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日本集成电路用掩膜材料技术与市场新进展1、引言在半导体光刻工艺中，光掩膜板发挥着“原版”的作用，是与曝光装置以及光刻胶相提并论的重要部材之一。当前掩膜板供应商主要致力于两方面工作，一是探索如何延长ArF浸没式光刻技术的生命周期，二是努力提高掩膜板的聚焦精度。目前，极紫外（EUV）光刻的正式引入已经提上日程，今后用于EUV光刻的掩膜板的开发及其量产将成为产业焦点。对于光掩膜板制造设备而言，多光束技术的开发日益活跃，其目的是缩短制造掩膜板的蚀刻时间。对于检测设备而言，柔性检测是长期追求的目标，即一套检测设备即可实现对二元掩膜、半色调掩膜等多种掩膜板进行检测。2、自制掩膜板占比扩大2014年半导体器件市场与上一年度相比实现了9-10%的增长，在此背景下，半导体用光掩膜板市场以日元计同比增长11%，达到了3020亿日元。不过，这其中有一部分是因为日元贬值和汇率变化所带来的影响。如果以美元为计价单位的话，实际增长幅度大约只有5-6%。在汇率基本稳定的情况下，预计2015年光掩膜板市场增长率将在4%左右，市场规模将达到3140日元左右。三强+中国当前的半导体产业，最尖端工艺的主导权主要掌握在Intel、三星和台积电（TSMC）“三强”手中，并且这种独占化趋势正在逐年加强。这三家公司所用的光掩膜板的超过半数为自已制造，外购光掩膜板数量较少。因此，外销光掩膜板供应商只能与三强之外的半导体企业共谋发展，而这些企业所处的市场环境并不乐观。自制掩膜板占到光掩膜板市场份额的一半以上。自美国次货危机发生以来，自制掩膜板的市场份额已经超过了50%，且呈逐年增长态势。外销光掩膜板供应商则将用户对象定位于类似联华电子（UMC）这样的海外逻辑电路代工厂，希望来自这些用户的订单有所增长。这些处于第二层级的代工企业自身也因28nm以下尖端工艺的采用而陷入勉强维持的处境，因此在当前状况下掩膜板供应商扩大市场份额的机会并不大。不仅如此，发展势头强劲的中国代工企业采用自制光掩膜板的意向也很强烈，可以预见其对外购光掩膜板的需求将受到抑制。中国最大半导体代工企业中芯国际（SMIC）准备在北京建设28nm生产线，2015年中期开始为美国高通公司（QUALCOMM）代工量产。此外，上海华力微电子（HLMC）与台湾联发科（MediaTek）也发布公告称将在28nm半导体生产方面开展合作，显示了这些企业在高端半导体技术领域扩大产能的意向，而今后对于外购光掩膜板的需求将达到何种程度并不明朗。3、Photronics市场份额快速增长从两强到三强迄今为止，日本外销光掩膜板市场一直延续着所谓两强体制，绝大部分市场份额掌握在凸版印刷和大日本印刷（DNP）两家公司手中。不过，由于近年来Photronics所占市场份额不断增加，市场局面也逐渐从两强主导转为三强鼎立。若论Photronics市场份额快速增长的原因，日本半导体企业竞争力的下降首当其冲。在逻辑电路领域，日本没有一家完整的28nm以下器件制程企业，这直接导致了以日本国内市场为主要销售对象的凸版印刷和大日本印刷（DNP）两家公司的市场份额相对下降。对于凸版印刷公司而言，此前的主要用户是ElpidaMemory（现为MicronmemoryJapan），随着Micronmemory经营策略的改变，作为其主要供应商的凸版印刷公司的市场份额下降也在所难免。事实上，2014年Micronmemory开始正式引入光掩膜板自供体制（实际上是由Micronmemory与Photronics合资的MPMask供货）。另一方面，大日本印刷（DNP）也受到来自台湾业务减少的影响，台湾企业为了扩展其逻辑电路市场开始建设掩膜板工厂，2013年发布了与Photronics合资建厂的公告，2014年4月又以Photronics子公司的名义重新开始运营，这也间接导致了Photronics市场份额的提升。4、关注极紫外（EUV）光刻技术EUV也需要蒙板在极紫外（EUV）半导体光刻技术推迟引入的大背景下，对于10-7nm世代半导体制造工艺而言，现行的ArF浸没式曝光加上MPT（MultiplePatterning）技术，对于延长现有技术的生命周期具有一定的现实意义。因为现有波长只能达到193nm，而掩膜板的尺寸精度也难以改变，通过引入MTP技术可以将聚焦精度提高到2nm。对于EUV掩膜板而言，技术上关注的课题仍然是降低缺陷以及缺陷检测技术，这一点与以前相比并无大的变化。制造无缺陷的掩膜板基材（blanks）几乎是不可能的，因此如何检测出这些缺陷，或者说如何避免这些缺陷就成为了研究的中心。此外，业界开始呼吁，为了防止EUV掩膜板受到沾污也需要使用蒙板（pellicle）。不过，对于反射型EUV掩膜板，贴上蒙板后不可避免地会使透过率下降，如何保证透过率不下降正在成为研究的课题。以下是各家外销掩膜板公司的最新动向。5、各公司动向凸版印刷随着中档产品份额的扩大以及主力高端掩膜板产品销售的增长，2014年度（截止到2015年3月）半导体用光掩膜板销售收入与上一年度相比实现了正增长。随着DRAM主要用户的战略转移，内存市场有所下降，不过40/28nm世代掩膜板的需求增加抵消了这部分下降。此外，次世代14nm制程用掩膜板的销售也贡献了部分收入。在2014年度销售收入中，面向32/28nm以下制程（包括14nm）销售约占20%。为了应对中国国内半导体制程的需求，提升了中国本地光掩膜板的生产能力。为应对未来需求新建了面向90nm制程掩膜板厂房，TPI（ToppanPhotomasksInc.）上海工厂扩大了生产规模，在现有工厂内新建了生产车间，扩大了洁净厂房面积。通过以上扩产措施，生产能力差不多实现了翻番。除上海之外，该公司在世界各地还有多处光掩膜板生产工厂，包括美国两处、韩国（利川）、台湾（桃园）、德国（Dresden）、法国（Corbeil）各一处，凸版印刷公司在外销光掩膜板供应商中以生产工厂最多而著称。大日本印刷大日本印刷的半导体用光掩膜板业务以海外逻辑电路代工厂为主，2014年订单增加，高端掩膜板占比有所上升，2014年（1-12月）28nm以下制程实际占比上升到30%。2014年销售收入按金额计与上一年度基本持平。台湾子公司自2014年4月开始收入不计入总公司，因此导致部分销售收入减少，不过28nm制程高端掩膜板销售收入的增加正好抵消了这部分减收。预计2015年外销光掩膜板总体市场将有2-3%的增长，该公司也将此作为自己的增长目标。此外，因为面向FinFET的14nm世代制程的光掩膜板已经正式实用化，对高端掩膜板市场寄与较大期待。其他方面，除光刻用光掩膜板之外，今后将进入次世代光刻技术之一的纳米压印光刻(Nano-imprintlithography，简称NIL)市场，该公司最近宣布已经开始NIL用template的量产。已经在上福冈工厂完成了生产线安装，计划2015、2016两年实现累计销售收入50亿日元。目前已经完成20nm世代的技术开发，下一步将加快15nm世代的技术开发工作。Photronics2014年10月销售收入同比增长约8%，达到4.56亿美元。按市场分，半导体用同比增长10%，实现收入3.53亿美元；平板显示器（FPD）用同比增长1%，实现收入1.03亿美元。其中半导体市场高端应用（45nm以下制程）取得较大发展，2014年同比增长30%，实现收入1.04亿美元。这主要得益于台湾光掩膜板子公司带来的合并收入。台湾工厂本来是由大日本印刷公司独资运营，受到产业环境变化的影响，2014年4月开始转为与Photronics公司合资运营。除台湾之外，在美国、韩国和欧洲还建有制造工厂。在美国与位于爱达荷州博伊西的美国Microntechnology公司合资成立的“MPMask”公司不久前宣布将于2016年5月解除合资关系。HOYAHOYA作为全球具有压倒性优势的光掩膜板基板（Blanks）制造商开始进入光掩膜板业务。由于半导体用光掩膜板中低端产品市场需求稳定增长，同时45nm以下高端产品有所增加，该公司2014年度销售收入实现正增长，这一结果已经包含了日元贬值所带来的汇率影响。从销售金额的占比看，45nm以下高端产品销售占到了6成以上，其中除了28nm产品贡献较多外，从2014下半年开始，14nm世代掩膜板产品也开始带来收入。2015年将继续以高端掩膜板市场需求为主要目标，力争实现正增长。技术开发方面，随着MultiplePatterning（MPT）技术的进展，通过采用模拟仿真技术以及掩膜板数据修正技术实现掩膜板的高精度化。此外，还开发了一种在光刻胶上涂层的技术来解决光刻过程中光刻胶上储存电荷的问题，该技术被称为CDL（ChargeDissipationLayer）。HOYA拥有全球液晶用掩膜板市场30%的份额，随着LTPS（低温多晶硅技术：LowTemperaturePoly-silicon）等中小型液晶面板市场的向好，2014年销售收入实现正增长。LTPS需要使用的掩膜板数量是以前的非晶硅TFT的2倍以上，而且均为高精度产品，这一产品将大大拉动公司的业绩增长。日本FILCONFILCON以I线领域的掩膜板为主产品，其经营战略主攻中端领域的定制化产品。2015年度（至2015年11月）光掩膜板部门的销售目标具有一定挑战性，是自2011年有销售记录以来的最高目标。销售产品的应用对象主要包括功率器件、MEMS、激光器等化合物半导体器件，据说自年初以来功率半导体市场向好。此外，智能手机等移动终端产品所需的SAW（声表面波：surfaceacousticwave）滤波器市场增长明显，对公司业务增长贡献较大。最早预计2015年业绩增长只有几个百分点，实际上第一季度（2014年12月至2015年2月的三个月）即实现了接近10%的增长，预计全年业绩增长空间较大。今后业务开拓计划的重点是进入KrF领域，即从一直以来所从事的I线领域向更高端的业务领域拓展。具体而言，就是要以0.25µm世代为主扩展业务范围，目前已经开始向部分用户提供产品。Jxf46于2015年6月编译自日本《电子器件产业新闻》No.2138(2015.4.16)