重大突破！國(guó)産(chǎn)光刻膠通過量産(chǎn)驗證

光刻膠：半導體(tǐ)制造核心材料

    光刻膠，也被稱為(wèi)光緻抗蝕劑（photoresist），它的作(zuò)用(yòng)是在光刻過程中(zhōng)，通過光化學(xué)反應轉移掩模（mask）上的圖案到襯底（如矽片）上，從而形成所需的微細圖形。光刻膠的質(zhì)量和性能(néng)直接影響集成電(diàn)路的性能(néng)、成品率及可(kě)靠性，是半導體(tǐ)集成電(diàn)路制造的核心材料。

    光刻膠的分(fēn)類依據使用(yòng)場景，可(kě)以分(fēn)為(wèi)用(yòng)于集成電(diàn)路制造的g線(xiàn)光刻膠、i線(xiàn)光刻膠、KrF光刻膠、ArF光刻膠等。目前，我國(guó)半導體(tǐ)光刻膠國(guó)産(chǎn)化率仍處于較低水平。尤其是KrF、ArF光刻膠對外依賴最為(wèi)嚴重，國(guó)産(chǎn)化率均僅在1%水平。

    其中(zhōng)，KrF光刻膠主要用(yòng)于248nm的光刻工(gōng)藝，适用(yòng)于對應工(gōng)藝制程在250nm到150nm之間的集成電(diàn)路制造。不過，随着工(gōng)藝的不斷進步，KrF光刻膠也開始被用(yòng)于更先進的工(gōng)藝節點，例如28nm制程的芯片制造中(zhōng)。為(wèi)了降低成本，KrF光刻膠甚至可(kě)以用(yòng)于28nm以下節點的某些部分(fēn)。

    至于ArF光刻膠則主要用(yòng)于更先進的193nm光刻工(gōng)藝，可(kě)以用(yòng)于90nm至14nm甚至7nm技(jì )術節點的集成電(diàn)路制造。

    太紫微公(gōng)司此次推出的T150 A光刻膠産(chǎn)品，對标的為(wèi)KrF光刻膠系列——UV1610（該産(chǎn)品被業内稱為(wèi)“妖膠”）。該産(chǎn)品門檻雖不算特别高，但其使用(yòng)頻率和需求量較大，所以是目前光刻膠市場上的主流産(chǎn)品。光谷官方稱，相較于國(guó)外同系列産(chǎn)品UV1610，T150 A在光刻工(gōng)藝中(zhōng)表現出的極限分(fēn)辨率達120nm，且工(gōng)藝寬容度更大，穩定性更高，堅膜後烘留膜率優秀，其對後道刻蝕工(gōng)藝表現更為(wèi)友好，通過驗證發現T150 A中(zhōng)密集圖形經過刻蝕，下層介質(zhì)的側壁垂直度表現優異”。

    這标志(zhì)着國(guó)産(chǎn)光刻膠在性能(néng)上已經能(néng)夠與國(guó)際主流産(chǎn)品相媲美，對于推動國(guó)産(chǎn)光刻膠的産(chǎn)業化和自主可(kě)控具(jù)有(yǒu)重要意義。

目前國(guó)産(chǎn)光刻膠面臨的難點

    目前我國(guó)半導體(tǐ)光刻膠國(guó)産(chǎn)化率較低。具(jù)體(tǐ)來看，光刻膠的核心技(jì )術包括配方技(jì )術、質(zhì)量控制技(jì )術和原材料技(jì )術。其中(zhōng)，我國(guó)半導體(tǐ)光刻膠的上遊核心原材料仍被國(guó)外廠商(shāng)壟斷，如樹脂、單體(tǐ)、感光劑、溶劑等，尤其是樹脂和感光劑高度依賴于進口，這增加了國(guó)内光刻膠生産(chǎn)成本以及供應鏈風險。在這些原材料中(zhōng)，樹脂的成本占比最大，約為(wèi)50%。在光刻膠樹脂方面，我國(guó)使用(yòng)的樹脂90%以上依賴進口，供應商(shāng)以日本和美國(guó)廠商(shāng)為(wèi)主，主要由日本住友電(diàn)木(mù)、日本曹達及美國(guó)陶氏等化工(gōng)大廠供應。

    因此，我國(guó)在推動光刻膠國(guó)産(chǎn)化的過程中(zhōng)，不僅需要在光刻膠産(chǎn)品本身的研發和生産(chǎn)上取得突破，還需要在上遊核心原材料的國(guó)産(chǎn)化上做出努力，以減少對進口的依賴，提高供應鏈的安(ān)全性和穩定性。

    此外，技(jì )術難以突破，關鍵還在于在半導體(tǐ)制造過程中(zhōng)，相較于設計、封測等，光刻膠是相對一個“小(xiǎo)衆”産(chǎn)業，但是投入卻巨大。比如，在光刻膠的研發和生産(chǎn)中(zhōng)，需要利用(yòng)光刻機進行測試和調整。不說目前ASML這樣龍頭廠商(shāng)所在地區(qū)對我國(guó)實施技(jì )術封鎖。就單從光刻機購(gòu)置以及維護成本來說就非常高昂。這對于許多(duō)國(guó)内企業來說是一個較大的負擔。小(xiǎo)公(gōng)司負擔不起，對于一些大公(gōng)司而言，因為(wèi)經濟效益不高，從事意願也不高。産(chǎn)業比較小(xiǎo)衆，從業人員也較少。這也導緻我國(guó)從事相關研究的人才相對缺乏，進一步限制了國(guó)産(chǎn)光刻膠的發展。偏偏光刻膠又(yòu)是電(diàn)子化學(xué)品中(zhōng)技(jì )術壁壘最高的材料之一，需要大量的專業人才進行研發和生産(chǎn)。

    由于光刻膠的應用(yòng)環境複雜且多(duō)樣，有(yǒu)時甚至需要針對每個工(gōng)廠進行特别定制，這使得該産(chǎn)業很(hěn)難标準化和模塊化生産(chǎn)，需要上下遊企業緊密協作(zuò)才能(néng)完成。同時也意味着，巨頭壟斷的局面也就難以打破。

    光刻膠巨頭們通常會與上下遊企業、研究機構等形成技(jì )術聯盟，共同研發新(xīn)技(jì )術，制定行業标準。例如，JSR與比利時微電(diàn)子研究中(zhōng)心（IMEC）合作(zuò)，建立了EUV光刻膠制備和認證中(zhōng)心，以确保EUV光刻膠的認證和半導體(tǐ)領域應用(yòng)的質(zhì)量控制，下遊公(gōng)司甚至會直接參投這些企業，形成牢不可(kě)破的利益共同體(tǐ)。2021年日本JSR收購(gòu)的下一代無機光刻膠技(jì )術公(gōng)司Inpria，投資方就包括了SK海力士、三星、英特爾、台積電(diàn)這些大廠。因此，下遊企業一般不會輕易更換廠商(shāng)。即使基于當前形勢，國(guó)内企業想要更換成國(guó)内供應商(shāng)，其産(chǎn)品也需要經過充足驗證，這也帶來了漫長(cháng)的認證流程。為(wèi)了推動國(guó)産(chǎn)光刻膠的發展，我國(guó)正在積極進行技(jì )術研發和市場開拓。近年來，國(guó)産(chǎn)已有(yǒu)所突破。尤其自2019年11月，8種"光刻膠及其關鍵原材料和配套試劑"入選工(gōng)信部的重點新(xīn)材料指導目錄，加速推動了我國(guó)國(guó)産(chǎn)光刻膠行業發展。

    目前，國(guó)内光刻膠行業也形成了一些龍頭企業，主要包括彤程新(xīn)材、晶瑞電(diàn)材、上海新(xīn)陽、雅克科(kē)技(jì )和南大光電(diàn)等。根據SEMI數據，2022年全球半導體(tǐ)光刻膠市場規模為(wèi)26.4億美元，同比增長(cháng)6.82%;大陸半導體(tǐ)光刻膠市場規模為(wèi)5.93億美元，同比增長(cháng)20.47%，增速遠(yuǎn)高于全球半導體(tǐ)光刻膠市場，顯示出快速增長(cháng)的态勢。太紫微公(gōng)司此次的突破也迅速成為(wèi)市場焦點，為(wèi)國(guó)産(chǎn)光刻膠領域釋放出積極的信号。

    企業負責人、華中(zhōng)科(kē)技(jì )大學(xué)教授朱明強稱，“以原材料的開發為(wèi)起點，最終獲得具(jù)有(yǒu)自主知識産(chǎn)權的配方技(jì )術，這隻是個開始，團隊還會發展一系列應用(yòng)于不同場景下的KrF與ArF光刻膠，為(wèi)國(guó)内相關産(chǎn)業帶來更多(duō)驚喜。

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