此外,光刻膠也可以用于液晶平板顯示等較大面積電子產(chǎn)品的制作。90年代后半期,遵從摩爾定律的指引,半導(dǎo)體制程工藝尺寸開始縮小到0.35um(350nm)以下,因而開始要求更高分辨率的光刻技術(shù)。深紫外光由于波長更短,衍射作用小,所以可以用于更高分辨率的光刻光源。隨著 KrF、ArF等稀有氣體鹵化物準(zhǔn)分子激發(fā)態(tài)激光光源研究的發(fā)展,248nm(KrF)、193nnm(ArF)的光刻光源技術(shù)開始成熟并投入實(shí)際使用。然而,由于 DQN 體系光刻膠對深紫外光波段的強(qiáng)烈吸收效應(yīng),KrF和ArF作為光刻氣體產(chǎn)生的射光無法穿透DQN光刻膠,這意味著光刻分辨率會(huì)受到嚴(yán)重影響。因此深紫外光刻膠采取了與i-line和g-line光刻膠完全不同的技術(shù)體系,這種技術(shù)體系被稱為化學(xué)放大光阻體系(Chemically Amplified Resist, CAR)。光刻膠的組成部分包括:光引發(fā)劑(包括光增感劑、光致產(chǎn)酸劑)、光刻膠樹脂、單體、溶劑和其他助劑。浦東顯示面板光刻膠其他助劑
雖然在2007年之后,一些波長更短的準(zhǔn)分子光刻光源技術(shù)陸續(xù)出現(xiàn),但是這些波段的輻射都很容易被光刻鏡頭等光學(xué)材料吸收,使這些材料受熱產(chǎn)生膨脹而無法正常工作。少數(shù)可以和這些波段的輻射正常工作的光學(xué)材料,比如氟化鈣(螢石)等,成本長期居高不下。再加上浸沒光刻和多重曝光等新技術(shù)的出現(xiàn),193nm波長ArF光刻系統(tǒng)突破了此前 65nm 分辨率的瓶頸,所以在45nm 到10nm之間的半導(dǎo)體制程工藝中,ArF光刻技術(shù)仍然得到了很大的應(yīng)用。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(xué)反應(yīng)。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(shí)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。昆山顯示面板光刻膠顯示面板材料氧化物型光刻膠:這種類型的光刻膠由氧化硅或其他窄帶隙材料制成。在制造高質(zhì)量微電子設(shè)備時(shí)非常有用。
歷史上光刻機(jī)所使用的光源波長呈現(xiàn)出與集成電路關(guān)鍵尺寸同步縮小的趨勢。不同波長的光刻光源要求截然不同的光刻設(shè)備和光刻膠材料。在20世紀(jì)80年代,半導(dǎo)體制成的主流工藝尺寸在1.2um(1200nm)至 0.8um(800nm)之間。那時(shí)候波長436nm的光刻光源被大量使用。在90年代前半期,隨著半導(dǎo)體制程工藝尺寸朝 0.5um(500nm)和0.35um(350nm)演進(jìn),光刻開始采用365nm波長光源。436nm和365nm光源分別是高壓汞燈中能量比較高,波長**短的兩個(gè)譜線。高壓汞燈技術(shù)成熟,因此很早被用來當(dāng)作光刻光源。使用波長短,能量高的光源進(jìn)行光刻工藝更容易激發(fā)光化學(xué)反應(yīng)、提高光刻分別率。以研究光譜而聞名的近代德國科學(xué)家約瑟夫·弗勞恩霍夫?qū)⑦@兩種波長的光譜分別命名為G線和I線。這也是 g-line光刻和 i-line光刻技術(shù)命名的由來。
光刻膠按應(yīng)用領(lǐng)域分類,可分為 PCB 光刻膠、顯示面板光刻膠、半導(dǎo)體光刻膠及其他光刻膠。全球市場上不同種類光刻膠的市場結(jié)構(gòu)較為均衡。智研咨詢的數(shù)據(jù)還顯示,受益于半導(dǎo)體、顯示面板、PCB產(chǎn)業(yè)東移的趨勢,自 2011年至今,光刻膠中國本土供應(yīng)規(guī)模年華增長率達(dá)到11%,高于全球平均 5%的增速。2019年中國光刻膠市場本土企業(yè)銷售規(guī)模約70億元,全球占比約 10%,發(fā)展空間巨大。目前,中國本土光刻膠以PCB用光刻膠為主,平板顯示、半導(dǎo)體用光刻膠供應(yīng)量占比極低。有機(jī)-無機(jī)雜化光刻膠結(jié)合了有機(jī)和無機(jī)材料的優(yōu)點(diǎn),在可加工性、抗蝕刻性、極紫外光吸收具有優(yōu)勢。
半導(dǎo)體光刻膠市場中除了美國杜邦,其余四家均為日本企業(yè)。其中JSR、TOK的產(chǎn)品可以覆蓋所有半導(dǎo)體光刻膠品種,尤其在EUV市場高度壟斷。近年來,隨著光刻膠的需求攀升,疊加日本減產(chǎn),光刻膠出現(xiàn)供不應(yīng)求的局面,部分中小晶圓廠甚至出現(xiàn)了“斷供”現(xiàn)象。目前大陸企業(yè)在g/i線光刻膠已形成一定規(guī)模的銷售,光刻膠方面,彤程新材的KrF光刻膠產(chǎn)品已批量供應(yīng)國內(nèi)主要12英寸、8英寸晶圓廠,晶瑞電材KrF光刻膠加緊建設(shè)中,另有多家企業(yè)ArF光刻膠研發(fā)順利進(jìn)行,其中南大光電ArF產(chǎn)品已通過下游客戶驗(yàn)證,有望在未來形成銷售。光刻膠保質(zhì)期通常在6個(gè)月以內(nèi),無法囤貨,一旦斷供可能會(huì)引起停產(chǎn)的嚴(yán)重局面,由此國產(chǎn)化重要性更加凸顯。光刻膠行業(yè)長年被日本和美國專業(yè)公司壟斷。昆山ArF光刻膠印刷電路板
光刻膠下游為印刷電路板、顯示面板和電子芯片,廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、航空航天等領(lǐng)域。浦東顯示面板光刻膠其他助劑
伴隨全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)東移,加上我國持續(xù)增長的下游需求和政策支持力度。同時(shí),國內(nèi)晶圓廠進(jìn)入投產(chǎn)高峰期,由于半導(dǎo)體光刻膠與下游晶圓廠具有伴生性特點(diǎn),國內(nèi)光刻膠廠商將直接受益于晶圓廠制造產(chǎn)能的大幅擴(kuò)張。當(dāng)前我國光刻膠與全球先進(jìn)水平有近40年的差距,半導(dǎo)體國產(chǎn)化的大趨勢下,國內(nèi)企業(yè)有望逐步突破與國內(nèi)集成電路制造工藝相匹配的光刻膠,所以必須要對光刻膠足夠的重視,不斷向日本和歐美等發(fā)達(dá)國家學(xué)習(xí),努力開發(fā)出性能優(yōu)異的國產(chǎn)光刻膠,使我國在未來的市場中占據(jù)一席之地。浦東顯示面板光刻膠其他助劑
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