隨著IC集成度的提高,世界集成電路的制程工藝水平按已由微米級、亞微米級、深亞微米級進(jìn)入到納米級階段。集成電路線寬不斷縮小的趨勢,對包括光刻在內(nèi)的半導(dǎo)體制程工藝提出了新的挑戰(zhàn)。在半導(dǎo)體制程的光刻工藝中,集成電路線寬的特征尺寸可以由如右所示的瑞利公式確定:CD=k1*λ/NA。CD (Critical Dimension)表示集成電路制程中的特征尺寸;k1是瑞利常數(shù),是光刻系統(tǒng)中工藝和材料的一個相關(guān)系數(shù);λ是曝光波長,而NA(Numerical Aperture)則是指光刻機的孔徑數(shù)值。因此,光刻機需要通過降低瑞利常數(shù)和曝光波長,增大孔徑尺寸來制造具有更小特征尺寸的集成電路。其中降低曝光波長與光刻機使用的光源以及光刻膠材料高度相關(guān)。光刻膠也稱為光致抗蝕劑,是一種光敏材料,受到光照后特性會發(fā)生改變,主要應(yīng)用于電子工業(yè)和印刷工業(yè)領(lǐng)域。浙江顯示面板光刻膠
目前國內(nèi)從事半導(dǎo)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(guān)企業(yè)以i 線、g線光刻膠生產(chǎn)為主,應(yīng)用集成電路制程為350nm以上。在KrF光刻膠領(lǐng)域,北京科華、博康已實現(xiàn)量產(chǎn)。國內(nèi)在ArF光刻膠領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程相對較快的企業(yè)為南大光電,其先后承擔(dān)國家02專項“高分辨率光刻膠與先進(jìn)封裝光刻膠產(chǎn)品關(guān)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。華東KrF光刻膠光致抗蝕劑中國半導(dǎo)體光刻膠的快速崛起離不開中國整體半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
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(chǔ)。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(yīng)用需求,同一個客戶也有不同的光刻應(yīng)用需求。一般一塊半導(dǎo)體芯片在制造過程中需要進(jìn)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(yīng)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(yīng)用需求,是光刻膠制造商重要的技術(shù)。
質(zhì)量控制技術(shù):由于用戶對光刻膠的穩(wěn)定性、一致性要求高,包括不同批次間的一致性,通常希望對感光靈敏度、膜厚的一致性保持在較高水平,因此,光刻膠生產(chǎn)商不僅要配備齊全的測試儀器,還需要建立一套嚴(yán)格的QA體系以保證產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定。原材料技術(shù):光刻膠是一種經(jīng)過嚴(yán)格設(shè)計的復(fù)雜、精密的配方產(chǎn)品,由成膜劑、光敏劑、溶劑和添加劑等不同性質(zhì)的原料,通過不同的排列組合,經(jīng)過復(fù)雜、精密的加工工藝而制成。因此,光刻膠原材料的品質(zhì)對光刻膠的質(zhì)量起著關(guān)鍵作用。對于半導(dǎo)體化學(xué)化學(xué)試劑的純度,際半導(dǎo)體設(shè)備和材料組織(SEMI)制定了國際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。按顯示效果分類:光刻膠可分為正性光刻膠和負(fù)性光刻膠。
在半導(dǎo)體集成電路光刻技術(shù)開始使用深紫外(DUV)光源以后,化學(xué)放大(CAR)技術(shù)逐漸成為行業(yè)應(yīng)用的主流。在化學(xué)放大光刻膠技術(shù)中,樹脂是具有化學(xué)基團保護(hù)因而難以溶解的聚乙烯。化學(xué)放大光刻膠使用光致酸劑(PAG)作為光引發(fā)劑。當(dāng)光刻膠曝光后,曝光區(qū)域的光致酸劑(PAG)將會產(chǎn)生一種酸。這種酸在后熱烘培工序期間作為催化劑,將會移除樹脂的保護(hù)基團從而使得樹脂變得易于溶解?;瘜W(xué)放大光刻膠曝光速遞是DQN光刻膠的10倍,對深紫外光源具有良好的光學(xué)敏感性,同時具有高對比度,對高分辨率等優(yōu)點。按照曝光波長分類;光刻膠可分為紫外光刻膠(300~450nm)、深紫外光刻膠(160~280nm)、極紫外光刻膠(EUV,13.5nm)、電子束光刻膠、離子束光刻膠、X射線光刻膠等。不同曝光波長的光刻膠,其適用的光刻極限分辨率不同。通常來說,在使用工藝方法一致的情況下,波長越短,加工分辨率越佳。有機-無機雜化光刻膠被認(rèn)為是實現(xiàn)10nm以下工業(yè)化模式的理想材料。江蘇正性光刻膠光引發(fā)劑
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。浙江顯示面板光刻膠
光刻膠的產(chǎn)業(yè)鏈上游:主要涉及溶劑、樹脂、光敏劑等原材料供應(yīng)商和光刻機、顯影機、檢測與測試等設(shè)備供應(yīng)商。從原材料市場來看,由于中國從事光刻膠原材料研發(fā)及生產(chǎn)的供應(yīng)商較少,中國光刻膠原材料市場主要被日本、韓國和美國廠商所占據(jù)。從設(shè)備市場來看,中國在光刻機、顯影機、檢測與測試設(shè)備行業(yè)的起步時間較晚,且這些設(shè)備具備較高的制造工藝壁壘,導(dǎo)致中國在光刻膠、顯影機、檢測與測試設(shè)備的國產(chǎn)化程度均低于10%。相信后期國產(chǎn)化程度會越來越高。浙江顯示面板光刻膠
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