正文
极紫外光刻（EUVL）是实现7 nm及以下技术节点的关键工艺，其发展亟需兼具高分辨率、低线边缘粗糙度和高灵敏度的光刻胶材料。金属氧簇（MOCs）因其纳米级尺寸、原子级结构精确性及优异的EUV吸收特性，成为极具前景的候选材料。其中，有机锡氧簇通过EUV诱导的Sn–C键高效裂解可实现负性光刻，因而备受关注；然而Sn–C键在合成条件下通常较为稳定，导致该类材料普遍呈现中空构型且表面富集Sn–C基团，显著制约了结构多样性。相较而言，锆氧簇更易形成致密簇核结构，且结构可调性更强，但其EUV吸收能力较弱。针对这一现状，本研究创新性地提出构建锆锡异金属氧簇的策略，旨在协同整合锆氧簇的结构优势与锡元素的高EUV吸收特性。为进一步提升材料性能，研究团队引入卤素元素（特别是具有高吸收截面的氟）进行功能化修饰，通过精准调控光刻机制以实现材料性能的协同优化。
本研究创新性地提出将Sn–C基团和卤代羧酸配体同时整合到锆氧簇中，利用成熟的Sn–C裂解机制以及Sn/卤素对EUV吸收的增强作用，改善光刻性能。同时，首次揭示了卤素类型（Cl/F）及其化学环境（Csp
2
–Cl、Csp
2
–F、Csp
3
–F）对光刻机制及性能的影响。实验表明，电子束曝光条件下三个化合物均可实现50 nm的分辨率，但灵敏度差异显著（50-300
μ
C/cm
2
）。密度函数理论（DFT）计算证明，
SnOC-3
因C–Cl键能（4.08 eV νs. C–F的5.44 eV ）较弱而表现出比EUV吸收更强的
SnOC-4
更高的灵敏度；而
SnOC-5
则因其高氟含量及Csp
3
–F/Ph–CF
3
键均易裂解而表现出最高的灵敏度。这表明，较高的卤素含量（尤其是吸收截面大的氟元素）可以显著提高灵敏度。此外，Csp
3
–F的化学环境比Csp
2
–F更有优势。通过TGA-MS、AFM-IR和XPS以及DFT计算，系统阐明了四种并存且相互竞争光刻机制：“Sn–butyl–Sn”交联、配体脱羧、Sn–Cl键裂解以及原位配体转化。这项研究为基于MOCs光刻胶材料的优化提供了有价值的指导和见解。
图2.（a-f）SnOC-5
的TGA-MS、AFM-IR和XPS测试结果；
（g）SnOC-5
脱羧前后以及显影剂的ESP图和MPI值；
（h）
C-Cl键能（
SnOC-3
）与C-F键能（
SnOC-4
）比较。
综上所述，本研究通过异金属掺杂（引入Sn–C单元）与卤代羧酸配体（Cl/F）的协同调控，系统揭示了卤素类型及其化学环境对金属氧簇（MOCs）光刻胶性能的影响规律，为高性能光刻胶的分子设计提供了新策略。未来研究可进一步拓展卤素种类（如I等）或探索其他高吸收金属内核（如Hf等），以优化光刻胶的灵敏度与分辨率，推动极紫外光刻技术的进一步发展。
该工作以Research Article的形式发表在
CCS Chemistry
，硕士研究生叶雨婷为第一作者，张健研究员和仪晓凤副研究员为共同通讯作者。
