在半導體集成電路光刻技術開始使用深紫外(DUV)光源以后,化學放大(CAR)技術逐漸成為行業(yè)應用的主流。在化學放大光刻膠技術中,樹脂是具有化學基團保護因而難以溶解的聚乙烯?;瘜W放大光刻膠使用光致酸劑(PAG)作為光引發(fā)劑。當光刻膠曝光后,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基團從而使得樹脂變得易于溶解。化學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為是實現(xiàn)10nm以下工業(yè)化模式的理想材料。普陀i線光刻膠光引發(fā)劑
按顯示效果分類;光刻膠可分為正性光刻膠和負性光刻膠。負性光刻膠顯影時形成的圖形與光罩(掩膜版)相反;正性光刻膠形成的圖形與掩膜版相同。兩者的生產(chǎn)工藝流程基本一致,區(qū)別在于主要原材料不同。
按照化學結(jié)構(gòu)分類;光刻膠可以分為光聚合型,光分解型,光交聯(lián)型和化學放大型。光聚合型光刻膠采用烯類單體,在光作用下生成自由基,進一步引發(fā)單體聚合,生成聚合物;光分解型光刻膠,采用含有重氮醌類化合物(DQN)材料作為感光劑,其經(jīng)光照后,發(fā)生光分解反應,可以制成正性光刻膠;光交聯(lián)型光刻膠采用聚乙烯醇月桂酸酯等作為光敏材料,在光的作用下,形成一種不溶性的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),而起到抗蝕作用,可以制成負性光刻膠。 嘉定正性光刻膠光致抗蝕劑光刻膠發(fā)展至今已有百年歷史,現(xiàn)已用于集成電路、顯示、PCB 等領域,是光刻工藝的重要材料。
伴隨全球半導體產(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,國內(nèi)晶圓廠進入投產(chǎn)高峰期,由于半導體光刻膠與下游晶圓廠具有伴生性特點,國內(nèi)光刻膠廠商將直接受益于晶圓廠制造產(chǎn)能的大幅擴張。當前我國光刻膠與全球先進水平有近40年的差距,半導體國產(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)達國家學習,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。
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)。以分子玻璃為成膜樹脂制備的光刻膠能夠獲得較高的分辨率和較低粗糙度的圖形。
目前中國光刻膠國產(chǎn)化水平嚴重不足,重點技術差距在半導體光刻膠領域,有2-3代差距,隨著下游半導體行業(yè)、LED及平板顯示行業(yè)的快速發(fā)展,未來國內(nèi)光刻膠產(chǎn)品國產(chǎn)化替代空間巨大。當今,中國通過國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金(大基金)撬動全社會資源對半導體產(chǎn)業(yè)進行投資和扶持。同時,國內(nèi)光刻膠企業(yè)積極抓住中國晶圓制造擴產(chǎn)的百年機遇,發(fā)展光刻膠業(yè)務,力爭早日追上國際先進水平,打進國內(nèi)新建晶圓廠的供應鏈。光刻膠的國產(chǎn)化公關正在展開,在面板屏顯光刻膠領域,中國已經(jīng)出現(xiàn)了一批有競爭力的本土企業(yè)。在半導體和面板光刻膠領域,盡管國產(chǎn)光刻膠距離國際先進水平仍然有差距,但是在政策的支持和自身的不懈努力之下,中國已經(jīng)有一批光刻膠企業(yè)陸續(xù)實現(xiàn)了技術突破。聚合度越小,發(fā)生微相分離的尺寸越小,對應的光刻圖形越小。嘉定光交聯(lián)型光刻膠顯示面板材料
光刻膠只是一種形象的說法,因為光刻膠從外觀上呈現(xiàn)為膠狀液體。普陀i線光刻膠光引發(fā)劑
在半導體集成電路制造行業(yè);主要使用g線光刻膠、i線光刻膠、KrF光刻膠、ArF光刻膠等。在大規(guī)模集成電路的制造過程中,一般要對硅片進行超過十次光刻。在每次的光刻和刻蝕工藝中,光刻膠都要通過預烘、涂膠、前烘、對準、曝光、后烘、顯影和蝕刻等環(huán)節(jié),將光罩(掩膜版)上的圖形轉(zhuǎn)移到硅片上。
光刻膠是集成電路制造的重要材料:光刻膠的質(zhì)量和性能是影響集成電路性能、成品率及可靠性的關鍵因素。光刻工藝的成本約為整個芯片制造工藝的35%,并且耗費時間約占整個芯片工藝的40%-50%。光刻膠材料約占IC制造材料總成本的4%,市場巨大。因此光刻膠是半導體集成電路制造的重要材料。 普陀i線光刻膠光引發(fā)劑