利用纳米射弹二次离子质谱技术分析小于10纳米结构域的分子组成

《RAPID COMMUNICATIONS IN MASS SPECTROMETRY》：Examining the Molecular Composition of Sub-10-nm Domains With Nano-Projectile Secondary Ion Mass Spectrometry

纳米投射离子质量谱技术用于分析亚10纳米化学放大光刻胶，测试三种新型投射离子(n/q=100、50、30)，发现所有离子在碳箔上形成小于10纳米撞击坑，且等效性通过Q值验证(接近1)，证明新离子可应用于表面化学组成分析及非理想表面纳米结构表征。

　　

摘要

背景

极紫外（EUV）光的使用使得能够对小于10纳米的区域进行图案化处理。然而，继续缩小器件特征尺寸的进展受到现有化学增强抗蚀剂（CARs）性能的限制。这些材料需要在所需特征尺寸或更小的尺度上进行测试；因此，迫切需要在10纳米或更小的尺度上进行分子分析。

方法

纳米射弹二次离子质谱法（NP-SIMS）是一种表面分析技术，其中分析物表面被一系列在时间和空间上分离的金纳米射弹轰击。测试了三种新型初级离子作为在小于10纳米的区域进行分子分析的候选射弹，并与参考射弹[Au₄₀₀⁴⁺（n/q = 100）进行了比较。每种射弹都在碳箔、硅片和一种模型EUV CAR上进行了测试。

结果

通过对碳箔上撞击坑的透射电子显微镜图像进行观察，所有三种新型射弹产生的撞击坑直径均小于10纳米。测试样品上的二次离子产额与射弹动量呈线性关系。NP-SIMS分析的基础是每次射弹撞击的等效性。我们通过计算来自均匀表面的离子的相关系数（Q）来检验射弹撞击的等效性，发现对于参考射弹和新型射弹（n/q = 50），Q的值没有偏离1（未观察到相关性）。

结论

新型射弹（n/q = 50）能够对小于10纳米的区域进行采样。每次撞击都是等效的，因此可以用来研究非理想表面的分子均匀性，以及偏离平均值2-3个标准差的表面区域。这使得它成为研究新型EUV抗蚀剂的理想工具，这些抗蚀剂旨在制造低于当前20纳米临界尺寸的图案化特征。

利益冲突

S.V.V.、E.A.S.和M.J.E.均为Bienne Technology LLC的股东。