中国在光刻胶领域十分不利,虽然G线/I线光刻胶已经基本实现进口替代,但高级别光刻胶依然严重依赖进口。KrF/ArF光刻胶自给率不足5%,EUV光刻胶还只是“星星之火”。国产KrF光刻胶已经逐步实现国产替代并正在放量,ArF光刻胶也在逐步验证并实现销售当中,国产光刻胶已经驶入了快车道。随着下游产能的快速增长,国产KrF/ArF光刻胶的需求将会持续提升。众所周知,在半导体装置的制造过程中,用于各种电路的无缝电气连接金属布线随着半导体产品的高集成化、高速化,越来越要求以较小的线宽制作。因此,选择合适的光刻胶是非常重要的,随着金属布线的线宽变小,不单大功率和低压力被用作金属布线形成的蚀刻方法,根据所用光刻胶的特点,去除蚀刻进程中产生的聚合物和光刻胶是非常重要的。光刻胶行业的上下游合作处于互相依存的关系,市场新进入者很难与现有企业竞争,签约新客户的难度高。LCD触摸屏用光刻胶曝光
一般的光刻工艺流程包括以下步骤:1)旋涂。将光刻胶旋涂在基底上(通常为硅,也可以为化合物半导体)。2)前烘。旋涂后烘烤光刻胶膜,确保光刻胶溶剂全部挥发。3)曝光。经过掩模版将需要的图形照在光刻胶膜上,胶膜内发生光化学反应。4)后烘。某些光刻胶除了需要发生光反应,还需要进行热反应,因此需要在曝光后对光刻胶膜再次烘烤。5)显影。曝光(及后烘)后,光刻胶的溶解性能发生改变,利用适当的显影液将可溶解区域去除。经过这些过程,就完成了一次光刻工艺,后续将视器件制造的需要进行刻蚀、离子注入等其他工序。一枚芯片的制造,往往需要几次甚至几十次的光刻工艺才能完成。LCD触摸屏用光刻胶曝光光刻胶市场 ArF 与 KrF 占据主流,EUV 增长较快。
光刻胶的曝光机理很复杂。Ober课题组和Giannelis课题组指出,其中起主导作用的应为配体交换过程。若体系内有光致产酸剂或光自由基引发剂,它们在受到光照后形成新的配体,与金属纳米颗粒表面的配体交换;若不加入光敏剂,光照后纳米颗粒壳层的少量羧酸基团会与纳米颗粒解离,从而改变金属氧化物电荷,使双电层变宽,促使纳米颗粒的聚集。但美国德克萨斯大学达拉斯分校的Mattson等通过原位红外光谱、X射线光电子能谱和密度泛函计算等手段发现,溶解度转变过程主要是由于配体发生了自由基引发的不饱和碳-碳双键交联反应导致的。此类光刻胶的反应机理还有待进一步研究。
与EUV光源相比,UV光源更容易实现较高的功率;但UV曝光不能满足分辨线条的形成条件。因此PSCAR实际上是利用EUV曝光形成图案,再用UV曝光增加光反应的程度,从而实现提高EUV曝光灵敏度的效果。在起初的PSCAR体系基础之上,Tagawa课题组还开展了一系列相关研究,并通过在体系中引入对EUV光敏感的光可分解碱,开发出了PSCAR1.5,引入对UV光敏感的光可分解碱,开发出了PSCAR2.0。光可分解碱的引入可以减少酸扩散,使PSCAR光刻胶体系的对比度提高,粗糙度降低,也进一步提高了光刻胶的灵敏度。光刻胶发展至今已有百年历史,现已用于集成电路、显示、PCB 等领域,是光刻工艺的重要材料。
由于早期制约EUV光刻发展的技术瓶颈之一是光源功率太小,因此,在不降低其他光刻性能的前提下提高EUV光刻胶的灵敏度一直是科研人员的工作重点。为了解决这一问题,2013年,大阪大学的Tagawa等提出了光敏化化学放大光刻胶(PSCAR™)。与其他EUV化学放大光刻胶不同的是,PSCAR体系除了需在掩模下进行产生图案的EUV曝光,还要在EUV曝光之后进行UV整片曝光。PSCAR体系中除了有主体材料、光致产酸剂,还包括光敏剂前体。这是一种模型光敏剂前体的结构,它本身对UV光没有吸收,但在酸性条件下可以转化为光敏剂,对UV光有吸收。按照化学结构分类:光刻胶可以分为光聚合型,光分解型,光交联型和化学放大型。苏州PCB光刻胶显影
在半导体集成电路制造行业:主要使用g线光刻胶、i线光刻胶、KrF光刻胶、ArF光刻胶等。LCD触摸屏用光刻胶曝光
目前使用的ZEP光刻胶即采用了前一种策略。日本瑞翁公司开发的ZEP光刻胶起初用于电子束光刻,常用的商用品种ZEP520A为α-氯丙烯酸甲酯和α-甲基苯乙烯的1∶1共聚物。氯原子的引入可提高灵敏度,此外苯乙烯部分也可提高抗刻蚀性和玻璃化转变温度。采用后一种策略时,常用的高分子主链有聚碳酸酯和聚砜。2010年,美国纽约州立大学的课题组报道了一系列以聚碳酸酯高分子为主体材料的光刻胶,高分子主链中具有二级或三级烯丙酯结构可在酸催化下裂解形成双键和羧酸。此外,他们还在高分子中引入了芳香基团,以增强其抗刻蚀性。可获得36nm线宽、占空比为1∶1的线条,22.5mJ·cm−2的剂量下可获得线宽为26nm的线条。LCD触摸屏用光刻胶曝光