半导体制造材料(2)-光刻胶

二、光刻胶分类：

根据应用领域，光刻胶可分为半导体光刻胶、平板显示光刻胶和PCB光刻胶，其技术壁垒依次降低。相应地，PCB光刻胶是目前国产替代进度最快的，显示光刻胶替代进度相对较快，半导体光刻胶目前国产技术较国外先进技术差距最大。

PCB光刻胶用于印刷线路板的图案化工艺，主要分为干膜光刻胶、湿膜光刻胶、阻焊油墨。干膜光刻胶是由配置好的液态光刻胶均匀涂抹在载体PET薄膜上，经过烘干、冷却后，盖上PE薄膜，收卷而成的薄膜光刻胶。在使用时，将干膜光刻胶压在覆铜板上，经过曝光显影将电路图转移到光刻胶上。通过后续对覆铜板刻蚀加工，形成PCB上的线路，主要用于75-100μm制程。湿膜光刻胶又称为感光线路油墨，分为抗电镀油墨和抗刻蚀油墨，与干膜工序相似，材料成本比干膜要低，但是加工设备成本较高，主要用于25-75μm制程。阻焊油墨用于在线路上形成永久的绝缘保护层，防止在焊锡过程中的短路，保证PCB在运输、存放、使用时安全性。进一步可以细分为UV固化阻焊油墨和液态感光阻焊油墨。前者用在对精度要求不高的PCB上，附着力较差；感光阻焊油墨则精密度较高。

显示光刻胶用于平板显示、显示器、LCD彩色滤波片制作等光刻工艺中，使用的光刻胶品种根据应用工艺不同主要分为TFT-Array光刻胶、彩色和黑色光刻胶等。TFT-Array正性光刻胶主要应用于TFT-LCD或AMOLED制造中的Array段，包括TFT的图案化光刻胶，保护绝缘层光刻胶，ITO图案化光刻胶，OLED Array中平坦层光刻胶，OLED中PDL像素层光刻胶和Yocta制程光刻胶。彩色滤光片由玻璃基板、黑色矩阵、颜色层、保护层、ITO导电层等构成，用于实现LCD面板的彩色显示，彩色光刻胶(RGB)分为红、绿、蓝三原色光刻胶，经过涂抹、曝光、显影等工序组成了颜色层；黑色光刻胶则用于形成黑色矩阵(Black Matrix)，起到防止漏光的作用。

根据曝光波长的不同，目前市场上应用较多的半导体光刻胶可分为g线、i线、KrF、ArF和EUV 5 种类型。光刻胶波长越短，加工分辨率越高，不同的集成电路工艺在光刻中对应使用不同波长的光源。随着芯片制程的不断进步，每一代新的光刻工艺都需要新一代的光刻胶技术与之相匹配。g/i 线光刻胶诞生于 20 世纪 80 年代，当时主流制程工艺在 0.8-1.2μm，适用于波长 436nm 的光刻光源。到了 90 年代，制程进步到 0.35-0.5μm，对应波长更短的 365nm 光源。当制程发展到 0.35μm 以下时，g/i 线光刻胶已经无法制程工艺的需求，于是出现了适用于 248nm波长光源的 KrF 光刻胶，以及193 纳米波长光源的 ArF光刻胶，两者均是深紫外光刻胶。EUV（极紫外光）是目前最先进的光刻胶技术，适用波长为13.5nm的紫外光，可用于10nm以下的先进制程，目前仅有ASML集团掌握EUV光刻胶所对应的光刻机技术。