國(guó)產(chǎn)光刻膠市場(chǎng)前景 國(guó)內(nèi)廠商迎來(lái)發(fā)展良機(jī)

1、半導(dǎo)體光刻膠：半導(dǎo)體制造關(guān)鍵原材料之一

1.1、光刻工藝中最關(guān)鍵的耗材，承擔(dān)圖形轉(zhuǎn)移介質(zhì)重任

光刻工藝是半導(dǎo)體制造中最為重要的工藝步驟之一。集成電路制造工藝繁多復(fù)雜，其中 光刻、刻蝕和薄膜沉積是半導(dǎo)體制造三大核心工藝，其中光刻的主要作用是將印制于掩膜板 上的電路圖復(fù)制到襯底晶圓上，為下一步進(jìn)行刻蝕或者離子注入工序做好準(zhǔn)備。光刻的成本 約為整個(gè)硅片制造工藝的 1/3，耗費(fèi)時(shí)間約占整個(gè)硅片工藝的 40～60%。

光刻過(guò)程可大致分為涂膠、曝光、顯影、刻蝕、清洗等步驟：（1）涂膠：將已沉積在晶 圓表面需要被刻蝕的晶圓面朝上放置于圖片，涂抹上光刻膠，然后通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)將光刻膠均 勻涂抹于晶圓表面，其中光阻層的厚度與轉(zhuǎn)速成負(fù)相關(guān)。（2）曝光+顯影：紫外光通過(guò)光罩 照射至光刻膠表面，被照射的地方化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，進(jìn)而在顯影液的作用下被清除，從而 暴露出下層需要被刻蝕的材料。（3）刻蝕：將處理好的晶圓片放置刻蝕液中，刻蝕液通常是 可以和被刻蝕材料反映且不和光刻膠反映的液體，因此被光刻膠遮蓋住的部分不受影響。（4） 清洗：光刻膠本身是有機(jī)物，因此最后可利用相似相容原理，通過(guò)物理+化學(xué)方法去除多余 的光刻膠。

光刻膠是光刻工藝中最主要的、最關(guān)鍵的材料。光刻材料是指光刻工藝中用到的光刻膠 （Photoresist，PR）、抗反射涂層（ARC）、旋涂碳（SOC）、旋涂玻璃（SOG）等，其中最為 重要的就是光刻膠。光刻膠是一類光敏感聚合物，在一定波長(zhǎng)的光照下光子激發(fā)材料中的光 化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而改變光刻膠在顯影液中的溶解度，從而實(shí)現(xiàn)圖形化的目的。在光刻工藝中， 掩膜版上的圖形被投影在光刻膠上，激發(fā)光化學(xué)反應(yīng)，再經(jīng)過(guò)烘烤和顯影后形成光刻膠圖形， 而光刻膠圖形作為阻擋層，用于實(shí)現(xiàn)選擇性的刻蝕或離子注入。

光刻膠本身性能對(duì) IC 圖形化工藝質(zhì)量影響較大，并將進(jìn)一步影響電子器件的性能。光 刻膠性能主要由其化學(xué)結(jié)構(gòu)決定，不同結(jié)構(gòu)的光刻膠在性能上差異較大，酚醛樹(shù)脂類光刻膠 的分辨度性能就明顯不如聚合物樹(shù)脂。評(píng)價(jià)光刻膠性能的指標(biāo)主要有分辨度、感光性能（敏 感度、感光速度、對(duì)比度）、粘滯性和粘附性等關(guān)鍵指標(biāo)，此外還有表面張力、保護(hù)能力、存 儲(chǔ)和運(yùn)輸可靠性等指標(biāo)。

分辨度：區(qū)分鄰近圖形的最小距離，光刻膠分辨率越高，在同樣光刻設(shè)備的作用下能 把更多的器件單元清晰地在硅片上顯影出來(lái)，即同樣面積集成的晶體管更多，芯片 運(yùn)算速度越快。感光性能：主要分為靈敏度、感光速度和對(duì)比度三項(xiàng)。由于光源發(fā)出的紫外/極紫外 光需要經(jīng)過(guò)多次反射鏡修正光路并完成雜光過(guò)濾，因此最終大部分能量將被過(guò)濾掉。光刻膠發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)所需要的能量越小，感光速度越快。此外，由于顯影環(huán)節(jié)存 在大量化學(xué)反應(yīng)，對(duì)比度較高的光刻膠才能防止反應(yīng)擴(kuò)散及邊緣“毛邊”。

1.2、半導(dǎo)體光刻膠種類豐富，研發(fā)/生產(chǎn)/客戶壁壘極高

根據(jù)曝光后光刻膠薄膜化學(xué)性質(zhì)變化不同所導(dǎo)致的去留情況，光刻膠可分為正性光刻 膠和負(fù)性光刻膠。正性光刻膠在紫外/極紫外光照射下，曝光區(qū)域光刻膠中的高分子鏈發(fā)生 降解、官能團(tuán)脫保護(hù)、重排、分子內(nèi)脫水等化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致其在顯影液中溶解度增加，在基 板上獲得與掩膜版相同的圖案。反之，負(fù)性光刻膠的高分子鏈在曝光區(qū)域光刻膠中因發(fā)生交 聯(lián)而不溶，未曝光區(qū)域在顯影液中溶解，從而獲得與掩膜版圖形相反的圖案。在實(shí)際生產(chǎn)中， 由于負(fù)性光刻膠在顯影時(shí)易發(fā)生變形及膨脹，通常情況下分辨率只能達(dá)到 2 微米，因此正性 光刻膠的應(yīng)用更為廣泛。

按下游應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行分類可分為半導(dǎo)體用光刻膠、顯示面板用光刻膠和 PCB 用光刻膠。智研咨詢數(shù)據(jù)顯示，下游三大應(yīng)用領(lǐng)域分布較為均衡，PCB 光刻膠、面板光刻膠、半導(dǎo)體光 刻膠各占 1/4 左右。PCB 光刻膠主要包括干膜光刻膠、濕膜光刻膠、感光阻焊油墨等；平板 顯示光刻膠則主要是彩色及黑色光刻膠、TFT-LCD 正性光刻膠、LCD 觸摸屏用光刻膠等；半導(dǎo)體光刻膠根據(jù)波長(zhǎng)可進(jìn)一步分為 G 線光刻膠（436nm）、I 線光刻膠（365nm）、KrF 光刻 膠（248nm）、ArF 光刻膠（193nm）、EUV 光刻膠（13.5nm）等。

研發(fā)/生產(chǎn)/客戶壁壘高：原材料稀缺+測(cè)試設(shè)備緊張+客戶粘性強(qiáng)。制備光刻膠所必須的 單體、樹(shù)脂及感光劑等原材料進(jìn)口依賴較強(qiáng)，國(guó)內(nèi)達(dá)到同水平供應(yīng)的廠商較少；生產(chǎn)光刻膠 所必須的測(cè)試設(shè)備光刻膠費(fèi)用昂貴且購(gòu)入途徑較為緊張；半導(dǎo)體光刻膠產(chǎn)品的驗(yàn)證測(cè)試及導(dǎo) 入時(shí)間較長(zhǎng)，一般需要 2-3 年，且對(duì)晶圓質(zhì)量有較大影響，因此客戶選定供應(yīng)商后不會(huì)輕易 更換。

半導(dǎo)體用光刻膠隨著曝光波長(zhǎng)的縮短，分辨率逐漸提升，適用的 IC 制程工藝越先進(jìn)， 極紫外 EUV 光刻工藝是當(dāng)前可達(dá)的最精密工藝。KrF、G/I 線光刻膠均為成熟制程用光刻膠， KrF 光刻膠主要用于 KrF 激光光源光刻工藝，對(duì)應(yīng)工藝制程 250-150nm；而 G/I 線光刻膠主 要用于高壓汞燈光源的光刻工藝，對(duì)應(yīng)工藝制程為 350nm 及以上。ArF 光刻膠主要用于 DUV 光刻工藝，可用于 130-14nm 芯片工藝制程，其中干法主要用于 130-65nm 工藝，浸沒(méi)式主要 用于 65-14nm 工藝。

2、半導(dǎo)體光刻膠市場(chǎng)空間廣闊，日企寡頭壟斷

2.1、晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)+高端膠占比提升，推動(dòng)半導(dǎo)體光刻膠市場(chǎng)成長(zhǎng)

2021 年全球半導(dǎo)體光刻膠市場(chǎng)約為 24.71 億美元，中國(guó)大陸市場(chǎng)約 4.93 億美元。下游 數(shù)據(jù)中心服務(wù)器及新能源汽車等行業(yè)的快速擴(kuò)張驅(qū)動(dòng)全球晶圓代工廠積極擴(kuò)產(chǎn)，從而為上游 半導(dǎo)體光刻膠提供了持久的增長(zhǎng)動(dòng)力。SEMI 數(shù)據(jù)顯示，2021 年全球半導(dǎo)體光刻膠市場(chǎng)約為 24.71 億美元，同比增速達(dá) 19.49%，中國(guó)大陸市場(chǎng)保持最快增速，達(dá) 4.93 億美元，同比增長(zhǎng) 43.69%。受益于半導(dǎo)體行業(yè)技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)的 KrF 膠和 ArF 膠單價(jià)值量和總需求快速提升， 我們預(yù)測(cè) 2022 年全球半導(dǎo)體光刻膠市場(chǎng)將以 9%的增速增長(zhǎng)，達(dá) 26.93 億美元，而光刻膠國(guó) 內(nèi)半導(dǎo)體光刻膠市場(chǎng)有望以高于全球的增速持續(xù)增長(zhǎng)。

KrF 膠及 ArF 膠（含 ArFi 膠）憑借較高單價(jià)占據(jù) 80%以上市場(chǎng)份額。TECHCET 數(shù)據(jù) 顯示，2020 年 ArF 和 ArFi（ArF 浸沒(méi)式光刻膠）市場(chǎng)規(guī)模共計(jì) 9 億美元，占據(jù)約 48%的全 球半導(dǎo)體光刻膠市場(chǎng)份額，位列第一，KrF 光刻膠市占率 34%，排名第二，G/I 線膠以 16% 的市占率位列第三。

工藝節(jié)點(diǎn)進(jìn)步和存儲(chǔ)技術(shù)升級(jí)，光刻層數(shù)提升，單位面積光刻膠價(jià)值量增長(zhǎng)。隨著先進(jìn) 制程技術(shù)成熟及市場(chǎng)份額占比提升，配套使用的光刻膠也由 G/I 線光刻膠進(jìn)步到價(jià)值含量更 高的 KrF 和 ArF（ArFi）光刻膠，28nm 及以下先進(jìn)制程通常使用 KrF 膠及 ArF 浸沒(méi)式光刻 膠，光刻工藝層數(shù)相較成熟節(jié)點(diǎn)也存在顯著提高，根據(jù) SEMI 數(shù)據(jù)，單位面積光刻膠價(jià)值含 量由 2015 年的約 0.120 美元/平方英寸上漲至 2021 年的 0.174 美元/平方英寸，CAGR 6.4%。

下游新能源汽車、5G 建設(shè)和 HPC 等領(lǐng)域景氣度上行驅(qū)動(dòng)中游制造/代工需求提升，從 而帶動(dòng)上游光刻膠需求提升。中汽協(xié)數(shù)據(jù)顯示，截至 2022 年 9 月我國(guó)新能源車產(chǎn)銷量近 456 萬(wàn)輛，同比增 112.7%。受吉林、上海兩地疫情困擾，加之部分零部件/原材料缺貨等不利因 素影響，國(guó)內(nèi)新能源車市場(chǎng) 3、4 月出現(xiàn)大幅下跌，但后續(xù)由于政府政策推動(dòng)、廠商營(yíng)銷促 銷、國(guó)民消費(fèi)反彈等多方利好，自 5 月起新能源車市場(chǎng)需求量開(kāi)始反彈，持續(xù)景氣。

2021 年全球晶圓市場(chǎng)市值突破 1100 億美元，芯片銷售突破 1.15 萬(wàn)億片。自 2020 年以 來(lái)，全球晶圓市場(chǎng)以 20%以上的速度迅速擴(kuò)張，IC insights 數(shù)據(jù)顯示 2021 年全球晶圓市場(chǎng)達(dá) 1101 億美元，預(yù)計(jì) 2022 年全球晶圓市值將突破 1320 億美元，較 2019 年的 723 億美元幾乎 翻倍，SEMI 統(tǒng)計(jì) 2021 年全球芯片銷售突破 1.15 萬(wàn)億片。當(dāng)前擴(kuò)充的產(chǎn)能以 12 寸為主，根 據(jù) Trendforce 數(shù)據(jù)顯示 65%以上的 12 寸擴(kuò)產(chǎn)產(chǎn)量聚焦成熟制程。

國(guó)內(nèi)廠商積極擴(kuò)產(chǎn) 12 英寸產(chǎn)品，帶動(dòng)上游半導(dǎo)體光刻膠市場(chǎng)增長(zhǎng)。受國(guó)內(nèi)外服務(wù)器、 高性能計(jì)算、車用與工控等產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)性需求增長(zhǎng)影響，中芯國(guó)際、華虹集團(tuán)、長(zhǎng)江存儲(chǔ)、合 肥長(zhǎng)鑫等芯片廠商相繼擴(kuò)充 28nm 及以上成熟制程產(chǎn)能，主要為 12 英寸晶圓產(chǎn)品。集微網(wǎng) 預(yù)計(jì)中國(guó)大陸 12 英寸晶圓廠產(chǎn)能全球份額有望從 2021 年的 19%提高到 2025 年的 23%，用 于生產(chǎn) HV、MCU、PMIC、功率半導(dǎo)體等關(guān)鍵料件，國(guó)內(nèi)光刻膠廠商將直接受益于晶圓廠制 造產(chǎn)能的大幅擴(kuò)張。

需求向高端光刻膠轉(zhuǎn)移，KrF、ArF 半導(dǎo)體光刻膠為短期競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)。摩爾定律趨近極限， 半導(dǎo)體制造制程進(jìn)步使得所對(duì)應(yīng)的光刻加工特征尺寸（CD）不斷縮小，配套光刻膠也逐漸由 G線(436nm)→I線(365nm)→KrF(248nm)→ArF(193nm)→F2(157nm)的方向轉(zhuǎn)移，從而滿足IC制造更高集成度的要求。SEMI數(shù)據(jù)顯示，全球 8 寸、12 寸半導(dǎo)體硅片在硅片市場(chǎng)的市占率超過(guò)90%，與之配對(duì)的KrF、ArF是當(dāng)下及未來(lái)短期內(nèi)各光刻膠公司的重點(diǎn)發(fā)力市場(chǎng)。

2.2、全球視角：日企寡頭壟斷，深度把控原材料及配方改進(jìn)工藝

目前全球高端半導(dǎo)體光刻膠市場(chǎng)主要被日本和美國(guó)公司壟斷，日企全球市占率約 80%， 處于絕對(duì)領(lǐng)先地位。半導(dǎo)體光刻膠屬于高技術(shù)壁壘材料，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，純度要求高，認(rèn)證 周期需要2-3年，因此短時(shí)間內(nèi)新興玩家難以進(jìn)入。目前主流廠商包括日本的東京應(yīng)化、JSR、 富士、信越化學(xué)、住友化學(xué)，以及美國(guó)杜邦、歐洲 AZEM 和韓國(guó)東進(jìn)世美肯等。

日本的光刻膠之路：從追趕到超越。美國(guó)在上世紀(jì) 80 年代末期之前憑借柯達(dá)的光刻技 術(shù)和 IBM 率先掌握 KrF 光刻技術(shù)的多重優(yōu)勢(shì)下成為市場(chǎng)領(lǐng)先者。然而隨著工藝制程提升， KrF 光刻需求的正確匹配、日本光刻膠與光刻機(jī)技術(shù)及美國(guó)半導(dǎo)體企業(yè)進(jìn)入下降期多因素疊 加，日本光刻膠產(chǎn)業(yè)開(kāi)始崛起。1995 年?yáng)|京應(yīng)化成功研發(fā)出 KrF 光刻膠并實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè) 化后，日本正式確立霸主地位，并將龍頭地位保持至今。當(dāng)前可量產(chǎn) EUV 光刻膠的廠商除 美國(guó)杜邦外其他全部為日本企業(yè)，包括 JSR、東京應(yīng)化和信越化學(xué)。

2.3、國(guó)內(nèi)視角：國(guó)產(chǎn)替代加速，博康/科華/晶瑞迅速突圍

國(guó)內(nèi)視角：廠商多集中于中低端市場(chǎng)，僅北京科華和徐州博康能量產(chǎn) KrF 光刻膠。當(dāng) 前國(guó)內(nèi)光刻膠企業(yè)多分布在技術(shù)難度較低的 PCB 光刻膠領(lǐng)域，占比超 9 成，而技術(shù)難度最 大的半導(dǎo)體光刻膠市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)僅有彤程新材（北京科華）、華懋科技（徐州博康）、南大光電、 晶瑞電材和上海新陽(yáng)等少數(shù)幾家，根據(jù)測(cè)算我們認(rèn)為其2021年全球市場(chǎng)份額合計(jì)不超過(guò)5%， 且產(chǎn)品主要集中在相對(duì)低端的 G/I 線光刻膠，目前國(guó)內(nèi)北京科華、徐州博康等企業(yè)已經(jīng)能實(shí) 現(xiàn) KrF 光刻膠量產(chǎn)。

華懋科技（徐州博康）：高端光刻膠和光刻膠材料雙向發(fā)力，完善高端光刻膠布局。公 司已實(shí)現(xiàn) I 線膠、KrF 膠量產(chǎn)，ArF 膠在 2022 年也有望形成銷售，公司積極布局高端光刻膠 市場(chǎng)，大力推進(jìn) KrF、ArF 膠研發(fā)，當(dāng)前有 23 款 ArF 膠（含 ArFi）處于研發(fā)改進(jìn)狀態(tài)，6 款 處于驗(yàn)證導(dǎo)入階段，可涵蓋 55-28nm 及以下的關(guān)鍵層光刻。2022 年形成銷售的 KrF 膠有 13 款，此外還有 23 款處于研發(fā)改進(jìn)階段。此外，公司布局光刻膠原料領(lǐng)域，目前已研發(fā) 60 余 款單體及 50 余款光刻膠樹(shù)脂，包括 ArFi 系列單體及樹(shù)脂。

彤程新材（北京科華）：國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的半導(dǎo)體光刻膠龍頭廠商，產(chǎn)品以 G/I 線膠和 KrF 膠 為主。2021 年 G 線膠市占率達(dá) 60%，I 線膠已接近國(guó)際先進(jìn)水平，種類涵蓋國(guó)內(nèi) 14nm 以上 大部分工藝需求，KrF 膠在 Poly、AA、Metal 等關(guān)鍵層工藝實(shí)現(xiàn)重大突破，能夠提供 0.11μ m 以上產(chǎn)品。2021 年，抓住國(guó)產(chǎn)替代機(jī)會(huì)，在半導(dǎo)體光刻膠上持續(xù)發(fā)力，新增 10 支 KrF 膠、 9 支 I 線膠產(chǎn)品，并通過(guò)客戶驗(yàn)證、獲得訂單。

3、上游原材料國(guó)產(chǎn)化進(jìn)行時(shí)，供應(yīng)鏈安全意義深遠(yuǎn)

生產(chǎn)光刻膠的原料主要是光刻膠樹(shù)脂、光敏材料、溶劑及添加劑等。光刻膠產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié) 較多，覆蓋面也較廣，原材料質(zhì)量及配方比例是決定光刻膠產(chǎn)品品質(zhì)的重要因素。

光刻膠樹(shù)脂：用作粘合劑的惰性聚合物，與其他材料聚合成光刻膠的“框架”，并 決定光刻膠的粘附性、膠膜厚度等性質(zhì)。通常來(lái)說(shuō)，光刻膠樹(shù)脂含量低于 20%，且 波長(zhǎng)越短樹(shù)脂含量越低，溶劑的含量越高。G/I 線樹(shù)脂含量在 10-20%，KrF 樹(shù)脂含 量低于 10%，ArF 及 EUV 樹(shù)脂含量不足 5%。光敏材料：主要包括感光化合物和光致產(chǎn)酸劑，是光刻膠的核心部分，決定了光刻 膠感光度、分辨率等關(guān)鍵指標(biāo)。光引發(fā)劑，又稱為光敏劑或者光固化劑，它會(huì)對(duì)光 輻射的能量發(fā)生反應(yīng)。光增感劑，即光引發(fā)助劑。光致酸劑，起到化學(xué)放大作用。溶劑：溶解或者分散光刻膠主體成分，使光刻膠具有一定的流動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)光刻膠的 均勻涂覆，光刻膠中成分占比約 80%，主要成分通常為丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)。添加劑：各廠商差異點(diǎn)之一，能夠改變光刻膠的某些關(guān)鍵特性，通常占比約 5%。

3.1、單體及樹(shù)脂：半導(dǎo)體光刻膠核心原材料，直接決定光刻線寬

光刻膠樹(shù)脂是光刻膠核心組成部分，直接決定光刻膠在特定波長(zhǎng)下可以達(dá)到的線寬，在 原材料成本占比約 50%，不同光刻膠樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)不同：用于 I 線（365nm）和 G 線（436nm）的光刻膠主要成分是聚合物樹(shù)脂、光敏化合物 （PAC）和溶劑。溶劑含量變化可以改變光刻膠粘度，從而在合理的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)得到刻蝕所 需的厚度；PAC 是重氮萘醌酯化合物，主要用于線性酚醛樹(shù)脂體系光刻膠中，如 g 線/i 線光 刻膠，決定光刻膠的光敏程度，在光子的作用下，PAC 分解，進(jìn)而激發(fā)光化學(xué)反應(yīng)。目前絕 大多數(shù)的 I/G 線膠都是以酚醛樹(shù)脂和二氮醌（DNQ）為主要成分的“novolac/DNQ”膠，其 中 DNQ 占總質(zhì)量的 20%-50%。

248nm 以下光刻膠則使用以聚合物樹(shù)脂、光致酸產(chǎn)生劑（PAG）、相應(yīng)添加劑及溶劑為 主要成分的化學(xué)放大膠。由于酚醛樹(shù)脂對(duì)250nm以下的光有較強(qiáng)的吸收率且只能激發(fā)一次 的光化學(xué)反應(yīng)也難以滿足高精度電路的光敏需求，因此 248nm 及以下的光刻膠不再使用酚 醛樹(shù)脂類單體，而是采用化學(xué)放大光刻法?；瘜W(xué)放大膠的工作原理為：1）光子被 PAG 吸收，PAG 分解并釋放 H+；2）烘烤時(shí)，酸與樹(shù)脂上的不容性懸掛基團(tuán)反應(yīng)，使聚合物能溶液顯影液，同時(shí)能釋放一個(gè)新的 H+。通過(guò)化學(xué)放大法，使得光刻膠對(duì)光照非常敏感，很少量的光刻膠就能夠完成整個(gè)區(qū)域的曝光，無(wú)論是從技術(shù)層面還是經(jīng)濟(jì)效益來(lái)說(shuō)都有其優(yōu)勢(shì)，因此也被廣泛 KrF（248nm）光刻膠、ArF（193nm）光刻膠和 ArF（193nm）浸沒(méi)式光刻膠。

常用于 KrF（248nm）的光刻膠是有 IBM 最早研發(fā)的 tBOC 膠，所使用的聚合物樹(shù)脂 為 PBOSCT。根據(jù)化學(xué)放大原理，受到光照后，光致酸產(chǎn)生劑釋放 H+，在后續(xù) PEB 過(guò)程中 酸導(dǎo)致懸掛基團(tuán)脫落并生成一個(gè)新親水酸分子。PBOSCT 光敏感度比 novolac/DNQ 膠提升兩 個(gè)數(shù)量級(jí)，且具備正/負(fù)膠選擇能力，因此被廣泛應(yīng)用于 130-180nm 分辨率的光刻工藝。ArF 光刻膠以 PMMA 為樹(shù)脂材料，浸沒(méi)式 ArF 膠進(jìn)一步增加隔水涂層等改進(jìn)性能。由 于芳香結(jié)構(gòu)的 PBOCST 對(duì) 193nm 光吸收較強(qiáng)，因此 ArF 膠多采用基本對(duì) 193nm 光透明無(wú)吸 收的聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA 為樹(shù)脂材料。而用于浸沒(méi)式 ArF 光刻膠在此基礎(chǔ)上又進(jìn)行多 次改進(jìn)，如引入隔水涂層來(lái)減少 H2O 對(duì)光刻工藝的影響，采用大分子疏水性 PAG 降低酸(H+ ) 向水體系的擴(kuò)散等，采用多重曝光技術(shù)最高可滿足 7nm 節(jié)點(diǎn)需求。

極紫外 EUV 光刻可實(shí)現(xiàn)線寬減小，對(duì)光刻膠材料要求更苛刻，目前以金屬基光刻膠為 主流。EUV 波長(zhǎng) 13.5nm，僅為 ArF 膠的不到 1/10，因此可實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵線寬大幅縮小。當(dāng)前 EUV 光刻膠主要包括聚合物基光刻膠、有機(jī)分子玻璃光刻膠、金屬基光刻膠等，其中金屬基 光刻膠由于具有尺寸小、EUV 吸收率高等顯著優(yōu)勢(shì)，研究進(jìn)度較快。

我國(guó)光刻膠企業(yè)使用的樹(shù)脂 90%以上依賴進(jìn)口，供應(yīng)商以日本和美國(guó)廠商為主。全球 光刻膠樹(shù)脂主要由住友電木、日本曹達(dá)及美國(guó)陶氏等化工大廠供應(yīng)，國(guó)內(nèi)運(yùn)用于光刻膠領(lǐng)域 樹(shù)脂幾乎全部需要進(jìn)口，本土企業(yè)圣泉集團(tuán)具備大規(guī)模量產(chǎn)光刻膠樹(shù)脂能力，安智電子材料、 強(qiáng)力新材等也有少量產(chǎn)出。圣泉集團(tuán)生產(chǎn)的光刻膠用線性酚醛樹(shù)脂成功打破國(guó)外壟斷，通過(guò) 對(duì)分子結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品具有高純度、高耐熱性、高電氣絕緣性等特點(diǎn)，樹(shù)脂中各種金屬 雜質(zhì)控制達(dá)到了 ppb 級(jí)，適合各種光刻膠產(chǎn)品的生產(chǎn)。

光刻膠單體則是合成樹(shù)脂的原料。在光刻膠生產(chǎn)中，樹(shù)脂決定了其光刻性能和耐刻蝕性 能，而在“單體——樹(shù)脂——光刻膠”的合成過(guò)程中，每一個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)影響著光刻膠終端產(chǎn) 品的質(zhì)量，單體的性能和質(zhì)量穩(wěn)定性決定著樹(shù)脂的性能和質(zhì)量穩(wěn)定性。要生產(chǎn)質(zhì)量好的光刻 膠，就必須擁有性能良好、質(zhì)量穩(wěn)定的單體。

半導(dǎo)體光刻膠單體的合成在技術(shù)難度、產(chǎn)品純度及穩(wěn)定性、價(jià)格三個(gè)方面與一般單體存 在較大差異：1）半導(dǎo)體級(jí)光刻膠單體的合成技術(shù)難度更大；2）半導(dǎo)體光刻膠單體要求質(zhì)量 更穩(wěn)定，金屬離子雜質(zhì)更少。例如，半導(dǎo)體級(jí)單體純度要求達(dá)到 99.5%，金屬離子含量小于 1ppb，而面板級(jí)單體結(jié)構(gòu)是環(huán)氧乙烷類，純度要求或僅 99.0%，金屬離子含量最少小于 100ppb；3）半導(dǎo)體級(jí)光刻膠單體的價(jià)格遠(yuǎn)高于一般類單體，一般的 I 線單體 100-200 元/kg，KrF 單 體 500-1000元/kg，ArF 干法和濕法的單體價(jià)格在 3000-10000 元/kg。不同光刻膠類型都有相應(yīng)的光刻膠單體：I 線單體主要是甲基酚和甲醛，屬于大宗化學(xué) 品；KrF 單體主要是苯乙烯類單體，為液體；ArF 單體主要是甲基丙烯酸酯類單體，有固體 也有液體。

3.2、光敏材料：先進(jìn)光刻膠引發(fā)劑，產(chǎn)品價(jià)格差異顯著

光敏材料主要包括感光化合物和光致產(chǎn)酸劑，是光刻膠中真正“對(duì)光敏感”的化合物， 決定了光刻膠感光度、分辨率等關(guān)鍵指標(biāo)。感光化合物（PAC）：重氮萘醌酯化合物，多用于線性酚醛樹(shù)脂體系光刻膠中，如 G 線 /I 線光刻膠。感光化合物能在紫外光區(qū)或可見(jiàn)光區(qū)吸收一定波長(zhǎng)的能量，產(chǎn)生自由基、陽(yáng)離 子等，從而引發(fā)單體聚合交聯(lián)固化的化合物，主要影響光刻膠的分辨率和感光度。國(guó)內(nèi)半導(dǎo) 體用光引發(fā)劑廠商主要是強(qiáng)力新材和久日新材兩家。光致產(chǎn)酸劑：常稱光酸（PAG），是主要 運(yùn)用于在化學(xué)放大型體光刻膠中，包括 KrF 光刻膠（聚對(duì)羥基苯乙烯樹(shù)脂體系）和 ArF 光刻 膠（聚甲基丙烯酸酯樹(shù)脂體系）、EUV 光刻膠，常溫下為固態(tài)。

半導(dǎo)體光刻膠用光敏材料仍屬于“卡脖子”產(chǎn)品，海外進(jìn)口依賴較重，不同品質(zhì)之間價(jià) 格差異大。以國(guó)內(nèi) PAG 對(duì)應(yīng)的化學(xué)放大型光刻膠（主要是 KrF、ArF 光刻膠）來(lái)看，樹(shù)脂在 光刻膠中的固含量占比約 10%-15%，對(duì)應(yīng)的 PAG 用量為一般按樹(shù)脂重量的 6%-8%添加，最 終 PAG 的成本占光刻膠總成本的 10%-20%。從單價(jià)看，KrF 光刻膠用 PAG 的價(jià)格在 0.5-1.5萬(wàn)元/kg，而 ArF 光刻膠用 PAG 的價(jià)格約 1.5-30 萬(wàn)元/千克，相差約 20 倍。在用量上，PAG 中 ArF 光刻膠相較 KrF 的 PAG 用量更少，而與 PAG 相比，PAC 在光刻膠中的用量則更大且 價(jià)格相較 PAG 大幅降低。

3.3、溶劑：電子級(jí)PGMEA技術(shù)門(mén)檻高，國(guó)內(nèi)廠商已實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)

溶劑：作用主要是溶解光刻膠原料組分，作為后續(xù)反應(yīng)的載體，含量占據(jù)光刻膠總質(zhì)量 的 80%~90%，當(dāng)前半導(dǎo)體光刻膠的主要溶劑為丙二醇甲醚醋酸酯（PGMEA/PMA），其具有 較好的溶解性及性狀穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)。高純電子級(jí) PMA 技術(shù)門(mén)檻較高，海外大廠技術(shù)領(lǐng)先，國(guó)內(nèi)也已實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)。海外代 表廠商主要是一些知名化工企業(yè)，如陶氏化學(xué)、殼牌、利安德巴塞爾工業(yè)、伊士曼化學(xué)、德 國(guó)巴斯夫等；國(guó)內(nèi)，江蘇華倫、江蘇天音化學(xué)、百川股份以及怡達(dá)股份均有規(guī)?；a(chǎn)電子 級(jí)丙二醇甲醚醋酸酯。

4、機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體光刻膠蓄勢(shì)待發(fā)

4.1、挑戰(zhàn)：部分原材料及設(shè)備難獲取，海外同行先發(fā)優(yōu)勢(shì)明顯

我們光刻膠產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍面臨較大的現(xiàn)實(shí)困難，主要包括原材料取得、配方 know-how 少 且驗(yàn)證困難、客戶粘性強(qiáng)更換供應(yīng)商意愿不高三個(gè)方面：光刻膠原料主要包括樹(shù)脂、光引發(fā)劑、添加劑及溶劑等，其中單體又是樹(shù)脂的合成原料， 國(guó)內(nèi)僅有少數(shù)廠商能供應(yīng)電子級(jí)光刻膠原料，尤其是對(duì)光刻膠性能影響重大的樹(shù)脂。圣泉集 團(tuán)可量產(chǎn)的光刻膠樹(shù)脂也多限制用于相對(duì)低端的 G/I 線膠，對(duì)于技術(shù)難度及市場(chǎng)空間較大的 KrF 及 ArF 膠尚未有量產(chǎn)實(shí)力。徐州博康已研制出 50 余款光刻膠樹(shù)脂，其中也包括 ArF 浸 沒(méi)式光刻膠樹(shù)脂和高端 KrF 樹(shù)脂，但高端產(chǎn)品產(chǎn)能及產(chǎn)量較小，基本僅限于公司內(nèi)部光刻膠 生產(chǎn)所用。

光刻膠作為配方型產(chǎn)品，原料、用量配比及合成工藝具有較高 know-how，國(guó)內(nèi)廠商與 行業(yè)龍頭相比存在較大差距。海外廠商自上世紀(jì)中期便開(kāi)啟研發(fā)光刻膠，柯達(dá)公司在 1957 年研制成功的 KTFR 光刻膠被認(rèn)為是現(xiàn)代光刻膠工業(yè)的開(kāi)創(chuàng)者，并在此后 15 年時(shí)間成為半 導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)主流產(chǎn)品，而國(guó)內(nèi)最早進(jìn)行光刻膠研發(fā)的蘇州瑞紅前身蘇州中學(xué)校辦光刻膠研發(fā)室 于 1976 年成立，落后國(guó)外企業(yè)數(shù)十年。在產(chǎn)品驗(yàn)證上，光刻膠與光刻機(jī)具有一定的協(xié)同效 應(yīng)，而貿(mào)易摩擦加劇等原因使得國(guó)內(nèi)廠商難以買到先進(jìn)的光刻機(jī)，也會(huì)給研究進(jìn)度帶來(lái)滯后 影響。

驗(yàn)證周期長(zhǎng)達(dá) 2-3 年，廠商先發(fā)優(yōu)勢(shì)明顯，客戶更換供應(yīng)商頻率低。光刻膠通過(guò)客戶驗(yàn) 證并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)需要經(jīng)過(guò)反復(fù)的送樣、反饋、調(diào)整配方，整個(gè)周期長(zhǎng)達(dá) 2-3 年，且為了保持光 刻膠質(zhì)量和效果穩(wěn)定，廠商通過(guò)認(rèn)證成為長(zhǎng)期供應(yīng)商后，客戶不會(huì)輕易更換。當(dāng)前國(guó)內(nèi)光刻 膠市場(chǎng)近 9 成為海外廠商占據(jù)，國(guó)內(nèi)廠商想要實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)突破存在一定難度。

4.2、機(jī)遇：國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)程加快，國(guó)內(nèi)廠商迎來(lái)發(fā)展良機(jī)

國(guó)際形勢(shì)錯(cuò)綜復(fù)雜，國(guó)內(nèi)客戶國(guó)產(chǎn)替代意愿提升。近年來(lái)逆全球化趨勢(shì)加快，半導(dǎo)體全 球化分工遭遇挑戰(zhàn)，為保證上游供應(yīng)鏈安全可控，國(guó)內(nèi)廠商及部分海外廠商開(kāi)始嘗試使用國(guó) 產(chǎn)光刻膠及光刻膠原料進(jìn)行生產(chǎn)測(cè)試及替代，這一變化有利于國(guó)產(chǎn)廠商加速客戶導(dǎo)入及產(chǎn)品 放量。國(guó)內(nèi)廠商具有服務(wù)態(tài)度好、反饋及時(shí)等優(yōu)勢(shì)，若能借此機(jī)會(huì)與國(guó)產(chǎn)晶圓廠商建立/維護(hù) 好合作關(guān)系，在短期生產(chǎn)和長(zhǎng)期研發(fā)上進(jìn)行深度綁定，將有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)快速成長(zhǎng)。

抓大放小，從普適性光刻膠、成熟制程用光刻膠開(kāi)始國(guó)產(chǎn)替代。光刻膠產(chǎn)品眾多，即使 同為 KrF 膠也會(huì)根據(jù)使用情景或工藝細(xì)分為上百個(gè)料號(hào)，即使是實(shí)現(xiàn) KrF 膠量產(chǎn)的北京科 華和徐州博康也僅能實(shí)現(xiàn)少數(shù)種類的生產(chǎn)。我們認(rèn)為，國(guó)內(nèi)光刻膠廠商可抓大放小，優(yōu)先進(jìn) 行于普適性的光刻膠研產(chǎn)，使得產(chǎn)品能夠大范圍應(yīng)用于晶圓廠的不同層面工藝，解決下游廠 商大部分急切問(wèn)題，降低合作及導(dǎo)入的成本。此外還應(yīng)配合晶圓廠商研產(chǎn)進(jìn)度，優(yōu)先開(kāi)始技 術(shù)難度較低，國(guó)產(chǎn)晶圓廠商分布較密集的成熟制程光刻膠替換。

審核編輯：郭婷