光刻膠又稱(chēng)光致抗蝕劑,是一種對(duì)光敏感的混合液體。其組成部分包括:光引發(fā)劑(包括光增感劑、光致產(chǎn)酸劑)、光刻膠樹(shù)脂、單體、溶劑和其他助劑。光刻膠可以通過(guò)光化學(xué)反應(yīng),經(jīng)曝光、顯影等光刻工序?qū)⑺枰奈⒓?xì)圖形從光罩(掩模版)轉(zhuǎn)移到待加工基片上。依據(jù)使用場(chǎng)景,這里的待加工基片可以是集成電路材料,顯示面板材料或者印刷電路板。據(jù)第三方機(jī)構(gòu)智研咨詢統(tǒng)計(jì),2019年全球光刻膠市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)近90億美元,自 2010年至今CAGR約5.4%。預(yù)計(jì)該市場(chǎng)未來(lái)3年仍將以年均5%的速度增長(zhǎng),至2022年全球光刻膠市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)100億美元。光刻膠的研發(fā)是不斷進(jìn)行配方調(diào)試的過(guò)程,且難以通過(guò)現(xiàn)有產(chǎn)品反向解構(gòu)出其配方,這對(duì)技術(shù)有很大的要求。江浙滬TFT-LCD正性光刻膠集成電路材料
從90年代后半期開(kāi)始,光刻光源就開(kāi)始采用248nm的KrF激光;而從2000年代開(kāi)始,光刻就進(jìn)一步轉(zhuǎn)向使用193nm波長(zhǎng)的ArF準(zhǔn)分子激光作為光源。在那之后一直到目前的約20年里,193nm波長(zhǎng)的ArF準(zhǔn)分子激光一直是半導(dǎo)體制程領(lǐng)域性能可靠,使用較多的光刻光源。一般而言,KrF(248nm)光刻膠使用聚對(duì)羥基苯乙烯及其衍生物作為成膜樹(shù)脂,使用磺酸碘鎓鹽和硫鎓鹽作為光致酸劑;而ArF(193nm)光刻膠則多使用聚甲基丙烯酸酯衍生物,環(huán)烯烴-馬來(lái)酸酐共聚物,環(huán)形聚合物等作為成膜樹(shù)脂;由于化學(xué)結(jié)構(gòu)上的原因,Arf(193nm)光刻膠需要比KrF(248nm)光刻膠更加敏感的光致酸劑。蘇州g線光刻膠樹(shù)脂產(chǎn)品純度、金屬離子雜質(zhì)控制等也是光刻膠生產(chǎn)工藝中需面臨的技術(shù)難關(guān),光刻膠純度不足會(huì)導(dǎo)致芯片良率下降。
半導(dǎo)體光刻膠市場(chǎng)中除了美國(guó)杜邦,其余四家均為日本企業(yè)。其中JSR、TOK的產(chǎn)品可以覆蓋所有半導(dǎo)體光刻膠品種,尤其在EUV市場(chǎng)高度壟斷。近年來(lái),隨著光刻膠的需求攀升,疊加日本減產(chǎn),光刻膠出現(xiàn)供不應(yīng)求的局面,部分中小晶圓廠甚至出現(xiàn)了“斷供”現(xiàn)象。目前大陸企業(yè)在g/i線光刻膠已形成一定規(guī)模的銷(xiāo)售,光刻膠方面,彤程新材的KrF光刻膠產(chǎn)品已批量供應(yīng)國(guó)內(nèi)主要12英寸、8英寸晶圓廠,晶瑞電材KrF光刻膠加緊建設(shè)中,另有多家企業(yè)ArF光刻膠研發(fā)順利進(jìn)行,其中南大光電ArF產(chǎn)品已通過(guò)下游客戶驗(yàn)證,有望在未來(lái)形成銷(xiāo)售。光刻膠保質(zhì)期通常在6個(gè)月以內(nèi),無(wú)法囤貨,一旦斷供可能會(huì)引起停產(chǎn)的嚴(yán)重局面,由此國(guó)產(chǎn)化重要性更加凸顯。
包括光刻膠在內(nèi)的微電子化學(xué)品有技術(shù)要求高、功能性強(qiáng)、產(chǎn)品更新快等特點(diǎn),其產(chǎn)品品質(zhì)對(duì)下游電子產(chǎn)品的質(zhì)量和效率有非常大的影響。因此,下游企業(yè)對(duì)微電子化學(xué)品供應(yīng)商的質(zhì)量和供貨能力十分重視,常采用認(rèn)證采購(gòu)的模式,需要通過(guò)送樣檢驗(yàn)、技術(shù)研討、信息回饋、技術(shù)改進(jìn)、小批試做、大批量供貨、售后服務(wù)評(píng)價(jià)等嚴(yán)格的篩選流程。認(rèn)證時(shí)間久,要求嚴(yán)苛;一般產(chǎn)品得到下游客戶的認(rèn)證需要較長(zhǎng)的時(shí)間周期。顯示面板行業(yè)通常為1-2年,集成電路行業(yè)由于要求較高,認(rèn)證周期能達(dá)到2-3年時(shí)間;認(rèn)證階段內(nèi),光刻膠供應(yīng)商沒(méi)有該客戶的收入,這需要供應(yīng)收有足夠的資金實(shí)力。光刻膠供應(yīng)商與客戶粘性大;一般情況下,為了保持光刻膠供應(yīng)和效果的穩(wěn)定,下游客戶與光刻膠供應(yīng)商一旦建立供應(yīng)關(guān)系后,不會(huì)輕易更換。通過(guò)建立反饋機(jī)制,滿足個(gè)性化需求,光刻膠供應(yīng)商與客戶的粘性不斷增加。后來(lái)者想要加入到供應(yīng)商行列,往往需要滿足比現(xiàn)有供應(yīng)商更高的要求。所以光刻膠行業(yè)對(duì)新進(jìn)入者壁壘較高。有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化光刻膠結(jié)合了有機(jī)和無(wú)機(jī)材料的優(yōu)點(diǎn),在可加工性、抗蝕刻性、極紫外光吸收具有優(yōu)勢(shì)。
日韓材料摩擦:半導(dǎo)體材料國(guó)產(chǎn)化是必然趨勢(shì);2019年7月份,在日韓貿(mào)易爭(zhēng)端的背景下,日本宣布對(duì)韓國(guó)實(shí)施三種半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)材料實(shí)施禁運(yùn),包含刻蝕氣體,光刻膠和氟聚酰亞胺。韓國(guó)是全球存儲(chǔ)器生產(chǎn)基地,顯示屏生產(chǎn)基地,也是全球晶圓代工基地,三星,海力士,東部高科等一大批晶圓代工廠和顯示屏廠都需要日本的半導(dǎo)體材料。這三種材料直接掐斷了韓國(guó)存儲(chǔ)器和顯示屏的經(jīng)濟(jì)支柱。目前中國(guó)大陸對(duì)于電子材料,特別是光刻膠方面對(duì)國(guó)外依賴較高。所以在半導(dǎo)體材料方面的國(guó)產(chǎn)代替是必然趨勢(shì)。在選擇光刻膠時(shí)需要考慮化學(xué)性質(zhì)、照射時(shí)間、敏感度和穩(wěn)定性等因素,以確保所選的光刻膠能夠滿足制造要求。蘇州負(fù)性光刻膠顯影
光刻膠是集成電路制造的重要材料:光刻膠的質(zhì)量和性能是影響集成電路性能、成品率及可靠性的關(guān)鍵因素。江浙滬TFT-LCD正性光刻膠集成電路材料
在半導(dǎo)體集成電路光刻技術(shù)開(kāi)始使用深紫外(DUV)光源以后,化學(xué)放大(CAR)技術(shù)逐漸成為行業(yè)應(yīng)用的主流。在化學(xué)放大光刻膠技術(shù)中,樹(shù)脂是具有化學(xué)基團(tuán)保護(hù)因而難以溶解的聚乙烯?;瘜W(xué)放大光刻膠使用光致酸劑(PAG)作為光引發(fā)劑。當(dāng)光刻膠曝光后,曝光區(qū)域的光致酸劑(PAG)將會(huì)產(chǎn)生一種酸。這種酸在后熱烘培工序期間作為催化劑,將會(huì)移除樹(shù)脂的保護(hù)基團(tuán)從而使得樹(shù)脂變得易于溶解?;瘜W(xué)放大光刻膠曝光速遞是DQN光刻膠的10倍,對(duì)深紫外光源具有良好的光學(xué)敏感性,同時(shí)具有高對(duì)比度,對(duì)高分辨率等優(yōu)點(diǎn)。按照曝光波長(zhǎng)分類(lèi);光刻膠可分為紫外光刻膠(300~450nm)、深紫外光刻膠(160~280nm)、極紫外光刻膠(EUV,13.5nm)、電子束光刻膠、離子束光刻膠、X射線光刻膠等。不同曝光波長(zhǎng)的光刻膠,其適用的光刻極限分辨率不同。通常來(lái)說(shuō),在使用工藝方法一致的情況下,波長(zhǎng)越短,加工分辨率越佳。江浙滬TFT-LCD正性光刻膠集成電路材料