光刻膠是唯一一種同時(shí)受到石腦油危機(jī)和全氟烷基物質(zhì)危機(jī)影響的材料。

在前兩篇文章中（氦氣告急，直擊AI熱潮和被忽視的關(guān)鍵原料危機(jī)，正在拖垮設(shè)備與芯片廠商），已討論了氦氣（He）供應(yīng)中斷和石腦油/PFAS危機(jī)如何通過(guò)不同途徑影響半導(dǎo)體制造設(shè)備的“氣相工藝”和“設(shè)備部件”。如圖1所示，氦氣直接影響薄膜沉積、光刻和蝕刻等氣相工藝，而石腦油衍生的密封劑、潤(rùn)滑劑和管道材料則被集成到上述工藝的所有設(shè)備中。

圖1：在上述工藝流程中，氦氣在何處使用？石腦油衍生的組分和材料又在何處使用？

仔細(xì)觀察可以發(fā)現(xiàn)圖 1 中隱藏著另一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。它是圖 1 左下角標(biāo)記為“使用石腦油衍生的原材料——光刻膠、異丙醇等”的區(qū)域。這里描述的光刻膠正是本文的研究對(duì)象。

光刻膠的性質(zhì)與設(shè)備組件（如 FFKM、PFPE、PFA 等）截然不同。設(shè)備組件是“在設(shè)備周?chē)牡摹�，而光刻膠是核心材料，在光刻工藝過(guò)程中每片晶圓都會(huì)被消耗掉。在圖 1 的中心，“光刻”框上方，“瞬時(shí)失效”和“部分瞬時(shí)失效”之間——此處指光刻膠供應(yīng)中斷時(shí)半導(dǎo)體制造過(guò)程實(shí)際停止的那一刻。

更重要的是，光刻膠是石腦油危機(jī)和 PFAS 危機(jī)在“分子層面”交匯的唯一奇點(diǎn)。其基礎(chǔ)聚合物和溶劑均源自石腦油，而光敏劑 (PAG) 的抗衡陰離子則是 PFAS——這種雙重依賴(lài)性造成的脆弱性遠(yuǎn)超單一設(shè)備組件。一旦光刻膠供應(yīng)中斷，無(wú)論半導(dǎo)體工廠的生產(chǎn)工藝是尖端還是成熟，是邏輯電路還是存儲(chǔ)器，全球所有半導(dǎo)體工廠的光刻工藝都將被迫停擺。

為什么現(xiàn)在要討論光刻膠？

首先，在半導(dǎo)體工藝中，光刻膠是唯一一種同時(shí)受到石腦油危機(jī)（碳?xì)浠衔镌峡萁撸┖腿榛镔|(zhì)（PFAS）危機(jī)（氟化化合物管制）影響的材料。其基礎(chǔ)聚合物和溶劑均源自石腦油，而光酸發(fā)生劑（PAG）的抗衡陰離子是PFAS——這種雙重依賴(lài)性與設(shè)備組件（FFKM、PFA、PFPE）的單一依賴(lài)性截然不同。

其次，無(wú)論采用的是i線(xiàn)、KrF、ArF、ArF浸沒(méi)式還是EUV光刻工藝，光刻過(guò)程中都離不開(kāi)光刻膠。如果設(shè)備組件短缺，維護(hù)可能會(huì)延遲幾個(gè)月。然而，光刻膠是每片晶圓都要消耗的。一旦庫(kù)存耗盡，整個(gè)光刻工藝就會(huì)停止。

第三，日本企業(yè)在全球光刻膠市場(chǎng)占據(jù)超過(guò)90%的份額（據(jù)估計(jì)，在極紫外光刻膠市場(chǎng)幾乎占據(jù)100%的份額）。這既是日本的優(yōu)勢(shì)，也意味著日本作為參與方，肩負(fù)著最重大的責(zé)任和機(jī)遇。

光刻膠問(wèn)題遠(yuǎn)不止于此。如果光刻膠無(wú)法送達(dá)，即使設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，也無(wú)法在晶圓上繪制電路圖案。這已經(jīng)超越了“工藝故障”的范疇，而是“工藝流程本身無(wú)法啟動(dòng)”的停機(jī)情況。

光刻膠的分子結(jié)構(gòu)——對(duì)石腦油依賴(lài)性的完整概述

什么是光刻膠？

光刻膠由以下四個(gè)主要成分組成（Dammel，1993；Ito，2005）。

• 基體聚合物（樹(shù)脂）：成膜主成分。
• 光敏材料（PAG/DNQ）：暴露于光線(xiàn)下會(huì)改變酸度或極性。
• 溶劑（澆鑄溶劑）：適用性和成膜性的控制
• 添加劑：淬滅劑（基本化合物）、表面活性劑、交聯(lián)劑等。

這些產(chǎn)品都屬于源自石腦油裂解裝置的石油化工產(chǎn)品系列。

基礎(chǔ)聚合物對(duì)石腦油的依賴(lài)性

根據(jù)代數(shù)不同，基礎(chǔ)聚合物也不同（圖 2）。追溯每種單體的生產(chǎn)路徑，最終都可追溯到石腦油裂解裝置。

圖 2 不同代光刻膠的分子組成。

苯乙烯：苯 + 乙烯 → 乙苯 → 脫氫。苯是石腦油催化重整或蒸汽裂解的副產(chǎn)品。

甲基丙烯酸甲酯（MMA）等：采用丙烯為原料，通過(guò)ACH工藝或直接氧化工藝制取。丙烯是石腦油裂解裝置的主要烯烴。

脂環(huán)族單體（金剛烷基、降冰片基系列）：由環(huán)戊二烯（石腦油裂解C5餾分）和異丁烯等石腦油衍生物進(jìn)行多步合成。

特別是用于ArF/EUV應(yīng)用的脂環(huán)族單體，對(duì)純度和金屬雜質(zhì)含量（ppb級(jí)）的要求極其嚴(yán)格，因此需要專(zhuān)門(mén)的半導(dǎo)體級(jí)合成和提純生產(chǎn)線(xiàn)。從通用產(chǎn)品切換到半導(dǎo)體級(jí)產(chǎn)品僅認(rèn)證一項(xiàng)就需要1-2年的時(shí)間。

石腦油對(duì)溶劑的依賴(lài)性

鑄造溶劑的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上是PGMEA（丙二醇單甲醚乙酸酯）。乳酸乙酯、環(huán)己酮和其他化合物用作輔助溶劑。

PGMEA：由丙烯衍生的環(huán)氧丙烷制成。丙烯則來(lái)自石腦油裂解裝置。

環(huán)己酮：由苯→環(huán)己烷→氧化反應(yīng)制得。起始原料為苯。

乳酸乙酯：乙醇+乳酸。大多數(shù)半導(dǎo)體級(jí)乳酸乙酯是由石油化工衍生的乙醇合成的。

半導(dǎo)體級(jí)PGMEA要求金屬雜質(zhì)含量低于ppb級(jí)，并嚴(yán)格控制水分和過(guò)氧化物含量。通用級(jí)PGMEA是其不可或缺的替代品。這與前文討論的PFA“半導(dǎo)體級(jí)認(rèn)證問(wèn)題”結(jié)構(gòu)相同。

PAG 的分子骨架也來(lái)源于石腦油

光酸生成劑 (PAG) 是化學(xué)放大光刻膠 (CAR) 的核心，通常是锍鹽或碘鎓鹽。其陽(yáng)離子是芳香族化合物，例如三苯基锍，其起始點(diǎn)仍然是苯。

簡(jiǎn)而言之，光刻膠完全由基礎(chǔ)聚合物、溶劑和光刻膠陽(yáng)離子骨架組成，所有這些成分都是通過(guò)以石腦油裂解裝置為起始原料的多步特種化學(xué)品合成而來(lái)。如果缺少以下任何一項(xiàng)——石腦油裂解裝置、核心單體的供應(yīng)、特種單體的合成能力或半導(dǎo)體級(jí)提純能力——?jiǎng)t無(wú)法生產(chǎn)光刻膠。

光敏劑與陰離子——光刻膠與全氟烷基物質(zhì)的交匯點(diǎn)

化學(xué)放大抗蝕劑和 PFAS 的原理

光刻膠在此面臨另一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)維度：PFAS�；瘜W(xué)放大光刻膠（CAR）的工作原理如下：

• 光照會(huì)導(dǎo)致PAG分解，產(chǎn)生強(qiáng)酸。
• 生成的酸可脫除聚合物側(cè)鏈上對(duì)酸不穩(wěn)定的保護(hù)基團(tuán)（叔丁氧羰基、縮醛等）。
• 保護(hù)反應(yīng)中產(chǎn)生的酸被催化再利用，從而放大反應(yīng)。

因此，顯影劑（TMAH 水溶液）中的溶解度僅在曝光區(qū)域發(fā)生變化。

這種放大機(jī)制的核心在于光引發(fā)劑（PAG）產(chǎn)生的酸的強(qiáng)度、擴(kuò)散距離和穩(wěn)定性。這些因素決定了光刻膠的靈敏度、分辨率和線(xiàn)寬粗糙度（LWR）。

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中使用的酸是全氟烷基磺酸，即 PFAS。

標(biāo)準(zhǔn) PAG 與陰離子均為 PFAS

下面列出了實(shí)際應(yīng)用中 PAG 的主要抗衡陰離子（產(chǎn)生的酸）（圖 3）。所有這些都符合 ECHA 對(duì) PFAS 的定義（含有至少一個(gè)完全氟化的甲基或亞甲基的化合物）。

圖 3. 目前實(shí)際應(yīng)用中 PAG 的主要抗衡陰離子（生成的酸）對(duì) PFAS 的依賴(lài)性。

為什么一定是 PFAS？

對(duì)于光刻專(zhuān)家來(lái)說(shuō)，這一點(diǎn)至關(guān)重要。為什么需要使用氟化磺酸而不是烴類(lèi)磺酸？原因有三。

（1）酸強(qiáng)度（pKa）化學(xué)擴(kuò)增反應(yīng)所需的酸催化劑必須具有足夠的酸強(qiáng)度，才能有效脫除聚合物側(cè)鏈上酸不穩(wěn)定的保護(hù)基。三氟甲磺酸的pKa約為-14，而甲磺酸的pKa約為-2。這12個(gè)數(shù)量級(jí)的差異對(duì)擴(kuò)增效率有著決定性的影響。烴類(lèi)磺酸無(wú)法保證所需的脫保護(hù)速率。

（2）酸擴(kuò)散距離的控制在CAR中，生成的酸的擴(kuò)散距離決定了線(xiàn)寬粗糙度（LWR）和分辨率極限。在ArF/EUV生成過(guò)程中，從各公司的專(zhuān)利來(lái)看，主流方法并非簡(jiǎn)單地改變氟化烷基鏈的長(zhǎng)度，而是通過(guò)在陰離子部分引入龐大的烴基（例如金剛烷基）或使用“聚合物鍵合的PAG”（將PAG本身鍵合到基礎(chǔ)聚合物側(cè)鏈上）來(lái)控制擴(kuò)散距離。無(wú)論采用哪種方法，負(fù)責(zé)強(qiáng)酸性的部分仍然是全氟烷基磺酸鹽，PFAS依賴(lài)性的本質(zhì)依然不變。而使用烴基強(qiáng)酸則會(huì)失去這種精確設(shè)計(jì)所必需的酸強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性。

（3）化學(xué)穩(wěn)定性：光刻膠中的聚酰亞胺（PAG）必須長(zhǎng)期（數(shù)月至一年）保持穩(wěn)定。氟化陰離子的親核性極低，不會(huì)與基體聚合物或添加劑發(fā)生副反應(yīng)。烴磺酸在儲(chǔ)存過(guò)程中會(huì)分解或發(fā)生副反應(yīng)。

換句話(huà)說(shuō)，使用基于 PFAS 的 PAG 并非僅僅因?yàn)樗鼈兎奖�；它們已被融�?CAR 的工作原理之中。這種結(jié)構(gòu)與在器件組件中替代 FFKM 的難度類(lèi)似，甚至更為復(fù)雜。

ECHA法規(guī)和PAG——半導(dǎo)體行業(yè)的關(guān)鍵點(diǎn)

歐洲化學(xué)品管理局 (ECHA) 于 2023 年 2 月發(fā)布的附件十五限制報(bào)告提議對(duì) PFAS 的使用實(shí)施廣泛的限制 (ECHA, 2023)。該報(bào)告明確提及在半導(dǎo)體制造中使用 PAG 作為一項(xiàng)具體應(yīng)用，并正在討論是否可以豁免。

SEMI（行業(yè)協(xié)會(huì)）已向歐洲化學(xué)品管理局 (ECHA) 提交意見(jiàn)函，請(qǐng)求豁免，理由是半導(dǎo)體光刻技術(shù)中難以替代含 PFAS 的光引發(fā)劑 (SEMI 立場(chǎng)文件，2023)。然而，該法規(guī)的實(shí)施時(shí)間和豁免范圍尚未確定。

在此需指出一個(gè)與前文相關(guān)的重要事實(shí)。3M公司已于2025年底退出PFAS業(yè)務(wù)。3M公司也是某些全氟烷基磺酸衍生物的主要供應(yīng)商，這些衍生物是PAG反離子部分的原料。3M公司的退出不僅會(huì)減少FFKM和PFPE的供應(yīng)基礎(chǔ)，也會(huì)減少PAG原料的供應(yīng)基礎(chǔ)。

2.5 無(wú) PFAS/無(wú)氟防腐劑的研究趨勢(shì)和時(shí)間線(xiàn)

在此，有必要提及光刻研究領(lǐng)域的一項(xiàng)重要進(jìn)展。隨著歐洲化學(xué)品管理局 (ECHA) 法規(guī)的出臺(tái)和 3M 公司退出市場(chǎng)，全球光刻膠行業(yè)加速研發(fā)不含 PFAS/不含氟的新一代光刻膠。

這一進(jìn)展最終有可能修正第 2.3 節(jié)中討論的“PFAS 已融入 CAR 的工作原理”這一現(xiàn)有認(rèn)知。換句話(huà)說(shuō)，重新設(shè)計(jì)化學(xué)放大這一基本原理的挑戰(zhàn)已經(jīng)開(kāi)始。

然而，這里最關(guān)鍵的因素是實(shí)現(xiàn)的時(shí)間表。非氟基光引發(fā)劑和替代結(jié)構(gòu)目前都還處于實(shí)驗(yàn)室或中試階段的性能評(píng)估，距離將其應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)的光刻膠還需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。具體而言：

• 候選分子的合成與篩選：1-2年。
• 抗性配方優(yōu)化和基本性能評(píng)價(jià)：2-3年。
• 批量生產(chǎn)過(guò)程中的認(rèn)證（分辨率、LWR、靈敏度、缺陷率和長(zhǎng)期穩(wěn)定性均達(dá)到或優(yōu)于現(xiàn)有產(chǎn)品）：2-3年。
• 由制造實(shí)驗(yàn)室提供的單層認(rèn)證：1-2 年。

即使這些流程并行進(jìn)行，整個(gè)開(kāi)發(fā)周期也至少需要 5 到 10 年。ITRS 和 IRDS（國(guó)際器件和系統(tǒng)路線(xiàn)圖）路線(xiàn)圖也指出，無(wú) PFAS 光刻膠的大規(guī)模量產(chǎn)計(jì)劃在 2030 年代或之后實(shí)現(xiàn)（IRDS 光刻章節(jié)，2023 年版）。

因此，不含 PFAS/不含氟的光刻膠無(wú)法及時(shí)應(yīng)對(duì)本文討論的霍爾木茲危機(jī)——這場(chǎng)供應(yīng)危機(jī)目前正在醞釀或可能在未來(lái)幾個(gè)月到半年內(nèi)爆發(fā)。目前大規(guī)模生產(chǎn)線(xiàn)上的光刻膠中，超過(guò) 99% 仍然是依賴(lài) PFAS 的化學(xué)活性炭。

簡(jiǎn)而言之，本文的論點(diǎn)可以概括如下：從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，光刻膠行業(yè)正在逐步擺脫對(duì) PFAS 的依賴(lài)。然而，在中短期內(nèi)（未來(lái) 5 至 10 年），依賴(lài) PFAS 的光刻膠仍將是大規(guī)模生產(chǎn)的主要參與者�；魻柲酒澪C(jī)、石腦油危機(jī)和 PFAS 法規(guī)的三重風(fēng)險(xiǎn)將直接影響這一“轉(zhuǎn)型期的脆弱局面”。

向不含 PFAS 的半導(dǎo)體過(guò)渡是半導(dǎo)體行業(yè)面臨的一項(xiàng)長(zhǎng)期戰(zhàn)略挑戰(zhàn)。然而，這并不能“擺脫”眼前的供應(yīng)中斷風(fēng)險(xiǎn)。這兩個(gè)問(wèn)題的時(shí)間尺度截然不同。

極紫外光刻技術(shù)的新復(fù)雜風(fēng)險(xiǎn)

EUV光刻膠的現(xiàn)狀

在極紫外光刻技術(shù)中，光刻膠大致分為兩類(lèi)。

（1）化學(xué)放大極紫外光刻膠（CAR-EUV）

這是一種化學(xué)放大光刻膠，是 ArF 系列的延伸，它以脂環(huán)族甲基丙烯酸酯為基礎(chǔ)聚合物，以全氟烷基磺酸鹽為基礎(chǔ)光聲生成劑。它仍然是目前大規(guī)模生產(chǎn) EUV 光刻技術(shù)的主流。

CAR-EUV 對(duì)石腦油（基礎(chǔ)聚合物，溶劑）和 PFAS（聚酰胺酸）的依賴(lài)性最為顯著。換言之，它是本文所討論的雙重依賴(lài)性表現(xiàn)最為突出的材料。

（2）金屬氧化物光刻膠（MOR）

Inpria是金屬氧化物光刻膠的先驅(qū)，其設(shè)計(jì)理念不依賴(lài)于有機(jī)聚合物或 PAG。它主要使用氧化錫簇，旨在提高 EUV 吸收率和分辨率。

然而，即使使用金屬氧化物光刻膠，溶劑和添加劑中仍然會(huì)殘留石腦油衍生的成分。此外，其在大規(guī)模生產(chǎn)中的應(yīng)用仍然有限，尚未完全取代CAR-EUV光刻技術(shù)。另外，它還面臨著另一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)：廢水處理中錫含量相關(guān)的環(huán)境法規(guī)。金屬氧化物光刻膠是實(shí)現(xiàn)無(wú)PFAS策略的一個(gè)很有前景的候選方案，但要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)的主流化仍需時(shí)日。

EUV世代特有的漏洞

EUV光刻膠比ArF光刻膠更容易受到以下方面的損傷：

（1）更嚴(yán)格的純度要求：

雖然極紫外光（EUV，13.5 nm，92 eV）的光子能量可達(dá)化學(xué)鍵能的數(shù)十倍，但認(rèn)為ppm級(jí)或更低濃度的金屬雜質(zhì)會(huì)通過(guò)二次電子發(fā)射直接導(dǎo)致缺陷的簡(jiǎn)單觀點(diǎn)在定量上并不成立。比較各元素的極紫外吸收截面（例如，C ≈ 0.58 × 10?1?cm2 ， Sn ≈ 18.25 × 10?1? cm2 ），二者之間的差異僅約為30倍，因此，就靈敏度、線(xiàn)寬粗糙度（LWR）或缺陷而言，ppm級(jí)金屬雜質(zhì)產(chǎn)生的二次電子貢獻(xiàn)不能說(shuō)是主導(dǎo)因素。

另一方面，EUV光刻膠中金屬雜質(zhì)的控制確實(shí)極其嚴(yán)格（從ppb級(jí)到ppt級(jí)），其原因主要有三點(diǎn)：(a) 細(xì)小顆粒和金屬聚集體造成的致命缺陷（顆粒缺陷）；(b) 與基體聚合物和酸催化劑體系發(fā)生副反應(yīng)導(dǎo)致的靈敏度變化；(c) 整個(gè)制造過(guò)程中金屬污染控制標(biāo)準(zhǔn)的一致性。因此，所有原材料單體、溶劑和光引發(fā)劑的純度要求甚至比ArF的要求還要嚴(yán)格。

（2）供應(yīng)商寡頭壟斷加�。�

具備EUV光刻膠量產(chǎn)能力的廠商數(shù)量已大幅縮減至四家：JSR、東京櫻工業(yè)株式會(huì)社、信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社和富士膠片（富士經(jīng)濟(jì)，《2023年電子材料及元器件市場(chǎng)現(xiàn)狀及展望》）。盡管在ArF光刻膠領(lǐng)域，海外廠商曾展開(kāi)激烈競(jìng)爭(zhēng)，但在EUV光刻膠領(lǐng)域，日本廠商的寡頭壟斷格局進(jìn)一步加劇。

（3）雖然每片晶圓的極紫外光刻膠消耗量很小，但單價(jià)很高（每公斤數(shù)萬(wàn)至數(shù)十萬(wàn)日元）。這使得從成本角度來(lái)看，“通過(guò)增加庫(kù)存來(lái)維持生存”的策略難以奏效。

與ASML的EUV設(shè)備雙重耦合

ASML 的 EUV 光刻系統(tǒng)可能在真空腔內(nèi)光罩靜電吸盤(pán)的背面使用了氦氣。然而，即使這個(gè)問(wèn)題不影響曝光過(guò)程，如果 EUV 光刻膠無(wú)法到達(dá)，即使 EUV 光刻系統(tǒng)可以運(yùn)行，也無(wú)法形成由光刻膠構(gòu)成的電路圖案。

換句話(huà)說(shuō)，EUV光刻工藝具有雙重或三重瓶頸結(jié)構(gòu)，即“只有當(dāng)氦氣、石腦油衍生材料和基于PFAS的光引發(fā)劑都到位時(shí)才能正常工作”。這種依賴(lài)性在更先進(jìn)的工藝節(jié)點(diǎn)（例如臺(tái)積電的2nm、三星電子的SF2、英特爾的18A和Rapidus的2nm）上更為顯著。

日本光刻膠產(chǎn)業(yè)——寡頭壟斷與脆弱性的并存

全球市場(chǎng)結(jié)構(gòu)

全球光刻膠市場(chǎng)由日本公司主導(dǎo)。主要參與者包括以下五家公司（圖 4）。據(jù)稱(chēng)，這五家公司合計(jì)占據(jù)了全球 90% 以上的市場(chǎng)份額。此外，如果僅考慮極紫外光刻膠，這一集中度更高，接近 100%。雖然從外部難以確定住友化學(xué)在極紫外光刻膠領(lǐng)域的實(shí)際銷(xiāo)售額，但其提交的極紫外光刻相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量超過(guò)其他公司，其潛在的技術(shù)實(shí)力不容忽視。

圖 4：五家日本公司主導(dǎo)全球光刻膠市場(chǎng)，市場(chǎng)份額超過(guò) 90%。

日本寡頭壟斷的陰暗面：上游脆弱性

然而，在日本寡頭壟斷的背后，隱藏著以下結(jié)構(gòu)性脆弱性。

（1）上游對(duì)特殊單體的依賴(lài)：用于ArF/EUV的脂環(huán)族甲基丙烯酸酯和特殊苯乙烯衍生物的供應(yīng)在全球范圍內(nèi)有限。部分供應(yīng)商依賴(lài)于歐洲、美國(guó)和中國(guó)的特種化學(xué)品制造商（其中一些規(guī)模中等或更小），而日本最終光刻膠制造商的上游供應(yīng)鏈未必在日本境內(nèi)完全覆蓋。

（2）PAG合成能力的整合 特定PAG的合成能力實(shí)際上集中在少數(shù)幾家特種化學(xué)品生產(chǎn)商手中。隨著3M的退出，PAG制陰離子原料的供應(yīng)基地必將萎縮。

（3）半導(dǎo)體級(jí)精煉的特殊性：將PGMEA等溶劑精煉成半導(dǎo)體級(jí)材料的設(shè)備與通用產(chǎn)品線(xiàn)完全獨(dú)立。石腦油裂解裝置產(chǎn)量下降首先影響通用級(jí)產(chǎn)品，但由于對(duì)半導(dǎo)體級(jí)精煉產(chǎn)品的需求較小，原材料采購(gòu)?fù)鶗?huì)被擱置。

（4）PFAS法規(guī)的地域不對(duì)稱(chēng)性 歐洲化學(xué)品管理局（ECHA）的PFAS法規(guī)在歐盟范圍內(nèi)生效。日本公司向歐洲晶圓廠（如德國(guó)臺(tái)積電、以色列和愛(ài)爾蘭英特爾、荷蘭阿斯麥以及比利時(shí)imec）供應(yīng)在日本生產(chǎn)的光刻膠。即使在日本合法，出口到歐盟也可能受到相關(guān)法規(guī)的約束，這可能需要對(duì)供應(yīng)鏈進(jìn)行重組。

“日本是瓶頸”敘事的雙重性

在這種結(jié)構(gòu)中，日本同時(shí)扮演著兩種相互矛盾的角色。

首先，日本是光刻膠供應(yīng)的最后堡壘。美國(guó)、歐洲、韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣的所有光刻膠工廠都依賴(lài)日本的光刻膠。這對(duì)于日本的經(jīng)濟(jì)安全而言是一項(xiàng)戰(zhàn)略?xún)?yōu)勢(shì)。

因此，如果日本光刻膠產(chǎn)業(yè)的任何環(huán)節(jié)面臨供應(yīng)瓶頸，全球半導(dǎo)體生產(chǎn)將同步停滯。這既是日本的責(zé)任，也是日本單憑一己之力無(wú)法解決的國(guó)際挑戰(zhàn)。

光刻膠供應(yīng)中斷情景

各階段的影響模式

第一階段（0-2個(gè)月）

表面上看，光刻膠供應(yīng)正常。包括光刻膠生產(chǎn)商、晶圓廠和在途庫(kù)存在內(nèi)，大約可以供應(yīng)1-2個(gè)月。然而，特定光引發(fā)劑（PAG）原料和單體的供應(yīng)此時(shí)開(kāi)始趨緊。

第二階段（2-3個(gè)月）

某些特定等級(jí)的光刻膠正面臨短缺。首當(dāng)其沖的是先進(jìn)的極紫外（EUV）光刻膠，這類(lèi)光刻膠產(chǎn)量小，且具有獨(dú)特的光刻膠生成劑（PAG）使用方法。晶圓廠正在考慮更改配方，但更換已認(rèn)證的光刻膠需要3到6個(gè)月的重新認(rèn)證，這在時(shí)間上是不可行的。

第三階段（3-6個(gè)月）

多家光刻膠制造商已停止供應(yīng)或限制特定型號(hào)光刻膠的出貨量。光刻工藝的良率正在下降，首先是EUV光刻生產(chǎn)線(xiàn)。目前，即使設(shè)備（EUV/ArF）仍在運(yùn)行，晶圓也會(huì)因?yàn)槿鄙俟饪棠z而滯留在裝載位置。

第四階段（6個(gè)月或更長(zhǎng)時(shí)間）

在多個(gè)先進(jìn)的晶圓廠中，特定層的光刻工藝出現(xiàn)故障。整個(gè)生產(chǎn)流程將依次停產(chǎn)，首先停產(chǎn)的是光刻膠庫(kù)存完全耗盡的晶圓廠。更換替代光刻膠至少需要 18-24 個(gè)月的重新認(rèn)證，如果涉及新的分子設(shè)計(jì)，則需要 3-5 年甚至更長(zhǎng)時(shí)間。在此期間，受影響節(jié)點(diǎn)的批量生產(chǎn)將完全停止。

與設(shè)備部件中斷的比較

與前文討論的 FFKM、PFPE 和 PFA 中斷相比，光刻膠中斷在以下幾個(gè)方面有所不同（圖 5）。光刻膠中斷的“停止時(shí)刻”更明顯，影響范圍也比設(shè)備組件中斷更廣。

圖 5. 半導(dǎo)體工廠中 FFKM、PFPE 和 PFA 的中斷情況與光刻膠中斷情況的比較。

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