2023 O guia completo do fotorresiste

Resposta rápida: A escolha do fotoiniciador geralmente é determinada pela compatibilidade com a lâmpada, profundidade de cura, amarelamento e se o filme final ainda apresenta bom desempenho no substrato real. A melhor opção raramente é a mais barata de um único componente.

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

O fotorresiste, também conhecido como fotoresiste, é um líquido misto sensível à luz. É composto por fotoiniciador, resina fotorresistente, monômero, solvente e outros aditivos. O fotorresiste é um tipo de meio de transferência gráfica que pode ser usado para transferir a versão gráfica da máscara para o substrato com diferentes solubilidades após a reação da luz. Atualmente, o fotorresiste é amplamente utilizado na fabricação de linhas gráficas finas no setor de informações optoeletrônicas. É um dos principais materiais no campo da fabricação de eletrônicos.
De acordo com o comprimento de onda da luz, o fotorresiste pode ser dividido em fotorresiste ultravioleta (300-450nm), fotorresiste ultravioleta profundo (160-280nm), fotorresiste ultravioleta extremo (EUV, 13,5nm), fotorresiste de feixe de elétrons, fotorresiste de feixe de íons, fotorresiste de raios X etc. De modo geral, quanto menor o comprimento de onda, melhor a resolução de processamento com o mesmo método de processo.
De acordo com as diferentes aplicações, os fotorresistentes podem ser divididos em fotorresistentes para placas de circuito impresso (PCBs), telas de cristal líquido (LCDs), semicondutores e outras aplicações. As barreiras técnicas dos fotorresistentes para PCBs são relativamente baixas em comparação com as outras duas categorias, enquanto os fotorresistentes para semicondutores representam o nível de tecnologia mais avançado dos fotorresistentes.
De acordo com a estrutura química, os fotorresistentes podem ser divididos em fotopoliméricos, fotolíticos, fotocross-linked e quimicamente exagerados. Os fotorresistentes fotopoliméricos usam monômeros de alceno para gerar radicais livres sob a ação da luz, o que desencadeia a polimerização de monômeros e, por fim, gera polímeros. Os fotorresistentes fotolíticos usam diazoquinonas (DQN) como fotorreceptores, que podem ser transformados em fotorresistentes positivos por meio de reação fotolítica após a iluminação; os fotorresistentes fotocross-linked usam laurato de polivinila como materiais fotossensíveis, que podem ser transformados em fotorresistentes negativos por meio da formação de uma estrutura de malha insolúvel sob a ação da luz e da resistência à corrosão. Após o uso de fontes de luz ultravioleta profunda (DUV) na litografia de circuitos integrados de semicondutores, a tecnologia de amplificação química (CAR) tornou-se gradualmente a principal aplicação do setor. Na tecnologia CAR, a resina é um polietileno protegido por grupos químicos e, portanto, difícil de dissolver. Os fotorresistentes quimicamente amplificados usam fotoácidos (PAGs) como fotoiniciadores. Quando o fotorresiste é exposto, um ácido é produzido pelo PAG na área exposta. Esse ácido atua como um catalisador durante o processo de cozimento pós-aquecimento e remove os grupos de proteção da resina, tornando-a prontamente solúvel. Os fotorresistentes quimicamente amplificados são 10 vezes mais rápidos do que os fotorresistentes DQN e têm boa sensibilidade óptica a fontes de luz UV profunda, alto contraste e alta resolução.
O fotorresiste é um material importante para a fabricação de CIs: a qualidade e o desempenho do fotorresiste é um fator-chave que afeta o desempenho, o rendimento e a confiabilidade do CI, o custo do processo de fotolitografia é de cerca de 35% de todo o processo de fabricação do chip e leva cerca de 40-50% do tempo de todo o processo do chip, o custo do fotorresiste é responsável por cerca de 4% do custo total dos materiais de fabricação de CIs, o mercado é enorme. De acordo com a instituição terceirizada Wisdom Research Consulting, espera-se que o tamanho do mercado global de fotorresiste seja de quase $9 bilhão em 2019, com um CAGR de cerca de 5,4% desde 2010 até o momento. Espera-se que o mercado continue a crescer a uma taxa média anual de 5% nos próximos três anos, e o tamanho do mercado global de fotorresiste excederá US$ 10 bilhões até 2022. O setor de fotorresiste tem barreiras industriais muito altas, de modo que o setor é uma situação de oligopólio em âmbito global. O setor de fotorresiste tem sido monopolizado por empresas profissionais japonesas e americanas há muitos anos. Atualmente, os cinco principais fabricantes ocupam 87% do mercado global de fotorresiste, e o setor é altamente concentrado. Entre eles, a participação de mercado da Japan JSR, Tokyo E&C, Japan Shin-Etsu e Fuji Electronic Materials combinada chega a 72%. E a tecnologia principal dos fotorresistentes semicondutores de KrF e ArF de alta resolução é basicamente monopolizada por empresas japonesas e americanas, e a maioria dos produtos vem de empresas japonesas e americanas, como DuPont, JSR Corporation, Shin-Etsu Chemical, Tokyo Chemical Industry, Fujifilm e Korea Dongjin. Em todo o padrão do mercado de fotorresiste, o Japão é o maior ponto de encontro do setor de fotorresiste. Atualmente, a China continental é altamente dependente de países estrangeiros para materiais eletrônicos, especialmente fotorresistentes. Portanto, é uma tendência inevitável substituir a produção nacional de materiais semicondutores.

 

Uma rota de seleção prática para projetos relacionados a fotoiniciadores

Ao avaliar fotoiniciadores, os compradores técnicos ou formuladores geralmente consideram a qualidade da cura e a adequação à aplicação: qual embalagem cura de forma confiável, mantém uma aparência aceitável e ainda funciona sob as condições da lâmpada, espessura do filme e substrato do processo real.

• Primeiro, compare a embalagem com a lâmpada: Lâmpadas de mercúrio, LEDs UV e sistemas de luz visível podem classificar os mesmos fotoiniciadores de maneiras muito diferentes.
• Verifique a cura em profundidade e a cura superficial separadamente: Uma película que parece seca na superfície ainda pode estar frágil por baixo.
• Equilibre o amarelamento com a reatividade: O método de cura profunda mais eficaz nem sempre é a melhor opção comercial se o risco de migração ou alteração da cor se tornar inaceitável.
• Utilize a fórmula final como referência: A quantidade de pigmento, o pacote de monômeros e a espessura do filme podem alterar a classificação aparente do mesmo iniciador.

Referências de produtos recomendadas

• CHLUMINIT TPO-L: Uma excelente referência de baixo amarelamento para sistemas UV orientados a LEDs.
• CHLUMINIT 819: Útil quando uma fórmula necessita de maior absorção e suporte à cura mais profunda.
• CHLUMINIT 184: Um padrão clássico de radicais livres para cura rápida de superfícies em muitos sistemas UV.

FAQ para compradores e formuladores

Por que os pacotes de fotoiniciadores misturados são tão comuns?
Como um produto pode controlar o amarelamento ou o encaixe da lâmpada, enquanto outro melhora a profundidade de cura ou o desempenho da velocidade da linha, o pacote completo costuma ser mais eficaz do que qualquer produto individual.

A cura incompleta deve sempre ser resolvida adicionando mais iniciador?
Não automaticamente. A verdadeira limitação pode estar na lâmpada, na espessura do filme, na tonalidade do pigmento ou no restante do sistema reativo, e não simplesmente em uma subdosagem.