日前，我校化工學院“計算傳遞與原子級制造研究室”莊黎偉團隊、美國約翰霍普金斯大學Michael Tsapatsis團隊聯(lián)合美國布魯克海文國家實驗室、勞倫斯伯克利國家實驗室等單位合作開展了先進光刻膠的薄膜沉積法制備、多尺度模擬仿真和電子束光刻/超越極紫外光刻（Beyond EUVL）的國際交叉合作研究，相關研究論文以“Spin-on deposition of amorphous zeolitic imidazolate framework films for lithography applications”為題發(fā)表在國際知名學術期刊Nature Chemical Engineering上。

非晶態(tài)沸石咪唑酯骨架（amorphous zeolitic imidazolate framework，aZIF）薄膜最近被用作電子束光刻（electron beam lithography，EBL）和極紫外光刻（extreme ultraviolet lithography，EUVL）的光刻膠。實現(xiàn)aZIF薄膜厚度和組成的大面積、高精度可控制備，對相關領域的先進光刻工藝具有重要意義。

基于前期超稀釋前驅體溶液賦能化學液相沉積法制備aZIF薄膜的策略（Nature Materials, 2023），研究團隊提出了一種間歇性旋涂化學液相沉積制備aZIF薄膜的方法，實現(xiàn)了可控的薄膜沉積速率和厚度（幾納米到幾百納米）。為了量化流體力學、傳遞現(xiàn)象、薄膜沉積動力學耦合中復雜的工藝參數(shù)對薄膜沉積的影響，從而指導大尺寸基底（8/12英寸晶圓）光刻膠的均勻可控涂覆。研究團隊首先通過3D打印的微攪拌連續(xù)流反應器，結合薄膜沉積實驗、傳遞現(xiàn)象分析和計算流體力學模擬，得到了薄膜沉積的本征速率，然后根據(jù)旋涂實驗和仿真結果驗證了薄膜沉積動力學，最終揭示了薄膜沉積均勻性的關鍵影響因素。

研究團隊通過該化學液相沉積方法，也可以通過同步開發(fā)的原子層沉積/分子層沉積方法，制備了鋅/2-甲基咪唑，鋅/苯并咪唑、鋅/4,5-二氯咪唑和鈷/2-甲基咪唑等多種aZIF薄膜。隨后，通過電子束光刻，對aZIF薄膜作為正型光刻膠和負型光刻膠的圖案化性能進行了測試。最后，為了驗證aZIF薄膜作為光刻膠在下一代光刻技術中應用的可行性，研究團隊采用了短波輻射完成了6.xnm (6.5–6.7nm)的超越極紫外光刻測試。

以上研究面向全球未來先進半導體制造，匯集了美國、中國、瑞士等高校和國家實驗室的研究團隊，采用了化學工程、流體力學、材料科學、半導體物理等領域的原理和技術，實現(xiàn)了先進光刻膠的精確可控制備和光刻驗證。中方研究團隊得到了中國國家自然科學基金、上海市浦江人才計劃項目的資助，美方研究團隊得到了美國能源部項目、美國國家自然科學基金等資助。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s44286-025-00273-z