2020光刻胶产业研究报告.pdf
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1、光刻胶产业研究报告光刻胶产业研究报告研究领域咨询服务新型显示新材料新能源5G+应用定制化报告项目尽调数据库IPO咨询伙伴计划市场分析TrendBank 研究&咨询服务Copyright 2020 TrendBank All rights reserved2目录1电子行业制程中的关键材料2光刻胶技术壁垒解析3光刻胶产业化现状4光刻胶产业未来发展趋势1主要阐述什么是光刻胶、光刻胶的分类及应用场景电子行业制程中的关键材料2020-12-1652020-12-165Copyright 2020 TrendBank1.1 1.1 光刻胶的概念光刻胶的概念含量占比含量占比作用作用溶剂溶剂50%-90%50
2、%-90%光刻胶中容量最大的成分,光引发剂和添加剂都是固态物质,为了方便均匀的涂敷在器件表面,要将它们加入溶剂进行溶解,形成液态物质,且使之具有良好的流动性。光引发剂光引发剂(光增感剂、光致产酸剂)1%-6%1%-6%光引发剂是光刻胶的核心部分,它在特定波长光形式的辐射能下会发生光化学反应,进一步改变成膜树脂在显影液中的溶解度。成膜成膜树脂树脂10%-40%10%-40%树脂是一种惰性的聚合物基质,是用来将其它材料聚合在一起的粘合剂,主要决定曝光后光刻胶的基本性能。添加剂添加剂(单体、助剂)1%1%单体对光引发剂的光化学反应有调节作用;助剂是根据不同用途添加的颜料、分散剂等,用于调节光刻胶整体
3、的性能。光刻胶光刻胶成分成分资料来源:科技创兴与应用期刊,TrendBank光刻胶(Photoresist简称PR)又称光致抗蚀剂,是一种对光敏感的有机混合物,用于微细图形加工;光刻胶的基本组分:树脂、溶剂、光引发剂、单体及其他助剂;2020-12-1662020-12-166Copyright 2020 TrendBank1.2 1.2 光刻胶的分类(一)光刻胶的分类(一)资料来源:TrendBank正性光刻胶:正性光刻胶:曝光后被曝光部分被显影液溶解,分辨率高;负性光刻胶:负性光刻胶:未被曝光的部分被显影液溶解,相对便宜。光刻胶根据其显影原理可分为:2020-12-1672020-12-1
4、67Copyright 2020 TrendBank1.2 1.2 光刻胶的分类(二)光刻胶的分类(二)资料来源:TrendBank光聚合型光聚合型:采用烯类单体,在光照下生成自由基,进一步引发单体聚合,最后生成聚合物,可制成负性胶;光分解型光分解型:采用含有叠氮醌类化合物材料,经光照后,发生光分解反应,由油溶性变为水溶性,可制成正性胶;光交联型光交联型:采用聚乙烯醇月桂酸酯作为光敏材料,在光的作用下,形成不溶性的网状结构聚合物,可制成负性胶;光刻胶根据其感光树脂的化学结构可分为:紫外全谱光刻胶(300450nm)深紫外光刻胶(160280nm)极紫外光刻胶(13.5nm)电子束光刻胶离子束光
5、刻胶 X射线光刻胶光刻胶根据其曝光波长可分为:2020-12-1682020-12-168Copyright 2020 TrendBank1.3 PCB1.3 PCB光刻胶光刻胶阻焊感光油墨资料来源:前瞻产业研究院,TrendBank12%30%40%9%6%3%PCB制造成本结构专用化学品覆铜板人工制造费用铜箔磷铜球感光油墨干膜光刻胶、湿膜光刻胶干膜光刻胶、湿膜光刻胶:均可用于PCB内层导电图形的光刻工艺,干膜精度高,成本高,湿膜涂布时易夹膜;阻焊油墨:阻焊油墨:起到保护PCB表面电气性能的作用,以及防止在SMT中锡膏上非焊接铜面;光刻胶在PCB行业的应用场景,以负性光刻胶为主:2020-1
6、2-1692020-12-169Copyright 2020 TrendBank29.00%14.00%6.00%8.00%6.00%14.00%3.00%7.00%13.00%2018年全球半导体材料电子化学品市场结构硅片及硅基材料掩膜版光刻胶光刻胶辅助试剂湿化学品电子气体靶材CMP抛光材料其他材料1.4 1.4 半导体光刻胶半导体光刻胶光刻胶在集成电路行业的应用场景光刻胶在集成电路行业的应用场景:资料来源:SEMI,TrendBank光刻胶体系光刻胶体系光刻波长光刻波长技术节点及用途技术节点及用途聚乙烯醇肉硅酸酯系负性光刻胶紫外全谱(300-450nm)3m以上集成电路和半导体器件环化橡胶
7、-双叠氮负性胶紫外全谱(300-450nm)2m以上集成电路和半导体器件酚醛树脂-重氮萘醌正性胶G线(436nm)0.5m以上集成电路I线(365nm)0.25m-0.5m集成电路248nm正/负性胶KrF(248nm)0.13m-0.25m集成电路193nm正性胶ArF(193nm干法)130nm-65nm集成电路ArF(193nm沉浸法)7nm-65nm集成电路EUV正性胶EUV(13.5nm)7nm以下集成电路电子束光刻胶体系电子束掩膜版制备纳米压印紫外光刻胶体系紫外光电子学、生物学、光学等领域2020-12-16102020-12-1610Copyright 2020 TrendBan
8、k1.51.5 半导体光刻胶商业化演进半导体光刻胶商业化演进资料来源:TEL,TrendBank13.00%24.00%22.00%41.00%2017年全球半导体光刻胶市场结构其他g/i光刻胶KrF光刻胶ArF光刻胶随着光刻技术的发展,半导体光刻胶差异化增加,推动了整个光刻胶市场的演变,目前ArF/KrF光刻胶市场份额占据全球50%以上,未来高端光刻胶需求会持续增加。2020-12-16112020-12-1611Copyright 2020 TrendBank1.6 1.6 面板显示用光刻胶面板显示用光刻胶-LCD-LCD资料来源:TrendBankTFT阵列TFT平坦层(PLN)ITO层
9、彩色滤光片黑色矩阵RGB有机保护层ITO层衬垫料触屏ITO传感器绝缘搭桥TFT-LCD光刻胶(PR)TFT PRTFT PR:正性。a-Si TFT光掩膜在4-5次,Oxide TFT光掩膜在6-7次,LTPS TFT光掩膜在8-9次;PLN PRPLN PR:负性。用于平坦层制作,防止TFT与像素产生电场互相干扰;ITO PRITO PR:负性。在TFT/PLN上制作ITO导电图层。黑色光刻胶:黑色光刻胶:负性。需要光掩膜一次,形成黑色矩阵;三原色光刻胶:三原色光刻胶:负性。需要反复光掩膜三次,形成彩色阵列;有机保护层:有机保护层:采用负性透明光刻胶,保护CF上的颜色;ITO PRITO P
10、R:负性。制作ITO电极作为像素的公用电极;衬垫料衬垫料 PR PR:负性。透明光刻胶,起到隔离支撑CF和TFT基板的作用,保证液晶层厚度的一致性。ITO PRITO PR:正性。制作ITO触控传感器;搭桥搭桥 PR PR:负性。以搭桥跳线的形式起到传感器之间绝缘作用。2020-12-16122020-12-1612Copyright 2020 TrendBank1.6 1.6 面板显示用光刻胶面板显示用光刻胶-OLED-OLEDTFT阵列TFT平坦层(PLN)ITO层像素界定层彩色滤光片黑色矩阵RGB有机保护层衬垫料触屏ITO传感器绝缘搭桥资料来源:TrendBankOLED光刻胶(PR)T
11、FT PRTFT PR:正性。Oxide TFT光掩膜在6-7次,LTPS TFT光掩膜在8-10次,LTPO TFT光掩膜在12次以上;PLN PRPLN PR:负性。对于蒸镀或印刷型OLED均需用到平坦层,形成的有机膜层覆盖在TFT上;ITO PRITO PR:负性。在TFT/PLN上制作ITO导电图层;Bank(PDL)PRBank(PDL)PR:在TFT基板上形成像素成型区域,1次光掩膜;黑色光刻胶:黑色光刻胶:负性,需1次光掩膜;彩色光刻胶:彩色光刻胶:负性。主要用于WOLED和印刷OLED中,需掩膜三次;有机保护层:有机保护层:负性透明光刻胶。主要用于保护滤光片上的颜色;衬垫料:衬
12、垫料:负性。主要用于隔离支撑CF和TFT基板;ITO PRITO PR:正性。制作ITO触控传感器;搭桥搭桥 PR PR:负性。以搭桥跳线的形式起到传感器之间绝缘作用。2020-12-16132020-12-1613Copyright 2020 TrendBank1.7 1.7 面板显示用光刻胶成本结构面板显示用光刻胶成本结构32%21%12%10%9%4%4%8%LCD面板成本结构背光模组彩色滤光片PCB偏光片玻璃基板液晶驱动IC其他40%27%19%4%8%2%彩色滤光片成本结构素玻璃基板彩色光刻胶黑色光刻胶靶材化学品材料其他资料来源:中国产业信息,TrendBank在LCD面板成本中,彩
13、色滤光片占了21%;在彩色滤光片成本中,彩色光刻胶及黑色光刻胶总共占据46%。2020-12-16142020-12-1614Copyright 2020 TrendBank1.8 1.8 面板显示用光刻胶规模面板显示用光刻胶规模资料来源:富士经济,TrendBank0250050007500100001250015000175002000022500250002016201720182019E2020E2021E2022E全球显示面板光刻胶销售量LCD/TP衬垫料光刻胶(吨)黑色光刻胶(吨)彩色光刻胶(吨)0123456789102016201720182019E2020E2021E2022
14、E全球显示面板光刻胶销售额(亿美元)TFT正性光刻胶LCD/TP衬垫料光刻胶黑色光刻胶彩色光刻胶全球各面板用光刻胶市场结构整体较为稳定,其中彩色光刻胶的需求量最为突出;2020-12-16152020-12-1615Copyright 2020 TrendBank1.9 1.9 全球光刻胶产业规模全球光刻胶产业规模资料来源:CNCIC,TrendBank最先进的最先进的EUVEUV光刻胶市场光刻胶市场富士胶片已开展研制布局,最早于明年量产富士胶片住友化学住友化学JSR处于垄断地位,占据全球90%的市场份额JSR信越化学信越化学20192019年世界光刻胶市场规模年世界光刻胶市场规模应用领域应用
15、领域交易额(亿元)交易额(亿元)世界世界中国中国半导体9417平板显示8837PCB13180合计3131342光刻胶的本土原材料壁垒、工艺壁垒以及认证审核壁垒光刻胶技术壁垒解析2020-12-16172020-12-1617Copyright 2020 TrendBank2.1 2.1 国内光刻胶技术壁垒概述国内光刻胶技术壁垒概述技术难度趋势逐级降低技术难度趋势逐级降低国内高端光刻胶目前处于自研阶段ICIC用光刻胶用光刻胶面板显示用光刻胶面板显示用光刻胶PCBPCB用光刻胶用光刻胶彩色/黑色光刻胶严重依赖进口湿膜及阻焊油墨实现国产替代,国产率已达50%以上基础化工原材料成膜树脂溶剂光敏剂其余
16、添加剂IC用光刻胶面板显示光刻胶PCB用光刻胶电子芯片显示面板PCB电子产品终端原材料原材料壁垒壁垒配方配方壁垒壁垒设备设备壁垒壁垒品质品质管控管控壁垒壁垒认证认证壁垒壁垒上游上游中游中游下游及应用终端下游及应用终端资料来源:TrendBank2020-12-16182020-12-1618Copyright 2020 TrendBank2.2 2.2 光刻胶合成技术专利结构光刻胶合成技术专利结构63%19%8%5%4%1%全球5483件光刻胶研制专利分布日本美国韩国中国欧洲台湾7%8%1%2%11%69%2%全球光刻胶研发专利占比辅助材料配套试剂生产工艺添加剂光引发剂树脂单体资料来源:ICM
17、TIA,TrendBank截止2016年,中国占据5%,目前国外光刻胶产业已经形成一套成熟且固化的合成技术。突破口总结:突破口总结:1、树脂合成技术:分子结构设计、化学合成及一致性的管控;2、光敏剂合成技术:如要求低的金属离子含量;3、配方设计及工艺控制技术:化工原料配比、纯度的控制。2020-12-16192020-12-1619Copyright 2020 TrendBank2.3 2.3 光刻胶中游制备管控难点光刻胶中游制备管控难点资料来源:富士经济,TrendBank基本要素配方壁垒基本要素配方壁垒IC用光刻胶组分光刻胶类型组分(质量占比/%)面板显示用光刻胶光刻胶类型组分(质量占比/
18、%)g线/i线光刻胶树脂10-20TFT阵列光刻胶树脂5-20溶剂80-90溶剂80-95其他0.5-5其他15KrF光刻胶树脂7-10触屏用光刻胶树脂5-20溶剂90-93溶剂80-95其他0.5-2其他15ArF光刻胶树脂4-5彩色光刻胶树脂6-10溶剂95-96溶剂80其他0.4-2其他4-10EUV光刻胶树脂3-4黑色光刻胶树脂5-10溶剂95-96溶剂80-90为满足差异化的应用需求,厂家需具备相应科学的光刻胶配方技术。光刻胶品质参数监控光刻胶品质参数监控工艺管控壁垒工艺管控壁垒分辨率分辨率越高,形成的关键尺寸越小对比度对比度越高,形成图形的侧壁越陡峭敏感度光刻胶的敏感性对于波长更短
19、的DUVEUV技术尤为重要粘度粘滞性越高,光刻胶的流动性越差附着性粘附性必须能承受下游光刻工艺的影响抗蚀性在刻蚀过程中,要具备耐热稳定性、抗刻蚀能力、抗离子轰击能力表面张力光刻胶应具有较小的表面张力,使其具有良好的流动性和涂敷能力2020-12-16202020-12-1620Copyright 2020 TrendBank2.4 2.4 国产光刻胶布局应用壁垒解析国产光刻胶布局应用壁垒解析中下游企业为设备、研发和技术支持上需在前中期持续性的巨大资金支撑。光刻胶产业集中度高,上下游之间依赖性大,打入下游供应链需打破垄断外企圈。光刻胶在下游企业的审核认证周期长(13年),测试验证成本高。光刻胶及
20、其配套试剂属于危险、有毒化学品,企业经营必须符合我国监管及许可制度,同时我国对企业安全和环保体系认证要求不断提升。资料来源:TrendBank壁垒3上游原材料厂商、中游制造、下游应用厂商光刻胶产业化现状2020-12-16222020-12-1622Copyright 2020 TrendBank3.1 3.1 光刻胶产业链分布概述光刻胶产业链分布概述 中游光刻胶生产商上游原材料供应商下游应用厂商资料来源:TrendBank分布分布原材料原材料主要主要厂商厂商海外海外树脂日本曹达陶氏杜邦群荣化学三菱化学溶剂陶氏杜邦神港有机光引发剂东洋合成富士国内国内树脂强力新材/光引发剂强力新材久日新材分布分
21、布原材料原材料主要主要厂商厂商海外海外/JSR东京应化陶氏杜邦信越化学三菱化学住友化学默克富士国内国内IC光刻胶晶瑞股份北京科华南大光电上海新阳面板光刻胶容大感光永太科技飞凯材料北京科华雅克科技晶瑞股份北旭电子欣奕华PCB光刻胶容大感光飞凯材料应用类型应用类型部分厂商部分厂商IC类华为海思中芯国际华宏宏力士兰微长江存储合肥长鑫面板显示类三安光电华灿光电京东方华星光电维信诺深天马洲明科技利亚德PCB类胜宏科技超声电子科翔股份景旺电子方正科技鹏鼎控股2020-12-16232020-12-1623Copyright 2020 TrendBank3.2 3.2 面板显示光刻胶制造企业面板显示光刻胶制
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