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小而美二十億美元市場 ArF、EUV光刻膠成未來發展趨勢
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半導體材料處於整個產業鏈的上游環節,對半導體產業起著重要的支撐作用,半導體材料可分為晶圓製造材料和封裝材料,根據SEMI統計,2018年全球半導體材料銷售額達到519億美元,其中晶圓製造材料和封裝材料分別占62%和38%。封裝材料技術壁壘較低,高技術壁壘的晶圓製造材料是核心,大體可分為:矽片,光掩膜, 光刻膠,濕電子化學品(主要是高純試劑和光刻膠輔助材料),CMP拋光材料(主要是拋光墊和拋光液),靶材,電子特種氣體以及其他。光刻膠作為光刻過程的核心材料,其品質和性能直接決定積體電路的性能、良率。伴隨著先進節點所需光刻膠解析度的提升以及多次圖形化技術的應用,光刻膠的成本占比以及市場規模呈現不斷提升趨勢,根據SEMI的資料,2018年光刻膠占晶圓製造材料比例約為5.4%,對應全球半導體光刻膠市場總規模為17.3億美元,預計2019年市場規模可達17.7億元。

光刻膠是微電子工藝製造中的關鍵材料,其技術原理是利用光化學反應經光刻工藝將所需要的微細圖形從掩模版轉移到待加工基片上的圖形轉移介質,由成膜劑、光敏劑、溶劑和添加劑等主要化學品成分和其他助劑組成。在光刻工藝中,光刻膠被均勻塗布在矽片、玻璃和金屬等不同的襯底上,經曝光、顯影和蝕刻等工序將掩膜版上的圖形轉移到薄膜上,形成與掩膜版完全對應的幾何圖形。光刻膠根據曝光和顯影後的溶解度變化可以分為正型光刻膠和負型光刻膠:負型光刻膠:負膠在經過曝光後,受到光照的部分變得不易溶解,留下光照部分形成圖形。膠是最早被應用在光刻工藝上的光刻膠類型,它擁有工藝成本低、產量高等優點。但是負膠在吸收顯影液後會膨脹,這會導致其解析度不如正膠。因此負膠經常會被用於分立器件和中小規模積體電路等解析度不太高的電路的製作中。正型光刻膠:正膠在經過曝光後,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;大型積體電路、超大型積體電路以及對感光靈敏度要求更高的積體電路(亞微米甚至更小尺寸的加工技術) 的製作,通常會選用正膠來完成圖形的轉移。

半導體集成度逐漸提升,ArF、EUV光刻膠成未來發展趨勢高端光刻膠市場需求成長性顯著,中國國產化程度較低。半導體光刻膠隨著市場對半導體產品小型化、功能多樣化的要求,而不斷通過縮短曝光波長提高極限解析度,從而達到積體電路更高密度的集積。隨著 IC 集成度的提高,世界積體電路的制程工藝水準按已由微米級、亞微米級、深亞微米級進入到納米級階段。為適應積體電路線寬不斷縮小的要求,光刻機的波長由紫外寬譜向g線(436nm)→i線(365nm) →KrF(248nm)→ArF(193nm)→F2、EUV(157nm)的方向轉移。

ArF、EUV光刻膠疊加解析度提升技術、多次圖形技術不斷推進工藝節點進步, 為光刻膠技術未來發展主要趨勢。對應不同的光刻技術需要配套相應解析度的光刻膠,目前半導體市場上主要使用的光刻膠包括g線、i線、KrF、ArF四類光刻膠。同時伴隨著下游晶圓代工廠商不斷佈局先進工藝節點,由於正性(濕)ArF光刻膠結合解析度增強技術可用於32nm/28nm工藝,採用多次圖形技術,可以實現20 /14nm工藝(線寬均勻度(LWR)<2.5nm),而EUV光刻膠搭配EUV光刻機成為下一代光刻技術的未來主流選擇,預計未來7nm、3nm等先進節點將應用EUV光刻膠。因此未來伴隨著工藝的進步對於ArF、EUV類型 的光刻膠需求將會進一步提升。

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