光刻胶行业现状分析

光刻胶行业现状分析

▌国产光刻胶现状

光刻胶是国际上技术门槛最高的微电子化学品之一，按应用领域可分为PCB（线路板）用、平板显示（LCD、LED）用和半导体用三类，目前国内市场上绝大多数厂商生产的产品为前两者。

在大规模集成电路的制造过程中，光刻和刻蚀技术是精细线路图形加工中最重要的工艺，占芯片制造时间的40%~50%，光刻胶是光刻工艺得以实现选择性刻蚀的关键材料。

为适应集成电路线宽不断缩小的要求，光刻胶的波长由紫外宽谱向g线（436nm）→i线（365nm）→KrF（248nm）→ArF（193nm）→F2（157nm）的方向转移，并通过分辨率增强技术不断提升光刻胶的分辨率水平。

目前半导体市场上主要使用的光刻胶包括g线、i线、KrF、ArF四类光刻胶，其g线和i线光刻胶是市场上使用量最大的光刻胶。

半导体用光刻胶技术壁垒较高、市场高度集中，日美企业基本垄断了g/i线光刻胶、KrF/ArF光刻胶市场，生产商主要有JSR、信越化学工业、TOK、陶氏化学等。

国产光刻胶发展起步较晚，与国外先进光刻胶技术相比国内产品落后4代，目前主要集中在PCB光刻胶、TN/STN-LCD 光刻胶等中低端产品，虽然PCB领域已初步实现进口替代，但LCD 和半导体用光刻胶等高端产品仍需大量进口，正处于由中低端向中高端过渡阶段。

随着国家层面对半导体在资金、政策上的大力支持，国内光刻胶企业正在努力追赶，企业数量从2012年的5家增长到2017年15家，少数企业在中高端技术领域已取得一定突破。

其中半导体用光刻胶领域代表性企业有苏州瑞红和北京科华，两者分别承担了02专项i线（365nm）光刻胶和KrF线（248nm）光刻胶产业化课题。目前，苏州瑞红实现g/i线光刻胶量产，可以实现0.35μm的分辨率，248nm光刻胶中试示范线也已建成；北京科华KrF/ArF光刻胶已实现批量供货。

如今国际半导体产能正在逐渐向国内转移，受益于产业大趋势，国产光刻胶需求将日益提升，随着苏州瑞红、北京科华等企业在技术上的不断突破，国产化替代趋势愈加明显。

近年来，受益于光电产业、半导体产业及国内电子化学品产业向我国的逐步转移，微细加工技术的关键性材料——光刻胶发展迅速，但国内自给率仍然很低，核心技术仍掌握在日、美等国际大公司手中，在LCD、半导体等应用领域基本被国外厂商垄断。

当前我国光刻胶主要应用领域PCB产业已占据全球半壁江山，LCD面板关键生产技术突破、产能扩张迅速，近年来国家大力扶持集成电路产业、半导体行业高歌猛进，国内光刻胶需求快速增长，进口替代成为趋势，国产化成为必然。

整体来看，我国进口光刻胶占据国内87%的市场份额，自给率低。而国内光刻胶受益于半导体产业转移及国内电子化学品的迅速发展，需求增速远高于全球，国内从事光刻胶研发和生产的单位主要有北京科华微电子材料有限公司和苏州瑞红电子化学品有限公司，上市公司中飞凯材料、强力新材等企业将有望率先实现技术突破，抓住历史发展机遇。

全球光刻胶市场规模及结构（亿美元）

我国光刻胶市场规模及增速（亿元）

光刻胶进口替代空间巨大

一、光刻胶概述

1.1 概述

光刻胶又称光致抗蚀剂，是由光引发剂（包括光增感剂、光致产酸剂）、光刻胶树脂、单体（活性稀释剂）、溶剂和其他助剂组成的对光敏感的混合液体，是利用光化学反应经曝光、显影、刻蚀等光刻工艺将所需要的微细图形从掩模版转移

到待加工基片上的图形转移介质，被广泛应用于光电信息产业的微细图形线路的加工制作，是微细加工技术的关键性材料。

光引发剂是光刻胶感光特性的关键组成部分，对光刻胶的适用光源、感光度、分辨率等起决定性作用，光刻胶树脂是构成光刻胶的基本骨架，主要决定曝光后光刻胶的硬度、柔韧性、附着力、曝光前和曝光后对特定溶剂的溶解度产生变化、光学性能、耐老化性、耐蚀刻、热稳定性等基本性能。

在光刻工艺中，光刻胶被均匀涂布在硅片、玻璃和金属等不同的衬底上，经曝光、显影和蚀刻等工序将掩膜版上的图形转移到薄膜上，形成与掩膜版完全对应的几何图形，其中曝光过程是利用紫外光、电子束、准分子激光束、X射线、离子束等曝光源的照射或辐射，改变光刻胶的溶解度。

光刻胶专用化学品是电子化学品，就生产工艺属性而言，属于精细化工行业；就产品用途而言，属于电子材料行业。

1.2 工作原理

光刻胶工作原理：光刻胶具有光化学敏感性，在特定的紫外光、深紫外光和极紫外光曝光后，其溶解度会发生变化，通过显影液处理后在掩模版上形成所需的微细图形，然后进行刻蚀工艺将细微图形从掩模板转移到待加工基片上。光刻技术工艺流程为：镀膜—清洗—涂胶、预烘—曝光—显影—蚀刻—光刻胶剥离。

1.3 分类

光刻胶是PCB、LCD 和半导体等各应用行业的上游材料，光刻胶经过几十年不断的发展和进步，应用领域不断扩大，衍生出非常多的种类：

按显示的效果，光刻胶可分为正性光刻胶和负性光刻胶，如果显影时未曝光部分溶解于显影液，形成的图形与掩膜版相反，称为负性光刻胶；如果显影时曝光部分溶解于显影液，形成的图形与掩膜版相同，称为正性光刻胶。

基于感光树脂的化学结构，光刻胶可以分为三种类型：光聚合型，即采用烯类单体，在光作用下生成自由基，自由基再进一步引发单体聚合，最后生成聚合物，具有形成正像的特点；

光分解型，即采用含有叠氮醌类化合物的材料，经光照后,会发生光分解反应,由油溶性变为水溶性，可以制成正性胶；光交联型，即采用聚乙烯醇月桂酸酯等作为光敏材料,在光的作用下,其分子中的双键被打开，并使链与链之间发生交联，形成一种不溶性的网状结构，而起到抗蚀作用，这是一种典型的负性光刻胶。

按应用领域，光刻胶可以划分为以下类型：

其中，半导体用光刻胶、LCD用光刻胶对技术要求较高，为中高端产品。

二、光刻胶发展现状

2.1 光刻胶发展历程

光刻胶自1959年被发明以来就成为半导体工业最核心的工艺材料。随后光刻胶被改进运用到印制电路板的制造工艺，成为PCB生产的重要材料。二十世纪九十年代，光刻胶又被运用到LCD器件的加工制作，对LCD面板的大尺寸化、高精细化、彩色化起到了重要的推动作用。

在微电子制造业精细加工从微米级、亚微米级、深亚微米级进入到纳米级水平的过程中，光刻胶起着举足轻重的关键性作用，目前全球光刻胶供应市场高度集中，核心技术被美、日等公司垄断。

2.1.1 半导体用光刻胶

半导体光刻胶随着市场对半导体产品小型化、功能多样化的要求，而不断通过缩短曝光波长提高极限分辨率，从而达到集成电路更高密度的集积，集成电路的制程工艺水平已由微米级、亚微米级、深亚微米级进入到纳米级阶段。

为适应集成电路线宽不断缩小的要求，光刻胶的波长由紫外宽谱向ｇ线

(436nm)→ｉ线(365nm)→KrF(248nm)→ArF(193nm)→F2（157nm）的方向转移，并通过分辨率增强技术不断提升光刻胶的分辨率水平，具体的演进过程如下：