光刻膠國產代替是中國半導體產業的迫切需要;自從中美貿易摩擦依賴,中國大陸積極布局集成電路產業。在半導體材料領域,光刻膠作為是集成電路制程技術進步的“燃料”,是國產代替重要環節,也是必將國產化的產品。光刻是半導制程的中心工藝,對制造出更先進,晶體管密度更大的集成電路起到決定性作用。每一代新的光刻工藝都需要新一代的光刻膠技術相匹配。現在,一塊半導體芯片在制造過程中一般需要進行10-50道光刻過程。其中不同的光刻過程對于光刻膠也有不一樣的具體需求。廣東省科學院半導體研究所。光刻其實就是一個圖形化轉印的過程。山東光刻實驗室
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定,下游客戶與光刻膠供應商一旦建立供應關系后,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,往往需要滿足比現有供應商更高的要求。所以光刻膠行業對新進入者壁壘較高。通常光刻膠等微電子化學品不僅品質要求高,而且需要多種不同的品類滿足下游客戶多樣化的需。如果沒有規模效益,供應商就無法承擔滿足***多樣化需求帶來的開銷。因此,品種規模構成了進入該行業的重要壁壘。廣東省科學院半導體研究所。佛山光刻加工廠接觸式曝光和非接觸式曝光的區別,在于曝光時掩模與晶片間相對關系是貼緊還是分開。
根據曝光方式的不同,光刻機主要分為接觸式,接近式以及投影式三種。接觸式光刻機,曝光時,光刻版壓在涂有光刻膠的襯底上,優點是設備簡單,分辨率高,沒有衍射效應,缺點是光刻版與涂有光刻膠的晶圓片直接接觸,每次接觸都會在晶圓片和光刻版上產生缺陷,降低光刻版使用壽命,成品率低。接近式光刻機,光刻版與光刻膠有一個很小的縫隙,因為光刻版與襯底沒有接觸,缺陷減少,優點是避免晶圓片與光刻版直接接觸,缺陷少,缺點是分辨率低,存在衍射效應。投影式曝光,一般光學系統將掩模版上的圖像縮小4x或5x倍,聚焦并與硅片上已有的圖形對準后曝光,每次曝光一小部分,曝完一個圖形后,硅片移動到下一個曝光位置繼續對準曝光,這種曝光方式分辨率比較高,但不產生缺陷。
光刻膠是微電子技術中微細圖形加工的關鍵材料之一,特別是近年來大規模和超大規模集成電路的發展,更是促進了光刻膠的研究開發和應用。印刷工業是光刻膠應用的另一重要領域。1954 年由明斯克等人首先研究成功的聚乙烯醇肉桂酸脂就是用于印刷工業的,以后才用于電子工業。光刻膠是一種有機化合物,它被紫外光曝光后,在顯影溶液中的溶解度會發生變化。硅片制造中所用的光刻膠以液態涂在硅片表面,而后**燥成膠膜。光刻膠的技術復雜,品種較多。根據其化學反應機理和顯影原理,可分負性膠和正性膠兩類。光照后形成不可溶物質的是負性膠;反之,對某些溶劑是不可溶的,經光照后變成可溶物質的即為正性膠。利用這種性能,將光刻膠作涂層,就能在硅片表面刻蝕所需的電路圖形。基于感光樹脂的化學結構,光刻膠可以分為三種類型。邊緣的光刻膠一般涂布不均勻,產生邊緣效應,不能得到很好的圖形,而且容易發生剝離而影響其它部分的圖形。
光刻膠行業具有極高的行業壁壘,因此在全球范圍其行業都呈現寡頭壟斷的局面。光刻膠行業長年被日本和美國專業公司壟斷。目前**大廠商就占據了全球光刻膠市場87%的份額,行業集中度高。并且高分辨率的KrF和ArF半導體光刻膠中心技術亦基本被日本和美國企業所壟斷,產品絕大多數出自日本和美國公司。整個光刻膠市場格局來看,日本是光刻膠行業的巨頭聚集地。目前中國大陸對于電子材料,特別是光刻膠方面對國外依賴較高。所以在半導體材料方面的國產代替是必然趨勢。常用的光刻機是掩模對準光刻,所以它被稱為掩模對準系統。天津數字光刻
光刻膠又稱光致抗蝕劑,是一種對光敏感的混合液體。山東光刻實驗室
光刻涂底方法:氣相成底膜的熱板涂底。HMDS蒸氣淀積,200~250C,30秒鐘;優點:涂底均勻、避免顆粒污染;旋轉涂底。缺點:顆粒污染、涂底不均勻、HMDS用量大。目的:使表面具有疏水性,增強基底表面與光刻膠的黏附性旋轉涂膠方法:a、靜態涂膠(Static)。硅片靜止時,滴膠、加速旋轉、甩膠、揮發溶劑(原光刻膠的溶劑約占65~85%,旋涂后約占10~20%);b、動態(Dynamic)。低速旋轉(500rpm_rotationperminute)、滴膠、加速旋轉(3000rpm)、甩膠、揮發溶劑。決定光刻膠涂膠厚度的關鍵參數:光刻膠的黏度(Viscosity),黏度越低,光刻膠的厚度越薄;山東光刻實驗室