國(guó)內(nèi)團(tuán)隊(duì)破解芯片光刻缺陷難題顯著減少光刻缺陷

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2025-10-27 20:22:04 第一財(cái)經(jīng)

10月27日，多只光刻膠概念股表現(xiàn)強(qiáng)勁。萬(wàn)潤(rùn)股份漲停，晶瑞電材漲超16%，艾森股份漲超6%，南大光電漲超5%，彤程新材漲超4%。這一市場(chǎng)表現(xiàn)背后的原因是國(guó)內(nèi)研究團(tuán)隊(duì)在光刻膠領(lǐng)域取得了新的突破。

北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院彭海琳教授團(tuán)隊(duì)及合作者撰寫的一篇論文發(fā)表在《自然·通訊》上，引起了廣泛關(guān)注。這篇論文將冷凍電子斷層掃描技術(shù)（Cryo-ET）引入半導(dǎo)體領(lǐng)域，通過(guò)該技術(shù)在原位狀態(tài)下解析了光刻膠分子在液相環(huán)境中的微觀三維結(jié)構(gòu)、界面分布與纏結(jié)行為，并指導(dǎo)開發(fā)出可顯著減少光刻缺陷的產(chǎn)業(yè)化方案。該方案能使光刻技術(shù)在減少圖案缺陷方面取得大于99%的改進(jìn)。彭海琳表示，該研究成果可直接用于半導(dǎo)體制造，技術(shù)方案可行，與現(xiàn)有的裝備兼容。

光刻膠是半導(dǎo)體光刻過(guò)程中的一種關(guān)鍵材料，在光刻工藝中用作抗腐蝕涂層。光刻過(guò)程利用光和光刻膠之間的化學(xué)反應(yīng)，采用深紫外光、極紫外光等將掩膜上的圖案轉(zhuǎn)移到硅晶圓上。光刻膠顯影是通過(guò)顯影液溶解曝光后光刻膠可溶解區(qū)域，形成納米級(jí)電路圖案，直接影響集成電路的尺寸精度。然而，光刻膠在顯影液中的行為長(zhǎng)期是一個(gè)“黑匣子”，產(chǎn)業(yè)界在進(jìn)行工藝優(yōu)化時(shí)只能反復(fù)試錯(cuò)，阻礙了大批量制造時(shí)的技術(shù)優(yōu)化，成為制約7納米及更先進(jìn)制程良率提升的瓶頸之一。

隨著圖案的特征尺寸接近光刻膠聚合物的輪廓長(zhǎng)度，液膜內(nèi)光刻膠分子的吸附和糾纏行為成為控制圖案缺陷形成的關(guān)鍵因素，最終決定半導(dǎo)體器件的穩(wěn)定性和良率。盡管經(jīng)過(guò)數(shù)十年的研究，光刻膠在液膜以及在氣液界面處的微觀行為仍難以捉摸，導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)界在控制圖案缺陷方面基本上是一個(gè)不斷試錯(cuò)的過(guò)程。此前業(yè)內(nèi)主要通過(guò)掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡等技術(shù)表征光刻圖案，這些技術(shù)受限于“與液體環(huán)境不兼容”或“較低的分辨率”，導(dǎo)致光刻膠在液膜中的微觀結(jié)構(gòu)和界面行為不清楚。

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