X射线对物质的化学作用类似电子束,X射线曝光时,X射线本身并不能直接引起光刻胶的反应,它的能量是消耗的光电子放射过程而产生低能电子束上。正是这些低能电子使光刻胶的分子离化,并激励产生化学反应,使光刻胶分子间的结合键解离,或键合成高分子,在某些显影液中变成易溶或不溶。X射线光刻胶和电子束光刻胶没有本质的区别 ,因此所有的电子束胶都可以与X射线光刻胶混用,一部分248 nm光学光刻胶亦可用作X射线光刻胶 ,X射线光刻胶的分辨率十分高,例如早期正性的光刻胶有用含氟的聚甲基丙烯酸酯 ,负胶有用甲基丙烯酸缩水甘油酯-丙烯酸乙酯共聚体和聚丙烯酸-2,3-二氯-1-丙酯。光刻胶是一大类具有光敏化学作用的高分子聚合物材料,是转移紫外曝光或电子束曝照图案的媒介。昆山半导体光刻胶树脂
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。华东光交联型光刻胶树脂经过多年技术积累,国内已形成一定光刻胶用电子化学品产能,国内公司市场份额逐步提升,国产替代正在进行。
光刻胶属于半导体八大重要材料之一,根据全球半导体行业协会(SEMI)近期数据,光刻胶在半导体晶圆制造材料价值占比5%,光刻胶辅助材料占比7%,二者合计占比12%,光刻胶及辅助材料是继硅片、电子特气和光掩模之后的第四大半导体材料。光刻胶又称光致抗蚀剂,是指通过紫外光、电子束、离子束、X射线等照射或辐射,其溶解度发生变化的耐蚀剂刻薄膜材料,目前被用于光电信息产业的微细图形线路加工制作环节。光刻胶由增感剂(光引发剂)、感光树脂(聚合剂)、溶剂与助剂构成。
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。在半导体集成电路制造行业:主要使用g线光刻胶、i线光刻胶、KrF光刻胶、ArF光刻胶等。
g-line与i-line光刻胶均使用线性酚醛成分作为树脂主体,重氮萘醌成分(DQN 体系)作为感光剂。未经曝光的DQN成分作为抑制剂,可以十倍或者更大的倍数降低光刻胶在显影液中的溶解速度。曝光后,重氮萘醌(DQN)基团转变为烯酮,与水接触时,进一步转变为茚羟酸,从而得以在曝光区被稀碱水显影时除去。由此,曝光过的光刻胶会溶解于显影液而被去除,而未曝光的光刻胶部分则得以保留。虽然g-line光刻胶和i-line 光刻胶使用的成分类似,但是其树脂和感光剂在微观结构上均有变化,因而具有不同的分辨率。G-line光刻胶适用于0.5um(500nm)以上尺寸的集成电路制作,而i-line光刻胶使用于0.35um(350nm至0.5um(500nm)尺寸的集成电路制作。以分子玻璃为成膜树脂制备的光刻胶能够获得较高的分辨率和较低粗糙度的图形。苏州黑色光刻胶曝光
从化学组成来看,金属氧化物光刻胶主要为稀土和过渡金属有机化合物。昆山半导体光刻胶树脂
光刻工艺历经硅片表面脱水烘烤、旋转涂胶、软烘、曝光、曝光后烘烤、显影、坚膜烘烤、显影检查等工序。在光刻过程中,光刻胶被均匀涂布在衬底上,经过曝光、显影与刻蚀等工艺,将掩膜版上的图形转移到衬底上,形成与掩膜版完全对应的几何图形。光刻工艺约占整个芯片制造成本的35%,耗时占整个芯片工艺的40-50%,是半导体制造中重要的工艺。随着半导体制程不断缩小,光刻工艺对光刻胶要求逐步提高,需求量也随之增加。从全球市场来看,专注电子材料市场研究的TECHCET预测数据显示,2021年全球半导体制造光刻胶市场规模将同比增长11%,达到19亿美元。昆山半导体光刻胶树脂
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