根據(jù)2019年數(shù)據(jù),全球半導(dǎo)體光刻膠**大廠商占據(jù)全球光刻膠市場(chǎng)87%份額。其中日本占有四家,分別是JSR、東京應(yīng)化(TOK)、信越化學(xué)與富士電子材料,這四家的市場(chǎng)份額達(dá)到72%,市場(chǎng)集中度明顯。在半導(dǎo)體光刻膠細(xì)分領(lǐng)域,日本廠商在市場(chǎng)中具有較強(qiáng)話語(yǔ)權(quán)。(1)g/i線光刻膠市場(chǎng):日本的東京應(yīng)化、JSR、住友化學(xué)和富士膠片分別占據(jù)26%、15%、15%、8%的份額,在全球市場(chǎng)占據(jù)64%份額。(2)KrF光刻膠市場(chǎng):日本企業(yè)東京應(yīng)化、信越化學(xué)和JSR在全球KrF光刻膠細(xì)分市場(chǎng)分別占據(jù)34%、22%和18%份額,合計(jì)占比達(dá)到74%。(3)ArF光刻膠市場(chǎng):日本企業(yè)JSR、信越化學(xué)、東京應(yīng)化和住友化學(xué)包攬前四,分別占據(jù)全球ArF光刻膠細(xì)分市場(chǎng)25%、23%、20%和15%市場(chǎng)份額,合計(jì)市場(chǎng)份額達(dá)到83%。(4)EUV光刻膠市場(chǎng):較先進(jìn)的EUV光刻膠領(lǐng)域完全被日本企業(yè)所主導(dǎo),日本JSR、東京應(yīng)化、信越化學(xué)成為EUV光刻膠市場(chǎng)可實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的廠商。目前引入EUV工藝的*有三星電子和臺(tái)積電兩家公司。光刻膠的組成部分包括: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。嘉定光交聯(lián)型光刻膠顯影
導(dǎo)體光刻膠的涂敷方法主要是旋轉(zhuǎn)涂膠法,具體可以分為靜態(tài)旋轉(zhuǎn)法和動(dòng)態(tài)噴灑法。靜態(tài)旋轉(zhuǎn)法:首先把光刻膠通過(guò)滴膠頭堆積在硅片的中心,然后低速旋轉(zhuǎn)使得光刻膠鋪開(kāi),再以高速旋轉(zhuǎn)甩掉多余的光刻膠。在高速旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中,光刻膠中的溶劑會(huì)揮發(fā)一部分。靜態(tài)涂膠法中的光刻膠堆積量非常關(guān)鍵,量少了會(huì)導(dǎo)致光刻膠不能充分覆蓋硅片,量大了會(huì)導(dǎo)致光刻膠在硅片邊緣堆積甚至流到硅片的背面,影響工藝質(zhì)量。動(dòng)態(tài)噴灑法:隨著硅片尺寸越來(lái)越大,靜態(tài)涂膠已經(jīng)不能滿足新型的硅片加工需求。相對(duì)靜態(tài)旋轉(zhuǎn)法而言,動(dòng)態(tài)噴灑法在光刻膠對(duì)硅片進(jìn)行澆注的時(shí)刻就開(kāi)始以低速旋轉(zhuǎn)幫助光刻膠進(jìn)行**初的擴(kuò)散。這種方法可以用較少量的光刻膠形成更均勻的光刻膠鋪展,以高速旋轉(zhuǎn)形成滿足厚薄與均勻度要求的光刻膠膜。蘇州半導(dǎo)體光刻膠光致抗蝕劑光刻膠的技術(shù)壁壘包括配方技術(shù),質(zhì)量控制技術(shù)和原材料技術(shù)。
1)增感劑(光引發(fā)劑):是光刻膠的關(guān)鍵成分,對(duì)光刻膠的感光度、分辨率起著決定性作用。2)感光樹(shù)脂(聚合劑):用于將光刻膠中不同材料聚合在一起,構(gòu)成光刻膠的骨架,決定光刻膠的硬度、柔韌性、附著力等基本屬性。3)溶劑:是光刻膠中比較大成分,目的是使光刻膠處于液態(tài),但溶劑本身對(duì)光刻膠的化學(xué)性質(zhì)幾乎無(wú)影響。4)助劑:通常是專有化合物,主要用來(lái)改變光刻膠特定化學(xué)性質(zhì)。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域,光刻膠可分為半導(dǎo)體光刻膠、LCD光刻膠和PCB光刻膠,其技術(shù)壁壘依次降低(半導(dǎo)體光刻膠> LCD光刻膠> PCB光刻膠)。從國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程來(lái)看,PCB光刻膠目前國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)度較快,LCD光刻膠替代進(jìn)度相對(duì)較快,而在半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域國(guó)產(chǎn)技術(shù)較國(guó)外先進(jìn)技術(shù)差距比較大。
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。光刻膠通常是以薄膜形式均勻覆蓋于基材表面。
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。光刻膠也稱為光致抗蝕劑,是一種光敏材料,受到光照后特性會(huì)發(fā)生改變,主要應(yīng)用于電子工業(yè)和印刷工業(yè)領(lǐng)域。蘇州半導(dǎo)體光刻膠光致抗蝕劑
從化學(xué)組成來(lái)看,金屬氧化物光刻膠主要為稀土和過(guò)渡金屬有機(jī)化合物。嘉定光交聯(lián)型光刻膠顯影
按顯示效果分類;光刻膠可分為正性光刻膠和負(fù)性光刻膠。負(fù)性光刻膠顯影時(shí)形成的圖形與光罩(掩膜版)相反;正性光刻膠形成的圖形與掩膜版相同。兩者的生產(chǎn)工藝流程基本一致,區(qū)別在于主要原材料不同。
按照化學(xué)結(jié)構(gòu)分類;光刻膠可以分為光聚合型,光分解型,光交聯(lián)型和化學(xué)放大型。光聚合型光刻膠采用烯類單體,在光作用下生成自由基,進(jìn)一步引發(fā)單體聚合,生成聚合物;光分解型光刻膠,采用含有重氮醌類化合物(DQN)材料作為感光劑,其經(jīng)光照后,發(fā)生光分解反應(yīng),可以制成正性光刻膠;光交聯(lián)型光刻膠采用聚乙烯醇月桂酸酯等作為光敏材料,在光的作用下,形成一種不溶性的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),而起到抗蝕作用,可以制成負(fù)性光刻膠。 嘉定光交聯(lián)型光刻膠顯影