O mundo da tecnologia em rápida evolução exige a fabricação de componentes eletrônicos extremamente pequenos e precisos. Um dos maiores desafios neste campo é desenvolver materiais que possam produzir padrões de alta resolução com eficiência e consumo mínimo de energia. E se houvesse uma forma de criar estes projetos complexos utilizando menos energia, tornando todo o processo mais barato e mais eficiente? Avanços recentes em um tipo específico de material, aglomerados de háfnio altamente hidroxilados, mostram-se muito promissores para atingir esse objetivo. Esses novos materiais não apenas reduzem a energia necessária, mas também melhoram a precisão da padronização, abrindo caminho para a próxima geração de dispositivos eletrônicos.
Uma equipe de pesquisadores da Universidade Nacional Tsing Hua de Taiwan fez progressos significativos na litografia ultravioleta extrema (EUV), uma tecnologia chave para o avanço da fabricação de semicondutores. Uma equipe liderada por Jui-Hsiung Liu junto com os professores Yu-Fang Tseng, Pin-Chia Liao, Po-Hsiung Chen, Tsai-Sheng Gau, Dr. Burn-Jeng Lin e Po-Wen Chiu sintetizou com sucesso aglomerados de háfnio altamente hidroxilados, que apresentam excelente desempenho como fotorresistentes EUV negativos. O trabalho foi publicado na revista Nanoscale Advances.
O foco principal desta pesquisa é desenvolver fotorresistentes que possam atingir padrões de alta resolução enquanto requerem dosagem de energia significativamente reduzida. Os fotorresistentes EUV tradicionais normalmente requerem altas doses de luz EUV, tornando o processo caro e que consome muita energia. No entanto, os novos aglomerados de háfnio desenvolvidos pela equipe podem criar padrões de alta resolução com meia distância de alguns nanômetros e uma fração da dose de energia anteriormente necessária. Esta é uma melhoria significativa em relação aos fotorresistentes anteriores, que normalmente exigiam dosagens mais elevadas.
“Nosso novo design fotorresistente aumenta a substituição de hidróxido de ligantes carboxilato em Hf”, explicou Liu.6oxigênio4(oh)4(RCO2)12 clusters, o que não apenas melhora a resolução do EUV, mas também reduz bastante a dose necessária do EUV. “Este estudo descreve a síntese de Hf altamente hidroxilado6oxigênio4(oh)8 (RCO2)8 cluster, destacando seu potencial para revolucionar os processos de litografia EUV, reduzindo o consumo de energia e aumentando a eficiência.
A equipe de pesquisa usou uma combinação de tecnologias avançadas para validar suas descobertas. Filmes de aglomerados de háfnio foram preparados e analisados utilizando microscopia óptica (MO) e microscopia de força atômica (AFM). Os resultados não mostraram defeitos visíveis e uma superfície muito lisa com rugosidade mínima. Além disso, estudos de feixe de elétrons demonstraram a sensibilidade superior e as capacidades de resolução do fotorresistente, permitindo que a padronização alcance alta precisão em pequenas doses de feixe de elétrons.
O mecanismo por trás dessas melhorias no desempenho do fotorresiste envolve dois tipos de agregação ativada por EUV: desidratação de Hf-OH e fotodescarboxilação. Esses processos ajudam a formar padrões altamente estáveis e precisos, tornando os novos clusters de háfnio candidatos ideais para a fabricação de semicondutores de próxima geração.
Liu destacou as implicações mais amplas desta pesquisa, dizendo: “Nossos resultados abrem novas possibilidades para o desenvolvimento de aglomerados de carboxilato metálico como potenciais fotorresistentes EUV. Ao melhorar os processos de fotodescarboxilação e desidratação, podemos alcançar padrões de alta resolução com consumo de energia significativamente reduzido.” A aplicação bem-sucedida desses clusters na litografia EUV marca um importante passo na busca por tecnologias de fabricação de semicondutores mais eficientes e econômicas.
Em resumo, o trabalho de Liu Ruixiong e colegas representa um grande avanço no campo da litografia EUV. Sua abordagem inovadora para a engenharia de clusters de háfnio altamente hidroxilados tem o potencial de transformar a indústria de semicondutores, permitindo padrões de alta resolução em baixas doses de energia. À medida que a procura por dispositivos eletrónicos mais pequenos e mais potentes continua a crescer, inovações como estas desempenharão um papel vital na resposta aos futuros desafios tecnológicos.
Referência do diário
Zeng Yufang, Liao Pinjia, Chen Boxiong, Gao Caisheng, Lin Bonzheng, Qiu Bowen e Liu Ruixiong. “Aglomerados de háfnio altamente hidroxilados obtidos com fotorresiste EUV de alta resolução em pequenas doses de energia.” Avanços em nanoescala, 2023. doi: https://doi.org/10.1039/D3NA00508A
