光刻膠供應(yīng)，有新門檻

光刻膠是唯一一種同時(shí)受到石腦油危機(jī)和全氟烷基物質(zhì)危機(jī)影響的材料。

在前兩篇文章中（氦氣告急，直擊AI熱潮和被忽視的關(guān)鍵原料危機(jī)，正在拖垮設(shè)備與芯片廠商），已討論了氦氣（He）供應(yīng)中斷和石腦油/PFAS危機(jī)如何通過不同途徑影響半導(dǎo)體制造設(shè)備的“氣相工藝”和“設(shè)備部件”。如圖1所示，氦氣直接影響薄膜沉積、光刻和蝕刻等氣相工藝，而石腦油衍生的密封劑、潤滑劑和管道材料則被集成到上述工藝的所有設(shè)備中。

圖1：在上述工藝流程中，氦氣在何處使用？石腦油衍生的組分和材料又在何處使用？

仔細(xì)觀察可以發(fā)現(xiàn)圖 1 中隱藏著另一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。它是圖 1 左下角標(biāo)記為“使用石腦油衍生的原材料——光刻膠、異丙醇等”的區(qū)域。這里描述的光刻膠正是本文的研究對(duì)象。

光刻膠的性質(zhì)與設(shè)備組件（如 FFKM、PFPE、PFA 等）截然不同。設(shè)備組件是“在設(shè)備周圍消耗的”，而光刻膠是核心材料，在光刻工藝過程中每片晶圓都會(huì)被消耗掉。在圖 1 的中心，“光刻”框上方，“瞬時(shí)失效”和“部分瞬時(shí)失效”之間——此處指光刻膠供應(yīng)中斷時(shí)半導(dǎo)體制造過程實(shí)際停止的那一刻。

更重要的是，光刻膠是石腦油危機(jī)和 PFAS 危機(jī)在“分子層面”交匯的唯一奇點(diǎn)。其基礎(chǔ)聚合物和溶劑均源自石腦油，而光敏劑 (PAG) 的抗衡陰離子則是 PFAS——這種雙重依賴性造成的脆弱性遠(yuǎn)超單一設(shè)備組件。一旦光刻膠供應(yīng)中斷，無論半導(dǎo)體工廠的生產(chǎn)工藝是尖端還是成熟，是邏輯電路還是存儲(chǔ)器，全球所有半導(dǎo)體工廠的光刻工藝都將被迫停擺。

為什么現(xiàn)在要討論光刻膠？

首先，在半導(dǎo)體工藝中，光刻膠是唯一一種同時(shí)受到石腦油危機(jī)（碳?xì)浠衔镌峡萁撸┖腿榛镔|(zhì)（PFAS）危機(jī)（氟化化合物管制）影響的材料。其基礎(chǔ)聚合物和溶劑均源自石腦油，而光酸發(fā)生劑（PAG）的抗衡陰離子是PFAS——這種雙重依賴性與設(shè)備組件（FFKM、PFA、PFPE）的單一依賴性截然不同。

其次，無論采用的是i線、KrF、ArF、ArF浸沒式還是EUV光刻工藝，光刻過程中都離不開光刻膠。如果設(shè)備組件短缺，維護(hù)可能會(huì)延遲幾個(gè)月。然而，光刻膠是每片晶圓都要消耗的。一旦庫存耗盡，整個(gè)光刻工藝就會(huì)停止。

第三，日本企業(yè)在全球光刻膠市場(chǎng)占據(jù)超過90%的份額（據(jù)估計(jì)，在極紫外光刻膠市場(chǎng)幾乎占據(jù)100%的份額）。這既是日本的優(yōu)勢(shì)，也意味著日本作為參與方，肩負(fù)著最重大的責(zé)任和機(jī)遇。

光刻膠問題遠(yuǎn)不止于此。如果光刻膠無法送達(dá)，即使設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，也無法在晶圓上繪制電路圖案。這已經(jīng)超越了“工藝故障”的范疇，而是“工藝流程本身無法啟動(dòng)”的停機(jī)情況。

光刻膠的分子結(jié)構(gòu)——對(duì)石腦油依賴性的完整概述

什么是光刻膠？

光刻膠由以下四個(gè)主要成分組成（Dammel，1993；Ito，2005）。

• 基體聚合物（樹脂）：成膜主成分。
• 光敏材料（PAG/DNQ）：暴露于光線下會(huì)改變酸度或極性。
• 溶劑（澆鑄溶劑）：適用性和成膜性的控制
• 添加劑：淬滅劑（基本化合物）、表面活性劑、交聯(lián)劑等。

這些產(chǎn)品都屬于源自石腦油裂解裝置的石油化工產(chǎn)品系列。

基礎(chǔ)聚合物對(duì)石腦油的依賴性

根據(jù)代數(shù)不同，基礎(chǔ)聚合物也不同（圖 2）。追溯每種單體的生產(chǎn)路徑，最終都可追溯到石腦油裂解裝置。

圖 2 不同代光刻膠的分子組成。

苯乙烯：苯 + 乙烯 → 乙苯 → 脫氫。苯是石腦油催化重整或蒸汽裂解的副產(chǎn)品。

甲基丙烯酸甲酯（MMA）等：采用丙烯為原料，通過ACH工藝或直接氧化工藝制取。丙烯是石腦油裂解裝置的主要烯烴。

脂環(huán)族單體（金剛烷基、降冰片基系列）：由環(huán)戊二烯（石腦油裂解C5餾分）和異丁烯等石腦油衍生物進(jìn)行多步合成。

特別是用于ArF/EUV應(yīng)用的脂環(huán)族單體，對(duì)純度和金屬雜質(zhì)含量（ppb級(jí)）的要求極其嚴(yán)格，因此需要專門的半導(dǎo)體級(jí)合成和提純生產(chǎn)線。從通用產(chǎn)品切換到半導(dǎo)體級(jí)產(chǎn)品僅認(rèn)證一項(xiàng)就需要1-2年的時(shí)間。

石腦油對(duì)溶劑的依賴性

鑄造溶劑的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上是PGMEA（丙二醇單甲醚乙酸酯）。乳酸乙酯、環(huán)己酮和其他化合物用作輔助溶劑。

PGMEA：由丙烯衍生的環(huán)氧丙烷制成。丙烯則來自石腦油裂解裝置。

環(huán)己酮：由苯→環(huán)己烷→氧化反應(yīng)制得。起始原料為苯。

乳酸乙酯：乙醇+乳酸。大多數(shù)半導(dǎo)體級(jí)乳酸乙酯是由石油化工衍生的乙醇合成的。

半導(dǎo)體級(jí)PGMEA要求金屬雜質(zhì)含量低于ppb級(jí)，并嚴(yán)格控制水分和過氧化物含量。通用級(jí)PGMEA是其不可或缺的替代品。這與前文討論的PFA“半導(dǎo)體級(jí)認(rèn)證問題”結(jié)構(gòu)相同。

PAG 的分子骨架也來源于石腦油

光酸生成劑 (PAG) 是化學(xué)放大光刻膠 (CAR) 的核心，通常是锍鹽或碘鎓鹽。其陽離子是芳香族化合物，例如三苯基锍，其起始點(diǎn)仍然是苯。

簡(jiǎn)而言之，光刻膠完全由基礎(chǔ)聚合物、溶劑和光刻膠陽離子骨架組成，所有這些成分都是通過以石腦油裂解裝置為起始原料的多步特種化學(xué)品合成而來。如果缺少以下任何一項(xiàng)——石腦油裂解裝置、核心單體的供應(yīng)、特種單體的合成能力或半導(dǎo)體級(jí)提純能力——?jiǎng)t無法生產(chǎn)光刻膠。

光敏劑與陰離子——光刻膠與全氟烷基物質(zhì)的交匯點(diǎn)

化學(xué)放大抗蝕劑和 PFAS 的原理

光刻膠在此面臨另一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)維度：PFAS。化學(xué)放大光刻膠（CAR）的工作原理如下：

• 光照會(huì)導(dǎo)致PAG分解，產(chǎn)生強(qiáng)酸。
• 生成的酸可脫除聚合物側(cè)鏈上對(duì)酸不穩(wěn)定的保護(hù)基團(tuán)（叔丁氧羰基、縮醛等）。
• 保護(hù)反應(yīng)中產(chǎn)生的酸被催化再利用，從而放大反應(yīng)。

因此，顯影劑（TMAH 水溶液）中的溶解度僅在曝光區(qū)域發(fā)生變化。

這種放大機(jī)制的核心在于光引發(fā)劑（PAG）產(chǎn)生的酸的強(qiáng)度、擴(kuò)散距離和穩(wěn)定性。這些因素決定了光刻膠的靈敏度、分辨率和線寬粗糙度（LWR）。

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中使用的酸是全氟烷基磺酸，即 PFAS。

標(biāo)準(zhǔn) PAG 與陰離子均為 PFAS

下面列出了實(shí)際應(yīng)用中 PAG 的主要抗衡陰離子（產(chǎn)生的酸）（圖 3）。所有這些都符合 ECHA 對(duì) PFAS 的定義（含有至少一個(gè)完全氟化的甲基或亞甲基的化合物）。

圖 3. 目前實(shí)際應(yīng)用中 PAG 的主要抗衡陰離子（生成的酸）對(duì) PFAS 的依賴性。

為什么一定是 PFAS？

對(duì)于光刻專家來說，這一點(diǎn)至關(guān)重要。為什么需要使用氟化磺酸而不是烴類磺酸？原因有三。

（1）酸強(qiáng)度（pKa）化學(xué)擴(kuò)增反應(yīng)所需的酸催化劑必須具有足夠的酸強(qiáng)度，才能有效脫除聚合物側(cè)鏈上酸不穩(wěn)定的保護(hù)基。三氟甲磺酸的pKa約為-14，而甲磺酸的pKa約為-2。這12個(gè)數(shù)量級(jí)的差異對(duì)擴(kuò)增效率有著決定性的影響。烴類磺酸無法保證所需的脫保護(hù)速率。

（2）酸擴(kuò)散距離的控制在CAR中，生成的酸的擴(kuò)散距離決定了線寬粗糙度（LWR）和分辨率極限。在ArF/EUV生成過程中，從各公司的專利來看，主流方法并非簡(jiǎn)單地改變氟化烷基鏈的長度，而是通過在陰離子部分引入龐大的烴基（例如金剛烷基）或使用“聚合物鍵合的PAG”（將PAG本身鍵合到基礎(chǔ)聚合物側(cè)鏈上）來控制擴(kuò)散距離。無論采用哪種方法，負(fù)責(zé)強(qiáng)酸性的部分仍然是全氟烷基磺酸鹽，PFAS依賴性的本質(zhì)依然不變。而使用烴基強(qiáng)酸則會(huì)失去這種精確設(shè)計(jì)所必需的酸強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性。

（3）化學(xué)穩(wěn)定性：光刻膠中的聚酰亞胺（PAG）必須長期（數(shù)月至一年）保持穩(wěn)定。氟化陰離子的親核性極低，不會(huì)與基體聚合物或添加劑發(fā)生副反應(yīng)。烴磺酸在儲(chǔ)存過程中會(huì)分解或發(fā)生副反應(yīng)。

換句話說，使用基于 PFAS 的 PAG 并非僅僅因?yàn)樗鼈兎奖悖凰鼈円驯蝗谌?CAR 的工作原理之中。這種結(jié)構(gòu)與在器件組件中替代 FFKM 的難度類似，甚至更為復(fù)雜。

ECHA法規(guī)和PAG——半導(dǎo)體行業(yè)的關(guān)鍵點(diǎn)

歐洲化學(xué)品管理局 (ECHA) 于 2023 年 2 月發(fā)布的附件十五限制報(bào)告提議對(duì) PFAS 的使用實(shí)施廣泛的限制 (ECHA, 2023)。該報(bào)告明確提及在半導(dǎo)體制造中使用 PAG 作為一項(xiàng)具體應(yīng)用，并正在討論是否可以豁免。

SEMI（行業(yè)協(xié)會(huì)）已向歐洲化學(xué)品管理局 (ECHA) 提交意見函，請(qǐng)求豁免，理由是半導(dǎo)體光刻技術(shù)中難以替代含 PFAS 的光引發(fā)劑 (SEMI 立場(chǎng)文件，2023)。然而，該法規(guī)的實(shí)施時(shí)間和豁免范圍尚未確定。

在此需指出一個(gè)與前文相關(guān)的重要事實(shí)。3M公司已于2025年底退出PFAS業(yè)務(wù)。3M公司也是某些全氟烷基磺酸衍生物的主要供應(yīng)商，這些衍生物是PAG反離子部分的原料。3M公司的退出不僅會(huì)減少FFKM和PFPE的供應(yīng)基礎(chǔ)，也會(huì)減少PAG原料的供應(yīng)基礎(chǔ)。

2.5 無 PFAS/無氟防腐劑的研究趨勢(shì)和時(shí)間線

在此，有必要提及光刻研究領(lǐng)域的一項(xiàng)重要進(jìn)展。隨著歐洲化學(xué)品管理局 (ECHA) 法規(guī)的出臺(tái)和 3M 公司退出市場(chǎng)，全球光刻膠行業(yè)加速研發(fā)不含 PFAS/不含氟的新一代光刻膠。

這一進(jìn)展最終有可能修正第 2.3 節(jié)中討論的“PFAS 已融入 CAR 的工作原理”這一現(xiàn)有認(rèn)知。換句話說，重新設(shè)計(jì)化學(xué)放大這一基本原理的挑戰(zhàn)已經(jīng)開始。

然而，這里最關(guān)鍵的因素是實(shí)現(xiàn)的時(shí)間表。非氟基光引發(fā)劑和替代結(jié)構(gòu)目前都還處于實(shí)驗(yàn)室或中試階段的性能評(píng)估，距離將其應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)的光刻膠還需要相當(dāng)長的時(shí)間。具體而言：

• 候選分子的合成與篩選：1-2年。
• 抗性配方優(yōu)化和基本性能評(píng)價(jià)：2-3年。
• 批量生產(chǎn)過程中的認(rèn)證（分辨率、LWR、靈敏度、缺陷率和長期穩(wěn)定性均達(dá)到或優(yōu)于現(xiàn)有產(chǎn)品）：2-3年。
• 由制造實(shí)驗(yàn)室提供的單層認(rèn)證：1-2 年。

即使這些流程并行進(jìn)行，整個(gè)開發(fā)周期也至少需要 5 到 10 年。ITRS 和 IRDS（國際器件和系統(tǒng)路線圖）路線圖也指出，無 PFAS 光刻膠的大規(guī)模量產(chǎn)計(jì)劃在 2030 年代或之后實(shí)現(xiàn)（IRDS 光刻章節(jié)，2023 年版）。

因此，不含 PFAS/不含氟的光刻膠無法及時(shí)應(yīng)對(duì)本文討論的霍爾木茲危機(jī)——這場(chǎng)供應(yīng)危機(jī)目前正在醞釀或可能在未來幾個(gè)月到半年內(nèi)爆發(fā)。目前大規(guī)模生產(chǎn)線上的光刻膠中，超過 99% 仍然是依賴 PFAS 的化學(xué)活性炭。

簡(jiǎn)而言之，本文的論點(diǎn)可以概括如下：從長遠(yuǎn)來看，光刻膠行業(yè)正在逐步擺脫對(duì) PFAS 的依賴。然而，在中短期內(nèi)（未來 5 至 10 年），依賴 PFAS 的光刻膠仍將是大規(guī)模生產(chǎn)的主要參與者。霍爾木茲危機(jī)、石腦油危機(jī)和 PFAS 法規(guī)的三重風(fēng)險(xiǎn)將直接影響這一“轉(zhuǎn)型期的脆弱局面”。

向不含 PFAS 的半導(dǎo)體過渡是半導(dǎo)體行業(yè)面臨的一項(xiàng)長期戰(zhàn)略挑戰(zhàn)。然而，這并不能“擺脫”眼前的供應(yīng)中斷風(fēng)險(xiǎn)。這兩個(gè)問題的時(shí)間尺度截然不同。

極紫外光刻技術(shù)的新復(fù)雜風(fēng)險(xiǎn)

EUV光刻膠的現(xiàn)狀

在極紫外光刻技術(shù)中，光刻膠大致分為兩類。

（1）化學(xué)放大極紫外光刻膠（CAR-EUV）

這是一種化學(xué)放大光刻膠，是 ArF 系列的延伸，它以脂環(huán)族甲基丙烯酸酯為基礎(chǔ)聚合物，以全氟烷基磺酸鹽為基礎(chǔ)光聲生成劑。它仍然是目前大規(guī)模生產(chǎn) EUV 光刻技術(shù)的主流。

CAR-EUV 對(duì)石腦油（基礎(chǔ)聚合物，溶劑）和 PFAS（聚酰胺酸）的依賴性最為顯著。換言之，它是本文所討論的雙重依賴性表現(xiàn)最為突出的材料。

（2）金屬氧化物光刻膠（MOR）

Inpria是金屬氧化物光刻膠的先驅(qū)，其設(shè)計(jì)理念不依賴于有機(jī)聚合物或 PAG。它主要使用氧化錫簇，旨在提高 EUV 吸收率和分辨率。

然而，即使使用金屬氧化物光刻膠，溶劑和添加劑中仍然會(huì)殘留石腦油衍生的成分。此外，其在大規(guī)模生產(chǎn)中的應(yīng)用仍然有限，尚未完全取代CAR-EUV光刻技術(shù)。另外，它還面臨著另一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)：廢水處理中錫含量相關(guān)的環(huán)境法規(guī)。金屬氧化物光刻膠是實(shí)現(xiàn)無PFAS策略的一個(gè)很有前景的候選方案，但要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)的主流化仍需時(shí)日。

EUV世代特有的漏洞

EUV光刻膠比ArF光刻膠更容易受到以下方面的損傷：

（1）更嚴(yán)格的純度要求：

雖然極紫外光（EUV，13.5 nm，92 eV）的光子能量可達(dá)化學(xué)鍵能的數(shù)十倍，但認(rèn)為ppm級(jí)或更低濃度的金屬雜質(zhì)會(huì)通過二次電子發(fā)射直接導(dǎo)致缺陷的簡(jiǎn)單觀點(diǎn)在定量上并不成立。比較各元素的極紫外吸收截面（例如，C ≈ 0.58 × 10?1?cm2 ， Sn ≈ 18.25 × 10?1? cm2 ），二者之間的差異僅約為30倍，因此，就靈敏度、線寬粗糙度（LWR）或缺陷而言，ppm級(jí)金屬雜質(zhì)產(chǎn)生的二次電子貢獻(xiàn)不能說是主導(dǎo)因素。

另一方面，EUV光刻膠中金屬雜質(zhì)的控制確實(shí)極其嚴(yán)格（從ppb級(jí)到ppt級(jí)），其原因主要有三點(diǎn)：(a) 細(xì)小顆粒和金屬聚集體造成的致命缺陷（顆粒缺陷）；(b) 與基體聚合物和酸催化劑體系發(fā)生副反應(yīng)導(dǎo)致的靈敏度變化；(c) 整個(gè)制造過程中金屬污染控制標(biāo)準(zhǔn)的一致性。因此，所有原材料單體、溶劑和光引發(fā)劑的純度要求甚至比ArF的要求還要嚴(yán)格。

（2）供應(yīng)商寡頭壟斷加劇：

具備EUV光刻膠量產(chǎn)能力的廠商數(shù)量已大幅縮減至四家：JSR、東京櫻工業(yè)株式會(huì)社、信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社和富士膠片（富士經(jīng)濟(jì)，《2023年電子材料及元器件市場(chǎng)現(xiàn)狀及展望》）。盡管在ArF光刻膠領(lǐng)域，海外廠商曾展開激烈競(jìng)爭(zhēng)，但在EUV光刻膠領(lǐng)域，日本廠商的寡頭壟斷格局進(jìn)一步加劇。

（3）雖然每片晶圓的極紫外光刻膠消耗量很小，但單價(jià)很高（每公斤數(shù)萬至數(shù)十萬日元）。這使得從成本角度來看，“通過增加庫存來維持生存”的策略難以奏效。

與ASML的EUV設(shè)備雙重耦合

ASML 的 EUV 光刻系統(tǒng)可能在真空腔內(nèi)光罩靜電吸盤的背面使用了氦氣。然而，即使這個(gè)問題不影響曝光過程，如果 EUV 光刻膠無法到達(dá)，即使 EUV 光刻系統(tǒng)可以運(yùn)行，也無法形成由光刻膠構(gòu)成的電路圖案。

換句話說，EUV光刻工藝具有雙重或三重瓶頸結(jié)構(gòu)，即“只有當(dāng)氦氣、石腦油衍生材料和基于PFAS的光引發(fā)劑都到位時(shí)才能正常工作”。這種依賴性在更先進(jìn)的工藝節(jié)點(diǎn)（例如臺(tái)積電的2nm、三星電子的SF2、英特爾的18A和Rapidus的2nm）上更為顯著。

日本光刻膠產(chǎn)業(yè)——寡頭壟斷與脆弱性的并存

全球市場(chǎng)結(jié)構(gòu)

全球光刻膠市場(chǎng)由日本公司主導(dǎo)。主要參與者包括以下五家公司（圖 4）。據(jù)稱，這五家公司合計(jì)占據(jù)了全球 90% 以上的市場(chǎng)份額。此外，如果僅考慮極紫外光刻膠，這一集中度更高，接近 100%。雖然從外部難以確定住友化學(xué)在極紫外光刻膠領(lǐng)域的實(shí)際銷售額，但其提交的極紫外光刻相關(guān)專利申請(qǐng)數(shù)量超過其他公司，其潛在的技術(shù)實(shí)力不容忽視。

圖 4：五家日本公司主導(dǎo)全球光刻膠市場(chǎng)，市場(chǎng)份額超過 90%。

日本寡頭壟斷的陰暗面：上游脆弱性

然而，在日本寡頭壟斷的背后，隱藏著以下結(jié)構(gòu)性脆弱性。

（1）上游對(duì)特殊單體的依賴：用于ArF/EUV的脂環(huán)族甲基丙烯酸酯和特殊苯乙烯衍生物的供應(yīng)在全球范圍內(nèi)有限。部分供應(yīng)商依賴于歐洲、美國和中國的特種化學(xué)品制造商（其中一些規(guī)模中等或更小），而日本最終光刻膠制造商的上游供應(yīng)鏈未必在日本境內(nèi)完全覆蓋。

（2）PAG合成能力的整合 特定PAG的合成能力實(shí)際上集中在少數(shù)幾家特種化學(xué)品生產(chǎn)商手中。隨著3M的退出，PAG制陰離子原料的供應(yīng)基地必將萎縮。

（3）半導(dǎo)體級(jí)精煉的特殊性：將PGMEA等溶劑精煉成半導(dǎo)體級(jí)材料的設(shè)備與通用產(chǎn)品線完全獨(dú)立。石腦油裂解裝置產(chǎn)量下降首先影響通用級(jí)產(chǎn)品，但由于對(duì)半導(dǎo)體級(jí)精煉產(chǎn)品的需求較小，原材料采購?fù)鶗?huì)被擱置。

（4）PFAS法規(guī)的地域不對(duì)稱性 歐洲化學(xué)品管理局（ECHA）的PFAS法規(guī)在歐盟范圍內(nèi)生效。日本公司向歐洲晶圓廠（如德國臺(tái)積電、以色列和愛爾蘭英特爾、荷蘭阿斯麥以及比利時(shí)imec）供應(yīng)在日本生產(chǎn)的光刻膠。即使在日本合法，出口到歐盟也可能受到相關(guān)法規(guī)的約束，這可能需要對(duì)供應(yīng)鏈進(jìn)行重組。

“日本是瓶頸”敘事的雙重性

在這種結(jié)構(gòu)中，日本同時(shí)扮演著兩種相互矛盾的角色。

首先，日本是光刻膠供應(yīng)的最后堡壘。美國、歐洲、韓國和中國臺(tái)灣的所有光刻膠工廠都依賴日本的光刻膠。這對(duì)于日本的經(jīng)濟(jì)安全而言是一項(xiàng)戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)。

因此，如果日本光刻膠產(chǎn)業(yè)的任何環(huán)節(jié)面臨供應(yīng)瓶頸，全球半導(dǎo)體生產(chǎn)將同步停滯。這既是日本的責(zé)任，也是日本單憑一己之力無法解決的國際挑戰(zhàn)。

光刻膠供應(yīng)中斷情景

各階段的影響模式

第一階段（0-2個(gè)月）

表面上看，光刻膠供應(yīng)正常。包括光刻膠生產(chǎn)商、晶圓廠和在途庫存在內(nèi)，大約可以供應(yīng)1-2個(gè)月。然而，特定光引發(fā)劑（PAG）原料和單體的供應(yīng)此時(shí)開始趨緊。

第二階段（2-3個(gè)月）

某些特定等級(jí)的光刻膠正面臨短缺。首當(dāng)其沖的是先進(jìn)的極紫外（EUV）光刻膠，這類光刻膠產(chǎn)量小，且具有獨(dú)特的光刻膠生成劑（PAG）使用方法。晶圓廠正在考慮更改配方，但更換已認(rèn)證的光刻膠需要3到6個(gè)月的重新認(rèn)證，這在時(shí)間上是不可行的。

第三階段（3-6個(gè)月）

多家光刻膠制造商已停止供應(yīng)或限制特定型號(hào)光刻膠的出貨量。光刻工藝的良率正在下降，首先是EUV光刻生產(chǎn)線。目前，即使設(shè)備（EUV/ArF）仍在運(yùn)行，晶圓也會(huì)因?yàn)槿鄙俟饪棠z而滯留在裝載位置。

第四階段（6個(gè)月或更長時(shí)間）

在多個(gè)先進(jìn)的晶圓廠中，特定層的光刻工藝出現(xiàn)故障。整個(gè)生產(chǎn)流程將依次停產(chǎn)，首先停產(chǎn)的是光刻膠庫存完全耗盡的晶圓廠。更換替代光刻膠至少需要 18-24 個(gè)月的重新認(rèn)證，如果涉及新的分子設(shè)計(jì)，則需要 3-5 年甚至更長時(shí)間。在此期間，受影響節(jié)點(diǎn)的批量生產(chǎn)將完全停止。

與設(shè)備部件中斷的比較

與前文討論的 FFKM、PFPE 和 PFA 中斷相比，光刻膠中斷在以下幾個(gè)方面有所不同（圖 5）。光刻膠中斷的“停止時(shí)刻”更明顯，影響范圍也比設(shè)備組件中斷更廣。

圖 5. 半導(dǎo)體工廠中 FFKM、PFPE 和 PFA 的中斷情況與光刻膠中斷情況的比較。

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