微流控专业服务提供商!

迈库弗洛微流控技术(常州)有限公司

示例图片三
首页 > 新闻资讯 > 技术资讯

光刻胶国产化发展现状浅析

光刻胶是利用光化学反应经曝光、显影、刻蚀等工艺将所需要的微细图形从掩模版转移到待加工基衬底上的有机化合物,是集成电路和平板显示两大产业光刻工艺的重要部分,也是国际上技术门槛最高的微电子化学品之一。

光刻胶发展与应用

光刻胶作为是光刻过程最重要的耗材,光刻胶的质量对光刻工艺有着重要影响。在刻蚀过程中,光刻胶起防腐蚀的保护作用。光刻胶自1959年被发明以来一直是半导体核心材料,随后被改进运用到PCB板的制造,并于20世纪90年代运用到平板显示的加工制造。

 

光刻胶一般由4种成分组成:树脂型聚合物、光活性物质、溶剂和添加剂。树脂是光刻胶中占比最大的组分,构成光刻胶的基本骨架,主要决定曝光后光刻胶的基本性能,包括硬度、柔韧性、附着力、耐腐蚀性、热稳定性等。光活性物质是光刻胶的关键组分,对光刻胶的感光度、分辨率等起决定性作用。

 

按应用领域(如下所示),光刻胶可分为半导体光刻胶、面板光刻胶和 PCB 光刻胶。其中, 半导体光刻胶的技术壁垒最高。

1.jpg

光刻胶的技术复杂,品种较多。根据其化学反应机理和显影原理,可分负性胶和正性胶两类。光照后形成不可溶物质的是负性胶;反之,对某些溶剂是不可溶的,经光照后变成可溶物质的即为正性胶。

 

光刻胶的市场现状

 

PCB光刻胶主要包括干膜光刻胶、湿膜光刻胶和光成像阻焊油墨。自2006年,我国成为PCB的最大生产国和最大使用国。PCB光刻胶技术壁垒较低,但是我国PCB光刻胶的自给率仍仅占10%左右。

 

平板显示器领域,TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示器)是市场的主流,彩色滤光片是TFT-LCD实现彩色显示的关键器件,占面板成本的15%左右;彩色光刻胶和黑色光刻胶是制备彩色滤光片的核心材料,占彩色滤光片成本的27%左右。TFT-LCD用光刻胶技术壁垒较高,市场基本被如JSR、住友化学、三菱化学等日韩公司占领,占有率可达90%。

 

半导体光刻胶随着市场对半导体产品小型化、功能多样化的要求,而不断通过缩短曝光波长提高极限分辨率,从而达到集成电路更高密度的集积,集成电路的制程工艺水平已由微米级、亚微米级、深亚微米级进入到纳米级阶段。

 

为适应集成电路线宽不断缩小的要求,光刻胶的波长由紫外宽谱向g线(436nm)→i线(365nm)→KrF(248nm)→ArF(193nm)→F2(157nm)的方向转移,并通过分辨率增强技术不断提升光刻胶的分辨率水平

目前,半导体市场上主要使用的光刻胶包括g线、i线、KrF、ArF四类光刻胶,其中g 线和i线光刻胶是市场上使用量最大的光刻胶。市场上正在使用的KrF和ArF光刻胶核心技术基本被日本和美国企业所垄断,包括陶氏化学、JSR、信越化学、东京应化等企业。

国内外光刻胶技术差距明显

光刻胶的研发关键在于其成分复杂、工艺技术难以掌握。光刻胶主要成分有高分子树脂、色浆、单体、感光引发剂、溶剂以及添加剂,开发所涉及的技术难题众多,需从低聚物结构设计和筛选、合成工艺的确定和优化、活性单体的筛选和控制、色浆细度控制和稳定、产品配方设计和优化、产品生产工艺优化和稳定、最终使用条件匹配和宽容度调整等方面进行调整。因此,要自主研发生产,技术难度非常之高。

 

清华大学核能与新能源技术研究院的报告显示,IBM在上世纪70年代已经开始了化学放大(CA)光刻胶技术的研发,我们国家从2000年才开始重视光刻胶技术,几乎落后了30年。

半导体光刻胶技术差距明显,造成与国际先进水平差距的原因很多。过去由于我国在开始规划发展集成电路产业上,布局不合理、不完整,特别是重生产加工环节的投资,而忽视了最重要的基础材料、装备与应用研究。

 

相比之下,日本企业重视向半导体产业链纵深发展,积极研发光刻胶,在全球前10名光刻胶生产企业中有7家是日本企业,包括日立化成、东京应化、三菱化学、旭化成、住友电木、住友化学和富士胶片。他们总计占据了全球市场60%以上的份额。

 

我国化工产品原料品种齐全,可以为光刻胶产业提供充足和价格低廉的基础原料供给,但是由于资金和技术的差距,生产光刻胶的原料如引发剂、增感光刻胶树脂等被外资垄断导致光刻胶自给能力不足。

 

近年来,尽管光刻胶研发有了一定突破,但国产光刻胶还是用不起来。目前,国外阻抗已达到15次方以上,而国内企业只能做到10次方,满足不了客户工艺要求和产品升级的要求,有的工艺虽达标了,但批次稳定性不好。

光刻胶的国产化进程

 

国内光刻胶生产商主要生产PCB光刻胶,面板光刻胶和半导体光刻胶生产规模相对较小。国内生产的光刻胶中,PCB光刻胶占比94%,LCD光刻胶和半导体光刻胶占比分别仅有3%和2%。

 

我国生产光刻胶的企业包括:苏州瑞红、北京科华、潍坊星泰克、永太科技、容大感光、飞凯材料、南大光电、上海新阳等。