根據(jù)2019年數(shù)據(jù),全球半導體光刻膠**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、東京應化(TOK)、信越化學與富士電子材料,這四家的市場份額達到72%,市場集中度明顯。在半導體光刻膠細分領域,日本廠商在市場中具有較強話語權。(1)g/i線光刻膠市場:日本的東京應化、JSR、住友化學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)東京應化、信越化學和JSR在全球KrF光刻膠細分市場分別占據(jù)34%、22%和18%份額,合計占比達到74%。(3)ArF光刻膠市場:日本企業(yè)JSR、信越化學、東京應化和住友化學包攬前四,分別占據(jù)全球ArF光刻膠細分市場25%、23%、20%和15%市場份額,合計市場份額達到83%。(4)EUV光刻膠市場:較先進的EUV光刻膠領域完全被日本企業(yè)所主導,日本JSR、東京應化、信越化學成為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。光刻膠達到下游客戶要求的技術指標后,還需要進行較長時間驗證測試(1-3 年)。蘇州KrF光刻膠顯影
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)結構。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,無須氮氣保護,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,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,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。浦東i線光刻膠集成電路材料光刻膠的國產(chǎn)化公關正在展開,在面板屏顯光刻膠領域,中國已經(jīng)出現(xiàn)了一批有競爭力的本土企業(yè)。
化學放大型光刻膠體系中有一個比較大的問題,就是光酸的擴散問題。光酸的擴散會增加光刻過程的圖案的粗糙度,進而影響光刻結果的分辨率。而將光致產(chǎn)酸劑與光刻膠主體材料聚合在一起,則有可能解決這一問題。此外,光致產(chǎn)酸劑(特別是離子型光致產(chǎn)酸劑)的化學結構與主體材料相差較大,極易在成膜時發(fā)生聚集,導致微區(qū)分相現(xiàn)象;而光致產(chǎn)酸劑與光刻膠主體材料共價鍵合后,分布均勻性可以得到改善,這也有利于獲得質量更好的光刻圖案。
光刻膠所屬的微電子化學品是電子行業(yè)與化工行業(yè)交叉的領域,是典型的技術密集行業(yè)。從事微電子化學品業(yè)務需要具備與電子產(chǎn)業(yè)前沿發(fā)展相匹配的關鍵生產(chǎn)技術,如混配技術、分離技術、純化技術以及與生產(chǎn)過程相配套的分析檢驗技術、環(huán)境處理與監(jiān)測技術等。同時,下游電子產(chǎn)業(yè)多樣化的使用場景要求微電子化學品生產(chǎn)企業(yè)有較強的配套能力,以及時研發(fā)和改進產(chǎn)品工藝來滿足客戶的個性化需求。光刻膠的生產(chǎn)工藝主要過程是將感光材料、樹脂、溶劑等主要原料在恒溫恒濕 1000 級的黃光區(qū)潔凈房進行混合,在氮氣氣體保護下充分攪拌,使其充分混合形成均相液體,經(jīng)過多次過濾,并通過中間過程控制和檢驗,使其達到工藝技術和質量要求,然后做產(chǎn)品檢驗,合格后在氮氣氣體保護下包裝、打標、入庫。經(jīng)過多年技術積累,國內(nèi)已形成一定光刻膠用電子化學品產(chǎn)能,國內(nèi)公司市場份額逐步提升,國產(chǎn)替代正在進行。
在EUV圖形曝光工序中,光致產(chǎn)酸劑產(chǎn)生光酸,這些光酸一方面可以與光刻膠主體材料的離去基團反應,另一方面也可使光敏劑前體變?yōu)楣饷魟UV曝光結束后,曝光區(qū)域富集了大量的光敏劑。再進行UV整片曝光,此時,只有富集了光敏劑的區(qū)域可以吸收UV光,光敏劑作為天線,使膠膜中的光致產(chǎn)酸劑繼續(xù)產(chǎn)生光酸;與之相對地,EUV曝光過程中未曝光區(qū)域由于有對UV光透明的光敏劑前體,對UV光同樣沒有吸收的光致產(chǎn)酸劑無法形成光酸,進而無法發(fā)生光化學反應。接著,需像其他的化學放大光刻膠一樣,進行后烘、顯影即可得到光刻圖形。產(chǎn)品純度、金屬離子雜質控制等也是光刻膠生產(chǎn)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。華東KrF光刻膠印刷電路板
碳酸甲酯型光刻膠:這種類型的光刻膠在制造高分辨率電路元件方面非常有用。蘇州KrF光刻膠顯影
受制于國內(nèi)光刻膠技術發(fā)展水平,目前我國前沿光刻膠的自給率仍然保持較低水平。盡管國內(nèi)光刻膠市場保持良好的增長趨勢,但以KrF、ArF光刻膠為主的半導體光刻膠領域國內(nèi)市場份額仍然較小,前沿光刻膠市場長期為國外巨頭所壟斷。從技術水平來看,目前中國本土光刻膠的整體技術水平與國際先進水平存在明顯差距,且主要集中在技術含量較低的PCB光刻膠領域,而在半導體光刻膠和LCD光刻膠方面自給率較低。具體而言,半導體光刻膠中g線/i線光刻膠國產(chǎn)化率為10%,而ArF/KrF光刻膠的國產(chǎn)化率為1%,對于前沿的EUV光刻膠目前仍處于研發(fā)階段。蘇州KrF光刻膠顯影