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光刻膠又稱光致抗蝕劑,是一種對光敏感的混合液體。由光引發劑、光刻膠樹脂、單體、溶劑和其他助劑組成。光刻膠是一種圖形轉移介質,可利用光照反應后溶解度不同將掩膜版圖形轉移至襯底上。目前光刻膠被廣泛應用于光電信息產業的精細圖形線路加工制作上。是電子制造領域的關鍵材料之一。
按光波長分,光刻膠可分為紫外(300-450nm)光刻膠、深紫外(160-280nm)光刻膠、極紫外(EUV,13.5nm)光刻膠、電子束光刻膠、離子束光刻膠、X射線光刻膠等,通常來說,在使用工藝方法一致的情況下,波長越短,加工分辨率越佳。
按照應用領域的不同,光刻膠又可分為印刷電路板(PCB)用光刻膠、液晶顯示(LCD)用光刻膠、半導體用光刻膠和其他用途光刻膠。其中PCB光刻膠技術壁壘相對其他兩類較低,而半導體光刻膠代表著光刻膠最先進的技術水平。
按化學結構分類;光刻膠可分為光聚合型,光分解型,光交聯型和化學放大型。光聚合型光刻膠采用烯類單體,在光作用下產生自由基,進一步引發單體聚合,最后生成聚合物。光分解型光刻膠,采用含有重氮醌類化合物(DQN)材料作為感光劑,其經光照后,發生光分解反應,可以制成正性光刻膠;光交聯型光刻膠采用聚乙烯醇月桂酸酯等作為光敏材料,在光的作用下,形成一種不溶性的網狀結構,而起到抗蝕作用,可以制成負性光刻膠。在半導體集成電路光刻技術開始使用深紫外(DUV)光源以后,化學放大(CAR)技術逐漸成為行業應用的主流。在化學放大光刻膠技術中,樹脂是具有化學基團保護因而難以溶解的聚乙烯。化學放大光刻膠使用光致酸劑(PAG)作為光引發劑。當光刻膠曝光后,曝光區域的光致酸劑(PAG)將會產生一種酸。這種酸在后熱烘培工序期間作為催化劑,將會移除樹脂的保護基團從而使得樹脂變得易于溶解。化學放大光刻膠曝光速遞是DQN光刻膠的10倍,對深紫外光源具有良好的光學敏感性,同時具有高對比度,對高分辨率等優點。
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,光刻工藝成本約為整個芯片制造工藝的35%,并且耗費時間約為整個芯片工藝的40-50%,光刻膠成本約占IC制造材料總成本的4%,市場巨大。據第三方機構智研咨詢統計,2019年全球光刻膠市場規模預計近90億美元,自 2010年至今CAGR約5.4%。預計該市場未來3年仍將以年均5%的速度增長,至2022年全球光刻膠市場規模將超過100億美元。光刻膠行業具有極高的行業壁壘,因此在全球范圍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全球光刻膠市場 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率加和達到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。整個光刻膠市場格局來看,日本是光刻膠行業的巨頭聚集地。目前中國大陸對于電子材料,特別是光刻膠方面對國外依賴較高。所以在半導體材料方面的國產代替是必然趨勢。