极紫外光刻胶产气的定性和定量检测

• 作者: 于天君 吴衍青 曾毅 李嫕 杨国强 杨树敏 王双青 赵俊 郝青山 陈金平
• 来源期刊: 分析化学
• 关键词: 光刻胶 产气 分子玻璃 极紫外 光刻
• 年，卷（期）: 2020,（12）
• 所属期刊栏目: 研究报告
• 页码范围: 1658-1665
• 页数: 8页
• 语种: 中文
• DOI: 10.19756/j.issn.0253-3820.201366

摘要

利用压强升高法建立了极紫外(Extreme ultraviolet,EUV)光刻胶产气检测系统,对以分子玻璃(Molecular glass)螺芴(9,9'-Spirobifluorene,SP)为主体材料的光刻胶薄膜体系Film A、B、C和D进行产气的定性和定量分析,其中,Film A的主体材料外围取代基团为叔丁氧羰基(t-Butylcarbonyl,Boc),Film B和C是在Film A光刻胶薄膜顶层覆盖不同厚度的保护层,Film D的主体材料外围取代基团为醋酸金刚烷酯(Adamantyl acetate,Ad).采用四极杆质谱检测光刻胶薄膜在EUV曝光条件的产气组分,结果表明,Film A产气的主要来源为光照产生的酸催化光刻胶主体材料脱Boc取代基反应释放的异丁烯(C4 H8)和CO2气体,以及少量由于产酸剂(Photo-acid generator,PAG)分解释放的苯类挥发性组分.覆盖保护层的Film B、C产气成分与Film A类似,但各离子峰的丰度明显降低.Film D的质谱图上显示气体释放成分为CO2和极微量的金刚烷类取代基的碎片峰.通过高精度真空规定量分析不同薄膜的产气量,原位实时检测结果表明,光刻胶薄膜产气速率在曝光初始阶段最快,而后逐渐变缓或趋于稳定,表明光刻胶薄膜表面的分子在EUV光照更容易释放气体.对比Film A和Film B、C体系发现,顶层覆盖可以显著降低光刻胶的产气速率和产气量,增加顶层覆盖厚度,抑制产气效果更明显,在Film A顶层覆盖厚度30 nm的保护层,10 mJ/cm2曝光剂量下,产气量从1.19×1015 molecule/cm2降低到2.35×1014 molecule/cm2,降低了约5倍,证明顶层覆盖是降低光刻胶薄膜产气的有效方法.不同取代基团的主体材料形成的光刻胶薄膜Film D和Film A在EUV曝光中的产气差别明显,Film D的产气速率和产气量比Film A降低了10倍以上,表明光刻胶主体材料的外围取代基团对光刻胶薄膜的产气量具有显著影响,更大分子量和更高脱保护反应活化能的取代基团有助于降低光刻胶薄膜的产气量.