國產(chǎn)替代進程加速
日本信越化學因地震導致KrF光刻膠產(chǎn)能受限后,國內(nèi)企業(yè)加速驗證本土產(chǎn)品。鼎龍股份潛江工廠的KrF/ArF產(chǎn)線2024年12月獲兩家大廠百萬大單,二期300噸生產(chǎn)線在建。武漢太紫微的T150A光刻膠性能參數(shù)接近日本UV1610,已通過中芯國際14nm工藝驗證。預計到2025年,國內(nèi)KrF/ArF光刻膠國產(chǎn)化率將從不足5%提升至10%。
原材料國產(chǎn)化突破
光刻膠樹脂占成本50%-60%,八億時空的光刻膠樹脂產(chǎn)線預計2025年實現(xiàn)百噸級量產(chǎn),其產(chǎn)品純度達到99.999%,金屬雜質(zhì)含量低于1ppb。怡達股份作為全球電子級PM溶劑前段(市占率超40%),與南大光電合作開發(fā)配套溶劑,打破了日本關(guān)東化學的壟斷。這些進展使光刻膠生產(chǎn)成本降低約20%。
供應鏈風險緩解
合肥海關(guān)通過“空中專線”保障光刻膠運輸,將進口周期從28天縮短至17天,碳排放減少18%。國內(nèi)在建12座光刻膠工廠(占全球總數(shù)58%),預計2025年產(chǎn)能達3000噸/年,較2023年增長150%。
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定義與特性
負性光刻膠是一種在曝光后,未曝光區(qū)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(huán)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(fā)交聯(lián)反應。
交聯(lián)劑:
? 如六亞甲基四胺(烏洛托品),在曝光后與樹脂發(fā)生交聯(lián),形成不溶性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
溶劑:
? 多為有機溶劑(如二甲苯、環(huán)己酮),溶解樹脂和光敏劑,涂布后揮發(fā)形成均勻膠膜。
工作原理
曝光前:光敏劑和交聯(lián)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(chǎn)生活性自由基,引發(fā)交聯(lián)劑與樹脂分子間的共價鍵交聯(lián),使曝光區(qū)域形成不溶于顯影液的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
顯影后:
? 未曝光區(qū)域的樹脂因未交聯(lián),被顯影液溶解去除,曝光區(qū)域保留,形成負性圖案(與掩膜版相反)。
天津正性光刻膠耗材吉田技術(shù)研發(fā)與生產(chǎn)能力。
LCD顯示
? 彩色濾光片(CF):
? 黑色矩陣(BM)光刻膠:隔離像素,線寬精度±2μm,透光率<0.1%。
? RGB色阻光刻膠:形成紅/綠/藍像素,需高色純度(NTSC≥95%)和耐光性。
? 陣列基板(Array):
? 柵極絕緣層光刻膠:用于TFT-LCD的柵極圖案化,分辨率≤3μm。
OLED顯示(柔性/剛性)
? 像素定義層(PDL)光刻膠:在基板上形成有機發(fā)光材料的 confinement 結(jié)構(gòu),線寬精度±1μm,需耐溶劑侵蝕(適應蒸鍍工藝)。
? 觸控電極(如ITO/PET):通過光刻膠圖形化實現(xiàn)透明導電線路,線寬≤5μm。
Mini/Micro LED
? 巨量轉(zhuǎn)移前的芯片制備:使用高分辨率光刻膠(分辨率≤5μm)定義微米級LED陣列,良率要求>99.99%。
感光機制
? 重氮型(雙液型):需混合光敏劑(如二疊氮二苯乙烯二磺酸鈉),曝光后通過交聯(lián)反應固化,適用于精細圖案(如PCB電路線寬≤0.15mm)。
? SBQ型(單液型):預混光敏劑,無需調(diào)配,感光度高(曝光時間縮短30%),適合快速制版(如服裝印花)。
? 環(huán)保型:采用無鉻配方(如CN10243143A),通過多元固化體系(熱固化+光固化)實現(xiàn)12-15mJ/cm2快速曝光,分辨率達2μm,符合歐盟REACH標準。
功能細分
? 耐溶劑型:如日本村上AD20,耐酒精、甲苯等溶劑,適用于電子油墨印刷。
? 耐水型:如瑞士科特1711,抗水性強,適合紡織品水性漿料。
? 厚版型:如德國K?ppen厚版膠,單次涂布可達50μm,用于立體印刷。
典型應用場景:
? PCB制造:使用360目尼龍網(wǎng)+重氮感光膠,配合LED曝光(405nm波長),實現(xiàn)0.15mm線寬,耐酸性蝕刻液。
? 紡織印花:圓網(wǎng)制版采用9806A型感光膠,涂布厚度20μm,耐堿性染料色漿,耐印率超10萬次。
? 包裝印刷:柔版制版選用杜邦賽麗® Lightning LFH版材,UV-LED曝光+無溶劑工藝,碳排放降低40%。
光刻膠:半導體之路上的挑戰(zhàn)與突破。
? 化學反應:
? 正性膠:曝光后光敏劑(如重氮醌DQN)分解,生成羧酸,在堿性顯影液中溶解;
? 負性膠:曝光后光敏劑引發(fā)交聯(lián)劑與樹脂形成不溶性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
5. 顯影(Development)
? 顯影液:
? 正性膠:堿性水溶液(如0.26N四甲基氫氧化銨TMAH),溶解曝光區(qū)域;
? 負性膠:有機溶劑(如二甲苯、醋酸丁酯),溶解未曝光區(qū)域。
? 方法:噴淋顯影(PCB)或沉浸式顯影(半導體),時間30秒-2分鐘,需控制顯影液濃度和溫度。
6. 后烘(Post-Bake)
? 目的:固化膠膜,提升耐蝕刻性和熱穩(wěn)定性。
? 條件:
? 溫度:100-150℃(半導體用正性膠可能更高,如180℃);
? 時間:15-60分鐘(厚膠或高耐蝕需求時延長)。
7. 蝕刻/離子注入(后續(xù)工藝)
? 蝕刻:以膠膜為掩膜,通過濕法(酸堿溶液)或干法(等離子體)刻蝕基板材料(如硅、金屬、玻璃);
? 離子注入:膠膜保護未曝光區(qū)域,使雜質(zhì)離子只能注入曝光區(qū)域(半導體摻雜工藝)。
8. 去膠(Strip)
? 方法:
? 濕法去膠:強氧化劑(如硫酸+雙氧水)或有機溶劑(如N-甲基吡咯烷酮NMP);
? 干法去膠:氧等離子體灰化(半導體領(lǐng)域,無殘留)。
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納米壓印光刻膠
微納光學器件制造:制作衍射光學元件、微透鏡陣列等微納光學器件時,納米壓印光刻膠可實現(xiàn)高精度的微納結(jié)構(gòu)復制。通過納米壓印技術(shù),將模板上的微納圖案轉(zhuǎn)移到光刻膠上,再經(jīng)過后續(xù)處理,可制造出具有特定光學性能的微納光學器件,應用于光通信、光學成像等領(lǐng)域。
生物芯片制造:在 DNA 芯片、蛋白質(zhì)芯片等生物芯片的制造中,需要在芯片表面構(gòu)建高精度的微納結(jié)構(gòu),用于生物分子的固定和檢測。納米壓印光刻膠可幫助實現(xiàn)這些精細結(jié)構(gòu)的制作,提高生物芯片的檢測靈敏度和準確性。
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廣東吉田半導體材料有限公司在同行業(yè)領(lǐng)域中,一直處在一個不斷銳意進取,不斷制造創(chuàng)新的市場高度,多年以來致力于發(fā)展富有創(chuàng)新價值理念的產(chǎn)品標準,在廣東省等地區(qū)的電工電氣中始終保持良好的商業(yè)口碑,成績讓我們喜悅,但不會讓我們止步,殘酷的市場磨煉了我們堅強不屈的意志,和諧溫馨的工作環(huán)境,富有營養(yǎng)的公司土壤滋養(yǎng)著我們不斷開拓創(chuàng)新,勇于進取的無限潛力,吉田半導體供應攜手大家一起走向共同輝煌的未來,回首過去,我們不會因為取得了一點點成績而沾沾自喜,相反的是面對競爭越來越激烈的市場氛圍,我們更要明確自己的不足,做好迎接新挑戰(zhàn)的準備,要不畏困難,激流勇進,以一個更嶄新的精神面貌迎接大家,共同走向輝煌回來!