光刻胶——半导体制造最关键、最核心的材料 | 科技专题

具体来看，光刻工艺约占整个IC制造成本的1/3，占整个芯片工艺制造时间的40%~60%；而光刻胶又称光致抗蚀剂，主要由光刻胶树脂、增感剂（光引发剂+光增感剂+光致产酸剂）、单体、溶剂和其它助剂组成，是转移紫外曝光或电子束曝照图案的媒介，其主要作用在于作为抗刻蚀层保护衬底表面。

在光刻工艺中，光刻胶被均匀涂布在衬底上，经过曝光(改变光刻胶溶解度)、显影(利用显影液溶解改性后光刻胶的可溶部分)与刻蚀等工艺，将掩膜版上的图形转移到衬底上，形成与掩膜版完全对应的几何图形。

随着IC集成度的提高，集成电路的制程工艺水平已由微米级（1.0µm）、亚微米（1.0-0.35µm）、深亚微米级（0.35µm 以下）进入到纳米级。为适应集成电路线宽不断缩小的要求,光刻胶的波长也由紫外宽谱向g线(436nm)、i线(365nm）、KrF(248nm）、ArF(193nm)、EUV(13.5nm）的方向转移，曝光波长越短，光刻胶技术水平越高，适用的集成电路制程也更加先进。

目前，市场上常用的半导体光刻胶主要包括g线、i线、KrF、ArF这四类。其中，ArF光刻胶是IC制造的关键材料，可以用于90nm-14nm，甚至7nm制程节点的IC制造。

但值得注意的是，光刻胶技术壁垒高、生产工艺复杂，纯度要求高，其研发和量产需要企业具备长期的技术积累，目前全球高端半导体光刻胶市场主要被日本和美国公司垄断，日本JSR等五家龙头企业占据了全球光刻胶市场87%的份额。

同时，海外龙头已实现高端制程量产，其中日本主要厂商已实现领域内最先进的EUV光刻胶的量产，以陶氏、德国默克、锦湖石化为代表的其他光刻胶厂商也已实现ArF光刻胶的量产。

从国内来看，由于我国光刻胶行业起步较晚，叠加研发、生产、客户等高壁垒，国内光刻胶量产产品主要集中于低端光刻胶产品，先进制程半导体光刻胶自给率较低，其中，g/i线胶自给率约10%，KrF胶自给率不足5%，ArF胶基本依靠进口，而EUV胶还仍处于研发阶段。

具体来看，由于制备光刻胶所必须的单体、树脂及感光剂等原材料进口依赖较强，国内达到同水平供应的厂商较少；生产光刻胶所必须的测试设备费用昂贵且购入途径较为紧张；半导体光刻胶产品的验证测试及导入时间较长，一般需要 2-3 年，且对晶圆质量有较大影响，因此客户选定供应商后不会轻易更换。

不过，随着半导体产业链配套需求的提升、安全自主可控意识的增强，国内一批优秀的龙头公司正积极突破技术难关，EUV胶方面，北京科华已通过02专项验收；ArF胶方面，上海新阳、徐州博康正处于客户测试阶段，南大光电已获部分客户认证。

在全球半导体产业分工遭遇挑战的当下，国内半导体制造厂商“国产替代”需求持续提升，同时受益于政策层面对半导体领域的大力支持，以及下游日益旺盛的市场需求，目前国内光刻胶厂商所要面临的关键主要包括两个方面：一是提升国产化率；二是打造整体产业链并提高供应链竞争力。

相信随着5G、消费电子、汽车电子等下游产业的进一步兴起，国内半导体产业规模将进一步增长，国产光刻胶需求也将进一步提升。