光刻膠的技術(shù)壁壘包括配方技術(shù),質(zhì)量控制技術(shù)和原材料技術(shù)。配方技術(shù)是光刻膠實現(xiàn)功能的要點,質(zhì)量控制技術(shù)能夠保證光刻膠性能的穩(wěn)定性而較好的原材料則是光刻膠性能的基礎。配方技術(shù):由于光刻膠的下游用戶是IC芯片和FPD面板制造商,不同的客戶會有不同的應用需求,同一個客戶也有不同的光刻應用需求。一般一塊半導體芯片在制造過程中需要進行10-50道光刻過程,由于基板不同、分辨率要求不同、蝕刻方式不同等,不同的光刻過程對光刻膠的具體要求也不一樣,即使類似的光刻過程,不同的廠商也會有不同的要求。針對以上不同的應用需求,光刻膠的品種非常多,這些差異主要通過調(diào)整光刻膠的配方來實現(xiàn)。因此,通過調(diào)整光刻膠的配方,滿足差異化的應用需求,是光刻膠制造商重要的技術(shù)。光刻膠按應用領域分類,可分為 PCB 光刻膠、顯示面板光刻膠、半導體光刻膠及其他光刻膠。浙江干膜光刻膠顯影
環(huán)化橡膠型光刻膠:屬于聚烴類——雙疊氮系光刻膠。這種膠是將天然橡膠溶解后,用環(huán)化劑環(huán)化制備而成的。一般來說,橡膠具有較好的耐腐蝕性,但是它的感光活性很差。橡膠的分子量在數(shù)十萬以上,因此溶解性甚低,無論在光刻膠的配制還是顯影過程中都有很大困難。因此無法直接采用橡膠為原料配制光刻膠。這一類光刻膠的重要組成部分為交聯(lián)劑,又稱架橋劑,可以起到光化學固化作用,依賴于帶有雙感光性官能團的交聯(lián)劑參加反應,交聯(lián)劑曝光后產(chǎn)生雙自由基,它和聚烴類樹脂相作用,在聚合物分子鏈之間形成橋鍵,變?yōu)槿S結(jié)構(gòu)的不溶性物質(zhì)。江浙滬g線光刻膠光致抗蝕劑從化學組成來看,金屬氧化物光刻膠主要為稀土和過渡金屬有機化合物。
目前國內(nèi)從事半導體光刻膠研發(fā)和生產(chǎn)的企業(yè)包括晶瑞股份、南大光電、上海新陽、北京科華等。相關企業(yè)以i 線、g線光刻膠生產(chǎn)為主,應用集成電路制程為350nm以上。在KrF光刻膠領域,北京科華、博康已實現(xiàn)量產(chǎn)。國內(nèi)在ArF光刻膠領域產(chǎn)業(yè)化進程相對較快的企業(yè)為南大光電,其先后承擔國家02專項“高分辨率光刻膠與先進封裝光刻膠產(chǎn)品關鍵技術(shù)研發(fā)項目”和“ArF光刻膠產(chǎn)品的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化項目”,公司自主研發(fā)的ArF光刻膠產(chǎn)品成為國內(nèi)通過客戶驗證的國產(chǎn)ArF光刻膠,其他國內(nèi)企業(yè)尚處于研發(fā)和驗證階段。
日韓材料摩擦:半導體材料國產(chǎn)化是必然趨勢;2019年7月份,在日韓貿(mào)易爭端的背景下,日本宣布對韓國實施三種半導體產(chǎn)業(yè)材料實施禁運,包含刻蝕氣體,光刻膠和氟聚酰亞胺。韓國是全球存儲器生產(chǎn)基地,顯示屏生產(chǎn)基地,也是全球晶圓代工基地,三星,海力士,東部高科等一大批晶圓代工廠和顯示屏廠都需要日本的半導體材料。這三種材料直接掐斷了韓國存儲器和顯示屏的經(jīng)濟支柱。目前中國大陸對于電子材料,特別是光刻膠方面對國外依賴較高。所以在半導體材料方面的國產(chǎn)代替是必然趨勢。光刻膠的研發(fā)是不斷進行配方調(diào)試的過程,且難以通過現(xiàn)有產(chǎn)品反向解構(gòu)出其配方,這對技術(shù)有很大的要求。
在CAR技術(shù)體系中,光刻膠中的光引發(fā)劑經(jīng)過曝光后并不直接改變光刻膠在顯影液中的溶解度,而是產(chǎn)生酸。在后續(xù)的熱烘培流程的高溫環(huán)境下,曝光產(chǎn)生的酸作為催化劑改變光刻膠在顯影液中的溶解度。因此CAR技術(shù)體系下的光引發(fā)劑又叫做光致酸劑。由于CAR光刻膠的光致酸劑產(chǎn)生的酸本身并不會在曝光過程中消耗而是作為催化劑而存在,因此少量的酸就可以持續(xù)地起到有效作用。CAR光刻膠的光敏感性很強,所需要從深紫外輻射中吸收的能量很少,因此加強了光刻的效率。CAR光刻膠曝光速遞是DQN光刻膠的10倍左右。目前,中國本土光刻膠以PCB用光刻膠為主,平板顯示、半導體用光刻膠供應量占比極低。普陀干膜光刻膠樹脂
光刻膠通常是以薄膜形式均勻覆蓋于基材表面。浙江干膜光刻膠顯影
浸沒光刻:在與浸沒光刻相對的干法光刻中,光刻透鏡與光刻膠之間是空氣。光刻膠直接吸收光源發(fā)出的紫外輻射并發(fā)生光化學反應。在浸沒光刻中,光刻鏡頭與光刻膠之間是特定液體。這些液體可以是純水也可以是別的化合物液體。光刻光源發(fā)出的輻射經(jīng)過這些液體的時候發(fā)生了折射,波長變短。這樣,在不改變光源的前提條件下,更短波長的紫外光被投影光刻膠上,提高了光刻加工的分辨率。雙重光刻:雙重光刻的意思是通過兩次光刻使得加工分辨率翻倍。實現(xiàn)這個目的的一種方法是在開始光刻過后平移同一個光罩進行第二次光刻,以提高加工分辨率。下圖右展示了這樣一個過程。下圖右中雙重光刻子進行了兩次涂膠,兩次光刻和兩次刻蝕。隨著光刻膠技術(shù)的進步,只需要一次涂膠,兩次光刻和一次刻蝕的雙重光刻工藝也成為可能。浙江干膜光刻膠顯影
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