Szybko rozwijający się świat technologii wymaga tworzenia niezwykle małych i precyzyjnych elementów elektronicznych. Jednym z największych wyzwań w tym obszarze jest opracowanie materiałów, które mogą skutecznie wytwarzać wzorce o wysokiej rozdzielczości przy minimalnym zużyciu energii. Co by było, gdyby istniał sposób na stworzenie tych skomplikowanych projektów o wiele mniej energii, co czyni cały proces tańszy i bardziej wydajny? Ostatnie postępy w określonym rodzaju materiału, wysoce hydroksylowanych klastrach Hafnium, okazały wielką obietnicę w osiągnięciu tego celu. Te nowe materiały nie tylko zmniejszają wymaganą energię, ale także zwiększają precyzję wzorów, torując drogę dla nowej generacji urządzeń elektronicznych.
Zespół naukowców z National Tsing Hua University na Tajwanie poczynił znaczące postępy w dziedzinie litografii Extreme Ultraviolet (EUV), krytycznej technologii dla rozwoju produkcji półprzewodników. Kierowany przez Jui-Hsiung Liu wraz z Tsengem, Pin-Chia Liao, Po-Hsiung Chen, profesorem Tsai-Sheng Gau, Dr. Burn-Jeng Lin i Po-Wen Chiu, z powodzeniem zsyntetyzował wysoce hydroksylowane klastry Hafnium Hafnium, które wykazują wyjątkowe wyniki jako negatywne fotoresystów. Prace te zostały opublikowane w recenzowanym czasopiśmie Nanoscale Advances.
Głównym celem badań było opracowanie fotorezystów, którzy mogliby osiągnąć wzorce o wysokiej rozdzielczości, wymagając przy jednoczesnym wymaganiu znacznie niższych dawek energii. Tradycyjni fotografowie EUV często wymagają wysokich dawek światła EUV, co czyni proces zarówno drogim, jak i energooszczędnym. Jednak nowe klastry Hafnium opracowane przez ten zespół mogą tworzyć wzorce o wysokiej rozdzielczości z połowy nanometrów przy dawce energii, która jest jedynie ułamkiem tego, co było wcześniej wymagane. Jest to niezwykła poprawa w stosunku do poprzednich fotografów, co zwykle wymagało znacznie wyższych dawek.
Liu wyjaśnił: „Nasz nowy projekt fotorezystyczny zwiększa substytucje wodorotlenkowe ligandów karboksylanowych w HF6O4(OH)4(RCO2)12 Klastry, które nie tylko poprawia rozdzielczość EUV, ale także znacznie zmniejsza wymagane dawki EUV. ” Badanie opisuje syntezę wysoce hydroksylowanego HF6O4(OH)8 (RCO2)8 Klaster, podkreślając swój potencjał do zrewolucjonizowania procesu litografii EUV poprzez zmniejszenie zużycia energii i poprawę wydajności.
Zespół badawczy wykorzystał kombinację zaawansowanych technik do weryfikacji swoich ustaleń. Cienkie warstwy klastrów Hafnium przygotowano i analizowano za pomocą mikroskopii optycznej (OM) i mikroskopii siły atomowej (AFM), nie ujawniając widocznych wad i bardzo gładkiej powierzchni o minimalnej chropowatości. Ponadto badania wiązki E wykazały doskonałą wrażliwość i rozdzielczość fotorezystów, przy czym wzorce osiągają wysoką precyzję w małych dawkach wiązki E.
Mechanizm lepszej wydajności tych fotorezystów obejmuje dwie agregacje aktywowane EUV: odwodnienie HF-OH i dekarboksylację fotolityczną. Procesy te przyczyniają się do tworzenia wysoce stabilnych i precyzyjnych wzorów, dzięki czemu nowe klastry Hafnium są idealnym kandydatem do produkcji półprzewodnikowej nowej generacji.
Liu podkreślił szersze implikacje tych badań, stwierdzając: „Nasze odkrycia otwierają nowe możliwości rozwoju metalowych klastrów karboksylanowych jako potencjalnych fotorezystów EUV. Poprzez zwiększenie procesów dekarboksylacji i odwodnienia fotolitycznego możemy osiągnąć wzorce o wysokiej rozdzielczości przy znacznie niższym zużyciu energii. ” Udane zastosowanie tych klastrów w litografii EUV oznacza znaczący krok naprzód w poszukiwaniu bardziej wydajnych i opłacalnych technologii wytwarzania półprzewodników.
Podsumowując, praca Jui-Hsiung Liu i jego koledzy stanowi znaczący postęp w dziedzinie litografii EUV. Ich innowacyjne podejście do projektowania wysoce hydroksylowanych klastrów Hafnium może potencjalnie przekształcić przemysł półprzewodnikowy poprzez umożliwienie wzornictwa o wysokiej rozdzielczości przy niskich dawkach energii. W miarę wzrostu zapotrzebowania na mniejsze i mocniejsze urządzenia elektroniczne, takie przełomy odgrywają kluczową rolę w sprostaniu technologicznym wyzwaniom przyszłości.
Referencje dziennika
Tseng, Yu-Fang, Pin-Chia Liao, Po-Hsiung Chen, Tsai-Sheng Gau, Burn-Jeng Lin, Po-Wen Chiu i Jui-Hsiung Liu. „Wysoce hydroksylowane klastry Hafnium są dostępne dla fotorezystów EUV o wysokiej rozdzielczości przy małych dawkach energii”. Nanoscale Advances, 2023. DOI: https://doi.org/10.1039/d3na00508a
