Onlangs heeft het onderzoeksteam onder leiding van professor Xu Huaping van de faculteit Scheikunde van de Tsinghua Universiteit aanzienlijke vooruitgang geboekt op het gebied van fotoresistmaterialen voor extreem ultraviolet (EUV). Ze ontwikkelden een nieuwe fotoresist op basis van polytelluoxaan (PTeO2), wat een nieuwe ontwerpstrategie biedt voor belangrijke materialen in de geavanceerde halfgeleiderproductie.

Naarmate geïntegreerde circuitprocessen evolueren naar de 7nm-node en verder, is EUV-lithografie met een golflengte van 13.5 nm de kerntechnologie geworden die geavanceerde chipproductie mogelijk maakt. Kenmerken van EUV-lichtbronnen, zoals een hoog reflectieverlies en een lage helderheid, stellen fotoresists echter voor grotere uitdagingen met betrekking tot absorptie-efficiëntie, reactiemechanismen en defectbeheersing. Huidige mainstream EUV-fotoresists vertrouwen vaak op chemische versterkingsmechanismen of metaalgevoelige clusters om de gevoeligheid te verbeteren, maar worden vaak geconfronteerd met problemen zoals complexe structuren, ongelijkmatige componentverdeling, gemakkelijke diffusie van reacties en de introductie van stochastische defecten. Het doorbreken van deze knelpunten om een ideaal fotoresistsysteem te construeren, is een belangrijke uitdaging in het huidige veld van EUV-lithografiematerialen. De academische gemeenschap is het er breed over eens dat een ideale EUV-fotoresist tegelijkertijd de volgende vier sleutelelementen moet bezitten: 1) Hoge EUV-absorptiecapaciteit om de blootstellingsdosis te verminderen en de gevoeligheid te verbeteren; 2) Hoge energie-efficiëntie, waardoor lichtenergie efficiënt wordt omgezet in veranderingen in de oplosbaarheid van fotoresistmateriaal binnen een klein volume; 3) Uniformiteit op moleculaire schaal om defectruis veroorzaakt door willekeurige componentverdeling en diffusie te voorkomen; 4) Minimale bouweenheden om de invloed van de elementaire kenmerkgrootte op de resolutie te elimineren en de ruwheid van de lijnrand (LER) te verminderen. Lange tijd konden weinig materiaalsystemen aan alle vier de criteria voldoen.

De onderzoeksgroep van professor Xu Huaping ontwikkelde een nieuwe EUV-fotoresist op basis van hun eerdere uitvinding van polytelluoxaan, die voldoet aan de voorwaarden van de bovengenoemde ideale fotoresist. In deze studie integreerde het team tellurium (Te), een element met een hoge EUV-absorptie, rechtstreeks in de polymeerruggengraat via Te─O-bindingen. Tellurium bezit de hoogste EUV-absorptiedoorsnede van alle elementen, met uitzondering van de inerte gassen xenon (Xe), radon (Rn) en het radioactieve element astatine (At). Zijn EUV-absorptievermogen overtreft dat van kortperiodieke elementen die gewoonlijk worden gebruikt in traditionele fotoresists en metaalelementen zoals Zn, Zr, Hf en Sn, wat de EUV-absorptie-efficiëntie van de fotoresist aanzienlijk verbetert. Tegelijkertijd maakt de relatief lage dissociatie-energie van de Te─O-binding directe splitsing van de hoofdketen mogelijk bij EUV-absorptie, wat veranderingen in oplosbaarheid induceert en een hooggevoelige positieve-toonontwikkeling mogelijk maakt. Deze fotoresist wordt uitsluitend gesynthetiseerd uit kleine moleculen met één component. Hierdoor worden de kenmerken van een ideale fotoresist gecombineerd in een uiterst eenvoudig ontwerp. Dit biedt een duidelijk en haalbaar pad voor de constructie van de volgende generatie EUV-fotoresists.

Polytelluoxaan: het ideale EUV-fotoresistmateriaal

Dit onderzoek biedt een ontwerptraject voor fotoresists dat het hoogabsorberende element Te, een splitsingsmechanisme in de hoofdketen en materiaaluniformiteit integreert. Verwacht wordt dat dit de ontwikkeling van de volgende generatie EUV-lithografiematerialen zal bevorderen en zal bijdragen aan de technologische innovatie van geavanceerde halfgeleiderprocessen.

De prestatie werd op 16 juli gepubliceerd in Science Advances onder de titel "Polytelluoxane as the ideal formula for EUV photoresist".

Over ons SLKOR:

SLKOR, met hoofdkantoor in Shenzhen, China, is een snelgroeiende nationale hightechonderneming in de sector van vermogenshalfgeleiders. Met R&D-centra in Beijing en Suzhou is het technische kernteam afkomstig van de Tsinghua Universiteit. Als innovator in siliciumcarbide (SiC)-technologie voor vermogenscomponenten, SLKORDe producten van worden op grote schaal gebruikt in nieuwe energievoertuigen, fotovoltaïsche energieopwekking, industriële IoT en consumentenelektronica. Ze leveren essentiële halfgeleideroplossingen aan meer dan 10,000 klanten wereldwijd.

Het bedrijf levert jaarlijks meer dan 2 miljard eenheden, waarbij de SiC-MOSFET's en ultrafast recovery SBD-diodes van de 5e generatie de industrienormen bepalen op het gebied van efficiëntieverhouding en thermische stabiliteit. SLKOR bezit meer dan 100 octrooien voor uitvindingen en biedt meer dan 2,000 productmodellen aan, waarmee het zijn portfolio van intellectuele eigendomsrechten continu uitbreidt met vermogenscomponenten, sensoren en IC's voor stroombeheer. Certificeringen zoals ISO 9001, EU RoHS/REACH en CP65-conformiteit tonen de constante toewijding van het bedrijf aan technologische innovatie, lean manufacturing en duurzame ontwikkeling.