半導(dǎo)體光刻膠行業(yè)深度研究：為什么看好大陸半導(dǎo)體光刻膠產(chǎn)業(yè)-

1、半導(dǎo)體光刻膠行業(yè)深度研究：為什么看好大陸半導(dǎo)體光刻膠產(chǎn)業(yè)_1、 半導(dǎo)體工業(yè)發(fā)展的基石光刻技術(shù)1.1、 集成電路的夕與今1904 年英國物理學(xué)家弗萊明發(fā)明了二級檢波管（弗萊明管），1907 年美國 發(fā)明家弗雷斯特發(fā)明了第一只真空三極管，而世界上第一臺通用電子計算機 ENIAC 則于 1946 年由約翰馮諾依曼等人在美國發(fā)明完成。ENIAC 由 17,468 個電子管和 7,200 根晶體二極管構(gòu)成，重量高達 30 英噸，占地達 170 平方米。 1947 年 12 月，美國貝爾實驗室正式成功演示了第一個基于鍺半導(dǎo)體的具有放大 功能的點接觸式晶體管，并于 1954 年開發(fā)出了第一臺晶體管化計算機

2、TRADIC。 TRADIC 由 700 個晶體管和 10,000 個鍺二極管構(gòu)成?，F(xiàn)如今已經(jīng)來到 21 世紀 20 年代，在 ENIAC 和 TRADIC 發(fā)布大半個世紀后， 華為公司于 2020 年 10 月 22 日發(fā)布了截至當(dāng)時全球最為先進的芯片產(chǎn)品之一 基于 5 nm 工藝制程的手機 SoC 芯片麒麟 9000。麒麟 9000 集成了多達 15,300,000,000 個晶體管，將手機所需的 CPU、GPU、NPU、ISP、安全系統(tǒng)和 5G 通信基帶等計算單元都集成于一體。與 ENIAC 和 TRADIC 相比，麒麟 9000 的電子元器件數(shù)量增加了約 100 萬倍，但整體的器件體積

3、和質(zhì)量卻有了極大程 度的縮小，搭載有麒麟 9000 芯片的華為 Mate 40 Pro 手機的重量僅為 212 克。從 ENIAC 和 TRADIC 到麒麟 9000，這反映了全球科技的高速發(fā)展，而更確 切地說這代表著全球半導(dǎo)體集成電路（IC）工藝的飛躍。1.2、 摩爾定律與光刻工藝過去數(shù)十年間，半導(dǎo)體工業(yè)始終沿著摩爾定律向前發(fā)展19 世紀 50 年代末，仙童（Fairchild）半導(dǎo)體公司發(fā)明了基于掩膜版的曝光 和刻蝕技術(shù)，極大地推動了半導(dǎo)體技術(shù)革命，該技術(shù)也一直沿用至今。1965 年， 時任仙童半導(dǎo)體公司研究開發(fā)實驗室主任的戈登摩爾（GordonMoore）在電 子學(xué)的文章，并首次提出了被

4、后 世奉為“計算機第一定律”的經(jīng)驗性規(guī)律摩爾定律：當(dāng)價格不變時，集成電 路上可以容納的元器件的數(shù)目，每隔 18-24 個月便會增加一倍，性能也將提升 一倍。在過去的數(shù)十年間，整個半導(dǎo)體工業(yè)都始終遵循著摩爾定律向前不斷發(fā)展。 基于現(xiàn)有的晶圓制造工藝規(guī)劃情況，摩爾定律在未來至少 5-10 年內(nèi)仍將保持著 “生命力”。光刻技術(shù)的進步是摩爾定律保持“生命力”的基石之一半導(dǎo)體工業(yè)能夠沿著摩爾定律向前發(fā)展離不開光刻工藝的不斷進步，在光刻 領(lǐng)域，對于摩爾定律其實還存在另外一種解讀：每 18-24 個月，利用光刻工藝在 集成電路板上所能形成的最小圖案的特征尺寸將縮小 30%。光刻工藝是半導(dǎo)體制造中通過化學(xué)或物

5、理方法進行圖案轉(zhuǎn)移的技術(shù)?，F(xiàn)代光 刻工藝通過光學(xué)成像系統(tǒng)將掩膜版上的電路設(shè)計圖樣，使用特定波長的光投影到 涂覆有光刻膠的硅片上，使其感光并發(fā)生化學(xué)性質(zhì)及溶解性的轉(zhuǎn)變，而后再通過 顯影、刻蝕、去膠等步驟將原掩膜版上的圖案信息轉(zhuǎn)移到帶有電介質(zhì)或者金屬層 的硅片上。在整個芯片制造過程中可能需要進行數(shù)十次的光刻，光刻工藝的成本約為整 個芯片制造工藝的 30%，耗時約占整個芯片生產(chǎn)環(huán)節(jié)的 40%-50%。光刻工藝的 精密度決定了集成電路的關(guān)鍵尺寸，奠定了器件微縮的基礎(chǔ)，即得到更短的溝道 長度和實現(xiàn)更低的工作電壓。1.3、 光刻工藝的影響因素光刻工藝的分辨率（R，Resolution）是光刻工藝的重要參數(shù)

6、之一，其主要 由光源波長（）、數(shù)值孔徑（NA）以及工藝難度系數(shù)（k）三個因素決定。分 辨率 R 與其它三個影響因素之間的關(guān)系可以用經(jīng)典的瑞利散射公式表示，其中 R 越小代表光刻工藝的分辨率越高：可以通過縮短光源波長、提高數(shù)據(jù)孔徑、降低工藝難 度系數(shù)（注：工藝難度系數(shù)越低代表工藝難度越高）的方式來提高光刻工藝的分 辨率，以滿足更先進的晶圓制造工藝的需求。光源波長的逐步縮短：從 g 線到 EUV在現(xiàn)代半導(dǎo)體光刻工藝中，光源從紫外寬譜（300-450 nm）向特定波長光 源發(fā)展，從 436 nm 的汞燈 g 線可見光發(fā)展到 365 nm 的汞燈 i 線中的紫外光， 再發(fā)展到 248 nm 的氟化氪（

7、KrF）及 193 nm 的氟化氬（ArF）準分子激光。在 KrF 和 ArF 準分子激光光源后，還曾有對于以氟氣分子（F2）為激光媒介的準分 子激光器作為光源的探究，該光源的波長為 157 nm，但由于浸沒式 193 nm 光 刻技術(shù)研發(fā)的成功，157 nm 光刻技術(shù)很快就被拋棄。在通過浸沒式光刻和多重 曝光技術(shù)將 193 nm 光刻推向極致后，13.5 nm 極紫外（EUV）光刻技術(shù)的到來 又進一步使得更高的分辨率成為可能。另外除可見光及紫外光以外，電子束、X 射線、離子束等也都可作為曝光光 源進行使用，目前利用 X 射線和離子束作為曝光光源的技術(shù)還處于研究階段，未能得到商用。電子束光刻雖

8、然能夠得到極高的分辨率，但是該技術(shù)由于自身工藝 的限制等原因無法高效地進行大規(guī)模量產(chǎn)，因而通常被用來制作光刻工藝中所需 的掩膜版。通過水介質(zhì)提升數(shù)值孔徑 NA浸沒式光刻在傳統(tǒng)的干法光刻工藝中，光在光刻鏡頭與光刻膠之間的傳播介質(zhì)是空氣， 因此最大的數(shù)值孔徑為 1.0，也就是光線和光軸的最大張角為 90，分辨率在 NA=1.0 時就達到了極限。而浸沒式光刻（也稱為濕法光刻）其光刻鏡頭和光刻 膠之間被填充了水（折射率大于空氣），因此光能夠以更大角度在光刻膠中成像， 也就是等效于更加大的數(shù)值孔徑，由此進一步提高了光刻工藝的分辨率。其實浸沒式成像技術(shù)最早于 19 世紀就被提出來了，其目的是提高光學(xué)顯微

9、鏡的分辨率。而這項技術(shù)真正大規(guī)模應(yīng)用到現(xiàn)代光刻工藝中是在 2007-2009 年 間，隨著荷蘭 ASML 公司推出數(shù)值孔徑為 1.35NA 的 XT 1900i 系列光刻機，193 nm 浸沒式光刻才真正地接替 193 nm 干法光刻。隨后，再疊加一些輔助的光刻 技術(shù)，比如分辨率增強技術(shù)（RET）、偏振照明、自定義照明、雙/多重曝光（多 重圖案化技術(shù)）、自對準空間頻率倍增、單方向布線設(shè)計等技術(shù)，一同推動 193 nm 浸沒式光刻技術(shù)一直延續(xù)到了 10 nm、7 nm 的半導(dǎo)體工藝節(jié)點。1.4、 誤區(qū)糾正：光刻工藝分辨率技術(shù)節(jié)點目前全球范圍內(nèi)，已實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)（HVM）的光刻工藝中最為先進的是

10、臺積電 TSMC 于 2020 年宣告實現(xiàn)量產(chǎn)的 5 nm 工藝節(jié)點，同時其也宣布 3 nm 工藝將于 2022 年下半年實現(xiàn)量產(chǎn)，2 nm 工藝也在持續(xù)規(guī)劃中。不過需要明確 的是，在此處所提到的“5 nm”、“3 nm”及“2 nm”并不代表通過光刻工藝 所能得到的特征尺寸，即技術(shù)工藝節(jié)點與光刻工藝分辨率并不一一對應(yīng)。在鰭式場效應(yīng)晶體管（FinFET）問世之前，國際半導(dǎo)體技術(shù)藍圖（ITRS） 對于技術(shù)節(jié)點的傳統(tǒng)定義是源極（Source）和漏極（Drain）之間最小金屬間距 的一半（Half Pitch，HP）。然而當(dāng) 20/22 nm 節(jié)點引入了 FinFET 以后，HP 的減少開始變得緩慢

11、。不過由于三維立體晶體管結(jié)構(gòu)的 FinFET 的引入，晶體管 數(shù)量仍然可以沿著摩爾定律增長。以臺積電的技術(shù)藍圖為例，其 5 nm 技術(shù)工藝 所對應(yīng)的柵周期為 48 nm，金屬周期為 32 nm（即 HP 為 16 nm），并非 5 nm 分辨率。而其 3 nm 技術(shù)節(jié)點所對應(yīng)的柵周期為 39 nm，金屬周期為 26 nm。不 同晶圓制造廠商在同樣命名的節(jié)點工藝中，其對應(yīng)的柵周期和金屬周期也存在著 區(qū)別，并不完全等同。因此相關(guān)廠商也決定不再將 HP 與技術(shù)節(jié)點相對應(yīng)，而是 采用乘以 0.7 的理想計算得到下一個技術(shù)節(jié)點的名稱，這也是 20/22 nm 節(jié)點之 后，14 nm、10 nm、7 nm

12、、5 nm 等一系列技術(shù)節(jié)點的由來。2、 “半導(dǎo)體材料皇冠上的明珠”光刻膠伴隨著光刻工藝的不斷發(fā)展，光刻用化學(xué)品也在飛速發(fā)展，主要的光刻用化 學(xué)品包括有光刻膠、抗反射層、溶劑、顯影液、清洗液等。在這些化學(xué)品中，光 刻膠憑借其復(fù)雜且精準的成分組成具有最高的價值，也是整個半導(dǎo)體制造工藝中 最為關(guān)鍵的材料之一，有著“半導(dǎo)體材料皇冠上的明珠”之稱。組成成分：光刻膠主要由成膜樹脂、溶劑、感光劑（光引發(fā)劑、光致產(chǎn)酸劑）、 添加劑（表面活性劑、勻染劑等）等部分組成。典型的光刻膠成分中，50%90% 是溶劑，10%40%是樹脂，感光劑占 1%8%，表面活性劑、勻染劑及其他添 加劑占比則不到 1%。分類標(biāo)準：對

13、于半導(dǎo)體光刻膠的分類有多種標(biāo)準，常用的分類標(biāo)準包括有： （1）以曝光后光刻膠在顯影液中的溶解度變化分為正性光刻膠和負性光刻膠； （2）針對正性光刻膠以是否使用化學(xué)放大（Chemically Amplified）機制可分 為化學(xué)放大型光刻膠和非化學(xué)放大型光刻膠；（3）以所使用的光刻工藝可分為 紫外寬譜光刻膠、g 線光刻膠、i 線光刻膠、KrF 光刻膠、ArF 光刻膠、EUV 光 刻膠、電子束光刻膠等。2.1、 負性光刻膠最傳統(tǒng)的光刻膠光刻膠在經(jīng)過曝光后，被曝光區(qū)域變得可溶于顯影劑的為正性光刻膠，反之 被曝光區(qū)域變得不溶于顯影劑的則被稱為負性光刻膠。早期的光刻膠材料，如猶 太瀝青、重鉻明膠及其他重

14、鉻酸鹽膠，都是負性光刻膠。在早期的接觸式光刻時 代，負性光刻膠因其較高的化學(xué)穩(wěn)定性和較好的成像能力，廣泛應(yīng)用于集成電路 板和微電子器件的制造領(lǐng)域。最早的用于電子工業(yè)上的光刻膠是由 Eastman-Kodak 公司于 1954 年生產(chǎn) 出來的聚乙烯醇肉桂酸酯系負性光刻膠，而負性光刻膠中應(yīng)用最為廣泛的則是環(huán) 化橡膠-雙疊氮系負性光刻膠。環(huán)化橡膠-雙疊氮系負性光刻膠由 Kodak 公司于 1958 年研發(fā)成功，其感光范圍為 280460 nm。該類光刻膠在硅片上具有良好 的粘附性，同時具有感光速度快、感光范圍寬、抗?jié)穹涛g能力強等優(yōu)點。該類 光刻膠以環(huán)化橡膠為成膜樹脂，以芳香族雙疊氮化合物作為交聯(lián)劑

15、，在紫外光照 射下，交聯(lián)劑發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生自由基使得不同成膜聚合物分子間發(fā)生交聯(lián)， 從而變?yōu)榫哂胁蝗苄缘木酆衔?，展現(xiàn)出負性光刻膠的特質(zhì)。雖然我們在此處稱負性光刻膠的曝光區(qū)具有“不溶性”、非曝光區(qū)具有“可 溶性”，但是實際上通過曝光引起的化學(xué)交聯(lián)作用不足以完全抑制曝光區(qū)光刻膠 與溶劑之間的相互作用，曝光區(qū)光刻膠在顯影過程中會發(fā)生溶脹現(xiàn)象。由于溶脹 現(xiàn)象的產(chǎn)生，導(dǎo)致光刻膠對于襯底的附著力降低，同時也會使得曝光區(qū)光刻膠的 圖案變形。在微米級別的光刻工藝中，溶脹現(xiàn)象所導(dǎo)致的圖案變形問題可以通過 選擇合適的顯影液或其他手段來進行控制，對于整體微觀圖案的尺寸影響程度不 大。然而隨著光刻工藝分辨率需求的不

16、斷提升，特征尺寸在不斷縮小，負性光刻 膠的溶脹問題的負面影響更加凸顯，導(dǎo)致其難以應(yīng)用于分辨率在 2 m 以下的 光刻工藝中。2.2、 非化學(xué)放大型正性光刻膠重氮萘醌/酚醛樹脂體系光刻膠（DNQ-Novolac） 正性光刻膠可分為非化學(xué)放大型與化學(xué)放大型光刻膠兩大類，其中非化學(xué)放 大型光刻膠主要以重氮萘醌（DNQ）-酚醛樹脂（Novolac）光刻膠為主，并主 要應(yīng)用于 g 線和 i 線光刻工藝中。重氮萘醌-酚醛樹脂體系光刻膠的起源可追溯至 1917 年，而其在半導(dǎo)體領(lǐng)域 的應(yīng)用則是隨著 20 世紀 70 年代投影光刻技術(shù)的引入迅速擴展，并于 1972 年開 始逐漸取代環(huán)化橡膠-疊氮化物負性光刻膠

17、。相較于環(huán)化橡膠-疊氮化物負性光刻 膠而言，重氮萘醌-酚醛樹脂體系光刻膠擁有更高的對比度、成像能力、抗刻蝕 能力，同時也不具有溶脹性，這都促使了當(dāng)時 IC 產(chǎn)業(yè)光刻膠從環(huán)化橡膠-疊氮化 物體系向重氮萘醌-酚醛樹脂體系的大規(guī)模轉(zhuǎn)變。2.2.1、重氮萘醌型感光化合物（PAC）重氮萘醌-酚醛樹脂體系光刻膠的主要成分是重氮萘醌和酚醛樹脂，其中含 有重氮萘醌的組分被稱為感光化合物（Photo-Active Compound，PAC）。在 重氮萘醌的衍生物中，光化學(xué)活性較高的主要是 5-位取代和 4-位取代的重氮萘 醌磺酸酯類衍生物。由于重氮萘醌屬于重氮類化合物，其在吸收 365 nm（i 線） 或 43

18、6 nm（g 線）波長的光后，重氮官能團將脫去并發(fā)生結(jié)構(gòu)重排，鄰位的羰 基遇熱水解后變成羧酸，可溶解于堿性溶液中。因此對于重氮萘醌-酚醛樹脂體 系光刻膠而言，其顯影液主要為水相堿性溶液（如 TMAH）。在重氮萘醌-酚醛樹脂體系光刻膠中，對于未曝光區(qū)域重氮萘醌的存在可以 抑制酚醛樹脂在堿性顯影液中的溶解，而曝光區(qū)域內(nèi)重氮萘醌結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)檐崴峤Y(jié)構(gòu)可溶于堿性溶液，由此重氮萘醌-酚醛樹脂體系光刻膠展現(xiàn)出了正性光刻膠的 特點。而針對重氮萘醌對于酚醛樹脂的溶解抑制作用，則存在著氫鍵作用、堿催 化偶聯(lián)反應(yīng)等不同的理論說法。重氮萘醌其實只是感光化合物 PAC 的組成部分之一，PAC 的組成成分中還 包括酚類骨架

19、化合物，該類骨架化合物上有多個羥基可以與重氮萘醌相連。通過 選擇具有不同骨架結(jié)構(gòu)、不同取代位點數(shù)量、不同取代位點間距的骨架化合物， 可以調(diào)節(jié) PAC 的反應(yīng)能力，進而影響重氮萘醌-酚醛樹脂光刻膠的整體性能。2.2.2、酚醛樹脂及其它組成成分在重氮萘醌-酚醛樹脂體系光刻膠中，所用到的酚醛樹脂屬于線性聚合物， 往往由間甲酚和鄰甲酚的混合物與甲醛在酸催化作用下聚合而成。影響酚醛樹脂性能的主要是酚醛樹脂分子量、分子量分布、原料的化學(xué)組成 和骨架中亞甲基的相對位置。但由于甲酚與甲醛之間的聚合反應(yīng)難以控制，因此 每一批酚醛樹脂的合成都無法完全相同，導(dǎo)致某一特定的化學(xué)組分及分子量分布 在實際生產(chǎn)過程中難以復(fù)

20、現(xiàn)，這也對酚醛樹脂在具有更高分辨率的光刻技術(shù)中的 應(yīng)用造成了一定程度限制。此外，由于酚醛樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度比較低，也導(dǎo) 致了該類材料在后續(xù)的等離子體刻蝕和離子注入等工藝階段容易發(fā)生圖像畸變。除了重氮萘醌和酚醛樹脂這兩類這要成分以外，在重氮萘醌-酚醛樹脂體系 光刻膠中還需要有特定的溶劑和添加劑。由于重氮萘醌-酚醛樹脂體系光刻膠中 含有重氮化合物不夠穩(wěn)定，通常需要加入還原劑或抗氧化劑以穩(wěn)定其中的重氮化 合物。2.3、 DUV 光刻膠化學(xué)放大型 KrF & ArF光刻膠 在 20 世紀 90 年代初期，半導(dǎo)體光刻工藝的技術(shù)節(jié)點已發(fā)展至線寬0.25 m，i 線光刻技術(shù)及重氮萘醌-酚醛樹脂體系光刻膠已

21、不能滿足如此高的分辨率要 求，因此人們開始尋求適用于具有更短波長的深紫外（Deep Ultra-Violet，DUV） 的光刻膠體系，即 DUV 光刻膠。當(dāng)時的 KrF 和 ArF 等深紫外光刻機的曝光劑量都比較低，對于量子產(chǎn)率只 有 0.20.3 的重氮萘醌-酚醛樹脂體系光刻膠而言，只有極大程度地提高其靈敏 度，最終曝光所產(chǎn)生的圖像的對比度才能滿足要求。此外，當(dāng)光線從光刻膠頂部 向光刻膠底部傳播時會被逐漸吸收，如果底部光強不足，外加光刻膠靈敏度較低，則最終容易形成梯形形貌。梯形形貌會明顯影響后續(xù)工藝的正常進行，從而限制 光刻工藝分辨率的進一步提升。因此，提高光刻膠靈敏度的“化學(xué)放大”勢在必

22、行。1982 年，美國 IBM 公司 Ito 和 Wilson 等人正式提出了化學(xué)放大型光刻膠 （Chemically Amplified Resist，CAR）的概念?；瘜W(xué)放大型光刻膠在光引發(fā)下 能夠產(chǎn)生一種催化劑，促使光化學(xué)反應(yīng)迅速進行或者引發(fā)鏈式反應(yīng)，從而快速改 變基質(zhì)性質(zhì)進而產(chǎn)生圖像?；瘜W(xué)放大型光刻膠通常由聚合物骨架、光致產(chǎn)酸劑 （Photo-Acid Generator，PAG）、刻蝕阻擋基團、酸根、保護基團、溶劑等組 成。2.3.1、光致產(chǎn)酸劑（Photo-Acid Generator，PAG）化學(xué)放大的效果主要由 PAG 帶來，PAG 經(jīng)過光照后可產(chǎn)酸，催化分子鏈反 應(yīng)，增強曝光

23、部分和未曝光部分的溶解性差異。根據(jù)不同的化學(xué)結(jié)構(gòu) PAG 可分 為鎓鹽類、二甲酰亞胺 N-磺?；悺蚕⑾慊酋Ｋ犷?、硝基苯磺酸類、砜類、 肟酯類、三嗪類等。在選擇 PAG 時，要考慮其產(chǎn)酸效率、酸擴散速率、耐熱性、 透明性、溶解性、酸性強弱、分解揮發(fā)產(chǎn)物等因素。三苯基六氟銻酸鹽（TPS-SbF6）是首例用于化學(xué)放大型光刻膠的 PAG，然 而由于其含有金屬離子容易對電子設(shè)備造成污染，所以逐漸被磺酸鹽類取代。目 前，KrF 和 ArF 光刻膠中多用鎓鹽來作為 PAG，例如三芳基硫鎓鹽和二芳基碘鎓 鹽。鎓鹽由陽離子和陰離子組成，因此可以通過設(shè)計陰陽離子的結(jié)構(gòu)達到改善 PAG 性能的目的，特別是 PA

24、G 的陰離子結(jié)構(gòu)對光刻膠的分辨率、靈敏度和線邊 粗糙度等關(guān)鍵指標(biāo)有重要影響。2.3.2、DUV 光刻膠的樹脂KrF 光刻膠的樹脂聚 4-羥基苯乙烯（PHOST）聚 4-羥基苯乙烯（PHOST）因其在 248 nm 波長下的透明性、高靈敏度和 抗刻蝕性等優(yōu)勢，成為了用于 KrF 光刻技術(shù)的光刻膠的主要成分。通過引入不 同的酸致脫保護基團，在光致產(chǎn)酸劑的配合下就可以使得 KrF 光刻膠擁有一定 的光響應(yīng)性，從而在光照條件下發(fā)生聚合物的溶解度變化。常見的酸致脫保護基 團包括 4-叔丁基氧基羰基（t-BOC）類、酯類和乙縮醛類三種。目前主流的 KrF 化學(xué)放大型正性光刻膠往往是具有多種取代基團的共聚物

25、， 通過調(diào)節(jié)聚合物整體的分子量和帶有不同取代基團單體的配比來調(diào)節(jié)光刻膠的 性能。根據(jù) KrF 光刻膠的活化能，可以將 KrF 光刻膠分為高活化能膠（俗稱高 溫膠，如 ESCAP）和低活化能膠（低溫膠，如乙縮醛類）。高溫膠和低溫膠因 脫保護的溫度差異，導(dǎo)致了比較明顯的性能差異。此外，由于空氣中存在有一定量的堿性分子，在 KrF 光刻膠曝光后，光刻 膠會接觸空氣導(dǎo)致曝光后所產(chǎn)生的光酸會被空氣中的堿性成分中和掉，最終會造 成光刻膠靈敏度的大幅度變化，這一現(xiàn)象被稱為曝光到顯影的時間延遲問題 （PED）。為了解決這一問題，工業(yè)界除了采取在潔凈室、光刻機等關(guān)鍵地方安 裝化學(xué)成分過濾器以外，還可以通過在光刻

26、膠表面涂布一層保護層來隔絕空氣中 的堿性物質(zhì)。ArF 光刻膠的樹脂聚甲基丙烯酸酯類（PMA）當(dāng)光刻光源波長來到 193 nm 時，PHOST 中的苯環(huán)對于 193 nm 波長的光 存在有強烈吸收，完全無法用于 193 nm 光刻中。而聚甲基丙烯酸酯類（PMA） 材料在 193 nm 波長處擁有很高的透明度（即對 193 nm 深紫外光的吸收度較 低），但存在抗刻蝕能力較差的問題。為了保留 PMA 在 193 nm 處的高透明度，同時增強聚甲基丙烯酸酯類樹脂 的抗刻蝕能力，通常會引入含有較大的保護基團的甲基丙烯酸酯類單體，如降冰 片烯基、乙基環(huán)辛烷基、甲基金剛烷基等。這些帶有雙環(huán)或者三環(huán)結(jié)構(gòu)的脂

27、肪環(huán) 類甲基丙烯酸酯類單體擁有與苯環(huán)類似的抗刻蝕能力。2.3.3、浸沒式 ArF 光刻膠的額外組分表面隔水涂層如前文所述，ArF 浸沒式光刻最為顯著的特點就是在鏡頭和光刻膠中間引入 了水。對于 ArF 化學(xué)放大型光刻膠而言，光刻膠經(jīng)曝光產(chǎn)生的光酸對水具有親和 性，會被水浸析出來，導(dǎo)致光刻失敗。因此，如果要將傳統(tǒng)的 ArF 光刻膠用于浸 沒式光刻中，就需要引入一層表面隔水的涂層，該涂層需要具有以下性質(zhì)：（1）不溶于水，阻止水浸透到光刻膠中，但需溶于顯影液中（如 TMAH）；（2）光刻膠組分不溶于隔水涂層的溶劑中；（3）涂層與水的后退接觸角較高（通常70），不影響硅片平臺在曝光鏡頭下 的高速移動；

28、（4）涂層光學(xué)折射率和厚度可減少界面反射和光學(xué)信息的損失。用于 ArF 浸沒式光刻技術(shù)的表面隔水涂層總共經(jīng)歷了三種不同的方法：溶劑 可溶表面隔水涂層、顯影液可溶性表面隔水涂層和光刻膠自生成表面隔水涂層。 其中溶劑可溶表面隔水涂層通常由含氟聚合物組成，需要使用額外的有機溶劑去 除，并不利于實際的大規(guī)模生產(chǎn)，因此未被商用。最為理想的是自生成表面隔水 涂層，但同時它也需要擁有與顯影液可溶性表面隔水涂層相同的性質(zhì)。2.4、 EUV 光刻膠在 EUV 光刻膠的實際使用中，考慮到 EUV 光刻膠對于分辨率的極高要求， 那么與之相匹配的線寬粗糙度要求也將同步縮小。在仍考慮使用化學(xué)放大型光刻 膠的前提下，在

29、EUV 光刻膠中需要降低曝光后所產(chǎn)生的光酸的擴散，以降低最 終形成的納米線條的線寬粗糙度。目前的主流方法是使用聚合物鍵合型光致產(chǎn)酸 劑（Polymer Bound PAG，PBP），即將 PAG 與聚合物大分子以共價鍵的形式 連接起來形成含有 PAG 的光刻膠樹脂。當(dāng)前商用的 EUV 光刻膠樹脂的化學(xué)組成除了 PBP 這一成分外，其余的樹脂 單體其實與 ArF 光刻膠樹脂所用的甲基丙烯酸酯類樹脂較為類似，不過具體的樹 脂分子量、組成比例還需要根據(jù)實際情況進行調(diào)節(jié)。此外，還有一些處于實驗驗證階段的 EUV 光刻膠曾被研究者們發(fā)表于相關(guān) 學(xué)術(shù)文章中，例如含有富勒烯結(jié)構(gòu)的負性小分子 EUV 光刻膠、

30、含有放射狀結(jié)構(gòu)/ 稠環(huán)類結(jié)構(gòu)/環(huán)狀結(jié)構(gòu)/梯狀結(jié)構(gòu)的正性小分子 EUV 光刻膠等，同時還有研究團 隊在 EUV 光刻膠體系中引入金屬組分以增強光刻膠對于 EUV 光的吸收。由于這 些還僅停留在實驗室階段，同時與當(dāng)前國內(nèi)光刻膠市場關(guān)聯(lián)不大，因此不再贅述。2.5、 光刻膠的生產(chǎn)與驗證流程光刻膠的生產(chǎn)以物理過程為主，儀器設(shè)備資本開支及維護成本較高光刻膠廠商生產(chǎn)光刻膠所使用的樹脂（單體）、溶劑、感光劑、添加劑等原 料并不一定需要完全實現(xiàn)自主生產(chǎn)。在擁有光刻膠配方相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)的前提下， 光刻膠配方中的部分原料或全部原料可通過供應(yīng)商進行采購或者通過代工廠進 行生產(chǎn)。不過出于對供應(yīng)鏈穩(wěn)定性的考慮，也有相當(dāng)一部

31、分光刻膠廠商擁有全產(chǎn) 業(yè)鏈的產(chǎn)線布局，可自主生產(chǎn)大部分關(guān)鍵光刻膠原料。在不考慮原料制備的前提下，光刻膠的生產(chǎn)過程基本以物理過程為主。大規(guī) 模商業(yè)化的光刻膠的生產(chǎn)流程先是需要清洗反應(yīng)容器，然后依次加入溶劑、樹脂、 感光劑和添加劑。待各種物質(zhì)充分溶解后，提取少量混合溶液進行分析，以保證 光刻膠成分符合用戶要求。而后對滿足要求的溶液進行過濾、分裝；對于不符合 標(biāo)準的溶液需要重新生產(chǎn)，對成分配比進行調(diào)整，如果始終不合格則會進行降級 或報廢處理。因此，為了保證出廠光刻膠產(chǎn)品的質(zhì)量，光刻膠生產(chǎn)廠商除需要配備光刻機 進行自主曝光測試外，還需要配備氣相色譜（GC）、高純液相色譜（HPLC）、 掃描電子顯微鏡（

32、SEM）、膜厚儀、臺階儀等一系列檢測、分析儀器。這些設(shè)備 的購置本身就需要較大額度的資本開支，同時在后續(xù)的使用過程中還需要考慮儀 器設(shè)備的維護成本和技術(shù)操作人員的人工成本。光刻膠的研發(fā)只是開始，產(chǎn)品成功導(dǎo)入才是關(guān)鍵光刻膠產(chǎn)品的研發(fā)周期本就不短，但產(chǎn)品研發(fā)的完成僅僅只是開始。在產(chǎn)品 配方初步確定后，光刻膠廠商需要與晶圓代工廠商進行溝通，根據(jù)代工廠商相應(yīng) 產(chǎn)品相應(yīng)制程的 Baseline 情況進行光刻膠配方的調(diào)整，并在自有的曝光平臺上 進行自主曝光測試。由于不同廠家和不同產(chǎn)線的曝光條件存在差異，因此還需要 在代工廠商處進行送樣曝光測試。在曝光測試完成后，還需進一步針對不同線寬條件下的曝光結(jié)果再次進

33、行配 方調(diào)整，以確保曝光圖案質(zhì)量的一致性。曝光測試完成后后續(xù)還需要對曝光圖案 進行刻蝕，并對刻蝕后在基板上所形成的結(jié)構(gòu)圖案作進一步測試表征。在所有的 表征都符合要求后，光刻膠樣品還需在實際的生產(chǎn)線上進行數(shù)個月的產(chǎn)線測試， 以確保光刻膠廠商產(chǎn)品供應(yīng)的穩(wěn)定性。從初次送樣到完成最終的產(chǎn)線測試，其間 將歷經(jīng)數(shù)輪測試，整個測試驗證周期一般需要 12-18 個月。而所有測試結(jié)果的成功也不一定意味著產(chǎn)品的成功導(dǎo)入，晶圓代工廠商還需 與其終端客戶進行溝通確認，終端客戶同意使用來自新供應(yīng)商的原料產(chǎn)品后，光 刻膠廠商才能最終獲得正式的產(chǎn)品訂單。此后，光刻膠廠商需要持續(xù)確保產(chǎn)品供 應(yīng)的穩(wěn)定和質(zhì)量安全，并對晶圓代工廠

34、商的需求進行及時響應(yīng)，以此來保證所獲 訂單的長期穩(wěn)定，同時避免由于光刻膠產(chǎn)品的質(zhì)量問題所導(dǎo)致的對客戶的大額賠 償。3、 為什么我們看好大陸半導(dǎo)體光刻膠產(chǎn)業(yè)？目前全球的光刻膠生產(chǎn)企業(yè)主要集中在日本與美國，在最為尖端的 ArF 干法 光刻膠、ArF 浸沒式光刻膠和 EUV 光刻膠產(chǎn)品領(lǐng)域，日本與美國廠商擁有絕對 的壟斷地位，而我國在這些尖端半導(dǎo)體光刻膠產(chǎn)品上雖有一定的技術(shù)儲備和產(chǎn)品 驗證，但是在量產(chǎn)層面完全處于空白。面對著如此之大的技術(shù)差距和產(chǎn)品代際差距，我們?nèi)匀豢春么箨懓雽?dǎo)體光刻 膠行業(yè)的未來發(fā)展。我們的主要信心來自于兩點：（1）為保證國家安全、“強 化國家戰(zhàn)略科技力量”，光刻膠等一系列“卡脖子

35、”的材料行業(yè)的發(fā)展將會獲得 國家相關(guān)政策的大力支持；（2）我國晶圓代工產(chǎn)能增速最快，且主要為成熟產(chǎn) 能，將極大提升對中低端半導(dǎo)體光刻膠的需求量，有利于國產(chǎn)光刻膠產(chǎn)品的導(dǎo)入， 推動國產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品銷售和研發(fā)進入良性循環(huán)。3.1、 政策端“強化國家戰(zhàn)略科技力量”，行業(yè)政策與“大基金”助力突破“卡脖子”領(lǐng)域半導(dǎo)體行業(yè)是關(guān)乎中國科技獨立自主的重要領(lǐng)域，中國政府持續(xù)出臺相關(guān)政 策推進行業(yè)發(fā)展及規(guī)劃藍圖。自 21 世紀初的極大規(guī)模集成電路制造裝備及成 套工藝項目（即“02 專項”）到“十二五”規(guī)劃、“十三五”規(guī)劃及各類政 策文件，政府部門對半導(dǎo)體行業(yè)的重視度、支持度，對相關(guān)企業(yè)的支持力度逐年 增強，通過政策、

36、科研專項基金、產(chǎn)業(yè)基金等多種形式為相關(guān)企業(yè)提供支持。國家大基金是為促進集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展設(shè)立的，其全稱是“國家集成電路 產(chǎn)業(yè)投資基金”，目前已有兩期，均主要投資于集成電路產(chǎn)業(yè)。大基金是國家對 集成電路產(chǎn)業(yè)的政策支持的重要體現(xiàn)。國家大基金一期于 2014 年 9 月成立，一期注冊資本 987.2 億元，投資總規(guī) 模達 1387 億元，主要股東是財政部、國開金融、中國煙草、中國移動、紫光通 信等，投資期、回收期、延展期各 5 年，投資計劃為期 15 年。國家大基金二期 于 2019 年 10 月 22 日注冊成立，注冊資本為 2041.5 億元。大基金二期是一期 的延續(xù)，相比于一期的規(guī)模擴大了 10

37、7%，可見國家扶持集成電路產(chǎn)業(yè)的決心。在股東方面，大基金二期同樣由財政部、國開金融作為最大股東，兩者認繳出資 額分別為 225 億元和 200 億元。不過從大基金二期整體來看，其資金來源更加 多樣和市場化，共有 27 位股東，囊括央企、地方國企和民企。從大基金一期的投資細分方向來看，一期主要側(cè)重于晶圓代工、設(shè)計和封 測等主要的產(chǎn)業(yè)大環(huán)節(jié)的投資布局，而對半導(dǎo)體材料和設(shè)備則投資較少。同時大 基金關(guān)注產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)龍頭企業(yè)，優(yōu)先幫助產(chǎn)業(yè)鏈龍頭企業(yè)成長，加速國內(nèi)半導(dǎo) 體領(lǐng)先技術(shù)的孕育催化。大基金二期的投資方向主要集中于設(shè)備和材料，大基金總裁丁文武在 2020 年半導(dǎo)體集成電路零部件峰會表示，大基金二期將

38、從 3 個方面重點支持國產(chǎn)設(shè)備 與材料發(fā)展：（1）將對在刻蝕機、薄膜設(shè)備、測試設(shè)備和清洗設(shè)備等領(lǐng)域已布 局的企業(yè)保持高強度的支持；（2）加快開展光刻機、化學(xué)機械研磨設(shè)備等核心 設(shè)備以及關(guān)鍵零部件的投資布局；（3）督促制造企業(yè)提高國產(chǎn)裝備驗證及采購 比例，為更多國產(chǎn)設(shè)備、材料提供工藝驗證條件。3.2、 市場端乘國內(nèi)成熟制程產(chǎn)能增長東風(fēng)，從中低端產(chǎn)品開始發(fā)力晶圓制造材料市場規(guī)模穩(wěn)步提升，中國大陸市場增速全球最高。半導(dǎo)體制造 所需材料種類繁多，按前后端工藝分為晶圓制造材料和組裝與封測所需材料。根 據(jù) SEMI 數(shù)據(jù)，2007-2021 年，晶圓制造材料與封裝材料的市場規(guī)?？傮w上都呈 現(xiàn)出上升態(tài)勢，并

39、且前者增速更高。根據(jù) SEMI 數(shù)據(jù)，2015 年晶圓制造材料的 市場規(guī)模約為 240 億美元，晶圓封裝材料的市場規(guī)模為 192 億美元。根據(jù) SEMI 預(yù)測，2021 年全球晶圓制造材料市場規(guī)模升至 344 億美元，2015-2021 年 CAGR 為 6.2%；全球晶圓封裝材料的市場規(guī)模將達 215 億美元，2015-2021 年 CAGR 為 1.9%。根據(jù) SEMI 數(shù)據(jù)及預(yù)測，從全球不同地區(qū)的半導(dǎo)體材料市場來看，亞 洲地區(qū)占據(jù)了大部分市場份額，其中又以中國臺灣的市場規(guī)模最大。2021 年中國臺灣半導(dǎo)體材料市場規(guī)模預(yù)計將達到 127 億美元，占比達 22.2%。增長率方 面，各地區(qū) 2

40、016-2021 年半導(dǎo)體材料市場的年均復(fù)合增長率在 3.9%至 8.4%之 間，其中受益于下游晶圓代工產(chǎn)能快速增長的中國大陸晶圓制造材料市場規(guī)模年 均增長率最高達 8.4%。根據(jù) SEMI 預(yù)測，2021 年全球晶圓制造材料市場中半導(dǎo)體光刻膠及其配套 試劑的總體市場規(guī)模占比將達到 12.9%，僅次于硅片與電子特氣位列第三；預(yù) 計 2021 年全球半導(dǎo)體光刻膠市場規(guī)模將達到 19.8 億美元，2016 年至 2021 年 的半導(dǎo)體光刻膠全球市場規(guī)模 CAGR 約為 5.7%。而國內(nèi)市場方面，根據(jù)彤程新 材數(shù)據(jù)，2021 年國內(nèi)半導(dǎo)體光刻膠市場規(guī)模預(yù)計可達 32.3 億元，同比增速高達 45%。

41、此外，根據(jù)彤程新材預(yù)測，伴隨著國內(nèi)晶圓代工產(chǎn)能的不斷提升，2025 年國內(nèi)半導(dǎo)體光刻膠市場規(guī)模有望達到 100 億元，2021-2025 年間半導(dǎo)體光刻 膠的市場規(guī)模 CAGR 將達到 32.6%。先進制程的發(fā)展并不意味著中低端產(chǎn)品的淘汰。芯片是由很多層結(jié)構(gòu)有機地 堆砌而成的，根據(jù)芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計，每一層的結(jié)構(gòu)與溝槽尺寸各有區(qū)別。在芯片的 制造過程中，特別是先進制程芯片的制造過程中，如果每一層都使用最先進光刻 工藝、設(shè)備、材料來進行制造的話，對于晶圓制造廠商而言其建設(shè)芯片生產(chǎn)線的 資本開支、后期設(shè)備的維護成本以及原材料成本將會過高。因此在芯片中，有很 多層的結(jié)構(gòu)其實是可以使用前一代或者更早期的光刻

42、工藝來完成的，這就使得 KrF 光刻膠、i 線光刻膠和 g 線光刻膠等半導(dǎo)體光刻膠中相對中低端的產(chǎn)品在先 進制程中也仍有用武之地。也正因如此，全球最頂級的光刻機廠商 ASML 在擁有 了大量 ArF 和 EUV 光刻機的產(chǎn)品下，也仍然對外出售 KrF 光刻機和 i Line 光刻 機等中低端產(chǎn)品。目前全球晶圓代工產(chǎn)能絕大部分都集中在東亞地區(qū)，截至 2019 年，中國臺 灣、韓國、日本和中國大陸的合計晶圓代工產(chǎn)能占比高達 73%（折算 8 英寸片 產(chǎn)能），然而 10 nm 及以下節(jié)點邏輯芯片的先進制程產(chǎn)能由中國臺灣的臺積電 和韓國的三星所壟斷，而中國大陸的產(chǎn)能結(jié)構(gòu)則幾乎全以 28 nm 及以上的

43、成熟 制程為主。截至 2019 年，在 28 nm 及以上節(jié)點的邏輯芯片成熟制程產(chǎn)能中， 中國大陸的產(chǎn)能占比達到 22.0%，僅次于中國臺灣（35.9%），位列全球第二。從全部半導(dǎo)體晶圓代工總產(chǎn)能角度來看，根據(jù) IC Insights 數(shù)據(jù)，截至 2020 年年底，在全部折算為 8 英寸片的數(shù)據(jù)口徑下，中國大陸的晶圓代工月產(chǎn)能達到 330 萬片/月，產(chǎn)能總量與日本相當(dāng)，其中相對高端的 12 英寸片月產(chǎn)能占比達到 63.6%。2017 至 2020 年間，全球投產(chǎn)的晶圓廠約為 62 座，其中 26 座設(shè)于中國大 陸。而根據(jù) BCG 的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截至 2020 年 9 月全球在建晶圓代工產(chǎn)能達到

44、540 萬片/月，其中中國大陸的在建產(chǎn)能占比最高，達 42%。根據(jù) BCG 的預(yù)測，2020 至 2030 年期間，全球晶圓代工產(chǎn)能復(fù)合增長率約為 4.6%，其中中國大陸的晶 圓代工產(chǎn)能增速最快，預(yù)計 2030 年中國大陸的晶圓代工產(chǎn)能的全球占比將達到 24%，位居全球第一。同時在這十年期間，中國大陸的新增產(chǎn)能占比約為 30%。 而根據(jù) SIA 的預(yù)測，2019 至 2030 期間，中國大陸的晶圓代工產(chǎn)能復(fù)合增速達 到 10.7%，2019 至 2025 年期間 CAGR 高達 14.3%，到 2030 年中國大陸的晶 圓代工產(chǎn)能的全球占比將由 2019 年的 16%提升至 29%。不論是從哪

45、一種預(yù)測 口徑來看，中國大陸的晶圓代工產(chǎn)能增速都領(lǐng)先于其他國家或地區(qū)，到 2030 年中國大陸的晶圓代工產(chǎn)能占比將達到全球第一的位置，中國大陸半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)未來 的高速發(fā)展可以預(yù)期。同時，在新增產(chǎn)能的制程結(jié)構(gòu)方面，由于先進制程技術(shù)禁 運以及高技術(shù)壁壘等原因，中短期內(nèi)中國大陸的新增晶圓代工產(chǎn)能絕大部分仍將 為成熟制程產(chǎn)能。芯片短缺，上游原材料供應(yīng)偏緊，國產(chǎn)材料導(dǎo)入進度加快自 2020 年開始，由于新冠疫情在全球蔓延，部分工廠曾暫時關(guān)閉相關(guān)產(chǎn)能， 導(dǎo)致了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)端的短缺。而伴隨著疫情常態(tài)化運行，全球工業(yè)、汽車、 消費電子等需求開始復(fù)蘇，同時疊加多種嶄新芯片應(yīng)用需求的興起，全球市場對 于半導(dǎo)體芯

46、片的需求量大幅增加，全球半導(dǎo)體芯片開始出現(xiàn)供不應(yīng)求的局面。近 期，多家半導(dǎo)體企業(yè)紛紛上調(diào)產(chǎn)品價格，芯片漲價情況不斷向上游延伸，中游的 封測和晶圓廠商以及上游的半導(dǎo)體材料廠商也都不同程度地上調(diào)了產(chǎn)品價格。 此外，由于疫情、地震等不可抗力原因，國外某些廠商的光刻膠等關(guān)鍵半導(dǎo) 體材料也出現(xiàn)了供應(yīng)問題，加劇了半導(dǎo)體材料的短缺問題。這導(dǎo)致了國內(nèi)的晶圓 代工廠商開始積極尋找其他產(chǎn)品供應(yīng)商，同時也明顯加快了對上游原材料產(chǎn)品的 驗證速度。在這一背景下，以北京科華為代表的國產(chǎn)光刻膠產(chǎn)品也在近期相繼實 現(xiàn)了在某些制程工藝的成功導(dǎo)入。我們認為，伴隨著國內(nèi)晶圓代工產(chǎn)能，特別是成熟制程產(chǎn)能的快速提升，我 國中低端半導(dǎo)體

47、材料的市場需求將會隨之提升。這一方面減輕了相關(guān)企業(yè)對于頂 尖材料的研發(fā)壓力，另一方面也為這些企業(yè)提供了自身產(chǎn)品導(dǎo)入晶圓廠商的絕佳 機會。國產(chǎn)半導(dǎo)體光刻膠企業(yè)在成功實現(xiàn)現(xiàn)有產(chǎn)品的導(dǎo)入，獲得穩(wěn)定且可持續(xù)的 產(chǎn)品訂單后，就可以進入業(yè)務(wù)發(fā)展的正反饋循環(huán)中。擁有持續(xù)且可觀的現(xiàn)金流入 后，才有足夠的資金去更進一步推動更高端產(chǎn)品的研發(fā)，才有希望憑借自主研發(fā) 能力突破尖端技術(shù)壁壘。3.3、 日本光刻膠廠商給予我們的啟發(fā)日本作為當(dāng)前全球范圍內(nèi)半導(dǎo)體光刻膠產(chǎn)品技術(shù)最為先進的國家，其半導(dǎo)體 光刻膠市場的發(fā)展并非是一蹴而就的。20 世紀 50 年代，美國出于戰(zhàn)略考慮在戰(zhàn) 后援助日本，為其提供資金、技術(shù)等支持，使得日本

48、經(jīng)濟加速復(fù)蘇。承接美國的 技術(shù)和產(chǎn)業(yè)后，日本半導(dǎo)體行業(yè)和家電行業(yè)也開始起步。日本先是研發(fā)出了成熟 的晶體管收音機技術(shù)，并進一步提高生產(chǎn)能力，快速占據(jù)市場份額。隨后，小型 計算器的快速普及催化了日本的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)擴張。20 世紀 60 年代，美國仙童半導(dǎo)體公司與日本廠商分享半導(dǎo)體技術(shù)。同一時 期，日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)界與日本政府投入大筆資金研發(fā)半導(dǎo)體技術(shù)，構(gòu)建了完整的 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈與生態(tài)，為后來日本半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。20 世紀 70-80 年代，個人電腦等電子消費品興起，也為半導(dǎo)體行業(yè)帶來大 量訂單。在研發(fā)方面，日本政府領(lǐng)導(dǎo)多家半導(dǎo)體廠商集中研發(fā)先進的動態(tài)隨機存 取存儲器（DRAM），并投

49、入大量資金扶持。日本在 DRAM 領(lǐng)域逐漸取得突破， 并逐漸成為全球最大的 DRAM 生產(chǎn)國。在這一時期內(nèi)，龐大的市場需求和良好 的創(chuàng)新能力是日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大的重要因素。日本半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展，帶動了當(dāng)時日本的光刻機和光刻膠技術(shù)快速發(fā)展， 并造就了一批當(dāng)時頂尖的光刻機與光刻膠廠商。其中光刻機廠商包括有尼康、佳 能等企業(yè)，光刻膠廠商則包括有 TOK、JSR、信越化學(xué)、住友化學(xué)等。進入 21 世紀，雖然日本光刻機廠商在 ArF 浸沒式光刻機與 157 nm 光刻機的技術(shù)選擇上 出現(xiàn)了路線選擇的錯誤，導(dǎo)致了相關(guān)日本光刻機廠商在尖端光刻機產(chǎn)品上的落 后，但日本的光刻膠廠商卻始終在全球光刻膠市場中占

50、據(jù)著舉足輕重的地位。其中 TOK（東京應(yīng)化）和信越化學(xué)為兩家極具代表性的日本光刻膠企業(yè)， 也是全球范圍內(nèi)最為頂尖的光刻膠企業(yè)，對于國內(nèi)光刻膠企業(yè)的發(fā)展具有一定的 參考意義。從主營業(yè)務(wù)分布來看，TOK 和信越化學(xué)呈現(xiàn)出兩種截然不同的業(yè)務(wù)布局形 式。TOK 專注于電子功能材料（半導(dǎo)體光刻膠營收占比超 60%）與高純試劑等 專用于電子半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)的材料業(yè)務(wù)，而信越化學(xué)則是一家綜合性的化工企業(yè)， 除電子功能材料外還擁有 PVC/氯堿等多種其他業(yè)務(wù)。相比于其他行業(yè)而言，半導(dǎo)體行業(yè)因其行業(yè)特殊性而需要有極高的資本開 支，根據(jù) SIA 統(tǒng)計，2020 年半導(dǎo)體行業(yè)平均資本開支占銷售額的比重約為 12.5%，

51、位列全行業(yè)第二，僅次于新能源行業(yè)，約為傳統(tǒng)化工業(yè)的兩倍。而相對 應(yīng)地為了維持自身高額的資本開支和研發(fā)投入去進行項目建設(shè)和產(chǎn)品研發(fā)，也必 定要求相關(guān)企業(yè)擁有穩(wěn)定且可持續(xù)的優(yōu)質(zhì)現(xiàn)金流。我們將 TOK 與 Wind 光刻膠概念指數(shù)成分股整體進行財務(wù)數(shù)據(jù)比較。我們 可以看到，從經(jīng)營性活動現(xiàn)金流的營收占比角度，國內(nèi)光刻膠企業(yè)與 TOK 的水 平較為接近。從資本開支角度來看，國內(nèi)光刻膠企業(yè)資本開支占營收的比重始終 高于 TOK，同時 2020FY 的資本開支總量存在明顯提升，同比提高約 90.6%， 資本開支占營收的比重也相應(yīng)提高約 10 個百分點。國內(nèi)光刻膠企業(yè)資本開支的 快速增長說明了對于相關(guān)產(chǎn)品產(chǎn)能

52、規(guī)劃的加速。然而，由于資本開支的增長速度 明顯高于經(jīng)營性現(xiàn)金流的增長速度，且絕對數(shù)額前者更高，因此若不考慮融資， 國內(nèi)光刻膠企業(yè)憑借自身的現(xiàn)金流水平去應(yīng)對不斷增長的資本開支存在著一定 難度。另外，在研發(fā)投入方面，國內(nèi)光刻膠企業(yè)研發(fā)投入占營收的比重明顯低于 TOK，2020FY 國內(nèi)光刻膠企業(yè)研發(fā)投入占營收的比重較 TOK 約低 1.6 個百分點， 平均單個國內(nèi)光刻膠企業(yè)的研發(fā)投入的絕對數(shù)額僅為 TOK 的 14.2%。在研發(fā)投 入絕對數(shù)額和相對數(shù)額方面的差距，也側(cè)面反映了我國光刻膠企業(yè)與 TOK 等國 際先進光刻膠企業(yè)的技術(shù)、產(chǎn)品差距。對于國內(nèi)光刻膠企業(yè)來說，資本開支和研發(fā)投入的加大是必須的，

53、更進一步 來說需要資金面的強力支持。對于類似信越化學(xué)，除光刻膠業(yè)務(wù)以外還擁有龐大 傳統(tǒng)主業(yè)的企業(yè)而言，可通過其他傳統(tǒng)主業(yè)經(jīng)營發(fā)展所貢獻的現(xiàn)金流，來填補光 刻膠業(yè)務(wù)發(fā)展所需資金。而對于類似 TOK，僅聚焦于光刻膠業(yè)務(wù)的企業(yè)而言， 在業(yè)務(wù)發(fā)展初期勢必需要國家資金支持或者社會融資支持，在光刻膠業(yè)務(wù)初步實 現(xiàn)突破并轉(zhuǎn)化為持續(xù)且穩(wěn)定的訂單收入時，再進行光刻膠業(yè)務(wù)的進一步擴張及研 發(fā)，進而實現(xiàn)更大、更長遠的發(fā)展，并進入良性循環(huán)中，帶動光刻膠業(yè)務(wù)的發(fā)展 與壯大。4、 重點公司分析4.1、 彤程新材：光刻膠業(yè)務(wù)持續(xù)放量，布局 ArF 項目推動公司電子材料平臺建設(shè)公司 2021Q1-Q3 實現(xiàn)營收 17.14

54、億元，同比+14.26%；實現(xiàn)歸母凈利潤 2.76 億元，同比-16.20%。其中 2021Q3 實現(xiàn)營收 5.42 億元，同比-2.72%；實現(xiàn)歸 母凈利潤 0.39 億元，同比-73.93%。由于公司傳統(tǒng)主業(yè)橡膠化學(xué)品受到了下游 輪胎市場需求低迷的影響，公司三季度業(yè)績存在一定壓力，但是暫時的業(yè)績壓力不改公司堅定向電子材料平臺型企業(yè)轉(zhuǎn)型的決心。隨著和杜邦的深入合作，公司 核心光刻膠產(chǎn)品有望逐步實現(xiàn)技術(shù)突破并持續(xù)放量，同時公司還在上游樹脂原料 端布局有相關(guān)產(chǎn)能，完善產(chǎn)業(yè)鏈并提升公司盈利能力?？蛻魧?dǎo)入持續(xù)推進，攜手杜邦共同合作研發(fā)高端半導(dǎo)體光刻膠產(chǎn)品 公司旗下全資子公司彤程電子現(xiàn)持有北京科華 5

55、6.56%的股權(quán)和北旭電子 45%的股權(quán)，其中公司與北京科華創(chuàng)始方美國 Meng Tech 公司為一致行動人， 合計持有北京科華 70.53%的股權(quán)，北京科華于 2021 年 Q1 正式被納入公司合 并報表合并范圍。受益于下游半導(dǎo)體及面板行業(yè)的旺盛需求以及公司在半導(dǎo)體晶圓代工廠商 方面的持續(xù)突破，北京科華和北旭電子的光刻膠業(yè)務(wù)營收呈現(xiàn)大幅增長，2021Q3 公司光刻膠產(chǎn)品出貨量同比+30.5%。2021Q1-Q3 北京科華半導(dǎo)體光刻膠業(yè)務(wù)實 現(xiàn)訂單銷售 9,376 萬元，同比+51.6%。其中半導(dǎo)體用 g/i 線光刻膠產(chǎn)品營收較 上年同期增長 61.78%，KrF 光刻膠產(chǎn)品營收較上年同期增長

56、 226.69%。 2021Q1-Q3 參股子公司北旭電子面板用光刻膠等業(yè)務(wù)實現(xiàn)營業(yè)收入 19,520 萬 元，同比+26%。目前北京科華與國內(nèi)所有的 6 寸客戶都處于合作或合作開發(fā)狀 態(tài)，g/i 線光刻膠在 6 寸晶圓代工市場中占有率達 60%以上，另外北京科華的 8 寸客戶數(shù)已增至 15 家，12 寸客戶已增至 8 家。為進一步深化公司在電子材料領(lǐng)域的業(yè)務(wù)布局，縮小國內(nèi)光刻膠技術(shù)與全球 先進水平的差距，公司于 2021 年 8 月 16 日晚發(fā)布公告稱將通過全資子公司彤 程電子投資 6.9853 億元建設(shè)“ArF 高端光刻膠研發(fā)平臺建設(shè)項目”，項目預(yù)計 于 2023 年末完成研發(fā)平臺的建設(shè)

57、。該項目主要研究 ArF 濕法光刻膠工業(yè)化生產(chǎn) 技術(shù)的開發(fā)，以期實現(xiàn) ArF 濕法光刻膠的量產(chǎn)。2021 年 11 月 8 日，在第四屆進博會現(xiàn)場，杜邦電子與工業(yè)事業(yè)部（以下 簡稱“杜邦”）與北京科華宣布開展意向合作計劃。此項合作旨在為中國集成電 路芯片制造商提供高性能光刻材料，滿足芯片制造行業(yè)對于先進光刻膠和其它光 刻材料的需求。杜邦是全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體材料供應(yīng)商，已推出大量榮獲認可、多 種波長的光刻產(chǎn)品，其中包括 193nm(ArF)、248nm(KrF)和 i/g-line 光刻膠，以 及碳膜涂層(SOC)、抗反射涂層(BARC)、先進表面涂層和光刻膠配套試劑。杜邦 的光刻膠及相關(guān)配套產(chǎn)品

58、的生產(chǎn)技術(shù)主要來自于旗下的羅門哈斯。羅門哈斯公司 成立于 1919 年，至今已有 100 多年的歷史。2009 年 4 月陶氏完成對羅門哈斯 的收購，并進一步成立陶氏高新材料事業(yè)部。2017 年 8 月 31 日陶氏和杜邦以 換股方式合并，而 2018 年 2 月 27 日陶氏杜邦又拆分為三家企業(yè)，其中羅門哈斯公司歸入杜邦麾下。羅門哈斯是世界上最大的精細化學(xué)品制造商之一，并在光 刻膠領(lǐng)域具有領(lǐng)先優(yōu)勢。產(chǎn)品及原料共同發(fā)力，加大現(xiàn)有光刻膠產(chǎn)品產(chǎn)能布局在國產(chǎn)替代加速背景下，公司自身也在持續(xù)推進現(xiàn)有光刻膠產(chǎn)品產(chǎn)能的提 升。彤程電子在上?；^(qū)投資建設(shè) 1.1 萬噸半導(dǎo)體、面板光刻膠及 2 萬噸相關(guān) 配

59、套試劑生產(chǎn)線項目預(yù)計于 2022Q1 開始分批完成，公司持股 45%的北旭電子 也在擴建 6000 噸顯示面板光刻膠基地，計劃于 2021 年年底投產(chǎn)。在光刻膠樹 脂原料端，公司在上?；^(qū)投資建設(shè)的 5000 噸/年電子級酚醛樹脂生產(chǎn)線計 劃于 2021 年年內(nèi)投產(chǎn)。另外，公司于 2021 年年初收購的瀚森樹脂（鎮(zhèn)江）有限公司（現(xiàn)已更名為 “彤程電子材料（鎮(zhèn)江）有限公司”）已完成交割并順利復(fù)產(chǎn)，增加 4 萬噸/年 的酚醛樹脂產(chǎn)能。對于瀚森的收購增強了公司在電子級酚醛樹脂的研發(fā)、生產(chǎn)優(yōu) 勢，并將與光刻膠產(chǎn)品的生產(chǎn)形成良好的產(chǎn)業(yè)協(xié)同效應(yīng)，助力公司在電子材料業(yè) 務(wù)，特別是光刻膠業(yè)務(wù)方面的發(fā)展。在光

60、刻膠樹脂研發(fā)方面，公司已經(jīng)完成了 LED 光刻膠樹脂、g/i 線光刻膠樹脂、先進 i 線光刻膠樹脂等多個產(chǎn)品的配方開 發(fā)和認證，完成了 100L 中試裝置安裝和調(diào)試；應(yīng)用于 KrF 光刻膠的對羥基苯乙 烯樹脂已完成實驗室小試，后續(xù)放大實驗和工業(yè)化提純設(shè)備正在積極準備中。4.2、 晶瑞電材：光刻膠與濕電子化學(xué)品同步推進，半導(dǎo)體材料國產(chǎn)替代進程加速公司 2021Q1-Q3 實現(xiàn)營收 13.09 億元，同比+83.31%；實現(xiàn)歸母凈利潤 1.65 億元，同比+167.80%。其中 2021Q3 實現(xiàn)營收 4.46 億元，同比+56.23%；實現(xiàn) 歸母凈利潤 0.50 億元，同比+20.80%。受益于