嘉定光聚合型光刻膠集成電路材料

來源: 發(fā)布時間:2023-08-17

在雙重曝光工藝中,若光刻膠可以接受多次光刻曝光而不在光罩遮擋的區(qū)域發(fā)生光化學反應,就可以節(jié)省一次刻蝕,一次涂膠和一次光刻膠清洗流程。由于在非曝光區(qū)域光刻膠仍然會接受到相對少量的光刻輻射,在兩次曝光過程后,非曝光區(qū)域接受到的輻射有可能超過光刻膠的曝光閾值E0,而發(fā)生錯誤的光刻反應。如果非曝光區(qū)域的光刻膠在兩次曝光后接受到的輻射能量仍然小于其曝光閾值E0,那么就是一次合格的雙重曝光。從這個例子可以看出,與單次曝光不同,雙重曝光要求光刻膠的曝光閾值和光刻光源的照射強度之間的權衡。氧化物型光刻膠:這種類型的光刻膠由氧化硅或其他窄帶隙材料制成。在制造高質量微電子設備時非常有用。嘉定光聚合型光刻膠集成電路材料

光刻膠行業(yè)具有極高的行業(yè)壁壘,因此在全球范圍其行業(yè)都呈現寡頭壟斷的局面。光刻膠行業(yè)長年被日本和美國專業(yè)公司壟斷。目前大廠商就占據了全球光刻膠市場 87%的份額,行業(yè)集中度高。其中,日本 JSR、東京應化、日本信越與富士電子材料市占率加和達到72%。并且高分辨率的 KrF 和 ArF 半導體光刻膠技術亦基本被日本和美國企業(yè)所壟斷,產品絕大多數出自日本和美國公司,如杜邦、JSR 株式會社、信越化學、東京應化工業(yè)、Fujifilm,以及韓國東進等企業(yè)。整個光刻膠市場格局來看,日本是光刻膠行業(yè)的巨頭聚集地。上海ArF光刻膠印刷電路板亞甲基雙苯醚型光刻膠:這種類型的光刻膠適用于制造精度較低的電路元件。

美國能源部布魯克海文國家實驗室的研究人員采用原子層沉積(ALD)系統(tǒng),將有機聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)與氧化鋁結合起來,創(chuàng)造了雜化有機-無機光刻膠。他們在將涂有PMMA薄膜的襯底放到ALD反應室中之后,引入了鋁前驅物蒸汽。這個蒸汽通過PMMA基質內部的微小分子孔擴散,與聚合物鏈內部的化學物質結合到一起。然后,他們引入了另一種前驅物(例如水),與前驅物反應形成PMMA基體內部的氧化鋁。該雜化光刻膠的蝕刻選擇比遠遠高于ZEP(一種昂貴的光刻膠)和二氧化硅。

靈敏度即光刻膠上產生一個良好的圖形所需一定波長光的較小能量值(或較小曝光量)。單位:毫焦/平方厘米或mJ/cm2。光刻膠的敏感性對于波長更短的深紫外光(DUV)、極深紫外光(EUV)等尤為重要  。負膠通常需5~15 s時間曝光,正膠較慢,其曝光時間為負膠的3~4倍  。靈敏度反映了光刻膠材料對某種波長的光的反應程度。不同的光刻膠對于不同的波長的光是有選擇性的。比如248 nm波長光刻膠的成膜樹脂中存在苯環(huán)結構,對193 nm波長的光具有很強的吸收作用,即對193 nm波長的光是不透明的,因此193 nm光刻膠必須改變樹脂主體。同時,高的產出要求短的曝光時間,對光刻膠的靈敏度要求也越來越高。通常以曝光劑量作為衡量光刻膠靈敏度的指標,曝光劑量值越小,光刻膠的靈敏度越高。i線光刻膠材料曝光劑量在數百mJ/cm2左右,而KrF和ArF的光刻膠材料,其曝光劑量則在30和20 mJ/cm2左右 。靈敏度可以體現于光刻膠的對比度曲線上。光刻膠只是一種形象的說法,因為光刻膠從外觀上呈現為膠狀液體。

光刻工藝歷經硅片表面脫水烘烤、旋轉涂膠、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,經過曝光、顯影與刻蝕等工藝,將掩膜版上的圖形轉移到襯底上,形成與掩膜版完全對應的幾何圖形。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%,是半導體制造中重要的工藝。隨著半導體制程不斷縮小,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預測數據顯示,2021年全球半導體制造光刻膠市場規(guī)模將同比增長11%,達到19億美元。光刻膠行業(yè)日系企業(yè)實力雄厚,國內廠商有望復刻成功經驗。普陀LCD觸摸屏用光刻膠曝光

有機-無機雜化光刻膠被認為是實現10nm以下工業(yè)化模式的理想材料。嘉定光聚合型光刻膠集成電路材料

此外,光刻膠也可以用于液晶平板顯示等較大面積電子產品的制作。90年代后半期,遵從摩爾定律的指引,半導體制程工藝尺寸開始縮小到0.35um(350nm)以下,因而開始要求更高分辨率的光刻技術。深紫外光由于波長更短,衍射作用小,所以可以用于更高分辨率的光刻光源。隨著 KrF、ArF等稀有氣體鹵化物準分子激發(fā)態(tài)激光光源研究的發(fā)展,248nm(KrF)、193nnm(ArF)的光刻光源技術開始成熟并投入實際使用。然而,由于 DQN 體系光刻膠對深紫外光波段的強烈吸收效應,KrF和ArF作為光刻氣體產生的射光無法穿透DQN光刻膠,這意味著光刻分辨率會受到嚴重影響。因此深紫外光刻膠采取了與i-line和g-line光刻膠完全不同的技術體系,這種技術體系被稱為化學放大光阻體系(Chemically Amplified Resist, CAR)。嘉定光聚合型光刻膠集成電路材料

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