〈分析〉一文解析半導體核心材料：光阻劑

台積電今年初發生「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製程，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。

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塗有光阻劑的晶圓片上。

而光阻劑根據曝光和顯影後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後，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後會膨脹，這會導致其解析度不如正光阻劑。因此負光阻劑經常會被用於中小規模 IC 產品等解析度不太高的電路的製作中。

正光阻劑：正光阻劑在經過曝光後，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；極精密 IC 產品及對感光靈敏度要求更高的 IC 產品，通常會選用正光阻劑來完成電路圖形的轉移。

進入到 5G 世代，晶片整合逐漸提升，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佈局先進工藝，由於正性 ArF 光阻劑結合解析度增強技術可用於 32nm/28nm 工藝，採用多次圖形技術，則可以實現 20 /14nm 工藝。

至於 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於 ArF、EUV 類型的光阻劑需求將進一步提升。