本技术介绍了一种锌钛复合团簇及其合成技术,该团簇具备高热稳定性、小粒径均匀分布、高灵敏度和高分辨率的特性。其合成方法简便,可广泛应用于光刻图案化领域,提升图案化精度和效率。
背景技术
随着人工智能等领域的兴起,各行各业对于计算机算力的需求与日俱增,这无疑对半导体行业提出了更高的要求。光刻做为半导体芯片生产的关键环节,对芯片的性能起到了决定性的作用。在曝光的工艺流程中,紫外光会经过特定图案的光掩模板照射到涂有光刻胶膜层的硅片表面,在照射后光刻胶会发生光化学反应,根据曝光前后溶解度变化的不同,光刻胶又可以被分为正光刻胶和负光刻胶,其中正光刻胶指的是在曝光后被紫外光辐照的部分在显影过程中溶解度增大,反之则为负光刻胶。通过这种溶解度的改变,将特定的图案转移到光刻胶层,再通过刻蚀和去胶等工艺将图案最终转移到硅片表面。
为了满足人们日益增长的算力需求,半导体行业的光刻工艺也在不断迭代中。根据瑞利公式CD=k1
λ/NA可知在光刻机数值孔径(NA)和工艺参数(k1
)一定的情况下,能够降低关键尺寸(CD)提高集成度最为有效的方法就是降低曝光过程中入射光的波长,因此光刻机的光源波长也经历了从436nm-365nm-248nm-193nm-13.5nm的转变,当前波长为13.5nm极紫外光(EUV)已经被工业生产广泛应用,成为发展3nm及以下工艺制程的主流。
由于光源波长的急剧缩短,因此单个光子所携带的能量也大幅提升至92eV,这使得相同剂量下,EUV的光子密度更低,同时由于EVU光极易被吸收,即使当前ASML的光刻机已经从传统的透镜光路改进为反射镜光路,但是最终可以到达光刻胶膜层的EUV效率依旧不高。因此为了最大程度利用光源降低生产成本,近年来一系列有高EUV吸收的金属元素被引入到EUV光刻胶中,开发了如金属纳米粒子光刻胶、金属络合物光刻胶、金属氧簇光刻胶和金属改性的聚合物光刻胶等。
目前发表的锌钛复合团簇光刻胶的文献仅有一篇,为本人前期发表文章(https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.152315),该文献的设计思路是对有着相同配体(甲基丙烯酸)的团簇的核心进行调控;然而,这种光刻胶在实际应用中的光刻灵敏性、图案粗糙度以及分辨率等方面仍存在诸多挑战。
已有的锌钛复合团簇光刻胶需要较高的EUV光剂量(30mJ/cm2
)才能实现图案化,这不仅增加了制造成本,还可能影响光刻胶的稳定性和图案的质量。
目前仅合成了一种以甲基丙烯酸作为配体的锌钛复合团簇光刻胶,而对于不同配体种类对光刻胶性能(如灵敏度、图案粗糙度和分辨率)的影响缺乏系统的研究,导致光刻胶的构效关系及其曝光机制尚不完全明确,亟需进一步深入探讨。
在现有的技术条件下,EUV光刻胶在图案化过程中的分辨率和抗刻蚀性能仍有待提高,尤其是在追求更小特征尺寸(如8nm及以下)的应用场景中,这些缺陷成为了限制其发展的瓶颈。
正因为现有技术中存在上述各种问题,亟需本领域技术人员进行改进,因此,解决上述问题对于推动EUV光刻技术的发展具有重要意义。
实现思路