1、光刻技術(shù)：集成電路制造皇冠上的明珠
1.1 光刻工藝歷史：傳承與革新并存的光影游戲
光刻是集成電路制造的核心環(huán)節(jié)，現(xiàn)代光刻的核心理念源自于經(jīng)典的多重套刻。集成電路誕生于 20 世紀(jì) 60 年代的美國，經(jīng)過 50 余年的發(fā)展，如今制程節(jié)點(diǎn)早已從最初的 20 微米左右，跨過微米時(shí)代，進(jìn)入納米與亞納米時(shí)代。
以光刻技術(shù)使用的光學(xué)鏡頭為例，從最初使用照相設(shè)備類似的放大鏡頭，到如今直徑可達(dá)半米，重達(dá)數(shù)百公斤的巨型鏡頭組。
光刻流程的核心思想是將掩模版上承載的集成電路的圖案信息轉(zhuǎn)移到載體晶圓上。
這一過程的思想來源于歷史悠久的印刷術(shù)，但是與印刷術(shù)不同，光刻工藝并非使用油墨為介質(zhì)，而是借助光敏物質(zhì)在受到光照（曝光）后發(fā)生的化學(xué)變化，完成這一信息的轉(zhuǎn)移。
現(xiàn)代意義上的光刻（photolithography），最早起始于 1798 年的德國慕尼黑，當(dāng)時(shí)阿羅約˙塞內(nèi)菲德勒（Alois Senefedler）在發(fā)行出版自己的作品過程中發(fā)現(xiàn)，如果使用油性鉛筆將插圖畫在多孔的石灰石上，并且將沒有畫到的地方用水浸濕，由于油性墨水不溶于水的特性，會(huì)與水相互排斥，后續(xù)墨水只會(huì)吸附在油性鉛筆畫過的地方。這種技術(shù)被叫做 lithography，它成為了后來現(xiàn)代多重套印的基本思路，并一直傳承至今。
在集成電路制造業(yè)中，光代替上述過程中的油性鉛筆，就像油性的墨水會(huì)選擇性沉積在石灰石上，光智能透過掩模版上的透明區(qū)域。光是光刻工藝的重要媒介，它自身的物理性質(zhì)決定了工藝所能達(dá)到的極限分辨率。
按照光路的不同，主流曝光方式可以分為三種，接觸式曝光、接近式曝光以及投影式曝光。
最早出現(xiàn)的方式是投影式與接近式曝光，二者沒有本質(zhì)的區(qū)別，并且在 DUV 出現(xiàn)之前，一直是晶圓制造業(yè)的主流。
對(duì)于接觸式曝光而言，由于掩模版和和硅片上部界面之間沒有間隙，因而不存在分辨率的的問題。然而接觸會(huì)引發(fā)掩模版和光刻膠的磨損，增加缺陷發(fā)生的可能，因此產(chǎn)生了接近式曝光。
接近式曝光避免了磨損帶來的缺陷，但是由于空隙和光散射的存在，接近式曝光的分辨率在當(dāng)時(shí)條件下被限制在了 3μm 以上。接近式曝光的理論分辨率極限是
其中 k 代表光刻膠參數(shù)，通常取值在 1~2 之間。
CD（Critical Dimension）代表最小尺寸，一般對(duì)應(yīng)最小能夠分辨的周期線寬。λ是曝光使用的光源的波長。掩模版 到光刻膠表面的距離用 g 表示，通常大于 10μm。從公式可知，在使用當(dāng)時(shí)主流的 450nm 光源下，極限分辨率在 3μm，而接觸式曝光下，這一極限為 0.7μm。
當(dāng)前主流的投影式曝光的誕生，彌補(bǔ)了接觸式曝光與接近式曝光的不足，突破缺陷與分辨率的雙重限制。光學(xué)透鏡組被引入到光刻膠與掩模版之間，這種情況下，投影式曝光方式中，光學(xué)分辨率可以有著名的瑞利公式?jīng)Q定：
其中 CD 與λ和上文公式中對(duì)應(yīng)的變量意義相同；k1 是一個(gè)與光刻過程本身相關(guān)的系數(shù)，業(yè)內(nèi)目前關(guān)于 k1 可以達(dá)到的極小值是 0.25；NA 是投影/掃描裝置的數(shù)值孔徑，如果介質(zhì)是空氣或者真空，那么 NA 在數(shù)值上就等于其物鏡在像空間的最大半張角的正弦值。
NA 反映了光學(xué)組件對(duì)光的收集能力。
NA = n sin
提高系統(tǒng)分辨率的方式有三種，使用波長更短的光源，增大數(shù)值孔徑，以及減小工藝系數(shù) k1。
其中改變光源的波長最為容易，隨著制程的推進(jìn)，光刻系統(tǒng)的光源從高壓汞燈，演進(jìn)為準(zhǔn)分子激光光源（KrF、ArF）與最新的基于激光誘導(dǎo)等離子（LPP）極深紫外光源（EUV）。增大數(shù)值孔徑通常需要改變光學(xué)組件的直徑或者改變介質(zhì)的折射率。
摩爾定律描述的晶圓制造工藝是持續(xù)迭代演進(jìn)的過程，而演進(jìn)中技術(shù)路線的分歧點(diǎn)會(huì)催生新的行業(yè)龍頭。
光刻工藝的演進(jìn)并不是一帆風(fēng)順的，對(duì)行業(yè)影響最深遠(yuǎn)的一次技術(shù)分歧是 DUV 時(shí)代中 157nm 干法光刻與 193nm 浸沒式光刻的岔路口。
基于 分子激光的光源微縮至 ArF 的 193nm 時(shí)，尼康為首的光刻機(jī)制造商主推基于 F2 的 157nm 光源。這種光源可以提高 20%左右的分辨率，但是存在下列缺點(diǎn)：
鏡組使用的光學(xué)材料在 157nm 時(shí)均為高吸收態(tài)，吸收激光輻射后升溫膨脹，產(chǎn)生形變?cè)斐汕蛎嫦癫?。因此必須使?CaF2 制造鏡組。然而 CaF2 鏡組使用壽命短，且核心技術(shù)在尼康手中，產(chǎn)能較低，無法滿足大規(guī)模應(yīng)用的要求。
由于 ArF 的使用的光刻膠在 157nm 均有強(qiáng)吸收，光刻膠需要重新進(jìn)行開發(fā)，投入產(chǎn)出比較低。此時(shí)，臺(tái)積電工程師林本堅(jiān)提出基于現(xiàn)有 193nm ArF 浸入式光刻的概念。
由于這一理念是基于現(xiàn)有設(shè)備加以改造，對(duì)于光源與透鏡組系統(tǒng)的改動(dòng)較小，ASML 第一個(gè) 響應(yīng)了林本堅(jiān)與臺(tái)積電的這一提案。
ASML的這一決定為其在 45nm 以下時(shí)代取得了市場(chǎng)先發(fā)優(yōu)勢(shì)，為期在先進(jìn)制程的統(tǒng)治地位奠定了基礎(chǔ)。
隨著制程推進(jìn)至 7nm 以下，伴隨 EUV 時(shí)代的來臨，已知光學(xué)材料對(duì)極深紫外均有強(qiáng)吸收。EUV 光刻機(jī)中光學(xué)組件不再使用基于透射式的光路設(shè)計(jì)，而是改為使用反射鏡搭建光路。
1.2 光刻工藝流程
光刻工藝在集成電路、顯示面板、PCB 制造等微圖紋結(jié)構(gòu)的形成中有著廣泛的應(yīng)用，典型的光刻工藝核心步驟包括：表面處理、涂膠、曝光前烘焙、對(duì)準(zhǔn)和曝光、曝光后烘焙、顯影、顯影后烘焙、測(cè)量。
氣體硅片表面預(yù)處理：
光刻前，硅片會(huì)經(jīng)歷濕法清洗與去離子水淋洗，以去除表面污染物。在濕法清洗的過程中使用的清洗液中添加的親水表面活性劑會(huì)使硅片表面變?yōu)橛H水，同時(shí)硅片在濕法過程中表面羥基數(shù)量增加后也將變得更為親水。
大部分基于樹脂/有機(jī)高分子聚合物的光刻膠在親水表面的附著力較差，所以晶圓表面需要使用六甲基二硅胺烷（Hexamethyl Disilazane, HMDS）進(jìn)行疏水化處理，硅表面的親水基團(tuán) Si-OH 在這一過程中被置換為疏水的-OSi(CH3)3。
旋涂光刻膠、抗反射層：
氣體預(yù)處理后，光刻膠將被均勻的涂布在晶圓表面。涂膠最常用的工藝為旋涂法。體積為幾毫升的光刻膠通過專用的管路，輸運(yùn)到晶圓中心。之后硅片會(huì)按照設(shè)定的程序加速旋轉(zhuǎn)到預(yù)定轉(zhuǎn)速。光刻膠在晶圓表面形成的覆膜厚度取決于光刻膠本身的流動(dòng)特性與最終旋轉(zhuǎn)速度有關(guān)。
涂膠過程中，膜厚的均勻度與涂膠相關(guān)的缺陷數(shù)是該工序中最為關(guān)心的兩個(gè)問題。由于光刻膠的粘度會(huì)隨著溫度而變化，可以通過分區(qū)改變光刻膠或者晶圓表面的溫度，實(shí)現(xiàn)晶圓表面不同區(qū)域中可變調(diào)節(jié)光刻膠膜的厚度。通過線寬隨光刻膠厚度的規(guī)律，可以確定光刻膠圖層的最佳厚度，以節(jié)省機(jī)時(shí)與原料。
曝光前烘焙：
光刻膠旋涂在晶圓表面之后，需要經(jīng)過前烘，又稱為軟烘。這一步的目的在于去除光刻膠中易揮發(fā)的部分溶劑，同時(shí)使得旋涂后的光刻膠更加致密。
通常使用的溫度在 80~100 oC，持續(xù)時(shí)間為 30~45s。前烘結(jié)束后，晶圓將會(huì)從熱板上轉(zhuǎn)移至冷板上，降溫到環(huán)境溫度后再進(jìn)行后續(xù)工序。
圖14：前烘溫度與分解速率的對(duì)應(yīng)關(guān)系
對(duì)準(zhǔn)與曝光：
這一過程是光刻工藝的核心環(huán)節(jié)，掩模版將被移動(dòng)到硅片上預(yù)先定義的大致位置，或者相對(duì)于上一道光罩已形成的圖形上確定的位置。在第二層及以后的曝光過程中光刻機(jī)需要對(duì)準(zhǔn)前一層曝光所留下的對(duì)準(zhǔn)記號(hào)，將本層的掩模版套印在已有的圖形上。
套刻精度通常為最小期器件尺寸的 30%左右，以 65nm 節(jié)點(diǎn)為例，套刻精度通常為 16~20nm。
曝光后烘焙:
曝光完成之后，涂有光刻膠的晶圓需要再次進(jìn)行烘焙（Post Exposure Baking, PEB）。這一烘焙工序的目的是利用加熱的方式，加快化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。曝光過程中光敏組分的引發(fā)的化學(xué)反應(yīng)會(huì)在加熱條件下發(fā)生擴(kuò)散，與光刻膠發(fā)生反應(yīng)后，形成可溶于顯影液與不溶于顯影液的組分。由于曝光后形成的圖形與掩模版上的圖形一致，但是沒有顯現(xiàn)出來，因此這些圖形又被稱為潛像（Latent Image）
顯影：
后烘之后的晶圓會(huì)經(jīng)過顯影步驟去除指定區(qū)域中已產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的光刻膠。光化學(xué)反應(yīng)后的光刻膠通常顯酸性，因此顯影液的基礎(chǔ)配方通產(chǎn)顯堿性，早期顯影液會(huì)使用鉀或者鈉的氫氧化物溶液或者對(duì)應(yīng)的硼酸、碳酸鹽，但由于金屬離子的殘留會(huì)影響到器件本身的電性能，現(xiàn)在顯影液一般使用體積比為 2.38%的四甲基氫氧化銨溶液（TMAH）。
顯影后烘焙，堅(jiān)膜：
顯影過后，掩模版上的圖形基本已經(jīng)轉(zhuǎn)移到了晶圓表面，堅(jiān)膜的目的是為了使光刻膠的性質(zhì)更加穩(wěn)定，同時(shí)由于顯影這一濕法過程中，光刻膠會(huì)接觸到大量的水，這一步驟對(duì)于后續(xù)的濕法蝕刻產(chǎn)生不利影響，因此需要通過烘焙的方式將光刻膠中吸收的水分移除。
另一種情況是顯影后在膠-基板界面會(huì)存在殘留的聚合物薄層，可以使用 O2 等離子氣體對(duì)樣品進(jìn)行處理以去除非期望的聚合物殘留（descumming）。
刻蝕（etching）：
刻蝕是晶圓制造領(lǐng)域最常見也最核心的步驟之一，刻蝕可分為使用化學(xué)作用的濕法蝕刻與使用低壓等離子氣體的干法蝕刻，通常我們所說的光刻中實(shí)際上發(fā)生的材料去除，并非使用光之一媒介自身實(shí)現(xiàn)，而是蝕刻過程中加以完成。
光刻膠去除（PR Strip）：
光刻膠的作用是在蝕刻工藝中保護(hù)相應(yīng)的區(qū)域不被去除，但是在相應(yīng)的工序結(jié)束后，光刻膠最終需要被移除以保證后續(xù)工序的正常進(jìn)行。這一過程通常被稱作去膠。
測(cè)量：
曝光完成后，需要對(duì)光刻形成的關(guān)鍵尺寸（CD）以及套刻精度進(jìn)行量測(cè)。關(guān)鍵尺寸的測(cè)量通常借助掃描電子顯微鏡，而套刻精度則使用光學(xué)顯微鏡和 CCD 結(jié)合的方式加以確定。
圖17：左：掃描電子顯微鏡（CD-SEM）測(cè)得的關(guān)鍵尺寸數(shù)據(jù)右：套刻精度測(cè)量的結(jié)果
平板顯示陣列的制造：
在該過程中，光刻膠涂敷于晶體薄膜表面，經(jīng)過曝光、顯影和蝕刻等工序，將掩模版上的圖形轉(zhuǎn)移到薄膜上，形成與掩模版對(duì)應(yīng)的幾何圖形。
1.3 光刻工藝窗口及其評(píng)價(jià)方法
光刻工藝是復(fù)雜的物理化學(xué)過程，現(xiàn)代晶圓代工中對(duì)于光刻工序的精度與可復(fù)現(xiàn)性要求極高，是人類工業(yè)成果的集大成者。通常光刻工藝的參數(shù)窗口與評(píng)價(jià)指標(biāo)從以下幾個(gè)維度出發(fā)：
曝光能量寬裕度（EL）：
這一概念是指在線寬允許變化范圍內(nèi)，對(duì)于曝光能量允許的最大偏差。通常 EL 使用曝光結(jié)果檢測(cè)線寬全部允許范圍的±10%來確定。曝光能量寬裕度可以通過下面的表達(dá)式計(jì)算：
對(duì)于線寬 90nm 的工藝，假定曝光能量的變化斜率為 6nm/(mJ/cm2 )，最佳曝光能量為 20mJ/cm2 , 則 EL 的值為(（90*20%）/6)/20=15%。通常來說，對(duì)于 90nm，65nm，45nm 以及 32nm 節(jié)點(diǎn)，gate 柵極光刻的 EL 為 15%~20%，金屬線互連 EL 的要求為 13%~15%。曝光容忍深度還同對(duì)比度直接相關(guān)，光刻膠對(duì)光的吸收，以及發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)需要光敏成分在光刻膠薄膜內(nèi)擴(kuò)散，這種化學(xué)反應(yīng)伴隨的擴(kuò)散會(huì)降低對(duì)象的對(duì)比度。
對(duì)焦深度（Depth of Focus, DoF）:
是指在線寬允許的變化范圍內(nèi)，焦距的最大可變化范圍。隨著焦距的變化，光刻膠線寬與形貌均會(huì)發(fā)生變化。在實(shí)際生產(chǎn)中，能量和焦距都是在時(shí)刻變化的，需要在能量有漂移的情況下，確認(rèn)焦距的最大允許變化范圍。
表5：不同技術(shù)節(jié)點(diǎn)上的典型對(duì)焦深度要求
掩模版誤差因子：
掩模版誤差因子主要由光學(xué)系統(tǒng)的衍射造成，其定義為在硅片上曝出的線寬與掩模版上線寬的偏導(dǎo)數(shù)。影響掩模版誤差因子的條件有很多，包括照明條件、光刻膠性能、光刻機(jī)透鏡像差、后烘溫度等。對(duì)于遠(yuǎn)大于曝光波長的圖形，即處于線性范圍的情況下，掩模版誤差因子通常非常接近 1。除開個(gè)別特殊情況，掩模版誤差因子一般不會(huì)小于 1。
線寬均勻性：
晶圓制造中的線寬均勻性一般分為：芯片區(qū)域內(nèi)（within chip）、曝光區(qū)域內(nèi)（within shot）、硅片內(nèi)（within wafer, WIW）、批次內(nèi)（within lot）、批次間（lot to lot）。
2、光刻膠：流動(dòng)的黃金
2.1 光刻膠分類：緊貼應(yīng)用、配方多樣
歷經(jīng)幾十年的持續(xù)演進(jìn)，光刻膠的核心組分也在不斷的創(chuàng)新與改進(jìn)，以應(yīng)對(duì)新工藝中不斷出現(xiàn)的新挑戰(zhàn)。光刻膠的幾大組成成分包括：主干聚合物（backbone polymer）、光敏感成分（Photoactive Compound, PAC）、刻蝕阻擋基團(tuán)（Etching Resistant Group）、保護(hù)基團(tuán)（Protecting Group）、溶劑（Solvent）構(gòu)成。
光刻膠 中各個(gè)組分的性質(zhì)，最終會(huì)影響到光刻膠在曝光顯影過程中的實(shí)際性能。
光刻膠的分類方式眾多，按照光照后顯影時(shí)與顯影液產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)，最終形成的圖形與掩模版圖形的對(duì)應(yīng)關(guān)系劃分，可以分為正膠與負(fù)膠。
正膠的光敏成分在光照下會(huì)分解成為短鏈結(jié)構(gòu)，從而在顯影環(huán)節(jié)中會(huì)被顯影液去除，因此在光線照到的區(qū)域，會(huì)被顯影液去除，在蝕刻過程中光照到的區(qū)域會(huì)被等離子化氣體蝕刻去除，最終留下的圖樣是曝光工序中光線所沒有照到的區(qū)域。
負(fù)膠與正膠的圖形轉(zhuǎn)移過程找好相反。聚合物的短鏈分子在光照條件下發(fā)生聚合反應(yīng)，形成難以被顯影液除去的聚合體系，未被光照的區(qū)域光刻膠被去除，在后續(xù)的刻蝕中被移除，形成與掩模版上相反的結(jié)構(gòu)。
對(duì)于正膠與反膠而言，雖然進(jìn)入 DUV 時(shí)代以后，正膠成為了絕對(duì)的主流，但這并不意味這負(fù)膠的性能落后于正膠。由于正膠與負(fù)膠涉及的化學(xué)反應(yīng)與曝光顯影完全不同，因此二者從技術(shù)特性角度出發(fā)有著各自不同的性能與最佳使用場(chǎng)景。正膠在分辨率、對(duì)比度、曝光缺陷率、去膠后的殘膠等指標(biāo)方面均要優(yōu)于負(fù)膠。
在正膠與負(fù)膠的選擇中，需要綜合考量多個(gè)因素：
掩模版的制作成本：在圖形不變的情況下，正膠與負(fù)膠的區(qū)別會(huì)直接影響到掩模版上的圖紋設(shè)計(jì)。掩模版制造成本與難度可以通過光刻膠的選擇來實(shí)現(xiàn)。
工藝匹配度：光刻膠與具體的工藝直接相關(guān)，如負(fù)膠通常比正膠更適合 Lift-off 工藝。
光刻膠本身的成本：作為光刻工藝的核心耗材，光刻膠本身的成本也是在選擇相應(yīng)產(chǎn)品時(shí)的重要考量因素。
長久以來，提高光刻設(shè)備分辨率極限的最有效手段是改變光刻使用的光源。由前文所述內(nèi)容可知，光刻設(shè)備的理論極限分辨率與所用光線的波長成正比。
光刻膠中感光成分對(duì)于不同波長的光線具有不同的吸收光譜，同時(shí)由于不同波長光所具有的能量不同，因此在光刻設(shè)備迭代更新時(shí)，光刻膠中的光活性成分以及相應(yīng)的配方體系也會(huì)隨之改變，以匹配對(duì)應(yīng)的光源。因此光刻膠也以對(duì)應(yīng)的光源波長來分類。
也可以將光刻膠按照其光照下發(fā)生的光化學(xué)過程，分為四種類別：光聚合型、光分解型、光交聯(lián)型和化學(xué)放大型。對(duì)應(yīng)不同的化學(xué)過程，光刻膠所使用的主干聚合物與光敏感成分也有所區(qū)別。
光刻工藝作為形成微納米網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的一種常用手段，在電子制造業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。因此按照光刻膠下游的應(yīng)用場(chǎng)景，也可以將光刻膠大致的分為面板制造用光刻膠，晶圓制造/封裝用光刻膠，PCB 光刻膠等。針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景與相應(yīng)的具體性能指標(biāo)要求，光刻膠體現(xiàn)出了一定的定制性。
2.2 光刻膠的演化：光線書寫的編年史
當(dāng)集成電路還是實(shí)驗(yàn)室中制作的實(shí)驗(yàn)品時(shí)，光刻工藝就已經(jīng)得到應(yīng)用。貝爾實(shí)驗(yàn)室的 William Shockley 制造第一塊現(xiàn)代意義上的集成電路時(shí)，使用的感光材料是重鉻酸鹽明膠（DCG）。
重鉻酸鹽明膠是一種非常古老而又經(jīng)典的感光材料，它具有較高的衍射效率與信噪比，但感光度較低。雖然以現(xiàn)代的眼光看，重鉻酸鹽明膠無論是從成像性能還是從 ESG 角度講，都是很不理想的材料，但是在上個(gè)世紀(jì) 50 年代，留給 Shockley 等人的選擇并不多。
由于早期的集成電路制造中，蝕刻工藝仍使用氫氟酸等濕法工藝進(jìn)行，在氫氟酸的作用下，重鉻酸鹽明膠的抗腐蝕性能不佳。
貝爾實(shí)驗(yàn)室想伊士曼柯達(dá)公司提出要求，柯達(dá)開發(fā)出了聚肉桂酸乙烯酯體系的光刻膠產(chǎn)品，并以 KPR 作為商品名進(jìn)行公開發(fā)售。
這一體系的設(shè)計(jì)構(gòu)思是基于與重鉻酸鹽明膠相同的反應(yīng)機(jī)理。研發(fā)人員推定重鉻酸鹽明膠的固化過程是由于蛋白質(zhì)支鏈上相鄰基團(tuán)在光照作用下交聯(lián)的結(jié)果，因此他們利用了當(dāng)時(shí)唯一已知可以在光照下發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)的聚肉桂酸乙烯酯體系。
基于聚肉桂酸乙烯酯的光刻膠表現(xiàn)出較差的晶圓表面附著力?？逻_(dá)在此基礎(chǔ)上改進(jìn)出了基于環(huán)化聚戊二烯橡膠與雙疊氮化合物 2,6-二（4-疊氮苯）甲基環(huán)己酮混合物，該系列光刻膠被命名為 Kodak Thin Film Resist，即 KTFR。
在到達(dá)其分辨率極限之前，KTFR 一直是半導(dǎo)體行業(yè)的主流光刻膠。誕生于 1957 年的 KTPR 在 2017 年 時(shí)迎來了自己的 60 歲生日，它也是業(yè)界普遍認(rèn)可的第一種商業(yè)化光刻膠。
圖26：KTFR 光刻膠在光照下分解反應(yīng) 圖27：KTFR 光刻膠中環(huán)化聚戊二烯橡膠的交聯(lián)反應(yīng)
KTFR 光刻膠是一種可用于紫外寬譜以及 g 線、i 線的負(fù)膠，由于顯影后發(fā)生的交聯(lián)反應(yīng)，光刻膠會(huì)發(fā)生膨脹，導(dǎo)致極限分辨率為 2μm。
KTFR 光刻膠本身是基于酸處理之后不飽和度降低的合成橡膠，其粘度與成膜后的厚度均可以進(jìn)行一定范圍內(nèi)的調(diào)整。聚合物單體平均分子量及其分子量分布，最終均會(huì)影響涂膠過程中 形成的成膜厚度。重氮萘醌-酚醛樹脂體系將光刻工藝的極限分辨率推進(jìn)到了亞微米時(shí)代。
貝爾實(shí)驗(yàn)室在一次以外的嘗試中發(fā)現(xiàn) Azoplate 公司責(zé)銷售的基于酚醛樹脂（DNQ/Novolac） 的光刻材料具備優(yōu)異的光刻性能。
該系列光刻膠后來以“AZ”系列的名義進(jìn)行銷售，在上世紀(jì) 70 年代后的 20 余年中，一直是市場(chǎng)的主流，該系列光刻膠適用于 g 線與 i 線光源，在現(xiàn)代光刻設(shè)備的高數(shù)值孔徑光學(xué)鏡組加持下，極限分辨率可以達(dá)到 0.25 μm。目前 AZ 系列光刻膠已經(jīng)歸屬于 Merck，仍舊在成熟制程中廣為應(yīng)用。
在 I-line 與 G-line 光刻時(shí)代，光刻膠的市場(chǎng)份額主要由歐美廠家主導(dǎo)，日本廠商在光刻領(lǐng)域的起步并不早。TOK 在 1968 年開發(fā)出首個(gè)環(huán)化橡膠體系的光刻膠產(chǎn)品，在 4 年后又推出了基于重氮醌類的光刻膠 OFPR-2。JSR 在 20 世紀(jì) 80 年代末才憑借 CIR 光刻膠系列進(jìn)入半導(dǎo)體材料領(lǐng)域。
而信越化學(xué)進(jìn)入該領(lǐng)域的時(shí)間點(diǎn)更晚，直到世紀(jì)之交的 1998 年，才實(shí)現(xiàn)了光刻膠產(chǎn)品的商業(yè)化。深紫外光源逐漸投入使用，化學(xué)放大光刻膠體系應(yīng)運(yùn)而生，將光刻工藝帶入了一個(gè)全新的時(shí)代。上個(gè)世紀(jì) 80 年代，DUV 光刻系統(tǒng)誕生，隨著器件尺寸的不斷微縮，光刻工序所用光源的波長也必須逐漸減小。
由于汞燈正在深紫外區(qū)域的發(fā)光強(qiáng)度較弱，而早期的準(zhǔn)分子激光雖然克服了譜線寬度的問題，但是光源發(fā)光強(qiáng)度仍然較低。這就導(dǎo)致光刻過程中需要延長曝光時(shí)間，以達(dá)到足夠的曝光能量。
這就導(dǎo)致生產(chǎn)的效率大大降低。
后 DUV 時(shí)代，為了解決光源強(qiáng)度不足的問題，化學(xué)放大光刻膠最終成為了主流。 化學(xué)放大光刻膠主要組分?jǐn)[闊成膜樹脂、光致產(chǎn)酸劑、添加劑、溶劑。
光致產(chǎn)酸劑會(huì)在吸收光的輻射能量后產(chǎn)生酸，在酸的催化作用下，成膜樹脂發(fā)生脫保護(hù)反應(yīng)，脫去相應(yīng)的保護(hù)基團(tuán)。失去了保護(hù)基團(tuán)的樹脂，會(huì)變得易溶于顯影液。
由于在曝光過程中，光照產(chǎn)生的酸僅僅作為反應(yīng)的催化劑，而非反應(yīng)物，因此不會(huì)被消耗，可以將光的信號(hào)方法為化學(xué)信號(hào)。這一過程可以在后烘/堅(jiān)膜的過程中得以進(jìn)一步促進(jìn)。
由于化學(xué)放大型光刻膠的量子效率（Quantum Efficiency）遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他體系，因此化學(xué)放大反應(yīng)也幾乎成為了深紫外時(shí)代以來光刻膠配方設(shè)計(jì)的唯一路線。
雖然化學(xué)放大光刻膠在現(xiàn)代光刻領(lǐng)域的地位是毋庸置疑的，但其早期的發(fā)展卻是一波三折。雖然大部分人認(rèn)為，化學(xué)放大體系的光刻膠是由 IBM 的團(tuán)隊(duì)在上世紀(jì) 80 年代提出，并在 90 年代被日本廠家發(fā)揚(yáng)光大。
然而其實(shí)在這之前，3M 公司的 G.H.Smith 就已經(jīng)在自己的早期專利中對(duì)于酸催化的化學(xué)放大體系進(jìn)行了詳細(xì)的描述，該體系仍然基于來自 Novalac 衍生物的配方框架，但加入了鎓鹽作為光致產(chǎn)酸劑。
這一設(shè)想與后來的光致產(chǎn)酸體系已經(jīng)非常接近，但不幸的是，這一工作從未被公開發(fā)表，3M 公司自始至終也沒有采用這一專利，3M 與成為光刻膠巨頭的機(jī)會(huì)擦肩而過。
IBM 開發(fā)的化學(xué)放大體系光刻膠基于聚 4-羥基苯乙烯，加入相應(yīng)的羥基保護(hù)基團(tuán)，生成 PBOCST。這一新生成的聚合物在 KrF 準(zhǔn)分子激光產(chǎn)生的 248nm 作用下， PAG 產(chǎn)生的酸會(huì)催化 t-BOC 保護(hù)基團(tuán)打開，光刻膠的溶解性會(huì)發(fā)生顯著變化，該過程中作為催化劑的酸并不會(huì)被消耗，因此反應(yīng)的速度極快，該體系光刻膠的靈敏度也顯著高于非 PAG 體系的同類產(chǎn)品。
與此同時(shí)，PBOCST 體系既可以制作正膠，也可以用來生產(chǎn)負(fù)膠，只需要對(duì)顯影液進(jìn)行調(diào)整即可實(shí)現(xiàn)。
由于上世紀(jì)80年代，主流的制程節(jié)點(diǎn)還處于微米級(jí)，DUV時(shí)代尚未到來，IBM對(duì)于 KrF 光刻膠的壟斷沒有任何實(shí)際的商業(yè)價(jià)值。
90年代中后期，技術(shù)節(jié)點(diǎn)逐漸來到 0.25μm 以下，日本東京應(yīng)化于1995年在 KrF 光刻膠的商業(yè)化取得重大突破，打破了美國廠家在該領(lǐng)域的壟斷，而此時(shí)如日中天的尼康與佳能等日本光刻設(shè)備廠家也為日本廠家搶占光刻材料立下了汗馬功勞。
干法 ArF 時(shí)代的到來再次引起了光刻膠體系的大變革。
光刻膠中所有組分在光源波段的吸收強(qiáng)弱，均會(huì)影響到光刻膠自身的性能。KrF 光刻膠中使用的 PBOCST 中的苯環(huán)會(huì)在 ArF 激光產(chǎn)生的 193nm 深紫外線附近，會(huì)產(chǎn)生極強(qiáng)的吸收，因此該體系無法繼續(xù)適用于 ArF 光源的場(chǎng)景。
為了減少體系中樹脂框架的紫外吸收，聚合物中不再使用苯等芳香族衍生物作為主體，改為使用丙烯酸衍生物共聚物體系，包括甲基丙烯酸甲酯（MMA）、甲基丙烯酸丁酯（TBMA）、甲基丙烯酸（MMA）三元共聚物。
該體系機(jī)械性能較差，不耐干刻蝕，需要在側(cè)鏈中引入相應(yīng)的保護(hù)基團(tuán)提高其耐等離子氣體蝕刻的能力。引入的側(cè)鏈保護(hù)基團(tuán)通常為富碳具有一定空間位阻效應(yīng)的基團(tuán)，例如金剛烷、降冰片烷、三環(huán)癸基等。
浸沒式 ArF 是在干法 ArF 的基礎(chǔ)上，將物鏡與晶圓之間填充純水以提升折射率，改變 NA 值從而提高分辨率的手段。
由于水會(huì)與光刻膠直接接觸，因此對(duì)于現(xiàn)存的 干法 ArF 光刻膠提出了新的挑戰(zhàn)。化學(xué)放大體系中使用的光致產(chǎn)酸劑以及其他極性組分容易從體系中析出，在水中擴(kuò)散影響曝光效果。
解決這一問題有多種相應(yīng)手段：
在光刻膠的涂膠的過程中，在上層引入頂部涂層（Top Coating）隔絕光刻膠與水的物理接觸，從而防止光刻膠內(nèi)部組分像水中擴(kuò)散的可能。在浸沒式 ArF 的早期階段，大部分廠家都是使用沿用干法 ArF 光刻膠外加頂部涂層。另外 DuPont 在浸沒式 ArF 工藝中研發(fā)出了具有化學(xué)修飾作用的頂部涂層，可以實(shí)現(xiàn) ArF 光刻中 器件 CD 的減小。
后期浸沒式 ArF 光刻膠加入了內(nèi)嵌式阻擋層（Embedded Barrier Layer），通過添加特種表面活性劑，在旋涂的過程中這些表面活性劑會(huì)擴(kuò)散到光刻膠表面，阻止光刻膠成分?jǐn)U散到水相中。
進(jìn)入后摩爾時(shí)代，隨著器件尺寸的進(jìn)一步微縮，光源波長進(jìn)一步降低，來到極深紫外區(qū)(EUV)。極深紫外的波長僅為 13.5nm，單光子的能量高達(dá) 91.48eV。
這意味著相同曝光能量密度下，EUV 的光子數(shù)量是 193nm 的 ArF 光源的十分之一。所以 EUV 光源的配套光刻膠需要進(jìn)一步減少高吸收元素，提高烴類 C-H 基團(tuán)的占比。
表12：主流 EUV 光刻膠體系及其性能特點(diǎn)
2.3 光刻膠的應(yīng)用場(chǎng)景
光刻工藝是微圖形加工中最核心的技術(shù)之一，顯示面板、晶圓、PCB板、MEMS微機(jī)電裝置的制造過程中有廣泛的應(yīng)用。
其中半導(dǎo)體晶圓制造與封裝過程中所涉及的線寬最小，微圖形結(jié)構(gòu)最復(fù)雜，因此晶圓制造相關(guān)的光刻膠種類最為繁雜。
顯示面板中涉及到彩色濾光片的制造，因此光刻膠在光刻工藝后，包含色彩色染料會(huì)均勻 分布在玻璃基板表面，而不是像晶圓制造中一樣，所有的光刻膠最終都會(huì)被去除。
圖36：2019年全球光刻膠按應(yīng)用分類占比（按用途）
圖37：全球半導(dǎo)體光刻膠占比（按光源）
3、光刻膠全球競(jìng)爭(zhēng)格局：群雄爭(zhēng)霸
實(shí)力說話光刻膠雖然誕生于美國，但隨著集成電路制造工藝的不斷迭代，日本廠家后來居上。 20 世紀(jì) 80-90 年代，日本光刻膠公司抓住了 KrF 準(zhǔn)分激光時(shí)代的發(fā)展機(jī)會(huì)，逐漸侵蝕美國公司的市場(chǎng)份額。
目前全球半導(dǎo)體光刻膠主流供應(yīng)商包括日本合成橡膠 （JSR）、東京應(yīng)化（TOK）、杜邦、 信越化學(xué)、富士膠片。
3.1 JSR：橡膠起家的光刻膠巨頭
JSR 誕生于1957年，日本處于戰(zhàn)后重建經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的時(shí)期。石油化工是當(dāng)時(shí)日本工業(yè)發(fā)展的基石。JSR是在這樣的背景下，順應(yīng)日本促進(jìn)合成橡膠工業(yè)的發(fā)展相應(yīng)政策而建立。
公司在借助其在世界范圍內(nèi)的 41 家開展全球性業(yè)務(wù)。公司業(yè)務(wù)覆蓋彈性體、數(shù)字解決方案業(yè)務(wù)、生命科學(xué)業(yè)務(wù)、塑料業(yè)務(wù)四大事業(yè)部。
3.2 東京應(yīng)化TOK：專注半導(dǎo)體材料的光刻膠巨頭
東京應(yīng)化成立于1936年，公司成立之初的主營業(yè)務(wù)是高純?cè)噭┑难邪l(fā)與生產(chǎn)。公司的宗旨是即使在空間很小的細(xì)分市場(chǎng)，也要以技術(shù)能力占據(jù)市場(chǎng)內(nèi)的主導(dǎo)地位。
公司早期進(jìn)入高性能打印材料與面板材料領(lǐng)域，在 20 世紀(jì) 60 年代，開始進(jìn)入半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，公司是第一批涉足光刻膠領(lǐng)域的日本公司，發(fā)展至今，公司在光刻膠的研發(fā)領(lǐng)域已經(jīng)有超過 50 年的積淀。
東京應(yīng)化的產(chǎn)品線以光刻工藝使用的核心材料光刻膠為支撐點(diǎn)，向多個(gè)領(lǐng)域橫向與縱向延伸。公司在 1968 年推出首個(gè)半導(dǎo)體用負(fù)膠光刻膠產(chǎn)品，應(yīng)用于國內(nèi)外的晶圓制造商中。
1971年推出基于合成橡膠的光刻膠產(chǎn)品，該產(chǎn)品線在 1979 年之前都是業(yè)界主流。次年，推出日本第一款半導(dǎo)體用正膠。
1975年，公司不含金屬的顯影液 NMD-3 系列面世。當(dāng)下主流的旋涂工藝是由 TOK 在1989年推進(jìn)，隨后逐漸成為業(yè)界涂膠工藝的標(biāo)準(zhǔn)流程。公司在光刻工藝進(jìn)入到準(zhǔn)分子 KrF、ArF 激光時(shí)代后，一直保持著行業(yè)領(lǐng)先地位，即使來到 EUV 時(shí)代，公司依然在2018年率先研發(fā)出相應(yīng)的解決方案。
公司在半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域深耕半個(gè)世紀(jì)，在各個(gè)世代的技術(shù)領(lǐng)域均占據(jù)領(lǐng)先地位。
圖47：2019年東京應(yīng)化 EUV、ArF、KrF、G-line/I-line 光刻膠產(chǎn)品全球市場(chǎng)份額
3.3 信越化學(xué)：半導(dǎo)體材料多面手
信越化學(xué)是一家有著近百年歷史的大型綜合化工企業(yè)，也是日本最大的化工集團(tuán)之一。公司的前身是 1926 年成立的信越氮肥料株式會(huì)社。公司的早期業(yè)務(wù)為碳化物、石灰氮等肥料產(chǎn)品。1940 年，公司正式更名為“信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社”。
公司于 1949 年在東京證券交易所上市。隨后到來的 60 年代，信越在葡萄牙投資設(shè)置新公 司，80 年代前后，公司成功商業(yè)化纖維素、稀土磁鐵、掩模版石英基板、人工合成信息素等產(chǎn)品。
信越化學(xué)的半導(dǎo)體材料業(yè)務(wù)覆蓋從晶圓、光罩襯底、光罩、光刻膠、封裝材料等前道與后道環(huán)節(jié)。信越是全球最大的半導(dǎo)體硅片供應(yīng)商，始終位于大口徑與高平直度硅片的最前沿。
信越是世界首家成功研制 300mm 硅片并實(shí)現(xiàn)了 SOI(silicon on insulator)工藝產(chǎn)品化的公司，穩(wěn)定供應(yīng)者優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。同時(shí)，公司晶圓業(yè)務(wù)包括發(fā)光二極管中的 GaP（磷化鎵），GaAs（砷化鎵），AIGaInP（磷化鋁鎵銦）系化合物半導(dǎo)體單晶與切片。
圖49：信越化學(xué)近 5 年主要業(yè)務(wù)營業(yè)收入（Net Sales）
圖50：信越化學(xué)近 5 年主要業(yè)務(wù)林潤（Operating Income）
信越化學(xué)的光刻膠產(chǎn)品線隸屬于電子與功能性材料事業(yè)部。
公司作為綜合型化工材 料供應(yīng)商，依托現(xiàn)有技術(shù)平臺(tái)，在 1998 年時(shí)進(jìn)入半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域，公司掌握了 原材料單體聚合工藝與最終配方調(diào)配的全部核心工藝。目前公司的光刻膠產(chǎn)品線覆 蓋了用于集成電路加工制造的準(zhǔn)分子激光（KrF、ArF、EUV）光源感光材料，以及 在薄膜磁頭、MEMS 加工領(lǐng)域廣泛使用的厚膜光刻膠。
3.4 富士膠片：專注感光化學(xué)八十年
富士膠片成立于 1934 年，公司最初的產(chǎn)品包括攝影膠卷、相紙、干版盒等其他感光材料。在成立后的 10 余年間，公司致力于影像科學(xué)與專業(yè)攝影領(lǐng)域的相關(guān)材料與器材研發(fā)。
1962年公司與英國 Rank Xerox Limited 合并，成立了富士施樂株式 會(huì)社，涉足影印設(shè)備與耗材市場(chǎng)。
1993年公司收購千代田醫(yī)療株式會(huì)社51%已發(fā)行股份，進(jìn)入醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域。
2004年11月，公司從美國Arch Chemicals手中收購改該公司微電子材料部門，正式進(jìn)入電子材料領(lǐng)域。
圖51：富士膠片業(yè)務(wù)全景及其終端應(yīng)用一覽
富士膠片在膠片時(shí)代，是影像科學(xué)領(lǐng)域的巨頭，隨著數(shù)字化成像時(shí)代的到來，公司憑借超前的業(yè)務(wù)布局，實(shí)現(xiàn)成功轉(zhuǎn)型。
影像業(yè)務(wù)在公司營收中的占比從 2016 年之前的 33%下降到 14%，源自富士施樂的打印解決方案業(yè)務(wù)，占比從 39%小幅提升至 42%，醫(yī)療與材料解決方案占比則從 28%提升至 44%，成為公司收入來源的最主要部分，這一業(yè)務(wù)板塊包含醫(yī)療解決方案、功能性材料、圖像系統(tǒng)與噴墨技術(shù)、記錄媒介方案四個(gè)方面。公司的光刻膠產(chǎn)品線屬于電子材料部門。
公司的電子材料相關(guān)產(chǎn)品包括光刻膠、光刻膠配套試劑、濾光片、CMP拋光液、電子級(jí)高純?nèi)軇?、聚酰亞胺與聚苯并惡唑、清洗液與蝕刻液、CVD前驅(qū)體等業(yè)務(wù)。
富士膠片的光刻膠產(chǎn)品線覆蓋了除 EUV 以外的主流晶圓制造用光刻膠與配套以及部分顯示面板用光刻膠。
光刻膠產(chǎn)品線可以覆蓋微米級(jí)到 7nm 的浸沒式 ArFi 光刻工藝。公司目前 EUV 光刻膠尚未投入商用，相關(guān)生產(chǎn)設(shè)施正在建設(shè)中，預(yù)計(jì)年內(nèi)會(huì)有較大突破，公司將成為繼 JSR、TOK、信越之后第四家商用化 EUV 光刻材料的公司。子公司 Wako Chemicals 具備高純?cè)噭┑墓?yīng)能力，其中與光刻膠相關(guān)的材料包括光引發(fā)劑與化學(xué)放大試劑，具有一定的原材料自主供應(yīng)能力。
4、國內(nèi)光刻膠格局：技術(shù)代差今仍在，打鐵還需自身硬
根據(jù)行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2021年中國大陸地區(qū)光刻膠市場(chǎng)規(guī)模約為94億至140億人民幣。其中半導(dǎo)體光刻膠約占其中四分之一，即24~35億人民幣，市場(chǎng)空間廣闊，但國產(chǎn)化率仍處于較低的水平，本章內(nèi)容將圍繞國內(nèi)目前已有商業(yè)化光刻膠能力的半導(dǎo)體材料產(chǎn)生進(jìn)行分析。
4.1 彤程新材：參股核心企業(yè)，面板晶圓兩手抓
公司控股北京科華與北旭電子，二者是半導(dǎo)體光刻膠和顯示材料光刻膠國內(nèi)的領(lǐng)先企業(yè)。其中北京科華是唯一被 SEMI 列入全球光刻膠八強(qiáng)的中國光刻膠公司，擁有 KrF（248nm）、g 線、i 線、半導(dǎo)體負(fù)膠、封裝膠等品，是中國大陸銷售額最高的國產(chǎn)半導(dǎo)體光刻膠公司，KrF 光刻膠國家02專項(xiàng)的承擔(dān)單位。
科華是國內(nèi)唯一可以批量供應(yīng) KrF 光刻膠給本土8寸和12寸的晶圓廠客戶。
北京科華微電子材料有限公司是一家中美合資企業(yè)。
成立于2004年，是一家產(chǎn)品覆蓋KrF（248nm）、I-line、G-line、紫外寬譜的光刻膠及配套試劑供應(yīng)商與服務(wù)商，也是集先進(jìn)光刻膠產(chǎn)品研、產(chǎn)、銷為一體的擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高新技術(shù)企業(yè)。
科華微電子擁有中高檔光刻膠生產(chǎn)基地：2005 年，建成百噸級(jí)環(huán)化橡膠系紫外負(fù)性光刻膠和千噸級(jí)負(fù)性光刻膠配套試劑生產(chǎn)線；2009年5月，建成高檔 G/I 線正膠生產(chǎn)線（500 噸/年）和正膠配套試劑生產(chǎn)線（1000 噸/年）；2012年12月，科華微電子建成 248nm 光刻膠生產(chǎn)線。
科華微電子光刻膠產(chǎn)品序列完整，產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋集成電路（IC）、發(fā)光二極管（LED）、分立器件、先進(jìn)封裝、微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）等。
北旭電子即北京北旭電子玻璃有限公司，其前身為京東方科技集團(tuán)股份有限公司與日本旭硝子株式會(huì)社、丸紅株式會(huì)社、共榮商事株式會(huì)社共同興辦的北京旭硝子電子玻璃有限公司。
自與日方合資以來，在原有引進(jìn)技術(shù)、設(shè)備的基礎(chǔ)上，又進(jìn)一步吸收了國外在生產(chǎn)、技術(shù)、經(jīng)營中的管理經(jīng)驗(yàn)，擴(kuò)大了生產(chǎn)規(guī)模，增加了產(chǎn)品的品種，產(chǎn)品質(zhì)量完全達(dá)到了國際上同類產(chǎn)品的技術(shù)水準(zhǔn)，產(chǎn)品不僅行銷國內(nèi)，而且遠(yuǎn)銷日本、東南亞及歐美地區(qū)。 2003年12月，公司成立北京本部和天津工廠。
自2007年開始，陸續(xù)開發(fā)了LTCC陶瓷、低熔點(diǎn)封接玻璃粉、TFT-LCD用彩膜光刻膠等一系列新產(chǎn)品北旭電子是國產(chǎn)顯示光刻膠的龍頭企業(yè)，其生產(chǎn)的 TFT 正性光刻膠在國內(nèi)頭部顯示面板企業(yè)京東方占有 40%以上的份額。
公司2021年財(cái)報(bào)顯示，公司光刻膠業(yè)務(wù)穩(wěn)定成長中。國內(nèi)所有 6 寸客戶全部處于合作或開發(fā)中，G/I-line 的 6 寸市場(chǎng)占有率在 60%以上。北京科華2020年光刻膠銷售額為8928萬元，是國內(nèi)銷售額最高的光刻膠制造企業(yè)。
2021年上半年北京科華光刻膠業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)營收5647.83萬元，同比增長46.74%。其中 KrF 光刻膠的同比增長 94.51%，G/I-line 光刻膠同比增長40.36%。
公司未來光刻膠產(chǎn)能規(guī)劃包括年產(chǎn) 1.1 萬噸的半導(dǎo)體與平板顯示用光刻膠產(chǎn)能，以及 2 萬噸配套試劑產(chǎn)能。
公司以彤程新材名義申請(qǐng)的專利主要以橡膠添加劑以及輪胎相應(yīng)工藝為主。北京科 華與彤程新材共同申請(qǐng)的專利已公開的有 2 篇，均與光刻膠的研發(fā)生產(chǎn)相關(guān)。北京 科華另有 8 篇未與彤程新材聯(lián)合申請(qǐng)的公開專利，均與光刻膠領(lǐng)域相關(guān)。
4.2 晶瑞電材：雙輪驅(qū)動(dòng)、平臺(tái)化初顯
晶瑞電子材料股份有限公司主要產(chǎn)品包括包括超凈高純?cè)噭⒐饪棠z、功能性材料、 鋰電池材料等。目前公司產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、面板顯示、LED 等泛半導(dǎo)體領(lǐng)域 及鋰電池、太陽能光伏等新能源行業(yè)。公司成立于 1976 年，前身為蘇州中學(xué)校辦 光刻膠研發(fā)室，是中國最早的光刻膠研發(fā)團(tuán)隊(duì)之一。
1978 年，蘇州中學(xué)出資設(shè)立蘇州無線電元件一廠化工車間，主要生產(chǎn)經(jīng)營微電子產(chǎn)品所用光刻膠與配套試劑。
1993 年，蘇電公司、日本瑞翁和日本丸紅共同出資設(shè)立中外合資有限責(zé)任公司蘇 州瑞紅電子化學(xué)品品有限公司。主要生產(chǎn)經(jīng)營微電子配套用的光刻膠、高純配套化 學(xué)試劑及其他電子化工產(chǎn)品。
2001 年，蘇州晶瑞化學(xué)有限公司成立，2017 年，公司在深交所成功上市，并在同年成立了子公司眉山晶瑞電子材料有限公司、瑞紅鋰電池材料（蘇州）有限公司。
公司圍繞泛半導(dǎo)體材料和新能源材料兩個(gè)方向，近年正處于投入期，在產(chǎn)品技術(shù)有 效突破后，多個(gè)產(chǎn)品線和多個(gè)生產(chǎn)基地處于建設(shè)中。
受益于近年來國產(chǎn)半導(dǎo)體材料 滲透率加速提升、新能源汽車行業(yè)高速發(fā)展，公司主營產(chǎn)品半導(dǎo)體級(jí)光刻膠及配套 材料、高純?cè)噭?、鋰電池材料等產(chǎn)銷兩旺，同比環(huán)比均產(chǎn)生了較大增長，業(yè)績?cè)鏊?十分顯著。
公司光刻膠銷量自 2016 至 2020 年發(fā)生快速成長，同時(shí)單噸價(jià)格顯著下降。2020 年，公司公布的光刻膠及配套試劑的收入約為 1.79 億元，總銷量 7552 噸，平均每 噸售價(jià)約為 2.35 萬元。
根據(jù)中芯國際科創(chuàng)板 IPO 招股書中披露內(nèi)容，國內(nèi)主流晶 圓廠的半導(dǎo)體光刻膠單噸售價(jià)約為 11~12 萬元，所以晶瑞電材 2020 年銷售的 7552 噸光刻膠及配套試劑中，顯影液、去膠劑等功能性濕電子化學(xué)品的占比較高，增大 銷量的同時(shí)降低了銷售單價(jià)。
4.3 上海新陽：植根表面處理工藝、外延 KrF 光刻膠
上海新陽成立于 1999 年 7 月，主營半導(dǎo)體行業(yè)所需電子化學(xué)品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷 售服務(wù)。公司早期主要產(chǎn)品基于電子清洗和電子電鍍核心技術(shù)，目前公司主要業(yè)務(wù) 分為兩類，一類為集成電路制造及先進(jìn)封裝用關(guān)鍵工藝材料及配套 設(shè)備的研發(fā)、生 產(chǎn)、銷售和服務(wù)，并為客戶提供整體化解決方案。
另一類為環(huán)保型、功能性涂料的研發(fā)、生產(chǎn)及相關(guān)服務(wù)業(yè)務(wù)，并為客戶提供專業(yè)的整體涂裝業(yè)務(wù)解決方案。
光刻膠是集成電路制造的核心材料，光刻膠的質(zhì)量和性能是影響集成電路性能、成品率及可靠性的關(guān)鍵因素。公司立項(xiàng)開發(fā)集成電路制造用 ArF（干法）、ArF（浸沒式）、KrF（含厚膜）、I 線等高端光刻膠，已采購 I 線光刻膠研發(fā)的 Nikon-i14 型光刻機(jī)，KrF 光源曝光設(shè)備 Nikon-205C，ArF 干法光刻膠研發(fā)的 ASML-1400 型光刻機(jī)，以及用于 ArF 浸沒式的 ASML XT 1900 Gi 型光刻機(jī)。
上海新陽目前光刻膠業(yè)務(wù)仍在研發(fā)與客戶驗(yàn)證階段，尚未進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)與正式銷售階段。公司 KrF 厚膜光刻膠已取得客戶訂單，厚膜光刻膠的主要應(yīng)用為硅的深度刻蝕、倒裝芯片封裝、多芯片組件、MEMS、薄膜磁頭等。
通常情況，LCD 液晶顯 示)/bump 凸塊/mems 微機(jī)電/3d-nand 存儲(chǔ)器等芯片制造過程中，會(huì)用到 krf 光源 厚膜光刻膠，此類光刻膠既不同于常規(guī)的 krf 的薄層光刻膠，也不同于 ArF 光源的 光刻膠，而是具有自己獨(dú)特的性能。
該品類光刻膠通常與后道中金屬銅自底向上的電鍍相關(guān)，與新陽核心產(chǎn)品電鍍液及添加劑有較為緊密的關(guān)聯(lián)。
公司參股芯刻微，布局浸沒式 ArF 光刻膠的研發(fā)。
目前芯刻微已引進(jìn)韓國知名浸沒式 ArF 光刻膠研發(fā)團(tuán)隊(duì)，建立了 8 人的核心研發(fā)隊(duì)伍。占地 140 平方米潔凈室實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所已經(jīng)建成，并購入了實(shí)驗(yàn)室研發(fā)相關(guān)儀器設(shè)備，購入了 ASML XT 1900 Gi 型光刻機(jī)。
4.4 雅克科技：并購整合、平臺(tái)效應(yīng)初現(xiàn)
江蘇雅克科技股份有限公司致力于電子半導(dǎo)體材料， 深冷復(fù)合材料以及塑料助劑 材料研發(fā)和生產(chǎn)。產(chǎn)品主要應(yīng)用涉及集成電路（晶圓制造及封裝）、平板顯示（包含 LCD 及 OLED） 等電子制造產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)，豐富產(chǎn)品鏈為客戶提供多方位的產(chǎn) 品和技術(shù)服務(wù)，并積極探索新業(yè)務(wù)模式提升高附加值滿足市場(chǎng)的需求。
公司另一大產(chǎn)品線為深冷復(fù)合材料技術(shù)。針對(duì)以三航（航空、航天和航海）為代表的高端裝備制備需求提供專業(yè)性的解決方案；最后我們以磷系阻燃劑為主的塑料助劑材料的世界主要供應(yīng)商為客戶提供更多有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品和服務(wù)。
電子材料領(lǐng)域，公司業(yè)務(wù)種類豐富。
主要包括半導(dǎo)體前驅(qū)體材料/旋涂絕緣介質(zhì)（SOD）、電子特氣、半導(dǎo)體材料輸送系統(tǒng)（LDS）、光刻膠和硅微粉等產(chǎn)品類別。
公司全資控股份韓國 UP Chemical 公司主要從事生產(chǎn)、銷售高度專業(yè)化、高附加 值的前驅(qū)體材料產(chǎn)品，是該領(lǐng)域全球領(lǐng)先的制造企業(yè)，其主要產(chǎn)品分為前驅(qū)體和 旋涂絕緣介質(zhì)兩大類。UP Chemical 公司提供的材料主要應(yīng)用在集成電路存儲(chǔ)芯 片、 邏輯芯片的制造環(huán)節(jié)。
光刻膠業(yè)務(wù)主要通過經(jīng)營實(shí)體韓國 Cotem 公司以及韓國斯洋具體開展。韓國 Cotem 公司的主要產(chǎn)品包括 TFT-PR 正性光刻膠、光刻工藝輔助材料（顯影液、 減薄液和清洗液等）、BM 樹脂等。韓國斯洋主要經(jīng)營彩色光刻膠。
公司的電子特氣業(yè)務(wù)主要通過全資子公司成都科美特開展。成都科美特的主要業(yè) 務(wù)是含氟類特種氣體的研發(fā)、生產(chǎn)、提純與銷售，主要產(chǎn)品為六氟化硫和四氟化 碳。
子公司華飛電子主要經(jīng)營硅微粉相關(guān)業(yè)務(wù)，主要包括硅微粉的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。華飛電子是國內(nèi)知名的硅微粉生產(chǎn)企業(yè)，主要產(chǎn)品是球形硅微粉和角型硅微粉，產(chǎn)品主要運(yùn)用于集成電路封裝材料（塑封料）及普通電器件、高壓電器的絕緣澆注環(huán)氧灌封料等及封裝三極管、二極管及分立器件。
LDS 輸送系統(tǒng)業(yè)務(wù)主要通過控股子公司雅克福瑞進(jìn)行，主要包括 LDS 輸送系統(tǒng)的研發(fā)、制造、銷售，產(chǎn)品主要用于半導(dǎo)體和顯示面板企業(yè)的前驅(qū)體材料等化學(xué)品的輸送。
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