2023 Полное руководство по фоторезисту

Фоторезист, также известный как фоторезист, представляет собой светочувствительную смешанную жидкость. Она состоит из фотоинициатора, смолы фоторезиста, мономера, растворителя и других добавок. Фоторезист — это своего рода графический трансферный носитель, который может быть использован для переноса графики версии маски на подложку с различной растворимостью после реакции света. В настоящее время фоторезист широко используется при изготовлении тонких графических линий в оптико-электронной информационной промышленности. Он является одним из ключевых материалов в области производства электроники.
По длине волны света фоторезист можно разделить на ультрафиолетовый (300-450 нм) фоторезист, глубокий ультрафиолет (160-280 нм) фоторезист, экстремальный ультрафиолет (EUV, 13,5 нм) фоторезист, электронно-лучевой фоторезист, ионно-лучевой фоторезист, рентгеновский фоторезист и т.д. В целом, чем короче длина волны, тем выше разрешение обработки при одном и том же методе.
В соответствии с различными областями применения фоторезисты можно разделить на фоторезисты для печатных плат (PCB), жидкокристаллических дисплеев (LCD), полупроводников и других областей применения. Технические барьеры фоторезистов для печатных плат относительно низки по сравнению с двумя другими категориями, в то время как фоторезисты для полупроводников представляют собой наиболее продвинутый технологический уровень фоторезистов.
По химической структуре фоторезисты можно разделить на фотополимерные, фотолитические, фотосшитые и химически преувеличенные. Фотополимерные фоторезисты используют алкеновые мономеры для генерации свободных радикалов под действием света, что в дальнейшем вызывает полимеризацию мономеров и в итоге образует полимеры. Фотолитические фоторезисты используют диазохиноны (DQN) в качестве фоторецепторов, которые могут быть превращены в позитивные фоторезисты путем фотолитической реакции после освещения; фотосшитые фоторезисты используют поливиниллаурат в качестве фоточувствительных материалов, которые могут быть превращены в негативные фоторезисты путем формирования нерастворимой сетчатой структуры под действием света и противостояния коррозии. После использования источников света глубокого ультрафиолета (DUV) в литографии полупроводниковых интегральных схем, технология химического усиления (CAR) постепенно стала основной для применения в промышленности. В технологии CAR смола представляет собой полиэтилен, защищенный химическими группами и поэтому труднорастворимый. Фоторезисты с химическим усилением используют фотокислоты (PAG) в качестве фотоинициаторов. Когда фоторезист подвергается воздействию, в зоне воздействия PAG образуется кислота. Эта кислота действует как катализатор во время процесса запекания после нагрева и удаляет защитные группы смолы, делая ее легкорастворимой. Фоторезисты с химическим усилением работают в 10 раз быстрее, чем фоторезисты DQN, и обладают хорошей оптической чувствительностью к источникам глубокого ультрафиолетового света, высокой контрастностью и высоким разрешением.
Фоторезист является важным материалом для производства ИС: качество и производительность фоторезиста — ключевой фактор, влияющий на производительность, выход и надежность ИС. Стоимость процесса фотолитографии составляет около 35% от всего процесса производства чипа и занимает около 40-50% времени от всего процесса производства чипа, стоимость фоторезиста составляет около 4% от общей стоимости материалов для производства ИС, рынок огромен. По данным сторонней организации Wisdom Research Consulting, объем мирового рынка фоторезиста в 2019 году составит около 9 миллиардов долларов, а темпы роста с 2010 года по настоящее время составят около 5,4 %. Ожидается, что в ближайшие три года рынок продолжит расти со среднегодовым темпом 5 %, и к 2022 году объем мирового рынка фоторезистов превысит 10 миллиардов долларов США. В отрасли фоторезиста очень высокие отраслевые барьеры, поэтому в глобальном масштабе отрасль является олигопольной. На протяжении многих лет отрасль фоторезиста монополизирована японскими и американскими профессиональными компаниями. В настоящее время пять ведущих производителей занимают 87 % мирового рынка фоторезиста, и отрасль является высококонцентрированной. Среди них доля рынка японских компаний JSR, Tokyo E&C, Japan Shin-Etsu и Fuji Electronic Materials вместе взятых достигает 72%. А основная технология полупроводниковых фоторезистов высокого разрешения KrF и ArF в основном монополизирована японскими и американскими компаниями, и большинство продуктов поступает от японских и американских компаний, таких как DuPont, JSR Corporation, Shin-Etsu Chemical, Tokyo Chemical Industry, Fujifilm и Korea Dongjin. По всей схеме рынка фоторезистов Япония является гигантским местом сбора индустрии фоторезистов. В настоящее время материковый Китай сильно зависит от зарубежных стран в области электронных материалов, особенно фоторезистов. Поэтому неизбежной тенденцией является замещение внутреннего производства полупроводниковыми материалами.