券商配资开户北大团队首创技术“看清”光刻胶真面目！

光刻技术是支撑集成电路芯片工艺不断微缩的关键技术基础券商配资开户，近日，北京大学化学与分子工程学院彭海琳教授团队及其合作者在《自然-通讯》上披露了他们的新发现。该团队通过创新应用冷冻电子断层扫描（cryo-ET）技术，团队首次解析光刻胶在液态环境中的微观三维结构及动态行为，为芯片制程微缩化与良率提升提供全新解决方案。相关成果发表于《自然-通讯》（Nature Communications）。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-63689-4

彭海琳表示，光刻是芯片制造中关键的步骤之一，通俗理解，光刻就是给半导体晶圆（比如硅片）“印电路”，核心是用超精密“投影仪”把设计好的电路图案，缩小后印在硅片的特殊薄膜上，再通过冲洗定型。光刻是芯片制造的核心技术之一，更是微纳加工领域“皇冠上的明珠”。

显影液则在电路图案形成过程中发挥着重要作用。在光刻胶显影过程中，光刻胶的曝光区域会选择性地溶解在显影液的液膜中。液膜中光刻胶分子的吸附与缠结行为，是影响晶圆表面图案缺陷形成的关键因素，进而可直接影响芯片性能和良率。

《自然-通讯》报道的简介中提到，尽管经过数十年的研究，光刻胶在液膜和界面处的微观行为仍然难以捉摸，导致工业界对图案缺陷的控制很大程度上是一个反复试验的过程。在这里，我们利用冷冻电子断层扫描（cryo-ET）方法揭示了液膜和气液界面处光刻胶聚合物的纳米结构和动力学。与传统方法相比，cryo-ET 以显著提高的分辨率重建了光刻胶聚合物的天然态三维结构。Cryo-ET 重建解决了光刻胶聚合物在本体溶液中气液界面上的空间分布，揭示了聚合物链之间的内聚缠结。通过抑制聚合物缠结并利用光刻胶在气液界面的吸附，在工业条件下消除了 12 英寸晶圆上的污染，使与晶圆厂兼容的光刻图案缺陷减少率提高了 99% 以上。

注：a光刻胶显影后 12 英寸晶圆的光学图像。b显影纳米图案的 SEM 图像。c光刻胶（化学放大光刻胶）的水接触角测量。插图：光学图像显示光刻胶的水接触角约为 85°。d示意图显示光刻胶润湿性差导致缠结聚合物吸附在图案表面。e、f光刻胶显影后12 英寸晶圆的缺陷映射（e），其中每个红点表示图案缺陷的发生（f）。g cryo -ET 切片显示，当将曝光后烘烤温度（T）从 95°C（左）增加到 105°C（右）时，聚合物缠结受到抑制。h通过抑制气液界面处的聚合物缠结来去除缺陷的示意图，防止大尺寸聚合物残留物的形成和沉积。i消除缺陷的 12 英寸晶圆。j通过抑制气液界面处的聚合物缠结，显影图案的聚合物残留量降低了 99% 以上。插图：无缺陷显影图案的典型 SEM 图像。比例尺，80 纳米。

冷冻电镜断层扫描的三维重构带来了一系列新发现。

论文通讯作者之一、北京大学化学与分子工程学院高毅勤教授表示，以往业界认为溶解后的光刻胶聚合物主要分散在液体内部，可三维图像显示它们大多吸附在气液界面。团队还首次直接观察到光刻胶聚合物的“凝聚缠结”，其依靠较弱的力或者疏水相互作用结合。而且，吸附在气液界面的聚合物更易发生缠结，形成平均尺寸约30纳米的团聚颗粒，这些“团聚颗粒”正是光刻潜在的缺陷根源。

“我们由此提出了两项简单、高效且与现有半导体产线兼容的解决方案。一是抑制缠结，二是界面捕获。”彭海琳说，实验表明，两种策略结合，12英寸晶圆表面的光刻胶残留物引起的图案缺陷被成功消除，缺陷数量降幅超过99%，且该方案具备极高的可靠性和重复性。

彭海琳表示，研究说明冷冻电子断层扫描技术为在原子/分子尺度上解析各类液相界面反应提供了强大工具，也有助于阐释高分子、增材制造和生命科学中广泛存在的“缠结”现象。“我们的方案能为提升光刻精度与良率开辟新路径。”彭海琳说。

这项由我国科学家主导的重大突破，是基础科学研究与产业应用需求紧密结合的典范。正如论文作者所言，这项工作为解读水界面化学反应的结构和动力学铺平了道路，而该领域的理论制定仍处于早期阶段。低温电子断层扫描 (cryo-ET) 在解决聚合物科学、增材制造和生命科学中普遍存在的纠缠方面也显示出巨大的潜力。在半导体工业的应用方面，液膜中的聚合物纳米结构和动力学有望有利于光刻、蚀刻和湿法工艺领域的缺陷控制，而这些领域对于制造下一代电子产品至关重要。

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