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半導(dǎo)體光刻膠的研發(fā)和生產(chǎn)涉及到種類眾多的原材料、復(fù)雜的配方和專用設(shè)備，這些技術(shù)因素共同構(gòu)筑了較高的技術(shù)壁壘，為國產(chǎn)化道路構(gòu)成了重重挑戰(zhàn)。特別是在上游原材料的開發(fā)方面，諸如單體、樹脂和光敏劑等新材料仍存在顯著的國產(chǎn)化空缺，導(dǎo)致我們高度依賴進口原材料。因此，眾多光刻膠企業(yè)已經(jīng)開始從上游原料端進行研發(fā)，直至最終的光刻膠成品，形成了產(chǎn)業(yè)鏈垂直整合的趨勢，旨在打造一個閉環(huán)的供應(yīng)鏈系統(tǒng)。
值得注意的是，半導(dǎo)體光刻膠的實際測試及分析驗證手段是其國產(chǎn)研發(fā)及量產(chǎn)的有力保障。其中，雜質(zhì)元素含量分析一直被視為半導(dǎo)體光刻膠的重要質(zhì)量管控指標，尤其是在當(dāng)前從原料到成品的全產(chǎn)業(yè)鏈追溯及分析管控中備受關(guān)注。
Step 1
? 國產(chǎn)化工原料的篩選與驗證
針對合成研發(fā)的需求，需要制定具體的原料規(guī)格要求，以便篩選并驗證國產(chǎn)化供應(yīng)商的原料性能，從源頭確保最終成品光刻膠的品質(zhì)。針對后續(xù)合成及純化過程中的工藝需求和難點，可以采用 ICP-OES 或 ICP-MS 分析技術(shù)檢測原料中關(guān)鍵金屬元素雜質(zhì)的含量，這種方法簡單高效，能夠快速比對并篩選不同來源原料的差異。
Agilent 5800 ICP-OES軟件中的IntelliQuant Screening功能可以讓研發(fā)人員快速了解原物料中雜質(zhì)含量，為后續(xù)合成及純化提供有效參考。
Step 2
? 中間產(chǎn)物的研究、合成與驗證
半導(dǎo)體光刻膠主要以成膜樹脂、光引發(fā)劑、溶劑為主要成分，并輔以抗氧化劑、均勻劑、增粘劑等。在研發(fā)過程中，所有這些組分原料的雜質(zhì)元素含量均需嚴格控制。特別是對于像 PGMEA 和 PGME 這樣的溶劑以及關(guān)鍵組分樹脂，還有分析起來較為復(fù)雜的 PAG，都需要采用合適且準確的分析方法來測定其金屬雜質(zhì)濃度。Agilent ICP-MS 憑借全產(chǎn)業(yè)鏈的成熟分析方法，能夠同時分析多種半導(dǎo)體光刻膠原料及中間產(chǎn)物，無需進行復(fù)雜的方法切換，這對于確保光刻膠質(zhì)量符合半導(dǎo)體制造要求具有至關(guān)重要的作用。
以分析難度較大的 PAG 樣品為例，其中通常含有三苯基硫或磺酸基團等含S基體，S 元素會對 Ti、Zn 等元素造成質(zhì)譜干擾。7900 ICP-MS 通過氦氣碰撞模式，即可有效消除S基體帶來的質(zhì)譜干擾，測試方法簡單有效。如下圖所示，不同質(zhì)量數(shù)（66/68）的測試結(jié)果均表現(xiàn)出高度一致性。
Step 3
? 成品質(zhì)量分析與量產(chǎn)穩(wěn)定性驗證
目前，國產(chǎn)半導(dǎo)體光刻膠在金屬雜質(zhì)含量方面已與國際龍頭產(chǎn)品相近，但其批次間的穩(wěn)定性問題仍然亟待解決。因此，在光刻膠量產(chǎn)階段，分析測試的穩(wěn)定性顯得尤為重要。而 Agilent 8900 ICP-MS/MS 憑借其超高的靈敏度和消除質(zhì)譜干擾的能力，為半導(dǎo)體光刻膠產(chǎn)線的嚴格質(zhì)量控制提供了有力保障。
另外，隨著對光刻膠中納米顆粒雜質(zhì)含量的日益關(guān)注，這一指標逐漸成為了衡量國產(chǎn)產(chǎn)品與進口高端產(chǎn)品質(zhì)量差距的一個重要標準。Agilent 8900 ICP-MS/MS 憑借其成熟的納米顆粒分析技術(shù)，為國產(chǎn)半導(dǎo)體光刻膠的分析提供了有效指導(dǎo)，如下圖所示，該圖展示了兩種不同來源的同類型光刻膠中含 Fe 納米顆粒雜質(zhì)含量的快速剖析結(jié)果。
樣品 A
樣品 B
半導(dǎo)體光刻膠解決方案總結(jié)
國內(nèi)廠商正積極布局光刻膠及其上游材料供應(yīng)鏈，力求打破關(guān)鍵技術(shù)的“卡脖子”瓶頸。安捷倫半導(dǎo)體光刻膠元素分析解決方案，覆蓋從原料到光刻膠成品的全產(chǎn)業(yè)鏈質(zhì)量管控，實現(xiàn)對原料和光刻膠成品關(guān)鍵參數(shù)全面而精確的評估與監(jiān)控，可為國內(nèi)半導(dǎo)體光刻膠廠商的研發(fā)及生產(chǎn)進程提供持續(xù)助力。
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