随着IC集成度的提高,世界集成电路的制程工艺水平按已由微米级、亚微米级、深亚微米级进入到纳米级阶段。集成电路线宽不断缩小的趋势,对包括光刻在内的半导体制程工艺提出了新的挑战。在半导体制程的光刻工艺中,集成电路线宽的特征尺寸可以由如右所示的瑞利公式确定:CD=k1*λ/NA。CD (Critical Dimension)表示集成电路制程中的特征尺寸;k1是瑞利常数,是光刻系统中工艺和材料的一个相关系数;λ是曝光波长,而NA(Numerical Aperture)则是指光刻机的孔径数值。因此,光刻机需要通过降低瑞利常数和曝光波长,增大孔径尺寸来制造具有更小特征尺寸的集成电路。其中降低曝光波长与光刻机使用的光源以及光刻胶材料高度相关。光刻胶达到下游客户要求的技术指标后,还需要进行较长时间验证测试(1-3 年)。ArF光刻胶单体
受制于国内光刻胶技术发展水平,目前我国前沿光刻胶的自给率仍然保持较低水平。尽管国内光刻胶市场保持良好的增长趋势,但以KrF、ArF光刻胶为主的半导体光刻胶领域国内市场份额仍然较小,前沿光刻胶市场长期为国外巨头所垄断。从技术水平来看,目前中国本土光刻胶的整体技术水平与国际先进水平存在明显差距,且主要集中在技术含量较低的PCB光刻胶领域,而在半导体光刻胶和LCD光刻胶方面自给率较低。具体而言,半导体光刻胶中g线/i线光刻胶国产化率为10%,而ArF/KrF光刻胶的国产化率为1%,对于前沿的EUV光刻胶目前仍处于研发阶段。江浙沪光刻胶显影光刻胶按应用领域分类,可分为 PCB 光刻胶、显示面板光刻胶、半导体光刻胶及其他光刻胶。
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?。喝毡酒笠刀┯?、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?。喝毡酒笠礘SR、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。
分子玻璃是一种具有较高玻璃化转变温度的单分散小分子有机化合物,其结构为非共面和不规则,能够避免结晶,与产酸剂具有优良的相容性。以分子玻璃为成膜树脂制备的光刻胶能够获得较高的分辨率和较低粗糙度的图形。金属氧化物光刻胶使用金属离子及有机配体构建其主体结构,有机配体中包含光敏基团,借助光敏基团的感光性及其引发的后续反应实现光刻胶所需的性能。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。光刻胶市场 ArF 与 KrF 占据主流,EUV 增长较快。
g-line与i-line光刻胶均使用线性酚醛成分作为树脂主体,重氮萘醌成分(DQN 体系)作为感光剂。未经曝光的DQN成分作为抑制剂,可以十倍或者更大的倍数降低光刻胶在显影液中的溶解速度。曝光后,重氮萘醌(DQN)基团转变为烯酮,与水接触时,进一步转变为茚羟酸,从而得以在曝光区被稀碱水显影时除去。由此,曝光过的光刻胶会溶解于显影液而被去除,而未曝光的光刻胶部分则得以保留。虽然g-line光刻胶和i-line 光刻胶使用的成分类似,但是其树脂和感光剂在微观结构上均有变化,因而具有不同的分辨率。G-line光刻胶适用于0.5um(500nm)以上尺寸的集成电路制作,而i-line光刻胶使用于0.35um(350nm至0.5um(500nm)尺寸的集成电路制作。光刻胶只是一种形象的说法,因为光刻胶从外观上呈现为胶状液体。江浙沪ArF光刻胶树脂
根据应用领域不同,光刻胶可分为 PCB 光刻胶、LCD 光刻胶和半导体光刻胶,技术门槛逐渐递增。ArF光刻胶单体
光刻胶的产业链中游:为光刻胶制造环节,当前全球光刻胶生产制造商主要被日本JSR、信越化学、住友化学、东京应化、美国陶氏化学等制造商所垄断,中国本土企业在光刻胶市场的份额较低,与国外光刻胶制造商相比仍存明显差距。
光刻胶的产业链下游:主要涉及半导体、平板显示器、PCB等领域。伴随消费升级、应用终端产品更新迭代速度加快,下游应用领域企业对半导体、平板显示和PCB制造提出愈加精细化的要求,将带动光刻胶行业持续发展。 ArF光刻胶单体