春节在家，与众多Fab厂工程师以及一线光刻工程师交流甚多，大家不约而同地提及到了国产光刻胶的问题，于是将大家的观点进行了汇总，让大家更直观的了解他们眼中的国产光刻胶情况。

第一部分主要讲一下专业人士眼中的光刻工艺与技术难点

光刻，顾名思义，用光进行雕刻，以光为工具将光罩(mask)上的图案转移到晶圆上的过程，听起来很简单，但要想实现这个图形的转移，过程很复杂，技术难点也很多。从结果导向来看，主要做好三件事—CD(criticaldimension:关键尺寸)，OVL（overlay:套刻精度）和defect(图形缺陷)。

（1）要做好CD，需要通过光罩设计和工艺制程两步去实现它。先讲一下光罩设计与OPC。要想在晶圆上最终得到所需要大小的图形，首先应该在光罩上的对应位置上定义好相应大小的图形，再通过一定比例的转换转移到晶圆上。理论上，光罩设计的图形是什么样，通过一定比例转印到晶圆上，就应该得到什么样的图形，但实际情况更复杂。随着摩尔定律的不断演进，芯片制造所需目标图形的尺寸不断变小，干涉和衍射现象就会更加明显，而这将直接影响图形的转印。所以，为了使光刻后晶圆上的图形与设计图形一致，需要对光罩上的图形进行修正，而这就是光刻的兄弟部门——OPC（光学临近修正）。

解决了OPC的问题，接下来就是工艺制程。在此之前，先来了解一下整个光刻工艺流程，光刻制程的机台包括匀胶显影机(track)和我们熟知的光刻机(scanner)，track负责涂胶和显影，scanner负责曝光。以正胶为例，wafer首先进到track里面涂覆一层光刻胶，PAB（PostApplyBake，后烤工序。用来升温蒸发大部分光刻胶中的溶剂，固化光刻胶，提高粘附性），冷却到室温后，移动到光刻机进行曝光，后面再回到track进行显影，最后PEB（PostExposureBake,曝光后烘烤）让显影过程完全。然后，晶圆离开光刻室，进入刻蚀或离子注入的工艺。

整个光刻过程，单从CD角度考虑，就有很多前期工作要做。

首先，光刻胶的选择与评估。从研发的角度来看，要先评估这只光刻胶是否能满足工艺需求。以Krf光刻胶为例：

第一步要做的是调节光刻胶的喷量，一般来说光刻胶单次喷量要控制在1.0cc～2.0cc左右，光刻胶量过少容易产生poorcoating(即常硅片边缘曝光中出现的PR涂覆不完全的情况)，直接影响整个光刻过程。

第二步，是光刻胶膜厚，膜厚要考虑的是整个光刻胶的profile，不同的fab厂要求不一样，大部分要求光刻胶膜厚的范围控制在目标膜厚的1%以内，比如膜厚目标值是2800A，膜厚变动范围要卡在28A以下,有些则会要求膜厚的3sigma值是否在%以下等。

第三步，是看这只光刻胶的工艺参数是否达标（一般是和对标的光刻胶进行比较）。其中，包括DOF（DepthofFocus，在聚焦深度范围内，曝光成像的质量是可以保证的，曝光时候的DOF必须远大于晶圆表面的不平整度，这样才能保证光刻工艺的良率。也就是说，要保证焦距的工艺窗口是否能cover晶圆表面高低差的最大值）；EL(ExposureLatitude曝光宽容度，也可以叫能量窗口，曝光容忍度大的胶受曝光能量浮动或不均匀的影响较小。一般是在满足DOF的前提下保证EL达标，比如Krf光刻胶一般要满足DOF大于150nm时，同时要让EL达到10%)，CDuniformity(保证晶圆不同shot里的相同位置的CD的均一性，主要是看CDU的3simga值是否inspec)；CDLWR（LineWidthRoughness，光刻胶的线宽粗糙度，指由于边缘粗糙导致的光刻胶线宽相对于目标值的偏离）等等。

（2）OVL是除CD以外另外一项重要的量测指标，OVL简单来说就是当层的图形和前层的图形对的是否准不准，技术工艺越先进，对OVL的要求就越高。因为随着节点的不断做小，留给OVL的窗口也越来越小，OVL势必会越来越难做。OVL的量测模式业界一般有两种，IBO(ImageBasedOverlay)和DBO(DiffractionBasedOverlay),IBO顾名思义，就是对当层和前层的量测Mark拍照，看叠的到位不到位，而DBO是通过收集当层和前层的量测Mark的衍射光，将光信号转换成数字信号而反映出来。

（3）整个光刻过程的Defect(图形缺陷)主要由设备和工艺上原因导致的。设备导致的图型缺陷可以通过定期的机台维护和清理来解决；工艺导致的图形缺陷主要包括coatingDefect和DEVDefect，CoatingDefect主要是光刻胶本身的特性决定，这个一般在光刻胶评估阶段就会被发现并解决；另外就是DevelopingDefect，主要是由显影过程不完全导致，需要通过不断优化显影配方去改善,国内厂商有时因为对于材料的基础知识认知不完善，在光阻添加剂的上运用不合理，也会导致某些光阻的显影缺陷远差于国外大厂。这个过程，从找到根源到最终解决往往需要比较长的周期。

总体来说，相对于更依赖系统和光刻机来调控的OVL，CD和Defect其实更依赖于光刻胶的特性。光刻的工艺窗口取决于光刻胶的性能，即使机台性能再如何优化，光刻胶的性能不达标，光刻工艺完全无法进行下去，可以说光刻胶撑起了光刻工艺的半壁江山。

第二部分主要分享他们眼中的国产光刻胶

在此过程中，我们是深切体会到国产半导体光刻胶与国外大厂产品的差距，包括工艺窗口不足，光刻胶profile差异，各种Defect问题，还有就是稳定量产以及原材料渠道等问题，这些都是急需解决的。反过来，这些问题会在很长一段时间会限制国内各大Fab厂的发展进程。

在先进制程领域运用较多的还是Arfimmersion的光刻胶，而且由于光刻层数的增多，对国产光刻胶厂商而言就是一块巨大的蛋糕，不管最后这些先进制程能否突破及量产，能够在Arfimmersion光刻胶突破的国产光刻胶公司都足够证明自己的技术与工艺优势，肯定能在国产光刻材料市场占据一片天地。

最后，也有一些分享寄语国产光刻胶公司。首先，敢在这个领域奋进的公司本身就已值得所有半导体同仁的尊敬，整体工艺难度之高在整个材料领域无出其右。其次，还是要与国内Fab厂深度绑定，从其需求点出发进行技术研发与工艺改进。具体来讲：

（1）打通各个Fab厂的供应链，对于成熟工艺和尚在研发的工艺，应该分清主次，拿下成熟工艺的替换，耐心完成先进工艺开发的评估，实时跟进，拼尽全力，掌握主动权；

（2）要维护好与各大Fab厂的关系，研发和生产是产品评估的关键，一般研发负责新技术节点的开发，所以评估的光刻胶多用于新节点，周期一般较长；而生产更注重量产产品的替换，节奏更为紧凑。

（3）Fab非常看重材料供应的稳定性，国产光刻胶公司要抓紧解决树脂乃至单体的问题，因为已经听说材料的短缺已经影响到了最终光刻胶的稳定供应。

总的来说，最近两年来，大家对国产半导体材料的崛起信心越来越足，也期待国产材料特别是国产光刻胶在大的Fab厂放量。

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