光刻膠的技術(shù)壁壘包括配方技術(shù),質(zhì)量控制技術(shù)和原材料技術(shù)。配方技術(shù)是光刻膠實現(xiàn)功能的要點,質(zhì)量控制技術(shù)能夠保證光刻膠性能的穩(wěn)定性而較好的原材料則是光刻膠性能的基礎(chǔ)。配方技術(shù):由于光刻膠的下游用戶是IC芯片和FPD面板制造商,不同的客戶會有不同的應(yīng)用需求,同一個客戶也有不同的光刻應(yīng)用需求。一般一塊半導(dǎo)體芯片在制造過程中需要進(jìn)行10-50道光刻過程,由于基板不同、分辨率要求不同、蝕刻方式不同等,不同的光刻過程對光刻膠的具體要求也不一樣,即使類似的光刻過程,不同的廠商也會有不同的要求。針對以上不同的應(yīng)用需求,光刻膠的品種非常多,這些差異主要通過調(diào)整光刻膠的配方來實現(xiàn)。因此,通過調(diào)整光刻膠的配方,滿足差異化的應(yīng)用需求,是光刻膠制造商重要的技術(shù)。光刻膠發(fā)展至今已有百年歷史,現(xiàn)已用于集成電路、顯示、PCB 等領(lǐng)域,是光刻工藝的重要材料。昆山PCB光刻膠光致抗蝕劑
EUV(極紫外光)光刻技術(shù)是20年來光刻領(lǐng)域的進(jìn)展。由于目前可供利用的光學(xué)材料無法很好支持波長13nm以下的輻射的反射和透射,因此 EUV 光刻技術(shù)使用波長為13.5nm的紫外光作為光刻光源。EUV(極紫外光)光刻技術(shù)將半導(dǎo)體制程技術(shù)在10nm以下的區(qū)域繼續(xù)推進(jìn)。在 EUV 光刻工藝的 13.5nm 波長尺度上,量子的不確定性效應(yīng)開始顯現(xiàn),為相應(yīng)光源,光罩和光刻膠的設(shè)計和使用帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。目前 EUV 光刻機(jī)只有荷蘭 ASML 有能力制造,許多相應(yīng)的技術(shù)細(xì)節(jié)尚不為外界所知。在即將到來的 EUV 光刻時代,業(yè)界預(yù)期已經(jīng)流行長達(dá) 20 年之久的 KrF、ArF 光刻膠技術(shù)或?qū)⒂瓉砑夹g(shù)變革。光聚合型光刻膠光引發(fā)劑經(jīng)過多年技術(shù)積累,國內(nèi)已形成一定光刻膠用電子化學(xué)品產(chǎn)能,國內(nèi)公司市場份額逐步提升,國產(chǎn)替代正在進(jìn)行。
導(dǎo)體光刻膠的涂敷方法主要是旋轉(zhuǎn)涂膠法,具體可以分為靜態(tài)旋轉(zhuǎn)法和動態(tài)噴灑法。靜態(tài)旋轉(zhuǎn)法:首先把光刻膠通過滴膠頭堆積在硅片的中心,然后低速旋轉(zhuǎn)使得光刻膠鋪開,再以高速旋轉(zhuǎn)甩掉多余的光刻膠。在高速旋轉(zhuǎn)的過程中,光刻膠中的溶劑會揮發(fā)一部分。靜態(tài)涂膠法中的光刻膠堆積量非常關(guān)鍵,量少了會導(dǎo)致光刻膠不能充分覆蓋硅片,量大了會導(dǎo)致光刻膠在硅片邊緣堆積甚至流到硅片的背面,影響工藝質(zhì)量。動態(tài)噴灑法:隨著硅片尺寸越來越大,靜態(tài)涂膠已經(jīng)不能滿足新型的硅片加工需求。相對靜態(tài)旋轉(zhuǎn)法而言,動態(tài)噴灑法在光刻膠對硅片進(jìn)行澆注的時刻就開始以低速旋轉(zhuǎn)幫助光刻膠進(jìn)行**初的擴(kuò)散。這種方法可以用較少量的光刻膠形成更均勻的光刻膠鋪展,以高速旋轉(zhuǎn)形成滿足厚薄與均勻度要求的光刻膠膜。
歷史上光刻機(jī)所使用的光源波長呈現(xiàn)出與集成電路關(guān)鍵尺寸同步縮小的趨勢。不同波長的光刻光源要求截然不同的光刻設(shè)備和光刻膠材料。在20世紀(jì)80年代,半導(dǎo)體制成的主流工藝尺寸在1.2um(1200nm)至 0.8um(800nm)之間。那時候波長436nm的光刻光源被大量使用。在90年代前半期,隨著半導(dǎo)體制程工藝尺寸朝 0.5um(500nm)和0.35um(350nm)演進(jìn),光刻開始采用365nm波長光源。436nm和365nm光源分別是高壓汞燈中能量比較高,波長**短的兩個譜線。高壓汞燈技術(shù)成熟,因此很早被用來當(dāng)作光刻光源。使用波長短,能量高的光源進(jìn)行光刻工藝更容易激發(fā)光化學(xué)反應(yīng)、提高光刻分別率。以研究光譜而聞名的近代德國科學(xué)家約瑟夫·弗勞恩霍夫?qū)⑦@兩種波長的光譜分別命名為G線和I線。這也是 g-line光刻和 i-line光刻技術(shù)命名的由來。按照化學(xué)結(jié)構(gòu)分類:光刻膠可以分為光聚合型,光分解型,光交聯(lián)型和化學(xué)放大型。
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(xué)反應(yīng),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(yīng)。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(qiáng)度之間的權(quán)衡。有機(jī)-無機(jī)雜化光刻膠結(jié)合了有機(jī)和無機(jī)材料的優(yōu)點,在可加工性、抗蝕刻性、極紫外光吸收具有優(yōu)勢。華東顯示面板光刻膠顯影
光刻膠通過光化學(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。昆山PCB光刻膠光致抗蝕劑
光刻膠屬于半導(dǎo)體八大重要材料之一,根據(jù)全球半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(SEMI)近期數(shù)據(jù),光刻膠在半導(dǎo)體晶圓制造材料價值占比5%,光刻膠輔助材料占比7%,二者合計占比12%,光刻膠及輔助材料是繼硅片、電子特氣和光掩模之后的第四大半導(dǎo)體材料。光刻膠又稱光致抗蝕劑,是指通過紫外光、電子束、離子束、X射線等照射或輻射,其溶解度發(fā)生變化的耐蝕劑刻薄膜材料,目前被用于光電信息產(chǎn)業(yè)的微細(xì)圖形線路加工制作環(huán)節(jié)。光刻膠由增感劑(光引發(fā)劑)、感光樹脂(聚合劑)、溶劑與助劑構(gòu)成。昆山PCB光刻膠光致抗蝕劑
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