光致酸產生劑

光致酸產生劑是一種光敏感的化合物，在光照下分解產生酸(H+)。在曝光後烘烤(PEB)過程中，這些酸會作為催化劑使得聚合物上懸掛的酸不穩定基團脫落，並產生新的酸。

基本介紹

• 中文名：光致酸產生劑
• 外文名：Photo Acid Generator
• 英文縮寫：PAG

化學放大膠的主要成分是聚合物樹脂、光致酸產生劑(photo acid generator， PAG)以及相應的添加劑(additives)和溶劑。光致酸產生劑是一種光敏感的化合物，在光照下分解產生酸(H+)。在曝光後烘烤(PEB)過程中，這些酸會作為催化劑使得聚合物上懸掛的酸不穩定基團脫落，並產生新的酸。懸掛基團的脫落改變了聚合物的極性，有足夠多的懸掛基團脫落後，光刻膠就能溶於顯影液。圖 1是光致酸產生劑在光子作用下產生酸；在 PEB 過程中，酸導致懸掛基團脫落，並生成一個新的酸分子(見圖 1(b))。 tBOC 懸掛基團脫落後，聚合物樹脂 PBOCST 就變成了親水的PHOST。

圖1 tBOC 膠中的光化學反應。圖中的“byproduct”是指反應生成的其他分子

在193nm 光刻膠中，常用的光致酸產生劑主要有兩類，一類是碘鹽(iodonium salts)，即叔丁基苯基碘鎓鹽全氟辛烷磺酸(tert-butylphenyliodonium perfluorooctanesulfonate， TBI-PFOS)；另一類是硫鹽(sulfonium salts)， 即三苯基鋶全氟丁烷磺酸(triphenylsulfonium perfluorobutanesulfonate, TPS-PFBS)、三苯基鋶全氟丁基(triphenyl sulfonium nanoflate， TPS-Nf)或三苯基鋶三氟磺酸(triphenylsulfonium trifluorosulfonate, TPS-TF)。

光致酸產生劑具備好的熱穩定性、量子產率高以及好的化學穩定性，然而，光致酸產生劑的環境持久性、生物體內積累性和毒性已成為決定它們商業生存的重要考慮因素。光致酸產生劑陰離子和陽離子的化學結構能夠決定或影響光致酸產生劑的特徵和性質，如不同陰離子的結構會導致光致抗蝕劑輻照後產生的光酸活性不同，不同的化學組成、形狀和尺寸也可能導致其或其共軛光酸的溶解性、擴散率、穩定性、揮發性、酸性和催化活性產生明顯變化，這些變化可直接導致關於光致抗蝕劑性能的許多參數，如固化效率、感光度、靈敏度、後曝光延遲穩定性、解析度、駐波、象輪廓和酸損失等發生改變。