日前，我校“计算传递与原子级制造研究室”庄黎伟团队、美国约翰霍普金斯大学Michael Tsapatsis团队合作开展了极紫外（EUV）、超越极紫外（Beyond-EUV，BEUV）先进光刻胶的原子层/分子层沉积（ALD/MLD）制备工艺数值仿真的国际合作研究，相关研究论文以《Numerical simulation of molecular layer deposition for the formation of amorphous zeolitic imidazolate framework films》为题发表于《AIChE Journal》。
泛林集团于2021年推出首款全干法光刻胶体系，应用证明该体系具备光子吸收效率高、制程步骤精简、良率高、图形缺陷少、边缘模糊低及高深宽比柱状结构成型能力强等优势。在2022至2025年间，泛林集团的干法光刻胶技术先后被海力士等头部存储厂商纳入先进DRAM大规模量产工艺，证明全干法工艺能够适配EUV光刻在半导体量产中的需求，具备产业化可行性。
Tsapatsis团队前期已开发了基于非晶态沸石咪唑酯骨架材料（aZIFs）的全干法光刻胶沉积-显影工艺（Advanced Functional Materials, 2024）。为进一步探索aZIFs在EUV及BEUV光刻中的应用可行性，Tsapatsis团队、庄黎伟团队联合劳伦斯伯克利国家实验室、布鲁克海文国家实验室等单位，开展了间歇性旋涂化学液相沉积制备aZIFs薄膜光刻胶的实验仿真研究，实现了可控的薄膜沉积速率和厚度；同时，美方团队采用短波辐射完成了6.7 nm的BEUV光刻测试（Nature Chemical Engineering, 2025）。此外，针对干法路线，Tsapatsis团队联合英特尔公司等单位开展了ALD/MLD制备aZIFs薄膜光刻胶的实验研究，并进行了EUV和BEUV光刻测试（Chemistry of Materials, 2025）。
为实现ALD/MLD法制备aZIFs光刻胶的大面积均匀成膜，并指导新型ALD/MLD设备的开发，庄黎伟团队与Tsapatsis团队以二乙基锌（DEZ）和2-甲基咪唑（HmIm）为前驱体，结合实验研究与数值模拟方法，探索了ALD/MLD制备aZnMIm薄膜的气相输运与表面反应机制。在拟合获得吸附、脱附及配体交换等关键动力学参数后，模拟结果揭示了错流式反应器内存在气体回流和薄膜厚度分布不均的现象。后续模拟中，研究团队通过在反应腔体内引入横置喷淋头结构，使薄膜厚度不均匀度由14.7%降低至8.0%，显著改善了前驱体分布的均匀性和全域成膜的一致性。该研究为有机-无机杂化薄膜的可控制备以及半导体量产型ALD/MLD设备的设计提供了理论依据和工程参考。
图片说明：（a）ALD/MLD反应器模型；（b）aZnMIm薄膜ALD/MLD过程的反应机理；（c）反应腔室腔内速度、HmIM分压及压力的时空分布云图；（d）反应器腔体的结构优化
该研究论文第一作者为金沙娱乐场-金沙娱乐场app
的博士生平慧慧、约翰霍普金斯大学的博士生Kayley E. Waltz，通讯作者为金沙娱乐场-金沙娱乐场app
的庄黎伟副教授和约翰霍普金斯大学的Michael Tsapatsis院士。庄黎伟团队得到了科技部国家重点研发计划项目、中国国家自然科学基金、上海市浦江人才计划项目的资助；数值模拟研究在“原子层沉积工艺仿真平台”完成，该平台得到了工信部未来产业“原子级制造”项目的支持；Tsapatsis团队得到了美国能源部项目、美国国家自然科学基金等资助。
文章链接：//aiche.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aic.70518
