抗蚀性即光刻胶材料在刻蚀过程中的抵抗力。在图形从光刻胶转移到晶片的过程中,光刻胶材料必须能够抵抗高能和高温(>150℃)而不改变其原有特性 。在后续的刻蚀工序中保护衬底表面。耐热稳定性、抗刻蚀能力和抗离子轰击能力 。在湿法刻蚀中,印有电路图形的光刻胶需要连同硅片一同置入化学刻蚀液中,进行很多次的湿法腐蚀。只有光刻胶具有很强的抗蚀性,才能保证刻蚀液按照所希望的选择比刻蚀出曝光所得图形,更好体现器件性能。在干法刻蚀中,例如集成电路工艺中在进行阱区和源漏区离子注入时,需要有较好的保护电路图形的能力,否则光刻胶会因为在注入环境中挥发而影响到注入腔的真空度。此时注入的离子将不会起到其在电路制造工艺中应起到的作用,器件的电路性能受阻。目前,中国本土光刻胶以PCB用光刻胶为主,平板显示、半导体用光刻胶供应量占比极低。华东TFT-LCD正性光刻胶曝光
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。浦东PCB光刻胶溶剂聚合度越小,发生微相分离的尺寸越小,对应的光刻图形越小。
离子束光刻技术可分为聚焦离子束光刻、离子束投影式光刻。聚焦离子束光刻用途较多,常以镓离子修补传统及相位转移掩膜板;离子束投影式光刻主要使用150 keV的H+、H2+、H3+、He+,以镂空式模板,缩小投影(4~5倍) 。离子束光刻与电子束直写光刻技术类似,不需要掩膜板,应用高能离子束直写。离子束的散射没有电子束那么强,因此具有更好的分辨率。液态金属离子源为较简单的曝光源:在钨针或钼针的顶端附上镓或金硅合金,加热融化后经由外层为液态金属表面产生的场使离子发射,其发射面积很小(<10 nm),因此利用离子光学系统可较容易地将发射的离子聚焦成细微离子束,从而进行高分辨率的离子束曝光。
中国半导体光刻胶市场规模增速超过全球。随着半导体制程节点不断缩小,光刻工艺对光刻胶要求越来越高,需求量也越来越大。据智研咨询数据,2018年全球半导体用光刻胶市场规模约13亿美元,年复合增速为5.4%,预计未来5年年均增速约8%-10%;中国半导体用光刻胶市场规模约23亿元人民币,年复合增速为9.8%,预计未来5年年均增速约10%。以前,光刻胶主要依赖进口,随着科技的逐渐发展,国产化光刻胶趋势越来越明显,相信国内光刻胶技术会越来越成熟,光刻胶国产化是必然趋势。光刻胶是集成电路制造的重要材料:光刻胶的质量和性能是影响集成电路性能、成品率及可靠性的关键因素。
g-line与i-line光刻胶均使用线性酚醛成分作为树脂主体,重氮萘醌成分(DQN 体系)作为感光剂。未经曝光的DQN成分作为抑制剂,可以十倍或者更大的倍数降低光刻胶在显影液中的溶解速度。曝光后,重氮萘醌(DQN)基团转变为烯酮,与水接触时,进一步转变为茚羟酸,从而得以在曝光区被稀碱水显影时除去。由此,曝光过的光刻胶会溶解于显影液而被去除,而未曝光的光刻胶部分则得以保留。虽然g-line光刻胶和i-line 光刻胶使用的成分类似,但是其树脂和感光剂在微观结构上均有变化,因而具有不同的分辨率。G-line光刻胶适用于0.5um(500nm)以上尺寸的集成电路制作,而i-line光刻胶使用于0.35um(350nm至0.5um(500nm)尺寸的集成电路制作。产品纯度、金属离子杂质控制等也是光刻胶生产工艺中需面临的技术难关,光刻胶纯度不足会导致芯片良率下降。光聚合型光刻胶集成电路材料
按曝光波长可分为紫外光刻胶、深紫外光刻胶、极紫外光刻胶、电子束光刻胶、离子束光刻胶、X射线光刻胶等。华东TFT-LCD正性光刻胶曝光
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。华东TFT-LCD正性光刻胶曝光