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中国打造自己的EUV光刻胶标准!

景点排名 2025年10月28日 16:19 0 aa

电子发烧友网报道(文/黄山明)芯片,一直被誉为人类智慧、工程协作与精密制造的集大成者,而制造芯片的重要设备光刻机就是雕刻这个结晶的“神之手”。但仅有光刻机还不够,还需要光刻胶、掩膜版以及其他工艺器件的参与才能保障芯片的高良率。

以光刻胶为例,这是决定芯片图案能否被精准刻下来的“感光神经膜”。并且随着芯片步入7nm及以下先进制程芯片时代,不仅需要EUV光刻机,更需要EUV光刻胶的参与。但在过去国内长期依赖进口,长期以来更是在多个官方文件、产业报告和政策导向中被列为关键攻关材料。

近期,《极紫外(EUV)光刻胶测试方法》的立项工作于2025年10月23日进入关键阶段,国家标准委网站正式公示该标准为拟立项项目,推动国产EUV光刻胶迈向新的台阶。

从0到1的跨越

光刻胶不是普通胶水,而是一种对特定波长光敏感的高分子材料。它的核心作用是将光刻机投射的光信号,转化为化学信号,最终形成物理结构,这个过程就好像是在“用光写字”。

如果说光刻机就像一台超精密的“照相机”,那么光刻胶就是涂抹在硅片表面的那层“胶片”,光刻机中有一块刻着电路设计图的掩膜版,当DUV或EUV透过掩膜版时,会将图案投影到光刻胶上。

这时光刻胶就像被“拍照”一样,曝光区域会发生化学反应,正性光刻胶曝光的部分会变得容易溶解,进而消散,而负性光刻胶曝光的地方反而变得更坚硬,让图案更清晰。再经过显影后留下与掩膜版对应的3D微观结构,后续刻蚀/离子注入步骤以此结构为模板。

而如此重要的技术,在过去国内一直依赖于进口,工信部数据显示,2020年国内的光刻胶进口依存度仍然达到95%。全球光刻胶技术更是主要由日本企业占领,包括JSR、东京应化TOK、信越化学、富士电子材料,占了全球70%以上的市场份额。美国的杜邦、韩国的东进也有一定的份额,但核心技术仍掌握在日本手中。

2019年日韩贸易争端期间,日本对韩国限制光刻胶等关键材料出口,导致三星、SK海力士产能一度紧张,这让中国深刻意识到,即便有了光刻机,如果没有光刻胶,芯片产线也会被迫停工。有业内人士认为,光刻机被卡,还能撑一阵;光刻胶断供,产线立刻停摆。

同年,大基金二期明确将包括光刻胶在内的半导体材料作为投资重点,截至2024年,大基金及相关地方政府基金已向南大光电、晶瑞电材、北京科华等光刻胶企业投入大量资金,用于建设KrF/ArF光刻胶产线。

而工信部《重点新材料首批次应用示范指导目录》《产业基础再造工程实施方案》等文件中,高端光刻胶(特别是ArF、EUV光刻胶)被列为关键攻关材料。

我国“十四五”规划更是明确提出,突破高端光刻胶、高纯试剂、CMP抛光材料等关键短板材料,提升产业链供应链韧性。“十五五”中,光刻胶是作为半导体产业链核心材料被明确列为重点突破领域,其战略地位与量子计算、商业航天等技术并列。

尤其在高端光刻胶领域,数据显示,2023年中国高端光刻胶领域国产化率不足5%,其中EUV光刻胶市场几乎完全依赖进口,而ArF光刻胶国产化率仅为3.2%。不过随着《极紫外(EUV)光刻胶测试方法》的立项工作走入关键阶段,国家标准委网站正式公示该标准为拟立项项目,公示截止时间为2025年11月22日。

此次公示是标准制定的法定程序,通过公开征求意见,可进一步吸纳半导体材料企业、检测机构等产业链上下游的建议。若顺利通过公示,该标准预计2026年正式实施,成为国内EUV光刻胶研发、生产和应用的强制性技术依据。

方向已定,路远终至

EUV光刻胶是制造7nm及以下先进制程芯片的核心材料,其性能直接影响芯片良率。然而,国内长期依赖进口,同时,缺乏统一、科学、可复现的测试方法标准,成为制约国产EUV光刻胶研发、验证和产业化的重大瓶颈。

包括不同研发单位采用的测试条件(如曝光剂量、显影时间、线宽粗糙度评估方式)不一致;无法与国际主流工艺对标,导致材料性能评估失真;光刻胶厂商与晶圆厂之间缺乏共同语言,影响协同开发效率。

因此,建立一套自主可控、与国际接轨的EUV光刻胶测试方法标准体系,成为国家半导体产业链安全战略的重要一环。

此次标准的起草单位包括上海大学、张江国家实验室、上海华力集成电路制造有限公司、上海微电子装备(集团)股份有限公司等。

该标准还将填补国内在EUV光刻胶测试方法领域的技术标准空白,为国内外EUV光刻胶的性能评价提供统一的客观标尺。建立统一的测试方法体系,覆盖EUV光刻胶的灵敏度(E0)、分辨率、线边缘粗糙度(LER)、曝光产气等关键性能指标,明确最低技术要求和测试流程。

标准实施后,晶圆厂可依据统一的测试数据评估材料性能,将验证周期从1-2年缩短至6个月左右,大幅降低国产材料的导入风险。推动国内高端光刻胶产业实现高质量可持续发展,提升我国在全球半导体材料领域的话语权和竞争力。

与此同时,国内各机构与企业都在EUV光刻胶研发上有了一些突破,例如清华大学开发出聚碲氧烷基新型光刻胶,北京大学通过冷冻电子断层扫描技术,解析了光刻胶分子在液相环境中的微观三维结构、界面分布与缠结行为,指导开发出可显著减少光刻缺陷的产业化方案为量产奠定材料基础。

上海大学、南大光电、晶瑞电材等先后完成“含金属氧化物分子链”“锑/锡掺杂负胶”实验室级配方,分辨率≤18 nm,剂量≤25 mJ/cm²,树脂/单体合成路线已跑通,满足客户入门门槛。

此外,瑞联新材EUV光刻胶单体已通过客户验证,上海新阳等企业进入研发初期阶段,徐州博康计划建设国内首条EUV光刻胶中试线。

此次标准的立项,也标志着国内从过去的被动跟随,转到主动定义规则中来,乐观估计,2028-2030年可能实现国产EUV光刻胶的有限商业化。

当然,EUV的光刻胶想要量产还面临着一些困难,例如其核心树脂、光引发剂、淬灭剂、高纯溶剂等90%依赖进口,主要由日本三菱化学、住友化学掌控关键单体供应,还需要国内建立“电子级99.999 %”产线。

并且EUV光刻胶研发需使用EUV光刻机验证,材料性能优化依赖海外设备,否则只能靠模拟或DUV平台推测EUV性能。当然,乐观的畅想一下,如果EUV光刻胶能够得到解决,那么EUV光刻机也不会太远。

总结

此次EUV光刻胶测试标准的立项,意味着通过标准化的建设,国内企业有望突破技术,降低对进口材料的依赖,同时为全球半导体产业链重构提供中国方案。国内虽在EUV光刻胶领域起步晚,但通过材料创新、标准制定和产业链协同,正逐步缩小差距。只要坚持自主研发,中国半导体材料终将在 EUV 时代占据一席之地。

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