半导体光刻胶的国产替代,最先需要突破的是成膜树脂环节。在光刻胶原材料中,成膜树脂约占材料成本的50%,是最核心的部分;高端ArF光刻胶的树脂价值量占比更可达97%以上,而这类树脂几乎全部由海外垄断,低端的G线环化橡胶树脂和I线线性酚醛树脂,国内也主要依赖进口。产业化难点集中在两处:树脂合成的Know-how积累,以及高纯单体的稳定供应。

成膜树脂:成本最高,却最难自主

成膜树脂是一种高分子聚合物,可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,直接决定光刻胶能形成的线宽,并影响曝光能量、边缘粗糙度等光刻参数。价值量上,成膜树脂约占光刻胶材料成本的50%,单体约占35%,其余材料合计约15%。

正因如此,成膜树脂是绕不开的环节——没有树脂的自主可控,光刻胶的品控与长期稳定供货就缺少根基。

两大瓶颈:合成技术与单体供应

合成技术方面,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,其中活性自由基聚合尚未实现工业化。已产业化的两条路线各有取舍:

合成路线优势缺陷
自由基聚合容易控制树脂分子量,容易产业化PDI(分散度)难以控制到很小,无法满足部分光刻性能要求,如LWR
阴离子聚合可控制PDI,在更精细尺寸上实现更好光刻效果,LWR更优工业化条件苛刻,仅少数企业在产业化上做得较好

除技术本身,企业还需在生产管理与质量控制上严格把关,保证每批光刻胶质量一致。树脂合成的背后,更多是企业对合成Know-how经验的理解与积累。

单体供应方面,单体是合成树脂的核心原料,性能要求很高:纯度需达到99.5%,金属离子含量需小于十亿分之一。目前能够稳定实现这一点的单体供应商只有四五家,稳定供应因此成为另一道门槛。

国产布局已有落点

在单体领域,市场普遍认为徐州博康表现突出:该公司从化学定制合成起步,曾为多家日本光刻胶头部企业提供原料单体开发服务,目前已拥有品种最多、产量最大的KrF和ArF单体,其中ArF单体覆盖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均为其客户,自用方面也已打通除单体以外的其他原材料。

其他原材料环节国产化相对乐观:溶剂主要成分为PMA,国内产能占全球总产量的35%;光引发剂领域,国产龙头久日新材产品在国内市占率已接近三成。整体看,光刻胶上游原材料的各个方向,国内均已有企业布局。

常见问题

为什么说成膜树脂是国产替代的第一突破口?

因为它是光刻胶中价值量最高的原材料,约占材料成本50%,且从低端到高端几乎全部依赖海外供应。树脂结构直接决定线宽等关键光刻性能,不掌握树脂,就很难开发出适配下游需求的配方。

单体纯度要求有多高?

光刻胶单体的纯度需达到99.5%,金属离子含量需小于十亿分之一。目前能稳定满足这一要求的单体供应商只有四五家,供应稳定性本身也是产业化难点之一。

国产光刻胶原材料目前进展如何?

单体环节已有徐州博康等企业形成较完整布局,KrF、ArF单体覆盖度较高;溶剂、光引发剂等价值量占比不高的环节,国内企业表现也较好。成膜树脂仍是相对薄弱的环节,突破依赖合成Know-how的长期积累与高纯单体的稳定供给。