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光刻胶简介

  光刻胶又称光致抗蚀剂,是一种对光敏感的混合液体。由光引发剂、光刻胶树脂、单体、溶剂和其他助剂组成。光刻胶是一种图形转移介质,可利用光照反应后溶解度不同将掩膜版图形转移至衬底上。目前光刻胶被广泛应用于光电信息产业的精细图形线路加工制作上。是电子制造领域的关键材料之一。

  按光波长分,光刻胶可分为紫外(300-450nm)光刻胶、深紫外(160-280nm)光刻胶、极紫外(EUV,13.5nm)光刻胶、电子束光刻胶、离子束光刻胶、X射线光刻胶等,通常来说,在使用工艺方法一致的情况下,波长越短,加工分辨率越佳。

  按照应用领域的不同,光刻胶又可分为印刷电路板(PCB)用光刻胶、液晶显示(LCD)用光刻胶、半导体用光刻胶和其他用途光刻胶。其中PCB光刻胶技术壁垒相对其他两类较低,而半导体光刻胶代表着光刻胶最先进的技术水平。

  按化学结构分类;光刻胶可分为光聚合型,光分解型,光交联型和化学放大型。光聚合型光刻胶采用烯类单体,在光作用下产生自由基,进一步引发单体聚合,最后生成聚合物。光分解型光刻胶,采用含有重氮醌类化合物(DQN)材料作为感光剂,其经光照后,发生光分解反应,可以制成正性光刻胶;光交联型光刻胶采用聚乙烯醇月桂酸酯等作为光敏材料,在光的作用下,形成一种不溶性的网状结构,而起到抗蚀作用,可以制成负性光刻胶。在半导体集成电路光刻技术开始使用深紫外(DUV)光源以后,化学放大(CAR)技术逐渐成为行业应用的主流。在化学放大光刻胶技术中,树脂是具有化学基团保护因而难以溶解的聚乙烯。化学放大光刻胶使用光致酸剂(PAG)作为光引发剂。当光刻胶曝光后,曝光区域的光致酸剂(PAG)将会产生一种酸。这种酸在后热烘培工序期间作为催化剂,将会移除树脂的保护基团从而使得树脂变得易于溶解。化学放大光刻胶曝光速递是DQN光刻胶的10倍,对深紫外光源具有良好的光学敏感性,同时具有高对比度,对高分辨率等优点。

  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,光刻工艺成本约为整个芯片制造工艺的35%,并且耗费时间约为整个芯片工艺的40-50%,光刻胶成本约占IC制造材料总成本的4%,市场巨大。据第三方机构智研咨询统计,2019年全球光刻胶市场规模预计近90亿美元,自 2010年至今CAGR约5.4%。预计该市场未来3年仍将以年均5%的速度增长,至2022年全球光刻胶市场规模将超过100亿美元。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。目前前五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 半导体光刻胶核心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。目前中国大陆对于电子材料,特别是光刻胶方面对国外依赖较高。所以在半导体材料方面的国产代替是必然趋势。

  参考:新材料在线



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