前言过氧hua氢 (H2O2) 是半导体设备制造过程中采用的最重要的制程化学品之一。H2O2 作为强氧化剂，可用于清洗硅片、去除光刻胶，并在印刷电路板上蚀刻金属铜。当化学品与硅片直接接触时，必须尽可能地将痕量金属污染控制在浓度，以保持器件的性能和产量。国际半导体设备与材料产业协会 (SEMI) 发布了有关半导体制程化学品（包括 H2O2）性能指标的标准 (SEMI C30-1110 – Specifications for HydrogenPeroxide)。SEMI 5 级为最高的纯度级别，绝大多数杂质元素的含量不超过10 ppt。半导体行业用于监测痕量元素污染物的标准方法是四极杆 ICP-MS(ICP-QMS)，但对于更小的器件架构和更高的器件性能的追求致使需要监测大量更低浓度的污染物元素。因此，当前行业要求分析方法能够在 ppt或亚 ppt 级别的背景等效浓度 (BEC) 下分析各种痕量元素。

SEMI 标准 C30-1110 包括高纯 H2O2 中允许的硫酸盐和磷酸盐最大浓度的性能指标，其限值为 30 ppb。该限值相当于元素浓度为 10 ppb 的硫和磷，当前这两种污染物无法通过 ICP-QMS 进行测量。而近期发展起来的串联四极杆 ICP-MS (ICP-MS/MS) 能够获得更低的硫、磷检测限，使其可以监测所有的 SEMI 元素。本应用简报介绍了使用 Agilent 8900 ICP-MS/MS 测定H2O2 中 ppt 至亚 ppt 级杂质的结果。测定了所有 SEMI 规格中规定的元素和几个其他元素。此外，通过测量硫和磷元素浓度来评估硫酸盐和磷酸盐是否符合 SEMI 规格。继 2012 年推出的 Agilent 8800 ICP-MS/MS 大获成功之后，8900 ICP-MS/MS 是安捷伦的第二代 ICP-MS/MS。8900 采用串联质谱仪布局，配有两个四极杆质谱仪，可在 MS/MS 模式下运行。本研究使用的 8900 型号具有更高灵敏度，配备轴向加速的新型 ORS4 碰撞/反应池 (CRC)以及专用氩气流路可提供更低的硫和硅背景。

实验部分采用标准 Agilent 8900 #200 半导体配置 ICP-MS/MS电感耦合等离子体质谱仪仪器。该 8900 #200 配备 PFA-100 雾化器、帕尔贴冷却石英雾化室、石英炬管、铂尖采样锥和截取锥以及 s透镜。雾化器在自吸模式下操作，能够减小蠕动泵管线引起样品污染的可能性。在半导体应用中，关键要求是达到每种分析物绝对检测限。为实现这一目标，测量超痕量污染物的实验室可使用多重调谐方法，其中在测量各种溶液的过程中依次采用多个调谐步骤。该方法可优化调谐条件，使其在对分析物保持最高灵敏度的同时，能够除去不同类型的干扰物。本研究使用了几种适合多种分析物测定的反应池气体（He、H2、O2 和 NH3）。由于 H2O2 属于低基质样品，因此还要利用冷等离子体条件测量元素，该模式可提供 BEC。调谐参数如表 1 所示，其他采集参数如表 2 所示。表 3 和表 4 中显示了 Q1 和 Q2设置以及定量分析结果。

使用 TAMAPURE-AA-10 过氧hua氢 (35%, TamaChemicals, Japan) 作为样品基质。为稳定加标元素，将超纯硝酸 (TAMAPURE-AA-10) 加入到 H2O2 样品中，所用比例为 1 份 70% HNO3 对 1000 份样品，最终得到的酸浓度为 0.07%。作为高纯度半导体样品分析的典型方法，采用标准加入法 (MSA) 进行校准。配制混合多元素标准溶液 (SPEX CertiPrep, NJ, US)，并将其以10、20、30、40、50 ppt 的浓度加标至空白 H2O2 基质中，形成标样添加校准溶液。样品溶液在临分析前进行配制。所有样品前处理和分析均在 10000 级洁净室中进行。

SEMI 元素的定量分析结果和检测限如表 3 所示。SEMI标准中未规定的其他元素结果如表 4 所示。各个检测限是对空白 H2O2 样品进行 10 次重复测量计算得出，结果以 3σ 值表示。为便于比较，还显示了所有上述元素在纯水中的定量分析结果和检测限。通过测量加标 10 ppt 多元素和 100 ppt 硫元素的 H2O2样品，来评估长期稳定性。在序列一开始生成校准曲线，然后将加标样品作为未知样品来运行，总分析时间为 3 小时 40 分钟。加标样品的分析结果如图 2 所示，13 个分析结果的 RSD 分别列于表 3 和表 4 中（稳定性 RSD%）。结果证明获得了良好的稳定性，RSD 介于1.0%（无气体模式中的铅）和 8.1%（无气体模式中的硼）之间。在运行期间，硼和硫的加标样品浓度逐渐增大，可能是由于洁净室空气和空气过滤系统中的硼和硫污染所导致。

结论采用 Agilent 8900 ICP-MS/MS 可使多种元素（包括 SEMI C30-1110 中规定的所有元素以及其他痕量元素）在高纯 35% 过氧hua氢中均以亚 ppt 至ppt 级测出。在 0 ppt 至 50 ppt 浓度范围获得了的线性校准曲线。几乎所有元素均获得了亚 ppt级定量结果，其余元素具有几个 ppt 的检测限（除Si 以外，其检测限为 25 ppt）。在持续 3 小时40 分钟的高纯 35% 过氧hua氢样品分析序列中，加标分析物在 10 ppt（S 为 100 ppt）浓度下获得了 1.0%–8.1% RSD 的重现性。结果证明 Agilent8900 半导体配置 ICP-MS/MS 仪器适用于高纯半导体级试剂和制程化学品的常规分析。