近日，清華大學化學系徐華平教授課題組在極紫外（EUV）光阻材料方面取得重要進展，開發出一種基於聚碲氧烷（PTeO）的新型光阻，為先進半導體製造中的關鍵材料設計提供了新的策略。

隨著積體電路製程向7nm及以下節點邁進，13.5nm波長的EUV光刻技術已成為先進晶片製造的核心技術。然而，EUV光源高反射損耗、低亮度等特性對光阻的吸收效率、反應機制以及缺陷控制提出了更大的挑戰。目前主流的EUV光阻多依靠化學放大機製或金屬敏化團簇來提升靈敏度，但往往面臨結構複雜、成分分佈不均勻、反應易擴散以及引入隨機缺陷等問題。突破這些瓶頸，建構理想的光阻體係是目前EUV光刻材料領域的核心挑戰。學術界普遍認為，理想的EUV光阻應同時具備以下四個關鍵要素：1）較高的EUV吸收能力，降低曝光劑量，提高靈敏度；2）較高的能量利用效率，確保在小體積內將光能高效地轉化為光刻膠材料溶解度的變化；3）分子尺度的均勻性，避免成分隨機分佈和擴散帶來的缺陷；長期以來，很少有材料系統能夠同時滿足這四個標準。

徐華平教授研究組基於前期發明的聚碲氧烷，並發展出一種新型極紫外光阻，滿足了上述理想光阻的條件。本研究將對極紫外光具有高吸收的元素碲（Te）透過Te─O鍵直接引入到聚合物主鏈中。碲是除惰性氣體氙（Xe）、氡（Rn）和放射性元素砹（At）外所有元素中極紫外線吸收截面最大的元素，其極紫外線吸收能力遠超傳統光阻中常用的短週期元素以及Zn、Zr、Hf、Sn等金屬元素，顯著提升了光刻膠的極紫外吸收效率。同時，Te─O鍵相對較低的解離能使得光阻在吸收極紫外光時主鏈直接斷裂，從而引起溶解度變化，實現高靈敏度的正性顯影。此光阻僅由單組分小分子合成，在極其簡單的設計下整合了理想光阻的特性，為建構下一代EUV光阻提供了清晰可行的途徑。

聚苯乙烯：理想的EUV光阻材料

該研究提供了一條融合高吸收元素Te、主鏈斷裂機制和材料均勻性的光阻設計路徑，可望推動下一代EUV光刻材料的發展，以協助先進半導體製程的技術革新。

相關成果以「聚乙二醇作為EUV光阻的理想配方」為題，於16月XNUMX日發表在《科學進展》雜誌。

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