光刻胶的品控与长期稳定供货,离不开上游原材料的自主可控,这正是它被视为战略命题的核心原因。光刻胶由感光树脂、溶剂和添加剂按特定配方与工序配制而成,其中成膜树脂是价值量最大的原材料,约占材料成本的50%,单体约占35%;而目前各类光刻胶所需的树脂几乎全部由海外垄断,低端品类也主要依赖进口,高端品类则面临采购受限。因此,实现原材料自主可控,既是保障供应链稳定的前提,也是成品厂商快速响应下游需求、开发合适配方并抢占市场的关键能力。
原材料自主可控为何是战略命题
光刻胶在光刻环节中均匀涂覆于硅片,与曝光光线发生反应,使曝光部分溶解度改变,从而把电路图形转移到晶圆上。它的体系必须与光刻机的曝光光线相匹配,分为g线、i线、KrF、干法ArF、浸没式ArF、EUV等类别,其中KrF与ArF是最主要的两大类。正因为配方与工艺高度耦合,想要光刻胶品控好并保证长期稳定供货,就离不开上游原材料的自主可控。同时,高端光刻胶定制化程度很高,成品厂商一旦掌控原材料,就能更快速地响应下游需求、开发出合适的配方,这正是自主可控的战略价值所在。
国产替代难在哪些环节
难点集中在成膜树脂的产业化上,主要体现在合成技术与单体供应两方面。
| 环节 | 主要难点 |
|---|---|
| 合成技术 | 最常用的是自由基聚合,容易控制分子量、容易产业化,但分散度(PDI)难以控制得很小,导致无法达到部分光刻性能如LWR;阴离子聚合可控制PDI、LWR更优,但工业化条件苛刻,仅少数公司在产业化上做得很好 |
| 单体供应 | 单体性能直接影响光刻胶质量,纯度要求达99.5%、金属离子含量需小于10亿分之一;能稳定满足要求的单体供应商只有四五家 |
此外,树脂合成背后更多是企业对合成Know-how经验的理解与积累,生产管理与质量控制也须严格把关,以保证每批光刻胶质量一致。相比之下,溶剂、光引发剂等价值量占比不高的原材料,国内企业表现较好。
国内布局进展
国内已有多家公司在溶剂、单体、树脂、光引发剂等环节布局。在最重要的单体领域,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,曾为几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均为其客户,自用方面也已打通除单体以外的其他原材料。在成品环节,以徐州博康、晶瑞电材为代表的国产厂商已实现从零到一的突破。
常见问题
光刻胶原材料主要有哪些,哪一类最关键?
光刻胶原材料主要是溶剂、光引发剂、成膜树脂和添加剂四类,需要说明的是含量占比不等于经济价值。按价值量看,成膜树脂是最核心的原材料,约占总材料成本的50%,其次是占比35%的单体,其他材料合计约15%;部分高端光刻胶的树脂占比更高。
为什么单纯替换供应商难以满足需求?
高端光刻胶定制化程度很高,树脂结构设计涉及单体种类与比例,会直接决定光刻胶能形成的线宽,并影响曝光能量、边缘粗糙度等参数。因此原材料需要与配方同步开发,仅做供应商替换难以匹配整体工艺要求,这也是成品厂商掌控原材料后能更快响应下游的原因。
国内在光刻胶原材料上的自主可控到了什么阶段?
溶剂方面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。单体方面,徐州博康已覆盖80%以上的ArF单体品种,并打通了除单体以外的其他原材料。整体看,国内在多个环节均已有布局,但成膜树脂仍是相对薄弱的环节。