一文看懂光刻膠

光刻膠又稱光致抗蝕劑，是一種對光敏感的混合液體。其組成部分包括：光引發(fā)劑（包括光增感劑、光致產(chǎn)酸劑）、光刻膠樹脂、單體、溶劑和其他助劑。光刻膠可以通過光化學反應，經(jīng)曝光、顯影等光刻工序?qū)⑺枰奈⒓殘D形從光罩（掩模版）轉(zhuǎn)移到待加工基片上。依據(jù)使用場景，這里的待加工基片可以是集成電路材料，顯示面板材料或者印刷電路板。

據(jù)第三方機構(gòu)智研咨詢統(tǒng)計，2019年全球光刻膠市場規(guī)模預計近90億美元，自 2010年至今CAGR約5.4%。預計該市場未來3年仍將以年均5%的速度增長，至2022年全球光刻膠市場規(guī)模將超過100億美元。光刻膠按應用領(lǐng)域分類，可分為 PCB 光刻膠、顯示面板光刻膠、半導體光刻膠及其他光刻膠。全球市場上不同種類光刻膠的市場結(jié)構(gòu)較為均衡，具體占比可以如下圖所示。

（全球光刻膠市場結(jié)構(gòu)）

智研咨詢的數(shù)據(jù)還顯示，受益于半導體、顯示面板、PCB產(chǎn)業(yè)東移的趨勢，自 2011年至今，光刻膠中國本土供應規(guī)模年華增長率達到11%，高于全球平均 5%的增速。2019年中國光刻膠市場本土企業(yè)銷售規(guī)模約70億元，全球占比約 10%，發(fā)展空間巨大。目前，中國本土光刻膠以PCB用光刻膠為主，平板顯示、半導體用光刻膠供應量占比極低。中國本土光刻膠企業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)可以如圖所示。

（中國本土光刻膠企業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)）

光刻膠分類

在平板顯示行業(yè)；主要使用的光刻膠有彩色及黑色光刻膠、LCD觸摸屏用光刻膠、TFT-LCD正性光刻膠等。在光刻和蝕刻生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，光刻膠涂覆于晶體薄膜表面，經(jīng)曝光、顯影和蝕刻等工序?qū)⒐庹郑ㄑ谀ぐ妫┥系膱D形轉(zhuǎn)移到薄膜上，形成與掩膜版對應的幾何圖形。

（光刻膠膠涂工藝）

在PCB行業(yè)；主要使用的光刻膠有干膜光刻膠、濕膜光刻膠、感光阻焊油墨等。干膜是用特殊的薄膜貼在處理后的敷銅板上，進行曝光顯影；濕膜和光成像阻焊油墨則是涂布在敷銅板上，待其干燥后進行曝光顯影。干膜與濕膜各有優(yōu)勢，總體來說濕膜光刻膠分辨率高于干膜，價格更低廉，正在對干膜光刻膠的部分市場進行替代。

（液晶屏顯彩色濾光膜制造有賴于彩色光刻膠）

在半導體集成電路制造行業(yè)；主要使用g線光刻膠、i線光刻膠、KrF光刻膠、ArF光刻膠等。在大規(guī)模集成電路的制造過程中，一般要對硅片進行超過十次光刻。在每次的光刻和刻蝕工藝中，光刻膠都要通過預烘、涂膠、前烘、對準、曝光、后烘、顯影和蝕刻等環(huán)節(jié)，將光罩（掩膜版）上的圖形轉(zhuǎn)移到硅片上。

（感光阻焊油墨用于 PCB）

光刻膠是集成電路制造的重要材料：光刻膠的質(zhì)量和性能是影響集成電路性能、成品率及可靠性的關(guān)鍵因素。光刻工藝的成本約為整個芯片制造工藝的35%，并且耗費時間約占整個芯片工藝的40%-50%。光刻膠材料約占IC制造材料總成本的4%，市場巨大。因此光刻膠是半導體集成電路制造的核心材料。

（正性光刻膠顯影示意圖）

按顯示效果分類；光刻膠可分為正性光刻膠和負性光刻膠。負性光刻膠顯影時形成的圖形與光罩（掩膜版）相反；正性光刻膠形成的圖形與掩膜版相同。兩者的生產(chǎn)工藝流程基本一致，區(qū)別在于主要原材料不同。

（負性光刻膠顯影示意圖）

按照化學結(jié)構(gòu)分類；光刻膠可以分為光聚合型，光分解型，光交聯(lián)型和化學放大型。光聚合型光刻膠采用烯類單體，在光作用下生成自由基，進一步引發(fā)單體聚合，最后生成聚合物；

（光聚合反應示意圖）

光分解型光刻膠，采用含有重氮醌類化合物(DQN)材料作為感光劑，其經(jīng)光照后,發(fā)生光分解反應，可以制成正性光刻膠；光交聯(lián)型光刻膠采用聚乙烯醇月桂酸酯等作為光敏材料，在光的作用下，形成一種不溶性的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而起到抗蝕作用，可以制成負性光刻膠。

（光分解反應示意圖）

在半導體集成電路光刻技術(shù)開始使用深紫外（DUV）光源以后，化學放大（CAR）技術(shù)逐漸成為行業(yè)應用的主流。在化學放大光刻膠技術(shù)中，樹脂是具有化學基團保護因而難以溶解的聚乙烯?；瘜W放大光刻膠使用光致酸劑（PAG）作為光引發(fā)劑。

（光交聯(lián)反應示意圖）

當光刻膠曝光后，曝光區(qū)域的光致酸劑（PAG）將會產(chǎn)生一種酸。這種酸在后熱烘培工序期間作為催化劑，將會移除樹脂的保護基團從而使得樹脂變得易于溶解?；瘜W放大光刻膠曝光速遞是DQN光刻膠的10倍，對深紫外光源具有良好的光學敏感性，同時具有高對比度，對高分辨率等優(yōu)點。

（化學放大光反應示意圖）

按照曝光波長分類；光刻膠可分為紫外光刻膠（300~450nm）、深紫外光刻膠（160~280nm）、極紫外光刻膠（EUV，13.5nm）、電子束光刻膠、離子束光刻膠、X射線光刻膠等。不同曝光波長的光刻膠，其適用的光刻極限分辨率不同。通常來說，在使用工藝方法一致的情況下，波長越短，加工分辨率越佳。

（光刻膠分類總結(jié)）

光刻膠是半導體制程技術(shù)進步的“燃料”

在集成電路制造領(lǐng)域，如果說光刻機是推動制程技術(shù)進步的“引擎”，光刻膠就是這部“引擎”的“燃料”。下圖展示了光刻膠如何在一個NMOS三極管的制造工藝中發(fā)揮作用。NMOS三級管是半導體制程工藝中最常用的集成電路結(jié)構(gòu)之一。

（一種 NMOS 三極管集成電路結(jié)構(gòu)的制造過程）

在這樣一個典型例子中，步驟1中的綠色部分代表紅色部分多晶硅材料被涂上了一層光刻膠。在步驟2的光刻曝光過程中，黑色的掩膜遮擋范圍之外的光刻膠被都被光刻光源照射，發(fā)生了化學性質(zhì)的改變，在步驟3中表現(xiàn)為變成了墨綠色。在步驟4里，經(jīng)過顯影之后，紅色表征的多晶硅材料上方只有之前被光罩遮擋的地方留下了光刻膠材料。

于是，光罩（掩模版）上的圖形就被轉(zhuǎn)移到了多晶硅材料上，完成了“光刻”的過程。在此后的步驟5到步驟7里，基于“光刻”過程在多晶硅材料上留下的光刻膠圖形，“多晶硅層刻蝕”、“光刻膠清洗”和“N+離子注入”工藝共同完成了一個NMOS 三極管的構(gòu)造。

上圖步驟1中的光刻膠涂膠過程也是一種重要的半導體工藝。其目的就是在晶圓表面建立輕薄，均勻且沒有缺陷的光刻膠膜。一般來說，光刻膠膜厚度從0.5um到1.5um 不等，厚度的誤差需要在正負0.01um以內(nèi)。半導體光刻膠的涂敷方法主要是旋轉(zhuǎn)涂膠法，具體可以分為靜態(tài)旋轉(zhuǎn)法和動態(tài)噴灑法。

（靜態(tài)旋轉(zhuǎn)法涂膠過程示意圖）

靜態(tài)旋轉(zhuǎn)法：首先把光刻膠通過滴膠頭堆積在硅片的中心，然后低速旋轉(zhuǎn)使得光刻膠鋪開，再以高速旋轉(zhuǎn)甩掉多余的光刻膠。在高速旋轉(zhuǎn)的過程中，光刻膠中的溶劑會揮發(fā)一部分。這個過程可以如圖表16中所示。靜態(tài)涂膠法中的光刻膠堆積量非常關(guān)鍵，量少了會導致光刻膠不能充分覆蓋硅片，量大了會導致光刻膠在硅片邊緣堆積甚至流到硅片的背面，影響工藝質(zhì)量。

（合格與不合格的靜態(tài)涂膠過程示意圖）

動態(tài)噴灑法：隨著硅片尺寸越來越大，靜態(tài)涂膠已經(jīng)不能滿足最新的硅片加工需求。相對靜態(tài)旋轉(zhuǎn)法而言，動態(tài)噴灑法在光刻膠對硅片進行澆注的時刻就開始以低速旋轉(zhuǎn)幫助光刻膠進行最初的擴散。這種方法可以用較少量的光刻膠形成更均勻的光刻膠鋪展，最終以高速旋轉(zhuǎn)形成滿足厚薄與均勻度要求的光刻膠膜。

（動態(tài)噴灑法涂膠過程示意圖）

隨著IC集成度的提高，世界集成電路的制程工藝水平按已由微米級、亞微米級、深亞微米級進入到納米級階段。集成電路線寬不斷縮小的趨勢，對包括光刻在內(nèi)的半導體制程工藝提出了新的挑戰(zhàn)。在半導體制程的光刻工藝中，集成電路線寬的特征尺寸可以由如右所示的瑞利公式確定：CD= k1*λ/NA

（瑞利公式中各個參數(shù)的意義）

CD (Critical Dimension)表示集成電路制程中的特征尺寸；k1是瑞利常數(shù)，是光刻系統(tǒng)中工藝和材料的一個相關(guān)系數(shù)；λ是曝光波長，而NA(Numerical Aperture)則代表了光刻機的孔徑數(shù)值。因此，光刻機需要通過降低瑞利常數(shù)和曝光波長，增大孔徑尺寸來制造具有更小特征尺寸的集成電路。其中降低曝光波長與光刻機使用的光源以及光刻膠材料高度相關(guān)。

歷史上光刻機所使用的光源波長呈現(xiàn)出與集成電路關(guān)鍵尺寸同步縮小的趨勢。不同波長的光刻光源要求截然不同的光刻設(shè)備和光刻膠材料。在20世紀80年代，半導體制成的主流工藝尺寸在1.2um(1200nm)至 0.8um(800nm)之間。那時候波長436nm的光刻光源被廣泛使用。在90年代前半期，隨著半導體制程工藝尺寸朝 0.5um（500nm）和0.35um（350nm）演進，光刻開始采用365nm波長光源。

436nm和365nm光源分別是高壓汞燈中能量最高，波長最短的兩個譜線。高壓汞燈技術(shù)成熟，因此最早被用來當作光刻光源。使用波長短，能量高的光源進行光刻工藝更容易激發(fā)光化學反應、提高光刻分別率。以研究光譜而聞名的近代德國科學家約瑟夫·弗勞恩霍夫?qū)⑦@兩種波長的光譜分別命名為G線和I線。這也是 g-line光刻和 i-line光刻技術(shù)命名的由來。

g-line與i-line光刻膠均使用線性酚醛成分作為樹脂主體，重氮萘醌成分（DQN 體系）作為感光劑。未經(jīng)曝光的DQN成分作為抑制劑，可以十倍或者更大的倍數(shù)降低光刻膠在顯影液中的溶解速度。

曝光后，重氮萘醌(DQN)基團轉(zhuǎn)變?yōu)橄┩c水接觸時，進一步轉(zhuǎn)變?yōu)檐崃u酸，從而得以在曝光區(qū)被稀堿水顯影時除去。由此，曝光過的光刻膠會溶解于顯影液而被去除，而未曝光的光刻膠部分則得以保留。雖然g-line光刻膠和i-line 光刻膠使用的成分類似，但是其樹脂和感光劑在微觀結(jié)構(gòu)上均有變化，因而具有不同的分辨率。G-line光刻膠適用于0.5um(500nm)以上尺寸的集成電路制作，而i-line光刻膠使用于0.35um（350nm至0.5um（500nm）尺寸的集成電路制作。

此外，這兩種光刻膠均可以用于液晶平板顯示等較大面積電子產(chǎn)品的制作。

90年代后半期，遵從摩爾定律的指引，半導體制程工藝尺寸開始縮小到0.35um（350nm）以下，因而開始要求更高分辨率的光刻技術(shù)。深紫外光由于波長更短，衍射作用小，所以可以用于更高分辨率的光刻光源。隨著 KrF、ArF等稀有氣體鹵化物準分子激發(fā)態(tài)激光光源研究的發(fā)展，248nm（KrF）、193nnm（ArF）的光刻光源技術(shù)開始成熟并投入實際使用。

然而,由于 DQN 體系光刻膠對深紫外光波段的強烈吸收效應，KrF和ArF作為光刻氣體產(chǎn)生的射光無法穿透DQN光刻膠，這意味著光刻分辨率會受到嚴重影響。因此深紫外光刻膠采取了與i-line和g-line光刻膠完全不同的技術(shù)體系，這種技術(shù)體系被稱為化學放大光阻體系(Chemically Amplified Resist, CAR)。

在CAR技術(shù)體系中，光刻膠中的光引發(fā)劑經(jīng)過曝光后并不直接改變光刻膠在顯影液中的溶解度，而是產(chǎn)生酸。在后續(xù)的熱烘培流程的高溫環(huán)境下，曝光產(chǎn)生的酸作為催化劑改變光刻膠在顯影液中的溶解度。因此CAR技術(shù)體系下的光引發(fā)劑又叫做光致酸劑。

由于CAR光刻膠的光致酸劑產(chǎn)生的酸本身并不會在曝光過程中消耗而僅僅作為催化劑而存在，因此少量的酸就可以持續(xù)地起到有效作用。CAR光刻膠的光敏感性很強，所需要從深紫外輻射中吸收的能量很少，大大加強了光刻的效率。CAR 光刻膠曝光速遞是 DQN 光刻膠的10倍左右。

從 90 年代后半期開始，光刻光源就開始采用 248nm 的 KrF 激光；而從 2000 年代開始，光刻就進一步轉(zhuǎn)向使用193nm 波長的 ArF 準分子激光作為光源。在那之后一直到今天的約 20 年里，193nm 波長的 ArF 準分子激光一直是半導體制程領(lǐng)域性能最可靠，使用最廣泛的光刻光源。

一般而言，KrF（248nm）光刻膠使用聚對羥基苯乙烯及其衍生物作為成膜樹脂，使用磺酸碘鎓鹽和硫鎓鹽作為光致酸劑；而ArF（193nm）光刻膠則多使用聚甲基丙烯酸酯衍生物，環(huán)烯烴-馬來酸酐共聚物，環(huán)形聚合物等作為成膜樹脂；由于化學結(jié)構(gòu)上的原因，Arf(193nm)光刻膠需要比KrF（248nm）光刻膠更加敏感的光致酸劑。

雖然在2007年之后，一些波長更短的準分子光刻光源技術(shù)陸續(xù)出現(xiàn)，但是這些波段的輻射都很容易被光刻鏡頭等光學材料吸收，使這些材料受熱產(chǎn)生膨脹而無法正常工作。少數(shù)可以和這些波段的輻射正常工作的光學材料，比如氟化鈣（螢石）等，成本長期居高不下。再加上浸沒光刻和多重曝光等新技術(shù)的出現(xiàn)，193nm波長ArF光刻系統(tǒng)突破了此前 65nm 分辨率的瓶頸，所以在45nm 到10nm之間的半導體制程工藝中，ArF光刻技術(shù)仍然得到了最廣泛的應用。

（光刻用光源技術(shù)演進）

浸沒光刻；在與浸沒光刻相對的干法光刻中，光刻透鏡與光刻膠之間是空氣。光刻膠直接吸收光源發(fā)出的紫外輻射并發(fā)生光化學反應。在浸沒光刻中，光刻鏡頭與光刻膠之間是特定液體。這些液體可以是純水也可以是別的化合物液體。光刻光源發(fā)出的輻射經(jīng)過這些液體的時候發(fā)生了折射，波長變短。這樣，在不改變光源的前提條件下，更短波長的紫外光被投影光刻膠上，提高了光刻加工的分辨率。下圖左展示了一個典型的浸沒光刻系統(tǒng)。

（典型的浸沒光刻系統(tǒng)）

雙重光刻；雙重光刻的意思是通過兩次光刻使得加工分辨率翻倍。實現(xiàn)這個目的的一種方法是在第一次光刻過后平移同一個光罩進行第二次光刻，以提高加工分辨率。下圖右展示了這樣一個過程。下圖右中雙重光刻子進行了兩次涂膠，兩次光刻和兩次刻蝕。隨著光刻膠技術(shù)的進步，僅需要一次涂膠，兩次光刻和一次刻蝕的雙重光刻工藝也成為可能。

（雙重光刻使加工分辨率翻倍）

浸沒光刻和雙重光刻技術(shù)在不改變 193nm波長ArF光刻光源的前提下，將加工分辨率推向10nm的數(shù)量級。與此同時，這兩項技術(shù)對光刻膠也提出了新的要求。在浸沒工藝中；光刻膠首先不能與浸沒液體發(fā)生化學反應或浸出擴散，損傷光刻膠自身和光刻鏡頭；其次，光刻膠的折射率必須大于透鏡，液體和頂部涂層。因此光刻膠中主體樹脂的折射率一般要求達到1.9以上；接著，光刻膠不能在浸沒液體的浸泡下和后續(xù)的烘烤過程中發(fā)生形變，影響加工精度；最后，當浸沒工藝目標分辨率接近10nm時，將對于光刻膠多個性能指標的權(quán)衡都提出了更加苛刻的挑戰(zhàn)。浸沒 ArF 光刻膠制備難度大于干性 ArF 光刻膠，是 ArF光刻加工分辨率突破 45nm 的關(guān)鍵之一。

（不合格的雙重曝光）

在雙重曝光工藝中，若光刻膠可以接受多次光刻曝光而不在光罩遮擋的區(qū)域發(fā)生光化學反應，就可以節(jié)省一次刻蝕，一次涂膠和一次光刻膠清洗流程。下圖左展示了一次不合格的雙重曝光過程。由于在非曝光區(qū)域光刻膠仍然會接受到相對少量的光刻輻射，在兩次曝光過程后，非曝光區(qū)域接受到的輻射有可能超過光刻膠的曝光閾值E0，而發(fā)生錯誤的光刻反應。在下圖右中，非曝光區(qū)域的光刻膠在兩次曝光后接受到的輻射能量仍然小于其曝光閾值E0，因此下圖右是一次合格的雙重曝光。從這個例子可以看出，與單次曝光不同，雙重曝光要求光刻膠的曝光閾值和光刻光源的照射強度之間的權(quán)衡。

（合格的雙重曝光）

EUV(極紫外光)光刻技術(shù)是20年來光刻領(lǐng)域的最新進展。由于目前可供利用的光學材料無法很好支持波長13nm以下的輻射的反射和透射，因此 EUV 光刻技術(shù)使用波長為13.5nm的紫外光作為光刻光源。EUV（極紫外光）光刻技術(shù)將半導體制程技術(shù)在10nm以下的區(qū)域繼續(xù)推進。在 EUV 光刻工藝的 13.5nm 波長尺度上，量子的不確定性效應開始顯現(xiàn)，為相應光源，光罩和光刻膠的設(shè)計和使用帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。目前 EUV 光刻機只有荷蘭 ASML 有能力制造，許多相應的技術(shù)細節(jié)尚不為外界所知。在即將到來的 EUV 光刻時代，業(yè)界預期已經(jīng)流行長達 20 年之久的 KrF、ArF 光刻膠技術(shù)或?qū)⒂瓉砣婕夹g(shù)變革。

光刻膠材料制備壁壘高

光刻膠所屬的微電子化學品是電子行業(yè)與化工行業(yè)交叉的領(lǐng)域，是典型的技術(shù)密集行業(yè)。從事微電子化學品業(yè)務需要具備與電子產(chǎn)業(yè)前沿發(fā)展相匹配的關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)，如混配技術(shù)、分離技術(shù)、純化技術(shù)以及與生產(chǎn)過程相配套的分析檢驗技術(shù)、環(huán)境處理與監(jiān)測技術(shù)等。同時，下游電子產(chǎn)業(yè)多樣化的使用場景要求微電子化學品生產(chǎn)企業(yè)有較強的配套能力，以及時研發(fā)和改進產(chǎn)品工藝來滿足客戶的個性化需求。

光刻膠的生產(chǎn)工藝主要過程是將感光材料、樹脂、溶劑等主要原料在恒溫恒濕 1000 級的黃光區(qū)潔凈房進行混合，在氮氣氣體保護下充分攪拌，使其充分混合形成均相液體，經(jīng)過多次過濾，并通過中間過程控制和檢驗，使其達到工藝技術(shù)和質(zhì)量要求，最后做產(chǎn)品檢驗，合格后在氮氣氣體保護下包裝、打標、入庫。整個工藝流程可以如下圖所示：

（光刻膠的生產(chǎn)工藝簡要流程）

光刻膠的技術(shù)壁壘包括配方技術(shù)，質(zhì)量控制技術(shù)和原材料技術(shù)。配方技術(shù)是光刻膠實現(xiàn)功能的核心，質(zhì)量控制技術(shù)能夠保證光刻膠性能的穩(wěn)定性而高品質(zhì)的原材料則是光刻膠性能的基礎(chǔ)。

配方技術(shù)：由于光刻膠的下游用戶是IC芯片和FPD面板制造商，不同的客戶會有不同的應用需求，同一個客戶也有不同的光刻應用需求。一般一塊半導體芯片在制造過程中需要進行10-50道光刻過程，由于基板不同、分辨率要求不同、蝕刻方式不同等，不同的光刻過程對光刻膠的具體要求也不一樣，即使類似的光刻過程，不同的廠商也會有不同的要求。針對以上不同的應用需求，光刻膠的品種非常多，這些差異主要通過調(diào)整光刻膠的配方來實現(xiàn)。因此，通過調(diào)整光刻膠的配方，滿足差異化的應用需求，是光刻膠制造商最核心的技術(shù)。

質(zhì)量控制技術(shù)：由于用戶對光刻膠的穩(wěn)定性、一致性要求高，包括不同批次間的一致性，通常希望對感光靈敏度、膜厚的一致性保持在較高水平，因此，光刻膠生產(chǎn)商不僅僅要配臵齊全的測試儀器，還需要建立一套嚴格的QA體系以保證產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定。

原材料技術(shù)：光刻膠是一種經(jīng)過嚴格設(shè)計的復雜、精密的配方產(chǎn)品，由成膜劑、光敏劑、溶劑和添加劑等不同性質(zhì)的原料，通過不同的排列組合，經(jīng)過復雜、精密的加工工藝而制成。因此，光刻膠原材料的品質(zhì)對光刻膠的質(zhì)量起著關(guān)鍵作用。對于半導體化學化學試劑的純度，際半導體設(shè)備和材料組織（SEMI）制定了國際統(tǒng)一標準，如下表中所示。

（SEMI 超凈高純試劑標準）

半導體集成電路用試劑材料的純度要求較高，基本集中在SEMI G3、G4水平，我國的研發(fā)水平與國際尚存在較大差距；半導體分立器件對超凈高純試劑純度的要求要低于集成電路，基本集中在 SEMI G2 級水平，國內(nèi)企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)能夠滿足大部分的生產(chǎn)需要；平板顯示和 LED 領(lǐng)域?qū)τ诔瑑舾呒冊噭┑牡燃壱鬄?SEMI G2、G3 水平，國內(nèi)企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)能夠滿足大部分的生產(chǎn)需求。

包括光刻膠在內(nèi)的微電子化學品有技術(shù)要求高、功能性強、產(chǎn)品更新快等特點，其產(chǎn)品品質(zhì)對下游電子產(chǎn)品的質(zhì)量和效率有非常大的影響。因此，下游企業(yè)對微電子化學品供應商的質(zhì)量和供貨能力十分重視，常采用認證采購的模式，需要通過送樣檢驗、技術(shù)研討、信息回饋、技術(shù)改進、小批試做、大批量供貨、售后服務評價等嚴格的篩選流程。

認證時間久，要求嚴苛；一般產(chǎn)品得到下游客戶的認證需要較長的時間周期。顯示面板行業(yè)通常為 1-2 年，集成電路行業(yè)由于要求較高，認證周期能達到 2-3 年時間；認證階段內(nèi)，光刻膠供應商沒有該客戶的收入，這需要供應收有足夠的資金實力。

光刻膠供應商與客戶粘性大；一般情況下，為了保持光刻膠供應和效果的穩(wěn)定，下游客戶與光刻膠供應商一旦建立供應關(guān)系后，不會輕易更換。通過建立反饋機制，滿足個性化需求，光刻膠供應商與客戶的粘性不斷增加。后來者想要加入到供應商行列，往往需要滿足比現(xiàn)有供應商更高的要求。所以光刻膠行業(yè)對新進入者壁壘較高。

通常光刻膠等微電子化學品不僅品質(zhì)要求高，而且需要多種不同的品類滿足下游客戶多樣化的需。如果沒有規(guī)模效益，供應商就無法承擔滿足高品質(zhì)多樣化需求帶來的開銷。因此，品種規(guī)模構(gòu)成了進入該行業(yè)的重要壁壘。

同時，一般微電子化學品具有一定的腐蝕性，對生產(chǎn)設(shè)備有較高的要求，且生產(chǎn)環(huán)境需要進行無塵或微塵處理。制備高端微電子化學品還需要全封閉、自動化的工藝流程，以避免污染，提高質(zhì)量。因此，光刻膠等微電子化學品生產(chǎn)在安全生產(chǎn)、環(huán)保設(shè)備、生產(chǎn)工藝系統(tǒng)、過程控制體系以及研發(fā)投資等方面要求較高。如果沒有強大的資金實力，企業(yè)就難以在設(shè)備、研發(fā)和技術(shù)服務上取得競爭優(yōu)勢，以提升可持續(xù)發(fā)展能力。因此，光刻膠這樣的微電子化學品行業(yè)具備較高的資金壁壘。

美國和題本把持的市場

光刻膠行業(yè)具有極高的行業(yè)壁壘，因此在全球范圍其行業(yè)都呈現(xiàn)寡頭壟斷的局面。光刻膠行業(yè)長年被日本和美國專業(yè)公司壟斷。目前前五大廠商就占據(jù)了全球光刻膠市場 87%的份額，行業(yè)集中度高。其中，日本 JSR、東京應化、日本信越與富士電子材料市占率加和達到72%。并且高分辨率的 KrF 和 ArF 半導體光刻膠核心技術(shù)亦基本被日本和美國企業(yè)所壟斷，產(chǎn)品絕大多數(shù)出自日本和美國公司，如杜邦、JSR 株式會社、信越化學、東京應化工業(yè)、Fujifilm，以及韓國東進等企業(yè)。整個光刻膠市場格局來看，日本是光刻膠行業(yè)的巨頭聚集地。

（全球光刻膠生產(chǎn)企業(yè)市場份額）

日韓材料摩擦：半導體材料國產(chǎn)化是必然趨勢；2019年7月份，在日韓貿(mào)易爭端的背景下，日本宣布對韓國實施三種半導體產(chǎn)業(yè)材料實施禁運，包含刻蝕氣體，光刻膠和氟聚酰亞胺。韓國是全球存儲器生產(chǎn)基地，顯示屏生產(chǎn)基地，也是全球晶圓代工基地，三星，海力士，東部高科等一大批晶圓代工廠和顯示屏廠都需要日本的半導體材料。這三種材料直接掐斷了韓國存儲器和顯示屏的經(jīng)濟支柱。

在禁運之后，韓國半導體產(chǎn)業(yè)面臨空前危機，一時間，三星半導體，海力士等全球存儲器龍頭都處于時刻停產(chǎn)危機，三星本身的材料存貨只能支撐3個月的生產(chǎn)。三星，海力士高管也是頻頻去日本交涉。同為美國重要盟友的日韓之間尚且如此，尚在發(fā)展初期的中國科技產(chǎn)業(yè)更需要敲響警鐘。

目前中國大陸對于電子材料，特別是光刻膠方面對國外依賴較高。所以在半導體材料方面的國產(chǎn)代替是必然趨勢。

中美貿(mào)易摩擦：光刻膠國產(chǎn)代替是中國半導體產(chǎn)業(yè)的迫切需要；自從中美貿(mào)易摩擦依賴，中國大陸積極布局集成電路產(chǎn)業(yè)。在半導體材料領(lǐng)域，光刻膠作為是集成電路制程技術(shù)進步的“燃料”，是國產(chǎn)代替重要環(huán)節(jié)，也是必將國產(chǎn)化的產(chǎn)品。

光刻是半導制程的核心工藝，對制造出更先進，晶體管密度更大的集成電路起到?jīng)Q定性作用。每一代新的光刻工藝都需要新一代的光刻膠技術(shù)相匹配?，F(xiàn)在，一塊半導體芯片在制造過程中一般需要進行10-50道光刻過程。其中不同的光刻過程對于光刻膠也有不一樣的具體需求。光刻膠若性能不達標會對芯片成品率造成重大影響。

目前中國光刻膠國產(chǎn)化水平嚴重不足，重點技術(shù)差距在半導體光刻膠領(lǐng)域，有 2-3 代差距，隨著下游半導體行業(yè)、LED及平板顯示行業(yè)的快速發(fā)展，未來國內(nèi)光刻膠產(chǎn)品國產(chǎn)化替代空間巨大。當今，中國通過國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金（大基金）撬動全社會資源對半導體產(chǎn)業(yè)進行投資和扶持。

同時，國內(nèi)光刻膠企業(yè)積極抓住中國晶圓制造擴產(chǎn)的百年機遇，發(fā)展光刻膠業(yè)務，力爭早日追上國際先進水平，打進國內(nèi)新建晶圓廠的供應鏈。光刻膠的國產(chǎn)化公關(guān)正在全面展開，在面板屏顯光刻膠領(lǐng)域，中國已經(jīng)出現(xiàn)了一批有競爭力的本土企業(yè)。

在半導體和面板光刻膠領(lǐng)域，盡管國產(chǎn)光刻膠距離國際先進水平仍然有差距，但是在政策的支持和自身的不懈努力之下，中國已經(jīng)有一批光刻膠企業(yè)陸續(xù)實現(xiàn)了技術(shù)突破。

（國內(nèi)光刻膠主要生產(chǎn)企業(yè)及國產(chǎn)替代情況）

來源：內(nèi)容來自「浙商證券」，謝謝。

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