Recentemente, a equipe de pesquisa liderada pelo Professor Xu Huaping, do Departamento de Química da Universidade Tsinghua, fez progressos significativos em materiais fotorresistentes para ultravioleta extremo (EUV). Eles desenvolveram um novo fotorresistente à base de politeluoxano (PTeO), oferecendo uma nova estratégia de design para materiais-chave na fabricação avançada de semicondutores.

À medida que os processos de circuitos integrados avançam em direção ao nó de 7 nm e além, a litografia EUV com comprimento de onda de 13.5 nm tornou-se a tecnologia central que permite a fabricação avançada de chips. No entanto, características das fontes de luz EUV, como alta perda de reflexão e baixo brilho, impõem maiores desafios aos fotorresistentes em relação à eficiência de absorção, mecanismos de reação e controle de defeitos. Os fotorresistentes EUV convencionais atuais frequentemente dependem de mecanismos de amplificação química ou clusters sensibilizados por metais para aumentar a sensibilidade, mas frequentemente enfrentam problemas como estruturas complexas, distribuição desigual de componentes, fácil difusão de reações e a introdução de defeitos estocásticos. Romper esses gargalos para construir um sistema fotorresistente ideal é um desafio central no campo atual de materiais de litografia EUV. A comunidade acadêmica concorda amplamente que um fotorresistente EUV ideal deve possuir simultaneamente os seguintes quatro elementos-chave: 1) Alta capacidade de absorção EUV para reduzir a dose de exposição e melhorar a sensibilidade; 2) Alta eficiência na utilização de energia, garantindo que a energia luminosa seja convertida eficientemente em mudanças na solubilidade do material fotorresistente dentro de um pequeno volume; 3) Uniformidade em escala molecular para evitar ruído de defeitos causado pela distribuição e difusão aleatórias de componentes; 4) Unidades construtivas mínimas para eliminar a influência do tamanho das características elementares na resolução e reduzir a rugosidade da borda da linha (LER). Por muito tempo, poucos sistemas de materiais conseguiam atender a todos os quatro critérios.

O grupo de pesquisa do Professor Xu Huaping desenvolveu um novo fotorresiste EUV baseado em sua invenção anterior de politeluoxano, satisfazendo as condições do fotorresiste ideal mencionado anteriormente. Neste estudo, a equipe incorporou diretamente telúrio (Te), um elemento de alta absorção de EUV, na estrutura do polímero por meio de ligações Te-O. O telúrio possui a maior seção transversal de absorção de EUV entre todos os elementos, exceto os gases inertes xenônio (Xe), radônio (Rn) e o elemento radioativo astato (At). Sua capacidade de absorção de EUV excede em muito a de elementos de curto período comumente usados em fotorresistes tradicionais e elementos metálicos como Zn, Zr, Hf e Sn, aumentando significativamente a eficiência de absorção de EUV do fotorresiste. Simultaneamente, a energia de dissociação relativamente baixa da ligação Te-O permite a cisão direta da cadeia principal após a absorção de EUV, induzindo mudanças de solubilidade e permitindo o desenvolvimento de tom positivo de alta sensibilidade. Esta fotorresistência é sintetizada somente a partir de pequenas moléculas de componente único, integrando as características de uma fotorresistência ideal em um design extremamente simples, fornecendo um caminho claro e viável para a construção de fotorresistências EUV de próxima geração.

Politeluoxano: O material fotorresistente EUV ideal

Esta pesquisa fornece um caminho de projeto de fotorresistência que integra o elemento de alta absorção Te, um mecanismo de cisão da cadeia principal e uniformidade do material. Espera-se que promova o desenvolvimento de materiais litográficos EUV de próxima geração e auxilie na inovação tecnológica de processos semicondutores avançados.

A conquista relacionada foi publicada na Science Advances em 16 de julho sob o título "Politeluoxano como a formulação ideal para fotorresiste EUV".

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