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  光刻膠作為半導(dǎo)體制造的關(guān)鍵材料，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，品種多，規(guī)格多。目前常用的正性光刻膠中，主要包括酚醛樹脂-重氮萘醌型、化學(xué)放大膠、分子玻璃膠和光降解型聚合物等，正被用于g線、i線、KrF、ArF和EUV光刻制造。而用于上述中高端光刻膠系列合成的重要原材料幾乎全依賴進(jìn)口。需注意的是，酚醛樹脂-重氮萘醌體系光刻膠的合成復(fù)雜，成本相對(duì)較高，其光化學(xué)反應(yīng)往往伴隨著氣體的產(chǎn)生，這些氣體可能會(huì)污染光刻機(jī)鏡頭。而光降解型光刻膠體系可避免上述問題，但早期開發(fā)的少數(shù)光降解型光刻膠光敏性差，嚴(yán)重影響了半導(dǎo)體制造的時(shí)間效率和分辨率。而基于分子開關(guān)的光降解型光刻膠，其不同于脫保護(hù)反應(yīng)的光響應(yīng)機(jī)制，為高分辨光刻膠材料的制備開辟了一種新思路。

  近日，華中科技大學(xué)武漢光電國家研究中心朱明強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合湖北九峰山實(shí)驗(yàn)室，以高光敏性的六芳基聯(lián)咪唑分子開關(guān)和自由基淬滅劑：叔丁基對(duì)苯二酚（TBHQ）構(gòu)建光降解型聚氨酯正性光刻膠。光照下，HABI單元解離生成室溫下無法獨(dú)立穩(wěn)定存在的三苯基咪唑自由基后，自由基的可逆復(fù)合過程被TBHQ強(qiáng)行中斷，高分子聚合物因此解聚形成可溶解于顯影劑的低聚物（圖1）。有趣的是，對(duì)HABI分子開關(guān)母體進(jìn)行修飾改性，其響應(yīng)波長(zhǎng)可調(diào)，即是說由該分子開關(guān)合成的材料理論上可適應(yīng)深紫外任何波段的曝光。另外，該體系光刻膠所需重要單體均由該團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)！ 

圖1. 基于HABI分子開關(guān)的光降解型光刻膠體系用于光刻制造的示意圖。

圖2. 不同光刻膠體系中TBHQ/HABI的配比從1.5變化到3.5時(shí)，通過光學(xué)顯微鏡和SEM表征圖形LER的變化。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsapm.3c02610

通訊作者簡(jiǎn)介

向詩力博士，2021年畢業(yè)于華中科技大學(xué)武漢光電國家實(shí)驗(yàn)室，獲理學(xué)博士學(xué)位。在Nano energy、Chemical Engineering Journal、Chem. Mater.與ACS APM等國際頂刊上發(fā)表多篇論文，受邀為American Journal of Chemical Engineering期刊編委。曾獲“3551光谷優(yōu)秀青年人才”稱號(hào)。2022年加入湖北九峰山實(shí)驗(yàn)室，目前主要負(fù)責(zé)RF器件、MEMS器件與半導(dǎo)體光刻制造的前端研發(fā)。

柳俊教授，2014年畢業(yè)于香港城市大學(xué)，獲理學(xué)博士學(xué)位。曾先后獲湖北省“百人計(jì)劃”，“3551光谷”，深圳市“海外高層人才孔雀計(jì)劃”，深圳市龍崗區(qū) “龍崗區(qū)高層次人才” 等人才稱號(hào)。于2021年加入湖北九峰山實(shí)驗(yàn)室，任工藝中心主管。在Nanomaterials、ACS APM、Appl. Phys. Lett.和Solid-State Electronics等國際頂刊上發(fā)表多篇論文。目前主要負(fù)責(zé)化合物半導(dǎo)體的制造、加工和表征。

朱明強(qiáng)教授，2001年畢業(yè)于北京大學(xué)，獲理學(xué)博士學(xué)位。現(xiàn)任職華中科技大學(xué)武漢光電國家研究中心教授。在JACS、Nano energy、Nat. Commun.與Adv. Mater.等國際頂刊上發(fā)表了100多篇論文，獲2017年北京市自然科學(xué)二等獎(jiǎng)和2023年湖北省自然科學(xué)二等獎(jiǎng)，于2018年入選英國皇家化學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)士。目前的研究重點(diǎn)集中于光刻制造、有機(jī)納米光電子學(xué)和超分辨率成像。