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光阻材料

更新 2026-05-26

定義

光阻(Photoresist, PR)是微影製程的關鍵感光材料,在晶圓表面形成薄膜,透過曝光(紫外光/EUV)與顯影步驟將電路圖案轉移至晶圓。光阻有兩個核心功能:一是形成精準圖案,二是在蝕刻時保護下方基材免受化學或電漿攻擊。

光阻通常由樹脂/黏著劑、感光劑與溶劑組成。好光阻需同時具備高對比、高解析度、高感度、高純度、強蝕刻阻抗、可控溶解性,以及穩定的表面張力、密度與黏度。

光阻技術演進

光源 應用節點 光阻類型 顯影劑
G/I Line 0.5–1.5µm 非化學增幅型 正型 TMAH、負型二甲苯
KrF 130–500nm 化學增幅型(有機高分子) TMAH
ArF 65–130nm 化學增幅型(含 Aliphatic Resin) TMAH
ArF 浸潤式 7–65nm 化學增幅型(含氟樹脂) TMAH
EUV 7–1.6nm 化學增幅型(含碘/氟複合結構) TMAH
A14(1.4nm) 1.4nm 金屬氧化物光阻(非化學增幅型)、有機高分子 驗證中

KrF / ArF 的 DUV 光阻主題詳見 技術_KrF_ArF光阻;MOR(金屬氧化物光阻)的 High-NA EUV 主題詳見 技術_MOR金屬氧化物光阻

依曝光後反應可分為: - 正型光阻:曝光區變得可溶,顯影後被洗掉,留下與光罩相同的圖案;解析度通常較高,半導體前段使用較多。 - 負型光阻:曝光區交聯後變得不易溶解,顯影後留下曝光區,形成與光罩相反的圖案。

依化學路線可分為: - CAR(Chemically Amplified Resist,化學放大型光阻):以 photoacid-driven chemistry 放大曝光反應,是 KrF/ArF/現有 EUV 的主流。 - MOR(Metal-Oxide Resist,金屬氧化物光阻):以金屬氧化物核心搭配 ligand 調整溶解性、交聯與吸收特性,具更高吸收與蝕刻阻抗,是 High-NA EUV 的主要候選。

High-NA EUV 光阻材料變革

技術_High-NA EUV 將 NA 從 0.33 提高到 0.55,光子打到晶圓的角度更淺,因此光阻層必須更薄以避免陰影效應。薄光阻有助於降低圖案倒塌風險,但也帶來三個問題: - 對下方基材的保護較差,長時間蝕刻容易侵蝕光阻並劣化轉印圖案。 - 光阻體積變小,捕捉光子數下降,line edge roughness 與 stochastic defect 可能變嚴重。 - 蝕刻選擇比與顯影控制更吃材料純度與製程窗口。

MOR 的優點是金屬氧化物核心有較佳吸收與蝕刻阻抗,可改善薄光阻最嚴重的保護與吸收問題。不過目前可用的 MOR 多為負型光阻,無法用於 contact hole,應用層別仍受限制。主要供應商包括 Inpria(已被 JSR 收購)與 Lam Research。

High-NA 時代形成兩條路線:

路線 供應商 / 設備 作法 投資觀察
乾式光阻 Lam Research 以 CVD 沉積金屬氧化物光阻,再用乾式顯影/蝕刻去除光阻 圖案精度較高、但需新設備;野村認為 2330_台積電(市) 在 High-NA 時代較可能採用 Lam 方案
濕式光阻 TEL + JSR 延續旋塗(spin coating)與濕式顯影;因 PR 材料改變,顯影液從 TMAH 轉向含酸 PGMEA 成本較低、不需全面換設備;PGMEA 純度要求提高,TOK 可能為主要供應商

市場規模

2024 年全球光阻市值約 64 億美元,2024–2034 CAGR 5.6%。ArF 浸潤式光阻市占最高(38–40%)。(estimate,中信心,market.us)

價格階梯與供應商

野村估算 High-NA 光阻價格明顯高於現有 EUV。現有 EUV PR 約 USD 5,000/加侖,High-NA EUV 可達 USD 10,000–40,000/加侖,等於 2–8 倍;MOR ASP 更高,但乾式沉積用量較少、產出較低。

光阻世代 ASP(USD / 加侖) 主要供應商 / 備註
g/i-line <100 TOK、Dow、Merck、Fujifilm 等
KrF / ArF 100–1,000 Shin-Etsu、JSR、TOK、Dow、Fujifilm
EUV 1,000–5,000;現有高階約 5,000 Shin-Etsu、TOK、JSR
High-NA EUV 5,000–10,000 Shin-Etsu、TOK、JSR;市場可能向 EUV 贏家集中
High-NA MOR 10,000–>40,000(低產出) Entegris、Gelest(Nanomate)、Inpria/JSR、Lam Research

其他重要供應商包括 TOK、Shin-Etsu、Dow、JSR、Merck、Fujifilm、Entegris、Gelest(Nanomate)。

光阻輔材的同步升級:High-NA EUV 導入後,技術_光阻輔材 中的 Rinse、BARC、Developer、EBR 與去光阻材料需隨光阻薄化同步調整。4749_新應材(櫃) 的近期主力仍在輔材,長期選擇權則是從 KrF PR 逐步往 EUV PR/MOR 價值階梯上移。

台灣廠商現況

廠商 應用 地位
4749_新應材(櫃) Rinse(洗邊劑)、BARC、長期目標 KrF PR 台灣光阻輔材主力供應商;2H25 在 TSMC N2 搶佔 BASF/3M 份額;目標「成為台灣的 TOK」
1711_永光(市) PSPI(兼有光阻)、玻璃芯基板光阻 台灣感光材料廠,布局先進封裝與玻璃芯基板
1717_長興(市) PSPI 光阻材料 台灣封裝材料廠,PSPI 應用

台灣廠商限制

台灣光阻材料廠商目前主要聚焦於 PSPI(感光聚醯亞胺,先進封裝用)。前段製程用的 EUV/ArF 光阻仍由日本(JSR/住友化學/東京應化)與美國(Rohm and Haas)廠商主導,台廠尚未明確進入。

海外主要廠商

廠商 國籍 主要產品
JSR / Inpria 日本 / 美國 金屬氧化物光阻(A14)、化學增幅型
住友化學 日本 小分子光阻、化學增幅型
東京應化工業(TOK) 日本 EUV 光阻、KrF/ArF
旭化成 日本 PSPI 材料(先進封裝)
HD Microsystems 美國 正型 PSPI(先進封裝)

TSMC 光阻技術路線

製程節點 曝光技術 光阻類型
7nm–3nm ArF 浸潤式 + EUV 化學增幅型
2nm EUV 化學增幅型(GAA)
A16 EUV 化學增幅型 + BSPDN
A14 EUV 金屬氧化物光阻(驗證中)/ 化學增幅型

相關技術

供應鏈

供應鏈_半導體特化耗材

圖解

260521_nmr_semi-renaissance_053

圖說:MOR 相對 CAR 的優勢在於更高吸收、較佳蝕刻阻抗與解析度,適合 High-NA EUV 的薄光阻需求。

260521_nmr_semi-renaissance_054

圖說:野村估算 High-NA EUV/MOR 光阻 ASP 明顯高於既有 EUV,MOR 可達 USD 10,000–40,000/加侖。

260521_nmr_semi-renaissance_055

圖說:TEL + JSR 濕式路線與 Lam Research 乾式路線比較;Lam 以 CVD 沉積光阻並用乾式顯影去除光阻。

來源

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