IT之家7月26日消息,隨著集成電路工藝向7nm及以下節(jié)點(diǎn)不斷推進(jìn),13.5nm波長(zhǎng)的EUV光刻成為實(shí)現(xiàn)先進(jìn)芯片制造的核心技術(shù)。但EUV光源反射損耗大、亮度低等特點(diǎn),對(duì)光刻膠在吸收效率、反應(yīng)機(jī)制和缺陷控制等方面提出了更高挑戰(zhàn)。
清華大學(xué)宣布,該校化學(xué)系許華平教授團(tuán)隊(duì)在極紫外(EUV)光刻材料上取得重要進(jìn)展——開發(fā)出一種基于聚碲氧烷(Polytelluoxane,PTeO)的新型光刻膠,為先進(jìn)半導(dǎo)體制造中的關(guān)鍵材料提供了新的設(shè)計(jì)策略。
▲聚碲氧烷:理想的EUV光刻膠材料
IT之家查詢發(fā)現(xiàn),相關(guān)成果已于7月16日發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上(DOI:10.1126/sciadv.adx1918)。
該研究提供了一種融合高吸收元素Te、主鏈斷裂機(jī)制與材料均一性的光刻膠設(shè)計(jì)路徑,有望推動(dòng)下一代EUV光刻材料的發(fā)展,助力先進(jìn)半導(dǎo)體工藝技術(shù)革新。
清華表示,當(dāng)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)簇來(lái)提升靈敏度,但常面臨結(jié)構(gòu)復(fù)雜、組分分布不均、反應(yīng)容易擴(kuò)散,容易引入隨機(jī)缺陷等問題。
如何突破這些瓶頸,構(gòu)建理想光刻膠體系,成為當(dāng)前EUV光刻材料領(lǐng)域的核心挑戰(zhàn)。學(xué)界普遍認(rèn)為,理想的EUV光刻膠應(yīng)同時(shí)具備以下四項(xiàng)關(guān)鍵要素:
1)高EUV吸收能力,以減少曝光劑量,提升靈敏度;2)高能量利用效率,確保光能在小體積內(nèi)高效轉(zhuǎn)化為光刻膠材料溶解度的變化;3)分子尺度的均一性,避免組分隨機(jī)分布與擴(kuò)散帶來(lái)的缺陷噪聲;4)盡可能小的構(gòu)筑單元,以消除基元特征尺寸對(duì)分辨率的影響,減小線邊緣粗糙度(LER)。
長(zhǎng)期以來(lái),鮮有材料體系能夠同時(shí)滿足這四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)?,F(xiàn)在,許華平教授課題組基于團(tuán)隊(duì)早期發(fā)明的聚碲氧烷開發(fā)出一種全新的EUV光刻膠,滿足了上述理想光刻膠的條件。
聚碲氧烷的結(jié)構(gòu)與性能示意圖
在該項(xiàng)研究中,團(tuán)隊(duì)將高EUV吸收元素碲(Te)通過(guò)Te─O鍵直接引入高分子骨架中。碲具有除惰性氣體元素氙(Xe)、氡(Rn)和放射性元素砹(At)之外最高的EUV吸收截面,EUV吸收能力遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)光刻膠中的短周期元素和Zn、Zr、Hf和Sn等金屬元素,顯著提升了光刻膠的EUV吸收效率。
同時(shí),Te─O鍵較低的解離能使其在吸收EUV后可直接發(fā)生主鏈斷裂,誘導(dǎo)溶解度變化,從而實(shí)現(xiàn)高靈敏度的正性顯影。這一光刻膠僅由單組份小分子聚合而成,在極簡(jiǎn)的設(shè)計(jì)下實(shí)現(xiàn)了理想光刻膠特性的整合,為構(gòu)建下一代EUV光刻膠提供了清晰而可行的路徑。
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