光刻胶是集成电路芯片大规模制造的关键材料，在技术发展到深紫外（DUV）、极紫外（EUV）光刻阶段后，光刻胶对光源的敏感度不足，大大推高了光刻机及其配套光源的制造难度和成本。近日，清华大学核能与新能源技术研究院新型能源与材料化学团队将高效的巯基-乙烯点击化学技术与多官能团金属氧化物纳米团簇光刻胶技术相结合，全球首次提出了“点击光刻”新思路、新方法，并成功制得了超高感光度光刻胶样品。国际权威机构的光刻测试结果表明，这种材料能在极低曝光剂量下实现高对比度成像。在深紫外光刻中最高感光度为7.5 mJ cm-2，与传统的光刻胶体系相比所需曝光剂量降低了约20倍。

与此同时，通过低剂量电子束光刻（10-40 μC cm-2）获得线宽分辨率为45nm的密集图形，展示了其应用于高分辨率光刻的能力。接下来作者还对制备得到的基于点击反应的氧化锆光刻胶的后加工性质、抗刻蚀能力以及图形转移能力等进行了初步研究。

图1.点击光刻策略示意图

图2.点击光刻结果

该研究成果不但可以有力支持新型高效光刻胶的开发，更有望带来光刻机及其配套光源系统设计、制造、运行的重大变革，大大降低难度和成本，有可能开辟光刻机技术新赛道，对集成电路技术进步和产业发展产生深远影响。该技术也可以在其他高效、高精度纳米制造领域发挥重大作用。

上述研究成果以“巯基-乙烯点击光刻的超高感光特性”（Exceptional Light Sensitivity by Thiol–Ene Click Lithography）为题发表在《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）上。

论文的共同通讯作者为清华大学核能与新能源技术研究院新型能源与材料化学实验室徐宏副教授和何向明研究员，第一作者为清华大学博士后王倩倩。该研究获得国家自然科学基金项目、北京市科委项目和清华大学自主科研项目的资助。清华大学高性能计算中心提供了计算资源的支持。

论文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c11887