随着IC集成度的提高,世界集成电路的制程工艺水平按已由微米级、亚微米级、深亚微米级进入到纳米级阶段。集成电路线宽不断缩小的趋势,对包括光刻在内的半导体制程工艺提出了新的挑战。在半导体制程的光刻工艺中,集成电路线宽的特征尺寸可以由如右所示的瑞利公式确定:CD=k1*λ/NA。CD (Critical Dimension)表示集成电路制程中的特征尺寸;k1是瑞利常数,是光刻系统中工艺和材料的一个相关系数;λ是曝光波长,而NA(Numerical Aperture)则是指光刻机的孔径数值。因此,光刻机需要通过降低瑞利常数和曝光波长,增大孔径尺寸来制造具有更小特征尺寸的集成电路。其中降低曝光波长与光刻机使用的光源以及光刻胶材料高度相关。光刻胶市场 ArF 与 KrF 占据主流,EUV 增长较快。苏州化学放大型光刻胶单体
按显示效果分类;光刻胶可分为正性光刻胶和负性光刻胶。负性光刻胶显影时形成的图形与光罩(掩膜版)相反;正性光刻胶形成的图形与掩膜版相同。两者的生产工艺流程基本一致,区别在于主要原材料不同。
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。光聚合型光刻胶采用烯类单体,在光作用下生成自由基,进一步引发单体聚合,生成聚合物;光分解型光刻胶,采用含有重氮醌类化合物(DQN)材料作为感光剂,其经光照后,发生光分解反应,可以制成正性光刻胶;光交联型光刻胶采用聚乙烯醇月桂酸酯等作为光敏材料,在光的作用下,形成一种不溶性的网状结构,而起到抗蚀作用,可以制成负性光刻胶。 华东光刻胶曝光光刻胶通过光化学反应,经曝光、显影等光刻工序将所需要的微细图形从光罩(掩模版)转移到待加工基片上。
X射线对物质的化学作用类似电子束,X射线曝光时,X射线本身并不能直接引起光刻胶的反应,它的能量是消耗的光电子放射过程而产生低能电子束上。正是这些低能电子使光刻胶的分子离化,并激励产生化学反应,使光刻胶分子间的结合键解离,或键合成高分子,在某些显影液中变成易溶或不溶。X射线光刻胶和电子束光刻胶没有本质的区别 ,因此所有的电子束胶都可以与X射线光刻胶混用,一部分248 nm光学光刻胶亦可用作X射线光刻胶 ,X射线光刻胶的分辨率十分高,例如早期正性的光刻胶有用含氟的聚甲基丙烯酸酯 ,负胶有用甲基丙烯酸缩水甘油酯-丙烯酸乙酯共聚体和聚丙烯酸-2,3-二氯-1-丙酯。
浸没光刻:在与浸没光刻相对的干法光刻中,光刻透镜与光刻胶之间是空气。光刻胶直接吸收光源发出的紫外辐射并发生光化学反应。在浸没光刻中,光刻镜头与光刻胶之间是特定液体。这些液体可以是纯水也可以是别的化合物液体。光刻光源发出的辐射经过这些液体的时候发生了折射,波长变短。这样,在不改变光源的前提条件下,更短波长的紫外光被投影光刻胶上,提高了光刻加工的分辨率。双重光刻:双重光刻的意思是通过两次光刻使得加工分辨率翻倍。实现这个目的的一种方法是在开始光刻过后平移同一个光罩进行第二次光刻,以提高加工分辨率。下图右展示了这样一个过程。下图右中双重光刻子进行了两次涂胶,两次光刻和两次刻蚀。随着光刻胶技术的进步,只需要一次涂胶,两次光刻和一次刻蚀的双重光刻工艺也成为可能。光刻胶下游为印刷电路板、显示面板和电子芯片,广泛应用于消费电子、航空航天等领域。
受制于国内光刻胶技术发展水平,目前我国前沿光刻胶的自给率仍然保持较低水平。尽管国内光刻胶市场保持良好的增长趋势,但以KrF、ArF光刻胶为主的半导体光刻胶领域国内市场份额仍然较小,前沿光刻胶市场长期为国外巨头所垄断。从技术水平来看,目前中国本土光刻胶的整体技术水平与国际先进水平存在明显差距,且主要集中在技术含量较低的PCB光刻胶领域,而在半导体光刻胶和LCD光刻胶方面自给率较低。具体而言,半导体光刻胶中g线/i线光刻胶国产化率为10%,而ArF/KrF光刻胶的国产化率为1%,对于前沿的EUV光刻胶目前仍处于研发阶段。半导体光刻胶的涂敷方法主要是旋转涂胶法,具体可以分为静态旋转法和动态喷洒法。江苏正性光刻胶显影
光刻胶行业日系企业实力雄厚,国内厂商有望复刻成功经验。苏州化学放大型光刻胶单体
包括光刻胶在内的微电子化学品有技术要求高、功能性强、产品更新快等特点,其产品品质对下游电子产品的质量和效率有非常大的影响。因此,下游企业对微电子化学品供应商的质量和供货能力十分重视,常采用认证采购的模式,需要通过送样检验、技术研讨、信息回馈、技术改进、小批试做、大批量供货、售后服务评价等严格的筛选流程。认证时间久,要求严苛;一般产品得到下游客户的认证需要较长的时间周期。显示面板行业通常为1-2年,集成电路行业由于要求较高,认证周期能达到2-3年时间;认证阶段内,光刻胶供应商没有该客户的收入,这需要供应收有足够的资金实力。光刻胶供应商与客户粘性大;一般情况下,为了保持光刻胶供应和效果的稳定,下游客户与光刻胶供应商一旦建立供应关系后,不会轻易更换。通过建立反馈机制,满足个性化需求,光刻胶供应商与客户的粘性不断增加。后来者想要加入到供应商行列,往往需要满足比现有供应商更高的要求。所以光刻胶行业对新进入者壁垒较高。苏州化学放大型光刻胶单体