化工行业光刻胶系列报告之一：以史为鉴，看半导体材料皇冠上的明珠

请参阅最后一页的重要声明 证券研究报告·行业深度报告 光刻胶系列报告之一：以史为鉴，看半导体材料皇冠上的明珠 全谱及紫外光刻胶：开山之作 1950s 贝尔实验室开发集成电路的过程中与柯达合作开发了全球首款半导体光刻胶----基于环化橡胶-双叠氮体系的 KTFR 光刻胶。1957-1972 年间，其为半导体工业的发展立下了汗马功劳，直至触及2μm 的分辨率极限。Hoechst 子公司 Kalle 在 1930s 开发的一种印刷材料被贝尔实验室改进后用作下一代光刻胶材料，即重氮萘醌-酚醛树脂体系，该体系一直贯穿了 g 线/i 线光刻胶时代，至今仍在应用。 化学放大光刻胶：来自化学家的魔法 1980s 光刻技术发展到深紫外光刻时，光源强度严重制约了光刻机的晶圆处理效率。为解决这一问题，IBM 的化学工程师开发了划时代的化学放大光刻胶。然而 IBM 突破 KrF 光刻胶时半导体工业尚未发展到需使用 KrF 光刻的时代，KrF 胶成了“早产儿”，直至 1995-1997年半导体工艺进展至 0.25μm 节点时 KrF 胶才迎来了高速增长时代。ArF 光刻胶雏形也源自 IBM，但最终也由日本厂商发扬光大。 EUV 光刻胶：挑战极限，承接化学放大的接力棒 经历近 40 年的发展后，EUV 光刻 2019 年率先在台积电量产。EUV光刻胶主要有分子玻璃和金属氧化物两个方向，从分子结构来看，分子玻璃光刻胶与 OLED 材料具备诸多的相似之处，而金属氧化物光刻胶主要为稀土和过渡金属有机化合物，与各类金属有机化合物前驱体材料具备一定的相通性。富士胶片、信越化学、住友化学 3家日本龙头公司合计申请了 EUV 光刻胶 80%以上的专利。 以日为鉴，看光刻胶崛起的天时、地利、人和 日本光刻胶行业的崛起，始于 KrF 光刻胶。IBM 虽然早在 1980s 早期就实现了对 KrF 胶的突破，但整个 80 年代半导体工艺都集中在微米级工艺，i 线光刻完全可以胜任，IBM 的 KrF 胶成了“早产儿”。1995 年东京应化商业化 KrF 胶时，恰逢 0.25-0.35 μm 工艺节点，逼近 i 线光刻的极限，且尼康成功击败美国三巨头登顶光刻机行业。天时地利下日本光刻胶行业迅速崛起。然而好景不长，尼康在沉浸式光刻技术路线选择上的错误使日本光刻机产业在经历仅仅 10 余年的辉煌后跌落神坛，但光刻胶却乘着半导体工业全球化的浪潮成功留在了日本，时至今日日本仍然占据高端市场 93%的份额。 机遇与挑战并存 当前我国高端光刻胶与全球先进水平有近 40 年的差距，半导体国产化的大趋势下，国内企业有望逐步突破与国内 IC 制造工艺相匹配的光刻胶，同时提前布局国内晶圆厂的下一代工艺，形成半导体工业正常的技术迭代节奏。 风险分析 市场竞争风险、技术替代风险、安全生产风险、专利侵权风险、核心技术泄密及核心技术人员流失的风险。 维持 买入 郑勇 zhengyong@csc.com.cn 010-85130262 执业证书编号：S1440518100005 研究助理: 胡世超 010-86451498 hushichao@csc.com.cn 发布日期： 2020 年 04 月 24 日 市场表现 相关研究报告 -22%-17%-12%-7%-2%3%2019/4/242019/5/242019/6/242019/7/242019/8/242019/9/242019/10/242019/11/242019/12/242020/1/242020/2/242020/3/24化工上证指数化工 行业深度报告报告 化工 请参阅最后一页的重要声明 目录 以史为鉴，看半导体材料皇冠上的明珠 ............................................................................................................... 1 全谱及紫外光刻胶：开山之作 ....................................................................................................................... 6 柯达 KTFR 光刻胶：光刻胶工业的开创者 ........................................................................................... 6 g 线/i 线光刻胶 ......................................................................................................................................... 6 化学放大光刻胶：来自化学家的魔法 ........................................................................................................... 7 KrF 光刻胶 ................................................................................................................................................ 7 ArF 光刻胶 ................................................................................................................................................ 8 EUV 光刻胶：挑战极限，承接化学放大的接力棒 .................................................................................... 12 分子玻璃光刻胶 ..................................................................................................................................... 13 金属氧化物光刻胶 ................................................................................................................................. 14 40 年磨一剑，EUV 终量产 ....................................................................