光刻胶产业链真正的“卡点”不在光刻胶成品本身,而在更上游的成膜树脂环节。成膜树脂是光刻胶中价值量最大的原材料,约占总材料成本的50%,但各类光刻胶所需的树脂几乎全部由海外垄断——即便是较低端的G线环化橡胶树脂和I线线性酚醛树脂,我国也主要依赖进口,国产化水平很低;高端一些的ArF树脂则“想买都买不到”。因此,树脂环节是光刻胶自主可控绕不开的一环。

上游:单体与树脂合成,难在Know-how

成膜树脂是一种高分子聚合物,可简单理解为由多种单体共聚而成,其结构设计涉及单体的种类和比例,会直接决定光刻胶能形成的线宽,进而影响曝光能量、边缘粗糙度等参数。

产业化难点集中在两方面:

  • 合成技术:树脂合成主要分为自由基聚合、阴离子聚合和活性自由基聚合,目前最常用的是自由基聚合,活性自由基聚合尚未实现工业化。自由基聚合容易控制分子量、容易产业化,但分散度(PDI)难以控制得很小,导致无法达到某些光刻性能(如LWR);阴离子聚合可控制PDI、LWR更优,但工业化条件苛刻,只有少数公司在产业化上做得很好。此外,企业还须在生产管理和质量控制上严格把关,保证每批光刻胶质量一致,背后是对合成Know-how的经验积累。
  • 单体稳定供应:单体是合成树脂的核心原料,性能要求很高,如纯度要达到99.5%、金属离子含量要小于10亿分之一。目前能做到稳定供应的单体供应商只有四五家。

中游与下游:配方与晶圆制造承压

中游光刻胶成品由感光树脂、溶剂和添加剂按特定配方与工序配制而成,在光刻中均匀涂覆于硅片,曝光部分溶解度发生改变,为后续刻蚀或薄膜沉积做铺垫。由于高端光刻胶定制化程度高,控制了原材料,成品厂商才能更快响应下游需求、开发合适配方并抢占市场。

值得注意的是,并非所有原材料都薄弱。溶剂主要成分PMA(丙二醇甲醚醋酸酯),国内产能占全球总产量的35%;光引发剂方面,国产龙头久日新材产品在国内市占率已接近三成。真正薄弱的是树脂及其上游单体。

常见问题

光刻胶成膜树脂为什么是产业链最关键的一环?

因为它是价值量最大的原材料,约占总材料成本的50%,且直接决定曝光后光刻胶的基本性能。高端光刻胶中树脂占比更高,例如ArF光刻胶的树脂价值量占比可达97%以上。

国内在光刻胶原材料上有布局吗?

已有较多国内公司布局溶剂、单体、树脂、光引发剂等环节。其中单体领域市场普遍认为做得最好的是徐州博康,拥有品种最多、产量最大的KrF和ArF单体,ArF单体共200多种、覆盖80%以上,部分为独家产品;据公司负责人透露,除信越化学外,其他头部光刻胶厂商都是其客户。

成膜树脂国产化的主要难点是什么?

一是树脂合成的Know-how积累,尤其是活性自由基聚合尚未工业化;二是单体的稳定供应,高纯度、低金属离子单体的合格供应商目前只有四五家。