光刻膠是半導體制造中至關重要的材料，直接影響半導體芯片的制程精度、穩定性和良率，是推動半導體技術進步的關鍵因素之一?。光刻膠作為配方型產品，其中樹脂的研發與生產是技術壁壘最 高的環節。樹脂是一種高分子聚合物物質，那么熱裂解-氣相色譜\質譜（PY_GCMS）成為其研究和組成性能不可或缺的研究手段。其次，光刻膠中的其他添加劑也能通過裂解的方式獲得信息。

在光刻膠的分析中，PY_GCMS 技術可以應用于以下幾個方面：

成分分析?：通過分析光刻膠在熱裂解過程中產生的揮發性小分子化合物，可以推斷其化學組成和結構。

質量控制?：通過對光刻膠樹脂進行輪廓分析，可以評估其質量是否符合光刻要求。

配方解析?：通過 PY_GCMS 可以穩定的、全面的獲得光刻膠成品的組成成分。

PY_GC/SQ與PY_GC/Q-TOF儀器聯用平臺

1 成分分析

01 光刻膠成分分析

?光刻膠主要由感光樹脂、感光劑、溶劑、添加劑等成分組成, 具體成分會根據不同的配方而有所不同。如?紫外負性膠的主要成分包括環化聚異戊二烯橡膠、2,6- 雙（4'- 疊氮亞芐基）-4- 甲基環己酮、甲苯等芳香烴溶劑以及必要的添加劑。?紫外正性光刻膠的核心成分包括甲酚醛樹脂、重氮萘醌磺酸酯類光敏劑、溶劑和增感劑、增韌劑和附著力促進劑等添加劑。

通過 PY-GCMS 聯用儀器能夠實現直接原樣品分析，無需經過溶解與提取步驟，最 大程度保持樣品的原始性能，結合 GCMS 出色的分離和強大的譜庫定性能力，能夠定性出絕大部分物質成分。對于譜庫之外的物質，也可以通過 GC/Q-TOF 高分辨質譜給出合理的結構解析。

02 單體與端基研究

樹脂是光刻膠生產中最 難突破的環節，其發生聚合的順序直接影響到光刻的性能。特別一些高端光刻膠，如 ArF 光刻膠中所含的樹脂單體不止一種，而是 2-3 種單體共聚而成。對于樹脂組成單體的研究及端基的類型等信息，可以通過裂解樹脂聚合物產生的單體及基團被 GCMS 儀器檢測與數據解析獲得。

03 雜質定性分析

光刻膠配方產品中雜質定性，是生產先進制程光刻膠產品的重要考量因素，對雜質的準確定性，能夠快速而有效的指導和改進生產工藝和流程。作為合成過程中的產物，往往這些雜質成分都是一些未知物，即無法通過譜庫檢索得到。然而，通過 GC/Q-TOF 高分辨質譜能夠獲得很好的定性結果。

對未知雜質進行低能 EI（12eV）分析，獲得分子離子峰，如下圖所示：

通過分子離子峰和同位素信息，計算得到分子式。再把分子離子峰打碎，獲得二級質譜信息，導入 MSC 軟件作雜質結構推導，如下圖所示：

2 質量控制

光刻膠的光刻效果直接反應了光刻膠的質量，那么在光刻膠的生產過程中如何控制其質量就顯得格外重要。控制光刻膠的質量往往需要多種手段并行，除了我們所熟知的單體殘留檢測（液相色譜）、分子量和分子量分布測量（GPC）、樹脂的極性分析（聚合物梯度洗脫色譜 GPEC）等；對于?光刻膠樹脂綜合性質的表征，可以通過 PY-GCMS 來實現，從而達到控制樹脂生產的質量。

由于樹脂聚合的順序不一樣，造成了其結構的穩定性和均一性存在差異，在裂解的過程中表現出不同的色譜行為，從而可以區分產品之間的差異。

3 配方解析

光刻膠逆向工程，依賴多個儀器平臺共同分析，并且數據結果相互補充與互通，才能加快國產替代的進程。那么，作為 PY-GCMS 儀器聯用平臺是其中不可或缺的一環，基于上面所談到的分析內容，在這里作一些歸納性總結。

01 快速分析成分：

無需對光刻膠樣品進行前處理，可直接進樣分析獲得樣品中多種成分。

02 出色的分離度與穩定性：

基于氣相色譜出色的分離能力和質譜 EI 離子源穩定的電離能力，能夠獲得清晰、穩定、重現性較好的樣品譜圖結果，便于做樣品間的差異比較。

03 樹脂單體分析：

裂解的方式對于樹脂單體類型的分析具有較好的效果。

04 樹脂聚合物溫度屬性研究：

逸出氣體分析（EGA）裂解曲線，考察連續溫度變化對樹脂樣品穩定形態的影響。

結語

對于光刻膠產業而言，PY_GCMS 儀器聯用平臺是被行業所認可的一種分析手段。安捷倫提供常規分析氣相色譜質譜和高分辨氣相色譜質譜平臺產品，對于研究低端與高端光刻膠提供更全面、更專業、更可靠的解決方案。

標簽：光刻膠半導體安捷倫