最後更新:2026年10月8日曝光・微影EUV 曝光・微影中國大陸:KrF光刻(氟化氪光刻)

KrF 曝光(氟化氪曝光)是什麼

KrF (Krypton Fluoride Lithography)

KrF(氟化氪)是以波長 248nm 的準分子雷射為光源的 DUV 微影技術。1990年代至 2000年代前半,作為先進邏輯的主力技術帶動了微縮。目前先進製程的地位已讓給 ArFi 與 EUV,但在 130nm~1μm 的成熟節點、先進元件的非關鍵層,以及類比・功率・RF 半導體的製造中仍是現役技術。

目錄4 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關用語
  4. 比較文章

定義與原理

KrF(Krypton Fluoride:氟化氪)是以波長 248nm 的準分子雷射為光源的 DUV(深紫外光)微影技術。1990年代至 2000年代前半,作為先進邏輯的主力技術帶動了半導體產業的微縮。目前先進製程的地位已讓給 ArFi 與 EUV,但在成熟節點(130nm~1μm)的量產、先進元件中大量非關鍵的曝光層(Non-Critical Layers),以及類比・功率・RF 半導體的製造上,仍是不可或缺的技術。

KrF 曝光的解析度由 NA 值與曝光波長 248nm 決定,一般解析度極限約在 250nm~130nm(以製程係數 k₁=0.35~0.4 計)。KrF 並未朝與 ArFi 或多重曝光結合來推進微縮的方向發展,基本上只用於單次曝光或雙重曝光(LELE)程度。但在成熟節點上解析度已經足夠,從成本・產能・運轉實績的角度來看,KrF 是最佳選擇。

KrF 至今仍被大量使用的理由有:① 成熟節點(28nm~數μm)的量產成本低:KrF 設備價格約為 ArFi 的 1/5~1/3,二手市場也很充足;② 即使是先進晶片,非關鍵層(深層:場氧化層・N-well・P-well・部分導線等)也能以 KrF 處理;③ 在類比・電源 IC・感測器・MEMS 等專用晶圓廠(8吋・6吋)中,KrF 是主力光源;④ 晶圓上全部 100 層以上的製程中,未以 EUV(數層)、ArFi(數十層)處理的其餘大部分層由 KrF 負責。

KrF 光阻是吸收 248nm 光的化學放大型光阻(CAR),以聚羥基苯乙烯(PHS)系為代表。感度比 ArF 光阻高且價格便宜,因此 KrF 製程在成本上也較有利。主要光阻供應商有 JSR、信越化學、東京應化、富士軟片、Shin-Etsu 等,由日本企業領導全球市場。

KrF 曝光機的主要廠商為艾司摩爾(ASML,PAS 5500 系列・Twinscan ND 系列)、尼康(NSR-SF150A 等)、佳能(FPA-5510iV 等)。KrF 設備已是成熟技術,因此重心放在維護與升級,而非開發新機種。二手 KrF 設備市場也很熱絡,持續供應給中國及成熟節點專用晶圓廠。在日本的 8吋產線(德州儀器的半導體製造據點等)也廣泛運轉中。

KrF 曝光(氟化氪曝光)的常見問題

KrF 現在還在使用嗎?
仍在使用。除了 130nm~1μm 成熟節點的量產之外,在先進元件中不要求解析度的非關鍵層也是現役技術。在車用・功率半導體・類比 IC・微控制器・MEMS 等可靠度與成本比微縮更重要的領域,KrF 是主力。
KrF 與 ArF 如何區分使用?
取決於所需的解析度與成本。250nm~130nm 左右的圖案用 KrF 就足夠,成本也較低;更微細的層則使用 ArF(必要時用浸潤式)。即使是 1 顆晶片,一般也會依層別分別使用不同的曝光機。
KrF 雷射的維護成本如何?
準分子雷射會消耗氣體(Kr 與 F₂),腔體與光學零組件也需要定期更換,因此耗材與維護是運轉成本的主體。不過與 EUV 相比便宜了好幾個數量級,設備本身也有折舊已大致攤提完畢的二手機台在市場流通。

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