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2025年9月23日深圳稳顶聚芯技术有限公司宣布首台国产高精度步进式光刻机正式出厂;此外,9月23日,工博会上海微电子(SMEE)展台上首次公开亮相了极紫外(EUV)光刻机参数图。这一突破有望加速高端制造产业升级。#光刻胶
从技术上来讲,光刻是整个集成电路制造过程中耗时最长、难度最大的工艺,耗时占IC制造50%左右,成本约占IC生产成本的1/3。而光刻胶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。
光刻胶是指由感光树脂、增感剂和溶剂三种主要成分组成的对光敏感的混合液体。在半导体光刻工艺中,用作抗腐蚀涂层材料。半导体材料在表面加工时,若采用适当的有选择性的光刻胶,可在表面上得到所需的图像。
光刻胶主要应用于显示面板、集成电路和半导体分立器件等细微图形加工作业。光刻胶生产技术较为复杂,品种规格较多,在电子工业集成电路的制造中,对所使用光刻胶有着较为严格的要求。
光刻胶按化学反应机理可分为正性、负性两大类,涂层曝光并显影后,曝光部分被溶解,未曝光部分留下来,为正性光刻胶,反之则是负性光刻胶;按应用领域分类可分为PCB光刻胶、LCD光刻胶、半导体光刻胶三大类。
根据曝光波长的不同,目前市场上应用较多的光刻胶可分为G线、I线、KrF、ArF 和 EUV 五种类型。光刻胶曝光波长越短,则加工分辨率越高,能够形成更小尺寸和更精细的图案。
随着集成电路制造技术的不断进步和器件特征尺寸的不断缩小,目前最先进的光刻胶曝光波长已经达到了极紫外光波长范围,如EUV(13.5nm)。
光刻胶主要参数包含分辨率、对比度、敏感度、粘度、粘着力、抗蚀性、表面张力方面。光刻胶的主要参数对其性能和适用范围有重要作用,通过调整参数,可以提高光刻工艺的效率和精度,有利于提升半导体器件性能。
光刻胶的原料包括光引发剂、树脂、溶剂、单体及其他助剂等。光引发剂对光刻胶的感光度和分辨率起决定作用;树脂是光刻胶的基本骨架,决定光刻胶的硬度、柔韧性、附着力、曝光前后溶解度变化程度、光学性能、耐蚀性能等基本性能;溶剂既溶解各种化学成分,也是后续光刻化学反应的介质。
从成本结构来看,树脂成本占比最大,约50%,其次是添加剂(包括单体、助剂)占比约35%,光引发剂、溶剂成本合计占比约15%。
(1)、光刻胶树脂是高分子聚合物,具有高分子的一些物理特性,如成膜特性、Tg(玻璃化温度)。在晶圆制造的光刻工艺中,光刻效果均保持在纳米级别,所以光刻胶的质量一致性、稳定性至关重要。这对原材料单体的纯度和稳定性、合成反应的可控性、以及后处理工艺的精确性都提出了极高的要求。
(2)、光引发剂是一类能在紫外光区(250~420nm)或可见光区(400~800nm)吸收一定波长的能量,产生自由基、阳离子等,从而引发单体聚合交联固化的化合物。在光刻胶领域,主要有光致酸产生剂(PAG)与感光化合物(PAC)。PAG在光作用下生成酸,改变树脂的碱溶解性,应用于KrF光刻胶、ArF光刻胶、EUV光刻胶;PAC在光作用下从溶解抑制剂转变为溶解促进剂,应用于g线光刻胶、i线光刻胶。
(3)、溶剂在光刻胶含量占比中是最大的原材料,光刻胶溶剂的作用是将光刻胶中的树脂和感光剂溶解,使其均匀地涂布在硅片表面。溶剂可以调整光刻胶的粘度,使其适合涂覆过程。同时光刻胶溶剂还可以起到清洗、脱水等作用。
配方是光刻胶的核心技术,厂商难以通过分析市场产品获得,需不断调整成分和比例以达到特定性能和参数。光刻胶的配方涉及多种化学成分的精确组合和比例调控,这些成分的选择和配比直接关系到光刻胶的性能表现,如分辨率、粘附性、耐化学腐蚀性等。
从光刻胶国产化程度来看,生产技术难度较低的PCB光刻胶国产化程度较高,面板光刻胶和半导体光刻胶国产化程度很低,半导体光刻胶是技术难度和潜力较大的细分市场,其中g/i线光刻胶国产替代率相对较高,而EUV光刻胶国产替代化程度最低。
半导体光刻胶在半导体制造中的工艺环节发挥重要作用,其中包括在晶圆上覆盖新的硅层或者其他材料层,用未曝光的光刻胶覆盖晶圆,在光刻系统中使用光线在光刻胶上制作图案,将芯片图案通过掩模留在晶圆上,使用化学品或其他方法去除未受晶圆抗蚀剂保护的材料,通过离子注入改变半导体材料的物理或化学性质,移除光刻胶,完成光刻环节。
目前,在半导体光刻工艺中,曝光光源从436nm的汞灯g线 可见光发展到 365nm的汞灯i线中的紫外光,再到 248nm的氟化氪(KrF)及193 nm的氟化氩(ArF)准分子激光,目前发展到 13.5nm 的极紫外辐射( EUV ),曝光光源波长不断缩短,光刻技术分辨率不断提升。
彤程新材:2025H1,公司ArF光刻胶、KrF光刻胶、抗反射涂层、EBR等新产品系列已陆续通过国内多家客户的验证,并开始逐步实现切线上量。此外,依托公司自产KrF树脂的光刻胶产品已成功实现量产并投入市场。
鼎龙股份:公司目前已布局近30款高端晶圆光刻胶,超过15款产品已送样验证,其中超过10款进入加仑样测试阶段,部分产品有望在25H2获得客户订单。
久日新材:截至公司2024年年报发布之日,公司已完成20余款半导体G线、I线光刻胶产品和多款常规面板光刻胶产品的研发,同时公司已有9款显示、半导体光刻胶产品实现稳定销售。
南大光电:研发的ArF光刻胶产品已在下游客户存储芯片50nm和逻辑芯片55nm技术节点的产品上取得了认证并销售。
晶瑞电材:产品主要包括半导体光刻胶、显示面板光刻胶等,其中显示面板光刻胶包括触摸屏光刻胶、TFT-LCD光刻胶等,半导体光刻胶包括紫外宽谱光刻胶、g线光刻胶、i线光刻胶、KrF光刻胶等。
容大感光:公司的半导体光刻胶产品主要为g线光刻胶和i线光刻胶,主要应用于半导体分立器件、集成电路产品生产流程中的光刻工艺,具备耐热性好、刻蚀效率较高的特点。
来源:策金说
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