हाल ही में, सिंघुआ विश्वविद्यालय के रसायन विज्ञान विभाग के प्रोफेसर जू हुआपिंग के नेतृत्व में शोध दल ने चरम पराबैंगनी (ईयूवी) फोटोरेसिस्ट पदार्थों के क्षेत्र में उल्लेखनीय प्रगति की है। उन्होंने पॉलीटेलुओक्सेन (पीटीईओ) पर आधारित एक नवीन फोटोरेसिस्ट विकसित किया है, जो उन्नत अर्धचालक निर्माण में प्रमुख पदार्थों के लिए एक नई डिज़ाइन रणनीति प्रस्तुत करता है।

जैसे-जैसे एकीकृत परिपथ प्रक्रियाएँ 7nm नोड और उससे आगे की ओर बढ़ रही हैं, 13.5 nm तरंगदैर्ध्य वाली EUV लिथोग्राफी उन्नत चिप निर्माण को सक्षम करने वाली प्रमुख तकनीक बन गई है। हालाँकि, उच्च परावर्तन हानि और कम चमक जैसी EUV प्रकाश स्रोतों की विशेषताएँ, अवशोषण दक्षता, प्रतिक्रिया तंत्र और दोष नियंत्रण के संबंध में फोटोरेसिस्टों के लिए और भी बड़ी चुनौतियाँ खड़ी करती हैं। वर्तमान मुख्यधारा के EUV फोटोरेसिस्ट अक्सर संवेदनशीलता बढ़ाने के लिए रासायनिक प्रवर्धन तंत्र या धातु-संवेदी समूहों पर निर्भर करते हैं, लेकिन अक्सर जटिल संरचनाओं, असमान घटक वितरण, प्रतिक्रियाओं के आसान प्रसार और स्टोकेस्टिक दोषों की शुरुआत जैसी समस्याओं का सामना करते हैं। एक आदर्श फोटोरेसिस्ट प्रणाली का निर्माण करने के लिए इन बाधाओं को दूर करना वर्तमान EUV लिथोग्राफी सामग्री क्षेत्र में एक प्रमुख चुनौती है। अकादमिक समुदाय व्यापक रूप से इस बात से सहमत है कि एक आदर्श EUV फोटोरेसिस्ट में निम्नलिखित चार प्रमुख तत्व एक साथ मौजूद होने चाहिए: 1) एक्सपोज़र खुराक को कम करने और संवेदनशीलता में सुधार के लिए उच्च EUV अवशोषण क्षमता; 2) उच्च ऊर्जा उपयोग दक्षता, यह सुनिश्चित करना कि प्रकाश ऊर्जा को एक छोटे आयतन में फोटोरेसिस्ट पदार्थ की घुलनशीलता में परिवर्तन में कुशलतापूर्वक परिवर्तित किया जाए; 3) यादृच्छिक घटक वितरण और प्रसार के कारण होने वाले दोष शोर से बचने के लिए आणविक-स्तरीय एकरूपता; 4) न्यूनतम निर्माण इकाइयाँ ताकि रिज़ॉल्यूशन पर तत्वीय विशेषता आकार का प्रभाव समाप्त हो और रेखा किनारा खुरदरापन (LER) कम हो। लंबे समय तक, कुछ ही पदार्थ प्रणालियाँ सभी चार मानदंडों को पूरा कर पाती थीं।

प्रोफ़ेसर जू हुआपिंग के शोध समूह ने अपने पूर्व आविष्कार पॉलीटेलुओक्सेन के आधार पर एक नया EUV फोटोरेसिस्ट विकसित किया, जो उपर्युक्त आदर्श फोटोरेसिस्ट की सभी शर्तों को पूरा करता है। इस अध्ययन में, टीम ने उच्च-EUV अवशोषण तत्व, टेल्यूरियम (Te) को Te─O बंधों के माध्यम से बहुलक आधार में सीधे समाहित किया। अक्रिय गैसों ज़ेनॉन (Xe), रेडॉन (Rn), और रेडियोधर्मी तत्व एस्टेटाइन (At) को छोड़कर, सभी तत्वों में टेल्यूरियम का EUV अवशोषण अनुप्रस्थ काट सबसे ऊँचा है। इसकी EUV अवशोषण क्षमता पारंपरिक फोटोरेसिस्टों और Zn, Zr, Hf, और Sn जैसे धातु तत्वों में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले लघु-अवधि तत्वों से कहीं अधिक है, जिससे फोटोरेसिस्ट की EUV अवशोषण क्षमता में उल्लेखनीय वृद्धि होती है। साथ ही, Te─O बंध की अपेक्षाकृत कम वियोजन ऊर्जा EUV अवशोषण पर प्रत्यक्ष मुख्य श्रृंखला विखंडन की अनुमति देती है, जिससे घुलनशीलता में परिवर्तन होता है और उच्च-संवेदनशीलता वाले धनात्मक-स्वर विकास को सक्षम बनाता है। यह फोटोरेसिस्ट पूरी तरह से एकल-घटक छोटे अणुओं से संश्लेषित किया गया है, जो एक अत्यंत सरल डिजाइन के तहत एक आदर्श फोटोरेसिस्ट की विशेषताओं को एकीकृत करता है, और अगली पीढ़ी के EUV फोटोरेसिस्ट के निर्माण के लिए एक स्पष्ट और व्यवहार्य मार्ग प्रदान करता है।

पॉलीटेलुओक्सेन: आदर्श EUV फोटोरेसिस्ट सामग्री

यह शोध एक फोटोरेसिस्ट डिज़ाइन पथ प्रदान करता है जो उच्च-अवशोषण तत्व Te, एक मुख्य-श्रृंखला विखंडन तंत्र और पदार्थ एकरूपता को एकीकृत करता है। इससे अगली पीढ़ी की EUV लिथोग्राफी सामग्रियों के विकास को बढ़ावा मिलने और उन्नत अर्धचालक प्रक्रियाओं के तकनीकी नवाचार में सहायता मिलने की उम्मीद है।

संबंधित उपलब्धि को 16 जुलाई को साइंस एडवांसेज में "ईयूवी फोटोरेसिस्ट के लिए आदर्श फॉर्मूलेशन के रूप में पॉलीटेलुओक्सेन" शीर्षक के तहत प्रकाशित किया गया था।

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