技术挑战:
◦ 技术壁垒:EUV光刻胶、3nm以下制程材料仍处研发阶段,光刻胶分辨率、灵敏度与国际水平存在差距(如东京应化ArF胶分辨率达14nm)。
◦ 供应链风险:树脂、光引发剂等原材料自给率不足8%,部分依赖进口(如日本信越化学);美国对华技术封锁可能影响设备采购。
◦ 客户验证:光刻胶需通过晶圆厂全流程测试,验证周期长(1-2年),国内企业在头部客户渗透率较低。
未来展望:
◦ 短期(2025-2027年):KrF/ArF光刻胶国产化率预计提升至10%-15%,南大光电、上海新阳等企业实现28nm-7nm制程产品量产,部分替代日本进口。
◦ 中期(2028-2030年):EUV光刻胶进入中试验证阶段,原材料自给率提升至30%,国内企业在全球市场份额突破15%。
◦ 长期(2030年后):实现光刻胶全产业链自主可控,技术指标对标国际前列,成为全球半导体材料重要供应商。
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原料准备
◦ 主要成分:树脂(成膜剂,如酚醛树脂、聚酰亚胺等)、感光剂(光引发剂或光敏化合物,如重氮萘醌、光刻胶单体)、溶剂(溶解成分,如丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA))、添加剂(调节粘度、感光度、稳定性等,如表面活性剂、稳定剂)。
◦ 原料提纯:对树脂、感光剂等进行高纯度精制(纯度通常要求99.9%以上),避免杂质影响光刻精度。
配料与混合
◦ 按配方比例精确称量各组分,在洁净环境,如万中通过搅拌机均匀混合,形成胶状溶液。
◦ 控制温度(通常20-30℃)和搅拌速度,避免气泡产生或成分分解。
过滤与纯化
◦ 使用纳米级滤膜(孔径0.05-0.2μm)过滤,去除颗粒杂质(如金属离子、灰尘),确保胶液洁净度,避免光刻时产生缺陷。
性能检测
◦ 物理指标:粘度、固含量、表面张力、分子量分布等,影响涂布均匀性。
◦ 化学指标:感光度、分辨率、对比度、耐蚀刻性,通过曝光实验和显影测试验证。
◦ 可靠性:存储稳定性(常温/低温保存下的性能变化)、耐温性(烘烤过程中的抗降解能力)。
包装与储存
◦ 在惰性气体(如氮气)环境下分装至避光容器(如棕色玻璃瓶或铝罐),防止感光剂氧化或光分解。
◦ 储存条件:低温(5-10℃)、避光、干燥,部分产品需零下环境(如EUV光刻胶)。
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依托自主研发与国产供应链,吉田半导体 LCD 光刻胶市占率达 15%,跻身国内前段企业。吉田半导体 YK-200 LCD 正性光刻胶采用国产树脂与单体,实现 100% 国产化替代。其分辨率 0.35μm,附着力 > 3N/cm,性能优于 JSR 的 AR-P310 系列。通过与国内多家大型企业的深度合作,产品覆盖智能手机、电视等显示终端,年供货量超 200 吨。公司建立国产原材料溯源体系,确保每批次产品稳定性,推动 LCD 面板材料国产化进程。
制版光刻胶应用场景:印刷电路板(FPC)、触摸屏(TP)的掩膜版制作,以及光学元件(如衍射光栅)的微纳加工。特点:高分辨率与耐化学性,确保模板的长期使用寿命。
水性光刻胶(JT-1200)应用场景:环保要求高的电子元件(如医疗设备、汽车电子)的制造,以及柔性电路的生产。特点:以水为溶剂,低 VOC 排放,符合 RoHS 和 REACH 环保标准。
水油两用光刻胶(JT-2001/SR-3308)适用于混合工艺场景(如部分环节需水性显影,部分需溶剂显影),提升生产灵活性。
吉田半导体实现光刻胶技术突破,为半导体产业链自主化提供材料支撑。
光刻胶的主要应用领域
光刻胶是微电子制造的主要材料,广泛应用于以下领域:
半导体制造
◦ 功能:在晶圆表面形成微细电路图案,作为蚀刻或离子注入的掩膜。
◦ 分类:
◦ 正性光刻胶:曝光区域溶解于显影液,形成与掩膜版一致的图案(主流,分辨率高)。
◦ 负性光刻胶:未曝光区域溶解,形成反向图案(用于早期工艺,耐蚀刻性强)。
◦ 技术演进:随制程精度提升,需匹配不同曝光波长(紫外UV、深紫外DUV、极紫外EUV),例如EUV光刻胶用于7nm以下制程。
平板显示(LCD/OLED)
◦ 彩色滤光片(CF):在玻璃基板上制作红/绿/蓝像素单元,光刻胶用于图案化黑矩阵(BM)、彩色层(R/G/B)和保护层。
◦ 电极图案:制作TFT-LCD的电极线路或OLED的阴极/阳极,需高透光率和精细边缘控制。
印刷电路板(PCB)
◦ 线路蚀刻:在覆铜板上涂胶,曝光显影后保留线路区域,蚀刻去除未保护的铜箔,形成导电线路。
◦ 阻焊与字符层:阻焊胶覆盖非线路区域,防止短路;字符胶用于印刷电路板标识。
LED与功率器件
◦ 芯片制造:在蓝宝石/硅基板上制作电极和量子阱结构,需耐高功率环境的耐高温光刻胶。
◦ Micro-LED:微米级芯片转移和阵列化,依赖超高分辨率光刻胶(分辨率≤5μm)。
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不同光刻胶类型的适用场景对比
类型 波长范围 分辨率 典型应用产品
G线/i线光刻胶 436/365nm ≥1μm PCB、LCD黑色矩阵 吉田半导体JT-100系列
KrF光刻胶 248nm 0.25-1μm 28nm以上芯片、Mini LED制备 吉田半导体YK-300系列
ArF光刻胶 193nm 45nm-0.25μm 14nm及以上芯片、OLED电极图案化 国际主流:JSR ARF系列
EUV光刻胶 13.5nm ≤7nm 7nm以下先进制程、3D NAND堆叠 研发中(吉田半导体合作攻关)
水性光刻胶 全波长适配 5-50μm 柔性显示、环保PCB阻焊层 吉田半导体WT-200系列
总结:多领域渗透的“工业维生素”
光刻胶的应用深度绑定电子信息产业,从半导体芯片的“纳米级雕刻”到PCB的“毫米级线路”,再到显示面板的“色彩精细控制”,其技术参数(分辨率、耐蚀刻性、灵敏度)需根据场景设计。随着**新能源(车规芯片、光伏)、新型显示(Micro LED)、先进制造(纳米压印)**等领域的发展,光刻胶的应用边界将持续扩展,成为支撑制造的关键材料。
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