10/27/2025，光纖在線訊，據(jù)科技日報報道，近日，北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院彭海琳教授團隊及合作者通過冷凍電子斷層掃描（cryo-electron tomography，cryo-ET）技術(shù)，首次在原位狀態(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，指導(dǎo)開發(fā)出可顯著減少光刻缺陷的產(chǎn)業(yè)化方案。相關(guān)論文近日刊發(fā)于《自然·通訊》。

     長期以來，光刻膠在顯影液中的微觀行為是“黑匣子”，工業(yè)界的工藝優(yōu)化只能靠反復(fù)試錯，這成為制約7納米及以下先進制程良率提升的關(guān)鍵瓶頸之一。為破解難題，研究團隊首次將冷凍電子斷層掃描技術(shù)引入半導(dǎo)體領(lǐng)域。研究人員最終合成出一張分辨率優(yōu)于5納米的微觀三維“全景照片”，一舉克服了傳統(tǒng)技術(shù)無法原位、三維、高分辨率觀測的三大痛點。

      
光刻膠高分子的界面分布、三維結(jié)構(gòu)及纏結(jié)方式（北京大學(xué)供圖）

     論文通訊作者之一、北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院高毅勤教授介紹，以往業(yè)界認為溶解后的光刻膠聚合物主要分散在液體內(nèi)部，然而三維圖像顯示它們大多吸附在氣液界面；團隊還首次直接觀察到光刻膠聚合物的“凝聚纏結(jié)”，其依靠較弱的力或者疏水相互作用結(jié)合；而且，吸附在氣液界面的聚合物更易發(fā)生纏結(jié)，形成平均尺寸約30納米的團聚顆粒，這些“團聚顆?！闭菨撛诘娜毕莞矗鼈?nèi)菀壮练e到精密的電路圖案上，讓本該分開的電路連在一起。

     團隊為控制纏結(jié)提出了兩項實用方案：適當提高曝光后烘烤溫度，抑制聚合物纏結(jié)，減少大團聚體生成；優(yōu)化顯影工藝，讓晶圓表面始終有連續(xù)液膜，使其可以帶走聚合物，避免其沉積。兩種方案結(jié)合，12英寸晶圓表面的光刻膠殘留物引起的圖案缺陷被成功消除，缺陷數(shù)量降幅超過99%。

     彭海琳表示，冷凍電子斷層掃描技術(shù)為在原子/分子尺度上解析各類液相界面反應(yīng)提供了強大工具。深入掌握液體中聚合物的結(jié)構(gòu)與微觀行為，可推動先進制程中光刻、蝕刻和濕法清洗等關(guān)鍵工藝的缺陷控制與良率提升。

來源：科技日報，大半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)網(wǎng)