光刻胶全线爆发!三大关键材料,龙头厂商强者恒强

翰棋说财经 2024-06-12 09:06:50

光刻胶的产业链呈现出深度紧密相连的体系,横跨了从上游基础化工行业到下游电子产品消费终端。

在光刻胶的生产过程中,上游原材料的质量直接关系到最终光刻胶产品的性能,因此备受关注。

光刻胶原料主要包括光引发剂(如光增感剂、光致产酸剂等)、树脂、溶剂以及其他添加剂等,国产替代空间十分广阔。

随着光刻技术的不断发展,光刻胶也经历了多次更新换代。从早期的聚乙烯醇肉桂酸酯、环化橡胶-叠氮化合物紫外负性光刻胶,到G线(436nm)和I线(365nm)酚醛树脂-重氮萘醌类紫外正性光刻胶,再到KrF(248nm)和ArF(193nm)化学增幅型光刻胶。

当前最新的技术是面向下一代光刻技术的真空紫外(157nm)、极紫外(13.5nm)和电子束光刻胶等。在光刻胶技术迭代过程中,上游配套原材料值得重点关注。

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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,对生产技术要求较高。

光刻胶本质上是对光敏感的混合液体,由感光树脂、增感剂和溶剂三种主要成分组成。

在半导体光刻工艺中,光刻胶作为抗腐蚀涂层材料被广泛应用。通过使用适当的光刻胶,可以在半导体材料表面加工出所需的图像。

光刻胶树脂:单体是核心壁垒

光刻胶树脂则光刻胶的主要组成部分。其核心在于其独特的配方,其配比直接关乎光刻胶的性能及其应用领域。从根本上决定了光刻胶的硬度、柔韧性以及附着力等关键性质。

可以说,感光树脂是光刻胶的构成骨架,起着将不同材料紧密结合的作用。

光刻胶树脂的制备涉及高度专业知识,多种特性影响着光刻胶的整体表现。

树脂的结构影响到光刻精度和工艺特性,包括合成技术的复杂性以及生产过程中的稳定性问题。

从构成来看,光刻胶树脂结构包含主链、酸敏支链以及极性支键。

酸敏支链在特定光致产酸剂的作用下,从曝光区域的树脂支链中断裂,使树脂从原本的减不溶性转变为碱可溶性,进而显著增强曝光前后的溶解差异。

光刻胶的性能指标,如线宽、碱溶解速度、曝光能量等,均受到树脂结构、上游单体的种类与比例、树脂的分子量以及分散度等多重因素的共同影响。

光刻胶树脂大厂主要分为两类:自产树脂的光刻胶厂商和专门的树脂生产商。

在全球光刻胶市场中,树脂和单体长期由海外大厂如住友化学、美国陶氏等主导。

近年来国内企业国产替代步伐加快。国内在光刻胶单体领域已有一定突破,万润股份、瑞联新材、徐州博康、南大光电、彤程新材、圣泉集团等公司均有产品问世。徐州博康等公司已能实现从原材料到成品光刻胶的供应,其单体产品已覆盖多款ArF和KrF光刻胶所需单体。

南大光电发明了一种高黏附性的ArF树脂,其独特配方显示了国内在光刻胶材料研发上的创新能力。

光刻胶感光剂

光引发剂也被称为感光剂或光固化剂,在光刻胶的感光度和分辨率方面十分重要,是光刻胶的核心组分。

其作用是吸收光的能量并发生反应,生成具有引发聚合能力的活性中间体。光引发剂发生光化学反应的产物能够改变树脂在显影液中的溶解度,可以进一步协助完成光刻过程。

感光剂的主要促进曝光区域的溶解,同时抑制非曝光区域的溶解。

与g-line胶相比,i-line胶对感光剂提出了新要求:在365nm光漂白后残余吸收要小,以确保高透过性。此外感光剂还应具备更强的疏水性。

国内光引发剂生产企业呈现集中趋势。目前我国主要布局光引发剂生产企业包括久日新材、扬帆新材、强力新材、固润科技和双键化工等。久日新材以全国最大的产量和最齐全的品种成为光引发剂市场领域者,其市场占有率约为30%。

光刻胶溶剂

溶剂光刻胶中占比最大的成分,其主要作用是保持光刻胶的液态形态便于使用和处理。

溶剂为光刻胶的各个组成部分提供溶解环境,使这些成分能够均匀地混合在一起。便于均匀涂覆的作用,也是后续光刻反应的介质。此外,还作为后续光刻化学反应的媒介,确保反应的顺利进行。

溶剂本身对光刻胶的化学性质几乎没有影响。助剂通常由各家厂商根据自身需求独立研发。

与光刻胶树脂和单体相比,溶剂的制备技术难度相对较低。

我国溶剂的可获得性也相对较高,各类光刻胶所使用的溶剂主要是PGMEA(丙二醇甲醚醋酸酯)。PMA在面板和光刻胶生产过程中具有广泛的应用,包括作为TFT光阻稀释剂、光阻去除剂、剥离液等。还用于IC清洗、去光阻缓冲以及蚀刻制程等多个环节。

溶剂环节的主要布局厂商包括百川股份、怡达股份、徐州博康、江苏华伦、江苏德纳等。

结语

从光刻胶行业发展历程来看,我国光刻胶行业的发展相较其他国家而言起步较晚,目前的生产能力主要集中在中低端产品,如PCB光刻胶。半导体光刻胶仍然依赖进口,国产替代空间十分广阔。

整体而言,每一代光刻胶都对上游原材料的性能提出了不同的要求,以确保能够相互配合并发挥特定的功能。随着半导体行业的加速复苏,光刻胶产业链各环节也有望迎来高速发展机遇。

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