2021年1月3日,華懋科技(603306.SH)發布旗下產業基金東陽凱陽科技創新發展合伙企業(有限合伙)(以下簡稱“東陽凱陽”)對外投資公告稱,東陽凱陽于2020年12月30日,與傅志偉、上海博康、徐州博康簽署了《投資協議》及其附屬文件。
華懋科技通過東陽凱陽對徐州博康進行投資,將切入半導體關鍵材料光刻膠領域。此次交易分為首次增資、轉股權以及追加投資權三個部分。
具體來看,東陽凱陽出資3000萬元人民幣向徐州博康增資,增資完成后將持有徐州博康1.186%股權;東陽凱陽向標的公司實控人傅志偉提供共計人民幣5.5億元的可轉股借款,東陽凱陽獲得無條件的轉股權,有權(但無義務)按照協議約定的條件,向傅志偉購買其持有的徐州博康股權;東陽凱陽在行使轉股權的同時,有權(但無義務)按股權轉讓協議約定的條件,以2.2億元的投資款受讓傅志偉持有的徐州博康股權。
徐州博康全稱為徐州博康信息化學品有限公司,成立于2010年,實控人為傅志偉。公司主要從事光刻材料領域中的中高端化學品的研發、生產、銷售。目前主要產品包括高端光刻單體、樹脂系列產品,光刻膠系列產品、添加劑及電子級溶劑、醫藥中間體等,是國內領先的電子化學品高新技術企業。
光刻膠是微電子技術中微細圖形加工的關鍵材料之一,特別是近年來大規模和超大規模集成電路的發展,更是大大促進了光刻膠的研究開發和應用。光刻膠已經成為半導體領域的關鍵材料之一。我國自主的光刻膠產業發展,也是我國芯片產業自強打破國外壟斷征程上的重要一環。目的費用對凈利潤造成的影響)孰低的原則計算。
什么是光刻膠?
光刻膠也叫光阻或光阻劑,顧名思義,是用來擋光的,它是一種對光敏感的物質,通過特定光源(如紫外光、離子束等)照射,會發生局部溶解度的變化。光刻膠分為負性膠和正性膠,光照過后變得不可溶的是負膠,反之叫正膠,正膠相對普及一些。
鑒于光刻膠的這種特性,可以用來在納米級的芯片上蝕刻線路圖。我們可以在硅晶圓片上布置一層僅幾納米厚的金屬層,然后在上面涂一層光刻膠。然后我們可以用光把掩膜板,也就是類似“底片”上的電路圖,照射到光刻膠上,讓需要蝕刻的部位受光,需要保留的部位不受光,這就是所謂的“光刻”工藝。
接著,用顯影液把受光的區域洗掉,掩膜板上設計好的線路圖就這么“復制”到硅晶圓片上了。那些暴露出來的金屬層就可以繼續用來加工處理,而未溶解的光刻膠則保護其他部分不受影響。
所以,要把納米級的精細電路圖“畫”到硅片上,就離不開光刻工藝,更離不開光刻膠材料。光刻工藝耗費的成本占總成本的35%,和硅片本身的成本比例(38%)差不多,耗費的時間更是達到總工藝的一半,是半導體生產的最關鍵環節。
其中,光刻膠及其輔助材料耗費的成本占比并不高,分別是5%和7%,但其中的關鍵性、重要性,不能用材料價值來衡量。其技術難點在于精密度,比如在晶圓片上涂膠時,誤差不能超過0.01微米(約10納米),膠體每升含有的金屬雜質必須少于0.1微克,顆粒個數更是幾乎不能有。
而且光刻膠的研究需要昂貴的曝光機,光刻過程需要***等設備,荷蘭ASML***一臺高達1億美元,1年僅能制作20幾臺。光刻膠的分類和技術趨勢光刻膠的分類很多,按照顯示效果,可分為前面提到的正性和負性光刻膠;按照化學結構分類,可分為光聚合型、光分解型、光交聯型和化學放大型。
但筆者認為,比較重要的是按曝光波長分類,因為這體現了加工的分辨率,也反映出未來光刻膠的技術趨勢。按照曝光波長分類,可分為:紫外光刻膠(300~450nm)深紫外光刻膠(160~280nm)極紫外光刻膠(EUV,13.5nm)電子束光刻膠離子束光刻膠X射線光刻膠通常來說,波長越短,加工分辨率越佳,所以隨著芯片制程工藝的不斷進步,對光刻膠分辨率的要求也越來越高,從微米級到現在納米級的蝕刻,甚至將來可能到原子級的蝕刻。
總體上,光刻膠的技術發展趨勢是波長越來越短。因此,我們可以對光刻膠的分類做個總結。
從上圖可以看出,光刻膠的三大應用場景是PCB、面板和半導體。用于PCB、顯示面板的光刻膠,分辨率要求并不高,紫外全譜即可搞定。“卡脖子”的地方在半導體領域,g線、i線光刻膠用于350納米以上的波長,屬于紫外光刻膠;ArF、KrF光刻膠用于22-150納米波長;22納米以下要用到EUV,屬于極紫外光刻膠。
以上的g線、i線、ArF、KrF等,是光刻膠不同產品類型的名稱,無需對名稱意義做過多深究,只需記住它們的名字,即可對照各企業的產品線,了解它們的技術水平。接下來重點講一下半導體領域要用到的光刻膠產品類型。
(1)g線、i線光刻膠g線、i線光刻膠誕生于20世紀80年代,由近代德國科學家約瑟夫·弗勞恩霍夫命名。
當時的半導體制程還不那么先進,主流工藝在800-1200納米之間,波長436納米的光刻光源即夠用。到了90年代,制程進步到350-500納米,相應地要用到更短的波長,即365納米的光源。
剛好,436納米和365納米分別是高壓汞燈中能量最高、波長最短的兩個譜線,而高壓汞燈的技術已經成熟。
所以,用于500納米以上尺寸半導體工藝的g線,以及用于350-500納米之間工藝的i線光刻膠,被廣泛應用,因為分辨率要求不高,這兩種光刻膠都可用于6寸晶圓片,以及平板顯示等較大面積的電子產品的制作。
因為i線光刻膠還可以用于8寸晶圓片,所以目前市場需求依然旺盛。
(2)ArF、KrF光刻膠到了90年代末,半導體制程工藝發展到350納米以下,g線和i線光刻膠已經無法滿足這樣的需求,于是出現了適用于248納米波長光源的KrF光刻膠,和193納米波長光源的ArF光刻膠。
它們都屬于深紫外光刻膠,和g線、i線有質的區別。隨后的20年里,ArF光刻膠一直是半導體制程領域性能最可靠,使用最廣泛的光刻光源。在21世紀以后,在浸沒光刻、多重光刻等新技術的輔助下,ArF光刻系統突破了此前65nm分辨率的瓶頸,在45nm到10nm之間的半導體制程工藝中,ArF光刻技術仍然得到了最廣泛的應用。
目前,境外晶圓廠主流工藝是14納米,中國大陸晶圓代工龍頭中芯國際的制程是28納米,雖然三星和臺積電已有10納米以下工藝技術,但尚未大規模應用。
因為可以面向當前主流的制程工藝,可用于8寸和12寸晶圓片,ArF光刻膠是市場需求的主流,占比約45%。KrF則多用于8寸晶圓片。
(3)EUV也就是極紫外光刻膠,使用波長為13.5納米的紫外光,可以用于10納米以下的先進制程,但目前EUV***只有荷蘭ASML能制造。
在當下這個2020年,正處于EUV光刻技術誕生,已經流行20年之久的KrF、ArF光刻膠即將面臨技術變革的時期。當前,富士膠片、信越化學、住友化學3家日本龍頭公司合計申請了EUV光刻膠80%以上的專利,其中,JSR和東京TOK有向市場供貨的能力。
市場規模及未來前景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。
其中,按下游用途不同,可分為面板光刻膠、PCB光刻膠、半導體光刻膠和其他光刻膠,這4種分類的市場占比幾乎相同,平分各約25%的市場份額。
從中國大陸的角度看,本土光刻膠供應規模年化增長率11%,高于全球平均5%的增速。2019年中國光刻膠市場本土企業銷售規模約70億元,全球占比約10%,但仍然以低端的PCB光刻膠為主(占比94%),平板顯示、半導體用光刻膠占比極低(分別是3%、2%),供給需求失衡嚴重。
在以下3種動力的驅使下,光刻膠還會繼續保持高速增長:市場因素:5G、新能源汽車等新興產業本身的需求拉動。政治因素:***勢在必行。產業鏈因素:晶圓制造產能持續向中國大陸轉移,目前中國大陸是僅次于中國臺灣、韓國的第三大生產基地,但增長率遠超前兩者。
在以上3種力量的疊加下,國內光刻膠市場規模將于2020年達到176億元,增速在10-15%。
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原文標題:5.8億!進軍半導體光刻膠
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