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福建物构所亚硒酸有机锡超分子环用于纳米光刻取得新进展
更新日期:2025-05-16  

极紫外光刻(EUV)技术凭借其13.5 nm的极短曝光波长、高光子能量及超高分辨率特性,已成为纳米制造领域的革命性技术。作为该技术的核心要素,光刻胶的性能参数直接决定图案转移的保真度与工艺效率。近年来,具有原子级精度的金属氧簇化合物(MOCs)因其单分散纳米结构、优异抗刻蚀性及强EUV吸收特性,成为新型光刻材料的研究焦点。其中,有机锡氧簇合物凭借其光敏性有机锡基团及锡元素本征的高EUV原子吸收截面(Snσa=1.09×107 cm2·mol-1),在光化学领域展现出独特优势。然而,如何通过系统化设计获得兼具增强的EUV光子捕获能力与亚50 nm光刻分辨率的有机锡氧大环体系,仍是推进纳米制造技术发展的关键科学难题。

针对这一难题中国科学院福建物质结构研究所林启普团队和张健团队合作通过亚硒酸配体驱动的超分子组装策略,成功构建了一系列新型的多核丁基锡氧合超分子环体系:Sn8Sn12Sn12Sn12Fe18(图1)。

1. 亚硒酸有机锡氧合分子环结构:(a-d) Sn8Sn12Sn12Sn12Fe18的分子结构;(e – l) 对应的多面体俯视图和侧视图。

2:光刻性能验证: (a)光刻工艺流程,(b) 剂量阵列(5-360 μC·cm-2)的二维和三维AFM图像;(d)归一化抗蚀剂厚度随剂量变化曲线;(e-h) 50 μC·cm-2下(50 ~ 500 nm)谱线的SEM图像;(i – l) 400 μC·cm-250-500 nm线宽的SEM图像。

其中,Sn12展现出优异的电子束光刻性能(图2),得益于其高Sn/Se含量、紧凑分子结构(直径1.5 nm)和卓越成膜性(表面粗糙度0.59 nm),在50 μC·cm−2低剂量下实现了50 nm临界尺寸(已达测试仪器检测限)。

该研究团队以亚硒酸无机配体替代传统羧酸等有机配体,突破了传统锡氧团簇体系在结构多样性与EUV吸收效率方面的限制。该成果为通过配体调控金属氧簇化合物的结构类型、尺寸和组成提供了新范式,为下一代半导体制造的高灵敏度、高分辨率图形化开辟了可扩展的技术路径。相关研究成果近期发表于《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed.,DOI: 10.1002/anie.202508220),文章第一作者为王娟,通讯作者为张健研究员和林启普研究员。

此前,该团队已经在有机锡簇合物及其簇基网络材料和光刻图案化方面取得一系列进展 ( J. Am. Chem. Soc. 2024,146,7690−7697;CCS Chem 2022,4,2286–2293;Angew. Chem.,Int. Ed. 2025,64,e202414360Sci. China Chem. 2023,66,1731–1736)

(林启普课题组供稿)