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近日，清華大學(xué)化學(xué)系許華平教授團(tuán)隊(duì)在極紫外（EUV）光刻材料領(lǐng)域取得重大突破，成功開發(fā)出一種基于聚碲氧烷（Polytelluoxane, PTeO）的新型光刻膠。這一創(chuàng)新成果為先進(jìn)半導(dǎo)體制造提供了關(guān)鍵材料的新設(shè)計(jì)策略，有望推動(dòng)下一代EUV光刻技術(shù)的發(fā)展。 隨著集成電路工藝向7nm及以下節(jié)點(diǎn)邁進(jìn)，13.5nm波長(zhǎng)的EUV光刻技術(shù)成為實(shí)現(xiàn)先進(jìn)芯片制造的核心。然而，EUV光源的高反射損耗和低亮度特性對(duì)光刻膠的靈敏度、吸收效率和缺陷控制提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。目前主流EUV光刻膠多依賴化學(xué)放大機(jī)制或金屬敏化團(tuán)簇，但這些方法往往存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、組分分布不均、反應(yīng)擴(kuò)散等問題，容易引入隨機(jī)缺陷，影響芯片制造的精度和良率。 許華平教授團(tuán)隊(duì)基于此前發(fā)明的聚碲氧烷材料，通過將高EUV吸收元素碲（Te）直接引入高分子骨架，開發(fā)出新型光刻膠。碲元素在EUV波段具有極高的吸收截面，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)光刻膠中的碳、氧等輕元素及鋅、鋯等金屬元素，顯著提升了光刻膠的能量利用效率。同時(shí)，Te─O鍵的低解離能使其在吸收EUV能量后可直接發(fā)生主鏈斷裂，誘導(dǎo)溶解度變化，實(shí)現(xiàn)高靈敏度的正性顯影。這一設(shè)計(jì)不僅簡(jiǎn)化了材料結(jié)構(gòu)，還確保了分子尺度的均一性，有效降低了線邊緣粗糙度（LER），從而提升光刻圖案的精確度。 
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，該聚碲氧烷光刻膠在13.1 mJ/cm²的低曝光劑量下即可實(shí)現(xiàn)18nm線寬的高分辨率圖案，線邊緣粗糙度低至1.97nm，展現(xiàn)出優(yōu)異的性能。此外，該材料無需后烘處理，合成工藝簡(jiǎn)潔，具有良好的工藝兼容性和可擴(kuò)展性。 這項(xiàng)研究不僅為EUV光刻膠的設(shè)計(jì)提供了全新思路，也為我國(guó)在高端半導(dǎo)體材料領(lǐng)域的自主創(chuàng)新奠定了重要基礎(chǔ)。相關(guān)成果已發(fā)表于國(guó)際權(quán)威期刊《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances），并得到國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目的支持。未來，該技術(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化和產(chǎn)業(yè)化有望助力全球半導(dǎo)體制造工藝邁向更先進(jìn)的制程節(jié)點(diǎn)。 |
