國內團隊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 第一財經

10月27日，多只光刻膠概念股表現強勁。萬潤股份漲停，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%。這一市場表現背后的原因是國內研究團隊在光刻膠領域取得了新的突破。

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

光刻膠是半導體光刻過程中的一種關鍵材料，在光刻工藝中用作抗腐蝕涂層。光刻過程利用光和光刻膠之間的化學反應，采用深紫外光、極紫外光等將掩膜上的圖案轉移到硅晶圓上。光刻膠顯影是通過顯影液溶解曝光后光刻膠可溶解區(qū)域，形成納米級電路圖案，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期是一個“黑匣子”，產業(yè)界在進行工藝優(yōu)化時只能反復試錯，阻礙了大批量制造時的技術優(yōu)化，成為制約7納米及更先進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度，液膜內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鍵因素，最終決定半導體器件的穩(wěn)定性和良率。盡管經過數十年的研究，光刻膠在液膜以及在氣液界面處的微觀行為仍難以捉摸，導致產業(yè)界在控制圖案缺陷方面基本上是一個不斷試錯的過程。此前業(yè)內主要通過掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡等技術表征光刻圖案，這些技術受限于“與液體環(huán)境不兼容”或“較低的分辨率”，導致光刻膠在液膜中的微觀結構和界面行為不清楚。

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