在光刻膠領(lǐng)域，日本是全球的領(lǐng)先廠商，尤其是在EUV光刻膠方面，他們的市場占比更是高達(dá)90%，然而他們似乎并沒有放慢腳步。據(jù)《日經(jīng)新聞》日前報導(dǎo)，富士膠片控股公司和住友化學(xué)將最早在2021年開始提供用于下一代芯片制造的材料，這將有助于智能手機和其他設(shè)備向更小、更節(jié)能等趨勢發(fā)展。報道進(jìn)一步指出，富士膠片正投資45億日元（4，260萬美元），在東京西南部的靜岡縣生產(chǎn)工廠配備設(shè)備，最早將于明年開始批量生產(chǎn)。該公司表示，使用該產(chǎn)品，殘留物更少，從而減少了有缺陷的芯片。同時，住友化學(xué)將在2022財年之前為大阪的一家工廠提供從開發(fā)到生產(chǎn)的全方位光刻膠生產(chǎn)能力。由于其強大的市場，該公司已經(jīng)達(dá)成了向大型制造商提供產(chǎn)品的臨時協(xié)議。

信越化學(xué)在臺灣設(shè)廠，為了服務(wù)臺積電？

日經(jīng)新聞最新報導(dǎo)指出，日本信越化學(xué)工業(yè)公司將耗資約300億日圓（2.85億美元），將半導(dǎo)體廠重要材料光刻膠的產(chǎn)能調(diào)高20%，而且將首度在臺灣生產(chǎn)，借此為先進(jìn)芯片的生產(chǎn)擴大供應(yīng)。信越化學(xué)將在日本與臺灣投資生產(chǎn)光刻膠的新設(shè)備。這種材料用于在矽晶圓上形成電路圖案。隨著半導(dǎo)體材料領(lǐng)域的競爭加劇、加上用于5G裝置、資料中心與其它應(yīng)用的芯片需求成長，讓信越化學(xué)這家日本具領(lǐng)導(dǎo)地位的光刻膠大廠提高產(chǎn)能。日經(jīng)報導(dǎo)指出，信越化學(xué)在臺灣的云林廠將從2021年2月左右率先新增產(chǎn)能。屆時，信越化學(xué)將開始在臺灣生產(chǎn)這種用于適合用于先進(jìn)極紫外光（EUV）光刻技術(shù)的光刻膠。以往這種材料只在日本生產(chǎn)。信越化學(xué)希望此舉能滿足臺積電等客戶攀高的需求。在日本，信越化學(xué)位于新瀉縣直江津的工廠的新設(shè)備預(yù)定在2022年2月開始運作。在臺灣的產(chǎn)能將提高50％，直江津工廠將提高20％，同時也會擴編員工人數(shù)。信越化學(xué)也將為南韓、中國大陸與其他市場的客戶提高產(chǎn)量。其他日本光刻膠大廠，包括JSR與東京應(yīng)化工業(yè)公司，也同時在日本與海外生產(chǎn)EUV光刻膠，而住友化學(xué)和富士膠片（Fujifilm）則準(zhǔn)備進(jìn)入這一領(lǐng)域。

延伸閱讀：什么是光刻膠

光刻膠是微電子技術(shù)中微細(xì)圖形加工的關(guān)鍵材料之一，是由感光樹脂、增感劑和溶劑三種主要成份組成的、對光敏感的混合液體。利用光化學(xué)反應(yīng)，經(jīng)曝光、顯影、刻蝕等工藝將所需要的微細(xì)圖形從掩模版轉(zhuǎn)移到待加工基片上的圖形轉(zhuǎn)移介質(zhì)，其中曝光是通過紫外光、電子束、準(zhǔn)分子激光束、X射線、離子束等曝光源的照射或輻射，從而使光刻膠的溶解度發(fā)生變化。

按照應(yīng)用領(lǐng)域分類，光刻膠主要包括印制電路板（PCB）光刻膠專用化學(xué)品（光引發(fā)劑和樹脂）、液晶顯示器（LCD）光刻膠光引發(fā)劑、半導(dǎo)體光刻膠光引發(fā)劑和其他用途光刻膠四大類。本文主要討論半導(dǎo)體光刻膠。

光刻膠自1959年被發(fā)明以來一直是半導(dǎo)體核心材料，隨后被改進(jìn)運用到PCB板的制造，并于20世紀(jì)90年代運用到平板顯示的加工制造。最終應(yīng)用領(lǐng)域包括消費電子、家用電器、汽車通訊等。

光刻工藝約占整個芯片制造成本的35%，耗時占整個芯片工藝的40%~60%，是半導(dǎo)體制造中最核心的工藝。

以半導(dǎo)體光刻膠為例，在光刻工藝中，光刻膠被均勻涂布在襯底上，經(jīng)過曝光（改變光刻膠溶解度）、顯影（利用顯影液溶解改性后光刻膠的可溶部分）與刻蝕等工藝，將掩膜版上的圖形轉(zhuǎn)移到襯底上，形成與掩膜版完全對應(yīng)的幾何圖形。

光刻技術(shù)隨著IC集成度的提升而不斷發(fā)展。為了滿足集成電路對密度和集成度水平的更高要求，半導(dǎo)體用光刻膠通過不斷縮短曝光波長以提高極限分辨率，世界芯片工藝水平目前已跨入微納米級別，光刻膠的波長由紫外寬譜逐步至g線（436nm）、i線（365nm）、KrF（248nm）、 ArF（193nm）、F2（157nm），以及最先進(jìn)的EUV（<13.5nm）線水平。

目前，半導(dǎo)體市場上主要使用的光刻膠包括 g 線、i 線、KrF、ArF四類光刻膠，其中，g線和i線光刻膠是市場上使用量最大的。KrF和ArF光刻膠核心技術(shù)基本被日本和美國企業(yè)所壟斷。

光刻膠不僅具有純度要求高、工藝復(fù)雜等特征，還需要相應(yīng)光刻機與之配對調(diào)試。一般情況下，一個芯片在制造過程中需要進(jìn)行10~50道光刻過程，由于基板不同、分辨率要求不同、蝕刻方式不同等，不同的光刻過程對光刻膠的具體要求也不一樣，即使類似的光刻過程，不同的廠商也會有不同的要求。

針對不同應(yīng)用需求，光刻膠的品種非常多，這些差異主要通過調(diào)整光刻膠的配方來實現(xiàn)。因此，通過調(diào)整光刻膠的配方，滿足差異化的應(yīng)用需求，是光刻膠制造商最核心的技術(shù)。

此外，由于光刻加工分辨率直接關(guān)系到芯片特征尺寸大小，而光刻膠的性能關(guān)系到光刻分辨率的大小。限制光刻分辨率的是光的干涉和衍射效應(yīng)。光刻分辨率與曝光波長、數(shù)值孔徑和工藝系數(shù)相關(guān)。

光刻膠的曝光波長由寬譜紫外向g線→i線→KrF→ArF→EUV（13.5nm）的方向移動。隨著曝光波長的縮短，光刻膠所能達(dá)到的極限分辨率不斷提高，光刻得到的線路圖案精密度更佳，而對應(yīng)的光刻膠的價格也更高。

光刻光路的設(shè)計，有利于進(jìn)一步提升數(shù)值孔徑，隨著技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值孔徑由0.35發(fā)展到大于1。相關(guān)技術(shù)的發(fā)展也對光刻膠及其配套產(chǎn)品的性能要求變得愈發(fā)嚴(yán)格。

工藝系數(shù)從0.8變到0.4，其數(shù)值與光刻膠的產(chǎn)品質(zhì)量有關(guān)。結(jié)合雙掩膜和雙刻蝕等技術(shù)，現(xiàn)有光刻技術(shù)使得我們能夠用193nm的激光完成10nm工藝的光刻。為了實現(xiàn)7nm、5nm制程，傳統(tǒng)光刻技術(shù)遇到瓶頸，EUV（13.5nm）光刻技術(shù)呼之欲出，臺積電、三星也在相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行布局。EUV光刻光路基于反射設(shè)計，不同于上一代的折射，其所需光刻膠主要以無機光刻膠為主，如金屬氧化物光刻膠。
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