近日，我国在光刻胶领域实现重要技术突破，北京大学化学与分子工程学院彭海琳教授团队联合多家科研机构，首次运用冷冻电子断层扫描技术，成功解析了光刻胶分子在液相环境中的三维微观结构及界面分布特征，为优化光刻工艺缺陷控制提供了关键理论支撑。相关研究成果已发表于国际权威期刊《自然·通讯》。
作为集成电路制造的核心材料，光刻胶承担着将电路设计精准转移至硅片的重任。其工作原理是通过特定波长光线照射，使曝光区域的光刻胶发生化学性质改变，再经显影液溶解后形成镂空图案，最终通过蚀刻工艺在晶圆表面刻出纳米级电路结构。这一过程中，光刻胶在显影液中的运动状态直接影响电路成型的精度与芯片良率。
长期以来，工业界对光刻胶在液相环境中的微观行为认知有限，传统工艺优化主要依赖经验性试错，导致7纳米及以下先进制程的良率提升遭遇技术瓶颈。研究团队创新性地将冷冻电子断层扫描技术引入半导体领域，成功获取了分辨率达5纳米级的三维结构图像，突破了传统技术无法实现原位观测、三维重构和高分辨率解析的局限。
实验数据显示，通过精准调控光刻胶分子的缠结行为与界面分布，可显著减少显影过程中的边缘缺陷和图案畸变。彭海琳教授指出，该技术为原子尺度解析液相界面反应提供了全新工具，对光刻、蚀刻及湿法清洗等关键工艺的缺陷控制具有重要指导价值。例如在光刻环节，优化后的光刻胶配方可使电路线宽控制精度提升30%以上。
集成电路制造包含五大核心工序：首先将高纯度硅料加工成单晶硅棒并切片为晶圆基底；随后在表面生长二氧化硅防护层；关键的光刻步骤中，需依次完成涂胶、曝光和显影操作——将光刻胶均匀涂覆后，通过掩模版选择性曝光使特定区域感光，再用显影液去除变脆部分形成电路模板；蚀刻阶段利用化学或物理方法雕刻出电路凹槽；最终通过离子注入、金属沉积和切割封装等工序完成芯片制造。
据行业分析，此次技术突破有望推动国产光刻胶材料向5纳米及以下制程迈进。研究团队已基于微观结构解析结果，开发出适配极紫外光刻（EUV）工艺的新型光刻胶体系，目前正在中芯国际等企业进行产线验证。该成果不仅填补了国内在高端光刻材料领域的技术空白，也为全球半导体产业提供了中国方案。
