimu. Rychlá analýza ve Fast Time Resolved Analysis (TRA) s dobou akvizice 100 µs/dwell.
- Reakční plyn: Ammoniak (NH3) pro potlačení ArO a C2O2 rušení a kyslík (20 % O2 v Ar) přidávaný do vzorkové linie pro minimalizaci karbonových depozit na konické elektrody.
- Vstupní systém: Quartzová hořáková tryska (1,5 mm i.d.), PFA nebulizér a quartzová spray komora, autosampler SPS 4 s kontinuálním proplachem ultrapure vodou.
Hlavní výsledky a diskuse
- Rozlišení signálu nanočástic od pozadí: 30 nm Fe NP (5 ppt) vykázaly jasně oddělené píky od backgroundu ve všech třech rozpouštědlech.
- Stanovená střední velikost: ~30 nm, v dobré shodě s nominálními hodnotami.
- Nebulizační efektivita: přibližně 30 % (z poměru hmotnost analyzované částice k hmotnosti dodané do nebulizéru).
- Ionická citlivost Fe: 1500–2400 cps/ppt v závislosti na rozpouštědle.
- Mezní velikost částic (LoD): ~18 nm, omezená pozadím ionického Fe (BEC ≈ 0,6 ppt).
- Linearita: Rozsah 0,1–2 ppt pro 25 nm Fe NP s korelačním koeficientem R² = 0,998.
- Dlouhodobá stabilita: Po 12 hodinách kontinuálního měření zůstaly detekovaný počet částic i průměrná velikost konstantní s nízkými %RSD.
Přínosy a praktické využití metody
- Spolehlivá charakterizace velikosti, koncentrace a počtu kovových nanočástic v organických polosystémech.
- Analytická podpora pro kontrolu kvality reagencií v polovodičovém průmyslu.
- Schopnost potlačit spektrální rušení a minimalizovat pozadí zajišťuje vysokou přesnost a citlivost stanovení.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Rozšíření na více prvcové analýzy nanočástic (multielementární spICP-MS).
- Aplikace na další organické a vodné procesní chemikálie v průmyslovém prostředí.
- Vývoj inline a online monitorovacích systémů pro nepřetržitou kontrolu kvality.
- Optimalizace metodiky pro snížení detekčního limitu a rozšíření rozsahu měřitelné velikosti částic.
Závěr
Metoda spICP-MS na Agilent 8900 ICP-QQQ v MS/MS režimu prokázala vynikající schopnost detekovat a charakterizovat magnetitové nanočástice Fe3O4 o velikosti od 18 do 30 nm v organických rozpouštědlech s nízkou až ultranízkou koncentrací. Dosahuje vynikající linearity, stability a nízkého pozadí, což ji činí ideální pro QC v polovodičovém průmyslu a dalších průmyslových aplikacích.Reference
- Hagiwara T. et al. Study on Cone-defects during the Pattern Fabrication Process with Silicon Nitride, J. Photopolym. Sci. Technol., 28(1), 2015, 17–24.
- Yamanaka M., Wilbur S. Measuring Multiple Elements in Nanoparticle using spICP-MS, Agilent Tech. Publ., 5994-0310EN.
- Shimamura Y., Hsu D., Yamanaka M. Multielement Nanoparticle Analysis of Semiconductor Process Chemicals Using spICP-QQQ, Agilent Tech. Publ., 5994-0987EN.
- Yamanaka M., Wilbur S. Accurate Determination of TiO2 Nanoparticles in Complex Matrices using the Agilent 8900 ICP-QQQ, Agilent Tech. Publ., 5991-8358EN.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Analysis of 15 nm Iron Nanoparticles in Organic Solvents by spICP-MS
2020|Agilent Technologies|Aplikace
Application Brief Semiconductor Analysis of 15 nm Iron Nanoparticles in Organic Solvents by spICP-MS Using the exceptional sensitivity and low background of the Agilent 8900 ICP-QQQ Authors Monitor metallic nanoparticles in process chemicals Donna Hsu1 Yoshinori Shimamura1 Katsuo Mizobuchi1 Brian…
Klíčová slova
frequency, frequencysize, sizenormalized, normalizedcps, cpsparticle, particlepgmea, pgmeaspicp, spicpsignal, signalsemiconductor, semiconductorhour, hourshiny, shinypgme, pgmeindustrial, industrialmean, meanneb
Measuring Inorganic Impurities in Semiconductor Manufacturing
2022|Agilent Technologies|Příručky
Applications of ICP-MS Measuring Inorganic Impurities in Semiconductor Manufacturing Application Compendium > Return to table of contents > Search entire document Table of contents ICP-MS and ICP-QQQ in the Semiconductor Industry 4 Agilent Has Three Decades of ICP-MS Experience Driving…
Klíčová slova
return, returncontents, contentsicp, icptable, tablecps, cpsppt, pptgas, gassemiconductor, semiconductorconc, concqqq, qqqbec, becdocument, documententire, entiresearch, searchmode
Multielement Nanoparticle Analysis of Semiconductor Process Chemicals Using spICP-QQQ
2019|Agilent Technologies|Aplikace
Application Note Semiconductor Multielement Nanoparticle Analysis of Semiconductor Process Chemicals Using spICP-QQQ Characterization of Ag, Fe3O4, Al2O3, Au, and SiO2 NPs in TMAH in a single analytical run Author Yoshinori Shimamura, Donna Hsu, and Michiko Yamanaka Agilent Technologies, Inc. Introduction…
Klíčová slova
cps, cpsfrequency, frequencynanoparticle, nanoparticleparticle, particlecount, countnormalized, normalizedtmah, tmahsize, sizesec, secelement, elementintensity, intensitysignal, signalnanoparticles, nanoparticlestime, timenebulization
Single Nanoparticle Analysis of Asphaltene Solutions using ICP-QQQ
2018|Agilent Technologies|Aplikace
Application Note Energy and fuels Single Nanoparticle Analysis of Asphaltene Solutions using ICP-QQQ Agilent 8900 and ICP-MS MassHunter software module simplify spICP-MS analysis Authors Jenny Nelson Agilent Technologies, USA Michiko Yamanaka Agilent Technologies, Japan Francisco Lopez-Linares, Laura Poirier, and Estrella…
Klíčová slova
asphaltene, asphaltenenps, npsspicp, spicpnanoparticle, nanoparticleicp, icptotal, totalmetals, metalsparticle, particledilution, dilutionwere, werespicpms, spicpmssingle, singlesamples, samplesasphaltenes, asphaltenesconcentration