江浙滬TFT-LCD正性光刻膠集成電路材料

來源: 發(fā)布時間:2023-09-10

   光刻膠又稱光致抗蝕劑,是一種對光敏感的混合液體。其組成部分包括:光引發(fā)劑(包括光增感劑、光致產酸劑)、光刻膠樹脂、單體、溶劑和其他助劑。光刻膠可以通過光化學反應,經曝光、顯影等光刻工序將所需要的微細圖形從光罩(掩模版)轉移到待加工基片上。依據使用場景,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。據第三方機構智研咨詢統(tǒng)計,2019年全球光刻膠市場規(guī)模預計近90億美元,自 2010年至今CAGR約5.4%。預計該市場未來3年仍將以年均5%的速度增長,至2022年全球光刻膠市場規(guī)模將超過100億美元。光刻膠的研發(fā)是不斷進行配方調試的過程,且難以通過現(xiàn)有產品反向解構出其配方,這對技術有很大的要求。江浙滬TFT-LCD正性光刻膠集成電路材料

從90年代后半期開始,光刻光源就開始采用248nm的KrF激光;而從2000年代開始,光刻就進一步轉向使用193nm波長的ArF準分子激光作為光源。在那之后一直到目前的約20年里,193nm波長的ArF準分子激光一直是半導體制程領域性能可靠,使用較多的光刻光源。一般而言,KrF(248nm)光刻膠使用聚對羥基苯乙烯及其衍生物作為成膜樹脂,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-馬來酸酐共聚物,環(huán)形聚合物等作為成膜樹脂;由于化學結構上的原因,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線光刻膠樹脂產品純度、金屬離子雜質控制等也是光刻膠生產工藝中需面臨的技術難關,光刻膠純度不足會導致芯片良率下降。

半導體光刻膠市場中除了美國杜邦,其余四家均為日本企業(yè)。其中JSR、TOK的產品可以覆蓋所有半導體光刻膠品種,尤其在EUV市場高度壟斷。近年來,隨著光刻膠的需求攀升,疊加日本減產,光刻膠出現(xiàn)供不應求的局面,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光刻膠產品已批量供應國內主要12英寸、8英寸晶圓廠,晶瑞電材KrF光刻膠加緊建設中,另有多家企業(yè)ArF光刻膠研發(fā)順利進行,其中南大光電ArF產品已通過下游客戶驗證,有望在未來形成銷售。光刻膠保質期通常在6個月以內,無法囤貨,一旦斷供可能會引起停產的嚴重局面,由此國產化重要性更加凸顯。

包括光刻膠在內的微電子化學品有技術要求高、功能性強、產品更新快等特點,其產品品質對下游電子產品的質量和效率有非常大的影響。因此,下游企業(yè)對微電子化學品供應商的質量和供貨能力十分重視,常采用認證采購的模式,需要通過送樣檢驗、技術研討、信息回饋、技術改進、小批試做、大批量供貨、售后服務評價等嚴格的篩選流程。認證時間久,要求嚴苛;一般產品得到下游客戶的認證需要較長的時間周期。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,認證周期能達到2-3年時間;認證階段內,光刻膠供應商沒有該客戶的收入,這需要供應收有足夠的資金實力。光刻膠供應商與客戶粘性大;一般情況下,為了保持光刻膠供應和效果的穩(wěn)定,下游客戶與光刻膠供應商一旦建立供應關系后,不會輕易更換。通過建立反饋機制,滿足個性化需求,光刻膠供應商與客戶的粘性不斷增加。后來者想要加入到供應商行列,往往需要滿足比現(xiàn)有供應商更高的要求。所以光刻膠行業(yè)對新進入者壁壘較高。有機-無機雜化光刻膠結合了有機和無機材料的優(yōu)點,在可加工性、抗蝕刻性、極紫外光吸收具有優(yōu)勢。

日韓材料摩擦:半導體材料國產化是必然趨勢;2019年7月份,在日韓貿易爭端的背景下,日本宣布對韓國實施三種半導體產業(yè)材料實施禁運,包含刻蝕氣體,光刻膠和氟聚酰亞胺。韓國是全球存儲器生產基地,顯示屏生產基地,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體材料。這三種材料直接掐斷了韓國存儲器和顯示屏的經濟支柱。目前中國大陸對于電子材料,特別是光刻膠方面對國外依賴較高。所以在半導體材料方面的國產代替是必然趨勢。在選擇光刻膠時需要考慮化學性質、照射時間、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:光刻膠的質量和性能是影響集成電路性能、成品率及可靠性的關鍵因素。江浙滬TFT-LCD正性光刻膠集成電路材料

在半導體集成電路光刻技術開始使用深紫外(DUV)光源以后,化學放大(CAR)技術逐漸成為行業(yè)應用的主流。在化學放大光刻膠技術中,樹脂是具有化學基團保護因而難以溶解的聚乙烯?;瘜W放大光刻膠使用光致酸劑(PAG)作為光引發(fā)劑。當光刻膠曝光后,曝光區(qū)域的光致酸劑(PAG)將會產生一種酸。這種酸在后熱烘培工序期間作為催化劑,將會移除樹脂的保護基團從而使得樹脂變得易于溶解。化學放大光刻膠曝光速遞是DQN光刻膠的10倍,對深紫外光源具有良好的光學敏感性,同時具有高對比度,對高分辨率等優(yōu)點。按照曝光波長分類;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。不同曝光波長的光刻膠,其適用的光刻極限分辨率不同。通常來說,在使用工藝方法一致的情況下,波長越短,加工分辨率越佳。江浙滬TFT-LCD正性光刻膠集成電路材料