MC熱點｜半導體制程技術進步的“燃料”——光刻膠

據第三方機構智研咨詢統計，至2022年quanqiu光刻膠市場規模將超過100億美元。光刻膠按應用領域分類，可分為 PCB 光刻膠、顯示面板光刻膠、半導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構較為均衡，具體占比可以如下圖所示。

 據智研咨詢的數據顯示，受益于半導體、顯示面板、PCB產業東移的趨勢，2019年中國光刻膠市場本土企業銷售規模約70億元，quanqiu占比約10%，發展空間巨大。目前，中國本土光刻膠以PCB用光刻膠為主，平板顯示、半導體用光刻膠供應量占比極低。中國本土光刻膠企業生產結構可以如圖所示。

 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：光引發劑（包括光增感劑、光致產酸劑）、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，光刻膠都要通過預烘、涂膠、前烘、對準、曝光、后烘、顯影和蝕刻等環節，將光罩（掩膜版）上的圖形轉移到硅片上。

光刻膠是集成電路制造的重要材料：光刻膠的質量和性能是影響集成電路性能、成品率及可靠性的關鍵因素。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。因此光刻膠是半導體集成電路制造的核心材料。

光刻膠的技術壁壘

光刻膠的生產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，后做產品檢驗，合格后在氮氣氣體保護下包裝、打標、入庫。整個工藝流程可以如下圖所示：

光刻膠的技術壁壘包括配方技術，質量控制技術和原材料技術。配方技術是光刻膠實現功能的核心，質量控制技術能夠保證光刻膠性能的穩定性而高品質的原材料則是光刻膠性能的基礎。

配方技術：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用需求，同一個客戶也有不同的光刻應用需求。一般一塊半導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。針對以上不同的應用需求，光刻膠的品種非常多，這些差異主要通過調整光刻膠的配方來實現。因此，通過調整光刻膠的配方，滿足差異化的應用需求，是光刻膠制造商核心的技術。

質量控制技術：由于用戶對光刻膠的穩定性、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，光刻膠生產商不僅僅要有齊全的測試儀器，還需要建立一套嚴格的QA體系以保證產品的質量穩定。

原材料技術：光刻膠是一種經過嚴格設計的復雜、精密的配方產品，由成膜劑、光敏劑、溶劑和添加劑等不同性質的原料，通過不同的排列組合，經過復雜、精密的加工工藝而制成。因此，光刻膠原材料的品質對光刻膠的質量起著關鍵作用。對于半導體化學化學試劑的純度，半導體設備和材料組織（SEMI）制定了統一標準，如下表中所示：

光刻膠行業具有*的行業壁壘，因此其行業都呈現寡頭壟斷的局面。光刻膠行業長年被日本和美國專業公司壟斷。目前前五大廠商就占據了光刻膠市場 87%的份額，行業集中度高。其中，日本 JSR、東京應化、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 半導體光刻膠核心技術亦基本被日本和美國企業所壟斷，產品絕大多數出自日本和美國公司，如杜邦、JSR 株式會社、信越化學、東京應化工業、Fujifilm，以及韓國東進等企業。

在半導體和面板光刻膠領域，盡管國產光刻膠距離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，中國已經有一批光刻膠企業陸續實現了技術突破。

在我國成熟制程、14nm FinFET、存儲廠紛紛建產后，光刻膠作為集成電路光刻工藝的關鍵材料，未來的市場需求將步入高速增長。但目前國內晶圓廠的光刻膠大部分依賴于TOK、信越、DOW等品牌，國產化品牌北京科華、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。