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掩膜版(Photomask)又称光罩、光掩膜、光刻掩膜版、掩模版等,是下游行业产品制造过程中的图形“底片”,是承载图形设计和工艺技术等知识产权信息的载体。在光刻过程中,掩膜版是设计图形的载体。通过光刻,将掩膜版上的设计图形转移到光刻胶上,再经过刻蚀,将图形刻到衬底上,从而实现图形到硅片的转移。掩膜版是光刻过程中的重要部件,其性能的好坏对光刻有着重要影响。
掩膜版工作原理
掩膜版结构:掩膜版根据其材质根据需求不同,可选择不同的玻璃基板。目前随着工艺技术的精进,以具有低热膨胀系数、低钠含量、高化学稳定性及高光穿透性等特质的石英玻璃为主流,在其上镀有约100nm的不透光铬膜作为I作层及约20nm的氧化铬来减少光反射,增加工艺的稳定性。
掩模板之所以可作为图形转移的一种模板,关键就在于有无铬膜的存在,有铬膜的地方,光线不能穿透,反之,则光可透过石英玻璃而照射在涂有光刻胶的晶片上,晶片再经过显影,就能产生不同的图形。也正是由于掩模板可用于大量的图形转移,所以掩模板上的缺陷密度将直接影响产品的优品率。
掩膜版市场情况:中金企信国际咨询统计数据显示,2018年全球半导体掩模版销售额为35.7亿美元,占到总晶圆制造材料市场的13%。预计全球半导体掩模版市场可在2020年达到40亿美元。
从生产商来看,目前全球掩膜版生产商主要集中在日本和美国的几个巨头,包括日本凸版印刷TOPAN、日本大印刷,美国Photronics,日本豪雅HOYA,日本SK电子等。其中,Photronics、大日本印刷株式会社DNP和日本凸版印刷株式会社Toppan三家占据全球掩膜版领域80%以上市场份额。此外,晶圆制造厂也会采取自制方式对内提供掩膜版,如英特尔、台积电、三星等都有自制掩膜版业务。
2018年全球掩膜板主要生产商市场规模比重分析
数据统计:中金企信国际咨询
从国内来看,目前国内掩膜版制造商主要有路维光电和清溢光电,中科院微电子所、中国电子科技集团等科研院所内部也有自制掩膜版。国内晶圆代工厂龙头中芯国际也有自制掩膜版业务。国内光掩膜版市场规模保持稳定增长,2016年国内市场规模为59.5亿元,规模较上年同期增长4.94%。
国内掩膜版供需缺口逐年扩大。据中金企信国际咨询公布的《2020-2026年中国中外掩膜版行业市场发展分析及投资战略前景预测报告》统计数据显示:2011年国内掩膜版需求5.09万平方米,国内掩膜版产量0.87万平方米,净进口量4.22万平方米,2016年国内掩膜版需求7.98万平方米,国内掩膜版产量1.69万平方米,供需缺口达6.29万平方米。
目前,中国大陆的平板显示行业处于快速发展期,对掩膜版行业的需求持续增加。中国大陆平板显示行业掩膜版需求量占全球比重,从2011年的5%上升到2017年的32%。未来随着相关产业进一步向国内转移,国内平板显示行业掩膜版的需求量将持续上升,预计到2021年,中国大陆平板显示行业掩膜版需求量全球占比将达到56%。