半導體製程微縮帶動EUV光罩需求,連帶引發EUV空白光罩製造商的龍頭之爭

January 28th, 2021 ‧ 9 min read

近年來,極紫外光(Extreme ultraviolet, EUV)曝光技術成為了半導體製程微縮不可或缺的一部份。以台積電近期宣布的3奈米技術節點內容為例,為了在同面積中容納更多的電晶體,使用EUV曝光技術的層數將會較5奈米節點增加,其數量較5奈米節點大幅提升了兩倍之多,並會超過20層,這也意味著與EUV曝光技術相關的產品及設備,像是光阻、光罩、光罩盒及檢測機台等的需求量也會大幅提高。日前,日本特殊玻璃和陶瓷材料的製造公司艾杰旭(AGC. Inc)宣布,將要大舉擴張生產應用於EUV曝光設備專用的空白光罩,並期待能夠在2025年達到市占率至少50%的目標,這也呼應到了對於EUV曝光設備使用量日漸提高所產生的需求。延續著前次文章所提到的空白光罩檢測技術,本次將利用Patentcloud的Patent Search功能,以專利檢索的方式篩選出空白光罩生產/製造商AGC及其主要競爭對手Hoya(豪雅光學)所擁有與EUV空白光罩相關的專利,再利用Patent Vault對其進行專利技術布局的分析,一窺目前兩大EUV空白光罩生產/製造商在相關領域的專利佈局情況。

圖一 EUV空白光罩生產/製造商AGC及Hoya專利申請數量分析 (依專利申請計數) (資料來源:Patentcloud)

截至2020/10/5日止,AGC及Hoya所擁有與空白光罩相關的專利申請數量如圖一所示,其中Hoya擁有與EUV空白光罩相關的專利申請件數為845件,AGC則為464件。

圖二 EUV空白光罩生產/製造商AGC及Hoya專利申請區域分析 (依專利申請計數) (資料來源:Patentcloud)
圖三 EUV空白光罩生產/製造商AGC及Hoya專利優先權年份分析 (依專利家族計數) (資料來源:Patentcloud)

圖二及圖三為對AGC及Hoya等與EUV空白光罩相關專利的申請區域及優先權年份之分析。藉由圖表可以發現,除了美國(US)以及AGC及Hoya的母公司所在地日本(JP)外,兩公司在台灣(TW)及韓國(KR)的專利申請數量皆名列前茅,推測可能因為EUV曝光設備主要購買及使用國家為台灣(TW)及韓國(KR)所致;中國(CN)部分則可能因為目前還未有EUV設備,而使其在中國(CN)布局的專利數量相對較少。進一步分析其專利申請年份可發現,Hoya早在2000年便開始對EUV空白光罩相關技術進行布局,AGC則到2004年才開始出現與EUV空白光罩相關的專利申請,二間公司對於空白光罩的專利佈局都較首台EUV曝光原型機推出的日期(2010年)早。

圖四 EUV空白光罩技術結構分析 (依專利家族計數) (資料來源:Patentcloud)

EUV空白光罩由下而上大致上可以分成:玻璃基板、反射膜、吸收膜等三層,其中反射膜可能是藉由多種不同的材料所構成的反射層交替鋪在玻璃基板上,以達到較高的光反射率;除此之外,各層膜間可能還穿插著保護反射膜及吸收膜的保護層、避免各層膜形成時造成光罩翹曲的應力修正層,以及避免反射層及吸收層材料擴散的中間層等,這部份則依各生產/製造商的技術而略有差異。由圖四可知,AGC及Hoya的專利佈局皆集中於空白光罩的生產方法、各層材料的選用技術以及結構設計三大類別。相較於AGC,Hoya在表面處理及清理技術有相對較多的專利佈局,其專利內容主要為以研磨方式消除玻璃基板表面的不平整,對應到了目前對於EUV空白光罩表面平整度及零缺陷的特別要求;除此之外,Hoya另外還有一些專利佈局在基板再利用技術,目的是為了將玻璃基板上的反射或吸收層去除,以便將玻璃基板回收再利用。相較於前述幾個技術節點,AGC及Hoya在空白光罩的缺陷修復、檢測及定位技術布局的專利則相對較少,推測是發展檢測技術所需的技術門檻較高,使兩公司皆沒有投入太多的資源於相關技術的發展上。

從各企業的專利數量及專利佈局,可以一窺其在市場上與同類型對手競爭的優勢與劣勢。對比AGC及其主要競爭廠商Hoya,可發現其皆有較多數量的專利佈局在EUV曝光技術主要使用國家,如台灣及韓國等,反映出各廠商皆有將其相關的核心專利佈局於產品主要銷售地區的規劃,確保及延續其在EUV空白光罩市場的佔有率並維持其在該領域的領先地位及優勢;由申請年份來看,AGC對於EUV空白光罩相關的專利申請及佈局起步也較Hoya來的晚。後續AGC要如何追上甚至超越Hoya,達到2025年市占率至少50%的目標,還值得我們持續關注。

林 士凱
林 士凱

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