根据2019年数据,全球半导体光刻胶**大厂商占据全球光刻胶市场87%份额。其中日本占有四家,分别是JSR、东京应化(TOK)、信越化学与富士电子材料,这四家的市场份额达到72%,市场集中度明显。在半导体光刻胶细分领域,日本厂商在市场中具有较强话语权。(1)g/i线光刻胶市场:日本的东京应化、JSR、住友化学和富士胶片分别占据26%、15%、15%、8%的份额,在全球市场占据64%份额。(2)KrF光刻胶市场:日本企业东京应化、信越化学和JSR在全球KrF光刻胶细分市场分别占据34%、22%和18%份额,合计占比达到74%。(3)ArF光刻胶市场:日本企业JSR、信越化学、东京应化和住友化学包揽前四,分别占据全球ArF光刻胶细分市场25%、23%、20%和15%市场份额,合计市场份额达到83%。(4)EUV光刻胶市场:较先进的EUV光刻胶领域完全被日本企业所主导,日本JSR、东京应化、信越化学成为EUV光刻胶市场可实现量产的厂商。目前引入EUV工艺的*有三星电子和台积电两家公司。光刻胶的组成部分包括:光引发剂(包括光增感剂、光致产酸剂)、光刻胶树脂、单体、溶剂和其他助剂。嘉定光交联型光刻胶显影
导体光刻胶的涂敷方法主要是旋转涂胶法,具体可以分为静态旋转法和动态喷洒法。静态旋转法:首先把光刻胶通过滴胶头堆积在硅片的中心,然后低速旋转使得光刻胶铺开,再以高速旋转甩掉多余的光刻胶。在高速旋转的过程中,光刻胶中的溶剂会挥发一部分。静态涂胶法中的光刻胶堆积量非常关键,量少了会导致光刻胶不能充分覆盖硅片,量大了会导致光刻胶在硅片边缘堆积甚至流到硅片的背面,影响工艺质量。动态喷洒法:随着硅片尺寸越来越大,静态涂胶已经不能满足新型的硅片加工需求。相对静态旋转法而言,动态喷洒法在光刻胶对硅片进行浇注的时刻就开始以低速旋转帮助光刻胶进行**初的扩散。这种方法可以用较少量的光刻胶形成更均匀的光刻胶铺展,以高速旋转形成满足厚薄与均匀度要求的光刻胶膜。苏州半导体光刻胶光致抗蚀剂光刻胶的技术壁垒包括配方技术,质量控制技术和原材料技术。
1)增感剂(光引发剂):是光刻胶的关键成分,对光刻胶的感光度、分辨率起着决定性作用。2)感光树脂(聚合剂):用于将光刻胶中不同材料聚合在一起,构成光刻胶的骨架,决定光刻胶的硬度、柔韧性、附着力等基本属性。3)溶剂:是光刻胶中比较大成分,目的是使光刻胶处于液态,但溶剂本身对光刻胶的化学性质几乎无影响。4)助剂:通常是专有化合物,主要用来改变光刻胶特定化学性质。根据应用领域,光刻胶可分为半导体光刻胶、LCD光刻胶和PCB光刻胶,其技术壁垒依次降低(半导体光刻胶> LCD光刻胶> PCB光刻胶)。从国产化进程来看,PCB光刻胶目前国产替代进度较快,LCD光刻胶替代进度相对较快,而在半导体光刻胶领域国产技术较国外先进技术差距比较大。
从90年代后半期开始,光刻光源就开始采用248nm的KrF激光;而从2000年代开始,光刻就进一步转向使用193nm波长的ArF准分子激光作为光源。在那之后一直到目前的约20年里,193nm波长的ArF准分子激光一直是半导体制程领域性能可靠,使用较多的光刻光源。一般而言,KrF(248nm)光刻胶使用聚对羟基苯乙烯及其衍生物作为成膜树脂,使用磺酸碘鎓盐和硫鎓盐作为光致酸剂;而ArF(193nm)光刻胶则多使用聚甲基丙烯酸酯衍生物,环烯烃-马来酸酐共聚物,环形聚合物等作为成膜树脂;由于化学结构上的原因,Arf(193nm)光刻胶需要比KrF(248nm)光刻胶更加敏感的光致酸剂。光刻胶通常是以薄膜形式均匀覆盖于基材表面。
半导体光刻胶市场中除了美国杜邦,其余四家均为日本企业。其中JSR、TOK的产品可以覆盖所有半导体光刻胶品种,尤其在EUV市场高度垄断。近年来,随着光刻胶的需求攀升,叠加日本减产,光刻胶出现供不应求的局面,部分中小晶圆厂甚至出现了“断供”现象。目前大陆企业在g/i线光刻胶已形成一定规模的销售,光刻胶方面,彤程新材的KrF光刻胶产品已批量供应国内主要12英寸、8英寸晶圆厂,晶瑞电材KrF光刻胶加紧建设中,另有多家企业ArF光刻胶研发顺利进行,其中南大光电ArF产品已通过下游客户验证,有望在未来形成销售。光刻胶保质期通常在6个月以内,无法囤货,一旦断供可能会引起停产的严重局面,由此国产化重要性更加凸显。光刻胶也称为光致抗蚀剂,是一种光敏材料,受到光照后特性会发生改变,主要应用于电子工业和印刷工业领域。苏州半导体光刻胶光致抗蚀剂
从化学组成来看,金属氧化物光刻胶主要为稀土和过渡金属有机化合物。嘉定光交联型光刻胶显影
按显示效果分类;光刻胶可分为正性光刻胶和负性光刻胶。负性光刻胶显影时形成的图形与光罩(掩膜版)相反;正性光刻胶形成的图形与掩膜版相同。两者的生产工艺流程基本一致,区别在于主要原材料不同。
按照化学结构分类;光刻胶可以分为光聚合型,光分解型,光交联型和化学放大型。光聚合型光刻胶采用烯类单体,在光作用下生成自由基,进一步引发单体聚合,生成聚合物;光分解型光刻胶,采用含有重氮醌类化合物(DQN)材料作为感光剂,其经光照后,发生光分解反应,可以制成正性光刻胶;光交联型光刻胶采用聚乙烯醇月桂酸酯等作为光敏材料,在光的作用下,形成一种不溶性的网状结构,而起到抗蚀作用,可以制成负性光刻胶。 嘉定光交联型光刻胶显影