年终回顾：2017年那些“意想不到”的事情，最遗憾的就是没有买几块比特币
06-18
据etnews报道，韩国东进半导体与三星电子携手成功开发EUV光刻胶（PR），这是制造先进半导体的必备材料。
EUVPR是日本三大出口法规之一。
由于技术难度较高，韩国在过去的发展中完全依赖国外（尤其是日本）产品。
这次他们的联合宣布，正式意味着他们已经实现了国产化。
东进半导体19日宣布，近日通过了三星电子的EUVPR可靠性测试（Qual）。
一位知情业内人士表示，“东进半导体在京畿道华城工厂开发了EUVPR，并在三星电子华城EUV生产线上进行了测试，并获得了最终认证。
”他们指出，虽然KrF和ArF PR在韩国可以量产，但之前并没有可以画出更详细电路的EUVPR。
这是因为开发太难了。
韩国使用的EUVPR大部分是从日本进口的。
2017年日本出口法规出台后，韩国东进半导体加速了EUVPR的发展，利用其现有的氟化氩曝光机、比利时半导体研究所的IMECEUV设备等基础设施开始了EUVPR的国产化。
今年早些时候，它通过加强 EUV 公关专业人员来加速技术开发。
最重要的是，三星电子积极支持 EUV 测试环境，并取得了可用于该领域的先进品质。
“要在两年内成功开发EUVPR并通过认证，难度相当大。
”一位业内人士表示。
三星电子是否会立即将东进半导体EUVPR引入其半导体生产线还有待观察。
因为按照惯例，一旦获得认证，就用于批量生产线。
为此，有人预测最早可能会在明年上半年上市。
三星电子和东进半导体拒绝就通过 EUVPR 和认证发表评论。
三星电子高管表示：“我们无法与合作伙伴确认认证。
”他补充道，“我们正在努力实现半导体材料、零部件和设备的多样化。
”三巨头争夺 EUV 光刻胶 通过提供光刻图案分辨率保真度的阶跃函数提升，EUV 光刻从根本上推动了半导体行业的发展。
然而，分辨率的提高并不是免费的。
。
许多随之而来的进步也不得不带来 EUV 成本的变化，包括掩模生产、薄膜、沉积、蚀刻、硬掩模和光刻胶。
主导，但这种转变引发了制造过程中相邻步骤的一场高风险、数十亿美元的战斗，特别是在光刻胶行业。
日本长期占据该领域的主导地位，东京电子在EUV光刻胶涂布机和显影机方面拥有10%的份额。
由于他们在这个领域的垄断，这使得他们在蚀刻和清洗这个市场及相关领域实现了高达50亿美元的年收入！此外，其他日本公司已经垄断了光刻胶市场，约占75%的市场份额。
JSR 和 TokyoOhkaKogyo 处于领先地位。
他们提供绝大多数专门用于 EUV 的化学放大光致抗蚀剂。
然而，这些市场正在受到 LamResearch 的影响。
在我们深入探讨即将到来的光刻胶战争的细节之前，让我们简要概述一下光刻图案化过程。
这一切都从清洁晶圆开始，这一步骤确保晶圆上没有异物，例如微小的灰尘分子或先前工艺中残留的化学物质。
在更先进的节点中，在光刻工艺之前，在晶圆上沉积有许多底层、中间层和硬掩模。
进行这种沉积是为了更准确地控制最终蚀刻，这是另一个话题。
最简单的光刻形式称为使用湿光刻胶的单一图案化。
将清洁后的晶圆放入 Tokyo Electron 涂布机和显影机中。
该工具在硅晶圆顶部沉积化学放大抗蚀剂 (CAR)。
CAR悬浮在液体溶液中，晶圆以极快的速度旋转以涂覆晶圆。
旋转过程还利用离心力去除大部分液体，并留下一层薄薄的光致抗蚀剂。
还执行称为预烘烤的过程，以烘烤掉最后的液体，并在某些情况下，为即将发生的反应对光刻胶进行化学准备。
然后硅晶圆进入 ASML 的光刻工具，该工具将光穿过掩模照射到光刻胶上，在光刻胶上引起化学反应。
然后将晶圆送回东京电子涂布机/显影工具进行清洁，使用显影剂洗掉光刻胶。
如果这种光刻胶是正性的，曝光的光刻胶就会发生反应，变成溶剂，这样就可以将其洗掉。
如果是负性的，则曝光的光刻胶不再与溶剂反应，并且未曝光的光刻胶被洗掉。
这仅适用于光刻工艺，除此之外还有其他相关工艺，例如多重图案化技术、蚀刻和间隔物，但今天让我们重点关注光刻工艺。
上述光刻胶工艺几十年来一直表现出色，但现在开始遇到重大问题。
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 极短波长的光来轰击晶圆。
波长较短的极紫外光更难以产生。
EUV 存在吞吐量问题。
这个问题主要围绕这样一个事实：与DUV相比，EUV光刻机只打到晶圆上光子剂量的1/14。
因此，必须增加 EUV 的剂量，这反过来又会因增加曝光时间而降低吞吐量。
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，这导致了与特征保真度相关的各种问题。
一种解决方案是使用更多机器并从光源开始。
然而EUV光刻机极其昂贵，每台约1.5亿美元，而ASML的产量非常有限。
至于增加光源功率，也是相当困难的。
ASML的功率增加路线图远远低于EUV层在新节点上增加的速度。
除了更少的光子暴露在光刻胶中之外，EUV 光刻胶吸收的光子也更少。
这主要是因为光刻胶溶液是光酸产生剂、粘合促进剂和稳定剂的极其精确的混合物。
这意味着如果在此过程中出现问题，这可能是一个代价高昂的错误。
2016年，台积电的Fab14B光刻胶出现问题，最终导致台积电损失高达5.5亿美元。
对于 EUV 光致抗蚀剂，这种平衡行为更难以控制，因为特定的混合物会导致吸收较少。
对 EUV 的需求与减少 1-2 倍光子和减少吸收的需求相结合，为传统光刻胶行业提供了成熟的机会。
这吸引制造商进入干抗蚀剂（dryresist）市场。
LamResearch 正试图成为颠覆者。
他们将使用化学气相沉积工艺来分层金属光刻胶，而不是使用旋涂机的湿光刻胶技术。
LamResearch声称，干式光刻胶技术（dryresist）相对于湿式光刻胶有几个优点。
由于它是一种致密沉积的金属，因此不会与许多其他化学品混合。
这使得金属光刻胶仅充当吸收剂。
回到吞吐量，这意味着每个晶圆的通过率和功率降低了 2 倍。
每个 EUV 工具的吞吐量几乎翻倍，这将显着降低成本。
灵敏度并不是唯一的优势。
Lam 的干式光刻胶也是采用干法工艺开发的。
在湿法显影中，用水或酸清洗光刻胶。
当光致抗蚀剂由于毛细管力而溶解时，图案化的线条和其他特征可能会塌陷。
随着最小金属间距 (MMP) 超过 28 纳米，这日益成为一个问题。
台积电的N5和N4工艺节点分别具有30nm和28nm的MMP，因此目前的出货节点正处于边缘。
然而，东京电子仍在进行创新。
虽然他们同意现有的开发冲洗工艺确实会导致超过 28 纳米间距（14 纳米关键尺寸）的线塌陷，但他们发现了一种新的溶剂冲洗工艺，可以扩展到约 24 纳米（12 纳米关键尺寸）。
这将允许湿抗蚀剂方法扩展到 24 纳米。
但湿抗蚀剂的所有问题并没有得到解决，因为仍然很难洗掉所有的光刻胶。
如果不洗掉所有光刻胶，后续步骤就会出现问题。
残留的光刻胶在蚀刻时会产生孔洞，最终相互“接吻”。
残留物也可能导致孔完全消失。
东京电子目前的解决方案是简单地蚀刻掉剩余的光刻胶。
虽然这是一个简单的解决方案，但可能会出现复杂情况，因为它会导致孔变大或倾斜。
斜角效应不一定是负面的，但并非在所有用例中都是最佳的。
LamResearch声称，他们的工艺可以实现5nm节点上使用的现有32nm间距，比现有的湿式光刻胶工艺具有更低的可变性和更好的宽容度。
我们无法否认 LamResearch 分享的硬性数据。
由于晶圆厂追求特征尺寸、性能和功耗，干法工艺通常更好。
LamResearch 所做的比较可能被认为是不诚实的，因为它显示了当前部署的工具和流程与即将推出的工具和流程。
与此同时，东京电子正在尽最大努力延长现有产品的使用寿命。
他们的 CleanTrackLithiusProZ 用于每台 ASMLEUV 机器。
事实证明，它对于最初的 EUV 节点来说是可靠且高效的，但随着行业超越单图案 EUV，化学放大光刻胶 (CAR) 显然已达到其极限。
在其他条件相同的情况下，干抗蚀剂将在领先优势和最小特征尺寸方面获胜。
LamResearch 最初的目标是用于 5nm IMEC 节点（代工厂为 3nm）。
他们正在与 IMEC 和 ASML 合作进一步开发这项技术。
Lam 还与三星、英特尔、台积电和 SKHynix 合作，将逻辑节点和 DRAM 节点技术商业化。
这显然是非常有前途的。
面对新挑战的冲击，老牌东京电子和光刻胶公司并没有坐以待毙，Inpria就是其中之一。
他们开发了一种新型光刻胶——金属氧化物光刻胶（MOR）。
Inpria 出生于俄勒冈州立大学研究中心。
此后，Inpria 获得了来自三星、英特尔、应用材料、台积电、SKHynix、JSR 和 TOK 的大量投资。
Inpria的投资者都是业内巨头。
其中包括与 LamResearch 合作将干抗蚀剂商业化的所有 4 家公司。
该名单中还包括前面提到的 CAR 光刻胶领导者 JSR 和 TOK。
JSR 在 2016 年和 2017 年参与了 Inpria 的多轮融资，最近他们硬着头皮以 5.14 亿美元的价格彻底收购了该公司，该公司的估值为 7.42 亿美元。
对于一家在未盈利的基础上开发化学品的工业公司来说，这是一个令人印象深刻的估值。
显然，该公司拥有宝贵的知识产权。
JSR 管理往往非常保守，因此它充分说明了正在发生的破坏。
光刻胶行业与东京电子已经合作了数十年，JSR/Inpria 正在继续这种紧密结合的合作伙伴关系。
他们正在共同开发光刻胶、工艺和涂布机/显影机，为即将投入商业应用的下一个工艺节点做准备。
MOR 仍然使用与当前光刻工艺类似的步骤。
将其悬浮在溶液中，将其旋涂到硅片上。
它们可以升级，以便可以在同一个 Tokyo Electron CleanTrack Lithius ProZ 上使用。
此升级不是资本密集型的??，可以使用 CAR 或 MOR 光刻胶。
MOR 仍然是湿的，这意味着某些问题仍然存在，即沉积的选择性。
晶圆上光刻胶的潜在不均匀沉积可能会导致曝光和烘烤工艺步骤出现问题。
LamResearch干光刻胶技术的最大优势之一是使用化学气相沉积（CVD）工艺来沉积光刻胶，从而可以更精细地控制光刻胶的可变性和厚度。
众所周知，获得合适的厚度对于光刻胶非常重要。
对于极薄的层，光刻工具具有更高的性能和吞吐量，因为需要曝光的光刻胶更少。
另一方面，薄抗蚀剂膜（负性光致抗蚀剂）可能在蚀刻过程中被损坏。
较厚的光刻胶层不仅导致产量降低，而且会导致图案塌陷以及显影后残留在孔中的光刻胶。
Tokyo Electron 和 JSR 声称他们拥有一种新的金属氧化物光刻胶曝光后烘烤工艺，这将有助于提高光刻胶的灵敏度。
这意味着晶圆厂可以显着减少 EUV 机器所需的剂量，从而提高产量。
Tokyo Electron 声称使用量减少了 38%，而 LamResearch 声称干抗蚀剂使用量减少了 50%。
TokyoElectron 还声称，新的曝光后烘烤可实现极其均匀的抗蚀剂厚度和低金属污染。
如果这些说法成立，这可能会延长湿光刻胶的寿命。
同样，Tokyo Electron 和 JSR 拥有可以抵抗支柱倒塌的新湿法开发工艺。
36nm 支柱经常倒塌，这是 DRAM 电容器微缩的最大挑战之一。
新的开发工艺还适用于较低的 EUV 剂量，并减少最终特征的厚度变化。
通过MOR，TokyoElectron正在努力优化从涂层、烘烤、显影、一直到蚀刻的整个工艺流程。
他们声称他们已经实现了每平方厘米 0.1 个缺陷的缺陷密度。
这听起来不错，但这个缺陷密度意味着每毫米晶圆有 70.6 个缺陷。
光刻工艺在前沿晶圆上执行超过 70 次，而 N3 工艺将在每个晶圆上执行超过 20 次 EUV 浸镀。
这意味着这些缺陷确实开始堆积并破坏产量。
铁道部仍有一些障碍需要克服。
优化流程的想法并不是什么新鲜事。
工艺模块优化是应用材料公司长期以来在其整个互连工艺流程和工具产品中所做的事情。
由于东京威力科创在抗蚀剂涂布机/显影剂领域的主导地位，使得东京威力科创在蚀刻和清洗领域获得了份额。
LamResearch还希望通过提供从硬掩模到光刻胶沉积和开发一直到蚀刻的技术来渗透光刻市场。
多步骤工艺优化可实现更小、更均匀的线边缘粗糙度、更少的缺陷以及更高的最终用户芯片和工艺可靠性。
干法工艺大大减少了化学品的使用。
这尤其适用于抗旋转和显影。
光刻胶不需要悬浮在溶液中进行沉积，也不会像湿法工艺那样产生废物。
显影过程不需要用大量的酸或超纯水冲洗晶圆来溶解晶圆上的光刻胶。
这反过来又将所需的功率减少了一半。
EUV光刻胶之战的结果还有待观察，两条路线各有利弊，但毫无疑问，新的战斗已经开始。
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