EUV光刻膠：大批量生產(chǎn)仍待突破！EUV光刻膠大批量生產(chǎn)尚未完成。由比利時(shí)研究機(jī)構(gòu)imec主辦的ITF日本2025論壇于11月10日在東京君悅酒店舉行。在新聞發(fā)布會(huì)上宣布，現(xiàn)任首席執(zhí)行官盧克·范登霍夫?qū)⒂?026年4月1日成為董事長，帕特里克·范德納米爾將接任首席執(zhí)行官。

范登霍夫自imec創(chuàng)立之初便給予支持，并自2009年起擔(dān)任首席執(zhí)行官，為imec如今的地位做出了卓越貢獻(xiàn)。他被譽(yù)為“引領(lǐng)全球先進(jìn)半導(dǎo)體發(fā)展路線圖”的關(guān)鍵人物。自2025年4月起，他將擔(dān)任董事長，負(fù)責(zé)監(jiān)督imec的政治、外交和技術(shù)戰(zhàn)略，并致力于支持imec的未來愿景和國際影響力。

新任首席執(zhí)行官范德納米爾擁有多年經(jīng)驗(yàn)，曾擔(dān)任imec執(zhí)行副總裁，全面負(fù)責(zé)研發(fā)工作。他有望延續(xù)范登霍夫的愿景，成為一位“擁有深厚技術(shù)背景的首席執(zhí)行官”，并進(jìn)一步鞏固先進(jìn)工藝研究的實(shí)際應(yīng)用和國際合作體系。

三井化學(xué)代表董事、高級(jí)常務(wù)執(zhí)行董事兼ICT解決方案事業(yè)部總經(jīng)理平原昭夫作了題為“化學(xué)與合作：促進(jìn)未來半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)”的報(bào)告。平原昭夫提到光罩是極紫外（EUV）曝光技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)之一。盡管ASML在過去十年中已交付超過300臺(tái)EUV曝光設(shè)備，但EUV光刻膠仍存在諸多技術(shù)難題，目前尚未開發(fā)出符合大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用規(guī)格的光刻膠。因此，許多半導(dǎo)體制造商仍在不使用光刻膠的情況下進(jìn)行EUV曝光。

EUV光刻膠的作用是通過防止異物粘附在光刻膠表面來保護(hù)光罩。如果顆粒粘附在光罩本身上，其陰影會(huì)在曝光過程中投射到晶圓上的光刻膠上，從而造成缺陷。但如果顆粒粘附在覆蓋在光罩上的保護(hù)膜上，則不會(huì)在晶圓上造成缺陷。換句話說，保護(hù)膜的主要作用是保護(hù)光罩免受顆粒的侵害。

EUV光刻膠的工作條件與傳統(tǒng)透射光刻膠完全不同。在EUV曝光中，波長為13.5納米的光經(jīng)多層反射鏡多次反射和聚焦后照射到光罩上，然后反射光被引導(dǎo)到晶圓上的光刻膠層。此外，EUV光源不僅發(fā)射13.5 nm波長的光，還發(fā)射其他光，例如深紫外（DUV）。如果深紫外光照射到光刻膠上，會(huì)對(duì)圖案形成產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，必須在晶圓前放置一層稱為動(dòng)態(tài)氣鎖（DGL）的薄膜來阻擋深紫外光。

ASML的EUV光刻膠薄膜路線圖顯示，大約在2018年，ASML開發(fā)了一種具有多晶硅芯的光刻膠薄膜，單次穿過薄膜的EUV透射率為82%，三次穿過薄膜的總EUV透射率降至57%。到2024年，EUV光的單次透射率將達(dá)到90%，三次透射率將提高到73%。這種薄膜材料很可能使用了碳納米管。

然而，在碳納米管薄膜能夠用于大規(guī)模生產(chǎn)之前，還有一些重大問題需要解決。由于波長為13.5 nm的極紫外光會(huì)被空氣中的氧氣吸收，EUV曝光設(shè)備內(nèi)部是真空環(huán)境。為了防止碳基污染物降低鏡面的反射率，曝光設(shè)備中引入了氫氣。氫自由基會(huì)“攻擊”碳納米管薄膜，導(dǎo)致其逐漸被蝕刻。結(jié)果，經(jīng)過約50小時(shí)的極紫外光照射后，碳納米管網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)顯著破壞，使其變得多孔。為防止氫自由基造成的劣化，研究人員設(shè)計(jì)了一種在碳納米管表面涂覆一層薄金屬膜的方法。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，即使經(jīng)過500小時(shí)的氫自由基測(cè)試，涂覆金屬膜的碳納米管薄膜也幾乎沒有受到損傷。然而，這種金屬涂層會(huì)導(dǎo)致透射率顯著降低。

三井化學(xué)宣布他們已經(jīng)研發(fā)碳納米管薄膜長達(dá)15年。2019年5月，三井化學(xué)與ASM公司簽署了EUV光刻膠業(yè)務(wù)的許可協(xié)議，獲得了生產(chǎn)和銷售權(quán)。隨后，該公司于2021年5月正式宣布開始商業(yè)化生產(chǎn)EUV光刻膠。隨著市場(chǎng)對(duì)更高透光率的需求，三井化學(xué)決定從多晶硅芯材轉(zhuǎn)向碳納米管材料。預(yù)計(jì)該公司將于2025年左右開始全面開發(fā)和生產(chǎn)碳納米管薄膜。根據(jù)該公司所示的路線圖，這些碳納米管薄膜的單次極紫外光照射的透射率為94%，三次照射的透射率約為83%。該薄膜的使用壽命為5,000至10,000張，且不含任何大于20 μm的異物。

自ASML于2016年首次發(fā)布其EUV曝光工具以來，已經(jīng)過去了十年。在過去的十年里，該公司已出貨300多臺(tái)設(shè)備，可以說EUV已成為半導(dǎo)體制造領(lǐng)域的主要參與者。臺(tái)積電對(duì)EUV光刻技術(shù)的廣泛應(yīng)用便是最好的例證。2019年，EUV光刻技術(shù)首次應(yīng)用于7nm+工藝的量產(chǎn)，當(dāng)時(shí)僅應(yīng)用于約五層半導(dǎo)體。幾年后，在3nm工藝時(shí)代，這一數(shù)字大幅增長至20層以上。EUV光刻技術(shù)已成為決定尖端半導(dǎo)體良率和性能的關(guān)鍵因素。

然而，雖然EUV技術(shù)越來越普及，但仍有一些問題不容忽視。目前市面上還沒有符合尖端半導(dǎo)體制造商標(biāo)準(zhǔn)的光刻膠薄膜。一些半導(dǎo)體制造商可能在沒有光刻膠薄膜的情況下進(jìn)行極紫外光刻曝光，并反復(fù)清洗光刻膠。這在如今尖端邏輯電路需要20層極紫外光刻技術(shù)的時(shí)代，極其不合理。光刻膠污染會(huì)直接影響良率，而反復(fù)清洗則會(huì)降低生產(chǎn)效率。

除了三井化學(xué)之外，芬蘭的Canatu、韓國的FST、韓國的S&STech、日本的Lintec和日本的NGK Insulators也在繼續(xù)尋找下一代光刻膠的解決方案。目前尚無法預(yù)測(cè)哪家機(jī)構(gòu)最終能夠研發(fā)出可供量產(chǎn)的極紫外光刻薄膜。每家公司都仍有機(jī)會(huì)。隨著極紫外光刻需求的爆炸式增長，主導(dǎo)這一市場(chǎng)的影響將是不可估量的。在未來，各組織將運(yùn)用哪些技術(shù)才能脫穎而出？我們將繼續(xù)密切關(guān)注這些發(fā)展動(dòng)態(tài)。