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近日，清华大学许华平教授团队在极紫外（EUV）光刻胶领域取得了重大突破，成功研发出一种基于聚碲氧烷（PTeO）的新型光刻胶，实现了18纳米线宽的新纪录，并为下一代EUV光刻胶的设计奠定了框架。这一成果不仅在技术上具有重要意义，也为中国在高端芯片制造领域的自主可控提供了关键支撑。
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。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。
据清华大学官网介绍，要突破这些瓶颈，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：一是高EUV吸收能力，以减少曝光剂量，提升灵敏度；二是高能量利用效率，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；三是分子尺度的均一性，避免组分随机分布与扩散带来的缺陷噪声；四是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。
聚碲氧烷：理想的EUV光刻胶材料 图源：清华大学
而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。该研究团队通过将碲元素整合到聚合物主链中，设计了一种具有高吸收率和能量利用率的均相光刻胶体系。这种光刻胶在13.1 mJ/cm²的剂量下实现了18纳米的线宽和1.97纳米的低线边缘粗糙度（LER），显著优于传统光刻胶的性能。聚碲氧烷的独特之处在于其主链中包含碲-氧（Te-O）键，这种较弱的键在极紫外光照射下容易断裂，从而实现优异的正性光刻性能。
与传统的化学放大光刻胶或金属氧化物光刻胶相比，聚碲氧烷的结构和合成方法更为简单，且省去了烘烤步骤，这使得其在实际应用中更加高效和经济。此外，聚碲氧烷的高吸收率和均一性有助于减少光刻胶中的随机缺陷，这对于实现更小特征尺寸的先进制程至关重要。
这一研究成果为下一代EUV光刻胶的设计提供了清晰而可行的路径。这种融合高吸收元素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。
