2023 De volledige gids voor fotolak

Snel antwoord: De keuze voor een foto-initiator wordt meestal bepaald door de geschiktheid van de lamp, de uithardingsdiepte, de vergeling en of de uiteindelijke film nog steeds goed presteert op het daadwerkelijke substraat. De beste combinatie is zelden de goedkoopste variant.

For negative photoresist development, Fotoinitiator OXE-02 is a useful product reference when evaluating cure speed and imaging performance under UV exposure.

Fotolak, ook bekend als fotoresist, is een lichtgevoelige gemengde vloeistof. Het bestaat uit fotoinitiator, fotoresisthars, monomeer, oplosmiddel en andere additieven. Fotoresist is een soort grafisch overdrachtsmedium dat kan worden gebruikt om de grafische versie van het masker over te brengen naar het substraat met verschillende oplosbaarheid na een lichtreactie. Momenteel wordt fotoresist op grote schaal gebruikt bij de vervaardiging van fijne grafische lijnen in de opto-elektronische informatie-industrie. Het is een van de belangrijkste materialen op het gebied van elektronicaproductie.
Afhankelijk van de golflengte van het licht kan fotolak worden onderverdeeld in ultraviolet (300-450nm) fotolak, diep ultraviolet (160-280nm) fotolak, extreem ultraviolet (EUV, 13,5nm) fotolak, elektronenstraal fotolak, ionenstraal fotolak, röntgenstraal enz. Over het algemeen geldt: hoe korter de golflengte, hoe beter de verwerkingsresolutie bij dezelfde procesmethode.
Op basis van de verschillende toepassingen kunnen fotolakken worden onderverdeeld in fotolakken voor printplaten (PCB's), LCD's (LCD's), halfgeleiders en andere toepassingen. De technische barrières van PCB-fotoresisten zijn relatief laag in vergelijking met de andere twee categorieën, terwijl halfgeleiderfotoresisten het meest geavanceerde technologische niveau van fotoresisten vertegenwoordigen.
Op basis van chemische structuur kunnen fotopolymere, fotolytische, fotocrosslinked en chemisch overdreven fotoresisten worden onderscheiden. Fotopolymere fotoresisten maken gebruik van alkeenmonomeren om vrije radicalen te genereren onder invloed van licht, die de polymerisatie van monomeren in gang zetten en uiteindelijk polymeren genereren. Fotolytische fotoresisten gebruiken diazoquinonen (DQN) als fotoreceptoren, die door een fotolytische reactie na belichting tot positieve fotoresisten gemaakt kunnen worden; fotocross-linked fotoresisten gebruiken polyvinyllauraat als lichtgevoelige materialen, die tot negatieve fotoresisten gemaakt kunnen worden door een onoplosbare gaasstructuur te vormen onder invloed van licht en corrosiebestendig te zijn. Na het gebruik van diepe ultraviolette (DUV) lichtbronnen in halfgeleiderlithografie voor geïntegreerde circuits, is de chemische versterkingstechnologie (CAR) geleidelijk de hoofdstroom van industriële toepassingen geworden. Bij CAR-technologie is de hars een polyethyleen dat wordt beschermd door chemische groepen en daarom moeilijk oplost. Chemisch versterkte fotolakken gebruiken fotozuren (PAG's) als fotoinitiatoren. Wanneer de fotolak wordt belicht, wordt er een zuur geproduceerd door het PAG in het belichte gebied. Dit zuur werkt als een katalysator tijdens het bakproces na verhitting en verwijdert de beschermende groepen van de hars, waardoor de hars gemakkelijk oplosbaar wordt. Chemisch versterkte fotolakken zijn 10 keer sneller dan DQN fotolakken en hebben een goede optische gevoeligheid voor diepe UV lichtbronnen, hoog contrast en hoge resolutie.
Fotoresist is een belangrijk materiaal voor IC-productie: de kwaliteit en prestaties van fotoresist is een belangrijke factor die de IC-prestaties, opbrengst en betrouwbaarheid beïnvloedt, de kosten van het fotolithografieproces zijn ongeveer 35% van het gehele chipfabricageproces, en neemt ongeveer 40-50% van de tijd van het gehele chipproces in beslag, de kosten van fotoresist zijn goed voor ongeveer 4% van de totale kosten van IC-fabricagematerialen, de markt is enorm. Volgens het externe instituut Wisdom Research Consulting zal de wereldwijde markt voor fotoresist naar verwachting bijna $9 miljard bedragen in 2019, met een CAGR van ongeveer 5,4% sinds 2010 tot nu toe. Verwacht wordt dat de markt de komende drie jaar zal blijven groeien met een gemiddeld jaarlijks percentage van 5% en dat de wereldwijde omvang van de fotolakmarkt in 2022 meer dan USD 10 miljard zal bedragen. De sector van de fotolakken heeft zeer hoge barrières, zodat de sector wereldwijd een oligopolie vormt. De fotolakindustrie wordt al vele jaren gemonopoliseerd door Japanse en Amerikaanse professionele bedrijven. Op dit moment hebben de vijf grootste fabrikanten 87% van de wereldwijde fotolakmarkt in handen en is de industrie zeer geconcentreerd. Japan JSR, Tokyo E&C, Japan Shin-Etsu en Fuji Electronic Materials hebben samen een marktaandeel van 72%. En de kerntechnologie van hoge-resolutie KrF en ArF halfgeleiderfotoresisten wordt in principe gemonopoliseerd door Japanse en Amerikaanse bedrijven, en de meeste producten komen van Japanse en Amerikaanse bedrijven, zoals DuPont, JSR Corporation, Shin-Etsu Chemical, Tokyo Chemical Industry, Fujifilm en Korea Dongjin. Het hele patroon van de fotolakmarkt, Japan is de grootste verzamelplaats van de fotolakindustrie. Op dit moment is het Chinese vasteland sterk afhankelijk van het buitenland voor elektronische materialen, vooral voor fotolakken. Daarom is het een onvermijdelijke trend om de binnenlandse productie van halfgeleidermaterialen te vervangen.

 

Een praktische selectieprocedure voor projecten met betrekking tot foto-initiatieven.

Wanneer technische inkopers of formuleerders foto-initiatoren beoordelen, is het meest bruikbare beoordelingskader doorgaans de uithardingskwaliteit in combinatie met de geschiktheid voor de toepassing: welke verpakking hardt betrouwbaar uit, behoudt een acceptabel uiterlijk en werkt nog steeds onder de omstandigheden van de lamp, de laagdikte en het substraat van het daadwerkelijke proces.

• Zorg er eerst voor dat de verpakking bij de lamp past: Kwiklampen, UV-leds en systemen met zichtbaar licht kunnen dezelfde foto-initiatoren zeer verschillend rangschikken.
• Controleer de diepteharding en de oppervlakteharding afzonderlijk: Een film die aan de bovenkant droog aanvoelt, kan eronder nog steeds zwak zijn.
• Breng de vergeling in evenwicht met de reactiviteit: De sterkste uithardingsmethode is niet altijd de beste commerciële keuze als het risico op verkleuring of migratie onaanvaardbaar wordt.
• Gebruik de uiteindelijke formule als referentiepunt: De hoeveelheid pigment, de samenstelling van het monomeer en de filmdikte kunnen allemaal de schijnbare rangschikking van dezelfde initiator beïnvloeden.

Aanbevolen productreferenties

• CHLUMINIT TPO-L: Een sterke referentie met lage vergeling voor op LED's georiënteerde UV-systemen.
• CHLUMINIT 819: Handig wanneer een formule een sterkere absorptie en diepere uithardingsondersteuning nodig heeft.
• CHLUMINIT 184: Een klassieke referentiewaarde voor snelle oppervlakteharding in veel UV-systemen, gebaseerd op vrije radicalen.

Veelgestelde Vragen voor kopers en formuleringsdeskundigen

Waarom worden gemengde foto-initiatorpakketten zo vaak gebruikt?
Omdat het ene product vergeling of lamppassing goed kan tegengaan, terwijl een ander product de uithardingsdiepte of de lijnsnelheid verbetert, is het totaalpakket vaak sterker dan elk afzonderlijk product.

Moet een onvolledige uitharding altijd worden opgelost door meer initiator toe te voegen?
Niet automatisch. De werkelijke beperking kan eerder liggen bij de lamp, de filmdikte, de pigmentkleuring of de rest van het reactiesysteem, dan bij een te lage dosering.