לאחרונה, צוות המחקר בראשות פרופסור שו הואפינג מהמחלקה לכימיה באוניברסיטת צינגהואה עשה התקדמות משמעותית בחומרי פוטורזיסט בעלי קרינה אולטרה סגולה קיצונית (EUV). הם פיתחו פוטורזיסט חדשני המבוסס על פוליטלואוקסאן (PTeO), המציע אסטרטגיית עיצוב חדשה לחומרים מרכזיים בייצור מוליכים למחצה מתקדמים.

ככל שתהליכי מעגלים משולבים מתקדמים לעבר צומת 7 ננומטר ומעבר לו, ליתוגרפיה של EUV באורך גל של 13.5 ננומטר הפכה לטכנולוגיית הליבה המאפשרת ייצור שבבים מתקדם. עם זאת, מאפיינים של מקורות אור EUV כמו אובדן החזרה גבוה ובהירות נמוכה מציבים אתגרים גדולים יותר על פוטורזיסטים בנוגע ליעילות ספיגה, מנגנוני תגובה ובקרת פגמים. פוטורזיסטים מרכזיים של EUV מסתמכים לעתים קרובות על מנגנוני הגברה כימיים או אשכולות רגישים למתכת כדי לשפר את הרגישות, אך לעתים קרובות מתמודדים עם בעיות כגון מבנים מורכבים, פיזור רכיבים לא אחיד, דיפוזיה קלה של תגובות והכנסת פגמים סטוכסטיים. פריצת צווארי בקבוק אלה לבניית מערכת פוטורזיסט אידיאלית היא אתגר מרכזי בתחום חומרי הליתוגרפיה הנוכחיים של EUV. הקהילה האקדמית מסכימה באופן נרחב כי פוטורזיסט אידיאלי של EUV צריך להחזיק בו זמנית את ארבעת המרכיבים המרכזיים הבאים: 1) קיבולת ספיגה גבוהה של EUV כדי להפחית את מינון החשיפה ולשפר את הרגישות; 2) יעילות ניצול אנרגיה גבוהה, המבטיחה שאנרגיית האור מומרת ביעילות לשינויים במסיסות חומר הפוטורזיסט בנפח קטן; 3) אחידות בקנה מידה מולקולרי כדי למנוע רעש פגמים הנגרם על ידי פיזור ודיפוזיה אקראיים של רכיבים; 4) יחידות בנייה מינימליות כדי לבטל את השפעת גודל התכונות האלמנטריות על הרזולוציה ולהפחית את חספוס קצה הקו (LER). במשך זמן רב, מעט מערכות חומרים יכלו לעמוד בכל ארבעת הקריטריונים.

קבוצת המחקר של פרופסור שו הואפינג פיתחה פוטורזיסט חדשני מסוג EUV המבוסס על המצאתם הקודמת של פוליטלואוקסאן, העונה על תנאי הפוטורזיסט האידיאלי הנ"ל. במחקר זה, הצוות שילב ישירות טלוריום (Te), יסוד בעל ספיגת EUV גבוהה, בעמוד השדרה של הפולימר באמצעות קשרי Te─O. לטלור יש את חתך הרוחב של ספיגת EUV הגבוה ביותר מבין כל היסודות למעט הגזים האינרטיים קסנון (Xe), ראדון (Rn) והיסוד הרדיואקטיבי אסטטין (At). קיבולת ספיגת ה-EUV שלו עולה בהרבה על זו של יסודות קצרי מחזור הנפוצים בפוטורזיסטים מסורתיים ויסודות מתכת כמו Zn, Zr, Hf ו-Sn, מה שמשפר משמעותית את יעילות ספיגת ה-EUV של הפוטורזיסט. במקביל, אנרגיית הדיסוציאציה הנמוכה יחסית של קשר Te─O מאפשרת ניתוק ישיר של השרשרת הראשית לאחר ספיגת EUV, מה שגורם לשינויים במסיסות ומאפשר פיתוח גוונים חיוביים בעלי רגישות גבוהה. פוטורזיסט זה מסונתז אך ורק ממולקולות קטנות בעלות רכיב יחיד, ומשלב את המאפיינים של פוטורזיסט אידיאלי תחת עיצוב פשוט ביותר, ומספק מסלול ברור ובר ביצוע לבניית פוטורזיסטים של EUV מהדור הבא.

פוליטלואוקסאן: חומר הפוטורזיסט האידיאלי ל-EUV

מחקר זה מספק נתיב תכנון פוטורזיסט המשלב את האלמנט בעל הספיגה הגבוהה Te, מנגנון חיתוך בשרשרת הראשית ואחידות החומר. צפוי לקדם את פיתוח חומרי הליתוגרפיה EUV מהדור הבא ולסייע בחדשנות טכנולוגית של תהליכי מוליכים למחצה מתקדמים.

ההישג הרלוונטי פורסם ב-Science Advances ב-16 ביולי תחת הכותרת "פוליטלואוקסאן כניסוח האידיאלי לפוטורזיסט של EUV".

אודות SLKOR:

SLKOR, שבסיסה בשנג'ן, סין, היא חברת היי-טק לאומית מתפתחת במהירות בתחום מוליכים למחצה להספק. עם מרכזי מחקר ופיתוח בבייג'ינג ובסוז'ואו, צוות הטכני המרכזי שלה מגיע מאוניברסיטת צינגהואה. כחדשנית בטכנולוגיית התקני הספק מסיליקון קרביד (SiC), SLKORמוצריה נמצאים בשימוש נרחב בכלי רכב המונעים אנרגיה חדשה, ייצור חשמל פוטו-וולטאית, האינטרנט של הדברים התעשייתי ואלקטרוניקה צרכנית, ומספקים פתרונות מוליכים למחצה קריטיים ליותר מ-10,000 לקוחות ברחבי העולם.

החברה מספקת יותר מ-2 מיליארד יחידות מדי שנה, כאשר טרנזיסטורי MOSFET של SiC ודיודות SBD בעלות התאוששות אולטרה-מהירה מדור חמישי קובעים סטנדרטים בתעשייה מבחינת יחס יעילות ויציבות תרמית. SLKOR מחזיקה ביותר מ-100 פטנטים על המצאות ומציעה מעל 2,000 דגמי מוצרים, תוך הרחבת תיק המוצרים הקריטיים שלה על פני התקני חשמל, חיישנים ומעגלים משולבים לניהול צריכת חשמל. הסמכות הכוללות ISO 9001, EU RoHS/REACH ותאימות CP65 מדגימות את מחויבותה האיתנה של החברה לחדשנות טכנולוגית, ייצור רזה ופיתוח בר-קיימא.