超纯水 (UPW) 的电阻率 > 18 MΩ-cm，是最关键的半导体制程化学品之一，因为在制造过程中的许多阶段它都会与晶圆表面直接接触。由于水中的杂质会影响最终电子器件的性能和可靠性，因此必须在 ppt (1 × 10–9 g/kg) 或亚 ppt 水平上监测 UPW 中的多种元素。

根据 ASTM 和 SEMI 的 UPW 标准指南，除硼 (B) 之外，许多元素的检出限 (DLs) 应小于 0.5 ppt，背景等效浓度 (BECs) 应小于 1 ppt。考虑到控制 UPW 中 B 背景水平的难度，对硼的检出限和背景等效浓度分别放宽至 15 ppt 和 50 ppt。

此外，由于 B 在环境中的丰度较高、电离效率低且存在记忆效应，因此使用 ICP-MS 检测低于 1 ppt 的 B 具有挑战性。

由于 B 背景信号受水质的影响较大，Organo Puric ω Ⅱ UPW 制备系统配备了用于去除 B 的过滤器。为了测试该系统的有效性，使用 Agilent 8900 半导体配置 ICP-MS/MS 分析了 UPW。该仪器配备石英雾化器 (G1820-65138)，并使用安捷伦 I-AS 自动进样器进样。

图 1 显示了与 I-AS 自动进样器相连的 Organo 流动清洗口。该清洗口仅适用于安捷伦 ICP-MS 仪器。

organo upw ias

图 1. 安捷伦 I-AS 自动进样器和 Puric ω II UPW 的 Organo 流动清洗口系统

分析 UPW 中的多种杂质元素

Agilent ICP-MS MassHunter 软件会根据瓶装 Puric ω II UPW 空白样品 10 次重复测定的标准偏差的 3 倍自动计算 LODs 和 BECs（表 1）。
大多数元素（包括 B）的 LODs 和 BECs 在 1 ppq 至 0.63 ppt 范围内，证实了 ICP-MS/MS 方法具有卓越的灵敏度和干扰去除能力。

表 1. UPW 中分析物的 LODs 和 BECs。浓度单位：ppt

organo 表 1

评估硼过滤器的有效性

使用 8900 ICP-MS/MS 方法分析未配备硼过滤器的 Organo Puric ω 系统制备的 UPW，采集 B 的分析数据。

比较使用两种系统获得的 LODs 和 BECs（图 2），结果表明，使用硼过滤器时，LODs 和 BECs 均下降了约 50% 或更多。Puric ω II 过滤器将 B 的 LOD 从 0.51 ppt 降低至 0.12 ppt，将 BEC 从 1.2 ppt 降低至 0.63 ppt。

organo 图

图 2. 使用两种纯化系统制备的 UPW 中硼的 LODs 和 BECs：无 B 过滤器 (Puric ω) 和配备高效的 B 过滤器 (Puric ω II)。

释放 8900 ICP-MS/MS 的检测潜能

硼是一种低质量、难电离且广泛存在的污染物。即使是最洁净的超纯水，硼的检测也具有挑战性。8900 的超洁净进样系统、高灵敏度和高电离效率，结合配备硼过滤器的 Organo Puric ω 系统，可有效降低背景污染，从而使 8900 ICP-MS/MS 实现出色的检出限和极低的背景。

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使用 ICP-MS 对低硼背景的超纯水进行超痕量杂质分析