打破日本廠商壟斷， 三星成功開發(fā)EUV光刻膠！

EUV光刻工藝除了需要EUV光刻機(jī)之外，也需要配套的EUV光刻膠，目前這一市場(chǎng)也主要被日本廠商壟斷，現(xiàn)在三星與韓國(guó)半導(dǎo)體廠商?hào)|進(jìn)合作開發(fā)成功EUV光刻膠，已經(jīng)通過(guò)驗(yàn)證。東進(jìn)半導(dǎo)體19日宣布，近期通過(guò)了三星電子的EUV PR(光刻膠)可靠性測(cè)試。

消息人士稱，東進(jìn)半導(dǎo)體在其位于京畿道華城的工廠開發(fā)了EUV PR，并在三星電子華城 EUV生產(chǎn)線上對(duì)其進(jìn)行了測(cè)試，并已通過(guò)可靠性測(cè)試。PR，也稱為光刻膠，是半導(dǎo)體曝光工藝中的關(guān)鍵材料。

光刻的原理是在硅片表面覆蓋一層具有高度光敏感性光刻膠，再用光線(一般是紫外光、深紫外光、極紫外光)透過(guò)掩模照射在硅片表面，被光線照射到的光刻膠會(huì)發(fā)生反應(yīng)。此后用特定溶劑洗去被照射/未被照射的光刻膠，就實(shí)現(xiàn)了電路圖從掩模到硅片的轉(zhuǎn)移。

光刻完成后對(duì)沒(méi)有光刻膠保護(hù)的硅片部分進(jìn)行刻蝕，最后洗去剩余光刻膠，就實(shí)現(xiàn)了 半導(dǎo)體器件在硅片表面的構(gòu)建過(guò)程。

光刻根據(jù)所采用正膠與負(fù)膠之分，劃分為正性光刻和負(fù)性光刻兩種基本工藝。 在正性光刻中，正膠的曝光部分結(jié)構(gòu)被破壞，被溶劑洗掉，使得光刻膠上的圖形與掩模版上圖形相同。相反地，在負(fù)性光刻中，負(fù)膠的曝光部分會(huì)因硬化變得不可溶解，掩模部分則會(huì)被溶劑洗掉，使得光刻膠上的圖形與掩模版上圖形相反。

光刻工藝的成本約為整個(gè)芯片制造工藝的30%，耗時(shí)約占整個(gè)芯片工藝的40%~50%，是芯片制造中最核心的工藝。光刻膠的質(zhì)量和性能是影響集成電路性能、成品率及可靠性的關(guān)鍵因素。

那么什么是光刻膠呢?光刻膠是一類通過(guò)光束、電子束、離子束等能量輻射后,溶解度發(fā)生變化的耐蝕刻薄膜材料,在集成電路和半導(dǎo)體分立器件的微細(xì)加工中有著廣泛的應(yīng)用。根據(jù)其應(yīng)用領(lǐng)域、分辨率、對(duì)紫外光反應(yīng)特性可以進(jìn)行如下分類：

最早時(shí)期光刻膠是應(yīng)用在印刷工業(yè)領(lǐng)域，到 20 世紀(jì) 20 年代才被逐漸用在印刷電路板領(lǐng)域，20 世紀(jì) 50 年代開始用于半導(dǎo)體工業(yè)領(lǐng)域。20 世紀(jì) 50 年代末，Eastman Kodak和 Shipley 公司分別設(shè)計(jì)出適合半導(dǎo)體工業(yè)需要的正膠和負(fù)膠。

光刻膠難度非常高，光刻膠對(duì)分辨率、對(duì)比度、敏感度，此外還有粘滯性黏度、粘附性等要求極高。其中分辨率描述形成的關(guān)鍵尺寸;對(duì)比度描述光刻膠從曝光區(qū)到非曝光區(qū)的陡度;敏感度為光刻膠上產(chǎn)生一個(gè)良好的圖形所需一定波長(zhǎng)光的最小能量值。諸多技術(shù)參數(shù)限制構(gòu)成了光刻膠的技術(shù)壁壘。

它應(yīng)用于芯片上，當(dāng)用半導(dǎo)體曝光設(shè)備照射光時(shí)，會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并改變物理性質(zhì)，通過(guò)用顯影劑沖洗掉PR來(lái)繪制微電路，只留下必要的部分。2019年，日本與韓國(guó)爆發(fā)爭(zhēng)議之后曾經(jīng)限制三種重要的半導(dǎo)體材料對(duì)韓國(guó)的出口，EUV光刻膠就是其中之一，為此韓國(guó)公司也加快了EUV光刻膠的研發(fā)。雖然已經(jīng)通過(guò)了測(cè)試，不過(guò)三星是否會(huì)在EUV生產(chǎn)線上立即使用東進(jìn)半導(dǎo)體的EUV光刻膠還不確定，三星及東進(jìn)拒絕表態(tài)。

據(jù)businessKorea報(bào)道，自去年7月日本開始限制對(duì)韓國(guó)的出口以來(lái)，三星仍沒(méi)有找到為EUV技術(shù)提供足夠光刻膠的替代供應(yīng)商。到2030年成為全球代工行業(yè)老大的目標(biāo)恐遇阻。

據(jù)韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究院11月27日公布的數(shù)據(jù)顯示，韓國(guó)企業(yè)93.2%的光刻膠需求依賴于日本供應(yīng)商，EUV光刻膠對(duì)日本的依賴程度幾乎相同。

日本限制EUV光刻膠的出口，韓國(guó)公司迅速做出反應(yīng)，增加了比利時(shí)產(chǎn)材料的進(jìn)口。據(jù)韓國(guó)海關(guān)(KCS)稱，從比利時(shí)進(jìn)口的光刻膠在今年第三季度達(dá)到了459萬(wàn)美元，是上一季度(約25萬(wàn)美元)的20倍。其中大多數(shù)是EUV的光刻膠。

三星開始大規(guī)模生產(chǎn)基于7納米EUV工藝的移動(dòng)應(yīng)用處理器Exynos 9825，但產(chǎn)量只占其總產(chǎn)量的一小部分。真正的問(wèn)題將在幾年后出現(xiàn)，那時(shí)EUV制程工藝將成為主流。自今年4月以來(lái)，三星一直在向全球芯片設(shè)計(jì)公司推廣其5納米EUV工藝，并計(jì)劃明年在其華城市的工廠開一條獨(dú)家EUV生產(chǎn)線。

市場(chǎng)研究公司也預(yù)測(cè)了EUV工藝的推進(jìn)。根據(jù)IC Insights的報(bào)告，到2023年，10nm以下的半導(dǎo)體產(chǎn)量將從今年的105萬(wàn)張/月增加到627萬(wàn)張/月。同期，10納米以下半導(dǎo)體工藝的比例將從5%增長(zhǎng)到25%。業(yè)內(nèi)人士預(yù)測(cè)，在未來(lái)幾年內(nèi)，EUV技術(shù)將占到大部分7納米以下的工藝。

EUV技術(shù)的不斷推進(jìn)將導(dǎo)致EUV中光刻膠使用的增加。據(jù)韓國(guó)芯片制造商預(yù)測(cè)，EUV光刻膠的本土化無(wú)法在幾年內(nèi)實(shí)現(xiàn)，因此他們計(jì)劃脫離日本，尋求多樣化供應(yīng)商。然而，由于他們與日本供應(yīng)商對(duì)EUV光刻膠進(jìn)行了優(yōu)化，如果脫離日本，收益率或直接下降。

這種情況將有利于臺(tái)積電。臺(tái)積電推出EUV工藝的時(shí)間比三星晚，但臺(tái)積電最近從EUV光刻機(jī)龍頭企業(yè)ASML手中購(gòu)置了EUV光刻設(shè)備，此外，臺(tái)積電對(duì)光刻膠供應(yīng)沒(méi)有任何顧慮。

無(wú)晶圓廠產(chǎn)業(yè)顯示出相互矛盾的觀點(diǎn)。盡管一些fables公司覺得有必要阻止臺(tái)積電的統(tǒng)治地位，但也有一些公司認(rèn)為有必要阻礙三星在代工業(yè)的腳步，因?yàn)?a href="/tags/三星" target="_blank">三星是一家集成設(shè)備制造商IDM。然而，如今有越來(lái)越多的fables企業(yè)開始向臺(tái)積電下訂單。