Recientemente, el equipo de investigación dirigido por el profesor Xu Huaping, del Departamento de Química de la Universidad de Tsinghua, logró avances significativos en materiales fotorresistentes para la radiación ultravioleta extrema (UVE). Desarrollaron un novedoso material fotorresistente basado en politeluoxano (PTeO), que ofrece una nueva estrategia de diseño para materiales clave en la fabricación avanzada de semiconductores.

A medida que los procesos de circuitos integrados avanzan hacia el nodo de 7 nm y más allá, la litografía EUV de longitud de onda de 13.5 nm se ha convertido en la tecnología central que permite la fabricación avanzada de chips. Sin embargo, las características de las fuentes de luz EUV como la alta pérdida de reflexión y el bajo brillo imponen mayores desafíos a las fotorresistencias con respecto a la eficiencia de absorción, los mecanismos de reacción y el control de defectos. Las fotorresistencias EUV convencionales actuales a menudo se basan en mecanismos de amplificación química o clústeres sensibilizados con metales para mejorar la sensibilidad, pero con frecuencia enfrentan problemas como estructuras complejas, distribución desigual de componentes, fácil difusión de reacciones y la introducción de defectos estocásticos. Superar estos cuellos de botella para construir un sistema de fotorresistencia ideal es un desafío central en el campo actual de los materiales de litografía EUV. La comunidad académica coincide ampliamente en que una fotorresistencia EUV ideal debe poseer simultáneamente los siguientes cuatro elementos clave: 1) Alta capacidad de absorción EUV para reducir la dosis de exposición y mejorar la sensibilidad; 2) Alta eficiencia de utilización de energía, asegurando que la energía de la luz se convierta eficientemente en cambios en la solubilidad del material fotorresistente dentro de un volumen pequeño; 3) Uniformidad a escala molecular para evitar el ruido de defectos causado por la distribución y difusión aleatoria de componentes; 4) Unidades de construcción mínimas para eliminar la influencia del tamaño de las características elementales en la resolución y reducir la rugosidad del borde de la línea (LER). Durante mucho tiempo, pocos sistemas de materiales cumplían con los cuatro criterios.

El grupo de investigación del profesor Xu Huaping desarrolló una novedosa fotorresistencia EUV basada en su invención previa del politeluoxano, que satisface las condiciones de la fotorresistencia ideal mencionada anteriormente. En este estudio, el equipo incorporó directamente telurio (Te), un elemento de alta absorción EUV, en la estructura principal del polímero mediante enlaces Te─O. El telurio posee la sección transversal de absorción EUV más alta entre todos los elementos, excepto los gases inertes xenón (Xe), radón (Rn) y el elemento radiactivo astato (At). Su capacidad de absorción EUV supera con creces la de los elementos de período corto comúnmente utilizados en las fotorresistencias tradicionales y elementos metálicos como Zn, Zr, Hf y Sn, lo que mejora significativamente la eficiencia de absorción EUV de la fotorresistencia. Simultáneamente, la energía de disociación relativamente baja del enlace Te─O permite la escisión directa de la cadena principal tras la absorción EUV, lo que induce cambios de solubilidad y permite el desarrollo de tonos positivos de alta sensibilidad. Esta fotorresistencia se sintetiza únicamente a partir de pequeñas moléculas de un solo componente, integrando las características de una fotorresistencia ideal bajo un diseño extremadamente simple, proporcionando un camino claro y factible para construir fotorresistencias EUV de próxima generación.

Politeluoxano: el material fotorresistente EUV ideal

Esta investigación proporciona un método de diseño de fotorresistencia que integra el elemento de alta absorción Te, un mecanismo de escisión de la cadena principal y la uniformidad del material. Se espera que impulse el desarrollo de materiales de litografía EUV de próxima generación y contribuya a la innovación tecnológica en procesos avanzados de semiconductores.

El logro relacionado fue publicado en Science Advances el 16 de julio bajo el título "Politeluoxano como la formulación ideal para fotorresistencia EUV".

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