分子玻璃是一种具有较高玻璃化转变温度的单分散小分子有机化合物,其结构为非共面和不规则,能够避免结晶,与产酸剂具有优良的相容性。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。金属氧化物光刻胶使用金属离子及有机配体构建其主体结构,有机配体中包含光敏基团,借助光敏基团的感光性及其引发的后续反应实现光刻胶所需的性能。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。光刻胶发展至今已有百年历史,现已用于集成电路、显示、PCB 等领域,是光刻工艺的重要材料。江苏负性光刻胶集成电路材料
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。苏州负性光刻胶显示面板材料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。
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。
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。光刻胶的国产化公关正在展开,在面板屏显光刻胶领域,中国已经出现了一批有竞争力的本土企业。
根据2019年数据,全球半导体光刻胶**大厂商占据全球光刻胶市场87%份额。其中日本占有四家,分别是JSR、东京应化(TOK)、信越化学与富士电子材料,这四家的市场份额达到72%,市场集中度明显。在半导体光刻胶细分领域,日本厂商在市场中具有较强话语权。(1)g/i线光刻胶市场:日本的东京应化、JSR、住友化学和富士胶片分别占据26%、15%、15%、8%的份额,在全球市场占据64%份额。(2)KrF光刻胶市场:日本企业东京应化、信越化学和JSR在全球KrF光刻胶细分市场分别占据34%、22%和18%份额,合计占比达到74%。(3)ArF光刻胶市场:日本企业JSR、信越化学、东京应化和住友化学包揽前四,分别占据全球ArF光刻胶细分市场25%、23%、20%和15%市场份额,合计市场份额达到83%。(4)EUV光刻胶市场:较先进的EUV光刻胶领域完全被日本企业所主导,日本JSR、东京应化、信越化学成为EUV光刻胶市场可实现量产的厂商。目前引入EUV工艺的*有三星电子和台积电两家公司。国内光刻胶市场增速远高于全球,国内企业投入加大,未来有望实现技术赶超。普陀光分解型光刻胶单体
光刻胶通常是以薄膜形式均匀覆盖于基材表面。江苏负性光刻胶集成电路材料
浸没光刻和双重光刻技术在不改变 193nm波长ArF光刻光源的前提下,将加工分辨率推向10nm的数量级。与此同时,这两项技术对光刻胶也提出了新的要求。在浸没工艺中;光刻胶首先不能与浸没液体发生化学反应或浸出扩散,损伤光刻胶自身和光刻镜头;其次,光刻胶的折射率必须大于透镜,液体和顶部涂层。因此光刻胶中主体树脂的折射率一般要求达到1.9以上;接着,光刻胶不能在浸没液体的浸泡下和后续的烘烤过程中发生形变,影响加工精度;当浸没工艺目标分辨率接近10nm时,将对于光刻胶多个性能指标的权衡都提出了更加苛刻的挑战。浸没 ArF 光刻胶制备难度大于干性 ArF 光刻胶,是 ArF光刻加工分辨率突破 45nm 的关键之一。江苏负性光刻胶集成电路材料