光刻胶是光刻工艺中较关键材料,国产替代需求紧迫。光刻工艺是指在光照作用下,借助光刻胶将掩膜版上的图形转移到基片上的技术,在半导体制造领域,随着集成电路线宽缩小、集成度大为提升,光刻工艺技术难度大幅提升,成为延续摩尔定律的关键技术之一。同时,器件和走线的复杂度和密集度大幅度提升,较好制程关键层次需要两次甚至多次曝光来实现。其中,光刻胶的质量和性能是影响集成电路性能、成品率及可靠性的关键因素。光刻胶经过几十年不断的发展和进步,应用领域不断扩大,衍生出非常多的种类。不同用途的光刻胶曝光光源、反应机理、制造工艺、成膜特性、加工图形线路的精度等性能要求不同,导致对于材料的溶解性、耐蚀刻性、感光性能、耐热性等要求不同。因此每一类光刻胶使用的原料在化学结构、性能上都比较特殊,要求使用不同品质等级的光刻胶**化学品。接触式光刻曝光主要优点是可以使用价格较低的设备制造出较小的特征尺寸。湖南光刻外协
普通的光刻胶在成像过程中,由于存在一定的衍射、反射和散射,降低了光刻胶图形的对比度,从而降低了图形的分辨率。随着曝光加工特征尺寸的缩小,入射光的反射和散射对提高图形分辨率的影响也越来越大。为了提高曝光系统分辨率的性能,人们正在研究在曝光光刻胶的表面覆盖抗反射涂层的新型光刻胶技术。该技术的引入,可明显减小光刻胶表面对入射光的反射和散射,从而改善光刻胶的分辨率性能,但由此将引起工艺复杂性和光刻成本的增加。伴随着新一代曝光技术(NGL)的研究与发展,为了更好的满足其所能实现光刻分辨率的同时,光刻胶也相应发展。先进曝光技术对光刻胶的性能要求也越来越高。低线宽光刻工艺光刻喷嘴喷雾模式和硅片旋转速度是实现硅片间溶解率和均匀性的可重复性的关键调节参数。
光聚合型,可形成正性光刻胶,是通过采用了烯类单体,在光作用下生成自由基从而进一步引发单体聚合,较后生成聚合物的过程;光分解型光刻胶可以制成正性胶,通过采用含有叠氮醌类化合物的材料在经过光照后,发生光分解反应的过程。光交联型,即采用聚乙烯醇月桂酸酯等作为光敏材料,在光的作用下,其分子中的双键被打开,并使链与链之间发生交联,形成一种不溶性的网状结构,从而起到抗蚀作用,是一种典型的负性光刻胶。按照应用领域的不同,光刻胶又可以分为印刷电路板(PCB)用光刻胶、液晶显示(LCD)用光刻胶、半导体用光刻胶和其他用途光刻胶。PCB 光刻胶技术壁垒相对其他两类较低,而半导体光刻胶表示着光刻胶技术较先进水平。
通常来说,在使用工艺方法一致的情况下,波长越短,加工分辨率越佳。静态旋转法:首先把光刻胶通过滴胶头堆积在衬底的中心,然后低速旋转使得光刻胶铺开,再以高速旋转甩掉多余的光刻胶。在高速旋转的过程中,光刻胶中的溶剂会挥发一部分。静态涂胶法中的光刻胶堆积量非常关键,量少了会导致光刻胶不能充分覆盖硅片,量大了会导致光刻胶在硅片边缘堆积甚至流到硅片的背面,影响工艺质量。动态喷洒法:随着硅片尺寸越来越大,静态涂胶已经不能满足较新的硅片加工需求。广东省科学院半导体研究所。光刻版材质主要是两种,一个是石英材质一个是苏打材质,石英材料的透光率会比苏打的透光率要高。
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,较后生成聚合物;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。动态喷洒法:随着硅片尺寸越来越大,静态涂胶已经不能满足较新的硅片加工需求。广东省科学院半导体研究所。正性光刻胶主要应用于腐蚀和刻蚀工艺,而负胶工艺主要应用于剥离工艺。湖南光刻外协
光刻技术是借用照相技术、平板印刷技术的基础上发展起来的半导体关键工艺技术。湖南光刻外协
光刻胶行业具有极高的行业壁垒,因此在全球范围其行业都呈现寡头垄断的局面。光刻胶行业长年被日本和美国专业公司垄断。目前**大厂商就占据了全球光刻胶市场87%的份额,行业集中度高。并且高分辨率的KrF和ArF半导体光刻胶中心技术亦基本被日本和美国企业所垄断,产品绝大多数出自日本和美国公司。整个光刻胶市场格局来看,日本是光刻胶行业的巨头聚集地。目前中国大陆对于电子材料,特别是光刻胶方面对国外依赖较高。所以在半导体材料方面的国产代替是必然趋势。广东省科学院半导体研究所。湖南光刻外协
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