據(jù)第三方機構(gòu)智研咨詢統(tǒng)計,至2022年quanqiu光刻膠市場規(guī)模將超過100億美元。光刻膠按應(yīng)用領(lǐng)域分類,可分為 PCB 光刻膠、顯示面板光刻膠、半導(dǎo)體光刻膠及其他光刻膠。quanqiu市場上不同種類光刻膠的市場結(jié)構(gòu)較為均衡,具體占比可以如下圖所示。
據(jù)智研咨詢的數(shù)據(jù)顯示,受益于半導(dǎo)體、顯示面板、PCB產(chǎn)業(yè)東移的趨勢,2019年中國光刻膠市場本土企業(yè)銷售規(guī)模約70億元,quanqiu占比約10%,發(fā)展空間巨大。目前,中國本土光刻膠以PCB用光刻膠為主,平板顯示、半導(dǎo)體用光刻膠供應(yīng)量占比極低。中國本土光刻膠企業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)可以如圖所示。
光刻膠的分類
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(chǎn)酸劑)、光刻膠樹脂、單體、溶劑和其他助劑。在紫外光等光照或輻射下,溶解度會發(fā)生變化的薄膜材料。
按曝光波長,可主要分為G-line、I-line、KrF、ArF d&ArF i、EUV等光刻膠。
在大規(guī)模集成電路的制造過程中,一般要對硅片進行超過十次光刻。在每次的光刻和刻蝕工藝中,光刻膠都要通過預(yù)烘、涂膠、前烘、對準(zhǔn)、曝光、后烘、顯影和蝕刻等環(huán)節(jié),將光罩(掩膜版)上的圖形轉(zhuǎn)移到硅片上。
光刻膠是集成電路制造的重要材料:光刻膠的質(zhì)量和性能是影響集成電路性能、成品率及可靠性的關(guān)鍵因素。光刻工藝的成本約為整個芯片制造工藝的35%,并且耗費時間約占整個芯片工藝的40%-50%。光刻膠材料約占IC制造材料總成本的4%,市場巨大。因此光刻膠是半導(dǎo)體集成電路制造的核心材料。
光刻膠的技術(shù)壁壘
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?jǐn)嚢瑁蛊涑浞只旌闲纬删嘁后w,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(shù)和質(zhì)量要求,后做產(chǎn)品檢驗,合格后在氮氣氣體保護下包裝、打標(biāo)、入庫。整個工藝流程可以如下圖所示:
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)功能的核心,質(zhì)量控制技術(shù)能夠保證光刻膠性能的穩(wěn)定性而高品質(zhì)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,是光刻膠制造商核心的技術(shù)。
質(zhì)量控制技術(shù):由于用戶對光刻膠的穩(wěn)定性、一致性要求高,包括不同批次間的一致性,通常希望對感光靈敏度、膜厚的一致性保持在較高水平,因此,光刻膠生產(chǎn)商不僅僅要有齊全的測試儀器,還需要建立一套嚴(yán)格的QA體系以保證產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定。
原材料技術(shù):光刻膠是一種經(jīng)過嚴(yán)格設(shè)計的復(fù)雜、精密的配方產(chǎn)品,由成膜劑、光敏劑、溶劑和添加劑等不同性質(zhì)的原料,通過不同的排列組合,經(jīng)過復(fù)雜、精密的加工工藝而制成。因此,光刻膠原材料的品質(zhì)對光刻膠的質(zhì)量起著關(guān)鍵作用。對于半導(dǎo)體化學(xué)化學(xué)試劑的純度,半導(dǎo)體設(shè)備和材料組織(SEMI)制定了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),如下表中所示:
光刻膠行業(yè)具有*的行業(yè)壁壘,因此其行業(yè)都呈現(xiàn)寡頭壟斷的局面。光刻膠行業(yè)長年被日本和美國專業(yè)公司壟斷。目前前五大廠商就占據(jù)了光刻膠市場 87%的份額,行業(yè)集中度高。其中,日本 JSR、東京應(yīng)化、日本信越與富士電子材料市占*加和達到72%。
并且高分辨率的 KrF 和 ArF 半導(dǎo)體光刻膠核心技術(shù)亦基本被日本和美國企業(yè)所壟斷,產(chǎn)品絕大多數(shù)出自日本和美國公司,如杜邦、JSR 株式會社、信越化學(xué)、東京應(yīng)化工業(yè)、Fujifilm,以及韓國東進等企業(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guoji xianjin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。
在我國成熟制程、14nm FinFET、存儲廠紛紛建產(chǎn)后,光刻膠作為集成電路光刻工藝的關(guān)鍵材料,未來的市場需求將步入高速增長。但目前國內(nèi)晶圓廠的光刻膠大部分依賴于TOK、信越、DOW等品牌,國產(chǎn)化品牌北京科華、瑞紅在I-line光刻膠和KrF光刻膠有所突破,南大光電、上海新陽在ArF光刻膠也有所布局。
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