1)增感劑(光引發(fā)劑):是光刻膠的關(guān)鍵成分,對光刻膠的感光度、分辨率起著決定性作用。2)感光樹脂(聚合劑):用于將光刻膠中不同材料聚合在一起,構(gòu)成光刻膠的骨架,決定光刻膠的硬度、柔韌性、附著力等基本屬性。3)溶劑:是光刻膠中比較大成分,目的是使光刻膠處于液態(tài),但溶劑本身對光刻膠的化學性質(zhì)幾乎無影響。4)助劑:通常是專有化合物,主要用來改變光刻膠特定化學性質(zhì)。根據(jù)應用領(lǐng)域,光刻膠可分為半導體光刻膠、LCD光刻膠和PCB光刻膠,其技術(shù)壁壘依次降低(半導體光刻膠> LCD光刻膠> PCB光刻膠)。從國產(chǎn)化進程來看,PCB光刻膠目前國產(chǎn)替代進度較快,LCD光刻膠替代進度相對較快,而在半導體光刻膠領(lǐng)域國產(chǎn)技術(shù)較國外先進技術(shù)差距比較大。中國半導體光刻膠的快速崛起離不開中國整體半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。g線光刻膠樹脂
浸沒光刻:在與浸沒光刻相對的干法光刻中,光刻透鏡與光刻膠之間是空氣。光刻膠直接吸收光源發(fā)出的紫外輻射并發(fā)生光化學反應。在浸沒光刻中,光刻鏡頭與光刻膠之間是特定液體。這些液體可以是純水也可以是別的化合物液體。光刻光源發(fā)出的輻射經(jīng)過這些液體的時候發(fā)生了折射,波長變短。這樣,在不改變光源的前提條件下,更短波長的紫外光被投影光刻膠上,提高了光刻加工的分辨率。雙重光刻:雙重光刻的意思是通過兩次光刻使得加工分辨率翻倍。實現(xiàn)這個目的的一種方法是在開始光刻過后平移同一個光罩進行第二次光刻,以提高加工分辨率。下圖右展示了這樣一個過程。下圖右中雙重光刻子進行了兩次涂膠,兩次光刻和兩次刻蝕。隨著光刻膠技術(shù)的進步,只需要一次涂膠,兩次光刻和一次刻蝕的雙重光刻工藝也成為可能。昆山LCD觸摸屏用光刻膠顯影碳酸甲酯型光刻膠:這種類型的光刻膠在制造高分辨率電路元件方面非常有用。
g-line與i-line光刻膠均使用線性酚醛成分作為樹脂主體,重氮萘醌成分(DQN 體系)作為感光劑。未經(jīng)曝光的DQN成分作為抑制劑,可以十倍或者更大的倍數(shù)降低光刻膠在顯影液中的溶解速度。曝光后,重氮萘醌(DQN)基團轉(zhuǎn)變?yōu)橄┩c水接觸時,進一步轉(zhuǎn)變?yōu)檐崃u酸,從而得以在曝光區(qū)被稀堿水顯影時除去。由此,曝光過的光刻膠會溶解于顯影液而被去除,而未曝光的光刻膠部分則得以保留。雖然g-line光刻膠和i-line 光刻膠使用的成分類似,但是其樹脂和感光劑在微觀結(jié)構(gòu)上均有變化,因而具有不同的分辨率。G-line光刻膠適用于0.5um(500nm)以上尺寸的集成電路制作,而i-line光刻膠使用于0.35um(350nm至0.5um(500nm)尺寸的集成電路制作。
包括光刻膠在內(nèi)的微電子化學品有技術(shù)要求高、功能性強、產(chǎn)品更新快等特點,其產(chǎn)品品質(zhì)對下游電子產(chǎn)品的質(zhì)量和效率有非常大的影響。因此,下游企業(yè)對微電子化學品供應商的質(zhì)量和供貨能力十分重視,常采用認證采購的模式,需要通過送樣檢驗、技術(shù)研討、信息回饋、技術(shù)改進、小批試做、大批量供貨、售后服務評價等嚴格的篩選流程。認證時間久,要求嚴苛;一般產(chǎn)品得到下游客戶的認證需要較長的時間周期。顯示面板行業(yè)通常為1-2年,集成電路行業(yè)由于要求較高,認證周期能達到2-3年時間;認證階段內(nèi),光刻膠供應商沒有該客戶的收入,這需要供應收有足夠的資金實力。光刻膠供應商與客戶粘性大;一般情況下,為了保持光刻膠供應和效果的穩(wěn)定,下游客戶與光刻膠供應商一旦建立供應關(guān)系后,不會輕易更換。通過建立反饋機制,滿足個性化需求,光刻膠供應商與客戶的粘性不斷增加。后來者想要加入到供應商行列,往往需要滿足比現(xiàn)有供應商更高的要求。所以光刻膠行業(yè)對新進入者壁壘較高。我國光刻膠行業(yè)起步較晚,生產(chǎn)能力主要集中在 PCB 光刻膠、TN/STN-LCD 光刻膠等中低端產(chǎn)品。
按顯示效果分類;光刻膠可分為正性光刻膠和負性光刻膠。負性光刻膠顯影時形成的圖形與光罩(掩膜版)相反;正性光刻膠形成的圖形與掩膜版相同。兩者的生產(chǎn)工藝流程基本一致,區(qū)別在于主要原材料不同。
按照化學結(jié)構(gòu)分類;光刻膠可以分為光聚合型,光分解型,光交聯(lián)型和化學放大型。光聚合型光刻膠采用烯類單體,在光作用下生成自由基,進一步引發(fā)單體聚合,生成聚合物;光分解型光刻膠,采用含有重氮醌類化合物(DQN)材料作為感光劑,其經(jīng)光照后,發(fā)生光分解反應,可以制成正性光刻膠;光交聯(lián)型光刻膠采用聚乙烯醇月桂酸酯等作為光敏材料,在光的作用下,形成一種不溶性的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),而起到抗蝕作用,可以制成負性光刻膠。 以分子玻璃為成膜樹脂制備的光刻膠能夠獲得較高的分辨率和較低粗糙度的圖形。g線光刻膠樹脂
高壁壘和高價值量是光刻膠的典型特征。光刻膠屬于技術(shù)和資本密集型行業(yè),全球供應市場高度集中。g線光刻膠樹脂
抗蝕性即光刻膠材料在刻蝕過程中的抵抗力。在圖形從光刻膠轉(zhuǎn)移到晶片的過程中,光刻膠材料必須能夠抵抗高能和高溫(>150℃)而不改變其原有特性 。在后續(xù)的刻蝕工序中保護襯底表面。耐熱穩(wěn)定性、抗刻蝕能力和抗離子轟擊能力 。在濕法刻蝕中,印有電路圖形的光刻膠需要連同硅片一同置入化學刻蝕液中,進行很多次的濕法腐蝕。只有光刻膠具有很強的抗蝕性,才能保證刻蝕液按照所希望的選擇比刻蝕出曝光所得圖形,更好體現(xiàn)器件性能。在干法刻蝕中,例如集成電路工藝中在進行阱區(qū)和源漏區(qū)離子注入時,需要有較好的保護電路圖形的能力,否則光刻膠會因為在注入環(huán)境中揮發(fā)而影響到注入腔的真空度。此時注入的離子將不會起到其在電路制造工藝中應起到的作用,器件的電路性能受阻。g線光刻膠樹脂