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西班牙vs皇家社会: 一文解析半導體核心材料:光阻劑

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發表于 2019-10-9 11:14 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式

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臺積電今年初發生「光阻劑」事件,近月又有日本管控對韓國關鍵半導體材料出口,當中也出現光阻劑,這市場規模只有不到20億美元的產業,但卻成為半導體產業重要的核心材料,下面將說明光阻劑在半導體產業扮演何種角色。
光阻劑是光刻過程的關鍵核心材料,品質能直接決定IC產品的性能、良率。伴隨著晶圓代工進入先進制程,其所需光阻劑解析度的提升及多次圖形化技術的應用,帶動光阻劑的成本比重及市場規模將不斷上升。
(資料來源: SEMI)全球半導體光阻劑市場規模(單位:億美元 )
光阻劑由成膜劑、光敏劑、溶劑和添加劑等主要化學品和其他輔助化學品所組成。在光刻流程中,光阻劑被均勻分布(利用離心力原理) 在晶圓片、玻璃和金屬等不同的基底上,經曝光、顯影和蝕刻等工序將電路圖形轉移到涂有光阻劑的晶圓片上。
(資料來源: 明和化成株式會社)
而光阻劑根據曝光和顯影后的溶解度變化可以分為正光阻劑和負光阻劑。
負光阻劑:負光阻劑在經過曝光后,受到光照的部分變得不易溶解,留下光照部分形成圖形。負光阻劑是最早被應用在光刻工藝上的光阻劑類型,它擁有工藝成本低、產量高等優點。
但是負光阻劑在吸收顯影液后會膨脹,這會導致其解析度不如正光阻劑。因此負光阻劑經?;岜揮糜謚行」婺C 產品等解析度不太高的電路的制作中。
正光阻劑:正光阻劑在經過曝光后,受到光照的部分將會變得容易溶解,只留下未受到光照的部分形成圖形;極精密IC產品及對感光靈敏度要求更高的IC產品,通?;嵫∮謎庾杓晾賜瓿傻緶吠夾蔚淖?。
進入到5G 世代,芯片整合逐漸提升,配合半導體產品小型化、功能多樣化的要求,不斷透過縮短曝光波長提高極限解析度,進而達到IC 電路更高密度的結合,因此光阻劑的成長也不斷在進化中。
而為適應IC 電路線寬不斷縮小的要求,光刻機的波長由紫外光譜向g線(436nm)→i線(365nm)→KRF(248nm)→ArF(193nm)→F2、EUV(157nm) 的進程前進。
對應不同的光刻技術需要配套相應解析度的光阻劑,目前半導體市場上主要使用的光阻劑包括g 線、i 線、KrF、ArF 四類光阻劑。同時伴隨著下游晶圓代工廠商不斷布局先進工藝,由于正性ArF 光阻劑結合解析度增強技術可用于32nm/28nm 工藝,采用多次圖形技術,則可以實現20 /14nm 工藝。
至于EUV 光阻劑搭配EUV 光刻機則成為下一代光刻技術的主流選擇,預計未來7nm、3nm 等先進工藝將應用EUV 光阻劑。因此隨著半導體工藝的革新對于ArF、EUV 類型的光阻劑需求將進一步提升。
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