來源：内容由半導體行業觀察（ID：icbank）原創，作者：佚名，謝謝。
春節在家，與衆多Fab廠工程師以及一線光刻工程師交流甚多，大家不約而同地提及到了國産光刻膠的問題，于是将大家的觀點進行了彙總，讓大家更直覺的了解他們眼中的國産光刻膠情況。
第一部分主要講一下專業人士眼中的光刻工藝與技術難點
光刻，顧名思義，用光進行雕刻，以光為工具将光罩(mask)上的圖案轉移到晶圓上的過程，聽起來很簡單，但要想實作這個圖形的轉移，過程很複雜，技術難點也很多。從結果導向來看，主要做好三件事—CD(critical dimension:關鍵尺寸)，OVL（overlay:套刻精度）和defect(圖形缺陷)。
（1）要做好CD，需要通過光罩設計和工藝制程兩步去實作它。先講一下光罩設計與OPC。要想在晶圓上最終得到所需要大小的圖形，首先應該在光罩上的對應位置上定義好相應大小的圖形，再通過一定比例的轉換轉移到晶圓上。理論上，光罩設計的圖形是什麼樣，通過一定比例轉印到晶圓上，就應該得到什麼樣的圖形，但實際情況更複雜。随着摩爾定律的不斷演進，晶片制造所需目标圖形的尺寸不斷變小，幹涉和衍射現象就會更加明顯，而這将直接影響圖形的轉印。是以，為了使光刻後晶圓上的圖形與設計圖形一緻，需要對光罩上的圖形進行修正，而這就是光刻的兄弟部門——OPC（光學臨近修正）。
解決了OPC的問題，接下來就是工藝制程。在此之前，先來了解一下整個光刻工藝流程，光刻制程的機台包括勻膠顯影機(track)和我們熟知的光刻機(scanner)，track負責塗膠和顯影，scanner負責曝光。以正膠為例，wafer首先進到track裡面塗覆一層光刻膠，PAB（Post Apply Bake，後烤工序。用來升溫蒸發大部分光刻膠中的溶劑，固化光刻膠，提高粘附性），冷卻到室溫後，移動到光刻機進行曝光，後面再回到track進行顯影，最後PEB（Post Exposure Bake,曝光後烘烤）讓顯影過程完全。然後，晶圓離開光刻室，進入刻蝕或離子注入的工藝。
整個光刻過程，單從CD角度考慮，就有很多前期工作要做。
首先，光刻膠的選擇與評估。從研發的角度來看，要先評估這隻光刻膠是否能滿足工藝需求。以Krf光刻膠為例：
第一步要做的是調節光刻膠的噴量，一般來說光刻膠單次噴量要控制在1.0cc～2.0cc左右，光刻膠量過少容易産生poor coating(即常矽片邊緣曝光中出現的PR塗覆不完全的情況)，直接影響整個光刻過程。
第二步，是光刻膠膜厚，膜厚要考慮的是整個光刻膠的profile，不同的fab廠要求不一樣，大部分要求光刻膠膜厚的範圍控制在目标膜厚的1%以内，比如膜厚目标值是2800A，膜厚變動範圍要卡在28A以下,有些則會要求膜厚的3sigma值是否在target 1.5%以下等。
第三步，是看這隻光刻膠的工藝參數是否達标（一般是和對标的光刻膠進行比較）。其中，包括DOF（Depth of Focus，在聚焦深度範圍内，曝光成像的品質是可以保證的，曝光時候的DOF必須遠大于晶圓表面的不平整度，這樣才能保證光刻工藝的良率。也就是說，要保證焦距的工藝視窗是否能cover晶圓表面高低差的最大值）；EL(Exposure Latitude曝光寬容度，也可以叫能量視窗，曝光容忍度大的膠受曝光能量浮動或不均勻的影響較小。一般是在滿足DOF的前提下保證EL達标，比如Krf光刻膠一般要滿足DOF大于150nm時，同時要讓EL達到10%)，CD uniformity(保證晶圓不同shot裡的相同位置的CD的均一性，主要是看CDU的3simga值是否in spec)；CD LWR（Line Width Roughness，光刻膠的線寬粗糙度，指由于邊緣粗糙導緻的光刻膠線寬相對于目标值的偏離）等等。
（2）OVL是除CD以外另外一項重要的量測名額，OVL簡單來說就是當層的圖形和前層的圖形對的是否準不準，技術工藝越先進，對OVL的要求就越高。因為随着節點的不斷做小，留給OVL的視窗也越來越小，OVL勢必會越來越難做。OVL的量測模式業界一般有兩種，IBO(Image Based Overlay)和DBO(Diffraction Based Overlay),IBO顧名思義，就是對當層和前層的量測Mark拍照，看疊的到位不到位，而DBO是通過收集當層和前層的量測Mark的衍射光，将光信号轉換成數字信号而反映出來。
（3）整個光刻過程的Defect (圖形缺陷)主要由裝置和工藝上原因導緻的。裝置導緻的圖型缺陷可以通過定期的機台維護和清理來解決；工藝導緻的圖形缺陷主要包括coating Defect和DEV Defect，Coating Defect主要是光刻膠本身的特性決定，這個一般在光刻膠評估階段就會被發現并解決；另外就是Developing Defect，主要是由顯影過程不完全導緻，需要通過不斷優化顯影配方去改善, 國内廠商有時因為對于材料的基礎知識認知不完善，在光阻添加劑的上運用不合理，也會導緻某些光阻的顯影缺陷遠差于國外大廠。這個過程，從找到根源到最終解決往往需要比較長的周期。
總體來說，相對于更依賴系統和光刻機來調控的OVL，CD和Defect其實更依賴于光刻膠的特性。光刻的工藝視窗取決于光刻膠的性能，即使機台性能再如何優化，光刻膠的性能不達标，光刻工藝完全無法進行下去，可以說光刻膠撐起了光刻工藝的半壁江山。
第二部分主要分享他們眼中的國産光刻膠
入行以來就一直都在光刻部門，最開始關注和接觸的是國外的光刻膠廠商，如信越，DOW，JSR，TOK，這幾家大廠提供了我們所需全部45nm-14nm先進制程的光刻膠。直到中美貿易戰打響，國外廠商開始對我們限供甚至斷供部分光刻膠，這些都可以直接決定我們晶圓産線的生死。在這樣的背景下，我們才慢慢把視線轉移到國産光刻膠上來，從最開始的北京科華，到上海新陽，再到徐州博康。
在此過程中，我們是深切體會到國産半導體光刻膠與國外大廠産品的差距，包括工藝視窗不足，光刻膠profile差異，各種Defect問題，還有就是穩定量産以及原材料管道等問題，這些都是急需解決的。反過來，這些問題會在很長一段時間會限制國内各大Fab廠的發展程序。
不過光刻材料國産化的道路也并非是無路可走，光刻膠性能方面的問題可以通過優化配方來改善。要知道，就算是像DOW這樣大廠的某款在業内被稱為“妖膠”的UV1610系列光刻膠，最開始的評估曆程也不是一帆風順的，它經曆了十幾次的配方優化，光是評估周期就花了1-2年時間。要說它本身的特性有多優良，也不見得，關鍵是它的普适性較強，以Logic 28HK的光刻制程為例，UV1610系列産品應用在Well Loop，LDD Loop，SIGE Loop，SD Loop等，這款光刻膠囊括了整個28HK光刻制程近三分之一的應用。它的工藝視窗不是特别優良，但是基本能滿足工藝要求，它的普适性和廠商的及時跟進與實時回報，讓這隻光刻膠得以在28HK上量産，名氣也瞬間打響。是以看國産光刻膠公司，要重點看他們的品類與款數是不是夠多，單純隻是在某1-2款光刻膠做出突破，意義不是很大，一定要有普适性，能夠大範圍的應用在Fab的不同層面工藝。比如能同時解決高端Arf與Krf，線條與孔洞膠的公司，Fab和這一家深度合作就可以解決大部分急切的問題，整體合作與導入的成本也會更低。
也正因為這些國外大廠恃才傲物，對很多國内Fab客戶的服務态度變得敷衍起來，他們認為你離開我的産品就得死，就算我的服務态度差，你也不敢不用我們的産品。比如日本的某大牌，他們最初是和台積電合作的，很多光刻膠産品都是通過台積電這家業界代工大佬打響名氣的，大佬都在用，你們這些小廠愛用不用，我也沒求着你們用，不過我認為正是這種有恃無恐，恃才傲物的态度給了我們國産光刻膠廠商巨大的機會。國産光刻膠産品性能不足，那就不斷測試，不斷回報，不斷優化，而且在國家大力扶持半導體國産材料的大背景下，國産化程序将更加高效。目前，國内已經有優秀公司脫穎而出，當中有些幾乎能滿足大多數Fab廠的需求，而且研發回報的效率也很高，欠缺的無非是經驗而已。。
在先進制程領域運用較多的還是Arf immersion的光刻膠，而且由于光刻層數的增多，對國産光刻膠廠商而言就是一塊巨大的蛋糕，不管最後這些先進制程能否突破及量産，能夠在Arf immersion光刻膠突破的國産光刻膠公司都足夠證明自己的技術與工藝優勢，肯定能在國産光刻材料市場占據一片天地。
最後，也有一些分享寄語國産光刻膠公司。首先，敢在這個領域奮進的公司本身就已值得所有半導體同仁的尊敬，整體工藝難度之高在整個材料領域無出其右。其次，還是要與國内Fab廠深度綁定，從其需求點出發進行技術研發與工藝改進。具體來講：
（1）打通各個Fab廠的供應鍊，對于成熟工藝和尚在研發的工藝，應該厘清主次，拿下成熟工藝的替換，耐心完成先進工藝開發的評估，實時跟進，拼盡全力，掌握主動權；
（2）要維護好與各大Fab廠的關系，研發和生産是産品評估的關鍵，一般研發負責新技術節點的開發，是以評估的光刻膠多用于新節點，周期一般較長；而生産更注重量産産品的替換，節奏更為緊湊。
（3）Fab非常看重材料供應的穩定性，國産光刻膠公司要抓緊解決樹脂乃至單體的問題，因為已經聽說材料的短缺已經影響到了最終光刻膠的穩定供應。
總的來說，最近兩年來，大家對國産半導體材料的崛起信心越來越足，也期待國産材料特别是國産光刻膠在大的Fab廠放量。