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随着集成电路工艺向 7nm 及以下节点不断推进，13.5 nm 波长的 EUV 光刻成为实现先进芯片制造的核心技术。但 EUV 光源反射损耗大、亮度低等特点，对光刻胶在吸收效率、反应机制和缺陷控制等方面提出了更高挑战。
清华大学宣布，该校化学系许华平教授团队在极紫外（EUV）光刻材料上取得重要进展 —— 开发出一种基于聚碲氧烷（Polytelluoxane, PTeO）的新型光刻胶，为先进半导体制造中的关键材料提供了新的设计策略。资讯配图
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▲ 聚碲氧烷：理想的 EUV 光刻胶材料
IT之家查询发现，相关成果已于 7 月 16 日发表在《科学进展》上（DOI: 10.1126 / sciadv.adx1918）。
该研究提供了一种融合高吸收元素 Te、主链断裂机制与材料均一性的光刻胶设计路径，有望推动下一代 EUV 光刻材料的发展，助力先进半导体工艺技术革新。资讯配图
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清华表示，当前主流 EUV 光刻胶多依赖化学放大机制或金属敏化团簇来提升灵敏度，但常面临结构复杂、组分分布不均、反应容易扩散，容易引入随机缺陷等问题。
如何突破这些瓶颈，构建理想光刻胶体系，成为当前 EUV 光刻材料领域的核心挑战。学界普遍认为，理想的 EUV 光刻胶应同时具备以下四项关键要素：
  • 1）高 EUV 吸收能力，以减少曝光剂量，提升灵敏度；
  • 2）高能量利用效率，确保光能在小体积内高效转化为光刻胶材料溶解度的变化；
  • 3）分子尺度的均一性，避免组分随机分布与扩散带来的缺陷噪声；
  • 4）尽可能小的构筑单元，以消除基元特征尺寸对分辨率的影响，减小线边缘粗糙度（LER）。

长期以来，鲜有材料体系能够同时满足这四个标准。现在，许华平教授课题组基于团队早期发明的聚碲氧烷开发出一种全新的 EUV 光刻胶，满足了上述理想光刻胶的条件。资讯配图
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▲ 聚碲氧烷的结构与性能示意图
在该项研究中，团队将高 EUV 吸收元素碲（Te）通过 Te─O 键直接引入高分子骨架中。碲具有除惰性气体元素氙（Xe）、氡（Rn）和放射性元素砹（At）之外最高的 EUV 吸收截面，EUV 吸收能力远高于传统光刻胶中的短周期元素和 Zn、Zr、Hf 和 Sn 等金属元素，显著提升了光刻胶的 EUV 吸收效率。
同时，Te─O 键较低的解离能使其在吸收 EUV 后可直接发生主链断裂，诱导溶解度变化，从而实现高灵敏度的正性显影。这一光刻胶仅由单组份小分子聚合而成，在极简的设计下实现了理想光刻胶特性的整合，为构建下一代 EUV 光刻胶提供了清晰而可行的路径。
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