世界首項近紅外光曝光技術,可望應用於次世代顯示器相關用途

 

刊登日期:2021/7/30
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eChem Solutions Japan公司開發了一項世界首次可利用近紅外光的微影曝光技術(Lithography)。近紅外線光的透過性高,具有即使是厚膜光阻(Thick-film Photoresist)也能讓光線到達下方的特徵。eChem計畫將新技術應用於黑色光阻,並展開在次世代顯示器用途的應用開發。目前已與數家海外面板製造商著手進行應用評估,預計在明年春天開始量產。微影製程曝光所用的光線為紫外光,目前以波長較短的極紫外光(EUV)最受矚目,而利用長波長的近紅外光則是一項相反角度的發想,與裝置業者共同合作開發的話,將可望創造出新市場機會。

使用於微影曝光的光源有i-line(波長365 nm)、KrF(波長248 nm)、ArF(波長193 nm)等紫外光,波長越短,越能提高解析度,因此先進半導體利用EUV(波長13.5 nm),實現了迴路線寬5 nm的製程。不過,波長越短,也越容易有光線被吸收的問題。目前世界上並不存在利用波長比可見光更長之近紅外光(700~1,000 nm)微影曝光技術,除了沒有利用近紅外光的發想之外,與近紅外光反應的光啟始劑(Photoinitiator)、光致產酸劑(Photoacid generator)等光反應物質也不存在。

此次eChem利用對近紅外光有反應的敏化染料,成功地實現了近紅外線曝光。敏化染料吸收了近紅外光的能量,被激發的能量傳導至光反應物質,進而產生了近紅外光的光反應。eChem計畫將近紅外光的高透過性活用於黑色光阻領域。一般黑色光阻採用遮光性較高,可廣泛應用於紫外光到紅外光的碳黑。以現狀而言,碳黑適用於顯示器的彩色濾光片是因為彩色濾光片的膜厚僅有2~3 μm,而eChem將近紅外光的適用目標設定在於膜厚10 μm以上的曝光。eChem採用僅有近紅外光能透過的黑色顏料,因此不僅活用近紅外光的高透過性,並同時在可見光領域實現了與碳黑相當的高遮光性。未來可望應用於備受期待之次世代顯示器QD Micro Display的高背黑色撥液隔牆(Bank)用途。

eChem自行製作了近紅外光的曝光裝置,在形成圖案時的膜厚達到20 μm,且反應速度快,膜厚甚至可到100 μm。雖然解析度僅有5~10 μm,但eChem的目標並非半導體用途,而是將目標設定在顯示器用途,目前已達到可使用水準。目前eChem也已與台灣、中國的面板製造商展開商樣評估,預計在今年內將有技術上的進展,並計畫自明年春天開始量產。

不過目前的課題是世界上尚未有近紅外光曝光裝置,因此需要儘早找到合作業者,完成材料與裝置一體化之近紅外光曝光系統的設計製造。既有的紫外光曝光光源使用高壓水銀燈,且周邊裝置也須有高度的波長控制技術。而近紅外光曝光使用的是LED或雷射光,無需嚴謹的波長控制,因此具有降低導入成本或消耗電力的優點。


資料來源: 化學工業日報/材料世界網編譯
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