三巨头决战EUV光刻胶 _信息快讯

来源：内容由半导体行业观察（ID：icbank）编译自semianalysis ，作者：Dylan Patel ，谢谢。
通过在光刻图案的分辨率上提供阶跃函数增加的保真度， EUV光刻从根本上推动了半导体行业向前发展。然而，分辨率的提高并不是免费的。许多伴随的进步也不得不带来多个方面的变化，进而导致EUV 成本的提升。这些变化包括掩模生产、薄膜、沉积、蚀刻、硬掩模和光刻胶。虽然 EUV本身由 ASML 主导，但这种转变已经在制造过程中的相邻步骤（尤其是光刻胶行业）引发了一场价值数十亿美元的高风险战斗。
日本长期以来一直在该领域占据主导地位，东京电子拥有 EUV 光刻胶涂布机和显影剂（photoresist coaters 和developers） 100% 的份额。由于他们在这个领域的垄断地位，这让他们在该市场以及蚀刻和清洁方面相关领域取得的年收入高达50亿美元！此外，其他日本公司早已以约 75% 的市场份额垄断了光刻胶市场。 JSR 和 Tokyo Ohka Kogyo就是其中的领先者。他们提供了绝大多数专门用于 EUV 的化学放大（chemically amplified photoresist ）光刻胶。然而，这些市场正受到 Lam Research 的冲击。

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在深入探讨即将到来的光刻胶战争的细节之前，让我们简单概述一下光刻图案化过程。这一切都从清洁晶圆开始，这个步骤是为了确保晶圆上没有异物，如微小的灰尘分子或先前工艺中的残留化学品。
在更高级的节点中，在光刻工艺之前，会有一些底层、中间层和硬掩模沉积在晶圆上。完成此沉积是为了更准确地控制最终蚀刻，这是另一个话题。
最简单的光刻形式将称为使用湿光刻胶（wet photoresist）的单一图案化。清洗后的晶圆被放入东京电子涂布机和显影剂中。该工具在硅片顶部沉积化学放大抗蚀剂 (CAR) 。 CAR 悬浮在液体溶液中，硅片以极快的速度旋转以涂覆硅片。旋转过程还通过离心力去除大部分液体，并留下一层薄薄的光刻胶。还进行了称为预烘烤的过程，以烤干最后一点液体，并在某些情况下以化学方式为即将进行的反应准备光刻胶。
随后，硅片进入 ASML的光刻工具，然后通过掩模将光线照射到光刻胶上，并在那里引起化学反应。之后，晶圆被送回到东京电子涂布机/显影工具清洗，使用显影剂洗掉光刻胶。如果这种光刻胶是正性的，那么曝光的光刻胶会发生反应并变成溶剂，这样它就可以被洗掉。如果是负的，曝光的光刻胶反应不再是溶剂，未曝光的光刻胶被洗掉。这仅适用于光刻工艺，除此之外还存在其他相关工艺，例如多图案技术、蚀刻和间隔物，但让我们今天关注光刻工艺。
【三巨头决战EUV光刻胶】

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上面概述的光刻胶工艺已经出色地工作了几十年，但它开始遇到重大问题。这与线边缘粗糙度、灵敏度、分辨率和吞吐量有关。 EUV 光刻使用相对于 DUV 而言极短波长的光来轰击晶圆。较短波长的极紫外光的生成难度要大得多。
EUV 存在吞吐量问题。这个问题主要围绕一个事实，即相对于DUV ， EUV光刻机只有1/14剂量的光子打在晶圆上。因此，必须增加 EUV 中的剂量，这反过来又通过增加曝光时间来降低吞吐量。产能问题导致晶圆产量受到严重限制，成本增加。为了最大化吞吐量，剂量被最小化，这会导致与特征保真度相关的各种问题。
一种解决方案是使用更多的机器并从光源上入手，然而EUV光刻机机器极其昂贵，每台约 1.5 亿美元，而且ASML 的产量非常有限。至于增加光源功率，也相当非常困难， ASML 的功率增加路线图远不及 EUV 层在新节点上增加的速度。

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