半导体芯片的制造过程涉及数百道工序，其中刻蚀用于在晶圆表面形成电路图案。刻蚀完成后，晶圆表面会残留多种污染物，必须彻底清除才能进入后续工艺。承担这一任务的化学品，就是干法刻蚀后清洗液。干法刻蚀清洗液是高性能超纯化学品，适用于晶圆工艺中干法刻蚀后的清洗；
本品能有效去除光刻胶、干法刻蚀过程中侧壁产生的Polymer，与Al/Cu合金、TiN、SiO₂、多晶硅等具有良好的相容性、腐蚀性较小、使用寿命长。
本文从技术原理、市场现状、国产化进展和未来趋势四个维度，介绍这一材料在半导体产业中的作用。
一、刻蚀后残留物的来源与危害
在干法刻蚀中，等离子体中的高能离子轰击晶圆表面，去除未被光刻胶保护的材料。这一过程会产生三类主要残留物：
含氟/含碳聚合物：刻蚀气体（通常含氟）与光刻胶中的碳氢化合物反应生成，化学性质稳定，类似聚四氟乙烯。
侧壁再沉积物：被轰击下来的金属、硅、掩膜材料等碎片，重新附着在图形侧壁。
等离子体损伤层：晶格缺陷以及卤素元素的表面污染。
这些残留物如果不清除，会带来以下问题：
1.堵塞通孔或沟槽，导致后续金属填充失败。
2.颗粒脱落造成电路短路或断路。
3.残留的卤素离子在后续湿法工艺中可能腐蚀金属互连。
因此，刻蚀后清洗直接决定芯片良率。在实际生产中，清洗步骤已占芯片制造总步骤的30%以上。
二、清洗液的工作机制与技术难点
干法刻蚀后清洗液的配方属于湿电子化学品，其核心目标是：高效去除上述残留物，同时不损伤晶圆上已有的材料（如金属铝、铜，以及低介电常数介质）。
2.1 清洗的基本原理
渗透：清洗液中的溶剂和表面活性剂使聚合物层溶胀，打开分子间隙。
化学反应：氟化物或胺类成分与聚合物中的金属卤化物反应，使其溶解。
抬离与分散：螯合剂将溶解后的金属离子络合，防止再沉积；表面活性剂使颗粒分散在溶液中，随清洗液被冲走。
整个清洗过程通常需要20-50min，具体时间取决于残留物厚度和图形深宽比。
2.2 主要技术难点
①高深宽比结构中的输运问题：在5nm及以下制程中，通孔深度与宽度之比常超过20:1。清洗液进入孔底、反应产物返回液相的扩散时间显著增加，需要优化配方降低表面张力。
②材料兼容性：清洗液不能腐蚀暴露的金属层，也不能改变低介电常数材料的介电性能。例如，含氟配方虽然对聚合物去除效率高，但氟离子对铜和硅氧化物都有潜在攻击性，浓度需要精 确控制。
③残留物成分多变：不同刻蚀工艺（金属刻蚀、介质刻蚀、硅刻蚀）产生的残留物成分差异大，需要对应的清洗液型号。
2.3 主流产品类型
根据溶剂体系，干法刻蚀后清洗液分为两大类：
水性清洗液：以水为主体，加入少量氟化物、有机胺和螯合剂。市场份额约86%，适用于大部分刻蚀后清洗场景。
半水性清洗液：水和有机溶剂（如NMP、DMSO）混合，对某些聚合物溶解能力更强。
根据功能特点，又可分为含氟型和不含氟型。含氟型清洗液的市场增速（CAGR约8.27%）高于整体市场（CAGR约8.5%），反映了先进制程对去除含氟聚合物能力的更高要求。
三、市场规模与竞争格局
3.1 市场容量与增长驱动力
2024年，全球干法刻蚀后清洗液市场规模约为2.8亿美元，预计到2032年将达到5.5亿美元，年复合增长率8.5%。若纳入更广义的半导体零部件清洗化学品，2025年市场约为17.6亿美元，预计2032年达到25.8亿美元。
增长的主要驱动力包括：
①芯片制程从7nm向5nm、3nm、2nm推进，每推进一个技术节点，刻蚀后清洗液消耗量增加约30%。
②3D NAND和先进逻辑芯片中高深宽比结构的增多，延长了清洗时间，提高了单晶圆清洗液用量。
③全球晶圆厂产能扩张，尤其是中国大陆、韩国和中国台湾的12英寸产线建设。
3.2 区域与厂商分布
按区域划分，韩国、中国大陆、中国台湾合计占据全球约65%的份额。这三大地区也是全球晶圆代工和存储器制造的核心区域。
按厂商划分，国际巨头仍占据主导地位：Entegris（美国）、DuPont（美国）、Merck（德国）、JSR（日本）、三菱瓦斯化学（日本）
上述五家企业合计占有全球约67%的市场份额。头部厂商的优势在于：与晶圆厂长期合作形成的工艺数据库、覆盖多种制程的全产品线、以及高纯化学品的大规模稳定生产能力。
四、国产化进展：从追赶切入到局部突破
长期以来，中国大陆芯片制造企业所需的干法刻蚀后清洗液高度依赖进口。近五年来，国产化进程明显加速，尤其在铝制程和部分14nm以上制程中实现了自主供应。
国内干法刻蚀后清洗液领域仍在不断追赶和创新，亦盛科技其核心技术突破体现在：
1.开发了铝制程用无羟胺干法蚀刻后清洗液配方。
2.产品系列能够有效去除铝制程中光刻胶残留物和侧壁聚合物。
3.截至目前，干法刻蚀后清洗液产品已覆盖14nm及以上所有技术节点。
亦盛科技干法刻蚀后清洗液 Metal 清洗能力对照：
清洗前
清洗后
结论：Metal 清洗能力–残留物清洗干净，无腐蚀。
亦盛科技干法刻蚀后清洗液 Via 清洗能力对照：
清洗前
清洗后
结论：Via 清洗能力：残留物完全清洗干净，无腐蚀。
亦盛科技干法刻蚀后清洗液 PAD 清洗能力对照：
清洗前
清洗后
结论：PAD 清洗能力：残留物完全清洗干净，无腐蚀。
五、未来技术方向
5.1 材料兼容性向更精细控制发展
随着制程推进到2nm以下，新的金属互连材料（钴、钌、钼）和超低介电常数介质（k值<2.2）被引入。这些材料对pH值、氧化还原电位、氟离子浓度极为敏感。未来清洗液需要根据不同材料组合进行“定制化”配方设计，而非单一产品通用。
5.2 环保法规推动无PFAS配方
全球已有超过78个国家针对全氟和多基物质（PFAS）实施限制。传统含氟清洗液中的部分表面活性剂和添加剂属于PFAS范畴。行业正在开发不含PFAS但保持同等清洗能力的替代配方，包括新型非氟表面活性剂和低挥发性有机溶剂体系。
5.3 EUV光刻匹配
极紫外光刻（EUV）技术在大规模量产中应用后，光刻胶化学成分和刻蚀残留物特性与深紫外（DUV）刻蚀不同。EUV光刻胶中金属氧化物阻隔剂的残留物去除难度更高，需要专用清洗液。目前主要化学品供应商均将EUV兼容型清洗液列为研发重点。
结语
干法刻蚀后清洗液是半导体制造中用量虽不大、但技术门槛很高的湿化学品。它直接影响到先进制程的良率和可靠性。当前市场由美日韩企业主导，但中国企业在铝制程和部分成熟制程领域已实现自主供应，并在14nm以下制程的清洗液研发上持续投入。随着制程微缩和环保法规收紧，这一细分领域仍将保持技术迭代，并带来国产替代的窗口期。