在双重曝光工艺中,若光刻胶可以接受多次光刻曝光而不在光罩遮挡的区域发生光化学反应,就可以节省一次刻蚀,一次涂胶和一次光刻胶清洗流程。由于在非曝光区域光刻胶仍然会接受到相对少量的光刻辐射,在两次曝光过程后,非曝光区域接受到的辐射有可能超过光刻胶的曝光阈值E0,而发生错误的光刻反应。如果非曝光区域的光刻胶在两次曝光后接受到的辐射能量仍然小于其曝光阈值E0,那么就是一次合格的双重曝光。从这个例子可以看出,与单次曝光不同,双重曝光要求光刻胶的曝光阈值和光刻光源的照射强度之间的权衡。氧化物型光刻胶:这种类型的光刻胶由氧化硅或其他窄带隙材料制成。在制造高质量微电子设备时非常有用。嘉定光聚合型光刻胶集成电路材料
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。其中,日本 JSR、东京应化、日本信越与富士电子材料市占率加和达到72%。并且高分辨率的 KrF 和 ArF 半导体光刻胶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,如杜邦、JSR 株式会社、信越化学、东京应化工业、Fujifilm,以及韩国东进等企业。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。上海ArF光刻胶印刷电路板亚甲基双苯醚型光刻胶:这种类型的光刻胶适用于制造精度较低的电路元件。
美国能源部布鲁克海文国家实验室的研究人员采用原子层沉积(ALD)系统,将有机聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)与氧化铝结合起来,创造了杂化有机-无机光刻胶。他们在将涂有PMMA薄膜的衬底放到ALD反应室中之后,引入了铝前驱物蒸汽。这个蒸汽通过PMMA基质内部的微小分子孔扩散,与聚合物链内部的化学物质结合到一起。然后,他们引入了另一种前驱物(例如水),与前驱物反应形成PMMA基体内部的氧化铝。该杂化光刻胶的蚀刻选择比远远高于ZEP(一种昂贵的光刻胶)和二氧化硅。
灵敏度即光刻胶上产生一个良好的图形所需一定波长光的较小能量值(或较小曝光量)。单位:毫焦/平方厘米或mJ/cm2。光刻胶的敏感性对于波长更短的深紫外光(DUV)、极深紫外光(EUV)等尤为重要 。负胶通常需5~15 s时间曝光,正胶较慢,其曝光时间为负胶的3~4倍 。灵敏度反映了光刻胶材料对某种波长的光的反应程度。不同的光刻胶对于不同的波长的光是有选择性的。比如248 nm波长光刻胶的成膜树脂中存在苯环结构,对193 nm波长的光具有很强的吸收作用,即对193 nm波长的光是不透明的,因此193 nm光刻胶必须改变树脂主体。同时,高的产出要求短的曝光时间,对光刻胶的灵敏度要求也越来越高。通常以曝光剂量作为衡量光刻胶灵敏度的指标,曝光剂量值越小,光刻胶的灵敏度越高。i线光刻胶材料曝光剂量在数百mJ/cm2左右,而KrF和ArF的光刻胶材料,其曝光剂量则在30和20 mJ/cm2左右 。灵敏度可以体现于光刻胶的对比度曲线上。光刻胶只是一种形象的说法,因为光刻胶从外观上呈现为胶状液体。
光刻工艺历经硅片表面脱水烘烤、旋转涂胶、软烘、曝光、曝光后烘烤、显影、坚膜烘烤、显影检查等工序。在光刻过程中,光刻胶被均匀涂布在衬底上,经过曝光、显影与刻蚀等工艺,将掩膜版上的图形转移到衬底上,形成与掩膜版完全对应的几何图形。光刻工艺约占整个芯片制造成本的35%,耗时占整个芯片工艺的40-50%,是半导体制造中重要的工艺。随着半导体制程不断缩小,光刻工艺对光刻胶要求逐步提高,需求量也随之增加。从全球市场来看,专注电子材料市场研究的TECHCET预测数据显示,2021年全球半导体制造光刻胶市场规模将同比增长11%,达到19亿美元。光刻胶行业日系企业实力雄厚,国内厂商有望复刻成功经验。普陀LCD触摸屏用光刻胶曝光
有机-无机杂化光刻胶被认为是实现10nm以下工业化模式的理想材料。嘉定光聚合型光刻胶集成电路材料
此外,光刻胶也可以用于液晶平板显示等较大面积电子产品的制作。90年代后半期,遵从摩尔定律的指引,半导体制程工艺尺寸开始缩小到0.35um(350nm)以下,因而开始要求更高分辨率的光刻技术。深紫外光由于波长更短,衍射作用小,所以可以用于更高分辨率的光刻光源。随着 KrF、ArF等稀有气体卤化物准分子激发态激光光源研究的发展,248nm(KrF)、193nnm(ArF)的光刻光源技术开始成熟并投入实际使用。然而,由于 DQN 体系光刻胶对深紫外光波段的强烈吸收效应,KrF和ArF作为光刻气体产生的射光无法穿透DQN光刻胶,这意味着光刻分辨率会受到严重影响。因此深紫外光刻胶采取了与i-line和g-line光刻胶完全不同的技术体系,这种技术体系被称为化学放大光阻体系(Chemically Amplified Resist, CAR)。嘉定光聚合型光刻胶集成电路材料
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