掩膜版,英文名稱 MASK 或 PHOTOMASK,材質:石英玻璃、金屬鉻和感光膠,又稱光罩、光掩膜、光刻掩膜版等,是微電子製造中光刻工藝所使用的圖形母版, 由不透明的遮光薄膜在透明基板上形成掩膜圖形,並通過曝光將圖形轉印到產品基板上。掩膜版是晶片製造過 程中的圖形「底片」,用於轉移高精密電路設計,承載了圖形設計和工藝技術等智慧財產權信息。掩模版用於晶片 的批量生產,是下遊生產流程銜接的關鍵部分,是晶片精度和質量的決定因素之一。
石英玻璃和晶片是透光體,它們能將光線折射成不用的角度。而鉻膜是不透光的,當照射到鉻膜的光線無法透過,其他光線最終可以照射到下面的光刻膠上,因此通過光線的照射,在光刻膠特定的區域進行曝光,然後再經過顯影,就可以在光刻膠上形成特定的圖形,這就是光刻的基本原理。
光掩膜主要分兩個組成部分,即基板和不透光材料,不同掩模版的不透光材料有所不同。基板通常是高純 度,低反射率,低熱膨脹係數的石英玻璃。不同種類光掩膜使用的不透光材料不同。光掩膜分為鉻版(蘇打玻 璃、石英玻璃、硼矽玻璃)、幹版、菲林、凸版(APR)。鉻版的不透光層是通過濺射方法鍍在玻璃下方厚約 0.1um 的鉻層。鉻的硬度比玻璃略小,不易受損但有可能被玻璃所傷害。應用於晶片製造的光掩膜為高敏感度 的鉻版。幹版塗附的乳膠,硬度小且易吸附灰塵,不過幹版還有包膜和超微顆粒幹版,後者可應用於晶片製造。
掩膜版根據基板材質的不同可分為石英掩膜版、蘇打掩膜版和其他(包含凸版、菲林)。石英掩膜版使用 石英玻璃作為基板材料,光學透過率高,熱膨脹率低,相比蘇打玻璃更為平整耐磨,使用壽命長,主要用於高 精度掩膜版;蘇打掩膜版則使用蘇打玻璃作為基板材料,光學透過率較高,熱膨脹率相對高於石英玻璃,平整 度和耐磨性相對弱於石英玻璃,主要用於中低精度掩膜版;而凸版使用不飽和聚丁二烯樹脂作為基板材料,主 要用於液晶顯示器(LCD)製造過程中的定向材料移印;菲林使用 PET 作為基板材料,主要用於電路板掩膜。
從產業鏈來看,掩膜版是晶片製造的核心模具,起到橋梁和紐帶的關鍵作用。光掩膜上遊主要包括電路圖 形設計、光掩膜設備及材料行業,由於下遊應用廠商自建光刻掩膜版生產線的投入產出比很低,且光刻掩膜版 行業具有一定的技術壁壘,所以目前全球範圍內光刻掩膜版主要以專業生產商為主。掩膜版的下遊主要包括 IC 製造、IC 封裝、平面顯示和印製線路板等行業,與下遊終端行業的主流消費電子(手機、平板、可穿戴設備)、 筆記本電腦、車載電子、網絡通信、家用電器、LED 照明、物聯網、醫療電子等產品的發展趨勢密切相關。
掩膜版市場集中度高,整體被國外公司所主導。Photronics、日本 DNP、日本 Toppan 三家佔據半導體掩膜 版 80%以上的市場份額。
我國的光掩膜版行業僅能夠滿足國內中低檔產品市場的需求,高檔光掩膜版則由國外公司直接提供。目前,國內的光掩膜版企業主要集中在上海、北京、深圳及江浙地方,它們的市場側重點各不相同。
據IHS Markit統計,2018年全球石英掩膜版銷售金額排名中國內上榜企業僅國內掩膜版龍頭清溢光電一家。 在全球範圍內,國內掩膜版企業與同行業公司相比,由於其起步時間較晚,其在國際市場影響力方面存在先天差距。
清溢光電——本土掩模版領導者,深耕掩膜版領域 20 餘年
清溢光電是國內領先的掩膜版生產企業。公司創立於 1997 年 8 月,由清溢精密光電(深圳)有限公司整體 改制而來,主要從事掩膜版的研發、設計、生產和銷售業務,是國內成立最早、規模最大掩膜版生產企業之一。 公司擁有深圳市光掩膜技術研究開發中心和廣東省光掩膜工程技術研究開發中心,在國內掩膜版領域代表了中 國掩膜版產業的領先技術水平。
菲利華——石英行業龍頭,受益光掩膜基板本土化
菲利華是國內外具有較大影響力和規模優勢的石英材料及石英纖維製造企業。公司是全球少數具有石英纖 維批量生產能力的製造商,中國航空航天等國防軍工領域唯一的石英纖維供應商,同時也是國內唯一可大規模 生產光掩膜基板的企業。目前公司已完成了 G8 代石英基板生產技術的定型,形成了 G4 到 G8 代的完整產業鏈。
公司主要從事半導體、光通訊、光學、航空航天及其他領域用高性能石英玻璃材料、石英纖維及製品的生 產與銷售業務。公司主導產品為天然與合成石英玻璃錠、筒、管、棒以及石英玻璃纖維繫列,廣泛應用於半導 體晶片製程中的蝕刻材料,TFT-LCD 中用於印刷線路板的光掩膜材料、光學領域透鏡、稜鏡用合成石英材料、 光纖預製棒沉積和光纖拉制中的支撐材料、航空航天工業中耐高溫、耐燒蝕、透波性強的功能材料。
南大光電(光刻膠)
打破國外光刻膠和配套化學產品壟斷。
光刻膠又稱光致抗蝕劑,將掩膜板上的圖形轉移到晶圓表面頂層的光刻膠中,並在後續工序中,保護下面的材料(刻蝕或離子注入)。光刻膠由感光樹脂、光引發劑、添加劑、溶劑等組成,其中,感光樹脂是光刻膠作用的關鍵組分。目前高端光刻膠的研究需要價格較高的曝光機和檢測設備,小企業無法承受。此外,由於光刻膠所應用的電子行業與軍工關係密切,導致國外對高端技術封鎖。
目前國內在光刻膠領域較為領先的企業僅北京科華(南大光電參股子公司)和蘇州瑞紅。
晶瑞股份(光刻膠)
公司是國內光刻膠龍頭,率先實現i線光刻膠的量產,公司光刻膠產品主要為半導體用和平板顯示用光刻膠,包括紫外負型光刻膠和寬譜正膠及部分g線、i線正膠等高端產品。公司子公司蘇州瑞紅承擔了國家重大科技項目02專項「i線光刻膠產品開發及業化」項目,在國內率先實現前IC製造商大量使用的核心光刻膠即i線光刻膠的量產,可以實現0.35μm的解析度。
公司2017年三季度實現營收1.41億元,同比上升21.05%;歸屬於上市公司股東淨利潤875萬元,同比上升1.65%。公司前三季度實現營收3.85億元,同比上升23.48%;歸屬於上市公司股東淨利潤2306萬元,同比上升2.90%。