【導讀】光guang刻ke技ji術shu作zuo為wei支zhi撐cheng集ji成cheng電dian路lu芯xin片pian工gong藝yi持chi續xu微wei縮suo的de關guan鍵jian基ji礎chu
，近jin日ri迎ying來lai重zhong要yao研yan究jiu進jin展zhan。北bei京jing大da學xue化hua學xue與yu分fen子zi工gong程cheng學xue院yuan彭peng海hai琳lin教jiao授shou團tuan隊dui聯lian合he合he作zuo者zhe在zai《自然-通訊》上(shang)發(fa)表(biao)了(le)創(chuang)新(xin)研(yan)究(jiu)成(cheng)果(guo)
，通(tong)過(guo)采(cai)用(yong)冷(leng)凍(dong)電(dian)子(zi)斷(duan)層(ceng)掃(sao)描(miao)技(ji)術(shu)，首(shou)次(ci)揭(jie)示(shi)了(le)光(guang)刻(ke)膠(jiao)在(zai)液(ye)態(tai)環(huan)境(jing)中(zhong)的(de)三(san)維(wei)微(wei)觀(guan)結(jie)構(gou)及(ji)其(qi)動(dong)態(tai)行(xing)為(wei)
，為(wei)芯(xin)片(pian)製(zhi)程(cheng)的(de)進(jin)一(yi)步(bu)微(wei)縮(suo)與(yu)良(liang)率(lv)提(ti)升(sheng)開(kai)辟(pi)了(le)新(xin)路(lu)徑(jing)。該(gai)成(cheng)果(guo)已(yi)於(yu)《自然-通訊》發布。

據彭海琳教授介紹
，光刻是芯片製造中至關重要的環節



，可類比為在半導體晶圓（如矽片）上“印刷電路”
，其核心在於利用高精度光學係統將設計好的電路圖案微縮並轉印至晶圓表麵的光刻膠薄膜
，再經顯影、刻蝕等步驟完成圖形化。光刻不僅被視為芯片製造的核心技術，更被譽為微納加工領域“皇冠上的明珠”。

在zai光guang刻ke過guo程cheng中zhong，顯xian影ying液ye對dui電dian路lu圖tu案an的de形xing成cheng起qi著zhe關guan鍵jian作zuo用yong。顯xian影ying階jie段duan，光guang刻ke膠jiao的de曝pu光guang區qu域yu會hui選xuan擇ze性xing溶rong解jie於yu顯xian影ying液ye液ye膜mo中zhong。液ye膜mo內nei光guang刻ke膠jiao分fen子zi的de吸xi附fu狀zhuang態tai與yu纏chan結jie行xing為wei，直zhi接jie關guan係xi到dao晶jing圓yuan表biao麵mian圖tu案an缺que陷xian的de產chan生sheng
，進jin而er影ying響xiang芯xin片pian的de性xing能neng與yu製zhi造zao良liang率lv。

《自然-通訊》的(de)論(lun)文(wen)簡(jian)介(jie)指(zhi)出(chu)，盡(jin)管(guan)光(guang)刻(ke)膠(jiao)研(yan)究(jiu)已(yi)有(you)數(shu)十(shi)年(nian)曆(li)史(shi)

，其(qi)在(zai)液(ye)膜(mo)及(ji)界(jie)麵(mian)處(chu)的(de)微(wei)觀(guan)行(xing)為(wei)仍(reng)不(bu)明(ming)確(que)，導(dao)致(zhi)工(gong)業(ye)界(jie)在(zai)圖(tu)案(an)缺(que)陷(xian)控(kong)製(zhi)方(fang)麵(mian)長(chang)期(qi)依(yi)賴(lai)試(shi)錯(cuo)方(fang)法(fa)。本(ben)研(yan)究(jiu)創(chuang)新(xin)性(xing)地(di)運(yun)用(yong)冷(leng)凍(dong)電(dian)子(zi)斷(duan)層(ceng)掃(sao)描(miao)技(ji)術(shu)，揭(jie)示(shi)了(le)光(guang)刻(ke)膠(jiao)聚(ju)合(he)物(wu)在(zai)液(ye)膜(mo)和(he)氣(qi)液(ye)界(jie)麵(mian)處(chu)的(de)納(na)米(mi)結(jie)構(gou)及(ji)動(dong)態(tai)變(bian)化(hua)。與(yu)傳(chuan)統(tong)表(biao)征(zheng)手(shou)段(duan)相(xiang)比(bi)，cryo-ET 能夠以更高分辨率重建光刻膠在近自然狀態下的三維結構，清晰呈現聚合物鏈在氣液界麵上的空間分布及其內聚纏結行為。

通過抑製聚合物纏結並調控光刻膠在氣液界麵的吸附，研究團隊在12英寸晶圓工業製程條件下成功消除了因殘留物導致的圖案汙染，使與晶圓產線兼容的光刻圖案缺陷減少超過99%。

【圖示說明】

該研究通過cryo-ET三維重構獲得多項新發現。論文共同通訊作者、beijingdaxuehuaxueyufenzigongchengxueyuangaoyiqinjiaoshouzhichu，chuantongguandianrenweirongjiedeguangkejiaojuhewuzhuyaofenbuyuyetineibu，dansanweituxiangqingxixianshiqigengduoxifuyuqiyejiemian。yanjiutuanduishoucizhijieguancedaoguangkejiaojuhewutongguojiaoruozuoyonglihuoshushuixianghuzuoyongxingchengde“凝聚纏結”，並發現氣液界麵處的聚合物更易纏結成尺寸約30納米的團聚顆粒，這些顆粒成為光刻圖案缺陷的重要來源。

基於上述發現
，團隊提出兩項簡潔高效且與現有半導體產線完全兼容的解決方案：抑製纏結與界麵捕獲。實驗證明，結合這兩種策略可有效消除12英寸晶圓表麵因光刻膠殘留引起的圖案缺陷
，缺陷數量降低超過99%，且方案具備優異的可靠性與重複性。

彭海琳教授強調，該研究不僅展示了冷凍電子斷層掃描技術在解析液相界麵反應中的強大能力
，也為理解高分子材料

、增材製造及生命科學中普遍存在的“纏結”現象提供了新視角。所提出的技術方案有望為提升光刻精度與良率開辟全新途徑。

這(zhe)項(xiang)由(you)中(zhong)國(guo)科(ke)學(xue)家(jia)主(zhu)導(dao)的(de)突(tu)破(po)性(xing)研(yan)究(jiu)，是(shi)基(ji)礎(chu)科(ke)學(xue)研(yan)究(jiu)與(yu)產(chan)業(ye)應(ying)用(yong)深(shen)度(du)融(rong)合(he)的(de)典(dian)範(fan)。正(zheng)如(ru)作(zuo)者(zhe)在(zai)文(wen)中(zhong)所(suo)指(zhi)出(chu)
，該(gai)工(gong)作(zuo)為(wei)理(li)解(jie)水(shui)界(jie)麵(mian)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)的(de)結(jie)構(gou)與(yu)動(dong)力(li)學(xue)奠(dian)定(ding)了(le)基(ji)礎(chu)，而(er)這(zhe)一(yi)領(ling)域(yu)的(de)理(li)論(lun)體(ti)係(xi)仍(reng)處(chu)於(yu)發(fa)展(zhan)初(chu)期(qi)。冷(leng)凍(dong)電(dian)子(zi)斷(duan)層(ceng)掃(sao)描(miao)技(ji)術(shu)在(zai)解(jie)析(xi)聚(ju)合(he)物(wu)科(ke)學(xue)、zengcaizhizaojishengmingkexuezhongdechanjiewentishangzhanxianchuguangkuoqianli。zaibandaotigongyezhong，duiyemoneijuhewunamijiegouyudongtaixingweideshenrulijie，jiangyouzhuyuguangke、刻蝕及濕法工藝等關鍵環節的缺陷控製，對製造下一代電子器件具有重要意義。