提高晶片良率 中國團隊開發光阻劑新技術減少曝光缺陷

中國高端晶片製造長期受制於美國卡脖子，但北京大學化工專業團隊近日聲稱已開發出可顯著減少曝光缺陷的產業化方案，通過改良光阻劑技術來提高晶片良率。

綜合科技日報、光明日報報導，北京大學化學與分子工程學院教授彭海琳團隊及合作者近日通過冷凍電子斷層掃描技術，首次在原位狀態下解析了光阻劑分子在液相環境中的微觀三維結構、界面分布與纏結行為，指導開發出可顯著減少曝光缺陷的產業化方案。相關論文近日刊發於「自然·通訊」。

在曝光機運作中，「顯影」是曝光機的核心步驟之一，通過顯影液溶解光阻劑的曝光區域，將電路圖案精確轉移到矽片上。光阻劑如同刻畫電路的顏料，它在顯影液中的運動，直接決定電路畫得是否準確與優良，進而影響晶片良率。然而，長期以來，光阻劑在顯影液中的微觀行為是「黑盒子」，工業界的工藝優化只能靠反覆試錯，這成為制約中國7奈米及以下先進製程良率提升的關鍵瓶頸之一。

面對該挑戰，研究團隊另辟蹊徑，首次將「冷凍電子斷層掃描」技術首次引入半導體研究並取得奇效。研究人員最終合成出一張分辨率優於5奈米的微觀三維「全景照片」。且基於這些微觀發現，研究團隊提出了兩項簡潔高效且與現有半導體產線兼容的解決方案。

「實驗結果令人振奮：12英吋晶圓表面由光阻劑殘留引起的圖案缺陷被成功消除，缺陷數量驟降超過99%，且方案表現出極高的可靠性和重複性。」研究團隊稱。

彭海琳指出，這項研究運用的冷凍電子斷層掃描技術，其應用潛力遠不限於晶片與曝光領域。它為在原子/分子尺度上窺探各種液相界面反應（如催化、合成與生命過程）提供了強大工具。對於半導體產業而言，這次對液體中聚合物微觀行為的成功解碼，將推動先進製程中曝光、蝕刻、濕法清洗等關鍵工藝的缺陷控制與良率攀升。

據銳觀產業研究院報告，2023年中國光阻劑市場規模約人民幣109.2億元，2024年增長至人民幣114億元以上，KrF光阻劑等中高端產品國產替代進程加快，預計中國2025年光阻劑市場規模可達123億元。不過，近年中國曝光劑國產化雖然進程加快，但與國際領先水平相比仍存在技術限制，尤其是高端曝光機技術受制於國外供應商。