Fotoresist hakkında kapsamlı bir anlayış

Fotorezistin kapsamlı anlaşılması

Fotorezist olarak da bilinen fotorezist, ışığa duyarlı karışık bir sıvıdır. Bileşenleri şunlardır: fotobaşlatıcı (fotosensitizör, fotoasit jeneratörü dahil), fotorezist reçinesi, monomer, çözücü ve diğer katkı maddeleri. Fotorezist, fotokimyasal reaksiyon, pozlama, geliştirme ve diğer fotolitografi işlemleri yoluyla maskeden (maske) işlenecek alt tabakaya gereken ince deseni aktarabilir. Kullanım senaryosuna bağlı olarak, burada işlenecek alt tabaka entegre devre malzemesi, ekran paneli malzemesi veya baskılı devre kartı olabilir.

Üçüncü taraf bir kuruluş olan Zhiyan Consulting'in istatistiklerine göre, küresel fotorezist pazar büyüklüğünün 2019'da yaklaşık 9 milyar ABD doları olması ve 2010'dan Eylül 2020'ye kadar yaklaşık %5,4'lük bir Bileşik Büyüme Oranı (CAGR) olması bekleniyor.Küresel fotorezist pazar büyüklüğünün 2022 yılına kadar 10 milyar ABD dolarını aşması bekleniyor.Fotorezistler, uygulama alanlarına göre PCB fotorezistleri, ekran paneli fotorezistleri, yarı iletken fotorezistler ve diğer fotorezistler olarak sınıflandırılabilir.Küresel pazardaki farklı fotorezist türlerinin pazar yapısı nispeten dengelidir ve spesifik oran aşağıdaki şekilde gösterilebilir.

Küresel fotorezist pazarı yapısı Zhiyan Consulting'in verileri ayrıca yarı iletken, ekran paneli ve PCB endüstrilerinin doğuya doğru hareket etme eğiliminden yararlanarak,Çin'in yerel fotorezist arzının yıllık büyüme oranı, 2011'den 2020'ye kadar %11'e ulaştı; bu, %5'lik küresel ortalama büyüme oranının üzerindeydi.Şu anda, Çin'in yerel fotorezisti esas olarak PCB için kullanılıyor ve düz panel ekranlar ve yarı iletkenler için fotorezistin tedariği çok düşük bir orana karşılık geliyor.Çin'in yerel fotorezist şirketlerinin üretim yapısı şekilde gösterilebilir.

Çin'in yerel fotorezist şirketlerinin üretim yapısı

Fotorezist sınıflandırması Düz panel ekran endüstrisinde, kullanılan başlıca fotorezistler renkli ve siyah fotorezistler, LCD dokunmatik ekranlar için fotorezistler, TFT-LCD pozitif fotorezistler vb.'dir. Fotolitografi ve aşındırma üretim sürecinde, fotorezistler kristal filmin yüzeyine kaplanır ve maskenin (maskenin) üzerindeki desen, pozlama, geliştirme ve aşındırma işlemleri yoluyla filme aktarılarak maskeye karşılık gelen geometrik bir desen oluşturulur.

PCB endüstrisinde, anakullanılan fotorezistler, kuru film fotorezisti, ıslak film fotorezisti, ışığa duyarlı lehime dayanıklı mürekkep vb.'dir. Kuru film, maruz kalma ve geliştirme için işlenmiş bakır kaplı panele tutturulan özel bir filmdir;ıslak film ve fotoğraf görüntüleme lehim dirençli mürekkep, bakır kaplı levha üzerine kaplanır ve kuruduktan sonra açığa çıkarılır ve geliştirilir.Kuru film ve ıslak filmin her birinin kendi avantajları vardır.Genel olarak konuşursak, ıslak film fotorezist, kuru filmden daha yüksek çözünürlüğe ve daha düşük fiyata sahiptir ve bazı kuru film fotorezist pazarlarının yerini almaktadır.

LCD ekran için renkli filtre filminin üretimi renkli fotodirençlere bağlıdır.Yarı iletken entegre devre imalat endüstrisinde, g-line fotorezist, i-line fotorezist, KrF fotorezist, ArF fotorezist vb. esas olarak kullanılır.Büyük ölçekli entegre devrelerin üretim sürecinde silikon plakalar genellikle on kattan fazla fotolitografiye tabi tutulur.Her fotolitografi ve dağlama işleminde, fotorezistin maske (maske) üzerindeki deseni silikon levhaya aktarmak için ön pişirme, kaplama, ön pişirme, hizalama, pozlama, pişirme sonrası, geliştirme ve dağlama aşamalarından geçmesi gerekir.PCB için ışığa duyarlı lehim maskesi mürekkebi kullanılır. Fotorezist, entegre devre üretimi için önemli bir malzemedir.Fotorezistin kalitesi ve performansı, entegre devrelerin performansını, verimini ve güvenilirliğini etkileyen temel faktörlerdir.Fotolitografi işleminin maliyeti, tüm çip üretim sürecinin yaklaşık %35'ini oluşturur ve tüketilen süre, tüm çip işleminin yaklaşık %40-50'sini oluşturur.Fotorezist malzemeler, entegre devre üretim malzemelerinin toplam maliyetinin yaklaşık %4'ünü oluşturur ve pazar çok büyüktür.Bu nedenle fotorezist, yarı iletken entegre devre üretiminin temel malzemesidir.

Pozitif fotodirenç gelişiminin şematik diyagramıGörüntü efektine görefotorezistler pozitif fotorezistler ve negatif fotorezistler olarak ikiye ayrılabilir.Negatif fotorezistin gelişim sırasında oluşturduğu desen maskenin (maskenin) tersidir;pozitif fotorezistin oluşturduğu desen maskeyle aynıdır.İkisinin üretim süreci temelde aynıdır ve fark ana hammaddelerde yatmaktadır.

Negatif fotorezist gelişiminin şematik diyagramıKimyasal yapısına görefotorezistler fotopolimerizasyon tipine, foto ayrışma tipine, foto çapraz bağlama tipine ve kimyasal amplifikasyon tipine ayrılabilir.Fotopolimerizasyon tipi fotorezistler, ışığın etkisi altında serbest radikaller oluşturmak, ayrıca monomer polimerizasyonunu başlatmak ve son olarak polimerler üretmek için olefin monomerlerini kullanır.

Fotopolimerizasyon reaksiyonunun şematik diyagramı.Işıkla parçalanabilen fotorezist, ışığa duyarlılaştırıcı olarak diazokinon bileşiklerini (DQN) içeren malzemeleri kullanır.Işığa maruz kaldıktan sonra foto-ayrışma reaksiyonu meydana gelir ve pozitif fotorezist haline getirilebilir.Fotoçapraz bağlanan fotorezist, polivinil laurat ve diğer ışığa duyarlı malzemeleri kullanır.Işığın etkisi altında, korozyon önleyici bir rol oynayan ve negatif fotodirenç haline getirilebilen, çözünmeyen bir ağ yapısı oluşturur.

Fotodekompozisyon reaksiyonunun şematik diyagramı Yarı iletken entegre devre litografi teknolojisi derin ultraviyole (DUV) ışık kaynağını kullanmaya başladıktan sonra, kimyasal amplifikasyon (CAR) teknolojisi yavaş yavaş endüstri uygulamalarının ana akımı haline geldi.Kimyasal amplifikasyon fotorezist teknolojisinde reçine, kimyasal gruplar tarafından korunan ve bu nedenle çözülmesi zor olan polietilendir.Kimyasal amplifikasyon fotorezisti, foto başlatıcı olarak foto asit jeneratörünü (PAG) kullanır.

Foto çapraz bağlama reaksiyonunun şematik diyagramı Fotorezist açığa çıkarıldığında, açığa çıkan alandaki fotoasit jeneratörü (PAG) bir asit üretecektir. Bu asit, reçinenin koruyucu grubunu çıkarmak için ısıtma sonrası pişirme işlemi sırasında bir katalizör görevi görerek reçinenin kolayca çözünmesini sağlar. Kimyasal amplifikasyon fotorezistinin açığa çıkma hızı, DQN fotorezistinin 10 katıdır ve derin ultraviyole ışık kaynağına karşı iyi bir optik hassasiyete sahiptir ve yüksek kontrast ve yüksek çözünürlük avantajlarına sahiptir.

Kimyasal amplifikasyon ışık reaksiyonunun şematik diyagramıMaruz kalma dalga boyuna göre,fotorezist, ultraviyole fotorezist (300~450nm), derin ultraviyole fotorezist (160~280nm), aşırı ultraviyole fotorezist (EUV, 13.5nm), elektron ışını fotorezisti, iyon ışını fotorezisti, X-ışını fotorezisti vb. olarak ayrılabilir. Farklı özelliklere sahip fotorezistler pozlama dalga boyları farklı fotolitografi limit çözünürlüklerine uygulanabilir.Genel olarak konuşursak, aynı işlem yöntemi kullanıldığında dalga boyu ne kadar kısa olursa işlem çözünürlüğü o kadar iyi olur.

Fotorezist Sınıflandırmasının ÖzetiFotorezist, yarı iletken proses teknolojisinin ilerlemesi için "yakıttır".Entegre devre imalatı alanında, fotolitografi makinesi proses teknolojisinin ilerlemesini destekleyen "motor" ise, fotorezist de bu "motorun" "yakıtıdır".Aşağıdaki şekil, bir NMOS transistörünün üretim sürecinde fotorezistin nasıl çalıştığını göstermektedir.NMOS transistörleri yarı iletken proses teknolojisinde en yaygın kullanılan entegre devre yapılarından biridir.

Bir NMOS transistör entegre devre yapısının üretim prosesi Böyle tipik bir örnekte, adım 1'deki yeşil kısım, bir fotorezist tabakası ile kaplanmış polisilikon malzemenin kırmızı kısmını temsil eder.Adım 2'nin fotolitografiye maruz kalma sürecinde, siyah maske koruma aralığının dışındaki fotorezist, fotolitografi ışık kaynağı tarafından ışınlanır ve kimyasal özellikler değiştirilir, bu da adım 3'te koyu yeşil olarak ortaya çıkar. Adım 4'te, geliştirmeden sonra, Daha önce maske tarafından korunan kırmızı ile temsil edilen polisilikon malzemenin üzerinde yalnızca fotorezist malzeme kalmıştır.Sonuç olarak maske (maske) üzerindeki desen polisilikon malzemeye aktarılarak "fotolitografi" işlemi tamamlanır.Sonraki 5 ila 7. adımlarda, "fotolitografi" işlemiyle polisilikon malzeme üzerinde bırakılan fotodirenç desenine dayanarak, "polisilikon katmanı aşındırma", "fotorezist temizleme" ve "N+ iyon implantasyonu" işlemleri bir NMOS'un yapımını birlikte tamamlar. transistör.Yukarıdaki şeklin 1. adımındaki fotorezist kaplama işlemi de önemli bir yarı iletken işlemdir.Amacı, levhanın yüzeyinde ince, düzgün ve hatasız bir fotorezist film oluşturmaktır.Genel olarak konuşursak, fotorezist filmin kalınlığı 0,5um ila 1,5um arasında değişir ve kalınlık hatasının artı veya eksi 0,01um arasında olması gerekir.Yarı iletken fotorezisti kaplamanın ana yöntemi, özellikle statik döndürme yöntemi ve dinamik püskürtme yöntemine bölünebilen döndürerek kaplama yöntemidir.

Statik döndürerek kaplama prosesinin şematik diyagramıStatik döndürme yöntemi:İlk olarak, fotorezist, tutkal dağıtım başlığı aracılığıyla silikon levhanın merkezine yerleştirilir, daha sonra fotorezist, düşük hızlı dönüşle yayılır ve daha sonra fazla fotorezist, yüksek hızlı dönüşle çalkalanır.Yüksek hızlı dönme işlemi sırasında fotorezistteki solventin bir kısmı buharlaşacaktır.Bu işlem aşağıdaki şekilde gösterilebilir.

Nitelikli ve niteliksiz statik kaplama işleminin şematik diyagramı Statik kaplama yönteminde fotorezist birikiminin miktarı çok kritiktir. Miktar çok azsa, fotorezist silikon gofreti tamamen kaplayamaz. Miktar çok büyükse, fotorezist silikon gofretin kenarında birikecek veya hatta silikon gofretin arkasına akacak ve bu da işlem kalitesini etkileyecektir.Dinamik püskürtme yöntemi:Silikon levhaların boyutu giderek büyüdükçe, statik kaplama artık en son silikon levha işleme gereksinimlerini karşılayamaz.Statik eğirme yöntemiyle karşılaştırıldığında dinamik püskürtme yöntemi, fotorezistin başlangıçta dağılmasına yardımcı olmak için fotorezistin silikon levha üzerine döküldüğü anda düşük bir hızda dönmeye başlar.

Dinamik püskürtme kaplama işleminin şematik diyagramı.Bu yöntem, daha düzgün bir fotodirenç yayılımı oluşturmak için daha az miktarda fotodirenç kullanabilir ve son olarak yüksek hızlı dönüşle kalınlık ve tekdüzelik gereksinimlerini karşılayan bir fotodirenç filmi oluşturabilir.

IC entegrasyonunun gelişmesiyle birlikte dünyadaki entegre devrelerin proses teknolojisi seviyesi mikron seviyesinden, mikron altı seviyesinden, derin mikron altı seviyesinden nanometre aşamasına girmiştir.Entegre devre hat genişliğinin sürekli olarak azaltılması eğilimi, litografi de dahil olmak üzere yarı iletken proses teknolojisine yeni zorluklar getirdi.Yarı iletken prosesinin litografi prosesinde entegre devre hat genişliğinin karakteristik boyutu sağda gösterilen Rayleigh formülü ile belirlenebilir: CD= k1*λ/NA

Rayleigh formülü CD'sindeki (Kritik Boyut) her parametrenin anlamı, entegre devre sürecindeki karakteristik boyutu temsil eder;k1, litografi sistemindeki süreç ve malzeme arasındaki korelasyon katsayısı olan Rayleigh sabitidir;λ pozlama dalga boyudur ve NA (Sayısal Açıklık), litografi makinesinin açıklık değerini temsil eder.Bu nedenle, litografi makinesinin Rayleigh sabitini ve maruz kalma dalga boyunu azaltması ve daha küçük karakteristik boyutlara sahip entegre devreler üretmek için açıklık boyutunu artırması gerekir.Bunlar arasında, maruz kalma dalga boyunun azaltılması, litografi makinesi tarafından kullanılan ışık kaynağı ve fotorezist malzeme ile büyük ölçüde ilgilidir.Tarihsel olarak, litografi makinesi tarafından kullanılan ışık kaynağının dalga boyu, entegre devrenin kritik boyutuyla eşzamanlı olarak küçülme eğilimi göstermiştir.Farklı dalga boylarındaki litografi ışık kaynakları, tamamen farklı litografi ekipmanı ve fotorezist malzemeler gerektirir.1980'lerde, yarı iletken üretiminin ana süreç boyutu 1,2um (1200nm) ile 0,8um (800nm) arasındaydı.O zamanlar 436nm dalga boyuna sahip litografi ışık kaynakları yaygın olarak kullanılıyordu.1990'ların ilk yarısında, yarı iletken üretiminin işlem boyutu 0,5um (500nm) ve 0,35um (350nm)'ye doğru geliştikçe, litografi 365nm dalga boyundaki ışık kaynaklarını kullanmaya başladı.436 nm ve 365 nm ışık kaynakları, yüksek basınçlı cıva lambalarında en yüksek enerjiye ve en kısa dalga boyuna sahip iki spektral çizgidir.Yüksek basınçlı cıvalı lamba teknolojisi olgunlaşmış olduğundan ilk kez litografi ışık kaynağı olarak kullanıldı.Litografi için kısa dalga boylu, yüksek enerjili bir ışık kaynağının kullanılması, fotokimyasal reaksiyonların uyarılması ve litografi çözünürlüğünün iyileştirilmesi açısından daha kolaydır.Spektrum araştırmalarıyla ünlü modern Alman bilim adamı Joseph Fraunhofer, bu iki dalga boyu spektrumuna sırasıyla G çizgisi ve I çizgisi adını verdi.Bu aynı zamanda g-line litografi ve i-line litografi adlarının da kökenidir.Hem g-line hem de i-line fotorezistler, ana reçine olarak doğrusal fenolik bileşenleri ve ışığa duyarlılaştırıcılar olarak diazonaftakinon bileşenlerini (DQN sistemi) kullanır.Maruz kalmayan DQN bileşenleri, geliştiricideki fotorezistin çözünme oranını on kat veya daha fazla azaltabilen inhibitör görevi görür.Maruz kaldıktan sonra diazonaftokinon (DQN) grubu enona dönüştürülür ve suyla temas ettiğinde ayrıca indol hidroksi asite dönüştürülür; bu, maruz kalan alan seyreltik alkali su ile geliştirildiğinde uzaklaştırılabilir.Sonuç olarak, açıkta kalan fotorezist geliştirici içinde çözülecek ve kaldırılacak, açıkta kalmayan fotorezist kısmı ise korunacaktır.G-line fotorezistlerde ve i-line fotorezistlerde kullanılan bileşenler benzer olmasına rağmen, reçineleri ve ışığa duyarlılaştırıcılarının mikro yapılarında değişiklikler vardır ve bu da farklı çözünürlüklere neden olur.G-line fotodirenç, 0,5um (500nm) veya daha fazla boyuta sahip entegre devreler için uygundur; i-line fotorezist ise 0,35um (350nm) ila 0,5um (500nm) boyuta sahip entegre devreler için kullanılır.Ayrıca her iki fotorezist de LCD düz panel ekranlar gibi daha büyük elektronik ürünlerin üretiminde kullanılabilir.

1990'ların ikinci yarısında Moore Yasası'nın rehberliğinde yarı iletken proses teknolojisinin boyutu 0,35 um'nin (350 nm) altına düşmeye başladıdolayısıyla daha yüksek çözünürlüklü litografi teknolojisi gerektirir.Derin ultraviyole ışık, daha kısa dalga boyu ve daha küçük kırınım etkisi nedeniyle daha yüksek çözünürlüklü bir litografi ışık kaynağı olarak kullanılabilir.KrF ve ArF gibi nadir gaz halid excimer uyarılmış durum lazer ışık kaynaklarına ilişkin araştırmaların gelişmesiyle birlikte, 248nm (KrF) ve 193nnm (ArF) litografi ışık kaynağı teknolojileri olgunlaştı ve pratik kullanıma sunuldu.Bununla birlikte, DQN sistem fotorezistinin derin ultraviyole ışık bandı üzerindeki güçlü soğurma etkisi nedeniyle, litografi gazları olarak KrF ve ArF tarafından üretilen ışık, DQN fotorezistinin içinden geçemez, bu da litografi çözünürlüğünün ciddi şekilde etkileneceği anlamına gelir.Bu nedenle derin ultraviyole fotorezist, i-line ve g-line fotorezistlerden tamamen farklı bir teknik sistemi benimser.Bu teknik sisteme Kimyasal Olarak Güçlendirilmiş Direnç (CAR) adı verilmektedir.CAR teknoloji sisteminde, fotorezistteki fotobaşlatıcı, maruz kalma sonrasında fotorezistin geliştiricideki çözünürlüğünü doğrudan değiştirmez, ancak asit üretir.Sonraki termal pişirme işleminin yüksek sıcaklıktaki ortamında, maruz kalma sonucu üretilen asit, fotorezistin geliştirici içindeki çözünürlüğünü değiştirmek için bir katalizör görevi görür.Bu nedenle CAR teknolojisi sistemindeki foto başlatıcıya aynı zamanda foto asit ajanı da denir.CAR fotorezistinin fotoasit maddesi tarafından üretilen asit, maruz kalma işlemi sırasında tüketilmediğinden, yalnızca bir katalizör olarak mevcut olduğundan, az miktarda asit etkili bir rol oynamaya devam edebilir.CAR fotorezisti yüksek derecede ışığa duyarlıdır ve derin ultraviyole radyasyondan çok az enerji emmesi gerekir, bu da fotolitografinin verimliliğini büyük ölçüde artırır.CAR fotorezistinin pozlama hızı DQN fotorezistinin yaklaşık 10 katıdır.

1990'lı yılların ikinci yarısından itibaren litografi ışık kaynaklarında 248nm KrF lazerler kullanılmaya başlandı;2000'li yıllardan bu yana litografi, ışık kaynağı olarak 193nm dalga boyuna sahip ArF excimer lazerlerin kullanılmasına yöneldi.O günden bugüne yaklaşık 20 yıl boyunca,193nm dalga boyuna sahip ArF excimer lazer, yarı iletken işlemler alanında en güvenilir ve en yaygın kullanılan litografi ışık kaynağı olmuştur.Genel olarak konuşursak, KrF (248nm) fotorezistler, film oluşturucu reçineler olarak poli(p-hidroksistiren) ve türevlerini ve fotoasit maddeleri olarak sülfonyum iyodonyum tuzlarını ve sülfonyum tuzlarını kullanır;ArF (193nm) fotorezistleri çoğunlukla film oluşturucu reçineler olarak polimetakrilat türevleri, sikloolefin-maleik anhidrit kopolimerleri, siklik polimerler vb. kullanır;Kimyasal yapı nedenlerinden dolayı Arf (193nm) fotorezistler, KrF (248nm) fotorezistlerden daha hassas fotoasit maddeler gerektirir.2007 yılından bu yana daha kısa dalga boylarına sahip bazı excimer litografi ışık kaynağı teknolojileri ortaya çıkmış olsa da, bu bantlardaki radyasyon litografi mercekleri gibi optik malzemeler tarafından kolaylıkla emilmekte ve bu malzemelerin ısı nedeniyle genleşmesine ve düzgün çalışamamasına neden olmaktadır.Kalsiyum florür (florit) gibi bu bantlardaki radyasyonla düzgün şekilde çalışabilen az sayıdaki optik malzemenin maliyeti uzun süredir yüksekti.Daldırma litografi ve çoklu pozlama gibi yeni teknolojilerin ortaya çıkmasıyla birlikte, 193 nm dalga boyuna sahip ArF litografi sistemi, önceki 65 nm çözünürlüğün darboğazını aşmıştır; dolayısıyla ArF litografi teknolojisi, 45 nm ile 10 nm arasındaki yarı iletken proses teknolojisinde hâlâ en yaygın kullanılan teknolojidir. .Litografi

ışık kaynağı teknolojisi evrimleşiyordaldırma litografi; daldırma litografisinin tersi olan kuru litografide, litografi merceği ile fotorezist arasında hava bulunur. Fotorezist, ışık kaynağı tarafından yayılan ultraviyole radyasyonu doğrudan emer ve bir fotokimyasal reaksiyona girer. Daldırma litografide, litografi merceği ile fotorezist arasında belirli bir sıvı bulunur. Bu sıvılar saf su veya diğer bileşik sıvılar olabilir. Litografi ışık kaynağı tarafından yayılan radyasyon bu sıvılardan geçtiğinde kırılır ve dalga boyu kısalır. Bu şekilde, ışık kaynağını değiştirmeme varsayımıyla, daha kısa dalga boylu ultraviyole ışık fotoreziste yansıtılır ve bu da fotolitografi işleminin çözünürlüğünü artırır. Aşağıdaki soldaki şekil tipik bir daldırma litografi sistemini göstermektedir. Tipik bir daldırma litografi sistemi

çiftlerlitografi;çift ​​litografi, işleme çözünürlüğünün iki litografi ile iki katına çıkarılması anlamına gelir.Bu hedefe ulaşmanın bir yolu, işleme çözünürlüğünü iyileştirmek için aynı maskeyi birinci litografiden sonra ikinci litografiye çevirmektir.Aşağıdaki sağ şekil böyle bir süreci göstermektedir.Aşağıdaki şeklin sağ ortasında yer alan çift litografi, iki kaplama, iki litografi ve iki gravür gerçekleştirmektedir.Fotorezist teknolojisinin gelişmesiyle birlikte yalnızca bir kaplama, iki litografi ve bir gravür gerektiren çift litografi işlemi mümkün hale geldi.

Çift litografi işleme çözünürlüğünü iki katına çıkarır Daldırma litografi ve çift litografi teknolojileri, 193 nm dalga boyu ArF litografi ışık kaynağını değiştirmeden işleme çözünürlüğünü 10 nm mertebesine çıkarır. Aynı zamanda, bu iki teknoloji fotorezistler için yeni gereksinimler de ortaya koymuştur. Daldırma işleminde, fotorezist daldırma sıvısıyla kimyasal olarak reaksiyona girmemeli veya dışarı sızmamalı ve yayılmamalıdır, bu da fotorezistin kendisine ve fotolitografi lensine zarar verir. İkinci olarak, fotorezistin kırılma indisi lensin, sıvının ve üst kaplamanın kırılma indisinden büyük olmalıdır. Bu nedenle, fotorezistteki ana reçinenin kırılma indisinin genellikle 1,9'un üzerinde olması gerekir. Sonra, fotorezist daldırma sıvısına daldırma ve sonraki pişirme işlemi sırasında deforme olmamalıdır, bu da işleme doğruluğunu etkiler.Son olarak, daldırma işleminin hedef çözünürlüğü 10 nm'ye yakın olduğunda, fotorezistin birden fazla performans göstergesinin takasları daha katı olacaktır. Daldırma ArF fotorezistini hazırlamanın zorluğu, kuru ArF fotorezistinden daha fazladır ve bu, ArF fotolitografi işleme çözünürlüğünün 45 nm'yi aşmasının anahtarlarından biridir.

Niteliksiz çift pozlama Çift pozlama işleminde, eğer fotorezist, maske tarafından bloke edilen alanda fotokimyasal reaksiyonlar olmadan birden fazla fotolitografi pozlamasını kabul edebilirse, bir aşındırma, bir kaplama ve bir fotorezist temizleme işleminden tasarruf edilebilir.Aşağıdaki soldaki şekil niteliksiz bir çift pozlama sürecini göstermektedir.Maruz kalmayan alandaki fotorezist hala nispeten küçük miktarda litografi radyasyonu aldığından, iki maruz kalma işleminden sonra, maruz kalmayan alan tarafından alınan radyasyon fotorezistin maruz kalma eşiğini E0 aşabilir ve bu da hatalı bir litografi reaksiyonuna neden olabilir .Aşağıdaki şeklin sağ ortasında, iki pozlamadan sonra fotorezistin maruz kalmayan alanda aldığı radyasyon enerjisi hala maruz kalma eşiği E0'dan düşüktür, dolayısıyla aşağıdaki şeklin sağ tarafı nitelikli bir çift pozlamadır.Bu örnekten, tek pozlamadan farklı olarak çift pozlamanın, fotorezistin pozlama eşiği ile litografi ışık kaynağının aydınlatma yoğunluğu arasında bir denge gerektirdiği görülebilir.

Nitelikli çift pozlama EUV (ekstrem ultraviyole) litografi teknolojisi, litografi alanında son 20 yılda yaşanan en son gelişmedir.Şu anda mevcut optik malzemeler, dalga boyu 13 nm'nin altında olan radyasyonun yansımasını ve iletimini yeterince destekleyemediğinden, EUV litografi teknolojisi, litografi ışık kaynağı olarak 13,5 nm dalga boyuna sahip ultraviyole ışık kullanır.EUV (aşırı ultraviyole) litografi teknolojisi, 10 nm'nin altındaki alanda yarı iletken işlem teknolojisini geliştirmeye devam ediyor.EUV litografinin 13,5 nm dalga boyu ölçeğinde, kuantum belirsizlik etkisi ortaya çıkmaya başlar ve ilgili ışık kaynaklarının, maskelerin ve fotorezistlerin tasarımı ve kullanımında benzeri görülmemiş zorluklar getirir.Şu anda yalnızca Hollanda'daki ASML, EUV litografi makineleri üretme kabiliyetine sahiptir ve buna karşılık gelen birçok teknik ayrıntı, dış dünya tarafından hâlâ bilinmemektedir.Yaklaşan EUV litografi çağında sektör, 20 yıldır popüler olan KrF ve ArF fotorezist teknolojilerinin kapsamlı bir teknolojik değişime öncülük etmesini bekliyor.Fotorezist malzeme hazırlama engelleri yüksektir.Fotorezistlerin ait olduğu mikroelektronik kimyasallar, elektronik endüstrisi ile kimya endüstrisinin kesişim noktasıdır ve tipik teknoloji yoğun endüstrilerdir.Mikroelektronik kimyasallar işinde yer almak, elektronik endüstrisinin en son gelişmelerine uygun, üretim sürecine uygun karıştırma teknolojisi, ayırma teknolojisi, saflaştırma teknolojisi ve analitik inceleme teknolojisi, çevresel arıtma ve izleme teknolojisi gibi temel üretim teknolojilerini gerektirir.Aynı zamanda, alt elektronik endüstrisinin çeşitli kullanım senaryoları, mikroelektronik kimyasal üreticilerinin güçlü destek yeteneklerine sahip olmasını ve müşterilerin kişiselleştirilmiş ihtiyaçlarını karşılamak için ürün süreçlerini zamanında geliştirip iyileştirmesini gerektirmektedir.Fotorezist üretim prosesinin ana prosesi, ışığa duyarlı malzemeler, reçineler, solventler vb. ana hammaddelerin sabit sıcaklık ve nemde 1000 seviyeli sarı ışıklı temiz odada karıştırılması, nitrojen gazı koruması altında tamamen karıştırılmasıdır. homojen bir sıvı oluşturmak için bunları tamamen karıştırın ve birden çok kez filtreleyin ve proses teknolojisi ve kalite gereksinimlerini karşılamalarını sağlamak için ara proses kontrol ve denetiminden geçin.Son olarak ürün kontrolden geçirilerek paketlenir, işaretlenir ve nitrojen gazı koruması altında depolanır.Tüm süreç aşağıdaki şekilde gösterilebilir:

Fotorezistin üretim sürecinin kısa akışı Fotorezistin teknik engelleri arasında formülasyon teknolojisi, kalite kontrol teknolojisi ve hammadde teknolojisi yer alır.Formülasyon teknolojisi, işlevini gerçekleştirmek için fotorezistin özüdür, kalite kontrol teknolojisi, fotorezist performansının stabilitesini sağlayabilir ve yüksek kaliteli hammaddeler, fotorezist performansının temelidir.Formülasyon teknolojisi:Fotorezistin alt kullanıcıları IC yongası ve FPD panel üreticileri olduğundan, farklı müşterilerin farklı uygulama gereksinimleri olacak ve aynı müşterinin de farklı fotolitografi uygulama gereksinimleri olacaktır.Genel olarak, bir yarı iletken çipin üretim süreci boyunca 10-50 fotolitografi sürecinden geçmesi gerekir.Farklı substratlar, farklı çözünürlük gereksinimleri, farklı dağlama yöntemleri vb. nedeniyle, farklı fotolitografi işlemlerinin fotorezistler için farklı özel gereksinimleri vardır.Benzer fotolitografi işlemleri için bile farklı üreticilerin farklı gereksinimleri olacaktır.Yukarıdaki farklı uygulama gerekliliklerine yanıt olarak, birçok fotorezist çeşidi vardır ve bu farklılıklar esas olarak fotorezistlerin formülasyonunun ayarlanmasıyla elde edilir.Bu nedenle, fotorezistlerin formülasyonunun farklı uygulama gereksinimlerini karşılayacak şekilde ayarlanması, fotorezist üreticilerinin temel teknolojisidir.Kalite kontrol teknolojisi:Kullanıcıların, farklı partiler arasındaki tutarlılık da dahil olmak üzere, fotorezistlerin stabilitesi ve tutarlılığı konusunda yüksek gereksinimleri olduğundan, genellikle ışığa duyarlılık ve film kalınlığında yüksek düzeyde tutarlılık sağlamayı umarlar.Bu nedenle, fotorezist üreticilerinin yalnızca eksiksiz test cihazlarıyla donatılması değil, aynı zamanda ürün kalitesinin istikrarını sağlamak için sıkı bir QA sistemi kurması da gerekir.Hammadde teknolojisi:Fotorezist, sıkı bir şekilde tasarlanmış karmaşık ve hassas formüllü bir üründür.Film oluşturucular, ışığa duyarlılaştırıcılar, solventler ve katkı maddeleri gibi farklı özelliklere sahip ham maddelerden, farklı düzenlemeler ve kombinasyonlarla ve karmaşık ve hassas işleme teknolojisiyle yapılır.Bu nedenle fotorezist hammaddelerinin kalitesi, fotorezistlerin kalitesinde önemli bir rol oynar.Yarı iletken kimyasal reaktiflerin saflığı için Uluslararası Yarı İletken Ekipman ve Malzeme Organizasyonu (SEMI), aşağıdaki tabloda gösterildiği gibi uluslararası birleşik standartlar formüle etmiştir.

YARI ultra temiz, yüksek saflıkta reaktif standartları Yarı iletken entegre devrelerde kullanılan reaktif malzemelerinin saflık gereksinimleri nispeten yüksektir ve temel olarak YARI G3 ve G4 seviyelerinde yoğunlaşmıştır.Ülkemin araştırma ve geliştirme düzeyi ile uluslararası düzey arasında hâlâ büyük bir uçurum var;yarı iletken ayrık cihazlar için ultra temiz, yüksek saflıkta reaktiflerin saflık gereksinimleri, entegre devrelere yönelik olanlardan daha düşüktür, temel olarak SEMI G2 seviyesinde yoğunlaşmıştır ve yerli işletmelerin üretim teknolojisi, çoğu üretim ihtiyacını karşılayabilir;düz panel ekran ve LED alanlarındaki ultra temiz, yüksek saflıkta reaktifler için seviye gereklilikleri SEMI G2 ve G3 seviyeleridir ve yerli işletmelerin üretim teknolojisi çoğu üretim ihtiyacını karşılayabilir.Fotorezistler de dahil olmak üzere mikroelektronik kimyasallar, yüksek teknik gereksinimlere, güçlü işlevselliğe ve hızlı ürün güncelleme özelliklerine sahiptir.Ürün kalitesinin, sonraki elektronik ürünlerin kalitesi ve verimliliği üzerinde çok büyük bir etkisi vardır.Bu nedenle, alt şirketler mikroelektronik kimyasal tedarikçilerinin kalitesine ve tedarik kapasitesine büyük önem vermekte ve genellikle numune incelemesi, teknik tartışma, bilgi geri bildirimi, teknik iyileştirme, küçük seri deneme üretimi gibi sıkı tarama süreçleri gerektiren sertifikalı bir satın alma modelini benimsemektedir. büyük ölçekli tedarik ve satış sonrası hizmet değerlendirmesi.Sertifikasyon süresi uzundur ve gereksinimler katıdır;genel ürünlerin alt müşteriler tarafından onaylanması uzun zaman alır.Ekran paneli endüstrisi genellikle 1-2 yıldır ve entegre devre endüstrisinin sertifikasyon döngüsü, yüksek gereksinimleri nedeniyle 2-3 yıla ulaşabilir;Sertifikasyon aşamasında fotorezist tedarikçisinin müşteriden herhangi bir gelirinin olmaması, tedarikçinin yeterli mali güce sahip olmasını gerektirmektedir.Fotorezist tedarikçilerinin müşterilere karşı yüksek bir bağlılığı vardır;Genel olarak, fotorezist tedarikinin ve etkisinin istikrarını korumak için alt müşteriler, bir tedarik ilişkisi kurduktan sonra fotorezist tedarikçilerini kolayca değiştirmeyeceklerdir.Kişiselleştirilmiş ihtiyaçları karşılamak için bir geri bildirim mekanizması kurarak fotorezist tedarikçileri ile müşteriler arasındaki bağlılık artmaya devam ediyor.Tedarikçi saflarına katılmak isteyen geç kalanların genellikle mevcut tedarikçilerden daha yüksek gereksinimleri karşılaması gerekir.Bu nedenle fotorezist endüstrisinin yeni girenler için yüksek engelleri vardır.Genellikle, fotorezistler gibi mikroelektronik kimyasallar yalnızca yüksek kalite gereksinimlerine sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda alt müşterilerin farklı ihtiyaçlarını karşılamak için çeşitli farklı kategorilere de ihtiyaç duyar.Ölçek ekonomisi olmadan tedarikçiler, kaliteli ve çeşitli ihtiyaçların karşılanmasının getireceği masrafları karşılayamazlar.Bu nedenle çeşit ölçeği sektöre girişte önemli bir engel oluşturmaktadır.Aynı zamanda, genel mikroelektronik kimyasallar belirli bir dereceye kadar aşındırıcıdır, üretim ekipmanı için yüksek gereksinimlere sahiptir ve üretim ortamının tozsuz veya tozsuz olması gerekir.Üst düzey mikroelektronik kimyasalların hazırlanması, kirliliği önlemek ve kaliteyi artırmak için tamamen kapalı ve otomatikleştirilmiş bir süreç gerektirir.Bu nedenle fotorezist gibi mikroelektronik kimyasalların üretimi, güvenli üretim, çevre koruma ekipmanı, üretim proses sistemi, proses kontrol sistemi ve Ar-Ge yatırımı açısından yüksek gereksinimlere sahiptir.Güçlü bir finansal güç olmadan, işletmelerin sürdürülebilir kalkınma yeteneklerini geliştirmek için ekipman, Ar-Ge ve teknik hizmetlerde rekabet avantajı elde etmesi zordur.Bu nedenle fotorezist gibi mikroelektronik kimya endüstrilerinin sermaye engelleri yüksektir.Fotorezist endüstrisi,Amerika Birleşik Devletleri ve Japonya'nın hakim olduğuSon derece yüksek endüstri engelleri var, dolayısıyla endüstrisi dünya çapında oligopolistiktir.Fotorezist endüstrisi uzun yıllardır Japonya ve Amerika Birleşik Devletleri'ndeki profesyonel şirketlerin tekelindedir.Şu anda, ilk beş üretici küresel fotorezist pazarının %87'sini oluşturuyor ve endüstri yoğunlaşması yüksek.Bunlar arasında Japon JSR, Tokyo Ohka, Shin-Etsu ve Fuji Electronic Materials'ın toplam pazar payı %72'ye ulaşıyor.Ek olarak, yüksek çözünürlüklü KrF ve ArF yarı iletken fotorezistlerin temel teknolojileri temel olarak Japon ve Amerikan şirketlerinin tekelindedir ve ürünlerin çoğu DuPont, JSR Co., Ltd., Shin-Etsu gibi Japon ve Amerikan şirketlerinden gelmektedir. Chemical, Tokyo Ohka Industry, Fujifilm ve Güney Kore'den Dongjin.Tüm fotorezist pazarı açısından bakıldığında Japonya, fotorezist endüstrisindeki devlerin buluşma yeridir.

Küresel fotorezist üreticilerinin pazar payı Japonya-Güney Kore malzeme sürtüşmesi: yarı iletken malzemelerin yerelleştirilmesi kaçınılmaz bir eğilimdir;Temmuz 2019'da, Japonya-Güney Kore ticaret anlaşmazlığının arka planına karşı Japonya, Güney Kore'ye aşındırma gazı, fotorezist ve floropoliimid de dahil olmak üzere üç yarı iletken endüstri malzemesine ambargo uyguladığını duyurdu.Güney Kore, küresel bir bellek üretim üssü, teşhir üretim üssü ve küresel gofret dökümhane üssüdür.Samsung, Hynix, Eastern High-Tech ve çok sayıda levha dökümhanesi ve teşhir fabrikası, Japon yarı iletken malzemelerine ihtiyaç duyuyor.Bu üç malzeme, Güney Kore'nin hafızasının ve gösteriminin ekonomik sütunlarını doğrudan kesiyor.Ambargonun ardından Güney Kore'nin yarı iletken endüstrisi benzeri görülmemiş bir krizle karşı karşıya kaldı.Bir süredir Samsung Semiconductor ve Hynix gibi küresel bellek liderleri sürekli bir kapanma krizi içindeydi ve Samsung'un kendi malzeme envanteri yalnızca 3 aylık üretimi destekleyebiliyordu.Samsung ve Hynix yöneticileri de görüşmeler için sık sık Japonya'ya gidiyordu.Her ikisi de ABD'nin önemli müttefikleri olan Japonya ve Güney Kore ile henüz gelişiminin erken aşamalarında olan Çin teknoloji endüstrisinin alarmı çalması gerekiyor.Şu anda Çin anakarası elektronik materyaller, özellikle de fotorezistler için büyük ölçüde yabancı ülkelere bağımlıdır.Bu nedenle yarı iletken malzemelerde yerli ikame kaçınılmaz bir eğilimdir.Çin-ABD ticaret anlaşmazlığı: Fotorezistin yurt içinde ikame edilmesi, Çin'in yarı iletken endüstrisi için acil bir ihtiyaçtır;Çin-ABD ticari sürtüşmesinden bu yana Çin anakarası entegre devre endüstrisini aktif olarak ortaya koydu.Yarı iletken malzemeler alanında, entegre devre proses teknolojisinin ilerlemesi için "yakıt" olan fotorezist, yerli ikamede önemli bir halka ve yerlileşecek bir üründür.Fotolitografi, yarı iletken işleminin temel işlemidir ve daha yüksek transistör yoğunluğuna sahip daha gelişmiş entegre devrelerin üretiminde belirleyici bir rol oynar.Her yeni nesil fotolitografi işlemi, buna uygun yeni nesil fotorezist teknolojisi gerektirir.Artık bir yarı iletken çip, üretim sürecinde genellikle 10-50 fotolitografi işlemi gerektiriyor.Farklı fotolitografi işlemlerinin aynı zamanda fotorezist için farklı özel gereksinimleri vardır.Fotorezistin performansı standartları karşılamıyorsa talaş verimi üzerinde önemli bir etkisi olacaktır.Şu anda, Çin'de fotorezistin yerelleşme düzeyi ciddi anlamda yetersizdir ve temel teknoloji açığı, 2-3 nesillik bir farkla yarı iletken fotorezist alanındadır.Alt yarı iletken endüstrisinin, LED ve düz panel ekran endüstrisinin hızla gelişmesiyle birlikte, gelecekte yerli fotorezist ürünlerinin yerli ikamesi için büyük bir alan var.Bugün Çin, Ulusal Entegre Devre Endüstrisi Yatırım Fonu (Büyük Fon) aracılığıyla yarı iletken endüstrisine yatırım yapmak ve desteklemek için tüm toplumun kaynaklarından yararlanıyor.Aynı zamanda yerli fotorezist şirketleri, fotorezist işlerini geliştirmek için Çin'in levha üretim genişlemesinin asırlık fırsatını aktif olarak değerlendiriyor, mümkün olan en kısa sürede uluslararası ileri seviyeyi yakalamaya ve yeni inşa edilen yerli levha fabrikalarının tedarik zincirine girmeye çalışıyor. .Fotorezistin yerelleştirilmesi tüm hızıyla devam ediyor ve panel ekran fotorezisti alanında Çin'de bir dizi rekabetçi yerel şirket ortaya çıktı.Yarı iletken ve panel fotorezist alanında, yerli fotorezist hala uluslararası ileri seviyenin gerisinde kalsa da, politikaların desteği ve kendi aralıksız çabalarıyla Çin'deki bir dizi fotorezist şirketi teknolojik atılımlar elde etti.

Başlıca yerli fotorezist üreticileri ve yerli ikame