光刻胶是集成电路领域微加工的关键性材料,为推动光刻胶等半导体材料行业的发展,近年来,我国发布了多项利好政策支持光刻胶产业发展,同时国内企业也积极研发产品,主动寻求光刻胶及其他材料国产化。现阶段,我国光刻胶企业有晶瑞电材、彤程新材、华懋科技、南大光电等,在国产替代大契机下,国内光刻胶企业将迎来发展良机。国内产业链下游企业逐渐意识到材料国产化的重要性,国内厂商也在积极研发产品、加速客户和产品导入、扩建相关产能,在探索中砥砺前行,从而抓住国产化的契机。目前已有少数企业已开始崭露头角,实现从0到1的突破。光刻胶行业的上下游合作处于互相依存的关系,市场新进入者很难与现有企业竞争,签约新客户的难度高。华东TFT-LCD正性光刻胶其他助剂
浸没光刻:在与浸没光刻相对的干法光刻中,光刻透镜与光刻胶之间是空气。光刻胶直接吸收光源发出的紫外辐射并发生光化学反应。在浸没光刻中,光刻镜头与光刻胶之间是特定液体。这些液体可以是纯水也可以是别的化合物液体。光刻光源发出的辐射经过这些液体的时候发生了折射,波长变短。这样,在不改变光源的前提条件下,更短波长的紫外光被投影光刻胶上,提高了光刻加工的分辨率。双重光刻:双重光刻的意思是通过两次光刻使得加工分辨率翻倍。实现这个目的的一种方法是在开始光刻过后平移同一个光罩进行第二次光刻,以提高加工分辨率。下图右展示了这样一个过程。下图右中双重光刻子进行了两次涂胶,两次光刻和两次刻蚀。随着光刻胶技术的进步,只需要一次涂胶,两次光刻和一次刻蚀的双重光刻工艺也成为可能。浦东光交联型光刻胶溶剂氧化物型光刻胶:这种类型的光刻胶由氧化硅或其他窄带隙材料制成。在制造高质量微电子设备时非常有用。
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。
随着IC集成度的提高,世界集成电路的制程工艺水平按已由微米级、亚微米级、深亚微米级进入到纳米级阶段。集成电路线宽不断缩小的趋势,对包括光刻在内的半导体制程工艺提出了新的挑战。在半导体制程的光刻工艺中,集成电路线宽的特征尺寸可以由如右所示的瑞利公式确定:CD=k1*λ/NA。CD (Critical Dimension)表示集成电路制程中的特征尺寸;k1是瑞利常数,是光刻系统中工艺和材料的一个相关系数;λ是曝光波长,而NA(Numerical Aperture)则是指光刻机的孔径数值。因此,光刻机需要通过降低瑞利常数和曝光波长,增大孔径尺寸来制造具有更小特征尺寸的集成电路。其中降低曝光波长与光刻机使用的光源以及光刻胶材料高度相关。光刻胶的组成部分包括:光引发剂(包括光增感剂、光致产酸剂)、光刻胶树脂、单体、溶剂和其他助剂。
从90年代后半期开始,光刻光源就开始采用248nm的KrF激光;而从2000年代开始,光刻就进一步转向使用193nm波长的ArF准分子激光作为光源。在那之后一直到目前的约20年里,193nm波长的ArF准分子激光一直是半导体制程领域性能可靠,使用较多的光刻光源。一般而言,KrF(248nm)光刻胶使用聚对羟基苯乙烯及其衍生物作为成膜树脂,使用磺酸碘鎓盐和硫鎓盐作为光致酸剂;而ArF(193nm)光刻胶则多使用聚甲基丙烯酸酯衍生物,环烯烃-马来酸酐共聚物,环形聚合物等作为成膜树脂;由于化学结构上的原因,Arf(193nm)光刻胶需要比KrF(248nm)光刻胶更加敏感的光致酸剂。中国半导体光刻胶的快速崛起离不开中国整体半导体产业的发展。浙江LCD触摸屏用光刻胶
光刻胶属于技术和资本密集型行业,目前主要技术主要掌握在日、美等国际大公司手中,全球供应市场高度集中。华东TFT-LCD正性光刻胶其他助剂
在CAR技术体系中,光刻胶中的光引发剂经过曝光后并不直接改变光刻胶在显影液中的溶解度,而是产生酸。在后续的热烘培流程的高温环境下,曝光产生的酸作为催化剂改变光刻胶在显影液中的溶解度。因此CAR技术体系下的光引发剂又叫做光致酸剂。由于CAR光刻胶的光致酸剂产生的酸本身并不会在曝光过程中消耗而是作为催化剂而存在,因此少量的酸就可以持续地起到有效作用。CAR光刻胶的光敏感性很强,所需要从深紫外辐射中吸收的能量很少,因此加强了光刻的效率。CAR光刻胶曝光速递是DQN光刻胶的10倍左右。华东TFT-LCD正性光刻胶其他助剂
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