光刻膠產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝和質(zhì)量管控

許詠梅

摘 要：光刻膠產(chǎn)品主要適用于集成電路產(chǎn)業(yè)和平板顯示器產(chǎn)業(yè)的光刻工藝，以得到精細(xì)線路。文章介紹了光刻膠產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)的工藝流程和質(zhì)量管控。

關(guān)鍵詞：光刻膠；生產(chǎn)工藝；質(zhì)量管控

前言

所謂光刻膠（photoresist，國(guó)內(nèi)又稱為光致抗蝕劑），是一類利用光化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行精細(xì)圖形轉(zhuǎn)移的化學(xué)品。

由于光刻膠使用在特殊光刻工藝上，屬于精細(xì)化工材料，生產(chǎn)量并不太大。集成電路（IC）產(chǎn)業(yè)用的光刻膠一般以5升的容器為包裝，而FPD產(chǎn)業(yè)用的光刻膠由于基板尺寸的大型化，所用光刻膠量較大，目前以20L或200L的容器為包裝。全球生產(chǎn)FPD用光刻膠的主要廠家，為配合FPD工廠的實(shí)際使用，都集中在FPD工廠密集的日本、韓國(guó)、臺(tái)灣地區(qū)、和中國(guó)，包括全球生產(chǎn)商AZ，日本的TOK（日本應(yīng)化），ZEON（丸紅），韓國(guó)的東進(jìn)等，已有多年光刻膠工業(yè)化生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在原物料的選用，生產(chǎn)工藝流程和產(chǎn)品質(zhì)量的管控方面，已發(fā)展成熟，能得到穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量，以保證FPD工廠的使用。

1 光刻膠材料的生產(chǎn)工藝和質(zhì)量管控

光刻膠的功能參數(shù)要求和質(zhì)量要求一直隨電子產(chǎn)品工藝的變化和發(fā)展而提高，以適應(yīng)發(fā)展的要求。金屬離子含量的控制已從10年前的ppm級(jí)發(fā)展到ppb級(jí)，有些配套溶劑已控制在ppt級(jí)的水平。而微粒子的控制粒徑也越來(lái)越小，從1.0um-0.5um-0.2um-0.1um發(fā)展，配套的無(wú)色溶劑已控制到更小數(shù)量級(jí)的粒子。

如我們?cè)凇肮饪棠z產(chǎn)品介紹”中所提到，由于光刻膠產(chǎn)品被運(yùn)用于集成電路產(chǎn)業(yè)和平板顯示器產(chǎn)業(yè)，以取得精細(xì)的電子線路。在光刻工藝中，光刻膠經(jīng)過(guò)涂膜-烘干-曝光-顯影-蝕刻-剝離這些工藝過(guò)程，對(duì)光刻膠的涂布均勻性、粘附性、耐熱性、耐蝕刻性、膜厚和感度的穩(wěn)定性、清潔度以及各質(zhì)量特性對(duì)工藝條件的依存性都有要求，所以光刻膠有較高的質(zhì)量要求。其生產(chǎn)工藝要求和質(zhì)量管控也相應(yīng)有其特點(diǎn)，通過(guò)光刻膠生產(chǎn)過(guò)程中各步驟的分步控制，得以保證光刻膠產(chǎn)品各生產(chǎn)批次間的性能穩(wěn)定，易于進(jìn)行工藝上的調(diào)整，以保證在客戶端使用時(shí)，感光度、膜厚等性能特性在逐批使用時(shí)不需調(diào)整各大型設(shè)備的工藝參數(shù)仍能保證精細(xì)線路的穩(wěn)定性。

在光刻膠的生產(chǎn)工藝中，需要注意以下幾點(diǎn)：

（1）整個(gè)生產(chǎn)環(huán)境是恒溫恒濕的潔凈環(huán)境，且在黃光環(huán)境下進(jìn)行生產(chǎn)，檢測(cè)等工作。（2）生產(chǎn)所用的混合罐，加液管道等，一般采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼材料，有些還需加涂聚四氟乙烯材料，且在使用前用潔凈溶劑清洗。（3）感光劑需預(yù)先與溶劑混合，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢?，與溶劑成為均相液體，然后再與樹脂混合。（4）為保證批次的穩(wěn)定性，采用先分別調(diào)制生產(chǎn)高感度、低感度的半成品，再按照一定配比，混合得到所需感度的產(chǎn)品，然后加入溶劑稀釋，得到符合動(dòng)粘度規(guī)格的產(chǎn)品。（5）產(chǎn)品調(diào)整結(jié)束后（指達(dá)到感度和動(dòng)粘度規(guī)格），采用合適的過(guò)濾方式，以保證產(chǎn)品的潔凈度。

2 光刻膠生產(chǎn)的質(zhì)量管控

為了滿足最終產(chǎn)品符合嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)產(chǎn)品的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量管控。

光刻膠生產(chǎn)所用的原料在進(jìn)廠時(shí)需進(jìn)行進(jìn)廠檢查，并進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，以追蹤原材料質(zhì)量有無(wú)異常，而光刻膠所用到的溶劑、樹脂原料等，需符合電子級(jí)化學(xué)品的要求。直接接觸產(chǎn)品的包裝容器是清潔容器，一般經(jīng)過(guò)潔凈水清洗和高純氮?dú)獾拇蹈晒に嚕瑵M足潔凈度（金屬離子和微粒子方面）的要求。

酚醛樹脂的合成過(guò)程中，由于甲醛的高揮發(fā)性，使得反應(yīng)體系中酚、醛的比例難以控制穩(wěn)定，導(dǎo)致酚醛樹脂批次間的分子量分布難以重復(fù)，從而導(dǎo)致光刻膠產(chǎn)品在堿液中溶解速率不穩(wěn)定，而直接影響光刻膠的感度。為了保證光刻膠產(chǎn)品的穩(wěn)定性，在生產(chǎn)工藝中采用了分步法，即先分別生產(chǎn)高感度光刻膠半成品和低感度光刻膠半成品，并取樣檢測(cè)后，再進(jìn)行配合比試驗(yàn)，以便得到針對(duì)每批不同樹脂原料不同的精確配方，并根據(jù)這個(gè)配方投料生產(chǎn)，以得到感度穩(wěn)定的產(chǎn)品。在進(jìn)行配合比試驗(yàn)的同時(shí)，也會(huì)針對(duì)每批原料測(cè)試得到不同的溶劑配比，以保證產(chǎn)品的膜厚穩(wěn)定。也就是為得到穩(wěn)定產(chǎn)品，進(jìn)行了事先的控制，通過(guò)對(duì)半成品的檢測(cè)和配方測(cè)試，精細(xì)控制來(lái)得到性能穩(wěn)定的產(chǎn)品，盡量消除產(chǎn)品批次間的波動(dòng)。在實(shí)際生產(chǎn)中，在根據(jù)配方，投料混合后，還通過(guò)中間檢測(cè)，來(lái)確保投料的準(zhǔn)確性，如與標(biāo)規(guī)格有偏差，將再進(jìn)行調(diào)整。充分保證產(chǎn)品質(zhì)量在規(guī)格之內(nèi)并減小差異。

為保證產(chǎn)品的清潔度，產(chǎn)品調(diào)整結(jié)束后，將進(jìn)行循環(huán)過(guò)濾。并在充分過(guò)濾后，測(cè)定微粒子，控制產(chǎn)品中的粒子數(shù)。隨著用戶對(duì)清潔度要求的提高，可以通過(guò)延長(zhǎng)過(guò)濾時(shí)間和選用更小粒徑的濾芯來(lái)降低產(chǎn)品的粒子數(shù)。雖然也有工藝會(huì)用離子交換濾芯來(lái)降低產(chǎn)品的金屬離子含量，但更多的工藝是依靠控制原材料金屬離子含量，以及保證管道和生產(chǎn)釜的清潔度來(lái)控制產(chǎn)品中金屬離子的含量。

3 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)IT產(chǎn)業(yè)的摩爾定律（Moore Law）：當(dāng)價(jià)格不變時(shí)，集成電路上可容納的晶體管數(shù)目，每過(guò)18個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍。這個(gè)規(guī)律也適用于同為電子產(chǎn)業(yè)的平板顯示產(chǎn)業(yè)。電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展日新月異，技術(shù)不斷更新和發(fā)展。而電子化學(xué)品，是電子產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，高質(zhì)量的電子化學(xué)品是制造出高性能的電子元器件的保證，其技術(shù)也隨著電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而不斷更新發(fā)展。

我國(guó)也意識(shí)到電子化學(xué)品對(duì)電子終端產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步有重大意義，必須大力發(fā)展電子材料產(chǎn)業(yè)，縮小電子材料與國(guó)外先進(jìn)水平的差距，提高國(guó)內(nèi)自主配套能力。光刻膠作為特殊性能的電子化學(xué)品，紫外正性光刻膠的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)在國(guó)際上已相當(dāng)成熟，如AZ，TOK，DONGJIN，JSR，ZEON等公司，已有幾十年生產(chǎn)光刻膠的歷史，生產(chǎn)工藝成熟，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。近年來(lái)，我國(guó)通過(guò)引進(jìn)外資企業(yè)，組建合資企業(yè)，或直接從國(guó)外進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)移等方式，大力促使光刻膠的生產(chǎn)本土化，就近生產(chǎn)化。在大型的FPD工廠周邊，引進(jìn)配套的電子化學(xué)品企業(yè)，形成上下產(chǎn)業(yè)鏈，很好的提高了配套能力，促進(jìn)了電子產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展。如國(guó)內(nèi)最大的液晶顯示器生產(chǎn)集團(tuán)-京東方（BOE），成立了集團(tuán)子公司進(jìn)行光刻膠的研發(fā)和生產(chǎn)，更在近期購(gòu)買了原日本TOK的技術(shù)，以期達(dá)到在集團(tuán)內(nèi)部的自主配套。

工信部于2012年發(fā)布了《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，專門就新材料產(chǎn)業(yè)部署了發(fā)展規(guī)劃，這在我國(guó)尚屬首次，國(guó)務(wù)院在制定發(fā)展規(guī)劃時(shí)，將新材料列為國(guó)家重點(diǎn)培育和發(fā)展的七個(gè)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。明確提出新材料產(chǎn)業(yè)是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支撐和保障，是其他六大新興產(chǎn)業(yè)：新能源、節(jié)能環(huán)保、新一代信息技術(shù)、生物、高端裝備制造、新能源汽車等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支撐。相信我國(guó)的光刻膠產(chǎn)業(yè)也會(huì)得到蓬勃的發(fā)展，以適應(yīng)新一代信息技術(shù)不斷發(fā)展的腳步。

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