HPLC-CAD-Analyse eines Photosäuregenerators in Photoresist

1. Einführung

Photolithographie ist ein Schlüsselprozess der IC-Fertigung und erfordert Photoresist als kritisches Material. Der Photosäuregenerator (PAG) im Photoresist ist entscheidend für Empfindlichkeit und Auflösung.

Photoresist besteht hauptsächlich aus organischem Lösungsmittel, Polymerharz, Photosäuregenerator und Additiven. Reinheit und Verunreinigungskontrolle des Photosäuregenerators beeinflussen direkt die Qualität des Photoresists und die Ausbeute in der Halbleiterfertigung.

Ein typischer Photosäuregenerator enthält ein Triphenylsulfonium-Kation und ein Perfluorbutansulfonat-Anion. Da das Anion nahezu keine UV-Absorption besitzt, ist CAD sinnvoll, wenn optische Detektoren begrenzt sind.

2. Instrumente und Materialien

Instrumente: Agilent 1200 HPLC-System mit Instrumax CADetector a1 Charged-Aerosol-Detektor.

Reagenzien: Watson’s distilled water, Acetonitril (HPLC grade), Ameisensäure (analytical grade).

Probe: Triphenylsulfoniumperfluorbutansulfonat.

3. Methode und Ergebnisse

3.1 Chromatographische Bedingungen

Säule: InfinityLab Poroshell 120 EC-C18. Säulentemperatur: 55 °C. Flussrate: 0.4 mL/min. Injektionsvolumen: 5 μL. Mobile Phase A: 0.2% wässrige Ameisensäure. Mobile Phase B: Acetonitril. Gradientenelution.

CAD-Bedingungen

Instrument: Instrumax CADetector a1. Driftrohrtemperatur: 40 °C. Zerstäubergasfluss: 3 L/min. Ladestrom: 1 μA. Ladegasfluss: 1 L/min.

3.2 Probenvorbereitung

Verdünnungsmittel: Methanol und Methanol/Wasser (1:1). Eine 2000 µg/mL Stammlösung wurde in Methanol hergestellt und seriell auf 1, 2, 5, 10, 100 und 1000 µg/mL verdünnt.

3.3 Versuchsergebnisse

Methodeneignung: Die Retentionszeiten von Kation und Anion waren geeignet; Auflösung, Peakform und Peakantwort waren gut.

Empfindlichkeit: Bei 1 µg/mL und 5 μL Injektion betrug das Signal-Rausch-Verhältnis 129.6 für Triphenylsulfonium und 84.3 für Perfluorbutansulfonat, jeweils nach ASTM-Methode.

Wiederholbarkeit: Sechs aufeinanderfolgende Injektionen ergaben eine Peakflächen-RSD von 0.989 für Triphenylsulfonium und 0.433% für Perfluorbutansulfonat.

Linearität: Im Bereich von 1–1000 µg/mL betrugen die Korrelationskoeffizienten R = 0.99998 für Triphenylsulfonium und R = 0.99985 für Perfluorbutansulfonat.

4. Fazit

HPLC-CAD bietet hohe Empfindlichkeit, gute Ionentrennung und Wiederholbarkeit sowie einen breiten linearen Bereich für die Analyse von Photosäuregeneratoren. Die Methode eignet sich für Qualitätskontrolle und Methodenbewertung von Photosäuregeneratoren.