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半導體光刻膠的研發和生產涉及到種類眾多的原材料、復雜的配方和專用設備，這些技術因素共同構筑了較高的技術壁壘，為國產化道路構成了重重挑戰。特別是在上游原材料的開發方面，諸如單體、樹脂和光敏劑等新材料仍存在顯著的國產化空缺，導致我們高度依賴進口原材料。因此，眾多光刻膠企業已經開始從上游原料端進行研發，直至最終的光刻膠成品，形成了產業鏈垂直整合的趨勢，旨在打造一個閉環的供應鏈系統。
值得注意的是，半導體光刻膠的實際測試及分析驗證手段是其國產研發及量產的有力保障。其中，雜質元素含量分析一直被視為半導體光刻膠的重要質量管控指標，尤其是在當前從原料到成品的全產業鏈追溯及分析管控中備受關注。
Step 1
? 國產化工原料的篩選與驗證
針對合成研發的需求，需要制定具體的原料規格要求，以便篩選并驗證國產化供應商的原料性能，從源頭確保最終成品光刻膠的品質。針對后續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 分析技術檢測原料中關鍵金屬元素雜質的含量，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功能可以讓研發人員快速了解原物料中雜質含量，為后續合成及純化提供有效參考。
Step 2
? 中間產物的研究、合成與驗證
半導體光刻膠主要以成膜樹脂、光引發劑、溶劑為主要成分，并輔以抗氧化劑、均勻劑、增粘劑等。在研發過程中，所有這些組分原料的雜質元素含量均需嚴格控制。特別是對于像 PGMEA 和 PGME 這樣的溶劑以及關鍵組分樹脂，還有分析起來較為復雜的 PAG，都需要采用合適且準確的分析方法來測定其金屬雜質濃度。Agilent ICP-MS 憑借全產業鏈的成熟分析方法，能夠同時分析多種半導體光刻膠原料及中間產物，無需進行復雜的方法切換，這對于確保光刻膠質量符合半導體制造要求具有至關重要的作用。
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基體帶來的質譜干擾，測試方法簡單有效。如下圖所示，不同質量數（66/68）的測試結果均表現出高度一致性。
Step 3
? 成品質量分析與量產穩定性驗證
目前，國產半導體光刻膠在金屬雜質含量方面已與國際龍頭產品相近，但其批次間的穩定性問題仍然亟待解決。因此，在光刻膠量產階段，分析測試的穩定性顯得尤為重要。而 Agilent 8900 ICP-MS/MS 憑借其超高的靈敏度和消除質譜干擾的能力，為半導體光刻膠產線的嚴格質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含量的日益關注，這一指標逐漸成為了衡量國產產品與進口高端產品質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，為國產半導體光刻膠的分析提供了有效指導，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 納米顆粒雜質含量的快速剖析結果。
樣品 A
樣品 B
半導體光刻膠解決方案總結
國內廠商正積極布局光刻膠及其上游材料供應鏈，力求打破關鍵技術的“卡脖子”瓶頸。安捷倫半導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業鏈質量管控，實現對原料和光刻膠成品關鍵參數全面而精確的評估與監控，可為國內半導體光刻膠廠商的研發及生產進程提供持續助力。
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