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)聯(lián)合科研伙伴，運(yùn)用冷凍電子斷層掃描技術(shù)，首次在液相環(huán)境中實(shí)現(xiàn)了光刻膠分子微觀三維結(jié)構(gòu)的原位解析。這項(xiàng)突破性成果不僅揭示了光刻膠的界面分布特征與分子纏結(jié)模式，更為降低芯片制造中的光刻缺陷提供了關(guān)鍵技術(shù)路徑，相關(guān)研究論文已發(fā)表于國(guó)際權(quán)威期刊《自然-通訊》。

在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，"顯影"工藝是決定芯片良率的核心環(huán)節(jié)。該過(guò)程通過(guò)顯影液溶解光刻膠曝光區(qū)域，將電路設(shè)計(jì)精準(zhǔn)轉(zhuǎn)移至硅片表面。然而，光刻膠在液相環(huán)境中的動(dòng)態(tài)行為長(zhǎng)期處于"盲區(qū)"，工業(yè)界只能依賴(lài)經(jīng)驗(yàn)反復(fù)調(diào)試工藝參數(shù)，這成為制約7納米及以下先進(jìn)制程良率提升的關(guān)鍵障礙。研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地引入冷凍電鏡技術(shù)，在晶圓完成標(biāo)準(zhǔn)光刻曝光后，將含光刻膠的顯影液極速冷凍至玻璃態(tài)，成功"凍結(jié)"了分子運(yùn)動(dòng)的瞬間狀態(tài)。

科研人員通過(guò)傾斜樣品采集多角度二維投影，結(jié)合三維重構(gòu)算法，最終獲得了分辨率優(yōu)于5納米的立體圖像。這項(xiàng)技術(shù)突破同時(shí)解決了傳統(tǒng)觀測(cè)手段的三大局限：無(wú)法實(shí)現(xiàn)原位檢測(cè)、缺乏三維結(jié)構(gòu)信息、分辨率不足。研究顯示，光刻膠分子在液相中的纏結(jié)方式直接影響顯影精度，優(yōu)化后的工藝方案可使光刻缺陷率顯著下降。

該技術(shù)的輻射效應(yīng)遠(yuǎn)超半導(dǎo)體領(lǐng)域。冷凍電子斷層掃描技術(shù)為在原子尺度研究液相化學(xué)反應(yīng)提供了通用平臺(tái)，涵蓋催化反應(yīng)、化學(xué)合成乃至生物分子動(dòng)態(tài)等場(chǎng)景。在芯片制造環(huán)節(jié)，對(duì)液相聚合物行為的精準(zhǔn)把控將推動(dòng)光刻、蝕刻、清洗等關(guān)鍵工序的缺陷控制，為制造更高性能、更可靠的芯片奠定基礎(chǔ)。

作為集成電路制造的核心耗材，光刻膠的質(zhì)量直接決定光刻工藝的成敗。數(shù)據(jù)顯示，光刻工序占芯片制造總工時(shí)的50%，成本占比達(dá)三分之一。根據(jù)技術(shù)壁壘劃分，光刻膠可分為半導(dǎo)體用、面板用和PCB用三大類(lèi)，其中半導(dǎo)體級(jí)產(chǎn)品技術(shù)難度最高。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，2023年規(guī)模達(dá)109.2億元，2024年突破114億元，預(yù)計(jì)2025年將達(dá)123億元，KrF等中高端產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程正在加快。

在材料領(lǐng)域取得突破的同時(shí)，光刻機(jī)設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程也備受關(guān)注。當(dāng)前國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈已形成完整布局，涵蓋上游設(shè)備與材料、中游系統(tǒng)集成、下游應(yīng)用三大環(huán)節(jié)。盡管在高端光刻機(jī)領(lǐng)域仍存在技術(shù)差距，但產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)均涌現(xiàn)出具備競(jìng)爭(zhēng)力的企業(yè)。例如在光源系統(tǒng)方面，科益虹源研發(fā)的248nm和193nm準(zhǔn)分子激光器已達(dá)國(guó)際水平；國(guó)望光學(xué)開(kāi)發(fā)的90nm節(jié)點(diǎn)ArF光刻機(jī)曝光系統(tǒng)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。

光學(xué)鏡頭領(lǐng)域同樣取得重要進(jìn)展，中科科儀研發(fā)的直線式勞埃透鏡鍍膜裝置實(shí)現(xiàn)了納米級(jí)精度控制。產(chǎn)業(yè)鏈其他關(guān)鍵環(huán)節(jié)也涌現(xiàn)出多家技術(shù)領(lǐng)先企業(yè)，涉及物鏡系統(tǒng)、溫控設(shè)備、潔凈裝置等多個(gè)領(lǐng)域。這種全產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)儲(chǔ)備，為突破高端光刻機(jī)技術(shù)封鎖提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。