干式光刻胶搅动市场，湿式光刻胶退出先进制程舞台？

近日，市场调研机构TECHCET在最新报告中表示，随着半导体先进制程的竞争愈发激烈，以及EUV制程层数的增加，光刻胶材料市场规模激增。其中，干式光刻胶成为广受关注的新型EUV光刻材料之一，相比传统光刻胶能显著降低生产成本，能源消耗更少，且原料需求量比以往有大幅度减少。

两年前，干式光刻胶从概念诞生之日起，就备受市场的瞩目。而随着芯片制程不断缩小，在EUV光刻材料中，传统的湿式光刻胶开始频频暴露出问题，使得新型的干式光刻胶更受市场青睐，这是否意味着传统的湿式光刻胶将在先进制程领域中退出历史舞台？

湿式光刻胶遭遇技术瓶颈

随着芯片制程不断缩小，传统的湿式光刻胶开始遇到技术瓶颈，也给了干式光刻胶搅动市场的机会。

赛迪顾问集成电路产业研究中心高级咨询顾问池宪念向《中国电子报》记者介绍，EUV光束曝光所需要的能量更高，因此单位时间内的曝光计量和次数会更低。若要增加曝光功率或能量，曝光的频率会变得更低，从而也会使得光刻效率变低。此外，传统的湿式光刻胶由于其化学组成容易造成光子散射，若想实现大剂量的曝光，需要增加光刻机的功率，从而影响光刻机的工作效率。

随着芯片制程不断延伸，高数值孔径 (High-NA) EUV光刻机应运而生，而高数值孔径 (High-NA) EUV光刻机采用传统的湿式光刻胶时，更难以平衡曝光功率以及机器工作效率的问题，而在这过程中一旦出现问题会造成很大的损失。2019年，台积电便是因此问题最终造成5.5亿美元的经济损失。

对此，业内曾提出两种解决方案。一种是将光源提高到500W～1000W，并因此获得更高的能量来确保量产，但500W以上的光源仍在研发中。而第二种解决方案，便是通过改善EUV光刻胶技术，来实现曝光功率以及机器工作效率的平衡。

在干式光刻胶出现之前，75%的EUV光刻胶市场被东京电子、JSR集团等巨头占据，他们所采用的均是传统的湿式光刻胶。而就在两年前，Lam research公司凭借干式光刻胶技术的，成功打破了东京电子、JSR集团等巨头们在光刻胶领域的垄断，成为了“搅局者”，同时也让干式光刻胶正式走进了人们的视野。

据了解，Lam Research开发出来的干式光刻胶技术，有别于传统液态光刻胶的涂布方式，改在腔体中进行化学反应，让干式光刻胶在化学气相沉积(CVD)或原子层沉积(ALD)中制造，之后再以刻蚀工艺去除。

“Lam Research的干式光刻胶吸收的光子数量是化学放大型光刻胶的三到五倍，通过调节厚度可以使整个光刻胶层完全、均匀曝光。因此，EUV干式光刻胶的优点在于可提升成像的敏感度、分辨率和 EUV 曝光的分辨率，此外干式显影工艺降低了图案塌陷的风险。”池宪念说。

同时，干式光刻胶的概念也得到ASML、三星、英特尔、台积电等龙头企业等青睐，纷纷与Lam Research针对干式光刻胶领域开展合作研究，寻求平衡曝光功率以及机器工作效率的方法。

湿式光刻胶不会退出历史舞台

然而，尽管干式光刻胶的名声越来越大，但东京电子、JSR集团等巨头厂商并未选择加入干式光刻胶的行列，而是继续针对湿式光刻胶进行研发。这究竟是为何？

事实上，干式光刻胶在短时间内替代湿式光刻胶也绝非易事。

据了解，光刻胶的应用环境复杂且多样，且种类繁多，针对每个不同种类多芯片，还需要对光刻胶的使用进行特别定制。“在制造芯片时，需要根据不同芯片的设计，进行多层的光刻工序，且每一层光刻都有可能用到不同的光刻胶，产生的光刻效果也不一样。因此，芯片制造用的光刻胶型号非常多非常杂，不是单家供应商能够解决的。”盛世聚鑫副总裁周灏说。

此外，周灏表示，相比较于传统的湿式光刻胶，目前干式光刻胶的型号种类并不多，仅采用干式光刻胶难以完成很多芯片的光刻需求。而若想采用干式光刻胶，由于实现方式不同，对产线设备也会有相应的调整，比如，通过化学沉积方式进行光刻胶的涂布，而非传统光刻胶的湿法涂胶匀胶设备，这也使得干式光刻胶与湿式光刻胶在该工作程序上难以在同设备上混用。

“干式光刻胶在先进制程芯片的制造中确实有很大的发展潜力，但依旧需要一定时间来培育。”周灏说。

短期而言，干式光刻胶不会在先进制程领域中完全替代传统的湿式光刻胶。