在光刻曝光用半导体材料领域,全球竞争格局呈现高度集中、少数国际厂商主导的特征,其中光刻胶成品及其上游原材料的供应尤为突出。曝光环节的本质是光线通过光掩膜和物镜,将缩小版电路图形映射到光刻胶上,因此光刻胶需与曝光光源匹配,主要分为G线、I线、KrF、ArF、浸没式ArF和EUV六大类,其中KrF与ArF是市场规模最主要的两类。从国产化进展看,以徐州博康、晶瑞电材为代表的国产厂商已在相关领域实现从零到一的突破;而在价值量最高的成膜树脂环节,各类光刻胶所需树脂几乎全部由海外厂商主导,国产化水平仍然较低。

光刻胶:国际厂商主导,国产从单体切入

光刻胶由感光树脂、溶剂和添加剂按特定配方配制而成,按曝光光源可分为六大类。在KrF与ArF这两类最主要的光刻胶领域,国产厂商已实现从零到一的突破。

真正决定竞争壁垒的是更上游的原材料。光刻胶原材料主要包括溶剂、光引发剂、成膜树脂和添加剂四类,其中成膜树脂是价值量最大的部分,约占总材料成本的50%,单体约占35%,其余材料合计约15%。高端产品中树脂价值占比更高,例如ArF光刻胶的树脂价值量占比可达97%以上。

目前各类光刻胶所需的成膜树脂几乎全部由海外厂商主导,即使是较低端的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,而高端ArF树脂则面临采购困难。产业化难点集中在两方面:树脂合成的Know-how积累,以及单体的稳定供应。单体纯度要求达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水平的单体供应商只有四五家。

竞争格局:海外龙头与国产布局

在成膜树脂合成技术方面,阴离子聚合可控制分散度(PDI),使光刻胶在更精细尺寸上实现更好光刻效果,但工业化条件苛刻,只有少数公司在产业化方面做得较好,如信越化学、JSR等。

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,曾是几家日本光刻胶头部企业的中国合作商,主要提供原料单体开发服务。经过多年积累,其已拥有品种最多、产量最大的KrF和ArF单体,其中ArF单体共有200多种,覆盖80%以上,部分单体为独家产品。据公司负责人透露,在外销方面,除信越化学外,其他头部光刻胶厂商均为其客户。

在溶剂和光引发剂等价值量占比不高的环节,国内企业表现相对较好: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%;光引发剂领域,国产龙头久日新材产品在国内市占率已接近三成。

从布局看,光刻胶上游原材料的溶剂、单体、树脂、光引发剂四个环节,中国大陆及中国台湾、日本、美国、韩国、荷兰、德国等地企业均有参与,国内已有彤程新材、圣泉集团、强力新材、万润股份、瑞联新材等多家公司布局。

常见问题

光刻胶的主要分类有哪些?

按反应效果可分为正性光刻胶和负性光刻胶;按曝光光源波长可分为G线、I线、KrF、ArF、浸没式ArF和EUV六大类。其中KrF与ArF是市场规模最主要的两类,分别主要应用于3D堆叠架构和相对先进的制程工艺。

光刻胶上游原材料中,哪一环节价值量最高?

成膜树脂是价值量最高的原材料,约占总材料成本的50%,其次是占比约35%的单体。高端光刻胶中树脂价值占比更高,例如ArF光刻胶的树脂价值量占比可达97%以上。

国产厂商在光刻胶原材料领域的切入路径是什么?

部分国产厂商从单体开发起步,逐步打通其他原材料环节。以徐州博康为例,其从化学定制合成起家,已拥有品种最多、产量最大的KrF和ArF单体,并打通了除单体以外的其他原材料。在溶剂和光引发剂等环节,国内企业也已具备一定市场份额。