光刻胶又称光致抗蚀剂,是指通过紫外光、电子束、离子束、X射线等的照射或辐射,其溶解度发生变化的耐蚀剂刻薄膜材料。简单说,这种胶对光敏感,在不同的光照下溶解情况不一样。行业利用光刻胶的特性,把光刻胶覆盖在半导体材料的表面,借助不同的光照,在半导体材料表面形成想要的图像。这个过程就是光刻。
具体来说,在光刻工艺中,光刻胶被涂抹在衬底上,光照或辐射通过掩膜板照射到衬底后,光刻胶在显影溶液中的溶解度便发生变化,经溶液溶解可溶部分后,光刻胶层形成与掩膜版上完全相同的图形,再通过刻蚀在衬底上完成图形转移。
光刻工艺是芯片制造的核心工艺,制造成本占三分之一,时间成本占二分之一,而作为关键材料的光刻胶,占材料的总成本在4%左右,有着“半导体材料皇冠上的明珠”称号。
产业链:
光刻胶主要由光引发剂(光增感剂、光致产酸剂)、光刻胶树脂、溶材料剂、单体(活性稀释剂)和其他助剂组成。
增感剂是光刻胶的关键成分,对光刻胶的感光度、分辨率起着决定性作用。树脂将光刻胶中不同材料聚合在一起,构成光刻胶的骨架,决定光刻胶的硬度、柔韧性、附着力等基本属性,是专利壁垒的重要部分。
下游应用主要为PCB、显示面板、LED和半导体。
根据曝光模式,分正胶和反胶,(类似于印章上的阳刻和印刻)。按照曝光波长,可分为紫外光刻胶(300~450nm)、深紫外光刻胶(160~280nm)、极紫外光刻胶(EUV,13.5nm)、电子束光刻胶、离子束光刻胶、X 射线光刻胶等。根据应用端不同分为半导体光刻胶、面板光刻胶、PCB光刻胶及其他光刻胶。其中集成电路光刻对线宽、设备和材料要求最高,PCB要求最低。
市场及发展:
得益于半导体行业的发展,国内光刻胶市场增长快,行业保持着年复合增长6%的样子。同时需要明确,光刻胶虽重要,是半导体底层技术之一,但是它本身的市场整体规模并不是很大。去年全球规模约19亿美元,而全球半导体市场规模在5000亿美元。
光刻胶行业被日本和美国公司垄断,日本厂商占主导地位。全品类光刻胶市场中,JSR、东京应化、罗门哈斯、信越化学、及富士电子材料全球前五大厂商就占据了光刻胶市场近90%的份额,就国家而言,日本占了7成,在光刻胶市场占据绝对的支配地位。日本断供韩国之后,三星集团的太子、海力士的CEO都是专程前往日本寻求沟通的。
国内光刻胶已经实现了各大类(除 EUV)之外的突破。从国产化进程来看,PCB光刻胶目前国产替代进度最快,LCD光刻胶替代进度相对较快,而在半导体光刻胶领域国产技术较国外先进技术差距最大。
在PCB光刻胶领域,湿膜光刻胶和光固化阻焊油墨国产化率达到几乎一半,LED宽谱g/i/h线光刻胶基本完成国产替代;LCD替代进度相对较快,LCD触摸屏光刻胶国产化率达到三分之一;半导体光刻胶与国外差距较大,行业难度最低的g/i线光刻胶实现有少部分替代,高端KrF、ArF和EUV光刻胶几乎全部进口。