近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、新能源汽車、消費類電子等領(lǐng)域的應(yīng)用持續(xù)增長以及5G的到來，集成電路（integrated circuit）產(chǎn)業(yè)發(fā)展正迎來新的契機。
集成電路制造過程中，光刻工藝約占整個芯片制造成本的35%，是半導(dǎo)體制造中最核心的工藝。涉及到的材料包括多種溶劑、酸、堿、高純有機試劑、高純氣體等。在所有試劑中，光刻膠的技術(shù)要求最高。賽默飛憑借其在離子色譜和ICPMS的技術(shù)實力，不斷開發(fā)光刻膠及光刻相關(guān)材料中痕量無機非金屬離子和金屬離子的檢測方案，助力光刻膠產(chǎn)品國產(chǎn)化進程。從光刻膠溶劑、聚體、顯影液等全產(chǎn)業(yè)鏈，幫助半導(dǎo)體客戶建立起完整的質(zhì)量控制體系。
光刻膠是什么？
光刻膠又稱抗刻蝕劑，是半導(dǎo)體行業(yè)的圖形轉(zhuǎn)移介質(zhì)，由感光劑、聚合物、溶劑和添加劑等四種基本成分組成。將光刻膠旋涂在晶圓表面，利用光照反應(yīng)后光刻膠溶解度不同而將掩膜版圖形轉(zhuǎn)移到晶圓表面，實現(xiàn)晶圓表面的微細圖形化。根據(jù)光刻機的曝光波長不同，光刻膠種類也不同。
光刻相關(guān)材料
光刻相關(guān)材料主要有溶劑、顯影劑、清洗劑、刻蝕劑和去膠劑，這些材料被稱為高純濕電子化學(xué)品，是集成電路行業(yè)應(yīng)用非常廣泛的一類化學(xué)試劑。
光刻膠常用溶劑有丙二醇甲醚/丙二醇甲醚醋酸酯（PGME/PGMEA）、甲醇、異丙醇、丙酮和N-甲基吡咯烷酮（NMP）等。
常見的正膠顯影劑有氫氧化鈉和四甲基氫氧化銨等，對應(yīng)的清洗劑是超純水。
光刻膠及光刻相關(guān)材料中
金屬離子、非金屬陰離子對集成電路的影響
半導(dǎo)體材料擁有*的電性能和物理性能，這些性能使得半導(dǎo)體器件和電路具有*的功能。但半導(dǎo)體材料也容易被污染損害，細微的污染都可能改變半導(dǎo)體的性質(zhì)。通常光刻膠、顯影液和溶劑中無機非金屬離子和金屬雜質(zhì)的*控制在ppb級別，控制和監(jiān)測光刻工藝中無機非金屬離子和金屬離子的含量，是集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中非常重要的環(huán)節(jié)。
光刻膠及光刻相關(guān)材料中
無機金屬離子、非金屬離子的測定方法
國際半導(dǎo)體設(shè)備和材料產(chǎn)業(yè)協(xié)會（Semiconductor Equipment and Materials International,SEMI）對光刻膠、光刻工藝中使用的顯影劑、清洗劑、刻蝕劑和去膠劑等制定了嚴格的無機金屬離子和非金屬離子的*和檢測方法。離子色譜是測定無機非金屬離子雜質(zhì)（F-、Cl-、NO2- 、Br-、NO3- 、SO42-、PO43-、NH4+）常用的方法。在SEMI標準中，*用離子色譜測定無機非金屬離子，用ICPMS測定金屬元素。賽默飛憑借其離子色譜和ICPMS的技術(shù)，緊扣SEMI標準，為半導(dǎo)體客戶提供簡單、快速和準確的光刻膠和光刻相關(guān)材料中無機金屬離子和非金屬離子的檢測方案，確保半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和升級順利進行。
針對光刻膠及光刻相關(guān)材料中痕量無機非金屬離子和金屬元素的分析，賽默飛離子色譜和ICPMS提供三大解決方案。
方案一
NMP、PGMEA、DMSO等有機溶劑中
痕量無機金屬和非金屬離子的測定方案
光刻膠所用有機溶劑中無機非金屬離子的*低至ppb~ppm級別。賽默飛離子色譜提供有機溶劑直接進樣的方式，通過譜睿技術(shù)在線去除有機基質(zhì)，一針進樣同時分析SEMI標準要求監(jiān)控的無機非金屬離子。整個分析過程無需配制任何淋洗液和再生液，方法高效穩(wěn)定便捷，避免了試劑、環(huán)境、人員等因素可能引入的污染。
ICS 6000高壓離子色譜
有機試劑閥切換流路圖
光刻膠溶劑中ng/L級超痕量金屬雜質(zhì)的測定，要求將有機溶劑直接進樣避免因樣品制備過程引起的污染。由于 PGMEA 和 NMP具有高揮發(fā)性和高碳含量，其基質(zhì)對ICPMS分析會引入嚴重的多原子離子干擾，并對等離子體帶來高負載。iCAP TQs ICP-MS 中采用等離子體輔助加氧除碳，并結(jié)合冷等離子體、串聯(lián)四級桿和碰撞反應(yīng)技術(shù)，可有效去除干擾。變頻阻抗式匹配的RF發(fā)生器設(shè)計，可輕松應(yīng)對有機溶劑直接進樣，并可實現(xiàn)冷焰和熱焰模式的穩(wěn)定切換。
冷焰TQ-NH3模式測定
NMP中Mg
熱焰TQ-O2模式測定
NMP中V
NMP、PGMEA有機溶劑直接進樣等離子體狀態(tài)
未加氧（左），加氧（右）
方案二
顯影液中無機金屬離子及非金屬離子測定方案
光刻工藝中常用的正膠顯影液是氫氧化鈉和四甲基氫氧化銨，對于這兩大堿性試劑賽默飛推出強大的在線中和技術(shù)，樣品僅需稀釋2倍或無需稀釋直接進樣，避免了樣品前處理引入的誤差和污染，對此類樣品中陰離子的定量限達到10ppb以下。這一方法幫助多家高純試劑客戶解決了堿液檢測的技術(shù)難題，將該領(lǐng)域的高純試劑純度提升到更高水平。
中和器工作原理
四甲基氫氧化銨TMAH是具有強堿性的有機物，作為顯影液的TMAH常用濃度為2.38%, 為了避免樣品處理中引入的污染，ICPMS通常采用直接進樣方式測定。在高溫下長時間進樣堿性樣品，會導(dǎo)致腐蝕石英炬管，引起測定空白值的提高。iCAP TQs使用最新設(shè)計的SiN陶瓷材料Plus Torch，耐強酸強堿，可一勞永逸地解決堿性樣品中痕量金屬離子的測定。
新型等離子體炬管Plus Torch
方案三
光刻膠單體和聚體中鹵素及金屬離子測定方案
光刻膠單體和聚體不溶于水，雖溶于有機試劑但容易析出，常規(guī)方法難以去除基質(zhì)影響。賽默飛推出CIC在線燃燒離子色譜-測定單體和聚體中的鹵素，通過燃燒，光刻膠樣品基質(zhì)被*消除，實現(xiàn)一次進樣同時分析樣品中的所有鹵素含量。燃燒過程實時監(jiān)控，測定結(jié)果準確穩(wěn)定，滿足光刻膠中痕量鹵素的*。
圖 CIC燃燒離子色譜儀
SEMI P32標準使用原子吸收、ICP光譜和ICP質(zhì)譜法來測定光刻膠中ppb級的Al Ca Cr 等10種金屬雜質(zhì)，樣品前處理可采用溶劑溶解和干法灰化酸提取兩種方法。溶劑溶解法是使用PGMEA等有機溶劑將樣品稀釋50-200倍，超聲波振蕩充分溶解后，直接進樣測定。部分聚合物較難溶解于有機溶劑中，將采用500-800度干法灰化處理，并用硝酸溶解殘留物提取。iCAP TQs采用在樣品中添加內(nèi)標工作曲線法測定，對于不同基質(zhì)樣品及處理方法的樣品可提供準確的測定結(jié)果。
總結(jié)
針對集成電路用光刻膠及光刻相關(guān)材料，賽默飛離子色譜和ICPMS提供無機非金屬離子和金屬離子雜質(zhì)檢測的完整解決方案，為光刻膠及高純試劑客戶提供安全、便捷可控的多方位支持。“膠”相輝映，賽默飛在行動，助力集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展，促進光刻膠國產(chǎn)化進程，歡迎來詢！
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