半導(dǎo)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(chǎn)品可以覆蓋所有半導(dǎo)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(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)品已通過下游客戶驗證,有望在未來形成銷售。光刻膠保質(zhì)期通常在6個月以內(nèi),無法囤貨,一旦斷供可能會引起停產(chǎn)的嚴(yán)重局面,由此國產(chǎn)化重要性更加凸顯。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。半導(dǎo)體光刻膠曝光
肉桂酸酯類的光刻膠:這類光刻膠在紫外光的照射下,肉桂酸上的不飽和鍵會打開,產(chǎn)生自由基,形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)。主要品種有聚乙烯醇肉桂酸酯光刻膠、聚乙烯氧乙基肉桂酸酯光刻膠和肉桂叉二酯光刻膠等。前者膠是早期被用于光刻膠制備的光敏高分子化合物,對二氧化硅、鋁、氧化鉻等材料都有良好的附著力,耐氫氟酸、磷酸腐蝕;中者膠在曝光下幾乎不受氧的影響,無須氮?dú)獗Wo(hù),分辨率1 μm左右,靈敏度較前者膠高1倍,黏附性好,抗蝕能力強(qiáng),圖形清晰、線條整齊,耐熱性好,顯影后可在190℃堅膜0.5 h不變質(zhì),感光范圍在250~475 nm,特別對436 nm十分敏感,屬線型高分子聚合物;第三種膠能溶于酮類、烷烴等溶劑,不溶于水、乙醇等。有較好的黏附性和感光性 ,分辨率也很高,感光速度快。江浙滬ArF光刻膠溶劑光刻膠的國產(chǎn)化公關(guān)正在展開,在面板屏顯光刻膠領(lǐng)域,中國已經(jīng)出現(xiàn)了一批有競爭力的本土企業(yè)。
目前中國光刻膠國產(chǎn)化水平嚴(yán)重不足,重點技術(shù)差距在半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域,有2-3代差距,隨著下游半導(dǎo)體行業(yè)、LED及平板顯示行業(yè)的快速發(fā)展,未來國內(nèi)光刻膠產(chǎn)品國產(chǎn)化替代空間巨大。當(dāng)今,中國通過國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金(大基金)撬動全社會資源對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進(jìn)行投資和扶持。同時,國內(nèi)光刻膠企業(yè)積極抓住中國晶圓制造擴(kuò)產(chǎn)的百年機(jī)遇,發(fā)展光刻膠業(yè)務(wù),力爭早日追上國際先進(jìn)水平,打進(jìn)國內(nèi)新建晶圓廠的供應(yīng)鏈。光刻膠的國產(chǎn)化公關(guān)正在展開,在面板屏顯光刻膠領(lǐng)域,中國已經(jīng)出現(xiàn)了一批有競爭力的本土企業(yè)。在半導(dǎo)體和面板光刻膠領(lǐng)域,盡管國產(chǎn)光刻膠距離國際先進(jìn)水平仍然有差距,但是在政策的支持和自身的不懈努力之下,中國已經(jīng)有一批光刻膠企業(yè)陸續(xù)實現(xiàn)了技術(shù)突破。
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。光刻膠市場 ArF 與 KrF 占據(jù)主流,EUV 增長較快。
此外,光刻膠也可以用于液晶平板顯示等較大面積電子產(chǎn)品的制作。90年代后半期,遵從摩爾定律的指引,半導(dǎo)體制程工藝尺寸開始縮小到0.35um(350nm)以下,因而開始要求更高分辨率的光刻技術(shù)。深紫外光由于波長更短,衍射作用小,所以可以用于更高分辨率的光刻光源。隨著 KrF、ArF等稀有氣體鹵化物準(zhǔn)分子激發(fā)態(tài)激光光源研究的發(fā)展,248nm(KrF)、193nnm(ArF)的光刻光源技術(shù)開始成熟并投入實際使用。然而,由于 DQN 體系光刻膠對深紫外光波段的強(qiáng)烈吸收效應(yīng),KrF和ArF作為光刻氣體產(chǎn)生的射光無法穿透DQN光刻膠,這意味著光刻分辨率會受到嚴(yán)重影響。因此深紫外光刻膠采取了與i-line和g-line光刻膠完全不同的技術(shù)體系,這種技術(shù)體系被稱為化學(xué)放大光阻體系(Chemically Amplified Resist, CAR)。光刻膠行業(yè)日系企業(yè)實力雄厚,國內(nèi)廠商有望復(fù)刻成功經(jīng)驗。浦東KrF光刻膠光引發(fā)劑
按曝光波長可分為紫外光刻膠、深紫外光刻膠、極紫外光刻膠、電子束光刻膠、離子束光刻膠、X射線光刻膠等。半導(dǎo)體光刻膠曝光
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)。配方技術(shù)是光刻膠實現(xiàn)功能的要點,質(zhì)量控制技術(shù)能夠保證光刻膠性能的穩(wěn)定性而較好的原材料則是光刻膠性能的基礎(chǔ)。配方技術(shù):由于光刻膠的下游用戶是IC芯片和FPD面板制造商,不同的客戶會有不同的應(yīng)用需求,同一個客戶也有不同的光刻應(yīng)用需求。一般一塊半導(dǎo)體芯片在制造過程中需要進(jìn)行10-50道光刻過程,由于基板不同、分辨率要求不同、蝕刻方式不同等,不同的光刻過程對光刻膠的具體要求也不一樣,即使類似的光刻過程,不同的廠商也會有不同的要求。針對以上不同的應(yīng)用需求,光刻膠的品種非常多,這些差異主要通過調(diào)整光刻膠的配方來實現(xiàn)。因此,通過調(diào)整光刻膠的配方,滿足差異化的應(yīng)用需求,是光刻膠制造商重要的技術(shù)。半導(dǎo)體光刻膠曝光