北京大学化学与分子工程学院彭海琳教授团队联合科研伙伴，运用冷冻电子断层扫描技术，首次在液相环境中实现了光刻胶分子微观三维结构的原位解析。这项突破性成果不仅揭示了光刻胶的界面分布特征与分子缠结模式，更为降低芯片制造中的光刻缺陷提供了关键技术路径，相关研究论文已发表于国际权威期刊《自然-通讯》。
在半导体制造领域，"显影"工艺是决定芯片良率的核心环节。该过程通过显影液溶解光刻胶曝光区域，将电路设计精准转移至硅片表面。然而，光刻胶在液相环境中的动态行为长期处于"盲区"，工业界只能依赖经验反复调试工艺参数，这成为制约7纳米及以下先进制程良率提升的关键障碍。研究团队创新性地引入冷冻电镜技术，在晶圆完成标准光刻曝光后，将含光刻胶的显影液极速冷冻至玻璃态，成功"冻结"了分子运动的瞬间状态。
科研人员通过倾斜样品采集多角度二维投影，结合三维重构算法，最终获得了分辨率优于5纳米的立体图像。这项技术突破同时解决了传统观测手段的三大局限：无法实现原位检测、缺乏三维结构信息、分辨率不足。研究显示，光刻胶分子在液相中的缠结方式直接影响显影精度，优化后的工艺方案可使光刻缺陷率显著下降。
该技术的辐射效应远超半导体领域。冷冻电子断层扫描技术为在原子尺度研究液相化学反应提供了通用平台，涵盖催化反应、化学合成乃至生物分子动态等场景。在芯片制造环节，对液相聚合物行为的精准把控将推动光刻、蚀刻、清洗等关键工序的缺陷控制，为制造更高性能、更可靠的芯片奠定基础。
作为集成电路制造的核心耗材，光刻胶的质量直接决定光刻工艺的成败。数据显示，光刻工序占芯片制造总工时的50%，成本占比达三分之一。根据技术壁垒划分，光刻胶可分为半导体用、面板用和PCB用三大类，其中半导体级产品技术难度最高。国内市场呈现快速增长态势，2023年规模达109.2亿元，2024年突破114亿元，预计2025年将达123亿元，KrF等中高端产品的国产化进程正在加快。
在材料领域取得突破的同时，光刻机设备的国产化进程也备受关注。当前国内产业链已形成完整布局，涵盖上游设备与材料、中游系统集成、下游应用三大环节。尽管在高端光刻机领域仍存在技术差距，但产业链各环节均涌现出具备竞争力的企业。例如在光源系统方面，科益虹源研发的248nm和193nm准分子激光器已达国际水平；国望光学开发的90nm节点ArF光刻机曝光系统填补了国内空白。
光学镜头领域同样取得重要进展，中科科仪研发的直线式劳埃透镜镀膜装置实现了纳米级精度控制。产业链其他关键环节也涌现出多家技术领先企业，涉及物镜系统、温控设备、洁净装置等多个领域。这种全产业链的技术储备，为突破高端光刻机技术封锁提供了坚实基础。
