雖然在2007年之后,一些波長更短的準分子光刻光源技術(shù)陸續(xù)出現(xiàn),但是這些波段的輻射都很容易被光刻鏡頭等光學材料吸收,使這些材料受熱產(chǎn)生膨脹而無法正常工作。少數(shù)可以和這些波段的輻射正常工作的光學材料,比如氟化鈣(螢石)等,成本長期居高不下。再加上浸沒光刻和多重曝光等新技術(shù)的出現(xiàn),193nm波長ArF光刻系統(tǒng)突破了此前 65nm 分辨率的瓶頸,所以在45nm 到10nm之間的半導體制程工藝中,ArF光刻技術(shù)仍然得到了很大的應用。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。光刻膠通過光化學反應,經(jīng)曝光、顯影等光刻工序?qū)⑺枰奈⒓殘D形從光罩(掩模版)轉(zhuǎn)移到待加工基片上。江蘇半導體光刻膠顯影
肉桂酸酯類的光刻膠:這類光刻膠在紫外光的照射下,肉桂酸上的不飽和鍵會打開,產(chǎn)生自由基,形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)。主要品種有聚乙烯醇肉桂酸酯光刻膠、聚乙烯氧乙基肉桂酸酯光刻膠和肉桂叉二酯光刻膠等。前者膠是早期被用于光刻膠制備的光敏高分子化合物,對二氧化硅、鋁、氧化鉻等材料都有良好的附著力,耐氫氟酸、磷酸腐蝕;中者膠在曝光下幾乎不受氧的影響,無須氮氣保護,分辨率1 μm左右,靈敏度較前者膠高1倍,黏附性好,抗蝕能力強,圖形清晰、線條整齊,耐熱性好,顯影后可在190℃堅膜0.5 h不變質(zhì),感光范圍在250~475 nm,特別對436 nm十分敏感,屬線型高分子聚合物;第三種膠能溶于酮類、烷烴等溶劑,不溶于水、乙醇等。有較好的黏附性和感光性 ,分辨率也很高,感光速度快。蘇州正性光刻膠溶劑光刻膠生產(chǎn)工藝復雜,技術(shù)壁壘高,其研發(fā)和量產(chǎn)對企業(yè)都具有極高要求。
光刻膠屬于半導體八大重要材料之一,根據(jù)全球半導體行業(yè)協(xié)會(SEMI)近期數(shù)據(jù),光刻膠在半導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。
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(wù)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。光刻膠的國產(chǎn)化公關(guān)正在展開,在面板屏顯光刻膠領(lǐng)域,中國已經(jīng)出現(xiàn)了一批有競爭力的本土企業(yè)。
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。光刻膠的研發(fā)是不斷進行配方調(diào)試的過程,且難以通過現(xiàn)有產(chǎn)品反向解構(gòu)出其配方,這對技術(shù)有很大的要求。江蘇濕膜光刻膠
光刻膠行業(yè)的上下游合作處于互相依存的關(guān)系,市場新進入者很難與現(xiàn)有企業(yè)競爭,簽約新客戶的難度高。江蘇半導體光刻膠顯影
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(xiàn)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(jù)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(shù)亦基本被日本和美國企業(yè)所壟斷,產(chǎn)品絕大多數(shù)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。江蘇半導體光刻膠顯影