日韩材料摩擦:半导体材料国产化是必然趋势;2019年7月份,在日韩贸易争端的背景下,日本宣布对韩国实施三种半导体产业材料实施禁运,包含刻蚀气体,光刻胶和氟聚酰亚胺。韩国是全球存储器生产基地,显示屏生产基地,也是全球晶圆代工基地,三星,海力士,东部高科等一大批晶圆代工厂和显示屏厂都需要日本的半导体材料。这三种材料直接掐断了韩国存储器和显示屏的经济支柱。目前中国大陆对于电子材料,特别是光刻胶方面对国外依赖较高。所以在半导体材料方面的国产代替是必然趋势。在选择光刻胶时需要考虑化学性质、照射时间、敏感度和稳定性等因素,以确保所选的光刻胶能够满足制造要求。江浙沪显示面板光刻胶光致抗蚀剂
光刻胶行业具有极高的行业壁垒,因此在全球范围其行业都呈现寡头垄断的局面。光刻胶行业长年被日本和美国专业公司垄断。目前大厂商就占据了全球光刻胶市场 87%的份额,行业集中度高。其中,日本 JSR、东京应化、日本信越与富士电子材料市占率加和达到72%。并且高分辨率的 KrF 和 ArF 半导体光刻胶技术亦基本被日本和美国企业所垄断,产品绝大多数出自日本和美国公司,如杜邦、JSR 株式会社、信越化学、东京应化工业、Fujifilm,以及韩国东进等企业。整个光刻胶市场格局来看,日本是光刻胶行业的巨头聚集地。嘉定光交联型光刻胶单体光刻胶行业日系企业实力雄厚,国内厂商有望复刻成功经验。
EUV(极紫外光)光刻技术是20年来光刻领域的进展。由于目前可供利用的光学材料无法很好支持波长13nm以下的辐射的反射和透射,因此 EUV 光刻技术使用波长为13.5nm的紫外光作为光刻光源。EUV(极紫外光)光刻技术将半导体制程技术在10nm以下的区域继续推进。在 EUV 光刻工艺的 13.5nm 波长尺度上,量子的不确定性效应开始显现,为相应光源,光罩和光刻胶的设计和使用带来了前所未有的挑战。目前 EUV 光刻机只有荷兰 ASML 有能力制造,许多相应的技术细节尚不为外界所知。在即将到来的 EUV 光刻时代,业界预期已经流行长达 20 年之久的 KrF、ArF 光刻胶技术或将迎来技术变革。
环化橡胶型光刻胶:属于聚烃类——双叠氮系光刻胶。这种胶是将天然橡胶溶解后,用环化剂环化制备而成的。一般来说,橡胶具有较好的耐腐蚀性,但是它的感光活性很差。橡胶的分子量在数十万以上,因此溶解性甚低,无论在光刻胶的配制还是显影过程中都有很大困难。因此无法直接采用橡胶为原料配制光刻胶。这一类光刻胶的重要组成部分为交联剂,又称架桥剂,可以起到光化学固化作用,依赖于带有双感光性官能团的交联剂参加反应,交联剂曝光后产生双自由基,它和聚烃类树脂相作用,在聚合物分子链之间形成桥键,变为三维结构的不溶性物质。光刻胶下游为印刷电路板、显示面板和电子芯片,广泛应用于消费电子、航空航天等领域。
美国能源部布鲁克海文国家实验室的研究人员采用原子层沉积(ALD)系统,将有机聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)与氧化铝结合起来,创造了杂化有机-无机光刻胶。他们在将涂有PMMA薄膜的衬底放到ALD反应室中之后,引入了铝前驱物蒸汽。这个蒸汽通过PMMA基质内部的微小分子孔扩散,与聚合物链内部的化学物质结合到一起。然后,他们引入了另一种前驱物(例如水),与前驱物反应形成PMMA基体内部的氧化铝。该杂化光刻胶的蚀刻选择比远远高于ZEP(一种昂贵的光刻胶)和二氧化硅。光刻胶通过光化学反应,经曝光、显影等光刻工序将所需要的微细图形从光罩(掩模版)转移到待加工基片上。苏州ArF光刻胶光引发剂
一旦达成合作,光刻胶厂商和下游集成电路制造商会形成长期合作关系。江浙沪显示面板光刻胶光致抗蚀剂
目前中国光刻胶国产化水平严重不足,重点技术差距在半导体光刻胶领域,有2-3代差距,随着下游半导体行业、LED及平板显示行业的快速发展,未来国内光刻胶产品国产化替代空间巨大。当今,中国通过国家集成电路产业投资基金(大基金)撬动全社会资源对半导体产业进行投资和扶持。同时,国内光刻胶企业积极抓住中国晶圆制造扩产的百年机遇,发展光刻胶业务,力争早日追上国际先进水平,打进国内新建晶圆厂的供应链。光刻胶的国产化公关正在展开,在面板屏显光刻胶领域,中国已经出现了一批有竞争力的本土企业。在半导体和面板光刻胶领域,尽管国产光刻胶距离国际先进水平仍然有差距,但是在政策的支持和自身的不懈努力之下,中国已经有一批光刻胶企业陆续实现了技术突破。江浙沪显示面板光刻胶光致抗蚀剂
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