研究目的
为了更好地理解模型有机锡极紫外光刻胶中温度和辐射诱导的反应机制，特别是氧气对热反应和辐射诱导化学过程的影响。
研究成果
β-NaSn13光刻胶展现出优异的热稳定性，其丁基脱附发生在696K温度下并遵循具有恒定能量的一级动力学过程。低能电子辐照会引发丁基脱附（该现象已通过电子激发脱附谱和X射线光电子能谱证实），从而导致组分变化——碳含量降低而氧化锡成分增加。氧气的存在能加速丁基脱附动力学过程，使电子激发脱附截面增大20%以上，这表明在含氧环境中可提升光刻胶的灵敏度。这些发现为通过控制曝光环境条件来优化有机锡极紫外光刻胶提供了机理性见解。
研究不足
该研究在超高真空（UHV）条件下进行，可能无法完全复现实际的极紫外（EUV）光刻环境。所使用的电子辐照能量（80 eV）虽能模拟但并未完全匹配EUV曝光时产生的全谱电子。实验采用的氧压（1×10??托）较低，可能无法代表实际工况中可能出现的高压环境。此外，X射线光电子能谱（XPS）分析具有表面敏感性（约1纳米的衰减长度），因此可能无法捕捉较厚薄膜内部的体相变化，且部分曝光区域在显影过程中脱落，表明薄膜厚度方向上未实现完全不溶。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用程序升温脱附（TPD）、电子激发脱附（ESD）和X射线光电子能谱（XPS）技术，探究模型β-NaSn13有机锡光刻胶的放气行为及辐射诱导化学变化。通过TPD监测不同温度区间的脱附/分解产物，利用低动能电子（80 eV）的ESD模拟极紫外曝光条件，采用XPS分析电子辐照前后的组分变化。通过向超高真空腔室回填PO2=1×10-7托的氧气评估氧环境的影响。
2：样品选择与数据来源：
将β-NaSn13薄膜旋涂于热生长氧化层或本征氧化层的硅衬底上。薄膜由2-庚酮溶剂中不同浓度（如90 mM锡基）的前驱体溶液制备，获得不同厚度（如~20纳米）。使用光谱椭偏仪测量厚度，原子力显微镜表征表面粗糙度。
3：实验设备与材料清单：
设备包括Hiden分析型TPD工作站、低能电子枪、法拉第杯、配备单色化Al Kα辐射的PHI 5600多技术XPS系统、质谱仪及高精度氧气进样泄漏阀。材料包含β-NaSn13前驱体、2-庚酮溶剂、Si(100)衬底及高纯氧气。
4：实验流程与操作规范：
薄膜以3000转/分钟旋涂30秒，随后在空气中70°C烘烤3分钟。TPD以30K/分钟速率升温至1173K。ESD采用电流密度约0.5μA/cm2的80eV电子束。XPS在电子辐照前后（135μC/cm2剂量）进行测试。氧环境研究通过将腔室回填至PO2=1×10-7托实现。
5：5μA/cm2的80eV电子束。XPS在电子辐照前后（135μC/cm2剂量）进行测试。氧环境研究通过将腔室回填至PO2=1×10-7托实现。 数据分析方法：
5. 数据分析方法：采用Polanyi-Wigner方程解析TPD数据以确定脱附级数与能量。通过指数衰减模型拟合实验数据计算ESD截面。XPS谱图经高斯/洛伦兹峰解卷积处理并量化原子组成。统计分析包含三组平行实验的95%置信区间误差棒。
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TPD workstation
Hiden analytical
Used for temperature programmed desorption studies to monitor resist desorption/decomposition products.
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electron gun
Used for electron stimulated desorption experiments with low kinetic energy electrons.
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Faraday cup
Used to characterize the areal current density profile of the electron beam.
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XPS system
PHI 5600 MultiTechnique
PHI
Used to obtain X-ray photoelectron spectra for compositional and chemical analysis.
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mass spectrometer
Used in TPD and ESD to detect desorption species.
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leak valve
Used to dose oxygen into the UHV chamber for ambient studies.
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spectroscopic ellipsometer
Used to determine film thicknesses.
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