抗蚀性即光刻胶材料在刻蚀过程中的抵抗力。在图形从光刻胶转移到晶片的过程中,光刻胶材料必须能够抵抗高能和高温(>150℃)而不改变其原有特性 。在后续的刻蚀工序中保护衬底表面。耐热稳定性、抗刻蚀能力和抗离子轰击能力 。在湿法刻蚀中,印有电路图形的光刻胶需要连同硅片一同置入化学刻蚀液中,进行很多次的湿法腐蚀。只有光刻胶具有很强的抗蚀性,才能保证刻蚀液按照所希望的选择比刻蚀出曝光所得图形,更好体现器件性能。在干法刻蚀中,例如集成电路工艺中在进行阱区和源漏区离子注入时,需要有较好的保护电路图形的能力,否则光刻胶会因为在注入环境中挥发而影响到注入腔的真空度。此时注入的离子将不会起到其在电路制造工艺中应起到的作用,器件的电路性能受阻。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。江浙沪ArF光刻胶
光刻胶的产业链上游:主要涉及溶剂、树脂、光敏剂等原材料供应商和光刻机、显影机、检测与测试等设备供应商。从原材料市场来看,由于中国从事光刻胶原材料研发及生产的供应商较少,中国光刻胶原材料市场主要被日本、韩国和美国厂商所占据。从设备市场来看,中国在光刻机、显影机、检测与测试设备行业的起步时间较晚,且这些设备具备较高的制造工艺壁垒,导致中国在光刻胶、显影机、检测与测试设备的国产化程度均低于10%。相信后期国产化程度会越来越高。PCB光刻胶显示面板材料产品纯度、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。
环化橡胶型光刻胶:属于聚烃类——双叠氮系光刻胶。这种胶是将天然橡胶溶解后,用环化剂环化制备而成的。一般来说,橡胶具有较好的耐腐蚀性,但是它的感光活性很差。橡胶的分子量在数十万以上,因此溶解性甚低,无论在光刻胶的配制还是显影过程中都有很大困难。因此无法直接采用橡胶为原料配制光刻胶。这一类光刻胶的重要组成部分为交联剂,又称架桥剂,可以起到光化学固化作用,依赖于带有双感光性官能团的交联剂参加反应,交联剂曝光后产生双自由基,它和聚烃类树脂相作用,在聚合物分子链之间形成桥键,变为三维结构的不溶性物质。
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。亚甲基双苯醚型光刻胶:这种类型的光刻胶适用于制造精度较低的电路元件。
目前国内从事半导体光刻胶研发和生产的企业包括晶瑞股份、南大光电、上海新阳、北京科华等。相关企业以i 线、g线光刻胶生产为主,应用集成电路制程为350nm以上。在KrF光刻胶领域,北京科华、博康已实现量产。国内在ArF光刻胶领域产业化进程相对较快的企业为南大光电,其先后承担国家02专项“高分辨率光刻胶与先进封装光刻胶产品关键技术研发项目”和“ArF光刻胶产品的开发和产业化项目”,公司自主研发的ArF光刻胶产品成为国内通过客户验证的国产ArF光刻胶,其他国内企业尚处于研发和验证阶段。光刻胶行业长年被日本和美国专业公司垄断。浦东TFT-LCD正性光刻胶其他助剂
碳酸甲酯型光刻胶:这种类型的光刻胶在制造高分辨率电路元件方面非常有用。江浙沪ArF光刻胶
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。江浙沪ArF光刻胶