我國在光刻膠領(lǐng)域取得重要突破！
據(jù)央廣網(wǎng)，近日北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院彭海琳教授團(tuán)隊(duì)及合作者通過冷凍電子斷層掃描技術(shù) ，首次在原位狀態(tài)下解析了光刻膠分子在液相環(huán)境中的微觀三維結(jié)構(gòu) 、界面分布與纏結(jié)行為 ，指導(dǎo)開發(fā)出可顯著減少光刻缺陷的產(chǎn)業(yè)化方案 。相關(guān)論文近日刊發(fā)于《自然-通訊》 。
“顯影”是光刻的核心步驟之一，通過顯影液溶解光刻膠的曝光區(qū)域，將電路圖案精確轉(zhuǎn)移到硅片上。光刻膠如同刻畫電路的顏料 ，它在顯影液中的運(yùn)動 ，直接決定電路畫得準(zhǔn)不準(zhǔn) 、好不好，進(jìn)而影響芯片良率。長期以來 ，光刻膠在顯影液中的微觀行為是“黑匣子 ” ，工業(yè)界的工藝優(yōu)化只能靠反復(fù)試錯，這成為制約7納米及以下先進(jìn)制程良率提升的關(guān)鍵瓶頸之一 。
為破解難題 ，研究團(tuán)隊(duì)首次將冷凍電子斷層掃描技術(shù)引入半導(dǎo)體領(lǐng)域 。他們在晶圓上進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的光刻曝光后 ，將含有光刻膠聚合物的顯影液快速吸取到電鏡載網(wǎng)上，并在毫秒內(nèi)將其急速冷凍至玻璃態(tài) ，“定格 ”光刻膠在溶液中的真實(shí)狀態(tài)。
隨后 ，研究人員在冷凍電鏡中傾斜該樣品，采集一系列傾斜角度下的二維投影圖像 ，再基于計(jì)算機(jī)三維重構(gòu)算法 ，將這些二維圖像融合成一張高分辨率的三維視圖，分辨率優(yōu)于5納米 。這種方法一舉解決了傳統(tǒng)技術(shù)無法原位、三維、高分辨率觀測的三大痛點(diǎn) 。
該技術(shù)帶來諸多新發(fā)現(xiàn)。論文通訊作者之一 、北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院高毅勤教授介紹，以往業(yè)界認(rèn)為溶解后的光刻膠聚合物主要分散在液體內(nèi)部 ，然而三維圖像顯示它們大多吸附在氣液界面；團(tuán)隊(duì)還首次直接觀察到光刻膠聚合物的“凝聚纏結(jié)” ，其依靠較弱的力或者疏水相互作用結(jié)合；而且，吸附在氣液界面的聚合物更易發(fā)生纏結(jié) ，形成平均尺寸約30納米的團(tuán)聚顆粒 ，這些“團(tuán)聚顆粒”正是潛在的缺陷根源，它們?nèi)菀壮练e到精密的電路圖案上 ，讓本該分開的電路連在一起 。
團(tuán)隊(duì)為控制纏結(jié)提出了兩項(xiàng)實(shí)用方案：適當(dāng)提高曝光后烘烤溫度 ，抑制聚合物纏結(jié)，減少大團(tuán)聚體生成；優(yōu)化顯影工藝 ，讓晶圓表面始終有連續(xù)液膜 ，使其可以帶走聚合物，避免其沉積 。兩種方案結(jié)合 ，12英寸晶圓表面的光刻膠殘留物引起的圖案缺陷被成功消除 ，缺陷數(shù)量降幅超過99%。
該研究的意義遠(yuǎn)超光刻領(lǐng)域本身 。其所展現(xiàn)的冷凍電子斷層掃描技術(shù)威力，為在原子 / 分子尺度上原位研究各類發(fā)生在液體環(huán)境中的化學(xué)反應(yīng)（如催化 、合成乃至生命過程）提供了強(qiáng)大的通用工具 。對于芯片產(chǎn)業(yè)而言，精準(zhǔn)掌握液體中聚合物材料的微觀行為 ，將極大地推動包括光刻、蝕刻 、清洗等在內(nèi)的多個先進(jìn)制造關(guān)鍵環(huán)節(jié)的缺陷控制和良率提升 ，為制造性能更強(qiáng) 、更可靠的下一代芯片鋪平道路。
2025年光刻膠市場規(guī)模可達(dá)123億元
芯片制造流程大致包括晶圓加工、氧化 、光刻 、刻蝕、薄膜沉積 、互連 、測試、封裝等重要步驟 。其中，光刻是半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)流程中最復(fù)雜 、最關(guān)鍵的工藝步驟 ，耗時(shí)長 、成本高 。
另據(jù)山西證券研報(bào) ，光刻的工藝又細(xì)分為涂膠、曝光、顯影。涂膠，在晶圓表面均勻涂抹對光敏感的物質(zhì)——光刻膠（PR ，Photo Resist）；曝光 ，使用曝光設(shè)備（光刻機(jī)）使光穿過包含電路圖形的光罩，將電路印在晶圓上；顯影 ，在晶圓上噴灑顯影液后 ，選擇性的去除曝光區(qū)和非曝光區(qū)，從而形成電路圖形。
光刻膠是光刻過程最重要的耗材 。據(jù)國泰海通證券研報(bào) ，在整個芯片制造過程中可能需要進(jìn)行數(shù)十次的光刻 ，光刻工藝成本占到整個芯片制造工藝的 35%，耗時(shí)約占整個芯片生產(chǎn)環(huán)節(jié)的 40%-50%，光刻膠材料總成本占比約為 5-6% ，光刻膠的質(zhì)量和性能會直接影響到集成電路制造過程中的良率 。
根據(jù)全球市場調(diào)查機(jī)構(gòu)QYResearch報(bào)告 ，光刻膠市場長期被東京應(yīng)化 、信越化學(xué) 、JSR、富士膠片等國際巨頭壟斷。近年來，受諸多因素影響 ，我國加快半導(dǎo)體自主可控步伐 ，產(chǎn)業(yè)鏈上下游多個環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)技術(shù)的重大突破 。
隨著中國半導(dǎo)體廠商的強(qiáng)勢崛起以及下游需求的擴(kuò)大，光刻膠的市場規(guī)模持續(xù)增長 ，據(jù)銳觀產(chǎn)業(yè)研究院報(bào)告 ，2024年我國光刻膠市場規(guī)模增長至114億元以上，KrF光刻膠等中高端產(chǎn)品國產(chǎn)替代進(jìn)程加快 ，預(yù)計(jì)2025年光刻膠市場規(guī)模可達(dá)123億元 。
杠桿資金搶籌這些票
東方財(cái)富Choice數(shù)據(jù)顯示 ，自今年9月以來，杠桿資金持續(xù)搶籌光刻膠概念多股。其中雅克科技排名第一 ，期間融資凈買額超5億元；南大光電排名第二 ，融資凈買額超4.7億元 。
華懋科技 、晶瑞電材 、電科數(shù)字、新萊應(yīng)材 、炬光科技 、彤程新材、湖北宜化等個股融資凈買額在4.1億元至2億元之間不等 。
而多只光刻膠個股2025年機(jī)構(gòu)預(yù)測凈利潤預(yù)測不俗。比如能夠同時(shí)生產(chǎn)多種光刻膠的雅克科技，2025年預(yù)測凈利潤增長34% 。
機(jī)構(gòu)研報(bào)顯示，雅克科技光刻膠產(chǎn)品主要是面板用光刻膠 ，包括正性TFT薄膜電路正性光刻膠 、RGB彩色光刻膠 、OCPS光刻膠、CNT防靜電材料以及光刻膠配套試劑 。
又比如晶瑞電材 ，機(jī)構(gòu)預(yù)測2025年凈利潤增長超160%。國金證券研報(bào)顯示，公司是國內(nèi)領(lǐng)先的半導(dǎo)體光刻膠龍頭生產(chǎn)商 ，也是擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的本土供應(yīng)商 ，是國內(nèi)8-12寸集成電路生產(chǎn)線主要量產(chǎn)的本土供應(yīng)商 。
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