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本篇著作选自梧桐树老本半导体团队孙季萌的《光刻胶原材料行业盘考呈报》。从八大层面全面分析光刻胶原材料产业链及产业景色。

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%，耗用时候的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围约87亿好意思金，四大应用界限大体上各占约1/4，预测2019-2026年CAGR约6.3%；中国光刻胶市集范围为93.3亿元，预测2021-2016年CAGR有望达到10.46%。光刻胶市集范围的增长势必带来其原材料用量的增多。

群众光刻胶坐褥商主要以日好意思韩企业为主，呈现出聚首度极高的行业特色；在半导体光刻胶市集中，现在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。在群众市集景色中，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线胶的国产化率分离独一约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恶果。从含量来看，笔据Trendbank 数据，光刻胶主要原材料占比从大到小分离是溶剂（50%-90%）、树脂（10%-40%）、光敏剂（1%-6%）以及添加剂（<1%）。从成原本看，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、金属离子甘休要求严格、批次之间的质料认知性、客户认证经由较长等；LCD光刻胶光敏剂还需同期具备高感度和储存认知性；PAG的难点主要在于甘休酸的扩散；树脂的难点主要在于如何甘休分子量偏激散布。

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，需要笔据所需的参数改善概念来挽回原材料的型号和用量，每一种配方渺小的变化齐会对最终光刻胶居品质能形成很大影响。

3、光刻胶原材料产业景色

笔据trendbank数据，群众光刻胶原料的主要坐褥企业跳跃40家，分离位于日本、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%，但产量和范围较小，且品种规格较为单一，主要原料仍然依赖入口，日韩及泰西厂商仍占据主要塞位。

光刻胶原材料具有市集聚首度高、“插足产出比”低、行业高下流关系紧密等特色，在本事、协作研发、客户认证方面均具有极高壁垒，需要企业领有认知的现款流业务来复旧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杀青国产化，除了本事层面的原因以外，国内的传统良好化工材料厂商也深广枯竭交易动机去强行入局与支配公司张开竞争。

我国从“六五缠绵” 于今齐一直将光刻胶列为国度高新本事缠绵、国度首要科技面貌。光刻胶原材料是光刻胶的基础，属于国度饱读吹、要点支握和优先发展的高新本事居品，关于促进光刻胶的国产化，晋升我国微电子产业的自主配套才能具有挫折真理。半导体光刻胶、LCD光刻胶及联系材料入选了工信部《要点新材料首批次应用示范结合目次（2021版）》，我国各级政府也予以集成电路产业高度青睐和率性支握，可是详细条款较为理念念的化工园区方式仍然是稀缺资源。

4、投资逻辑

异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乎已有熟悉业务复旧的大企业进行布局，主营居品下流应用界限以光刻胶为主且还是具备一定例模的投资标的具有稀缺性；初创企业若莫得认知的现款流行为复旧，抗风险才能会相对较弱。还是通过下流关键客户考证但营收范围尚不及以寥落上市的“小而好意思”企业具有较大的被并购后劲，本事辘集较深但全体范围难以作念大的国际企业也可行为潜在的并购标的。

光刻胶全体情况概述

1、光刻工艺门径

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致上百次的光刻，每一次的刻蚀、千里积和离子注入，果真齐需要以光刻行为前提。因此，在芯片制造的通盘过程当中，光刻是最中枢的工艺，占据了芯片坐褥成本约35%，耗用时候的40%d~60%。

以集成电路光刻为例，光刻的门径如下：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）进行增粘贬责；接下来将光刻胶均匀旋涂在硅片名义，去边贬责后进行曝光前烘焙（温度频频在100度傍边，时候频频为一分钟），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反映况兼进行扩散，使曝光区域和未曝光区域的融化性发生改变，通入显影液后融化对应的区域，取得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关键尺寸。

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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、制品率和可靠性的关键因素。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）映照或辐照下，其融化度会发生变化，再用相应溶剂“洗”去可溶性部分，便可杀青图形从掩模版到待加工基片上的升沉，形成后续千里积或刻蚀等工序的基础。光刻胶按照不同的标准可作如下分类：

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笔据应用界限的不同，光刻胶可分为印刷电路板（PCB）用光刻胶、液晶露馅（LCD）用光刻胶、半导体用光刻胶和其他用途光刻胶。

半导体光刻胶可笔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，合并面积的硅晶圆布线密度越大，性能越好。全体上，KrF与ArF基本遮蔽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，跟着堆叠层数的增多，用量将大幅晋升。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，不易产生溶胀气象，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脾气，在芯片终末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膨大，分辨率频频只可达到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、光刻胶市集范围

▪ 群众市集范围

行为集成电路制造关键原材料，异日群众光刻胶市集范围将有望握续增长。2020年群众光刻胶市集范围约87亿好意思金，四大应用界限大体上各占约1/4；半导体光刻胶市集范围共计为23.49亿好意思金，其中KrF光刻胶和ArF光刻胶共计占比近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，笔据 Reportlinker 数据，预测 2019-2026 年群众光刻胶市集CAGR有望达到 6.3%， 2022年预测超90亿好意思金，至 2023 年摧残 100亿好意思金，到2026年跳跃120亿好意思金。光刻胶市集范围的增长势必带来其原材料用量的增多。

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▪ 国内市集范围

重叠产业升沉因素，中国光刻胶市集增速跳跃了群众平均水平。笔据中商产业盘考院数据，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围为 93.3 亿元，跟着异日 PCB、LCD 和半导体产业握续向中国升沉，预测2021-2016年，中国光刻胶市集范围将以10.46%的复合增长率增多，预测2026年跳跃153亿元，占群众光刻胶市集的比例也有望从2019 年的15%傍边晋升到19.3%。

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4、 竞争景色

群众光刻胶竞争景色：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照旧半导体应用界限，齐呈现出聚首度极高的行业特色；在半导体光刻胶市集中，现在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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国产化进度：全体而言，在群众市集景色中，大陆企业市占率不及10%，尚处于起步阶段。现在，我国杀青国产化率最高的是PCB光刻胶，湿膜胶和阻焊油墨的自给率达到约46%，但干膜胶仍果真全部依赖入口；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线胶的国产化率分离独一约10%，具备量产才能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才能（2021年销售额约2000万元）；ArF光刻胶多半处于研发或送样阶段，仅南大光电有几款居品通过考证，现在处于小批量供应；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

光刻胶是定制化建造的居品，不同工艺节点对光刻胶性能的要求也不尽调换，需要光刻胶具有特定热经由特色，用特定的要领配制而成，与特定的名义联络。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，此外还会添加其他赞成添加剂。

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光敏剂在经过特定波长的曝光后产生或甘休团聚物产生特定反映，改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说念，组成光刻胶的骨架，是光刻胶的关键身分，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化度产生变化、光学性能、耐老化性、耐蚀刻、热认知性等基本属性。

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果真没影响。

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说念来达到某种特定的恶果。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，一般参加光固化反映，镌汰光固化体系黏度，对光激发剂的光化学反映有挪动作用；助剂主若是特定化学添加剂，如染色剂、固化剂、分散剂等，添加后可改变光刻胶特定化学性质，如增多曝光区的融化速度、增多曝光图形轮廓的了了度等，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接收和甘休光泽。正胶可能含有化学的抗融化系统，不错扼制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表情，高分子表情的制备和坐褥是LCD光刻胶的中枢。

从含量来看，笔据Trendbank 数据，光刻胶主要原材料占比从大到小分离是溶剂（50%-90%）、树脂（10%-40%）、光敏剂（1%-6%）以及添加剂（<1%）。从成原本看，高端光刻胶中树脂占成本比重较大。笔据南大光电公告，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偏激繁衍物行为成膜树脂，使用磺酸碘鎓盐和硫鎓盐行为光致酸剂；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、环形团聚物等行为成膜树脂；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

光刻胶产业链遮蔽范围广，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，原料市集供应饱和；对基础化工原材料进行提纯、合成等系列加工后取得上游原料，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挫折关键，原料的品质决定了光刻胶居品品质。产业链中游为各种型的光刻胶，主要分为PCB光刻胶、LCD光刻胶、半导体光刻胶；下流为应用界限，光刻胶主要用来制造印刷电路板、平板露馅屏、集成电路芯片制造等。

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3、光刻胶配方建造及认证过程

▪ 配方建造过程

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）。镌汰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，单元时候内芯片的产出越高，但过快的敏锐度对工艺的认知性有所影响；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，光刻胶的赔本较小，有较大的刻蚀采用比）、抗离子注入才能（在一定厚度下对离子注入的违背，确保不被所注入的离子击穿的才能）等，还需要谈判线宽受工艺波动的影响。一款光刻胶居品的研制频频包括主体树脂结构、单体结构的笃定、主体树脂合成工艺、单体合成工艺的盘考、光敏剂的盘考、配方的盘考等等职责，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，需要笔据所需的参数改善概念来挽回原材料的型号和用量；此外，还有一些含量以致低于1%的添加剂需要精准甘休其添加量，每一个门径的可变因素齐许多，每一种配方渺小的变化齐会对最终光刻胶居品质能形成很大影响。因此，化学反映的连锁型、门径繁琐性以及要求严苛性共同导致了光刻胶配方假想的高难度，和对研发东说念主员恒久辅导辘集的依赖。

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光刻胶认证经由及周期如下：

光刻胶的考证包括居品考证和产能考证。居品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、供货认知性、工场（产线）产能等几方面进行考证，通事后可杀青对客户的崇拜供货。

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，考证周期频频为6－24 个月，研发周期约莫需要3-5年，原材料厂商会在通盘这个词过程中与光刻胶厂商进行紧密协作；一款光刻胶通过考证之后，下流晶圆厂不会冒昧更换光刻胶的供应商；由于要求居品批次之间具有认知性，光刻胶厂商也不会冒昧更换原材料供应商。

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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，在特定波长光的辐照下会产生光化学反映，改变成膜树脂在显影液中的融化度，是光刻胶的挫折组成身分。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

凡经光照能产生开脱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，照旧光固化材料（主要包括 UV 涂料、UV 油墨、UV 胶粘剂等）的中枢原材料。光激发剂在班师或曲折接收光能后，自己发生化学变化，产生简略激发预聚体团聚的活性碎屑（开脱基、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，反映机理存在互异，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光刻胶接收的光激发剂包括肟脂类等，典型工艺经由如下：

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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，主要行为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，为适宜付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，重氮萘醌基团调动成烯酮，与水战争时，进一步调动成茚羧酸，从而使曝光区在用稀碱水显影时被裁撤，显影后取得的图形与掩膜版相同，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，能温和大范围集成电路及超大范围集成电路的制作。

著作起原：梧桐树老本PTCG；

裁剪：云朵匠|数商云（微信公众堪称号：“数商云”）twitter 巨臀

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