我国光掩模玻璃基板的发展现状及趋势

光学掩模板，又称光掩模板、掩模板、掩膜版、光掩膜、光刻掩膜版、光罩等，在薄膜、塑料或玻璃基体材料上制作各种功能图形并精确定位，以便用于光致抗蚀剂涂层选择性曝光的一种结构，是微电子制造中光刻工艺所使用的图形母版。光掩模板应用十分广泛，在涉及光刻工艺的领域都需要使用光掩模板，主要用于集成电路（IC）、平板显示器（FPD）、印刷电路板（PCB）、微机电系统（MEMS）等领域。光掩模基版（基板）是制作微细光掩模图形的感光性空白板，比如光掩模铬版基板，是光掩模板基体材料上镀铬所得到的感光性空白板，再通过光刻制版等工序就可以获得所需光掩模板。常用光掩模板分类见表1。三种光掩模用玻璃基板的特点及主要用途如表2所示。表1常用光掩模板分类表2三种光掩模用玻璃基板的比较光掩模玻璃基板发展概况：我国的光掩模制作始于60年代中期，比国外晚5～6年。当年采用传统的照相术及手摇光刻机开展工作，光掩模玻璃基板从日本和美国进口，主要为美国柯达玻璃和日本“樱花”玻璃。1978年3月，我国大连玻璃厂3机窑光掩模玻璃基板（当时称为制版玻璃）生产线投产,虽在一定程度上满足了国内制版玻璃的需要，但玻璃可选的成品率仅有10%左右，1984年2月，在大连召开了制版玻璃科研攻关论证会。在上世纪80年代后期，随着一些平拉工艺生产线的引进，光掩模玻璃基板基本使用平拉玻璃。90年代后期，随着浮法玻璃技术在我国不断发展，光掩模玻璃基板开始使用浮法玻璃。2005年7月超白浮法玻璃生产线投产后，光掩模玻璃基板使用超白浮法玻璃，极少量使用合成石英玻璃。2010年以来，我国加大了对光掩模玻璃基板研发和产业化进程。首先，中国建材总院项目组通过对精密加工技术的研发，引入或试制了多种精密加工设备，并开发、完善了集成开发光掩模板用高精度石英玻璃基片的精密加工技术与系统。中国建材总院建立的石英玻璃基板生产线，实现了产品的批量加工、高精度加工，在保证产量的同时其质量也能够完全满足IC产业光掩模板用玻璃基板的高精度要求。随着中国建材总院与多家国内外客户达成了长期合作的意向，我国企业已不再纯粹依赖国外进口，而是将其部分订单逐步移交中国建材总院进行加工和生产。2011年，湖北有限公司的石英材料在通过日本半导体材料认证后，又陆续获得Lam（泛林）和AMAT（应用材料）的认证，且认证产品规格继续增加，目前Lam认证的规格已达22种，AMAT认证的规格有18种。2016年11月07日，菲利华生产的光掩模基板规格可以做到1.4m×1.2m。2018年8月，湖北菲利华石英玻璃股份有限公司研发出G8代光掩模基板。菲利华形成了G4到G8代的完整产业链，打破了长期以来国外垄断。光掩模玻璃基板发展趋势分析：1.国家主要法律法规政策引导和推动行业发展。为提升我国平板显示和半导体芯片等行业配套材料的国产化率，改善产业发展环境，促进行业持续、健康发展，国家相关部门出台了一系列法律法规及政策，为光掩模玻璃基板行业持续稳定发展提供了有力保障。2018年11月7日，国家统计局发布的《战略性新兴产业分类（2018）》中提出：新型电子元器件及设备制造产业（代码1.2.1）中，显示器件制造（行业代码3974）和光电子器件制造（行业代码3976）全部纳入战略性新兴产业，集成电路（代码1.2.4）中，集成电路制造（行业代码3973）亦纳入战略性新兴产业。2019年10月30日，国家发展和改革委员会令第29号发布《产业结构调整指导目录（2019年本）》，其中鼓励类二十八、信息产业中有“线宽0.8微米以下集成电路制造”、“薄膜场效应晶体管LCD（TFT-LCD）、有机发光二极管（OLED）、电子纸显示、激光显示、3D显示等新型平板显示器件、液晶面板产业用玻璃基板、电子及信息产业用盖板玻璃等关键部件及关键材料”。2.光掩模玻璃基板产品尺寸趋向大型化：（1）大直径是硅片未来发展方向。随着半导体技术的发展和市场需求的变化，大尺寸硅片占比将逐渐提升。在圆形硅片上制造矩形的硅片会使硅片边缘处的一些区域无法被利用，从而带来部分浪费，随着晶圆尺寸的增大，损失比就会减小。目前8英寸（1英寸=25.4mm）硅片主要用于生产功率半导体和微控制器，逻辑芯片和存储芯片则需要12英寸硅片。2019年12英寸硅片全球市场份额预计为70.4%，见表3。表312英寸硅片市场占比情况（2）显示面板的大屏化发展决定了光掩模玻璃基板产品尺寸趋向大型化。显示屏世代线代数是按照生产显示屏使用的基板尺寸来界定的，基板尺寸越大，其世代线越高，而越高的世代线经切割后所能产生的屏幕尺寸就越大。粗略区分，G1～G4代线主要针对笔记本电脑，G4～G5代主要针对电脑显示屏幕，G6代线以上的生产线主要为电视屏幕所用。而随着基板的大型化，为了提高生产效率需要更大的曝光面积，光掩模玻璃基板的尺寸也随之增加。3.应加大力度消除发展短板：（1）我国光掩模玻璃基板产业创新能力有待提高。光掩模板主要由玻璃基板与遮光膜两部分组成，其中玻璃基板成本占整体材料成本的90%。目前被用来制作光掩模板基本的材料包括合成石英、硼硅玻璃和苏打玻璃等，其中合成石英最为化学稳定，具有高硬度、低膨胀系数和透光性强等优势，被广泛运用到具有较高精度要求的产品生产中。考虑到成本和纯度要求，目前厂商使用的主要材料为合成石英基板。我国仅有湖北菲利华石英玻璃股份有限公司、江苏太平洋石英股份有限公司以及中国建筑材料科学研究总院等少数几家企业具有生产光掩模石英基板初级产品能力。（2）光掩模玻璃基板产业链短板明显。根据IHS的统计数据，2018年我国TFT-LCD及AMOLED光掩模板的国产化率为9.70%，其中AMOLED/LTPS等高精度光掩模板的国产化率仅为2.50%。对于光掩模石英玻璃基板来说，由于产业链技术问题，其国产化能力几乎为零。目前国内光掩模玻璃基板产业链没有打通，光掩模石英玻璃基板产品仍需在日、韩精加工（精磨、镀膜）后，才能返回国内光掩模板厂商进行光刻，虽然一些公司已与日、韩以及国内掩模版厂商建立了良好的合作关系，但仍然