半导体材料·光刻胶市场潜力与技术壁垒分析课件.pptx

1、正文目录正文目录1.1.光光刻刻胶胶是是电电子制造子制造重重要要材材料料 71.光刻胶广泛应用于电子行业 72.光刻胶是半导体制程技术进步的“燃料”113.光刻胶是面板制造的重要原料 174.PCB 是光刻胶应用的场景之一 202.2.光光刻刻胶胶市市场场潜力巨大潜力巨大 221.中国半导体材料市场稳步增长 222.光刻胶是重要半导体材料 233.政策引导，半导体材料将重点发展 244.中国光刻胶市场空间广阔 251.中国大陆晶圆厂产能持续扩张 252.中国大陆显示面板市场方兴未艾 273.中国占据全球 PCB 产能半壁江山 284.产能扩张推动光刻胶市场规模增长 293.3.光光刻刻胶胶材材

2、料料制备壁制备壁垒垒高高 321.技术壁垒 322.客户认证壁垒 333.规模和资金壁垒 334.资质壁垒 334.4.光光刻刻胶胶国国产产替代势替代势在在必行必行 341.全球光刻胶市场寡头垄断 361.日本合成橡胶(JSR)362.东京应化 373.罗门哈斯-陶氏-杜邦 374.信越化学 385.富士胶片 382.中国光刻胶公司 393.光刻胶相关 A 股上市公司 401.南大光电 402.雅克科技 423.上海新阳 434.晶瑞股份 445.容大感光 4616.飞凯材料 487.永太科技 498.江化微 509.强力新材 514.光刻胶相关非上市公司 531.北京科华微电子 532.北旭

3、电子 543.江苏博砚 554.中电彩虹 552图表目录图表目录图 1：全球光刻胶市场结构 7 图 2：中国本土光刻胶企业生产结构 7 图 3：光刻胶胶涂工艺 8 图 4：液晶屏显彩色滤光膜制造有赖于彩色光刻胶 8 图 5：感光阻焊油墨用于 PCB 8 图 6：正性光刻胶显影示意图 9 图 7：负性光刻胶显影示意图 9 图 8：光聚合反应示意图 9 图 9：光分解反应示意图 9 图 10：光交联反应示意图 10 图 11：化学放大光反应示意图 10 图 12：光刻胶分类总结 10 图 13：一种 NMOS 三极管集成电路结构的制造过程 11 图 14：静态旋转法涂胶过程示意图 12 图 15：

4、合格与不合格的静态涂胶过程示意图 12 图 16：动态喷洒法涂胶过程示意图 12 图 17：瑞利公式中各个参数的意义 13 图 18：德国光谱科学家约瑟夫弗劳恩霍夫 13 图 19：典型的浸没光刻系统 15 图 20：双重光刻使加工分辨率翻倍 15 图 21：不合格的双重曝光 16 图 22：合格的双重曝光 16 图 23：TFT-LCD 中阵列与滤光片结构 17 图 24：TFT-LCD 中 TFT 单元的构造 18 图 25：TFT-LCD 中 TFT 单元的构造 18 图 26：TFT-LCD 中 RGB 彩色滤光片和黑色矩阵膜的垂直结构 183图 27：黑色矩阵膜制备流程示意图 19图

5、 28：彩色滤光膜制备流程示意图 19 图 29：双层 ITO 平面结构示意图 19 图 30：单层 ITO 平面结构示意图 19 图 31：双层 ITO 截面结构示意图 20 图 32：单层 ITO 截面结构示意图 20 图 33：PCB 光刻胶应用示意图 20 图 34：干膜光刻胶 21 图 35：湿膜光刻胶 21 图 36：全球半导体材料销售额及增速（单位：十亿美元）22 图 37：国家和地区历年半导体材料销售额（单位：十亿美元）22 图 38：2018 年各个国家和地区的销售占比 22 图 39：半导体材料销售额和中国大陆占比(单位:十亿美元)22 图 40：2018 年半导体材料消耗

6、占比 23 图 41：2018 年半导体制造和封装材料占比 23 图 42：2018 年全球半导体前道各材料市场比重 23 图 43：全球半导体前道材料市场预测 23 图 44：20102024 年全球晶圆厂产能增加量（单位：百万片/年，等效 8 寸晶圆）25 图 45：2010-2020 中国半导体晶圆厂投资额（单位：亿美元）25 图 46：国家大基金一期投资比例 25 图 47：液晶产业转移路径 27 图 48：全球显示工业分布情况 27 图 49：LCD 面板成本构成 27 图 50：彩色滤光片成本构成 27 图 51：2014-2020 中国 PCB 产值（亿美元）28 图 52：20

7、14-2020 全球 PCB 产值（亿美元）28 图 53：PCB 行业成本构成 28 图 54：2011-2018 中国光刻胶市场规模（亿元）29 图 55：2011-2018 中国光刻胶产量与本土产量（万吨）29 图 56：2010-2018 全球半导体光刻胶市场规模（亿美元）30 图 57：2014-2020 全球半导体光刻胶需求结构（亿美元）30 图 58：ArF/ArF 浸没光刻胶市场格局 30 图 59：KrF 光刻胶市场格局 30 图 60：g/I line 光 刻 胶 市 场 格 局 30 图 61：全 球 各 区 域 半 导 体 光 刻 胶 市 场 份 额 31 图 62：光

8、 刻 胶 的 生 产 工 艺 简 要 流 程 32 图 63：全 球 光 刻 胶 生 产 企 业 市 场 份 额 34 图 64：公 司 营 收 持 续 增 长 41 图 65：公 司 净 利 润 情 况 41 图 66：公 司 主 营 业 务 构 成 41 图 67：公 司 销 售 毛 利 率 与 净 利 率 情 况 41 图 68：公 司 营 收 持 续 增 长 42 图 69：公 司 净 利 润 情 况 42 图 70：公 司 主 营 业 务 构 成 434图 71：公司销售毛利率与净利率情况 43图 72：公司营收持续增长 44 图 73：公司净利润情况 44 图 74：公司主营业务构

9、成 44 图 75：公司销售毛利率与净利率情况 44 图 76：公司营收持续增长 45 图 77：公司净利润情况 45 图 78：公司主营业务构成 46 图 79：公司销售毛利率与净利率情况 46 图 80：公司营收持续增长 47 图 81：公司净利润情况 47 图 82：公司主营业务构成 47 图 83：公司销售毛利率与净利率情况 47 图 84：公司营收持续增长 48 图 85：公司净利润情况 48 图 86：公司主营业务构成 48 图 87：公司销售毛利率与净利率情况 48 图 88：公司营收持续增长 49 图 89：公司净利润情况 49 图 90：公司主营业务构成 50 图 91：公司

10、销售毛利率与净利率情况 50 图 92：公司营收持续增长 51 图 93：公司净利润情况 51 图 94：公司主营业务构成 51 图 95：公司销售毛利率与净利率情况 51 图 96：公司营收持续增长 52 图 97：公司净利润情况 52 图 98：公司主营业务构成 52 图 99：公司销售毛利率与净利率情况 52 图 100：公司营收持续增长 54 图 101：公司净利润情况 54表 1：光刻胶基本成分 7 表 2：光刻用光源技术演进 14 表 3：2019 年部分地区相关布局 24 表 4：中国地区新增晶圆厂情况 26 表 5：SEMI 超净高纯试剂标准 33 表 6：国内光刻胶主要生产企

11、业及国产替代情况 35 表 7：日本合成橡胶主要产品 36 表 8：东京应化主要产品 37 表 9：新杜邦光刻胶相关产品 38 表 10：信越化学半导体材料相关产品 38 表 11：富士胶片半导体材料相关产品 39 表 12：国内面板用的光刻胶进展 395表 13：国内外半导体光刻胶对比 40表 14：南大光电光刻胶项目收入预测 41 表 15：LG 化学彩色光刻胶 2017-2019 年度利润表 42 表 16：上海新阳光刻胶项目收入预测 43 表 17：晶瑞股份 2014-2016 年光刻胶销量、单价情况 45 表 18：晶瑞股份光刻胶分类 45 表 19：容大感光主要产品的功能、应用领域

12、情况 46 表 20：容大感光光刻胶及配套产品 47 表 21：飞凯材料光刻胶及配套产品 48 表 22：永太科技光刻胶及配套产品 49 表 23：江化微光刻胶及配套产品 50 表 24：强力新材光刻胶及配套产品 52 表 25：北京科华光刻胶及配套产品 53 表 26：北旭电子光刻胶及配套产品 54 表 27：江苏博砚光刻胶及配套产品 55 表 28：中电彩虹光刻胶及配套产品 56 表 29：A 股相关光刻胶上市公司整理表 571.1.光光刻刻胶胶是电子制造重要是电子制造重要材材料料1.1.光光刻刻胶胶广泛广泛应应用用于于电子电子行行业业光刻胶又称光致抗蚀剂，是一种对光敏感的混合液体。其组成

13、部分包括：光引发剂（包括光增感剂、光致产酸剂）、光刻胶树脂、单体、溶剂和其他助剂。光刻胶可以通过光化学反应，经曝光、显影等光刻工序将所需要的微细图形从 光罩（掩模版）转移到待加工基片上。依据使用场景，这里的待加工基片可以是集成电路材料，显示面板材料或者印 刷电路板。表表 1：光光刻胶基刻胶基本本成分成分光光刻胶成分刻胶成分作用作用光引发剂光引发剂又称光敏剂或光固化剂，是一类能在从光（一般为紫外光）中吸收一定波长的能量，经光化学反应产生具有引发聚合能力的活性中间体的分子。该类光化学反应的产物能与光刻胶中别的物质进一步反应，帮助完成光刻过程。光引发剂对于光刻胶的感光度和分辨率有重要影响。光增感剂、

14、光致 产酸剂能够帮助光引发剂更好地发挥作用。树脂树脂是光刻胶主要组成部分，决定了光刻胶的粘附性、化学抗蚀性，胶膜厚度等基本性能。光引发剂在光化学反应的产物可以改变树脂在显影液中的溶解度，从而帮助完成光刻过程。溶剂溶剂能将光刻胶的各组成部分溶解在一起，同时也是后续光刻化学反应的介质。单体又称为活性稀释剂，对光引发剂的光化学反应有调节作用其他助剂根据不同目的加入光刻胶的添加剂，比如颜料等，作用是调节光刻胶整体的性能。资料来源：浙商证券研究所据第三方机构智研咨询统计，2019 年全球光刻胶市场规模预计近 90 亿美元，自 2010 年至今 CAGR 约 5.4%。预 计该市场未来 3 年仍将以年均

15、5%的速度增长，至 2022 年全球光刻胶市场规模将超过 100 亿美元。光刻胶按应用领域 分类，可分为 PCB 光刻胶、显示面板光刻胶、半导体光刻胶及其他光刻胶。全球市场上不同种类光刻胶的市场结构较 为均衡，具体占比可以如下图左中所示。智研咨询的数据还显示，受益于半导体、显示面板、PCB 产业东移的趋势，自 2011 年至今，光刻胶中国本土供 应规模年华增长率达到 11%，高于全球平均 5%的增速。2019 年中国光刻胶市场本土企业销售规模约 70 亿元，全球占 比约 10%，发展空间巨大。目前，中国本土光刻胶以 PCB 用光刻胶为主，平板显示、半导体用光刻胶供应量占比极低。中国本土光刻胶企

16、业生产结构可以如图 2 中所示。图图 1：全全球球光刻光刻胶胶市场结构市场结构图图 2：中：中国国本土本土光光刻胶企刻胶企业业生生产产结构结构其他光刻胶,PCB光刻胶,25%25%半导体光刻面板光刻胶,胶,24%27%面板光刻半导体光刻胶,胶,3%2%其他光刻胶,1%PCB光刻胶,94%资料来源：智研咨询、浙商证券研究所资料来源：智研咨询、浙商证券研究所6在平板在平板显显示行示行业业；主要使用的光刻胶有彩色及黑色光刻胶、LCD 触摸屏用光刻胶、TFT-LCD 正性光刻胶等。在 光刻和蚀刻生产环节中，光刻胶涂覆于晶体薄膜表面，经曝光、显影和蚀刻等工序将光罩（掩膜版）上的图形转移到 薄膜上，形成与

17、掩膜版对应的几何图形。在在 PCB 行业；行业；主要使用的光刻胶有干膜光刻胶、湿膜光刻胶、感光阻焊油墨等。干膜是用特殊的薄膜贴在处理 后的敷铜板上，进行曝光显影；湿膜和光成像阻焊油墨则是涂布在敷铜板上，待其干燥后进行曝光显影。干膜与湿膜 各有优势，总体来说湿膜光刻胶分辨率高于干膜，价格更低廉，正在对干膜光刻胶的部分市场进行替代。在半导在半导体体集成集成电电路制路制造造行行业业；主要使用 g 线光刻胶、i 线光刻胶、KrF 光刻胶、ArF 光刻胶等。在大规模集成电路 的制造过程中，一般要对硅片进行超过十次光刻。在每次的光刻和刻蚀工艺中，光刻胶都要通过预烘、涂胶、前烘、对准、曝光、后烘、显影和蚀刻

18、等环节，将光罩（掩膜版）上的图形转移到硅片上。图图 3：光：光刻刻胶胶胶胶涂涂工艺工艺图图 4：液：液晶晶屏显屏显彩彩色滤光色滤光膜膜制制造造有赖于有赖于彩彩色光色光刻刻胶胶资料来源：网络、浙商证券研究所资料来源：网络、浙商证券研究所图图 5：感：感光光阻焊阻焊油油墨用于墨用于 PCB资料来源：网络、浙商证券研究所光光刻刻胶胶是是集集成成电电路制路制造造的重的重要要材材料料：光刻胶的质量和性能是影响集成电路性能、成品率及可靠性的关 键因素。光刻工艺的成本约为整个芯片制造工艺的 35%，并且耗费 时间约占整个芯片工艺的 40%-50%。光刻胶材料约占 IC 制造材料总 成本的 4%，市场巨大。因

19、此光刻胶是半导体集成电路制造的核心材料。7按显示按显示效效果分果分类类；光刻胶可分为正性光刻胶和负性光刻胶。负性光刻胶显影时形成的图形与光罩（掩膜版）相反；正性光刻胶形成的图形与掩膜版相同。两者的生产工艺流程基本一致，区别在于主要原材料不同。按照化按照化学学结构结构分分类类；光刻胶可以分为光聚合型，光分解型，光交联型和化学放大型。光聚合型光刻胶采用烯类单 体，在光作用下生成自由基，进一步引发单体聚合，最后生成聚合物；光分解型光刻胶，采用含有重氮醌类化合物(DQN)材料作为感光剂，其经光照后,发生光分解反应，可以制成正性光刻胶；光交联型光刻胶采用聚乙烯醇月桂酸酯等作为 光敏材料，在光的作用下，形

20、成一种不溶性的网状结构，而起到抗蚀作用，可以制成负性光刻胶。在半导体集成电路光刻技术开始使用深紫外（DUV）光源以后，化学放大（CAR）技术逐渐成为行业应用的主流。在化学放大光刻胶技术中，树脂是具有化学基团保护因而难以溶解的聚乙烯。化学放大光刻胶使用光致酸剂（PAG）作为光引发剂。当光刻胶曝光后，曝光区域的光致酸剂（PAG）将会产生一种酸。这种酸在后热烘培工序期间作为催 化剂，将会移除树脂的保护基团从而使得树脂变得易于溶解。化学放大光刻胶曝光速递是 DQN 光刻胶的 10 倍，对深 紫外光源具有良好的光学敏感性，同时具有高对比度，对高分辨率等优点。图图 6：正：正性性光刻光刻胶胶显影示显影示意

21、意图图图图 7：负：负性性光刻光刻胶胶显影示显影示意意图图光光罩罩光罩光罩曝曝光光曝光曝光显影显影光光罩罩光罩光罩曝曝光光曝曝光光显影显影光刻光刻胶胶光刻胶光刻胶光刻光刻胶胶光刻光刻胶胶光刻光刻胶胶光刻胶光刻胶多晶硅层多晶硅层多晶多晶硅层硅层多晶多晶硅层硅层多晶硅多晶硅层层多晶硅多晶硅层层多晶硅层多晶硅层硅衬底硅衬底1 1硅衬硅衬底底2 2硅衬硅衬底底3 3硅衬硅衬底底硅衬硅衬底底硅衬底硅衬底1 12 23 3资料来源：浙商证券研究所资料来源：浙商证券研究所图图 8：光：光聚聚合反合反应应示意图示意图图图 9：光：光分分解反解反应应示意图示意图光照光照聚合反应聚合反应经光照释经光照释进一步释进

22、一步释放自由基放自由基放自由基放自由基光引发剂光引发剂自由基自由基烯类单体烯类单体聚合反应释聚合反应释放自由基放自由基自由自由基基烯类单体烯类单体 继续聚合继续聚合反应释放自反应释放自由基，产生链式反应，由基，产生链式反应，形成图案形成图案资料来源：浙商证券研究所资料来源：浙商证券研究所8图图 10：光交联光交联反反应示应示意意图图图图 11：化化学放学放大大光反光反应应示意图示意图资料来源：浙商证券研究所资料来源：浙商证券研究所按照曝按照曝光光波长波长分分类类；光刻胶可分为紫外光刻胶（300450nm）、深紫外光刻胶（160280nm）、极紫外光刻胶（EUV，13.5nm）、电子束光刻胶、离

23、子束光刻胶、X 射线光刻胶等。不同曝光波长的光刻胶，其适用的光刻极限分辨率不同。通常来说，在使用工艺方法一致的情况下，波长越短，加工分辨率越佳。图图 12：光刻胶光刻胶分分类总结类总结资料来源：浙商证券研究所光刻胶光刻胶P PC CB B：紫：紫 外全谱外全谱面板：紫面板：紫 外全谱外全谱半导体半导体紫外全谱：分立紫外全谱：分立器器件件G G线线，I I线：大于线：大于0.0.3 35 5u um mA Ar rF F，K Kr rF F：2 22 2n nm m与与1 15 50 0n nm m之间之间E EU UV V：2 22 2n nm m以下以下电子束：掩模制备电子束：掩模制备2 2

24、umum以下一以下一般为正性般为正性正负都有正负都有紫外全谱：黑色紫外全谱：黑色与与彩色彩色T TF FT T阵列阵列T TP P触摸屏触摸屏负性为主负性为主 正性正性正性为主正性为主干性：在某些场干性：在某些场景景有优势有优势 湿性：价格低廉湿性：价格低廉，高分辨率高分辨率 油墨油墨正负都有正负都有91.2.光光刻刻胶胶是半是半导导体体制制程技程技术术进进步步的的“燃燃料料”在集成在集成电电路制路制造造领领域域，如如果果说光刻说光刻机机是推是推动动制程制程技技术术进进步步的的“引擎引擎”，光光刻刻胶就胶就是这是这部部“引擎引擎”的的“燃料燃料”。下图展示 了光刻胶如何在一个 NMOS 三极管

25、的制造工艺中发挥作用。NMOS 三级管是半导体制程工艺中最常用的集成电路结 构之一。图图 13：一种一种 NMOS 三极三极管管集集成成电路结电路结构构的制的制造造过程过程资料来源：浙商证券研究所在这样一个典型例子中，步骤 1 中的绿色部分代表红色部分多晶硅材料被涂上了一层光刻胶。在步骤 2 的光刻曝 光过程中，黑色的掩膜遮挡范围之外的光刻胶被都被光刻光源照射，发生了化学性质的改变，在步骤 3 中表现为变成了墨绿色。在步骤 4 里，经过显影之后，红色表征的多晶硅材料上方只有之前被光罩遮挡的地方留下了光刻胶材料。于是，光罩（掩模版）上的图形就被转移到了多晶硅材料上，完成了“光刻”的过程。在此后的

26、步骤 5 到步骤 7 里，基 于“光刻”过程在多晶硅材料上留下的光刻胶图形，“多晶硅层刻蚀”、“光刻胶清洗”和“N+离子注入”工艺共同完成了一 个 NMOS 三极管的构造。上图步骤 1 中的光刻胶涂胶过程也是一种重要的半导体工艺。其目的就是在晶圆表面建立轻薄，均匀且没有缺陷 的光刻胶膜。一般来说，光刻胶膜厚度从 0.5um 到 1.5um 不等，厚度的误差需要在正负 0.01um 以内。半导体光刻胶 的涂敷方法主要是旋转涂胶法，具体可以分为静态静态旋转旋转法法和动态喷动态喷洒洒法法。静态旋静态旋转转法法：首先把光刻胶通过滴胶头堆积在硅片的中心，然后低速旋转使得光刻胶铺开，再以高速旋转甩掉多余的

27、光刻胶。在高速旋转的过程中，光刻胶中的溶剂会挥发一部分。这个过程可以如图表 16 中所示。静态涂胶法中的 光刻胶堆积量非常关键，量少了会导致光刻胶不能充分覆盖硅片，量大了会导致光刻胶在硅片边缘堆积甚至流到硅片 的背面，影响工艺质量。10图图 14：静态旋静态旋转转法涂法涂胶胶过程示过程示意意图图图图 15：合格与合格与不不合格合格的的静态涂静态涂胶胶过程示过程示意意图图资料来源：浙商证券研究所资料来源：浙商证券研究所动态喷动态喷洒洒法法：随着硅片尺寸越来越大，静态涂胶已经不能满足最新的硅片加工需求。相对静态旋转法而言，动态 喷洒法在光刻胶对硅片进行浇注的时刻就开始以低速旋转帮助光刻胶进行最初的

28、扩散。这种方法可以用较少量的光刻 胶形成更均匀的光刻胶铺展，最终以高速旋转形成满足厚薄与均匀度要求的光刻胶膜。图图 16：动态喷动态喷洒洒法涂法涂胶胶过程示过程示意意图图资料来源：浙商证券研究所随着 IC 集成度的提高，世界集成电路的制程工艺水平按已由微米级、亚微米级、深亚微米级进入到纳米级阶段。集成电路线宽不断缩小的趋势，对包括光刻在内的半导体制程工艺提出了新的挑战。在半导体制程的光刻工艺中，集 成电路线宽的特征尺寸可以由如右所示的瑞利公式确定：CD=k1*/NA11图图 17：瑞利公瑞利公式式中各中各个个参数的参数的意意义义资料来源：浙商证券研究所CD(Critical Dimension

29、)表示集成电路制程中的特征尺寸；k1 是瑞利常数，是光刻系统中工艺和材料的一个相关系 数；是曝光波长，而 NA(Numerical Aperture)则代表了光刻机的孔径数值。因此，光刻机需要通过降低瑞利常数和曝 光波长，增大孔径尺寸来制造具有更小特征尺寸的集成电路。其中降低曝光波长与光刻机使用的光源以及光刻胶材料 高度相关。历史上历史上光光刻机刻机所所使用使用的的光光源源波长呈波长呈现现出与出与集集成电成电路路关关键键尺寸同尺寸同步步缩小缩小的的趋趋势势。不同波长的光刻光源要求截然不同 的光刻设备和光刻胶材料。在 20 世纪 80 年代，半导体制成的主流工艺尺寸在 1.2um(1200nm)

30、至 0.8um(800nm)之间。那时候波长 436nm 的光刻光源被广泛使用。在 90 年代前半期，随着半导体制程工艺尺寸朝 0.5um（500nm）和 0.35um（350nm）演进，光刻开始采用 365nm 波长光源。436nm 和 365nm 光源分别是高压汞灯中能量最高，波长最短的两个谱线。高压汞灯技术成熟，因此最早被用来当 作光刻光源。使用波长短，能量高的光源进行光刻工艺更容易激发光化学反应、提高光刻分别率。以研究光谱而闻名 的近代德国科学家约瑟夫弗劳恩霍夫将这两种波长的光谱分别命名为 G 线和 I 线。这也是 g-line 光刻和 i-line 光刻技 术命名的由来。图图 18：

31、德国光德国光谱谱科学科学家家约瑟约瑟夫夫弗劳弗劳恩恩霍霍夫夫资料来源：网络、浙商证券研究所1213g-line 与与 i-line 光刻胶均光刻胶均使使用线性用线性酚酚醛成醛成分分作为作为树树脂脂主主体，重体，重氮氮萘醌萘醌成成分分（DQN 体系）体系）作作为感为感光光剂剂。未经曝光的DQN 成分作为抑制剂，可以十倍或者更大的倍数降低光刻胶在显影液中的溶解速度。曝光后，重氮萘醌(DQN)基团转 变为烯酮，与水接触时，进一步转变为茚羟酸，从而得以在曝光区被稀碱水显影时除去。由此，曝光过的光刻胶会溶 解于显影液而被去除，而未曝光的光刻胶部分则得以保留。虽然 g-line 光刻胶和 i-line 光

32、刻胶使用的成分类似，但是其 树脂和感光剂在微观结构上均有变化，因而具有不同的分辨率。G-line 光刻胶适用于 0.5um(500nm)以上尺寸的集成电 路制作，而 i-line 光刻胶使用于 0.35um（350nm）至 0.5um（500nm）尺寸的集成电路制作。此外，这两种光刻胶均可 以用于液晶平板显示等较大面积电子产品的制作。90 年代后半期年代后半期，遵从遵从摩尔摩尔定律的定律的指指引，引，半半导体导体制制程程工工艺尺寸艺尺寸开开始缩小始缩小到到 0.35um（350nm）以下，以下，因因而开而开始始要要求求 更高分更高分辨辨率的率的光光刻技刻技术术。深紫外光由于波长更短，衍射作用小

33、，所以可以用于更高分辨率的光刻光源。随着 KrF、ArF 等稀有气体卤化物准分子激发态激光光源研究的发展，248nm（KrF）、193nnm（ArF）的光刻光源技术开始成熟并投 入实际使用。然而,由于 DQN 体系光刻胶对深紫外光波段的强烈吸收效应，KrF 和 ArF 作为光刻气体产生的射光无法穿透 DQN光刻胶，这意味着光刻分辨率会受到严重影响。因此深紫外光刻胶采取了与i-line 和g-line 光刻胶完全不同的技术体系，这种技术体系被称为化学放大光阻体系(Chemically Amplified Resist,CAR)。在 CAR 技术体系中，光刻胶中的光引发剂 经过曝光后并不直接改变光

34、刻胶在显影液中的溶解度，而是产生酸。在后续的热烘培流程的高温环境下，曝光产生的 酸作为催化剂改变光刻胶在显影液中的溶解度。因此 CAR 技术体系下的光引发剂又叫做光致酸剂。由于 CAR 光刻胶的光致酸剂产生的酸本身并不会在曝光过程中消耗而仅仅作为催化剂而存在，因此少量的酸就 可以持续地起到有效作用。CAR 光刻胶的光敏感性很强，所需要从深紫外辐射中吸收的能量很少，大大加强了光刻的 效率。CAR 光刻胶曝光速递是 DQN 光刻胶的 10 倍左右。从 90 年代后半期开始，光刻光源就开始采用 248nm 的 KrF 激光；而从 2000 年代开始，光刻就进一步转向使用193nm 波长的 ArF 准

35、分子激光作为光源。在那之后一直到今天的约 20 年里，193nm 波长的 ArF 准分子激光一直是半 导体制程领域性能最可靠，使用最广泛的光刻光源。一般而言，KrF（248nm）光刻胶使用聚对羟基苯乙烯及其衍生物 作为成膜树脂，使用磺酸碘鎓盐和硫鎓盐作为光致酸剂；而 ArF（193nm）光刻胶则多使用聚甲基丙烯酸酯衍生物，环烯烃-马来酸酐共聚物，环形聚合物等作为成膜树脂；由于化学结构上的原因，Arf(193nm)光刻胶需要比 KrF（248nm）光刻胶更加敏感的光致酸剂。虽然在 2007 年之后，一些波长更短的准分子光刻光源技术陆续出现，但是这些波段的辐射都很容易被光刻镜头等 光学材料吸收，使

36、这些材料受热产生膨胀而无法正常工作。少数可以和这些波段的辐射正常工作的光学材料，比如氟 化钙（萤石）等，成本长期居高不下。再加上浸没光浸没光刻刻和多重曝光多重曝光等新技术的出现，193nm 波长 ArF 光刻系统突破了 此前 65nm 分辨率的瓶颈，所以在 45nm 到 10nm 之间的半导体制程工艺中，ArF 光刻技术仍然得到了最广泛的应用。表表 2：光光刻用光刻用光源源技术技术演演进进198619891992199519982001200420072010 之后之后制程尺寸/um1.20.80.50.350.250.180.130.101.20.8-1.20.20.60.090.20.09

37、资料来源：晶瑞股份招股书，SEMI，浙商证券研究所半导体集成电路用试剂材料的纯度要求较高，基本集中在 SEMI G3、G4 水平，我国的研发水平与国际尚存在较 大差距；半导体分立器件对超净高纯试剂纯度的要求要低于集成电路，基本集中在 SEMI G2 级水平，国内企业的生产 技术能够满足大部分的生产需要；平板显示和 LED 领域对于超净高纯试剂的等级要求为 SEMI G2、G3 水平，国内企 业的生产技术能够满足大部分的生产需求。2.2.客客户户认认证壁垒证壁垒包括光刻胶在内的微电子化学品有技术要求高、功能性强、产品更新快等特点，其产品品质对下游电子产品的质 量和效率有非常大的影响。因此，下游企

38、业对微电子化学品供应商的质量和供货能力十分重视，常采用认证采购的模 式，需要通过送样检验、技术研讨、信息回馈、技术改进、小批试做、大批量供货、售后服务评价等严格的筛选流程。认证时认证时间间久，久，要要求严求严苛苛；一般产品得到下游客户的认证需要较长的时间周期。显示面板行业通常为 1-2 年，集成电路行业由于要求较高，认证周期能达到 2-3 年时间；认证阶段内，光刻胶供应商没有该客户的收入，这需要供应收 有足够的资金实力。光刻胶光刻胶供供应商应商与与客户客户粘粘性性大大；一般情况下，为了保持光刻胶供应和效果的稳定，下游客户与光刻胶供应商一旦建 立供应关系后，不会轻易更换。通过建立反馈机制，满足个

39、性化需求，光刻胶供应商与客户的粘性不断增加。后来者 想要加入到供应商行列，往往需要满足比现有供应商更高的要求。所以光刻胶行业对新进入者壁垒较高。3.3.规规模模和和资金资金壁壁垒垒通常光刻胶等微电子化学品不仅品质要求高，而且需要多种不同的品类满足下游客户多样化的需。如果没有规模 效益，供应商就无法承担满足高品质多样化需求带来的开销。因此，品种规模构成了进入该行业的重要壁垒。同时，一般微电子化学品具有一定的腐蚀性，对生产设备有较高的要求，且生产环境需要进行无尘或微尘处理。制备高端微 电子化学品还需要全封闭、自动化的工艺流程，以避免污染，提高质量。因此，光刻胶等微电子化学品生产在安全生 产、环保设

40、备、生产工艺系统、过程控制体系以及研发投资等方面要求较高。如果没有强大的资金实力，企业就难以 在设备、研发和技术服务上取得竞争优势，以提升可持续发展能力。因此，光刻胶这样的微电子化学品行业具备较高 的资金壁垒。4.4.资资质质壁壁垒垒包括光刻胶在内的微电子化学品中大部分产品为危险化学品、易制毒化学品或易制爆化学品，近年来我国对化学 品生产经营执行严格而完善的行业管理体系，安全生产许可条例、危险化学品安全管理条例、危险化学品生产企 业安全生产许可证实施办法、易制毒化学品管理条例、易制毒化学品购销和运输管理办法等法规都对化学品生 产经营执行强制性的许可制度，需取得各类生产经营许可证、安全 生产许可

41、证方可进行生产经营。化学试剂企业需要 在生产、存储、销售等过程中 满足监管条例在设施、人员、管理等方面的严格要求，才能取得化学试剂的生产经营许 可证和安全生产许可证。另一方面，国家对于环保问题关切也使得化学试剂企业用于环保的投入日益增加。安全和环 保要求的提升使得新进企业进入化工领域的难度越来越大，构成了企业进入光刻胶等微电子化学品生产、经营领域的 行政许可壁垒。4.光刻光刻胶胶国产替代势在必行国产替代势在必行光刻胶光刻胶行行业具业具有有极高极高的的行行业业壁垒壁垒，因此因此在在全球全球范范围其围其行行业都呈业都呈现现寡头寡头垄垄断的断的局局面面。光刻胶行业长年被日本和美国 专业公司垄断。目前

42、前五大厂商就占据了全球光刻胶市场 87%的份额，行业集中度高。其中，日本 JSR、东京应化、日本信越与富士电子材料市占率加和达到 72%。并且高分辨率的 KrF 和 ArF 半导体光刻胶核心技术亦基本被日本和美 国企业所垄断，产品绝大多数出自日本和美国公司，如杜邦、JSR 株式会社、信越化学、东京应化工业、Fujifilm，以 及韩国东进等企业。整个光刻胶市场格局来看，日本是光刻胶行业的巨头聚集地。日韩材日韩材料料摩擦摩擦：半半导体导体材料材料国产化国产化是是必然必然趋趋势势；2019 年 7 月份，在日韩贸易争端的背景下，日本宣布对韩国实施三种半导体产业材料实施禁运，包含刻蚀气体，光刻胶和氟

43、聚酰亚胺。韩国是全球存储器生产基地，显示屏生产基地，也是全球晶圆代工基地，三星，海力士，东部高科等一大批晶圆代工厂和显示屏厂都需要日本的半导体材料。这三种 材料直接掐断了韩国存储器和显示屏的经济支柱。在禁运之后，韩国半导体产业面临空前危机，一时间，三星半导体，海力士等全球存储器龙头都处于时刻停产危机，三星本身的材料存货只能支撑 3 个月的生产。三星，海力士高管也是 频频去日本交涉。同为美国重要盟友的日韩之间尚且如此，尚在发展初期的中国科技产业更需要敲响警钟。目前中国 大陆对于电子材料，特别是光刻胶方面对国外依赖较高。所以在半导体材料方面的国产代替是必然趋势。中美贸中美贸易易摩擦摩擦：光光刻胶刻

44、胶国产国产代替是代替是中中国半国半导导体产体产业业的的迫迫切需要切需要；自从中美贸易摩擦依赖，中国大陆积极布局集成 电路产业。在半导体材料领域，光刻胶作为是集成电路制程技术进步的“燃料”，是国产代替重要环节，也是必将国产 化的产品。光刻是半导制程的核心工艺，对制造出更先进，晶体管密度更大的集成电路起到决定性作用。每一代新的 光刻工艺都需要新一代的光刻胶技术相匹配。现在，一块半导体芯片在制造过程中一般需要进行 10-50 道光刻过程。其中不同的光刻过程对于光刻胶也有不一样的具体需求。光刻胶若性能不达标会对芯片成品率造成重大影响。目前中 国光刻胶国产化水平严重不足，重点技术差距在半导体光刻胶领域，

45、有 2-3 代差距，随着下游半导体行业、LED 及平 板显示行业的快速发展，未来国内光刻胶产品国产化替代空间巨大。当今，中国通过国家集成电路产业投资基金（大基金）撬动全社会资源对半导体产业进行投资和扶持。同时，国 内光刻胶企业积极抓住中国晶圆制造扩产的百年机遇，发展光刻胶业务，力争早日追上国际先进水平，打进国内新建 晶圆厂的供应链。光刻胶的国产化公关正在全面展开，在面板屏显光刻胶领域，中国已经出现了一批有竞争力的本土 企业。在半导体和面板光刻胶领域，尽管国产光刻胶距离国际先进水平仍然有差距，但是在政策的支持和自身的不懈 努力之下，中国已经有一批光刻胶企业陆续实现了技术突破。图图 63：全球光全

46、球光刻刻胶生胶生产产企业市企业市场场份额份额其他,13%富士电子,10%日本JSR,28%信越化学,13%东京TOK,罗门哈21%斯,15%资料来源：卓创资讯、浙商证券研究所3334表表 6：国国内光刻内光刻胶胶主要主要生生产企产企业业及国产及国产替替代情况代情况主主要类型要类型细细分类型分类型近近年国内年国内市市场场规规模（亿模（亿元元）国国产化情况产化情况国国内公司内公司PCB 光刻胶干膜光刻胶40几乎全部进口湿膜及阻焊油墨3546%容大感光、东方材料、北京力拓 达、飞凯材料LCD 光刻胶CF 彩色光刻胶165%：永太科技已经通过华星 光电认证；雅克科技子公司 收购 LG 化学旗下彩色光刻

47、 胶部分资产永太科技（产能建成）、雅克科技（收购 LG 彩胶）、鼎材科技、北旭新材、阜阳欣弈华CF 黑色光刻胶5.5上海新阳（产能在建）、江苏博 砚（产能建成）、阜阳欣弈华LCD 光刻胶1.11.530%40%晶瑞股份（苏州瑞红）、容大感光、北京科华TFT-LCD 正性光刻胶56大部分靠进口晶瑞股份旗下苏州瑞红、北京科华、容大感光、中电彩虹、飞凯 材料（产能扩建）、京东方旗下 北旭电子（产能扩建）LED 光刻胶宽普 g/i/h 线（365/405/433nm）23100%晶瑞股份旗下苏州瑞红、北京科 华、容大感光（产能建设）半导体光刻胶环化橡胶类光刻胶0.51015%晶瑞股份（苏州瑞红）、北京

48、科华g/i 线光刻胶（436/365nm）215%容大感光（产能建设）、晶瑞股份旗下苏州瑞红（02 专项）、北 京科华、潍坊星泰克KrF/ArF 光刻胶（248/193nm）5几乎全部进口上海新阳（产能建设）、南大光电（02 专项）、晶瑞股份（苏州 瑞红）（科研攻关）、北京科华极紫外(EUV)光刻胶国内处于早期研究阶段北京科华（02 专项）资料来源：新材料在线、浙商证券研究所354.1.全全球球光光刻胶刻胶市市场场寡寡头垄断头垄断20 世纪后期是亚洲经济腾飞的年代。世界的半导体产业在那时逐渐转移至亚洲，并首先在日本生根发芽。这都为日本的半导体材料的发展奠定了良好的基础。日本在 80 年代就大力

49、投入光刻胶产业，日本合成橡胶(JSR)与东京应化（TOK）自那个时候起就是行业中的佼佼者。目前日本企业在国际光刻胶领域占据领导性地位。在 2019 年的日韩贸 易争端中，日本通过对韩国禁运光刻胶打击了整个韩国半导体行业。4.1.1.日本合日本合成成橡橡胶胶(JSR)JSR 是靠乳是靠乳胶胶业务业务起起家家的的，从橡胶从橡胶树树脂业脂业务务切入切入光光刻刻胶胶领域的领域的日日本精本精细细化工化工企企业业。JSR 成立于 1957 年，一开始，JSR 主要从事乳胶的生产和销售。在 1964 年，JSR 开始进入合成树脂领域，并将其应用于 ABS 橡胶等产品。此后，JSR 依靠乳胶与树脂橡胶业务迅速

50、发展。由于合成树脂也是光刻胶的主要材料之一，JSR 在 80 年代初开始借由树脂技术切入光刻胶领域。在其后至今的 40 年里，JSR 光刻胶业务随着半导体制程技术一同进步成长。从浸没式 ArF 光刻胶到 EUV 极紫外光刻胶，在每一次光刻胶的技术变革中，JSR 都扮演了行业先锋的角色。目 前 JSR 在全球的光刻机市场中份额约为 28%。JSR 主要分为两个事业部，石油化工事业部和精细化工事业部，其中精 细化工事业部包括半导体材料、显示材料和边缘计算材料三个领域；JSR 导体材料领域产品包括光刻胶、CMP 材料、封装测试材料等，显示材料包括 LCD 平板材料，反射膜材料和其它功能涂覆材料。截至