UNIST开发出可调谐锡基EUV光刻胶

Chang Ji-hyun教授团队通过调控配体电子性质控制锡簇核数与分解路径

高灵敏度六核簇形成20纳米图案；三核簇实现1.02纳米粗糙度

研究成果为特定工艺芯片材料提供设计准则，登上《Small》期刊封面

蔚山——研究人员开发出一项技术，可使下一代极紫外（EUV）光刻胶的灵敏度和精度根据具体工艺需求进行定制。EUV光刻胶是超精细半导体加工中的核心材料。

蔚山科学技术院（UNIST）能源与化学工程系Chang Ji-hyun教授领导的团队于9月21日表示，他们开发出一种设计技术，通过调控锡基材料中配体的化学性质，独立控制光刻胶的反应速度和电路精度。该研究成果被选为纳米技术领域国际期刊《Small》的封底论文。

光刻胶是对光敏感的材料，通过光照在半导体晶圆上绘制精细电路。随着近年来EUV光刻技术的采用，锡氧化物簇（SnOC）材料因其强光吸收能力和高抗蚀刻性而受到关注。但现有方法难以克服所谓的RLS权衡：提高锡含量以增强灵敏度会导致金属污染，或内部键在曝光过程中随机断裂，使图案边缘变得粗糙。

该团队通过改变配体——围绕锡原子的有机分子——的电子性质解决了这一问题。研究人员将提供电子的金刚烷-1-羧酸和吸电子的二苯基膦酸与锡前驱体反应，选择性地合成了含六个锡原子的簇（6-SnOC）和含三个锡原子的簇（3-SnOC）。

分析和模拟显示，两种材料的曝光反应路径存在明显差异。暴露于电子束时，6-SnOC首先断裂键解离能较低的锡-碳（Sn-C）键，分子间交联迅速进行。结果，它表现出高灵敏度，以低束流剂量（D₀为285 µC·cm⁻²）快速形成20纳米宽的超精细图案。

相比之下，在3-SnOC中，坚固的芳香族配体抑制了分解，而锡与氧紧密交织的无机网络缩合反应则逐步进行。它需要更大的电子束剂量（D₀为1,000 µC·cm⁻²），但产生了平滑笔直的电路，线边缘粗糙度（LER）仅为1.02纳米。

该团队利用密度泛函理论（DFT）计算、X射线光电子能谱（XPS）和飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS），在原子层面展示了曝光前后化学键断裂的顺序。

这项技术被认为为光刻胶的工艺特定分子设计开辟了道路：6-SnOC可应用于优先考虑生产率的超快工艺，3-SnOC则用于注重线宽粗糙度和均匀性的精密工艺。

Chang表示："这项研究表明，决定灵敏度和图案精度的不仅是锡含量，还有配体性质。它将作为开发满足工艺需求的下一代EUV光刻胶的设计标准。"

原文报道：Jang Ji-seung，首尔经济日报。