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本篇著作选自梧桐树本钱半导体团队孙季萌的《光刻胶原材料行业盘问发挥》。从八大层面全面分析光刻胶原材料产业链及产业形势。

1、光刻胶行业概述

光刻是芯片制造最中枢的工艺，占据了芯片出产成本约35%，耗用时期的40%~60%。光刻胶是光刻工艺的中枢材料，2020年各人光刻胶市集限制约87亿好意思金，四大应用边界大体上各占约1/4，展望2019-2026年CAGR约6.3%；中国光刻胶市集限制为93.3亿元，展望2021-2016年CAGR有望达到10.46%。光刻胶市集限制的增长势必带来其原材料用量的增多。

各人光刻胶出产商主要以日好意思韩企业为主，呈现出勾搭度极高的行业特质；在半导体光刻胶市鸠合，当今除好意思国陶氏杜邦、韩国东进化学外，各人半导体光刻胶约77%市集份额被日本几大厂商占据。在各人市集形势中，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线胶的国产化率辩认只须约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，另外应用不同类型的添加剂来达到特定的效率。从含量来看，字据Trendbank 数据，光刻胶主要原材料占比从大到小辩认是溶剂（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、金属离子戒指要求严格、批次之间的质料踏实性、客户认证历程较长等；LCD光刻胶光敏剂还需同期具备高感度和储存踏实性；PAG的难点主要在于戒指酸的扩散；树脂的难点主要在于奈何戒指分子量超越分散。

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，需要字据所需的参数改善场地来支持原材料的型号和用量，每一种配方轻细的变化齐会对最终光刻胶产物质能形成很大影响。

3、光刻胶原材料产业形势

字据trendbank数据，各人光刻胶原料的主要出产企业跨越40家，辩认位于日本、好意思国、中国、韩国、英国以及荷兰。天然中国企业数目占比约29%，但产量和限制较小，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塞位。

光刻胶原材料具有市集勾搭度高、“插足产出比”低、行业高下流关连紧密等特质，在时期、和谐研发、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支持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达成国产化，除了时期层面的原因以外，国内的传统精熟化工材料厂商也深广可贵贸易动机去强行入局与左右公司伸开竞争。

我国从“六五计较” 于今齐一直将光刻胶列为国度高新时期计较、国度重要科技名目。光刻胶原材料是光刻胶的基础，属于国度饱读舞、重心支握和优先发展的高新时期产物，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蹙迫好奇羡慕好奇羡慕。半导体光刻胶、LCD光刻胶及商量材料入选了工信部《重心新材料首批次应用示范指引目次（2021版）》，我国各级政府也予以集成电路产业高度喜爱和荒诞支握，然则详尽条目较为理思的化工园区相貌仍然是稀缺资源。

4、投资逻辑

昔日五年内跟着光刻胶用量的增多以及光刻胶研发插足的加大，光刻胶原材料市集的增长可期；但光刻胶原材料更合适已有教育业务支持的大企业进行布局，主营产物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看成支持，抗风险能力会相对较弱。仍是通过下流环节客户考证但营收限制尚不及以独处上市的“小而好意思”企业具有较大的被并购后劲，时期积贮较深但举座限制难以作念大的国外企业也可看成潜在的并购标的。

1、光刻工艺行动

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致使上百次的光刻，每一次的刻蚀、千里积和离子注入，险些齐需要以光刻看成前提。因此，在芯片制造的扫数过程当中，光刻是最中枢的工艺，占据了芯片出产成本约35%，耗用时期的40%d~60%。

以集成电路光刻为例，光刻的行动如下：在曝光前，最初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）进行增粘惩处；接下来将光刻胶均匀旋涂在硅片名义，去边惩处后进行曝光前烘焙（温度时时在100度傍边，时期时时为一分钟），再瞄准掩膜板上的图形进行曝光，曝光完成后进行后烘，光刻胶中的光敏因素会在曝光和加热的过程中发生化学响应况且进行扩散，使曝光区域和未曝光区域的融解性发生篡改，通入显影液后融解对应的区域，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环节尺寸。

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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、制品率和可靠性的环节因素。感光性是光刻胶的中枢肠能，在相应波长光束（如X射线、离子束、电子束、紫外光等）映照或放射下，其融解度会发生变化，再用相应溶剂“洗”去可溶性部分，便可达成图形从掩模版到待加工基片上的转移，形成后续千里积或刻蚀等工序的基础。光刻胶按照不同的轨范可作如下分类：

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

半导体光刻胶可字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基本遮掩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产物，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，跟着堆叠层数的增多，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，不易产生溶胀表象，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秉性，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、光刻胶市集限制

▪ 各人市集限制

看成集成电路制造环节原材料，昔日各人光刻胶市集限制将有望握续增长。2020年各人光刻胶市集限制约87亿好意思金，四大应用边界大体上各占约1/4；半导体光刻胶市集限制所有为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产物。

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此外，字据 Reportlinker 数据，展望 2019-2026 年各人光刻胶市集CAGR有望达到 6.3%， 2022年展望超90亿好意思金，至 2023 年冲突 100亿好意思金，到2026年跨越120亿好意思金。光刻胶市集限制的增长势必带来其原材料用量的增多。

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▪ 国内市集限制

重复产业转移因素，中国光刻胶市集增速跨越了各人平均水平。字据中商产业盘问院数据，2016-2021年中国光刻胶市集CAGR约为11.9%，2021 年同比增长 11.7%，高于同期各人光刻胶增速 5.75%。2021年中国光刻胶市集限制为 93.3 亿元，跟着昔日 PCB、LCD 和半导体产业握续向中国转移，展望2021-2016年，中国光刻胶市集限制将以10.46%的复合增长率增多，展望2026年跨越153亿元，占各人光刻胶市集的比例也有望从2019 年的15%傍边擢升到19.3%。

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4、 竞争形势

各人光刻胶竞争形势：各人光刻胶出产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，齐呈现出勾搭度极高的行业特质；在半导体光刻胶市鸠合，当今除好意思国陶氏杜邦、韩国东进化学外，各人半导体光刻胶约77%市集份额被日本几大厂商占据。

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国产化进度：举座而言，在各人市集形势中，大陆企业市占率不及10%，尚处于起步阶段。当今，我国达成国产化率最高的是PCB光刻胶，湿膜胶和阻焊油墨的自给率达到约46%，但干膜胶仍险些全部依赖入口；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线胶的国产化率辩认只须约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光刻胶大宗处于研发或送样阶段，仅南大光电有几款产物通过考证，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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1、光刻胶原材料组成

光刻胶是定制化斥地的产物，不同工艺节点对光刻胶性能的要求也不尽相通，需要光刻胶具有特定热历程特质，用特定的行动配制而成，与特定的名义结合。这些属性由光刻胶里不同化学因素的类型、数目、羼杂过程决定。光敏剂、树脂和溶剂组成了光刻胶三大原材料，此外还会添加其他援手添加剂。

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光敏剂在经过特定波长的曝光后产生或戒指团聚物产生特定响应，篡改树脂在显影液中的融解度，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齐，组成光刻胶的骨架，是光刻胶的环节因素，决定光刻胶的硬度、柔韧性、黏效率、曝光前和曝光后对特定溶剂的融解度产生变化、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因素，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险些没影响。

此外，光刻胶中还含有添加剂。不同类型的添加剂和光刻胶羼杂在一齐来达到某种特定的效率。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，裁减光固化体系黏度，对光激发剂的光化学响应有转移作用；助剂主如果特定化学添加剂，如染色剂、固化剂、分散剂等，添加后可篡改光刻胶特定化学性质，如增多曝光区的融解速度、增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汲取和戒指光泽。正胶可能含有化学的抗融解系统，不错勤奋光刻胶莫得被曝光的部分在显影过程中被融解。此外，LCD光刻胶当中还需添加热沈，高分子热沈的制备和出产是LCD光刻胶的中枢。

从含量来看，字据Trendbank 数据，光刻胶主要原材料占比从大到小辩认是溶剂（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。字据南大光电公告，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超越繁衍物看成成膜树脂，使用磺酸碘鎓盐和硫鎓盐看成光致酸剂；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、环形团聚物等看成成膜树脂；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、产业链高下流分析

光刻胶产业链遮掩范围广，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，原料市集供应富余；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蹙迫环节，原料的品质决定了光刻胶产物品质。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、平板透露屏、集成电路芯片制造等。

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3、光刻胶配方斥地及认证过程

▪ 配方斥地过程

光刻胶需要具备特定的分辨率、敏锐度、工艺窗口（曝光优容度、焦深等）。裁减曝光波长不错灵验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，单元时期内芯片的产出越高，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，光刻胶的亏欠较小，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抵触，确保不被所注入的离子击穿的能力）等，还需要探求线宽受工艺波动的影响。一款光刻胶产物的研制时时包括主体树脂结构、单体结构的详情、主体树脂合成工艺、单体合成工艺的盘问、光敏剂的盘问、配方的盘问等等责任，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，需要字据所需的参数改善场地来支持原材料的型号和用量；此外，还有一些含量致使低于1%的添加剂需要精准戒指其添加量，每一个行动的可变因素齐许多，每一种配方轻细的变化齐会对最终光刻胶产物质能形成很大影响。因此，化学响应的连锁型、行动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恒久训戒积贮的依赖。

光刻胶认证历程及周期如下：

光刻胶的考证包括产物考证和产能考证。产物考证要资格送样性能测试、小试、中试、批量考证几个阶段直至及通过考证；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证，通事后可达成对客户的慎重供货。

光刻胶考证的过程亦然对其配方和原材料进行考证的过程，考证周期时时为6－24 个月，研发周期梗概需要3-5年，原材料厂商会在扫数这个词过程中与光刻胶厂商进行紧密和谐；一款光刻胶通过考证之后，下流晶圆厂不会莽撞更换光刻胶的供应商；由于要求产物批次之间具有踏实性，光刻胶厂商也不会莽撞更换原材料供应商。

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1、光敏剂主要类别

光敏剂是光刻胶因素中“对光敏锐”的化合物，在特定波长光的放射下会产生光化学响应，篡改成膜树脂在显影液中的融解度，是光刻胶的蹙迫组成因素。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

凡经光照能产生目田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。光激发剂在径直或迤逦汲取光能后，自己发生化学变化，产生唐突激发预聚体团聚的活性碎屑（目田基、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，响应机理存在各别，关于产物的融解性、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光刻胶接收的光激发剂包括肟脂类等，典型工艺历程如下：

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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，主要看成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，为恰当甘愿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，重氮萘醌基团转移成烯酮，与水战役时，进一步转移成茚羧酸，从而使曝光区在用稀碱水显影时被撤退，显影后获取的图形与掩膜版相通，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，能满足大限制集成电路及超大限制集成电路的制作。

著作起原：梧桐树本钱PTCG；

裁剪：云朵匠|数商云（微信公众堪称号：“数商云”）开云「中国」Kaiyun·官方网站-登录入口