關鍵工藝流程
涂布:
在晶圓/基板表面旋涂光刻膠,厚度控制在0.1-5μm(依制程精度調整),需均勻無氣泡(旋涂轉速500-5000rpm)。
前烘(Soft Bake):
加熱(80-120℃)去除溶劑,固化膠膜,增強附著力(避免顯影時邊緣剝離)。
曝光:
光源匹配:
G/I線膠:汞燈(適用于≥1μm線寬,如PCB、LCD)。
DUV膠(248nm/193nm):KrF/ArF準分子激光(用于28nm-14nm制程,如存儲芯片)。
EUV膠(13.5nm):極紫外光源(用于7nm以下制程,需控制納米級缺陷)。
曝光能量:需精確控制(如ArF膠約50mJ/cm),避免過曝或欠曝導致圖案失真。
顯影:
采用堿性溶液(如0.262N四甲基氫氧化銨,TMAH),曝光區域膠膜溶解,未曝光區域保留,形成三維立體圖案。
后烘(Post-Exposure Bake, PEB):
化學增幅型膠需此步驟,通過加熱(90-130℃)激發光酸催化反應,提高分辨率和耐蝕刻性。
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光刻膠的主要應用領域
光刻膠是微電子制造的主要材料,廣泛應用于以下領域:
半導體制造
功能:在晶圓表面形成微細電路圖案,作為蝕刻或離子注入的掩膜。
分類:
正性光刻膠:曝光區域溶解于顯影液,形成與掩膜版一致的圖案(主流,分辨率高)。
負性光刻膠:未曝光區域溶解,形成反向圖案(用于早期工藝,耐蝕刻性強)。
技術演進:隨制程精度提升,需匹配不同曝光波長(紫外UV、深紫外DUV、極紫外EUV),例如EUV光刻膠用于7nm以下制程。
平板顯示(LCD/OLED)
彩色濾光片(CF):在玻璃基板上制作紅/綠/藍像素單元,光刻膠用于圖案化黑矩陣(BM)、彩色層(R/G/B)和保護層。
電極圖案:制作TFT-LCD的電極線路或OLED的陰極/陽極,需高透光率和精細邊緣控制。
印刷電路板(PCB)
線路蝕刻:在覆銅板上涂膠,曝光顯影后保留線路區域,蝕刻去除未保護的銅箔,形成導電線路。
阻焊與字符層:阻焊膠覆蓋非線路區域,防止短路;字符膠用于印刷電路板標識。
LED與功率器件
芯片制造:在藍寶石/硅基板上制作電極和量子阱結構,需耐高功率環境的耐高溫光刻膠。
Micro-LED:微米級芯片轉移和陣列化,依賴超高分辨率光刻膠(分辨率≤5μm)。
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國際廠商策略調整
應用材料公司獲曝光后處理,可將光刻膠工藝效率提升40%。杜邦因反壟斷調查在中國市場面臨壓力,但其新一代乾膜式感光型介電質材料(CYCLOTENE DF6000 PID)仍在推進,試圖通過差異化技術維持優勢。日本企業則通過技術授權(如東京應化填補信越產能缺口)維持市場地位。
國內產業鏈協同升級
TSMC通過租賃曝光設備幫助供應商降低成本,推動光刻膠供應鏈本地化,其中國臺灣EUV光刻膠工廠年產能達1000瓶,產值超10億新臺幣。國內企業借鑒此模式,如恒坤新材通過科創板IPO募資15億元,建設集成電路前驅體項目,形成“光刻膠-前驅體-設備”協同生態。
技術標準與壁壘
美國實體清單限制日本廠商對華供應光刻膠,中國企業需突破。例如,日本在EUV光刻膠領域持有全球65%的,而中國只占12%。國內企業正通過產學研合作(如華中科技大學與長江存儲聯合攻關)構建自主知識產權體系。
定義與特性
負性光刻膠是一種在曝光后,未曝光區域會溶解于顯影液的光敏材料,形成與掩膜版(Mask)圖案相反的圖形。與正性光刻膠相比,其主要特點是耐蝕刻性強、工藝簡單、成本低,但分辨率較低(通常≥1μm),主要應用于對精度要求相對較低、需要厚膠或高耐腐蝕性的場景。
化學組成與工作原理
主要成分
基體樹脂:
早期以聚異戊二烯橡膠(天然或合成)為主,目前常用環化橡膠(Cyclized Rubber)或聚乙烯醇肉桂酸酯,提供膠膜的機械強度和耐蝕刻性。
光敏劑:
主要為雙疊氮化合物(如雙疊氮芪)或重氮醌類衍生物,占比約5%-10%,吸收紫外光后引發交聯反應。
交聯劑:
如六亞甲基四胺(烏洛托品),在曝光后與樹脂發生交聯,形成不溶性網狀結構。
溶劑:
多為有機溶劑(如二甲苯、環己酮),溶解樹脂和光敏劑,涂布后揮發形成均勻膠膜。
工作原理
曝光前:光敏劑和交聯劑均勻分散在樹脂中,膠膜可溶于顯影液(有機溶劑)。
曝光時:
光敏劑吸收紫外光(G線436nm為主)后產生活性自由基,引發交聯劑與樹脂分子間的共價鍵交聯,使曝光區域形成不溶于顯影液的三維網狀結構。
顯影后:
未曝光區域的樹脂因未交聯,被顯影液溶解去除,曝光區域保留,形成負性圖案(與掩膜版相反)。
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吉田半導體的光刻膠產品覆蓋芯片制造、顯示面板、PCB 及微納加工等領域,通過差異化技術(如納米壓印、厚膜工藝)和環保特性(水性配方),滿足從傳統電子到新興領域(如第三代半導體、Mini LED)的多樣化需求。其產品不僅支持高精度、高可靠性的制造工藝,還通過材料創新推動行業向綠色化、低成本化方向發展。吉田半導體光刻膠的優勢在于技術全面性、環保創新、質量穩定性及本土化服務,尤其在納米壓印、厚膜工藝及水性膠領域形成差異化競爭力。
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主要優勢:細分領域技術突破與產業鏈協同
技術積累與自主化能力
公司擁有23年光刻膠研發經驗,實現了從樹脂合成、光引發劑制備到配方優化的全流程自主化。例如,其納米壓印光刻膠通過自主開發的樹脂體系,分辨率達3μm,適用于MEMS傳感器、光學器件等領域,填補了國內空白。
技術壁壘:掌握光刻膠主要原材料(如樹脂、光酸)的合成技術,部分原材料純度達PPT級,金屬離子含量低于0.1ppb,良率超99%。
產品多元化與技術化布局
產品線覆蓋芯片光刻膠、納米壓印光刻膠、LCD光刻膠、半導體錫膏等,形成“光刻膠+配套材料”的完整體系。例如:
LCD光刻膠:適配AMOLED、Micro LED等新型顯示技術,與京東方、TCL華星合作開發高分辨率產品,良率提升至98%。
半導體錫膏:供應華為、OPPO等企業,年采購量超200噸,用于5G手機主板封裝。
技術化延伸:計劃2025年啟動半導體用KrF光刻膠研發,目標進入中芯國際、長江存儲供應鏈。
質量控制與生產能力
通過ISO9001:2008質量體系認證,生產環境執行8S管理,原材料采用美、德、日進口高質量材料。擁有全自動化生產線,年產能達2000噸(光刻膠及配套材料),支持大規模訂單交付。
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