半导体光刻胶
半导体光刻胶 – 掩膜版超声喷涂 – 超声喷涂生产线 – 驰飞超声波喷涂
光刻胶又称光致抗蚀剂,是指通过紫外光、 电子束、离子束、X 射线等的照射或辐射,其溶解度发生变化的耐蚀剂刻薄膜材料,主 要由光刻胶树脂、增感剂(光引发剂+光增感剂+光致产酸剂)、单体、溶剂和其他助剂 组成。由于应用场景颇多,不同用途的光刻胶在曝光光源、制造工艺、成膜特性等性能 要求不同,对材料的溶解性、耐蚀刻性和感光性能等要求不同,不同原料的占比会有很 大幅度变化,其中光刻胶树脂是光刻胶主要成分,成本占比达到 50%。光刻胶为集成电 路中极为重要的材料,作为图形媒介物质,用于芯片制造的光刻环节,是必不可缺的关 键材料。
正性和负性光刻胶由于曝光反应存在差异: 正性光刻胶在曝光后,曝光部分会溶于显影液,未曝光部分显影后会留存,正性光刻胶 分辨率对比度高,更适用于小型图形,也因此高端光刻胶以正性为主。 负性光刻胶则相反,曝光后曝光部分形成交联结构,硬化并留存在基底形成图形,未曝 光部分将溶解。负性光刻胶拥有更好的粘滞性和抗蚀性,因其具有更好感光性所以添加 的感光剂更少,成本更低,也更适用于低成本低价质量的芯片。半导体光刻胶市场中正 性胶占比为绝大多数,负性胶占比极低。
光刻胶按应用领域分为 PCB、面板和半导体光刻胶。PCB 光刻胶主要分为干膜光刻胶、 湿膜光刻胶和阻焊油墨;面板光刻胶主要分为 TFT-LCD 正性光刻胶、彩色&黑色负性光 刻胶; 半导体集成电路制造行业主要使用 G/I 线光刻胶、KrF 光刻胶、ArF 光刻胶和 EUV 光刻胶等。根据 Cision, 2019 年全球光刻胶市场规模约 91 亿美元,至 2022 年市 场规模将超过 105 亿美元,年化增长率约 5%,其中,面板光刻胶,PCB 光刻胶和半导 体光刻胶的应用占比分别为 27.8%、23.0%和 21.9%。
半导体光刻胶将成为光刻胶市场主要增长因素。在下游 PCB 和面板二者复合增速缓慢 的情况下,半导体光刻胶将在半导体市场的快速增长下,叠加其单位价值量相较于 PCB 光刻胶和面板光刻胶更高的特性,有望成为全球光刻胶市场增长的主要因素。随着 IC 制程的不断提高,为了满足集成电路对电路密度和集成水平更高要求,光刻胶通过不断缩 短曝光波长,不断提升图形的分辨率。经过几十年的研发,按照曝光波长,目前光刻胶 的波长由紫外宽谱逐步至 G 线(436nm)、I 线(365nm)、KrF(248nm)、ArF(193nm) (KrF 和 ArF 合计称为 DUV 光刻胶)、以及最先进的 EUV (<13.5nm) 水平。
半导体光刻胶存差异,应用于不同芯片制程。随着曝光波长缩短,光刻胶达到的极限 分辨率不断提高,得到的精密度更佳。
半导体光刻胶并不完全仅用于其对应电路尺寸。以 KrF 胶为例,虽然其对应的最精细工 艺范围为 0.13-0.35μm,但是 KrF 胶仍然可以用于 0.13μm 以下节点,包括 28nm,原 因在于 28nm 制程的芯片并不是每处都达到了精细度极限,由于 ArF 胶价格是 KrF 胶 的几倍,下游客户出于节省成本目的,在芯片精细度较低的区域仍将使用用于低制程的 光刻胶,也因此 KrF 胶成为全种类半导体光刻胶中,消耗量极高的胶种类,肩负起承上 启下的作用。
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超声喷涂系统可以使用先进的喷涂技术来精确控制流速、镀膜速度和沉积量。低速喷涂成型将雾化喷涂定义为精确,可控的图案,在生产非常薄且均匀的涂层时避免过度喷涂。事实证明,使用超声波技术进行喷涂是在3D微结构上沉积光致抗蚀剂的可靠且有效的方法,从而减少了由于过多的金属暴露于蚀刻剂而导致的设备故障。
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