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光刻胶发展至今已有百年历史,现已广泛用于集成电路、显示、PCB等领
域,是光刻工艺的核心材料。高壁垒和高价值量是光刻胶的典型特征。光刻
胶属于技术和资本密集型行业,全球供应市场高度集中。而目前,我国光刻
胶自给率较低,生产也主要集中在中低端产品,国产替代的空间广阔。随着
国内厂商在高端光刻胶领域的逐步突破,未来国产替代进程有望加速。
下面我们通过对光刻胶概述、发展壁垒、相关政策、产业链及相关公司等方
面进行深度梳理,试图把握光刻胶未来发展。
01
光刻胶行业概述
1.光刻是光电信息产业链中核心环节
光刻技术是指利用光学-化学反应原理和化学、物理刻蚀方法,将图形传递
到介质层上,形成有效图形窗口或功能图形的工艺技术,是光电信息产业链
中的核心环节之一。以芯片制造为例,在晶圆清洗、热氧化后,需通过光刻
和刻蚀工艺,将设计好的电路图案转移到晶圆表面上,实现电路布图,之后
再进行离子注入、退火、扩散、气相沉积、化学机械研磨等流程,最终在晶
圆上实现特定的集成电路结构。
2.光刻胶是光电工艺核心材料
光刻胶,又称光致抗蚀剂,是一种对光敏感的混合液体,是光刻工艺中最核
心的耗材,其性能决定着光刻质量。作为图像转移“中介”,光刻胶是通过曝
光显影蚀刻工艺发挥转移作用,首先将光刻胶涂覆于有功能层的基底上,然
后紫外光通过掩膜版进行曝光,在曝光区促使光刻胶发生溶解度变化反应,
选择性改变其在显影液中的溶解度,未溶解部分最后在蚀刻过程中起保护
作用,从而将掩模版上的图形转移到基底上。
3.光刻胶分类
(1)按反应机理可分为正性和负性光刻胶
根据化学反应机理不同,光刻胶可分正性光刻胶和负性光刻胶。
正性光刻胶受光照射后,感光部分发生分解反应,可溶于显影液,未感光部
分显影后仍留在基底表面,形成的图形与掩膜版相同。
负性光刻胶正好相反,曝光后的部分形成交联网格结构,在显影液中不可溶,
未感光部分溶解,形成的图形与掩膜版相反。
(2)按应用领域可分为PCB、LCD、半导体光刻胶
根据应用领域不同,光刻胶可分为PCB光刻胶、LCD光刻胶和半导体光刻
胶,技术门槛逐渐递增。
4.行业现状
(1)全球光刻胶供给高度集中,海外龙头已实现高端制程量产
光刻胶属于技术和资本密集型行业,目前核心技术主要掌握在日、美等国际
大公司手中,全球供应市场高度集中,日本JSR等五家龙头企业占据全球
光刻胶市场87%的份额。同时,海外龙头已实现高端制程量产,其中日本
主要厂商已实现领域内最先进的EUV光刻胶的量产,以陶氏、德国默克、
锦湖石化为代表的其他光刻胶厂商也已实现ArF光刻胶的量产。
(2)国内光刻胶以中低端产品为主,高端领域逐步突破
我国光刻胶行业起步较晚,生产能力主要集中在PCB光刻胶、TN/STN-LCD
光刻胶等中低端产品,其中PCB光刻胶占比达94%。先进制程半导体光刻
胶方面,g/i线胶自给率约10%,KrF胶自给率不足5%,ArF胶基本依靠
进口,而EUV胶还仍处研发阶段。
(3)国内企业产能持续扩张
目前,光刻胶专用电子化学品主要被日本、欧美企业占据较大市场份额。但
经过多年技术积累,国内已形成一定光刻胶用电子化学品产能,国内相关公
司市场份额逐步提升,国产替代正持续进行。
02
光刻胶行业壁垒高
1.工艺技术壁垒高
光刻胶生产工艺复杂,技术壁垒高,其研发和量产需要企业的长期技术积累,
对企业研发人员的素质、行业经验、技术储备等都具有极高要求,新进入者
需要极大的研发投入。
光刻胶的研发是不断进行配方调试的过程,配方研发是通过几百个、几千个
树脂、光酸和添加剂的排列组合尝试出来,且难以通过现有产品反向解构出
其配方,这对技术及经验积累有非常高的要求。
同时,产品纯度、金属离子杂质控制等也是光刻胶生产工艺中需面临的技术
难关,光刻胶纯度不足会导致芯片良率下降。
而从实验室到稳定量产也是光刻胶行业中的关键壁垒。
此外,高端光刻胶生产的大量专利掌握在海外龙头企业中,这在光刻胶技术
上已构建了专利壁垒,阻碍后来者进入。以EUV光刻胶为例,全球专利申
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