從90年代后半期開始,光刻光源就開始采用248nm的KrF激光;而從2000年代開始,光刻就進一步轉(zhuǎn)向使用193nm波長的ArF準(zhǔn)分子激光作為光源。在那之后一直到目前的約20年里,193nm波長的ArF準(zhǔn)分子激光一直是半導(dǎo)體制程領(lǐng)域性能可靠,使用較多的光刻光源。一般而言,KrF(248nm)光刻膠使用聚對羥基苯乙烯及其衍生物作為成膜樹脂,使用磺酸碘鎓鹽和硫鎓鹽作為光致酸劑;而ArF(193nm)光刻膠則多使用聚甲基丙烯酸酯衍生物,環(huán)烯烴-馬來酸酐共聚物,環(huán)形聚合物等作為成膜樹脂;由于化學(xué)結(jié)構(gòu)上的原因,Arf(193nm)光刻膠需要比KrF(248nm)光刻膠更加敏感的光致酸劑。目前,我國光刻膠自給率較低,生產(chǎn)也主要集中在中低端產(chǎn)品,國產(chǎn)替代的空間廣闊。浙江g線光刻膠顯示面板材料
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。普陀正性光刻膠光致抗蝕劑根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域不同,光刻膠可分為 PCB 光刻膠、LCD 光刻膠和半導(dǎo)體光刻膠,技術(shù)門檻逐漸遞增。
在半導(dǎo)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(yù)烘、涂膠、前烘、對準(zhǔn)、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(guān)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(dǎo)體集成電路制造的重要材料。
光刻工藝歷經(jīng)硅片表面脫水烘烤、旋轉(zhuǎn)涂膠、軟烘、曝光、曝光后烘烤、顯影、堅膜烘烤、顯影檢查等工序。在光刻過程中,光刻膠被均勻涂布在襯底上,經(jīng)過曝光、顯影與刻蝕等工藝,將掩膜版上的圖形轉(zhuǎn)移到襯底上,形成與掩膜版完全對應(yīng)的幾何圖形。光刻工藝約占整個芯片制造成本的35%,耗時占整個芯片工藝的40-50%,是半導(dǎo)體制造中重要的工藝。隨著半導(dǎo)體制程不斷縮小,光刻工藝對光刻膠要求逐步提高,需求量也隨之增加。從全球市場來看,專注電子材料市場研究的TECHCET預(yù)測數(shù)據(jù)顯示,2021年全球半導(dǎo)體制造光刻膠市場規(guī)模將同比增長11%,達(dá)到19億美元。光刻膠所屬的微電子化學(xué)品是電子行業(yè)與化工行業(yè)交叉的領(lǐng)域,是典型的技術(shù)密集行業(yè)。
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(xué)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(yīng),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)。彩色光刻膠及黑色光刻膠市場也呈現(xiàn)日韓企業(yè)主導(dǎo)的格局,國內(nèi)企業(yè)有雅克科技、飛凱材料、彤程新材等。普陀半導(dǎo)體光刻膠顯示面板材料
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。浙江g線光刻膠顯示面板材料
光刻膠又稱光致抗蝕劑,是一種對光敏感的混合液體。其組成部分包括: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。光刻膠可以通過光化學(xué)反應(yīng),經(jīng)曝光、顯影等光刻工序?qū)⑺枰奈⒓?xì)圖形從光罩(掩模版)轉(zhuǎn)移到待加工基片上。依據(jù)使用場景,這里的待加工基片可以是集成電路材料,顯示面板材料或者印刷電路板。據(jù)第三方機構(gòu)智研咨詢統(tǒng)計,2019年全球光刻膠市場規(guī)模預(yù)計近90億美元,自 2010年至今CAGR約5.4%。預(yù)計該市場未來3年仍將以年均5%的速度增長,至2022年全球光刻膠市場規(guī)模將超過100億美元。浙江g線光刻膠顯示面板材料