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光刻胶是由感光树脂、增感剂和溶剂三种主要成份组成的、对光敏感的混淆液体。使用光化学反应
，经曝光、显影、刻蚀等工艺将所需要的微细图形从掩模版转移到待加工基片上的图形转移介质
，其中曝光是通过紫外光、电子束、准分子激光束、X射线、离子束等曝光源的照射或辐射
，从而使光刻胶的消融度爆发转变。

凭证应用领域分类
，光刻胶主要包括印制电路板（PCB）光刻胶专用化学品（光引发剂和树脂）、液晶显示器（LCD）光刻胶光引发剂、半导体光刻胶光引发剂和其他用途光刻胶四大类。本文主要讨论半导体光刻胶。

光刻胶自1959年被发明以来一直是半导体焦点质料
，随后被刷新运用到PCB板的制造
，并于20世纪90年月运用到平板显示的加工制造。最终应用领域包括消耗电子、家用电器、汽车通讯等。

光刻工艺约占整个芯片制造本钱的35%
，耗时占整个芯片工艺的40%~60%
，是半导体制造中最焦点的工艺。

以半导体光刻胶为例
，在光刻工艺中
，光刻胶被匀称涂布在衬底上
，经由曝光(改变光刻胶消融度)、显影(使用显影液消融改性后光刻胶的可溶部分)与刻蚀等工艺
，将掩膜版上的图形转移到衬底上
，形成与掩膜版完全对应的几何图形。

光刻手艺随着IC集成度的提升而一直生长。为了知足集成电路对密度和集成度水平的更高要求
，半导体用光刻胶通过一直缩短曝光波长以提高极限区分率
，天下芯片工艺水平现在已跨入微纳米级别
，光刻胶的波长由紫外宽谱逐步至g线（436nm）、i线（365nm）、KrF（248nm）、 ArF（193nm）、F2（157nm）
，以及最先进的EUV(<13.5nm)线水平。

现在
，半导体市场上主要使用的光刻胶包括 g 线、i 线、KrF、ArF四类光刻胶
，其中
，g线和i线光刻胶是市场上使用量最大的。KrF和ArF光刻胶焦点手艺基本被日本和美国企业所垄断。

光刻胶对光刻工艺的主要性

光刻胶不但具有纯度要求高、工艺重大等特征
，还需要响应光刻机与之配对调试。一样平常情形下
，一个芯片在制造历程中需要举行10~50道光刻历程
，由于基板差别、区分率要求差别、蚀刻方法差别等
，差别的光刻历程对光刻胶的详细要求也纷歧样
，纵然类似的光刻历程
，差别的厂商也会有差别的要求。

针对差别应用需求
，光刻胶的品种很是多
，这些差别主要通过调解光刻胶的配方来实现。因此
，通过调解光刻胶的配方
，知足差别化的应用需求
，是光刻胶制造商最焦点的手艺。

别的
，由于光刻加工区分坦率接关系到芯片特征尺寸巨细
，而光刻胶的性能关系到光刻区分率的巨细。限制光刻区分率的是光的干预和衍射效应。光刻区分率与曝光波长、数值孔径和工艺系数相关。

光刻胶的曝光波长由宽谱紫外向g线→i线→KrF→ArF→EUV(13.5nm)的偏向移动。随着曝光波长的缩短
，光刻胶所能抵达的极限区分率一直提高
，光刻获得的线路图案细密度更佳
，而对应的光刻胶的价钱也更高。

光刻光路的设计
，有利于进一步提升数值孔径
，随着手艺的生长
，数值孔径由0.35生长到大于1。相关手艺的生长也对光刻胶及其配套产品的性能要求变得愈发严酷。

工艺系数从0.8变到0.4
，其数值与光刻胶的产品质量有关。团结双掩膜和双刻蚀等手艺
，现有光刻手艺使得我们能够用193nm的激光完成10nm工艺的光刻。

为了实现7nm、5nm制程
，古板光刻手艺遇到瓶颈
，EUV(13.5nm)光刻手艺呼之欲出
，台积电、三星也在相关领域举行结构。EUV光刻光路基于反射设计
，差别于上一代的折射
，其所需光刻胶主要以无机光刻胶为主
，如金属氧化物光刻胶。

全球市场名堂

现在
，光刻胶简单产品市场规模与外洋巨头公司营收规模相较量小
，光刻胶仅为大型质料厂商的子营业。但由于光刻胶手艺门槛高
，就某一光刻胶子行业而言
，仅有少数几家供应商有产品供应。

由于光刻胶产品手艺要求较高
，中国光刻胶市场基本由外资企业占有
，海内企业市场份额缺乏40%
，高区分率的KrF和ArF光刻胶
，其焦点手艺基本被日本和美国企业所垄断
，产品也基本出自日本和美国公司
，包括陶氏化学、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。

而细化到半导体用光刻胶市场
，海内企业份额缺乏30%
，与国际先进水平保存较大差别。凌驾80%市场份额掌握在日本住友、TOK、美国陶氏等公司手中
，海内公司中
，苏州瑞红与北京科华实现了部分品种的国产化
，可是整体手艺水平较低
，仅能进入8英寸集成电路生产线与LED等产线。

据悉
，苏州瑞红已经研发出g线与i线光刻胶
，其中i线已经乐成实现量产
；北京科华正开发KrF (248nm)光刻胶
，现在已经通过中芯国际认证
，ArF(193nm)光刻胶也在起劲研发中。

中国市场

据统计资料显示
，2017年中国光刻胶行业产量抵达7.56万吨
，较2016年增添0.29万吨
，其中
，中国本土光刻胶产量为4.41万吨
，与7.99万吨的需求量差别较大
，说明我国供应能力还需提升。

海内企业的光刻胶产品现在还主要用于PCB领域
，代表企业有晶瑞股份、科华微电子。

在半导体应用领域
，随着汽车电子、物联网等生长
，会在一定水平上增添对G线、I线的需求
，利好G线、I线等生产企业。预计G线正胶以后将占有50%以上市场份额
，I线正胶将占有40%左右的市场份额
，DUV等其他光刻胶约占10%市场份额
，给予北京科华、苏州瑞红等海内公司较大市场时机。

结语

光刻胶虽然在半导体质料领域里所占比重并不高
，但由于与光刻工艺细密相关
，以是其主要性十分突出
，关于我国半导体工业来说
，是必需花鼎气力生长下去的。

转自：中科院微电子研究所

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