黏附性是表征光刻胶黏着于衬底的强度。主要衡量光刻胶抗湿法腐蚀能力。它不仅与光刻胶本身的性质有关,而且与衬底的性质和其表面情况等有密切关系 。作为刻蚀阻挡层,光刻胶层必须和晶圆表面黏结得很好,才能够忠实地把光刻层图形转移到晶圆表面层,光刻胶的黏附性不足会导致硅片表面的图形变形。光刻胶的黏附性必须经受住后续工艺(刻蚀、离子注入等)。通常负胶比正胶有更强的黏结能力。
表面张力指液体中将表面分子拉向液体主体内的分子间吸引力。光刻胶应该具有比较小的表面张力,使光刻胶具有良好的流动性和覆盖。 光刻胶生产工艺复杂,技术壁垒高,其研发和量产对企业都具有极高要求。浦东正性光刻胶单体
美国能源部布鲁克海文国家实验室的研究人员采用原子层沉积(ALD)系统,将有机聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)与氧化铝结合起来,创造了杂化有机-无机光刻胶。他们在将涂有PMMA薄膜的衬底放到ALD反应室中之后,引入了铝前驱物蒸汽。这个蒸汽通过PMMA基质内部的微小分子孔扩散,与聚合物链内部的化学物质结合到一起。然后,他们引入了另一种前驱物(例如水),与前驱物反应形成PMMA基体内部的氧化铝。该杂化光刻胶的蚀刻选择比远远高于ZEP(一种昂贵的光刻胶)和二氧化硅。江苏i线光刻胶曝光高壁垒和高价值量是光刻胶的典型特征。光刻胶属于技术和资本密集型行业,全球供应市场高度集中。
通常光刻胶等微电子化学品不仅品质要求高,而且需要多种不同的品类满足下游客户多样化的需。如果没有规模效益,供应商就无法承担满足多样化需求带来的开销。因此,品种规模构成了进入该行业的重要壁垒。同时,一般微电子化学品具有一定的腐蚀性,对生产设备有较高的要求,且生产环境需要进行无尘或微尘处理。制备微电子化学品还需要全封闭、自动化的工艺流程,以避免污染,提高质量。因此,光刻胶等微电子化学品生产在安全生产、环保设备、生产工艺系统、过程控制体系以及研发投资等方面要求较高。如果没有强大的资金实力,企业就难以在设备、研发和技术服务上取得竞争优势,以提升可持续发展能力。因此,光刻胶这样的微电子化学品行业具备较高的资金壁垒。
肉桂酸酯类的光刻胶:这类光刻胶在紫外光的照射下,肉桂酸上的不饱和键会打开,产生自由基,形成交联结构。主要品种有聚乙烯醇肉桂酸酯光刻胶、聚乙烯氧乙基肉桂酸酯光刻胶和肉桂叉二酯光刻胶等。前者胶是早期被用于光刻胶制备的光敏高分子化合物,对二氧化硅、铝、氧化铬等材料都有良好的附着力,耐氢氟酸、磷酸腐蚀;中者胶在曝光下几乎不受氧的影响,无须氮气保护,分辨率1 μm左右,灵敏度较前者胶高1倍,黏附性好,抗蚀能力强,图形清晰、线条整齐,耐热性好,显影后可在190℃坚膜0.5 h不变质,感光范围在250~475 nm,特别对436 nm十分敏感,属线型高分子聚合物;第三种胶能溶于酮类、烷烃等溶剂,不溶于水、乙醇等。有较好的黏附性和感光性 ,分辨率也很高,感光速度快。有机-无机杂化光刻胶被认为是实现10nm以下工业化模式的理想材料。
按显示效果分类;光刻胶可分为正性光刻胶和负性光刻胶。负性光刻胶显影时形成的图形与光罩(掩膜版)相反;正性光刻胶形成的图形与掩膜版相同。两者的生产工艺流程基本一致,区别在于主要原材料不同。
按照化学结构分类;光刻胶可以分为光聚合型,光分解型,光交联型和化学放大型。光聚合型光刻胶采用烯类单体,在光作用下生成自由基,进一步引发单体聚合,生成聚合物;光分解型光刻胶,采用含有重氮醌类化合物(DQN)材料作为感光剂,其经光照后,发生光分解反应,可以制成正性光刻胶;光交联型光刻胶采用聚乙烯醇月桂酸酯等作为光敏材料,在光的作用下,形成一种不溶性的网状结构,而起到抗蚀作用,可以制成负性光刻胶。 目前,中国本土光刻胶以PCB用光刻胶为主,平板显示、半导体用光刻胶供应量占比极低。浙江ArF光刻胶溶剂
产品纯度、金属离子杂质控制等也是光刻胶生产工艺中需面临的技术难关,光刻胶纯度不足会导致芯片良率下降。浦东正性光刻胶单体
光刻胶按应用领域分类,可分为 PCB 光刻胶、显示面板光刻胶、半导体光刻胶及其他光刻胶。全球市场上不同种类光刻胶的市场结构较为均衡。智研咨询的数据还显示,受益于半导体、显示面板、PCB产业东移的趋势,自 2011年至今,光刻胶中国本土供应规模年华增长率达到11%,高于全球平均 5%的增速。2019年中国光刻胶市场本土企业销售规模约70亿元,全球占比约 10%,发展空间巨大。目前,中国本土光刻胶以PCB用光刻胶为主,平板显示、半导体用光刻胶供应量占比极低。浦东正性光刻胶单体
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