第二章 實驗方法
2.5 中性釋氣定性、定量分析
真空腔體本身亦有釋氣現象，故必須將其考慮入背景值；背景值與偵 測值之差別在於有無光源的開啟，在重複多次的訊號值與背景值測量後 將所得偵測訊號平均值減掉背景訊號平均值，即得到中性釋氣淨訊號。
本釋氣實驗利用 QMS 對 N2 訊號強度之校正來進行中性釋氣定量；於 10-8~10-9 torr 的壓力下，背景訊號中 m/z 18(H2O)之訊號強度可達 104數 量級，但中性釋氣淨訊號強度往往只有 103數量級以下，故本實驗判定是 否為中性釋氣之有效訊號的條件為：訊雜比(S/N, signal to noise ratio)大於 2 者才列入為有效訊號計算。
本釋氣實驗將備置好的光阻薄膜晶圓片裁切成長條狀待測樣品，利用
雙面銅膠帶黏貼於不銹鋼樣品載台上；並且將不銹鋼樣品載台與同步輻 射光源呈一夾角θ，θ = 22.5°，如圖 2 所示。因同步輻射光源點很小，
此 θ = 22.5° 夾角之目的在於能使曝光面積放大而使 Dose 下降，由式 (13)可知，而趨向國際上釋氣量測之定義，15 mW cm-2或 10 mW cm-2， 此角度大於一般光阻薄膜的 critical angle，可避免殘留的反射光直進入 QMS 內造成干擾。
2.5.1 光源波長、光阻厚度、光阻成分對中性釋氣定性之量測 本實驗所偵測之光阻中性釋氣質荷比範圍分別為 PMMA 的 m/z 11~101、GJ 與 GJH 的 m/z 11~201。因待測樣品長度掃描受腔體設計限 制，故將 m/z 11~201 分成 m/z 11~101 及 m/z 101~201 兩段掃描。
本實驗從波長的變化檢視光阻釋氣物種與波長的關係，使用光源依波 長(能量)短至長(大至小)排序，依序為 6.7 nm (BEUV, 185.05 eV)、13.5 nm (EUV, 91.84 eV)、103.3 nm (VUV, 12 eV)及 193 nm (DUV, 6.42 eV)。從光 阻厚度的變化檢視光阻釋氣物種與膜厚的關係，故準備約介於 50~120 nm 膜厚的光阻樣品。PMMA、GJ 與 GJH 的結構組成不同，藉此探討不同 成分組成之光敏性光阻薄膜的關係。
2.5.2 光源波長、光阻厚度、光阻成分對中性釋氣定量之量測 國際上釋氣量之量測定義有兩種:其一是 SEMATECH 團隊在光劑 量(Dose)為 15 mW cm-2下，量測 m/z 35~200 的釋氣物質(exclude m/z 44)；
其二是 IMEC 團隊在光劑量(Dose)為 10 mW cm-2 下，量測 m/z 45~200
的釋氣物質，此兩團隊均以 N2 的校正曲線來定量釋氣量。本實驗曝光 量的控制為 Z 軸的掃瞄速度，表 1 為中性釋氣實驗在 6.7 nm (BEUV) 與 13.5 nm (EUV)光源照射下所使用 Z 軸掃描速度(ν )、n (Number of photon)及 w (曝光後線寬)對照表，如下:
表 1. PMMA、GJ、GJH 各光阻實驗參數對照表
PMMA/GJ、GJH PMMA/GJ、GJH
λ (nm) 6.7 13.5
Energy (eV) 185.05 91.84
n (photon s-1) 1.78×1012 2.75×1013 ν (cm s-1) 8.95×10-3/8.60×10-3 2.39×10-2/2.37×10-2
w (cm) 0.151 0.149
光照在光阻表面的幅照度(Irradiance)或一般所稱的之光劑量(Dose)，
在本實驗的曝光條件定義如下：
Dose= nhc
λ(ν w)
(13) n 為每秒光束線所輸出的光子數(Photons s-1)，h 為普朗克常數(Planck’s constant, 6.626×10-34 J s)，c 為光行進的速度(3×108 m s-1)，λ 為光源波長 (nm)， ν 為光阻曝光時的移動速度(cm s-1)， w 為光源照射在光阻薄膜 的寬度。利用式(13)與表 1 中的參數即可計算出 6.7 nm 與 13.5 nm 光源 所對照之光劑量(Dose)。利用 N2 訊號對絕為壓力之校正曲線來定量中性釋氣的方法如下，從章節 2.4.2 的結果可得訊號強度與壓力之關係 κ (count/torr)，再將 κ 依下列關係帶入即可推算出釋氣速率(molecules, cm-2 s-1)，如下：