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近日，清華大學化學系許華平教授團隊在極紫外（EUV）光刻材料領域取得重大突破，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)新成果為先進半導體制造提供了關鍵材料的新設計策略，有望推動下一代EUV光刻技術的發(fā)展。 隨著集成電路工藝向7nm及以下節(jié)點邁進，13.5nm波長的EUV光刻技術成為實現(xiàn)先進芯片制造的核心。然而，EUV光源的高反射損耗和低亮度特性對光刻膠的靈敏度、吸收效率和缺陷控制提出了嚴峻挑戰(zhàn)。目前主流EUV光刻膠多依賴化學放大機制或金屬敏化團簇，但這些方法往往存在結構復雜、組分分布不均、反應擴散等問題，容易引入隨機缺陷，影響芯片制造的精度和良率。 許華平教授團隊基于此前發(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，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，誘導溶解度變化，實現(xiàn)高靈敏度的正性顯影。這一設計不僅簡化了材料結構，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。 
實驗數(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，合成工藝簡潔，具有良好的工藝兼容性和可擴展性。 這項研究不僅為EUV光刻膠的設計提供了全新思路，也為我國在高端半導體材料領域的自主創(chuàng)新奠定了重要基礎。相關成果已發(fā)表于國際權威期刊《科學進展》（Science Advances），并得到國家自然科學基金重點項目的支持。未來，該技術的進一步優(yōu)化和產業(yè)化有望助力全球半導體制造工藝邁向更先進的制程節(jié)點。 |
