中國團隊稱破解晶片光阻劑缺陷難​​題！晶片良率提升超99%

中國晶片製造光阻劑領域近日迎來重大研究突破。受此消息激勵，中國多檔光阻劑概念股週一（27 日）飄紅，萬潤股份 (002643-CN) 漲停，晶瑞電材 (300655-CN) 大漲逾 16%。

消息面上，北京大學彭海琳教授團隊及合作者近期在《自然 · 通訊》發表論文，首度將冷凍電子斷層掃描技術（Cryo-ET）引入半導體領域，成功解析了光阻劑的微觀結構，並提出了可顯著減少超過 99% 圖案缺陷的產業化方案。

10 月 27 日收盤，光阻劑概念股表現強勁。萬潤股份攻上漲停，晶瑞電材漲幅超過 16%，艾森股份 (688720-CN) 漲超 6%，南大光電 (300346-CN) 漲超 5%，彤程新材 (603650-CN) 亦有超過 4% 的漲幅。

破解「黑匣子」：顯影缺陷成先進製程瓶頸

光阻劑是半導體微影製程工藝中的關鍵材料，在利用深紫外光（DUV）或極紫外光（EUV）將電路圖案轉移到矽晶圓的過程中扮演核心角色。

然而，光阻劑在顯影液中的微觀行為長期以來被視為「黑盒子」。

隨著晶片製程往 7 奈米及更先進節點邁進，液膜內光阻劑分子的吸附和「纏結」行為，成為控制圖案缺陷形成的關鍵因素，直接制約了先進製程的良率提升。

此次北京大學發表於《自然 · 通訊》的論文指出，儘管經過數十年研究，光阻劑在液膜中的微觀行為仍難以捉摸，導致產業界在控制缺陷方面基本上只能依靠不斷「試錯」。

彭海琳解釋，此前業內主要使用掃描電子顯微鏡等技術進行表徵，但這些技術受限於「與液体環境不兼容」或「解析度較低」，無法看清關鍵的微觀結構。

跨學科創舉 Cryo-ET 技術揭示微觀結構

為了解決這個難題，彭海琳教授團隊與北京大學高毅勤教授、清華大學王宏偉教授、香港大學劉楠博士等合作者，創新地將冷凍電子斷層掃描技術（Cryo-ET）引入半導體領域。

彭海琳表示，Cryo-ET 技術此前主要用於結構生物學，此次應用於微影製程領域是一次成功的跨學科交叉研究。

團隊利用該技術，成功揭示了光阻劑聚合物在液膜和氣液界面處的奈米結構和動態特性，並合成出一張解析度優於 5 奈米的微觀三維「全景照片」。

研究人員發現，光阻劑聚合物鏈之間的「纏結現象」是導致缺陷的關鍵。基於此，該論文進一步提出，在光阻劑顯影過程中抑制聚合物纏結，是緩解圖案表面缺陷形成的核心。

該團隊提出的產業化方案建議，在微影製程過程中提高「曝光後烘烤」（PEB）溫度（例如升高到 105°C），可以有效促使聚合物解纏和分離。

同時，在整個顯影過程中使用連續的液膜，以確保可靠地捕獲解纏結的聚合物，並防止其重新沉積。

論文稱，在 12 吋晶圓上的實驗證明，該策略成功消除了聚合物殘留物引起的圖案缺陷，缺陷數量降幅超過 99%。

彭海琳強調，該研究成果可直接用於半導體製造，技術方案可行，且「與現有的裝備兼容」。

中國光阻劑研發加速 仍需佈局 EUV 領域

近年來，中國學界在光阻劑研究領域取得了一系列重要進展。

除了彭海琳團隊的最新成果，今年 7 月，清華大學許華平教授團隊也宣布在 EUV 微影製程材料上取得重要進展。

去年，復旦大學魏大程團隊設計出一種功能型光阻劑，助力實現特大規模集成度有機晶片製造；華中科技大學聯合團隊突破的「化學放大光阻劑」技術也已在生產線上完成初步工藝驗證。

儘管研究成果豐碩，但彭海琳坦言，國際同行早在 2000 年左右就已對 DUV 和 EUV 光阻劑進行了大量研究，國內學者目前仍處於「努力追趕的狀態」。

市場研究機構 QYResearch 數據顯示，全球半導體光阻劑市場高度集中，2023 年，日本的東京應化（TOK）、JSR、信越化學等前五大廠商佔據了約 86% 的市場。

中國企業目前主要在部分中低階產品領域取得突破，並已投入 EUV 光阻劑的研發。

展望未來，彭海琳表示，需要由產業界提出需求，學術界進行基礎研究並反饋給產業界。

他特別強調，儘管中國目前在微影製程機領域有所受限，但仍「需要在極紫外光阻劑領域進行提前布局」，以追趕國際同行的步伐。