化學增幅型光阻與金屬氧化物光阻的差異
隨著 EUV 曝光的微縮推進，光阻材料成為重大課題。相對於長期主流的化學增幅型光阻，使用金屬氧化物的金屬氧化物光阻已經登場，兩者的改良同步進行。以下從原理與 EUV 性能的角度，整理兩者的差異。
結論
差異在於主成分與反應原理。化學增幅型光阻（CAR）由有機樹脂與光酸產生劑組成，以光產生的酸作為觸媒，反覆擴大反應來提高靈敏度。金屬氧化物光阻（MOR）由錫等金屬氧化物的小團簇組成，能大量吸收 EUV 光並直接改變鍵結。MOR 即使膜很薄也能有效利用光，沒有酸擴散造成的模糊，也耐蝕刻，因此在高 NA EUV 世代受到期待。CAR 則有長期量產實績，從 KrF 到 EUV 都是主流。
主要差異
| 比較面向 | 化學增幅型光阻（CAR） | 金屬氧化物光阻（MOR） |
|---|---|---|
| 主成分 | 有機樹脂與光酸產生劑（PAG） | 錫等金屬氧化物的小團簇 |
| 反應原理 | 光產生的酸作為觸媒擴大反應 | EUV 光直接改變鍵結 |
| EUV 吸收 | 小（不易充分利用光子） | 大（膜薄也能利用光） |
| 模糊的原因 | 酸擴散 | 沒有酸擴散 |
| 耐蝕刻性 | 較低 | 高 |
| 主要型式 | 主要為正型 | 主要為負型 |
| 實績 | 在 KrF・ArF・EUV 有長期量產實績 | 以 EUV 為目標開發與導入中 |
化學增幅型光阻以「酸的連鎖」提高靈敏度
化學增幅型光阻在曝光時，光酸產生劑分解放出酸，酸在曝後烤（PEB）的熱中一邊移動，一邊一一去除樹脂的保護基。1個酸能引起數百次以上的反應，因此用少量的光就能形成圖形。因為在 KrF 曝光時原本的光阻靈敏度不足而實用化，一直到 ArF、ArF 浸潤式與 EUV 世代都是主流。另一方面，酸移動的距離會使圖形邊界模糊，成為線邊緣粗糙度（LER）的原因。
EUV 的問題在於光子太少
EUV 光（13.5nm）每個光子的能量大，但以相同能量比較時光子數量較少。有機光阻不太吸收 EUV，因此光阻中參與反應的光子數更少，數量的變異會導致圖形缺陷與線條粗糙（隨機效應）。增加曝光量可以改善，但曝光機的處理速度會下降。
金屬氧化物光阻的優點與課題
錫等金屬對 EUV 的吸收大，即使膜很薄也能有效利用光。沒有酸擴散所以模糊小，金屬氧化物又耐蝕刻，即使把膜做薄也能把圖形轉寫到下層膜，也容易防止細圖形倒塌。高 NA EUV 的焦深變淺，光阻必須變薄，因此期待更高。課題是把金屬帶進工廠造成的汙染管理，以及累積量產實績。除了塗佈液體的方式，也在開發以氣相成膜與顯影的乾式光阻。
常見問題
金屬氧化物光阻會取代化學增幅型光阻嗎？
一般認為不會馬上全部取代。化學增幅型光阻也藉由改良光酸產生劑與樹脂，提升了 EUV 用途的性能，並有長期量產實績。金屬氧化物光阻預期會先在特別微細的圖形或高 NA EUV 的層別導入，可能依層別與用途分別使用。
為什麼金屬氧化物光阻多為負型？
因為受 EUV 光照射時，包覆金屬氧化物團簇的有機分子脫離，團簇彼此連結而不易溶於顯影液。照光的部分會留下，因此作為負型運作。依圖形種類，有時負型較為有利。
延伸閱讀
所屬主題
參考資料
- 日本有機合成化學協會「化学増幅型レジスト（有機合成化学協会誌 49巻5号）」（2026/10/19 查閱）
- 日本化學會「フォトレジスト（化学と教育 73巻5号）」（2026/10/19 查閱）
- The Society of Photopolymer Science and Technology「EUV Metal Oxide Resist Development Technology for Improved Sensitivity, Roughness and Pattern Collapse Margin for High Volume Manufacturing（Journal of Photopolymer Science and Technology 35巻1号）」（2026/10/19 查閱）
- imec「Removing PFAS from semiconductor manufacturing, from resists to rinses」（2026/10/19 查閱）