通常光刻膠等微電子化學(xué)品不僅品質(zhì)要求高,而且需要多種不同的品類滿足下游客戶多樣化的需。如果沒有規(guī)模效益,供應(yīng)商就無法承擔(dān)滿足多樣化需求帶來的開銷。因此,品種規(guī)模構(gòu)成了進(jìn)入該行業(yè)的重要壁壘。同時,一般微電子化學(xué)品具有一定的腐蝕性,對生產(chǎn)設(shè)備有較高的要求,且生產(chǎn)環(huán)境需要進(jìn)行無塵或微塵處理。制備微電子化學(xué)品還需要全封閉、自動化的工藝流程,以避免污染,提高質(zhì)量。因此,光刻膠等微電子化學(xué)品生產(chǎn)在安全生產(chǎn)、環(huán)保設(shè)備、生產(chǎn)工藝系統(tǒng)、過程控制體系以及研發(fā)投資等方面要求較高。如果沒有強(qiáng)大的資金實力,企業(yè)就難以在設(shè)備、研發(fā)和技術(shù)服務(wù)上取得競爭優(yōu)勢,以提升可持續(xù)發(fā)展能力。因此,光刻膠這樣的微電子化學(xué)品行業(yè)具備較高的資金壁壘。半導(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)法和動態(tài)噴灑法。浙江黑色光刻膠
美國能源部布魯克海文國家實驗室的研究人員采用原子層沉積(ALD)系統(tǒng),將有機(jī)聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)與氧化鋁結(jié)合起來,創(chuàng)造了雜化有機(jī)-無機(jī)光刻膠。他們在將涂有PMMA薄膜的襯底放到ALD反應(yīng)室中之后,引入了鋁前驅(qū)物蒸汽。這個蒸汽通過PMMA基質(zhì)內(nèi)部的微小分子孔擴(kuò)散,與聚合物鏈內(nèi)部的化學(xué)物質(zhì)結(jié)合到一起。然后,他們引入了另一種前驅(qū)物(例如水),與前驅(qū)物反應(yīng)形成PMMA基體內(nèi)部的氧化鋁。該雜化光刻膠的蝕刻選擇比遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于ZEP(一種昂貴的光刻膠)和二氧化硅。上海彩色光刻膠光引發(fā)劑金屬氧化物光刻膠使用金屬離子及有機(jī)配體構(gòu)建其主體結(jié)構(gòu),借助光敏基團(tuán)實現(xiàn)光刻膠所需的性能。
目前國內(nèi)從事半導(dǎo)體光刻膠研發(fā)和生產(chǎn)的企業(yè)包括晶瑞股份、南大光電、上海新陽、北京科華等。相關(guān)企業(yè)以i 線、g線光刻膠生產(chǎn)為主,應(yīng)用集成電路制程為350nm以上。在KrF光刻膠領(lǐng)域,北京科華、博康已實現(xiàn)量產(chǎn)。國內(nèi)在ArF光刻膠領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程相對較快的企業(yè)為南大光電,其先后承擔(dān)國家02專項“高分辨率光刻膠與先進(jìn)封裝光刻膠產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)項目”和“ArF光刻膠產(chǎn)品的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化項目”,公司自主研發(fā)的ArF光刻膠產(chǎn)品成為國內(nèi)通過客戶驗證的國產(chǎn)ArF光刻膠,其他國內(nèi)企業(yè)尚處于研發(fā)和驗證階段。
抗蝕性即光刻膠材料在刻蝕過程中的抵抗力。在圖形從光刻膠轉(zhuǎn)移到晶片的過程中,光刻膠材料必須能夠抵抗高能和高溫(>150℃)而不改變其原有特性 。在后續(xù)的刻蝕工序中保護(hù)襯底表面。耐熱穩(wěn)定性、抗刻蝕能力和抗離子轟擊能力 。在濕法刻蝕中,印有電路圖形的光刻膠需要連同硅片一同置入化學(xué)刻蝕液中,進(jìn)行很多次的濕法腐蝕。只有光刻膠具有很強(qiáng)的抗蝕性,才能保證刻蝕液按照所希望的選擇比刻蝕出曝光所得圖形,更好體現(xiàn)器件性能。在干法刻蝕中,例如集成電路工藝中在進(jìn)行阱區(qū)和源漏區(qū)離子注入時,需要有較好的保護(hù)電路圖形的能力,否則光刻膠會因為在注入環(huán)境中揮發(fā)而影響到注入腔的真空度。此時注入的離子將不會起到其在電路制造工藝中應(yīng)起到的作用,器件的電路性能受阻。我國光刻膠行業(yè)起步較晚,生產(chǎn)能力主要集中在 PCB 光刻膠、TN/STN-LCD 光刻膠等中低端產(chǎn)品。
環(huán)化橡膠型光刻膠:屬于聚烴類——雙疊氮系光刻膠。這種膠是將天然橡膠溶解后,用環(huán)化劑環(huán)化制備而成的。一般來說,橡膠具有較好的耐腐蝕性,但是它的感光活性很差。橡膠的分子量在數(shù)十萬以上,因此溶解性甚低,無論在光刻膠的配制還是顯影過程中都有很大困難。因此無法直接采用橡膠為原料配制光刻膠。這一類光刻膠的重要組成部分為交聯(lián)劑,又稱架橋劑,可以起到光化學(xué)固化作用,依賴于帶有雙感光性官能團(tuán)的交聯(lián)劑參加反應(yīng),交聯(lián)劑曝光后產(chǎn)生雙自由基,它和聚烴類樹脂相作用,在聚合物分子鏈之間形成橋鍵,變?yōu)槿S結(jié)構(gòu)的不溶性物質(zhì)。有機(jī)-無機(jī)雜化光刻膠結(jié)合了有機(jī)和無機(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。浙江g線光刻膠單體
彩色光刻膠及黑色光刻膠市場也呈現(xiàn)日韓企業(yè)主導(dǎo)的格局,國內(nèi)企業(yè)有雅克科技、飛凱材料、彤程新材等。浙江黑色光刻膠
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,這四家的市場份額達(dá)到72%,市場集中度明顯。在半導(dǎo)體光刻膠細(xì)分領(lǐng)域,日本廠商在市場中具有較強(qiáng)話語權(quán)。(1)g/i線光刻膠市場: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,在全球市場占據(jù)64%份額。(2)KrF光刻膠市場: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)分市場分別占據(jù)34%、22%和18%份額,合計占比達(dá)到74%。(3)ArF光刻膠市場: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25%、23%、20%和15%市場份額,合計市場份額達(dá)到83%。(4)EUV光刻膠市場: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光刻膠市場可實現(xiàn)量產(chǎn)的廠商。目前引入EUV工藝的*有三星電子和臺積電兩家公司。浙江黑色光刻膠