Ultratrace Impurity Analysis of Ultrapure Water with Low Boron Background by ICP-MS/MS

Význam tématu

Zkoumání ultrajemných stopových nečistot ve vysoce čisté vodě je klíčové pro výrobu polovodičů, kde dokonce ppt a sub-ppt koncentrace prvků mohou ovlivnit kvalitu a výtěžnost čipů.

Cíle a přehled studie

Tato studie hodnotí schopnosti přístroje Agilent 8900 ICP-QQQ s využitím MS/MS metodiky k detekci stopových prvků, zejména boru, v ultrapure water (UPW) na úrovni ppq/sub-ppt. Porovnává účinnost standardního systému Puric ω a modifikovaného Puric ω II s efektivním filtrem na odstraňování boru.

Použitá metodika a instrumentace

• Instrument: Agilent 8900 Triple Quadrupole ICP-MS (ICP-QQQ) se s-lens a ORS4
• Quartzová nebulizace (Agilent G1820-65138) a I-AS autosampler
• Původ vody: systémy Puric ω (bez filtru) a Puric ω II s borovým filtrem
• Proplach přístroje: ultrapure water (> 24 h) a následně 2 % HNO₃; kalibrace v 0,1 % HNO₃ s multi-element standardy SPEX

Hlavní výsledky a diskuse

• LOD a BEC většiny prvků dosahují rozsahu od 1 ppq do 0,63 ppt, potvrzující výjimečnou citlivost a potlačení rušivých signálů ICP-MS/MS.
• Boron: použití borového filtru v systému Puric ω II snížilo LOD z 0,51 ppt na 0,12 ppt a BEC z 1,2 ppt na 0,63 ppt, tedy o přibližně 50 %.
• U těžko ionizovatelných prvků Si a P byly dosaženy nízké detekční limity a BEC, což dokládá široký rozsah metodiky.

Přínosy a praktické využití metody

• Umožňuje rutinní kvalitu kontroly UPW na úrovni požadované pro pokročilé polovodičové procesy.
• Podporuje detekci kritických stopových prvků (B, Si, P, kovové nečistoty) v reálném čase.
• Zvyšuje spolehlivost výrobních linek a minimalizuje riziko defektů integrovaných obvodů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Online monitoring a automatická regulace kvality vody pomocí ICP-MS/MS.
• Rozšíření aplikace na další procesní kapaliny a chemikálie v mikroelektronice.
• Integrace datových analýz a strojového učení pro prediktivní údržbu systémů UPW.

Závěr

Agilent 8900 ICP-QQQ v kombinaci s efektivním borovým filtrem systému Puric ω II dosahuje detekčních limitů na úrovni ppq/sub-ppt a poskytuje spolehlivou kontrolu ultrapure water pro kritické aplikace v polovodičovém průmyslu.

Reference

• Measuring Inorganic Impurities in Semiconductor Manufacturing, Agilent publication, 5991-9495EN
• Sakai K., Shimamura Y., Ultrapure Process Chemicals Analysis by ICP-QQQ with Hot Plasma Conditions, Agilent publication, 5994-4025EN