광 저항에 대한 포괄적 인 이해

포토레지스트에 대한 종합적인 이해

포토레지스트라고도 알려진 포토레지스트는 빛에 민감한 혼합액체입니다.그 구성 요소에는 광개시제(감광제, 광산 발생제 포함), 포토레지스트 수지, 모노머, 용매 및 기타 첨가제가 포함됩니다.포토레지스트는 광화학 반응, 노광, 현상 및 기타 포토리소그래피 공정을 통해 마스크(마스크)에서 가공할 기판으로 필요한 미세 패턴을 전사할 수 있습니다.사용 시나리오에 따라 여기에서 처리할 기판은 집적 회로 재료, 디스플레이 패널 재료 또는 인쇄 회로 기판이 될 수 있습니다.

제3자 기관인 Zhiyan Consulting의 통계에 따르면 전 세계 포토레지스트 시장 규모는 2019년에 약 90억 달러에 달할 것으로 예상되며, 2010년부터 2020년 9월까지 CAGR은 약 5.4%입니다.2022년에는 전 세계 포토레지스트 시장 규모가 100억 달러를 넘어설 것으로 예상된다.포토레지스트는 적용 분야에 따라 PCB 포토레지스트, 디스플레이 패널 포토레지스트, 반도체 포토레지스트, 기타 포토레지스트로 분류된다.세계 시장에서 다양한 유형의 포토레지스트의 시장 구조는 상대적으로 균형을 이루고 있으며 구체적인 비율은 아래 그림에서 확인할 수 있습니다.

글로벌 포토레지스트 시장 구조 Zhiyan Consulting의 데이터에 따르면 반도체, 디스플레이 패널, PCB 산업이 동쪽으로 이동하는 추세에서 수혜를 입은 것으로 나타났습니다.2011년부터 2020년까지 중국 현지 포토레지스트 공급 증가율은 11%에 달해 세계 평균 증가율 5%보다 높았다.현재 중국의 국산 포토레지스트는 주로 PCB용으로 사용되며 평판 디스플레이와 반도체용 포토레지스트 공급 비중은 매우 낮다.중국 현지 포토레지스트 업체의 생산구조를 그림으로 볼 수 있다.

중국 현지 포토레지스트 업체의 생산구조

포토레지스트 분류 평판 디스플레이 산업에서, 주로 사용되는 포토레지스트는 컬러 및 블랙 포토레지스트, LCD 터치스크린용 포토레지스트, TFT-LCD 포지티브 포토레지스트 등입니다. 포토리소그래피 및 에칭 생산 공정에서 포토레지스트는 크리스탈 필름 표면에 코팅되고, 마스크에는 패턴이 코팅됩니다. (마스크)는 노광, 현상, 에칭 공정을 거쳐 필름에 전사되어 마스크에 해당하는 기하학적 패턴을 형성합니다.

PCB 산업에서는 주요사용되는 포토레지스트는 드라이 필름 포토레지스트, 습식 필름 포토레지스트, 감광성 솔더 레지스트 잉크 등입니다. 드라이 필름은 노광 및 현상을 위해 처리된 구리 피복 보드에 부착된 특수 필름입니다.동박판에 습식 필름과 포토이미징 솔더 레지스트 잉크를 코팅하고 건조 후 노광 및 현상합니다.건식필름과 습식필름은 각각 장점이 있습니다.일반적으로 습식 필름 포토레지스트는 건식 필름보다 해상도가 높고 가격도 저렴하며 일부 건식 필름 포토레지스트 시장을 대체하고 있습니다.

LCD 화면용 컬러 필터 필름의 제조는 컬러 포토레지스트에 의존합니다.반도체 집적회로 제조 산업에서, g라인 포토레지스트, i라인 포토레지스트, KrF 포토레지스트, ArF 포토레지스트 등이 주로 사용된다.대규모 집적회로 제조 공정에서 실리콘 웨이퍼는 일반적으로 10회 이상의 포토리소그래피 공정을 거칩니다.각각의 포토리소그래피 및 에칭 공정에서 포토레지스트는 마스크(마스크)의 패턴을 실리콘 웨이퍼로 전사하기 위해 프리베이킹, 코팅, 프리베이킹, 정렬, 노광, 포스트베이킹, 현상, 에칭을 거쳐야 합니다.감광성 솔더 마스크 잉크는 PCB에 사용됩니다. 포토레지스트는 집적회로 제조에 중요한 재료입니다.포토레지스트의 품질과 성능은 집적 회로의 성능, 수율 및 신뢰성에 영향을 미치는 핵심 요소입니다.포토리소그래피 공정 비용은 전체 칩 제조 공정의 약 35%를 차지하고, 소요되는 시간은 전체 칩 공정의 약 40~50%를 차지한다.포토레지스트 재료는 IC 제조 재료 전체 비용의 약 4%를 차지하며 시장 규모도 크다.따라서 포토레지스트는 반도체 집적회로 제조의 핵심 소재다.

포지티브 포토레지스트 개발의 개략도디스플레이 효과에 따라포토레지스트는 포지티브 포토레지스트와 네거티브 포토레지스트로 나눌 수 있다.현상 중 네거티브 포토레지스트에 의해 형성된 패턴은 마스크(mask)와 반대입니다.포지티브 포토레지스트로 형성된 패턴은 마스크와 동일합니다.두 가지의 생산 과정은 기본적으로 동일하며 주요 원료에 차이가 있습니다.

네거티브 포토레지스트 개발의 개략도화학 구조에 따르면, 포토레지스트는 광중합형, 광분해형, 광가교형, 화학증폭형으로 나눌 수 있다.광중합형 포토레지스트는 올레핀 단량체를 사용하여 빛의 작용으로 자유 라디칼을 생성하고, 추가로 단량체 중합을 개시하여 최종적으로 중합체를 생성합니다.

광중합 반응의 개략도.광분해성 포토레지스트는 디아조퀴논 화합물(DQN)을 함유한 물질을 감광제로 사용한다.빛에 노출되면 광분해 반응이 일어나 포지티브 포토레지스트로 만들 수 있다.광가교형 포토레지스트는 폴리비닐라우레이트 및 기타 감광성 재료를 사용합니다.빛의 작용으로 불용성 네트워크 구조를 형성하여 부식 방지 역할을 하며 네거티브 포토레지스트로 만들 수 있습니다.

광분해 반응의 개략도 반도체 집적 회로 리소그래피 기술이 심자외선(DUV) 광원을 사용하기 시작한 후, 화학 증폭(CAR) 기술이 점차 산업 응용 분야의 주류가 되었습니다. 화학 증폭 포토레지스트 기술에서 수지는 화학 그룹으로 보호되는 폴리에틸렌이므로 용해하기 어렵습니다. 화학 증폭 포토레지스트는 광산 발생기(PAG)를 광개시제로 사용합니다.

광가교 반응의 개략도 포토레지스트가 노출되면 노출된 부위의 광산 발생제(PAG)가 산을 생성합니다.이 산은 후열소성 과정에서 촉매 역할을 하여 수지의 보호기를 제거하여 수지를 쉽게 녹이게 합니다.화학증폭형 포토레지스트는 노광속도가 DQN 포토레지스트의 10배에 달하며, 심자외선 광원에 대한 광감도가 좋고, 대비가 높고 해상도가 높은 장점이 있다.

화학 증폭 광반응의 개략도노출파장에 따라,포토레지스트는 자외선 포토레지스트(300~450nm), 심자외선 포토레지스트(160~280nm), 극자외선 포토레지스트(EUV, 13.5nm), 전자빔 포토레지스트, 이온빔 포토레지스트, X선 포토레지스트 등으로 나눌 수 있습니다. 노출 파장은 다양한 포토리소그래피 한계 해상도에 적용 가능합니다.일반적으로 동일한 공정 방법을 사용하는 경우 파장이 짧을수록 처리 분해능이 좋아집니다.

포토레지스트 분류 요약포토레지스트는 반도체 공정 기술 발전의 '연료'다.집적 회로 제조 분야에서 포토리소그래피 기계가 공정 기술의 발전을 촉진하는 "엔진"이라면 포토레지스트는 이 "엔진"의 "연료"입니다. 아래 그림은 포토레지스트가 NMOS 트랜지스터의 제조 공정에서 어떻게 작동하는지 보여줍니다. NMOS 트랜지스터는 반도체 공정 기술에서 가장 일반적으로 사용되는 집적 회로 구조 중 하나입니다.

NMOS 트랜지스터 집적 회로 구조의 제조 공정 이러한 전형적인 예에서, 단계 1의 녹색 부분은 포토레지스트 층으로 코팅된 폴리실리콘 재료의 빨간색 부분을 나타낸다. 단계 2의 포토리소그래피 노출 공정에서, 검은색 마스크 차폐 범위 밖의 포토레지스트는 포토리소그래피 광원에 의해 조사되고, 화학적 특성이 변화하는데, 이는 단계 3에서 짙은 녹색으로 나타난다. 단계 4에서, 현상 후, 포토레지스트 재료만이 이전에 마스크에 의해 차폐되었던 빨간색으로 표현된 폴리실리콘 재료 위에 남는다. 그 결과, 마스크(마스크)의 패턴이 폴리실리콘 재료로 전사되어 "포토리소그래피" 공정이 완료된다. 이후 단계 5~7에서, "포토리소그래피" 공정에 의해 폴리실리콘 재료에 남겨진 포토레지스트 패턴을 기반으로, "폴리실리콘 층 에칭", "포토레지스트 세척" 및 "N+ 이온 주입" 공정이 공동으로 NMOS 트랜지스터의 구성을 완료한다.위 그림의 1단계의 포토레지스트 코팅 공정도 중요한 반도체 공정입니다. 그 목적은 웨이퍼 표면에 얇고 균일하며 결함이 없는 포토레지스트 필름을 만드는 것입니다. 일반적으로 포토레지스트 필름의 두께는 0.5um에서 1.5um 사이이며, 두께 오차는 플러스 또는 마이너스 0.01um 이내여야 합니다. 반도체 포토레지스트를 코팅하는 주요 방법은 스핀 코팅 방법으로, 구체적으로는 정적 스핀 방법과 동적 스프레이 방법으로 나눌 수 있습니다.

정적 스핀 코팅 공정의 개략도정적 스핀 방법:먼저 글루 디스펜싱 헤드를 통해 실리콘 웨이퍼 중앙에 포토레지스트를 증착한 후 저속 회전으로 포토레지스트를 펴고 고속 회전으로 남은 포토레지스트를 털어냅니다.고속 회전 공정 중에 포토레지스트의 용매 일부가 증발합니다.이 과정은 아래 그림에 표시될 수 있습니다.

적격 및 무적격 정적 코팅 공정의 개략도 정적 코팅 방법에서 포토레지스트 축적량은 매우 중요합니다.양이 너무 적으면 포토레지스트가 실리콘 웨이퍼를 완전히 덮을 수 없습니다.양이 너무 많으면 포토레지스트가 실리콘 웨이퍼 가장자리에 쌓이거나 심지어 실리콘 웨이퍼 뒷면으로 흘러들어 공정 품질에 영향을 미칠 수 있습니다.동적 분무 방법:실리콘 웨이퍼의 크기가 점점 더 커지면서 정적 코팅은 더 이상 최신 실리콘 웨이퍼 처리 요구 사항을 충족할 수 없습니다.동적 분사 방식은 정적 회전 방식에 비해 포토레지스트를 실리콘 웨이퍼에 붓는 순간 저속으로 회전하기 시작하여 초기에 포토레지스트가 확산되도록 돕는다.

동적 스프레이 코팅 공정의 개략도.이 방법은 더 적은 양의 포토레지스트를 사용하여 보다 균일한 포토레지스트 스프레드를 형성할 수 있으며, 최종적으로 고속 회전을 통해 두께와 균일성 요구 사항을 충족하는 포토레지스트 필름을 형성할 수 있습니다.

IC 집적도 향상으로 세계 집적회로의 공정기술 수준은 미크론 수준, 서브미크론 수준, 딥 서브미크론 수준에서 나노미터 단계로 진입했습니다. 집적회로 선폭의 지속적인 감소 추세는 리소그래피를 포함한 반도체 공정기술에 새로운 과제를 가져왔습니다. 반도체 공정의 리소그래피 공정에서 집적회로 선폭의 특성 크기는 오른쪽에 표시된 레이리 공식에 의해 결정될 수 있습니다. CD = k1 * λ / NA

레이리 공식의 각 매개변수의 의미 CD(Critical Dimension)는 집적 회로 공정에서의 특성 크기를 나타낸다.k1은 레이리 상수로, 리소그래피 시스템에서 공정과 재료 간의 상관 계수이다.λ는 노광 파장이고, NA(Numerical Aperture)는 리소그래피 기계의 조리개 값을 나타낸다.따라서 리소그래피 기계는 레이리 상수와 노광 파장을 줄이고 조리개 크기를 늘려 특성 크기가 더 작은 집적 회로를 제조해야 한다.이 중 노광 파장을 줄이는 것은 리소그래피 기계에서 사용하는 광원과 포토레지스트 재료와 밀접한 관련이 있다.역사적으로 리소그래피 기계에서 사용하는 광원의 파장은 집적 회로의 임계 크기와 동기적으로 줄어드는 추세를 보였다.파장이 다른 리소그래피 광원은 완전히 다른 리소그래피 장비와 포토레지스트 재료를 필요로 한다.1980년대 반도체 제조의 주류 공정 규모는 1.2um(1200nm)~0.8um(800nm) 사이였다.당시에는 436nm 파장의 리소그래피 광원이 널리 사용되었습니다.1990년대 전반, 반도체 제조 공정 규모가 0.5um(500nm), 0.35um(350nm)로 진화하면서 리소그래피에서는 365nm 파장의 광원을 사용하기 시작했다.436nm 및 365nm 광원은 고압 수은 램프에서 가장 높은 에너지와 가장 짧은 파장을 갖는 두 개의 스펙트럼 선입니다.고압 수은 램프 기술은 성숙되어 리소그래피 광원으로 처음 사용되었습니다.리소그래피에 단파장, 고에너지 광원을 사용하면 광화학 반응을 자극하고 리소그래피 해상도를 향상시키는 것이 더 쉽습니다.스펙트럼 연구로 유명한 현대 독일 과학자인 Joseph Fraunhofer는 이 두 파장 스펙트럼을 각각 G선과 I선이라고 명명했습니다.이는 g라인 리소그래피, i라인 리소그래피 명칭의 유래이기도 하다.g-line과 i-line 포토레지스트는 모두 선형 페놀 성분을 주 수지로 사용하고 디아조나프토퀴논 성분(DQN 시스템)을 감광제로 사용합니다.노출되지 않은 DQN 구성 요소는 억제제 역할을 하여 현상액에서 포토레지스트의 용해 속도를 10배 이상 줄일 수 있습니다.노출 후 디아조나프토퀴논(DQN) 그룹은 에논으로 전환되고, 물과 접촉하면 추가로 인돌하이드록시산으로 전환되며, 이는 노출된 부위를 묽은 알칼리수로 현상하면 제거될 수 있습니다.결과적으로 노출된 포토레지스트는 현상액에 용해되어 제거되지만 노출되지 않은 포토레지스트 부분은 그대로 유지됩니다.g라인 포토레지스트와 i라인 포토레지스트에 사용되는 성분은 유사하지만, 수지와 감광제의 미세 구조가 달라져 해상도가 달라집니다.G라인 포토레지스트는 0.5um(500nm) 이상의 집적회로에 적합한 반면, i라인 포토레지스트는 0.35um(350nm)~0.5um(500nm) 크기의 집적회로에 사용된다.또한 두 포토레지스트 모두 LCD 평면 패널 디스플레이와 같은 대형 전자 제품 생산에 사용될 수 있습니다.

1990년대 후반에는 무어의 법칙에 따라 반도체 공정기술 규모가 0.35um(350nm) 이하로 축소되기 시작했다., 따라서 고해상도 리소그래피 기술이 필요합니다.심자외선은 파장이 짧고 회절 효과가 작기 때문에 해상도가 높은 리소그래피 광원으로 사용할 수 있습니다.KrF, ArF 등 희가스 할로겐화물 엑시머 여기상태 레이저 광원에 대한 연구가 발전함에 따라 248nm(KrF) 및 193nm(ArF) 리소그래피 광원 기술이 성숙되어 실용화되었습니다.그러나 DQN 시스템 포토레지스트는 심자외선 대역에서 강한 흡수 효과로 인해 리소그래피 가스인 KrF 및 ArF에 의해 생성된 빛이 DQN 포토레지스트를 통과할 수 없으며, 이는 리소그래피 해상도에 심각한 영향을 미치게 된다는 것을 의미합니다.따라서 심자외선 포토레지스트는 i라인, g라인 포토레지스트와는 전혀 다른 기술 시스템을 채택하고 있다.이 기술 시스템을 CAR(Chemical Amplified Resist)이라고 합니다.CAR 기술 시스템에서 포토레지스트의 광개시제는 노출 후 현상액에서 포토레지스트의 용해도를 직접적으로 변화시키지 않고 산을 생성합니다.후속 열소성 공정의 고온 환경에서는 노광으로 인해 생성된 산이 촉매 역할을 하여 현상제에서 포토레지스트의 용해도를 변화시킵니다.따라서 CAR 기술 시스템에 따른 광개시제는 광산제라고도 불린다.CAR 포토레지스트의 광산제 자체에 의해 생성된 산은 노광 과정에서 소모되지 않고 촉매로만 존재하기 때문에 소량의 산이라도 계속해서 유효한 역할을 할 수 있다.CAR 포토레지스트는 감광성이 매우 높으며 심자외선으로부터 에너지를 거의 흡수하지 않아도 되므로 포토리소그래피의 효율성이 크게 향상됩니다.CAR 포토레지스트의 노광 속도는 DQN 포토레지스트의 약 10배이다.

1990년대 후반부터 리소그래피 광원에는 248nm KrF 레이저가 사용되기 시작했다.2000년대 이후 리소그래피는 193nm 파장의 ArF 엑시머 레이저를 광원으로 사용하는 쪽으로 방향을 전환했습니다.그로부터 지금까지 약 20년 동안193nm 파장의 ArF 엑시머 레이저는 반도체 공정 분야에서 가장 신뢰성 있고 널리 사용되는 리소그래피 광원입니다.일반적으로 KrF(248nm) 포토레지스트는 폴리(p-히드록시스티렌) 및 그 유도체를 필름 형성 수지로 사용하고 설포늄 요오도늄 염 및 설포늄 염을 광산제로 사용합니다.ArF(193nm) 포토레지스트는 주로 폴리메타크릴레이트 유도체, 시클로올레핀-말레산 무수물 공중합체, 고리형 폴리머 등을 필름 형성 수지로 사용합니다.화학 구조상의 이유로 Arf(193nm) 포토레지스트는 KrF(248nm) 포토레지스트보다 더 민감한 광산제가 필요합니다.2007년부터 더 짧은 파장을 갖는 일부 엑시머 리소그래피 광원 기술이 등장했지만, 이러한 대역의 방사선은 리소그래피 렌즈와 같은 광학 재료에 쉽게 흡수되어 열로 인해 이러한 재료가 팽창하여 제대로 작동하지 못하게 됩니다.불화칼슘(형석)과 같이 이러한 대역의 방사선과 제대로 작동할 수 있는 소수의 광학 재료는 오랫동안 비용이 많이 들었습니다.침지 리소그래피, 다중 노광 등 신기술의 등장과 함께 193nm 파장 ArF 리소그래피 시스템은 기존 65nm 해상도의 병목 현상을 돌파했기 때문에 ArF 리소그래피 기술은 여전히 ​​45nm~10nm 사이의 반도체 공정 기술에서 가장 널리 사용되는 기술입니다. .리소그래피

광원기술은침지 리소그래피;침지 리소그래피와 반대되는 건식 리소그래피에서는 리소그래피 렌즈와 포토레지스트 사이에 공기가 있습니다.포토레지스트는 광원에서 방출되는 자외선을 직접 흡수하여 광화학 반응을 일으킵니다.침지 리소그래피에서는 리소그래피 렌즈와 포토레지스트 사이에 특정 액체가 있습니다.이러한 액체는 순수한 물 또는 기타 복합 액체일 수 있습니다.리소그래피 광원에서 방출된 방사선이 이러한 액체를 통과하면 굴절되어 파장이 짧아집니다.이와 같이 광원을 바꾸지 않는다는 전제하에 더 짧은 파장의 자외선을 포토레지스트에 투사하여 포토리소그래피 공정의 해상도를 향상시킵니다.아래 왼쪽 그림은 일반적인 침지 리소그래피 시스템을 보여줍니다.일반적인 침지 리소그래피 시스템

더블스리소그래피;이중 리소그래피는 두 개의 리소그래피로 처리 해상도를 두 배로 늘리는 것을 의미합니다.이 목표를 달성하는 한 가지 방법은 처리 해상도를 향상시키기 위해 첫 번째 리소그래피 이후 두 번째 리소그래피에 동일한 마스크를 변환하는 것입니다.아래 오른쪽 그림은 그러한 과정을 보여줍니다.아래 그림의 오른쪽 중앙에 있는 이중 리소그래피는 두 번의 코팅, 두 번의 리소그래피, 두 번의 에칭을 수행합니다.포토레지스트 기술의 발전으로 코팅 1회, 리소그래피 2회, 에칭 1회만 필요한 이중 리소그래피 공정이 가능해졌습니다.

이중 리소그래피로 처리 해상도를 2배 높입니다. 침적 리소그래피와 이중 리소그래피 기술은 193nm 파장의 ArF 리소그래피 광원을 변경하지 않고도 처리 해상도를 10nm 수준으로 끌어올립니다.동시에 이 두 기술은 포토레지스트에 대한 새로운 요구 사항도 제시합니다.침지 공정에서 포토레지스트는 침지액과 화학적으로 반응하거나 침출 및 확산되어서는 안 됩니다. 이로 인해 포토레지스트 자체와 포토리소그래피 렌즈가 손상될 수 있습니다.둘째, 포토레지스트의 굴절률은 렌즈, 액체 및 탑 코팅의 굴절률보다 커야 합니다.따라서 포토레지스트에 사용되는 주요 수지의 굴절률은 일반적으로 1.9 이상이어야 합니다.다음으로, 포토레지스트는 침지액에 담그고 이어지는 베이킹 공정 중에 변형되어서는 안 되며, 이는 가공 정확도에 영향을 미칠 수 있습니다.마지막으로, 침지 공정의 목표 해상도가 10nm에 가까우면 포토레지스트의 여러 성능 지표 간의 균형이 더욱 엄격해질 것입니다.침지형 ArF 포토레지스트는 건식 ArF 포토레지스트보다 제조 난이도가 더 높으며, 이는 45nm를 넘는 ArF 포토리소그래피 공정 해상도의 핵심 중 하나입니다.

조건 없는 이중 노출 이중 노광 공정에서 포토레지스트가 마스크로 차단된 영역에서 광화학 반응 없이 여러 번의 포토리소그래피 노광을 수용할 수 있다면 1회의 에칭, 1회의 코팅 및 1회의 포토레지스트 세척 공정을 절약할 수 있습니다.아래 왼쪽 그림은 비적격 이중 노출 프로세스를 보여줍니다.비노출 영역의 포토레지스트는 여전히 상대적으로 적은 양의 리소그래피 방사선을 받기 때문에 두 번의 노광 공정 후에도 비노출 영역에 수신된 방사선이 포토레지스트의 노출 임계값 E0를 초과하여 잘못된 리소그래피 반응이 발생할 수 있습니다. .아래 그림의 오른쪽 중앙에서 두 번의 노출 후 노출되지 않은 영역의 포토레지스트에 의해 수신된 방사선 에너지는 여전히 노출 임계값 E0보다 작으므로 아래 그림의 오른쪽은 자격 있는 이중 노출입니다.이 예에서 단일 노광과 달리 이중 노광에는 포토레지스트의 노광 임계값과 리소그래피 광원의 조명 강도 사이의 균형이 필요하다는 것을 알 수 있습니다.

적격 이중 노출 EUV(극자외선) 리소그래피 기술은 리소그래피 분야에서 20년 만에 개발된 최신 기술입니다.현재 사용 가능한 광학 소재는 13nm 미만 파장의 방사선의 반사 및 투과를 잘 지원할 수 없기 때문에 EUV 리소그래피 기술은 13.5nm 파장의 자외선을 리소그래피 광원으로 사용합니다.EUV(극자외선) 리소그래피 기술은 10nm 이하 영역의 반도체 공정 기술을 지속적으로 발전시키고 있습니다.EUV 리소그래피의 13.5nm 파장 규모에서 양자 불확실성 효과가 나타나기 시작하여 해당 광원, 마스크 및 포토레지스트의 설계 및 사용에 전례 없는 과제가 발생합니다.현재 네덜란드의 ASML만이 EUV 리소그래피 기계를 제조할 수 있는 능력을 갖추고 있으며, 해당 기술 세부 사항은 아직 외부 세계에 알려지지 않았습니다.다가오는 EUV 노광 시대에는 20년간 인기를 끌었던 KrF와 ArF 포토레지스트 기술이 전면적인 기술 변화를 가져올 수 있을 것으로 업계에서는 기대하고 있다.포토레지스트 재료 준비 장벽이 높습니다..포토레지스트가 속하는 미세전자화학물질은 전자산업과 화학산업의 교차점으로 대표적인 기술집약적 산업이다.마이크로전자화학사업을 영위하기 위해서는 혼합기술, 분리기술, 정제기술 등 전자산업의 최첨단 발전에 걸맞는 핵심 ​​생산기술과 생산공정에 맞는 분석검사기술, 환경처리 및 모니터링 기술이 필요합니다.동시에, 하위 전자 산업의 다양한 사용 시나리오로 인해 마이크로전자 화학 제조업체는 강력한 지원 역량을 보유하고 고객의 개인화된 요구 사항을 충족하기 위해 시기적절하게 제품 프로세스를 개발 및 개선해야 합니다.포토레지스트 생산 공정의 주요 공정은 감광성 재료, 수지, 용제 등의 주요 원료를 항온항습 1000급 황색광 클린룸에서 혼합하고 질소 가스 보호하에 완전히 교반하는 것입니다. 완전히 혼합하여 균질한 액체를 형성하고 여러 번 필터링한 다음 중간 공정 제어 및 검사를 통과하여 공정 기술 및 품질 요구 사항을 충족시킵니다.최종적으로 제품을 검사하고, 포장하고, 마킹하고, 검사에 합격한 후 질소가스 보호하에 보관합니다.전체 프로세스는 다음 그림에 표시됩니다.

포토레지스트 생산공정의 간략한 흐름 포토레지스트의 기술적 장벽에는 제제 기술, 품질 관리 기술, 원료 기술 등이 포함됩니다.포뮬레이션 기술은 포토레지스트의 기능을 구현하는 핵심이며, 품질관리 기술은 포토레지스트 성능의 안정성을 보장할 수 있으며, 고품질의 원료는 포토레지스트 성능의 기본입니다.배합 기술:포토레지스트의 다운스트림 사용자는 IC 칩 및 FPD 패널 제조업체이기 때문에 고객마다 적용 요구 사항이 다르며 동일한 고객이라도 포토리소그래피 적용 요구 사항도 다릅니다.일반적으로 반도체 칩은 제조 과정에서 10~50번의 포토리소그래피 공정을 거쳐야 한다.다양한 기판, 다양한 해상도 요구 사항, 다양한 에칭 방법 등으로 인해 다양한 포토리소그래피 공정에는 포토레지스트에 대한 특정 요구 사항이 다릅니다.유사한 포토리소그래피 공정의 경우에도 제조업체마다 요구 사항이 다릅니다.위의 다양한 적용 요구 사항에 대응하여 다양한 종류의 포토레지스트가 있으며 이러한 차이점은 주로 포토레지스트의 배합을 조정하여 달성됩니다.따라서 차별화된 적용 요구 사항을 충족하기 위해 포토레지스트 제제를 조정하는 것이 포토레지스트 제조업체의 핵심 기술입니다.품질 관리 기술:사용자는 서로 다른 배치 간의 일관성을 포함하여 포토레지스트의 안정성과 일관성에 대해 높은 요구 사항을 갖고 있으므로 일반적으로 감광성과 필름 두께에서 높은 수준의 일관성을 유지하기를 원합니다.따라서 포토레지스트 제조업체는 완벽한 테스트 장비를 갖추고 있을 뿐만 아니라 제품 품질의 안정성을 보장하기 위해 엄격한 QA 시스템을 구축해야 합니다.원료 기술:포토레지스트는 엄격하게 설계되어 복잡하고 정밀한 포뮬라 제품입니다.필름형성제, 감광제, 용제, 첨가제 등 다양한 성질의 원료를 다양한 배열과 조합, 복잡하고 정밀한 가공기술을 통해 만들어집니다.따라서 포토레지스트 원료의 품질이 포토레지스트 품질에 중요한 역할을 합니다.반도체 화학시약의 순도에 대해서는 국제반도체장비재료기구(SEMI)에서 아래 표와 같이 국제 통일 규격을 제정하였습니다.

SEMI 초청정 고순도 시약 표준 반도체 집적 회로에 사용되는 시약 재료의 순도 요구 사항은 상대적으로 높으며 기본적으로 SEMI G3 및 G4 수준에 집중되어 있습니다.우리나라의 연구개발 수준과 국제 수준 사이에는 여전히 큰 격차가 있습니다.반도체 개별 장치용 초청정 고순도 시약의 순도 요구 사항은 집적 회로의 요구 사항보다 낮으며 기본적으로 SEMI G2 수준에 집중되어 있으며 국내 기업의 생산 기술은 대부분의 생산 요구를 충족시킬 수 있습니다.평판 디스플레이 및 LED 분야의 초청정 고순도 시약에 대한 수준 요구 사항은 SEMI G2 및 G3 수준이며 국내 기업의 생산 기술은 대부분의 생산 요구를 충족시킬 수 있습니다.포토레지스트를 포함한 마이크로전자 화학물질은 높은 기술 요구사항, 강력한 기능성, 빠른 제품 업데이트라는 특징을 가지고 있습니다.제품 품질은 다운스트림 전자 제품의 품질과 효율성에 매우 큰 영향을 미칩니다.따라서 다운스트림 회사에서는 마이크로전자 화학 공급업체의 품질과 공급 능력을 매우 중요하게 여기며 인증된 조달 모델을 채택하는 경우가 많습니다. 이는 샘플 검사, 기술 토론, 정보 피드백, 기술 개선, 소규모 배치 시험 생산, 대규모 공급 및 애프터 서비스 평가.인증 시간이 길고 요구 사항이 엄격합니다.일반 제품이 하위 고객의 인증을 받기까지는 오랜 시간이 걸립니다.디스플레이 패널 산업은 일반적으로 1~2년이며, 집적 회로 산업의 인증 주기는 높은 요구 사항으로 인해 2~3년에 달할 수 있습니다.인증 단계에서 포토레지스트 공급업체는 고객으로부터 수입을 얻지 못하므로 공급업체는 충분한 재정적 능력을 갖추고 있어야 합니다.포토레지스트 공급업체는 고객과의 친밀도가 높습니다.일반적으로 포토레지스트 공급 및 효과의 안정성을 유지하기 위해 다운스트림 고객은 일단 공급 관계를 구축하면 포토레지스트 공급업체를 쉽게 변경하지 않습니다.개인화된 요구 사항을 충족하기 위한 피드백 메커니즘을 구축함으로써 포토레지스트 공급업체와 고객 간의 끈끈함은 계속해서 증가합니다.공급업체 대열에 합류하려는 후발업체는 기존 공급업체보다 더 높은 요구 사항을 충족해야 하는 경우가 많습니다.따라서 포토레지스트 산업은 신규 진입에 대한 장벽이 높습니다.일반적으로 포토레지스트와 같은 마이크로 전자 화학 물질은 높은 품질 요구 사항을 가질 뿐만 아니라 다운스트림 고객의 다양한 요구를 충족하기 위해 다양한 카테고리가 필요합니다.규모의 경제가 없으면 공급업체는 고품질의 다양한 요구 사항을 충족하는 데 드는 비용을 감당할 수 없습니다.따라서 품종의 규모는 산업 진입에 있어서 중요한 장벽이 된다.동시에 일반 마이크로 전자 화학 물질은 어느 정도 부식성이 있고 생산 장비에 대한 요구 사항이 높으며 생산 환경은 먼지가 없거나 먼지가 없어야 합니다.고급 마이크로 전자 화학 물질을 준비하려면 오염을 방지하고 품질을 향상시키기 위해 완전히 밀폐되고 자동화된 프로세스가 필요합니다.따라서 포토레지스트와 같은 마이크로전자 화학물질의 생산은 안전한 생산, 환경 보호 장비, 생산 공정 시스템, 공정 제어 시스템 및 R&D 투자 측면에서 높은 요구 사항을 가지고 있습니다.강력한 재정적 힘이 없으면 기업이 지속 가능한 개발 역량을 강화하기 위해 장비, R&D 및 기술 서비스 분야에서 경쟁 우위를 확보하기가 어렵습니다.따라서 포토레지스트 등 미세전자화학산업은 자본장벽이 높다.포토레지스트 산업은미국과 일본이 지배하고 있으며,산업장벽이 매우 높아서 그 산업은 전 세계적으로 과점적이다.포토레지스트 산업은 수년간 일본과 미국의 전문업체들이 독점해 왔다.현재 상위 5개 제조사가 전 세계 포토레지스트 시장의 87%를 점유하고 있으며 산업 집중도도 높다.이 중 일본 JSR과 도쿄오카, 신에츠, 후지전자재료의 시장점유율을 합치면 72%에 이른다.또한, 고해상도 KrF 및 ArF 반도체 포토레지스트의 핵심기술은 기본적으로 일본과 미국 기업이 독점하고 있으며, 제품의 대부분은 DuPont, JSR Co., Ltd., Shin-Etsu 등 일본 및 미국 기업에서 생산되고 있습니다. 화학, 도쿄 오카 산업, 후지필름, 한국의 동진.포토레지스트 시장 전체로 볼 때, 일본은 포토레지스트 업계의 거대 기업들이 집결한 곳이다.

글로벌 포토레지스트 제조업체의 시장 점유율 한일 소재 마찰: 반도체 소재의 국산화는 피할 수 없는 추세입니다.2019년 7월, 일본은 한일 무역 분쟁을 배경으로 에칭가스, 포토레지스트, 플루오로폴리이미드 등 반도체 산업 소재 3종에 대한 한국 수출 금지 조치를 발표했습니다.한국은 글로벌 메모리 생산기지, 디스플레이 생산기지, 글로벌 웨이퍼 파운드리 기지다.삼성, 하이닉스, Eastern High-Tech 및 다수의 웨이퍼 파운드리 및 디스플레이 공장에는 일본산 반도체 재료가 필요합니다.이 세 가지 소재는 대한민국 메모리와 디스플레이의 경제적 기둥을 직접적으로 차단한다.금수 조치 이후 한국 반도체 산업은 유례없는 위기에 직면했다.한동안 삼성반도체, 하이닉스 등 글로벌 메모리 선두업체들은 끊임없는 셧다운 위기에 빠졌고, 삼성 자체 소재 재고로는 3개월분의 생산밖에 감당할 수 없었다.삼성전자와 하이닉스 경영진도 협상을 위해 일본을 자주 방문했다.미국의 중요한 동맹국인 한국과 일본의 경우가 그렇다. 아직 발전 초기 단계에 있는 중국의 기술산업에는 경종을 울릴 필요가 있다.현재 중국 본토는 전자 재료, 특히 포토레지스트에 대해 외국에 크게 의존하고 있습니다.따라서 반도체 소재의 국산화는 불가피한 추세이다.중미 무역 마찰: 포토레지스트의 국내 대체는 중국 반도체 산업에 시급한 요구입니다.중미 무역 마찰 이후 중국 본토는 집적 회로 산업을 적극적으로 전개해 왔습니다.반도체 소재 분야에서 포토레지스트는 집적회로 공정기술 고도화의 '연료'로서 국산 대체의 중요한 연결고리이자 국산화를 앞두고 있는 제품이다.포토리소그래피는 반도체 공정의 핵심 공정으로, 트랜지스터 밀도가 더 높은 첨단 집적 회로를 제조하는 데 결정적인 역할을 합니다.각각의 새로운 세대의 포토리소그래피 공정에는 그에 맞는 차세대 포토레지스트 기술이 필요합니다.이제 반도체 칩은 일반적으로 제조 과정에서 10~50번의 포토리소그래피 공정이 필요합니다.다양한 포토리소그래피 공정에는 포토레지스트에 대한 특정 요구 사항도 다릅니다.포토레지스트의 성능이 표준을 충족하지 못하면 칩 수율에 상당한 영향을 미칩니다.현재 중국 내 포토레지스트 국산화 수준은 심각하게 미흡하며, 핵심 기술 격차는 반도체 포토레지스트 분야에서 2~3세대 격차를 보이고 있다.전방산업인 반도체 산업과 LED, 평판 디스플레이 산업의 급속한 발전으로 인해 향후 국산 포토레지스트 제품을 국산으로 대체할 여지가 크다.오늘날 중국은 국가 집적 회로 산업 투자 기금(대형 기금)을 통해 사회 전체의 자원을 활용하여 반도체 산업에 투자하고 지원하고 있습니다.동시에 국내 포토레지스트 기업들은 중국의 웨이퍼 제조 확장이라는 100년 된 기회를 적극적으로 포착하여 포토레지스트 사업을 발전시키고 있으며, 가능한 한 빨리 국제 선진 수준을 따라잡고 새로 건설된 국내 웨이퍼 팹의 공급망에 진입하기 위해 노력하고 있습니다. .포토레지스트 국산화가 본격화되고 있으며, 패널 디스플레이용 포토레지스트 분야에서도 경쟁력 있는 현지 기업이 대거 등장했다.반도체 및 패널 포토레지스트 분야에서는 국내 포토레지스트가 아직 국제 선진 수준에 뒤처져 있지만 정책의 지원과 자체적인 노력으로 중국의 수많은 포토레지스트 기업이 기술적 돌파를 달성했다.

국내 주요 포토레지스트 제조사 및 국내 대체품