【导读】于芯片制造这场微不雅世界的极致比赛中，光刻技能始终是鞭策制程工艺连续微缩的焦点驱动力。近日，北京年夜学化学与份子工程学院彭海琳传授团队与互助者于《天然-通信》上发表了一项冲破性研究，他们初次将经常使用在生命科学范畴的冷冻电子断层扫描技能引入半导体系体例造范畴，乐成“冻结”并解析了光刻胶份子于显影液中的真实三维布局与举动，进而开发出可年夜幅降低光刻缺陷的财产化方案。这一跨界测验考试，为芯片制造的精度与良率晋升打开了新的想象空间。

光刻，被彭海琳传授形象地比方为“给半导体晶圆‘印电路’”。它犹如一个超周详的投影仪，将设计好的电路图案缩小后，“印刷”于硅片外貌的光刻胶薄膜上，再经由过程显影、刻蚀等步调终极成型。这一环节的精度，直接决议了芯片上数以亿计晶体管的布局是否完备、机能是否达标。

而于光刻历程中，显影液的作用至关主要——它卖力消融暴光区域的光刻胶，形成电路图案。此中，光刻胶份子于液膜中的吸附与缠结举动，是影响图案缺陷形成的要害因素，也直接牵动着芯片的终极机能与制造良率。

只管国际学界已经测验考试利用原子力显微镜、扫描电子显微镜等多种技能研究光刻机理，但这些手腕仍难以捕获光刻胶高份子于液态显影情况中的动态举动与真实构象。

北年夜团队冲破性地引入了冷冻电子断层扫描技能。他们设计了一套与光刻流程慎密共同的样品制备要领：于晶圆完成暴光后，迅速吸取含光刻胶的显影液至电镜载网，并于毫秒级时间内将其急速冷冻至玻璃态，从而“定格”光刻胶份子于溶液中的原始状况。随后，经由过程歪斜样品、收罗多角度二维图象并举行三维重构，团队以亚纳米级的分辩率清楚出现了液膜中光刻胶份子的漫衍与缠结环境。

“与传统要领比拟，冷冻电镜断层扫描不仅能高分辩率重修三维布局，还有能解析以往难以捕获的聚合物缠结征象。”彭海琳指出。

三维重构图象带来了使人惊奇的发明。论文通信作者之1、北京年夜学高毅勤传授先容，已往业界遍及认为消融后的光刻胶聚合物重要分离于液体内部，但图象清楚显示，它们更多吸附于气液界面。更要害的是，团队初次直接不雅测到光刻胶份子经由过程较弱的作使劲形成“凝结缠结”，并于气液界面处团圆成平均尺寸约30纳米的颗粒——这些颗粒恰是致使图案缺陷的潜于“首恶”。

基在这一机制，团队提出了两项简朴且与现有产线高度兼容的解决方案：一是按捺份子缠结，二是实行界面捕捉。试验证实，联合两种计谋后，12英寸晶圆外貌因光刻胶残留引起的图案缺陷数目降落跨越99%，方案具有极高的靠得住性与反复性。

“这项研究不仅为晋升光刻精度与良率斥地了新路径，也展示了冷冻电镜技能于解析液相界面反映中的强盛潜力。”彭海琳夸大，该技能将来有望广泛运用在高份子质料、增材制造以致生命科学中触及“缠结”征象的研究范畴。

于芯片制造连续迫近物理极限的今天，北年夜的这一跨界摸索，不仅为解决光刻缺陷提供了切实可行的工程方案，更于要领论层面启迪咱们：打破学科界限，往往能在无声处听惊雷。