光刻技術作為推動集成電路芯片制程工藝向更小尺寸發展的關鍵動力，其核心環節的突破始終備受關注。近日，北京大學化學與分子工程學院的研究團隊聯合多家科研機構，通過冷凍電子斷層掃描技術，首次在液相環境中捕捉到光刻膠分子的三維結構與界面相互作用，為優化光刻工藝、減少缺陷提供了關鍵理論支持。相關研究成果已發表于國際權威期刊《自然·通訊》。

在芯片制造中，“顯影”是光刻流程的核心步驟之一。該過程通過顯影液溶解光刻膠的曝光區域，將設計好的電路圖案精準轉移到硅片表面。光刻膠的性能直接決定了電路轉移的精度與質量，進而影響芯片的良品率。然而，長期以來，光刻膠在顯影液中的微觀運動機制如同“黑箱”，工業界只能依賴經驗反復調整工藝參數，這一難題成為制約7納米及以下先進制程良率提升的主要障礙之一。

為破解這一科學謎題，研究團隊創新性地將冷凍電子斷層掃描技術引入半導體制造領域。該技術通過快速冷凍樣品并利用電子束進行三維斷層掃描，成功實現了對液相環境中光刻膠分子的原位、高分辨率觀測。研究人員最終獲得了分辨率優于5納米的微觀三維圖像，首次清晰呈現了光刻膠分子的纏結行為與界面分布特征，克服了傳統技術無法同時滿足原位、三維、高分辨率觀測的局限。

團隊負責人指出，冷凍電子斷層掃描技術為解析液相界面反應提供了前所未有的工具。通過精準掌握液體中聚合物的結構與動態行為，可以針對性地優化光刻、蝕刻和濕法清洗等關鍵工藝，從而有效控制缺陷產生，提升先進制程的良品率。這一突破不僅為光刻膠材料的研發指明了方向，也為半導體制造工藝的精細化控制提供了新的理論依據。