宏观经济趋势观察与分析 光刻胶原材料行业接洽进展｜梧桐论说念（上）

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本篇著作选自梧桐树本钱半导体团队孙季萌的《光刻胶原材料行业接洽进展》。从八大层面全面分析光刻胶原材料产业链及产业步地。

1、光刻胶行业概述

光刻是芯片制造最中枢的工艺，占据了芯片坐褥成本约35%，耗用期间的40%~60%。光刻胶是光刻工艺的中枢材料，2020年群众光刻胶市集范畴约87亿好意思金，四大应用边界大体上各占约1/4，瞻望2019-2026年CAGR约6.3%；中国光刻胶市集范畴为93.3亿元，瞻望2021-2016年CAGR有望达到10.46%。光刻胶市集范畴的增长势必带来其原材料用量的加多。

群众光刻胶坐褥商主要以日好意思韩企业为主，呈现出计议度极高的行业特色；在半导体光刻胶市集中，当今除好意思国陶氏杜邦、韩国东进化学外，群众半导体光刻胶约77%市集份额被日本几大厂商占据。在群众市集步地中，大陆企业市占率不及10%，CF彩色光刻胶、玄色光刻胶的国产化率约为5%，TFT-LCD正性光刻胶的国产化率不及5%，g线胶、i线胶的国产化率诀别唯一约10%，尚处于起步阶段。

2、光刻胶原材料概述

光敏剂、树脂和溶剂组成了光刻胶三大原材料。光敏剂决定了光刻胶的感光度和分辨率；树脂由单体团聚而成，组成光刻胶的骨架；溶剂使光刻胶处于液态，另外愚弄不同类型的添加剂来达到特定的成果。从含量来看，凭据Trendbank 数据，光刻胶主要原材料占比从大到小诀别是溶剂（50%-90%）、树脂（10%-40%）、光敏剂（1%-6%）以及添加剂（<1%）。从成底本看，高端光刻胶中树脂占成本比重较大。

光敏剂与树脂单体、树脂具有一些相似的产业化难点，如合成纯度要求高、金属离子汗漫要求严格、批次之间的质料踏实性、客户认证经过较长等；LCD光刻胶光敏剂还需同期具备高感度和储存踏实性；PAG的难点主要在于汗漫酸的扩散；树脂的难点主要在于怎样汗漫分子量过火溜达。

光刻胶具有很强的定制化属性，一种光刻胶的配方里可能含有不啻一种树脂和光敏剂，需要凭据所需的参数改善标的来和谐原材料的型号和用量，每一种配方隐微的变化都会对最终光刻胶居品质能变成很大影响。

3、光刻胶原材料产业步地

凭据trendbank数据，群众光刻胶原料的主要坐褥企业进步40家，诀别位于日本、好意思国、中国、韩国、英国以及荷兰。诚然中国企业数目占比约29%，但产量和范畴较小，且品种规格较为单一，主要原料仍然依赖入口，日韩及西洋厂商仍占据主要隘位。

光刻胶原材料具有市集计议度高、“干预产出比”低、行业荆棘游关系紧密等特色，在技能、合营研发、客户认证方面均具有极高壁垒，需要企业领有踏实的现款流业务来撑捏漫长的研发周期以及对冲研发失败的风险。我国高端光刻胶原材料尚未好意思满国产化，除了技能层面的原因以外，国内的传统紧密化工材料厂商也广泛败落生意动机去强行入局与把持公司张开竞争。

我国从“六五霸术” 于今都一直将光刻胶列为国度高新技能霸术、国度重要科技方式。光刻胶原材料是光刻胶的基础，属于国度饱读吹、要点支捏和优先发展的高新技能居品，关于促进光刻胶的国产化，擢升我国微电子产业的自主配套能力具有热切酷爱。半导体光刻胶、LCD光刻胶及关系材料入选了工信部《要点新材料首批次应用示范开荒目次（2021版）》，我国各级政府也赐与集成电路产业高度爱好和肆意支捏，然则玄虚条目较为理念念的化工园区处所仍然是稀缺资源。

4、投资逻辑

将来五年内跟着光刻胶用量的加多以及光刻胶研发干预的加大，光刻胶原材料市集的增长可期；但光刻胶原材料更稳妥已有熟悉业务撑捏的大企业进行布局，主营居品下流应用边界以光刻胶为主且仍是具备一定例模的投资标的具有稀缺性；初创企业若莫得踏实的现款流手脚撑捏，抗风险能力会相对较弱。仍是通过下流要害客户考据但营收范畴尚不及以孤独上市的“小而好意思”企业具有较大的被并购后劲，技能齐集较深但举座范畴难以作念大的国外企业也可手脚潜在的并购标的。

光刻胶举座情况概述

1、光刻工艺设施

光刻工艺是芯片制造的的根基，一颗芯片制造的过程中需要经过少则十几次多则几十次以至上百次的光刻，每一次的刻蚀、千里积和离子注入，竟然都需要以光刻手脚前提。因此，在芯片制造的系数过程当中，光刻是最中枢的工艺，占据了芯片坐褥成本约35%，耗用期间的40%d~60%。

以集成电路光刻为例，光刻的设施如下：在曝光前，领先对硅片进行湿法清洗和去离子水冲洗，再通入气体（如六甲基二硅氨烷）进行增粘措置；接下来将光刻胶均匀旋涂在硅片名义，去边措置后进行曝光前烘焙（温度时时在100度掌握，期间时时为一分钟），再瞄准掩膜板上的图形进行曝光，曝光完成后进行后烘，光刻胶中的光敏身分会在曝光和加热的过程中发生化学响应况兼进行扩散，使曝光区域和未曝光区域的融化性发生转变，通入显影液后融化对应的区域，获取与掩膜板一致的图形；完成后还需用仪器测量光刻胶的膜厚套刻精度以及要害尺寸。

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2、光刻胶的分类

光刻胶也称光致抗蚀剂，是光刻工艺的中枢材料，是影响芯片性能、制品率和可靠性的要害因素。感光性是光刻胶的中枢地能，在相应波长光束（如X射线、离子束、电子束、紫外光等）照耀或发射下，其融化度会发生变化，再用相应溶剂“洗”去可溶性部分，便可好意思满图形从掩模版到待加工基片上的漂浮，形成后续千里积或刻蚀等工序的基础。光刻胶按照不同的圭臬可作如下分类：

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凭据应用边界的不同，光刻胶可分为印刷电路板（PCB）用光刻胶、液晶泄漏（LCD）用光刻胶、半导体用光刻胶和其他用途光刻胶。

半导体光刻胶可凭据曝光波长不同分为g线（436nm）、i线（365nm）、KrF（248nm）、ArF（193nm）以及EUV光刻胶5大类，品级越往上其极限分辨率越高，统一面积的硅晶圆布线密度越大，性能越好。举座上，KrF与ArF基本隐私主流芯片制程和应用需求，且在单芯片制作过程顶用量相对更多。ArF光刻胶是集成电路制造需求金额最大的光刻胶居品，ArF湿法光刻胶（ArFi）则主要应用于先进制程中的多重曝光过程，需求比ArF干法更多。KrF光刻胶主要应用于3D NAND堆叠架构中，跟着堆叠层数的加多，用量将大幅擢升。此外，EUV光刻胶的应用范围也正在从逻辑芯片扩展到存储芯片中。

按显影过程中曝光区域的去除或保留分，分红正性光刻胶（正胶）和负性光刻胶（负胶），正负胶各有上风，但正胶分辨率更高，不易产生溶胀形式，是主流光刻胶，应用比负胶更为普及。负胶占总体光刻胶比重较小，由于耐热性强，多应用于高压功率器件、高耗能器件等；也因为负胶难以去除的脾性，在芯片临了的封装阶段不错使用负胶，能起到绝缘、保护芯片的作用。负性光刻胶显影时易变形和彭胀，分辨率时时只可达到2微米，因此正性光刻胶的应用更为普及，占光刻胶总量80%以上。

3、光刻胶市集范畴

▪ 群众市集范畴

手脚集成电路制造要害原材料，将来群众光刻胶市集范畴将有望捏续增长。2020年群众光刻胶市集范畴约87亿好意思金，四大应用边界大体上各占约1/4；半导体光刻胶市集范畴所有为23.49亿好意思金，其中KrF光刻胶和ArF光刻胶所有占比近80%，成为集成电路制造需求金额最大的两类光刻胶居品。

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此外，凭据 Reportlinker 数据，瞻望 2019-2026 年群众光刻胶市集CAGR有望达到 6.3%， 2022年瞻望超90亿好意思金，至 2023 年冲破 100亿好意思金，到2026年进步120亿好意思金。光刻胶市集范畴的增长势必带来其原材料用量的加多。

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▪ 国内市集范畴

重叠产业漂浮因素，中国光刻胶市集增速进步了群众平均水平。凭据中商产业接洽院数据，2016-2021年中国光刻胶市集CAGR约为11.9%，2021 年同比增长 11.7%，高于同期群众光刻胶增速 5.75%。2021年中国光刻胶市集范畴为 93.3 亿元，跟着将来 PCB、LCD 和半导体产业捏续向中国漂浮，瞻望2021-2016年，中国光刻胶市集范畴将以10.46%的复合增长率加多，瞻望2026年进步153亿元，占群众光刻胶市集的比例也有望从2019 年的15%掌握擢升到19.3%。

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4、 竞争步地

群众光刻胶竞争步地：群众光刻胶坐褥商主要以日好意思韩企业为主，不管是PCB、LCD如故半导体应用边界，都呈现出计议度极高的行业特色；在半导体光刻胶市集中，当今除好意思国陶氏杜邦、韩国东进化学外，群众半导体光刻胶约77%市集份额被日本几大厂商占据。

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国产化程度：举座而言，在群众市集步地中，大陆企业市占率不及10%，尚处于起步阶段。当今，我国好意思满国产化率最高的是PCB光刻胶，湿膜胶和阻焊油墨的自给率达到约46%，但干膜胶仍竟然全部依赖入口；在LCD光刻胶中，CF彩色光刻胶、玄色光刻胶的国产化率约为5%，TFT-LCD正性光刻胶的国产化率不及5%；在半导体光刻胶当中，g线胶、i线胶的国产化率诀别唯一约10%，具备量产能力的厂商主要有晶瑞电材、北京科华；KrF光刻胶仅有北京科华具备量产能力（2021年销售额约2000万元）；ArF光刻胶多数处于研发或送样阶段，仅南大光电有几款居品通过考据，当今处于小批量供应；EUV 光刻胶尚处于早期研发阶段。

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光刻胶原材料概述

1、光刻胶原材料组成

光刻胶是定制化成立的居品，不同工艺节点对光刻胶性能的要求也不尽沟通，需要光刻胶具有特定热经过特色，用特定的要领配制而成，与特定的名义联接。这些属性由光刻胶里不同化学身分的类型、数目、搀杂过程决定。光敏剂、树脂和溶剂组成了光刻胶三大原材料，此外还会添加其他缓助添加剂。

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光敏剂在经过特定波长的曝光后产生或汗漫团聚物产生特定响应，转变树脂在显影液中的融化度，对光刻胶的感光度、分辨率起着决定性作用。

树脂由单体团聚而成，用于将光刻胶中不同材料团聚在一都，组成光刻胶的骨架，是光刻胶的要害身分，决定光刻胶的硬度、柔韧性、黏遵循、曝光前和曝光后对特定溶剂的融化度产生变化、光学性能、耐老化性、耐蚀刻、热踏实性等基本属性。

溶剂是光刻胶顶用量最大的身分，使光刻胶处于液态，并使光刻胶能通过旋转涂在晶圆名义形成薄层。但溶剂自己对光刻胶的化学性质竟然没影响。

此外，光刻胶中还含有添加剂。不同类型的添加剂和光刻胶搀杂在一都来达到某种特定的成果。添加剂包括单体和其他助剂等，单体是含有可团聚官能团的小分子，也称之为活性稀释剂，一般参加光固化响应，裁汰光固化体系黏度，对光激发剂的光化学响应有退换作用；助剂主如果特定化学添加剂，如染色剂、固化剂、分散剂等，添加后可转变光刻胶特定化学性质，如加多曝光区的融化速度、加多曝光图形轮廓的明晰度等，从而适配特定的用途。

部分负胶包含染色剂，功能是在光刻胶薄膜顶用来给与和汗漫色泽。正胶可能含有化学的抗融化系统，不错圮绝光刻胶莫得被曝光的部分在显影过程中被融化。此外，LCD光刻胶当中还需添加情怀，高分子情怀的制备和坐褥是LCD光刻胶的中枢。

从含量来看，凭据Trendbank 数据，光刻胶主要原材料占比从大到小诀别是溶剂（50%-90%）、树脂（10%-40%）、光敏剂（1%-6%）以及添加剂（<1%）。从成底本看，高端光刻胶中树脂占成本比重较大。凭据南大光电公告，ArF光刻胶树脂以丙二醇甲醚醋酸酯为主，质料占比仅5%-10%，但成本占光刻胶原材料总成本的97%以上。

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 一般而言，KrF（248nm）光刻胶使用聚对羟基苯乙烯过火繁衍物手脚成膜树脂，使用磺酸碘鎓盐和硫鎓盐手脚光致酸剂；而ArF（193nm）光刻胶则多使用聚甲基丙烯酸酯繁衍物、环烯烃-马来酸酐共聚物、环形团聚物等手脚成膜树脂；由于化学结构上的原因，Arf(193nm)光刻胶需要比KrF（248nm）光刻胶愈加敏锐的光致酸剂。 

2、产业链荆棘游分析

光刻胶产业链隐私范围广，最上游为基础化工原材料，如苯甲醛、邻氯苯甲醛、三羟甲基丙烷等，原料市集供应足够；对基础化工原材料进行提纯、合成等系列加工后获取上游原料，主要包括树脂、光敏剂、溶剂和单体等；上游原料是光刻胶产业的热切关节，原料的品质决定了光刻胶居品品质。产业链中游为各类型的光刻胶，主要分为PCB光刻胶、LCD光刻胶、半导体光刻胶；下流为应用边界，光刻胶主要用来制造印刷电路板、平板泄漏屏、集成电路芯片制造等。

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3、光刻胶配方成立及认证过程

▪ 配方成立过程

光刻胶需要具备特定的分辨率、敏锐度、工艺窗口（曝光宽厚度、焦深等）。裁汰曝光波长不错有用提高光刻胶的分辨率，但对应的成膜树脂性能要求也相应提高；敏锐度越大，单元期间内芯片的产出越高，但过快的敏锐度对工艺的踏实性有所影响；此外，光刻胶还需要具备耐热性（在高温下不发生形变）、抗刻蚀性（在刻蚀过程中，光刻胶的失掉较小，有较大的刻蚀聘用比）、抗离子注入能力（在一定厚度下对离子注入的招架，确保不被所注入的离子击穿的能力）等，还需要研讨线宽受工艺波动的影响。一款光刻胶居品的研制时时包括主体树脂结构、单体结构的细目、主体树脂合成工艺、单体合成工艺的接洽、光敏剂的接洽、配方的接洽等等责任，过程如下：

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一种光刻胶等配方里可能含有不啻一种树脂和光敏剂，需要凭据所需的参数改善标的来和谐原材料的型号和用量；此外，还有一些含量以至低于1%的添加剂需要精准汗漫其添加量，每一个设施的可变因素都许多，每一种配方隐微的变化都会对最终光刻胶居品质能变成很大影响。因此，化学响应的连锁型、设施繁琐性以及要求严苛性共同导致了光刻胶配方打算的高难度，和对研发东说念主员长久涵养齐集的依赖。

光刻胶认证经过及周期如下：

光刻胶的考据包括居品考据和产能考据。居品考据要履历送样性能测试、小试、中试、批量考据几个阶段直至及通过考据；产能主要在质料体系、供货踏实性、工场（产线）产能等几方面进行考据，通事后可好意思满对客户的崇拜供货。

光刻胶考据的过程亦然对其配方和原材料进行考据的过程，考据周期时时为6－24 个月，研发周期梗概需要3-5年，原材料厂商会在系数这个词过程中与光刻胶厂商进行紧密合营；一款光刻胶通过考据之后，下流晶圆厂不会简易更换光刻胶的供应商；由于要求居品批次之间具有踏实性，光刻胶厂商也不会简易更换原材料供应商。

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光敏剂

1、光敏剂主要类别

光敏剂是光刻胶身分中“对光敏锐”的化合物，在特定波长光的发射下会产生光化学响应，转变成膜树脂在显影液中的融化度，是光刻胶的热切组成身分。光敏剂包括光激发剂（Photo Initiator，简称PI）、感光化合物（Photo-Active Compound ，简称PAC）和光致产酸剂（Photo-Acid Generator ，简称PAG）。

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▪​ 光激发剂PI

凡经光照能产生解放基并进一步激发团聚的物资统称光激发剂（PI）。PI品类丰富，不仅不错用于光刻胶，如故光固化材料（主要包括 UV 涂料、UV 油墨、UV 胶粘剂等）的中枢原材料。光激发剂在平直或盘曲给与光能后，自己发生化学变化，产生不详激发预聚体团聚的活性碎屑（解放基、阳离子、阴离子等），从而激发预聚体团聚交联固化。

由于光固化材料是光固化成膜的材料，光刻胶是光成像的材料，二者用途不同，使用的曝光光源和光能不同，响应机理存在互异，关于居品的融化性、耐蚀刻性、感光性能、耐热性等要求不同，光刻胶使用的光激发剂、树脂、单体等化学品的化学结构、性能与光固化材料所使用的化学品有很大区别。PCB干膜光刻胶及油墨常用的光激发剂有：BCIM双咪唑光激发剂、907（C13H17NO2S，2-甲基-1-(4-甲硫基苯基 )-2-吗啉基-1-丙酮）、 ITX（C15H13OS，2异丙基硫杂蒽酮）以及DETX （C17H16OS，2,4-二乙基硫杂蒽酮）等型号。LCD光刻胶收受的光激发剂包括肟脂类等，典型工艺经过如下：

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▪​ 感光化合物PAC

PAC用于TFT光刻胶及g线/i线光刻胶。最常用的PAC是重氮萘醌酯（DNQ）化合物，主要手脚感光材料搭配线性酚醛树脂。但当曝光波长从g线发展到i线时，为适搪塞应的曝光波长以及对高分辨率的追求，重氮萘醌光敏剂及酚醛树脂的微不雅结构均有变化。

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曝光时，重氮萘醌基团转换成烯酮，与水战役时，进一步转换成茚羧酸，从而使曝光区在用稀碱水显影时被裁撤，显影后获取的图形与掩膜版通常，故酚醛树脂-重氮萘醌光刻胶属于正型光刻胶。此类正胶用稀碱水显影时不存在胶膜溶胀问题，因此分辨率较高，且抗干法蚀刻性较强，能抖擞大范畴集成电路及超大范畴集成电路的制作。

著作来源：梧桐树本钱PTCG；

剪辑：云朵匠|数商云（微信公众堪称呼：“数商云”）

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