基于多苯基氯的分子抗蚀剂通过自交联技术实现13纳米半节距光刻

《ACS Applied Polymer Materials》：Multibenzyl Chloride Based Molecular Resists Enabling 13 nm Half-Pitch Lithography via Self-Cross-Linking

电子束和极紫外光刻用负 tone 非化学放大光刻胶开发，基于多苯甲酰氯修饰低分子量（<800 Da）分子玻璃，设计合成邻、间、对位取代的AD4xCl系列材料，发现间位取代AD4MCl性能最优，电子束下16nm半周期，EUV下13nm线宽粗糙度2.6nm，通过原位质谱和XPS证实EUV引发自由基自交联实现溶度开关和纳米成像。

　　

我们开发了一种基于多苯基氯修饰的低分子量（<800 Da）分子玻璃的负性抗蚀剂平台，以应对电子束光刻（EBL）和极紫外光刻（EUVL）中的抗蚀剂挑战。设计并合成了一系列氯甲基取代位置不同的分子玻璃（分别标记为AD4xCl，其中x = O、M和P，代表邻位、间位和对位取代），并评估了这些抗蚀剂的光刻性能。热分析、成膜能力和溶解度测量结果表明AD4xCl具有作为负性非化学放大抗蚀剂（n-CAR）材料的潜力。使用EBL技术实现了小至16纳米半节距（HP）的特征尺寸，并观察到取代位置对分辨率和灵敏度有显著影响。原子力显微镜（AFM）的峰值力定量纳米力学映射模式测量证实，取代位置的不同显著影响了抗蚀剂膜的自交联效率和机械强度，这是导致灵敏度和分辨率差异的主要原因。间位取代的AD4MCl分子抗蚀剂表现出最佳性能，并通过EUVL进一步研究，实现了13纳米的图案，线边粗糙度（LER）为2.6纳米，曝光剂量为137.9 mJ cm^–2。原位质谱和X射线光电子能谱（XPS）显示，EUV诱导的多苯基自由基之间的自交联驱动了溶解度的变化，从而实现了高分辨率的负性图案化。