国产化半导体光刻胶元素分析知多少

安捷伦科技(中国)有限公司

2024/09/19 15:17

半导体光刻胶的研发和生产涉及到种类众多的原材料、复杂的配方和专用设备，这些技术因素共同构筑了较高的技术壁垒，为国产化道路构成了重重挑战。特别是在上游原材料的开发方面，诸如单体、树脂和光敏剂等新材料仍存在显著的国产化空缺，导致我们高度依赖进口原材料。因此，众多光刻胶企业已经开始从上游原料端进行研发，直至最终的光刻胶成品，形成了产业链垂直整合的趋势，旨在打造一个闭环的供应链系统。

值得注意的是，半导体光刻胶的实际测试及分析验证手段是其国产研发及量产的有力保障。其中，杂质元素含量分析一直被视为半导体光刻胶的重要质量管控指标，尤其是在当前从原料到成品的全产业链追溯及分析管控中备受关注。

Step 1

✦ 国产化工原料的筛选与验证

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针对合成研发的需求，需要制定具体的原料规格要求，以便筛选并验证国产化供应商的原料性能，从源头确保最终成品光刻胶的品质。针对后续合成及纯化过程中的工艺需求和难点，可以采用 ICP-OES 或 ICP-MS 分析技术检测原料中关键金属元素杂质的含量，这种方法简单高效，能够快速比对并筛选不同来源原料的差异。

Agilent 5800 ICP-OES软件中的IntelliQuant Screening功能可以让研发人员快速了解原物料中杂质含量，为后续合成及纯化提供有效参考。

Step 2

✦ 中间产物的研究、合成与验证

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半导体光刻胶主要以成膜树脂、光引发剂、溶剂为主要成分，并辅以抗氧化剂、均匀剂、增粘剂等。在研发过程中，所有这些组分原料的杂质元素含量均需严格控制。特别是对于像 PGMEA 和 PGME 这样的溶剂以及关键组分树脂，还有分析起来较为复杂的 PAG，都需要采用合适且准确的分析方法来测定其金属杂质浓度。Agilent ICP-MS 凭借全产业链的成熟分析方法，能够同时分析多种半导体光刻胶原料及中间产物，无需进行复杂的方法切换，这对于确保光刻胶质量符合半导体制造要求具有至关重要的作用。

以分析难度较大的 PAG 样品为例，其中通常含有三苯基硫或磺酸基团等含S基体，S 元素会对 Ti、Zn 等元素造成质谱干扰。7900 ICP-MS 通过氦气碰撞模式，即可有效消除S基体带来的质谱干扰，测试方法简单有效。如下图所示，不同质量数（66/68）的测试结果均表现出高度一致性。

Step 3

✦ 成品质量分析与量产稳定性验证

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目前，国产半导体光刻胶在金属杂质含量方面已与国际龙头产品相近，但其批次间的稳定性问题仍然亟待解决。因此，在光刻胶量产阶段，分析测试的稳定性显得尤为重要。而 Agilent 8900 ICP-MS/MS 凭借其超高的灵敏度和消除质谱干扰的能力，为半导体光刻胶产线的严格质量控制提供了有力保障。

另外，随着对光刻胶中纳米颗粒杂质含量的日益关注，这一指标逐渐成为了衡量国产产品与进口高端产品质量差距的一个重要标准。Agilent 8900 ICP-MS/MS 凭借其成熟的纳米颗粒分析技术，为国产半导体光刻胶的分析提供了有效指导，如下图所示，该图展示了两种不同来源的同类型光刻胶中含 Fe 纳米颗粒杂质含量的快速剖析结果。

样品 A

样品 B

半导体光刻胶解决方案总结

国内厂商正积极布局光刻胶及其上游材料供应链，力求打破关键技术的“卡脖子”瓶颈。安捷伦半导体光刻胶元素分析解决方案，覆盖从原料到光刻胶成品的全产业链质量管控，实现对原料和光刻胶成品关键参数全面而精确的评估与监控，可为国内半导体光刻胶厂商的研发及生产进程提供持续助力。

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