国产光刻胶技术的发展历程

光刻胶是一种对光敏感的混合液体，其组成部分包括光引发剂、光刻胶树脂、单体、溶剂和其他助剂，它可以通过光化学反应，经曝光、显影等光刻工序将所需要的微细图形从光罩（掩模版）转移到待加工基片上，在集成电路制造等众多领域有着至关重要的作用。

中国光刻胶技术的发展起步相对较晚，2000年左右才开始着手光刻胶的研发。早期国内光刻胶市场主要由进口设备和产品占据，尤其是高端光刻胶市场几乎被国外企业垄断，国内在高端光刻胶及配套关键材料产品方面一直处于空白状态。

随着中国半导体产业等相关行业的发展需求，国内科研机构和企业开始重视光刻胶技术的研发。企业一方面加大自主研发力度，另一方面积极引进和吸收国外先进技术。在这个过程中，国内光刻胶技术逐步发展，从最初的低技术含量的PCB光刻胶开始取得进展，到后来逐渐向LCD光刻胶和半导体光刻胶等高端领域探索。例如北京化学试剂研究所经过多年努力，在紫外光刻胶的研究与开发方面取得突出成绩，相继研制出多个系列的紫外正负型光刻胶，部分产品能满足一定生产技术需求，并与美国公司合资成立企业从事相关研发生产销售工作；无锡化工研究设计院在电子束胶的研究方面有了一定基础并能提供小批量产品。

国内光刻胶技术的发展也受益于政策支持和市场的推动。在国家一系列红利政策带动下，国内半导体、平板显示及PCB行业发展势头良好，对光刻胶的需求激增，也促使国内光刻胶技术不断发展进步，尽管目前整体还处于起步阶段，但在部分领域已经开始崭露头角。

国产光刻胶技术的当前成果

近年来，国产光刻胶技术取得了不少成果。

在PCB光刻胶方面，由于其技术含量相对较低，中国已取得较好的进展。中国已成为全球最大的PCB光刻胶生产基地，PCB光刻胶国产化率较高，全球PCB光刻胶市场规模在20亿美元左右，中国市场规模占比达50%以上，外企东移和内资企业的不断发展促使这一成果的达成。

在LCD光刻胶方面，国产化率相对PCB光刻胶较低，但也有一定的进展。例如国内一些企业在LCD光刻胶领域持续投入研发，部分产品已经能够进入市场，虽然目前所占市场份额还比较小，但已经在逐步替代进口产品。

在半导体光刻胶这个技术壁垒最高的领域，也有积极的突破。2024年，华中科技大学与湖北九峰山实验室的研究团队取得重大进展，成功突破“双非离子型光酸协同增强响应的化学放大光刻胶”技术。这一具有自主知识产权的光刻胶体系已在生产线上完成了初步工艺验证，并同步完成了各项技术指标的检测优化，实现了从技术开发到成果转化的全链条打通，且性能优于大多数商用光刻胶，为光刻制造的共性难题提供明确方向的同时，也为EUV光刻胶的着力开发做技术储备。

此外，国内一些企业也在积极布局和推动半导体光刻胶的发展。例如南大光电的ARF193纳米光刻胶通过客户使用认证，成为中国首只通过产品验证的国产ARF光刻胶；晶瑞股份的KrF光刻胶进入客户测试阶段；徐州博康公司的湿法光刻胶成功突破14纳米节点等，这些成果标志着中国在高端光刻胶技术方面正在不断缩小与国外的差距。

国产光刻胶技术面临的挑战

国产光刻胶技术面临着诸多挑战。

一、技术方面

1. 基础材料依赖进口

• 光刻胶由树脂、光致产酸剂、溶剂和添加剂等混合而成，在这些组成部分中，我国半导体光刻胶树脂特别是高端产品，基本依赖进口。例如ArF树脂定制化程度较高，国际市场上仅能买到部分标准款树脂，无法买到高端的ArF树脂。而且光敏材料中的高端光酸的合成和纯化难度较大，国内的光酸厂商在质量稳定性等方面仍与国外存在差距，目前国内主要的光刻胶公司大多还是使用进口的光酸。

2. 技术差距

• 全球高端光刻胶市场主要由日本和美国公司垄断，国内光刻胶企业在技术和经验上与国际差距较大。例如在光刻胶的研发方面，光刻胶的研发模式虽然可以理解为一个不断进行配方调整的方法学过程，但不同的光刻胶涉及到树脂、光敏剂、溶剂和其他助剂的配比各有差异，并非是标准化的产品，这需要大量的研发经验积累，国外企业在这方面已经有较长的发展历程，而国内企业还处于追赶阶段。

• 在光刻胶的性能方面，如分辨率要求、光敏材料的选择和制备、工艺参数的控制等方面与国外先进水平还有差距。随着半导体工艺的不断进步，芯片上的线宽以及间距要求越来越小，光刻胶必须具有更高的分辨率，而传统的光刻技术已难以满足这一需求，我国在提升光刻胶分辨率等性能方面面临技术挑战。例如在极紫外光刻胶（EUV光刻胶）技术上，国外已经处于领先地位，而我国还在努力研发追赶，EUV的波长只有13nm，绝大多数有机材料，甚至空气对它都有强烈的吸收，光刻胶材料的选择非常困难，国外在这方面的研究成果和技术储备比国内更丰富。

二、市场方面

1. 客户验证困难

• 半导体光刻胶的下游客户主要是芯片制造企业等，这些企业对于光刻胶的质量和稳定性要求极高。国产光刻胶要进入这些企业的供应链，需要经过漫长的客户验证过程。由于芯片制造工艺复杂且成本高昂，客户在选择光刻胶时非常谨慎，一旦光刻胶出现问题，可能会导致整个芯片制造过程失败，所以国产光刻胶在获得客户信任和通过验证方面面临很大挑战。

2. 市场份额低

• 目前国内光刻胶大规模产业化生产企业相对较少且企业所占市场份额较低。如2021年，晶瑞电材光刻胶业务收入为2.74亿元，所占行业市场份额仅2.94%。国内大部分企业目前仍处于光刻胶产品技术研发阶段或光刻胶生产线加紧建设阶段，在与国外光刻胶企业竞争市场份额时处于劣势地位。

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三、其他方面

1. 研发投入需求大

• 光刻胶的研发和生产涉及多个学科领域，技术门槛较高，需要投入大量的研发资金和人力资源。从研发资金来看，要进行光刻胶的研发，需要购置先进的研发设备、进行大量的实验和测试等，这都需要巨额的资金支持。而从人力资源角度，需要化学、物理、材料等多学科背景的专业人才，目前国内在这方面的专业人才数量和质量上都有待提升。

2. 环保要求

• 光刻胶的生产过程涉及到环境污染和资源浪费等问题，要实现国产光刻胶的替代，还需考虑到环境保护和可持续发展的要求。在环保政策日益严格的情况下，如何在满足环保要求的同时进行光刻胶的生产也是一个挑战。

国产光刻胶技术的未来趋势

一、技术创新与升级

1. 向高端光刻胶发展

• 随着全球半导体产业的不断发展，对高端光刻胶的需求日益增长。例如在芯片制造向更小制程发展的过程中，如7nm以下的先进制程需要EUV光刻胶，国产光刻胶技术必然要朝着开发高端光刻胶的方向发展。目前国内已经有企业在这方面取得了一定的突破，如华中科技大学与九峰山实验室的联合研究成果为EUV光刻胶的开发做技术储备，未来将有更多企业和科研机构投入到高端光刻胶的研发中，不断提高国产高端光刻胶的性能和质量，以满足国内半导体产业发展的需求。

2. 探索新的光刻胶技术

• 下一代光刻胶技术是未来发展的方向之一。在157nm之后，小于32nm节点的光刻技术，如193nm浸入式光刻技术、极短紫外光刻技术（EUVL）、电子束光刻技术（EBL）、X射线光刻技术（XRL）、离子束投影光刻技术（IPL）都有可能成为下一代光刻技术。国内企业和科研机构也将积极探索这些新的光刻胶技术，例如电子束光刻胶方面，国内可以在电子束光刻技术发展的同时，对电子束光刻胶进行研究，由于电子束光刻没有紫外吸收问题，在材料的选择上有更大的自由度，可以采用化学增幅技术来发展电子束光刻胶，提高其性能，以适应未来光刻技术发展的需求。

二、市场拓展与应用领域扩大

1. 提高国内市场占有率

• 随着国产光刻胶技术的不断进步，其在国内市场的占有率有望逐步提高。目前国内半导体、平板显示及PCB行业发展势头良好，对光刻胶的需求不断增加。国产光刻胶企业可以凭借自身的技术进步、成本优势和地缘优势等，逐渐扩大在国内市场的份额，减少对进口光刻胶的依赖。例如在PCB光刻胶已经取得较高国产化率的基础上，继续提高在LCD和半导体光刻胶领域的国内市场份额。

2. 拓展国际市场

• 在满足国内市场需求的同时，国产光刻胶也将逐步走向国际市场。当国产光刻胶技术达到国际先进水平，并且在成本、质量和供应稳定性等方面具有竞争力时，就可以开拓国际市场。例如中国的一些光伏产品在国际市场上具有很强的竞争力，随着光刻胶技术的发展，未来光刻胶产品也有望像光伏产品一样在国际市场上占据一席之地。

三、产业协同与合作

1. 产学研合作加深

• 未来，企业、高校和科研机构之间的合作将更加紧密。高校和科研机构在光刻胶技术的基础研究方面具有优势，而企业在产业化方面更有经验。通过产学研合作，可以加速光刻胶技术的研发和成果转化。例如华中科技大学与湖北九峰山实验室的合作取得了重大成果，未来将有更多这样的合作模式出现，高校和科研机构将为企业提供技术支持，企业则为高校和科研机构的研究提供实践平台和资金支持。

2. 上下游产业协同发展

• 光刻胶产业链上游为原树脂、单体、感光剂、溶剂等光刻胶原材料，中游为基于配方的光刻胶生产合成，下游主要为各芯片应用环节等。上下游产业之间的协同发展至关重要。上游原材料企业可以根据中游光刻胶生产企业的需求进行研发和生产，提高原材料的质量和供应稳定性；中游光刻胶企业可以与下游芯片制造等企业加强合作，了解其对光刻胶的需求变化，及时调整产品研发和生产方向，实现整个产业链的协同发展。

国内外光刻胶技术对比

一、技术水平方面

1. 高端光刻胶技术

• 在高端光刻胶领域，国外尤其是日本和美国的技术处于领先地位。例如在EUV光刻胶方面，目前仅有国外集团掌握EUV光刻胶所对应的光刻机技术，并且在光刻胶材料的选择和制备等技术方面也更为成熟。日本的企业在全球光刻胶市场占据了较大的份额，像合成橡胶、东京应化、信越化学等企业在高端光刻胶的研发和生产上有着丰富的经验和先进的技术，能够生产满足不同半导体制造工艺需求的光刻胶产品。而国内在高端光刻胶技术方面还处于追赶阶段，虽然已经有一些企业取得了部分突破，如南大光电的ARF193纳米光刻胶通过客户使用认证，但整体在高端光刻胶的量产能力、技术稳定性等方面与国外仍存在差距。

2. 光刻胶性能指标

• 在光刻胶的性能指标方面，如分辨率、对紫外线的敏感度、耐化学腐蚀性等，国外先进的光刻胶产品也表现更为出色。随着半导体工艺制程的不断缩小，对光刻胶的分辨率要求越来越高，国外光刻胶企业能够利用先进的技术手段和材料来提升分辨率，满足更小线宽和间距的芯片制造需求。在光敏材料的选择和制备上，国外企业可以更好地兼顾材料的化学性质、物理性质以及工艺可控性等方面的要求，确保光刻胶在紫外线照射下快速固化形成所需图案，并且在涂覆、曝光、显影等工艺参数的控制上更为精确，从而保证制造出高质量的芯片。

二、市场份额方面

1. 全球市场格局

• 全球光刻胶市场被日美厂商垄断，日本的企业占据80%的全球市场。在半导体光刻胶市场，日本的合成橡胶、东京应化、杜邦、信越化学、富士电子五大厂商垄断了85%的市场份额，日本的四家占据超过70%。国内光刻胶企业在全球市场所占份额极低，目前主要还是在国内市场进行发展，并且在国内市场也面临着国外企业的竞争，在市场份额的争夺上处于劣势地位。不过随着国内光刻胶技术的不断进步，这种局面有望逐渐得到改善。

2. 客户资源

• 国外光刻胶企业由于长期在市场上占据主导地位，拥有众多稳定的客户资源，尤其是国际大型芯片制造企业等高端客户。这些客户对于光刻胶的质量和稳定性要求极高，一旦与国外光刻胶企业建立合作关系，就很难被替代。而国内光刻胶企业在开拓客户资源方面面临较大挑战，需要花费更多的精力和时间来获得客户的认可，尤其是高端客户的认可。

三、研发能力方面

1. 研发投入

• 国外光刻胶企业在研发投入上相对较大。由于光刻胶技术的研发需要大量的资金和人力，国外企业凭借其在市场上的垄断地位和高额利润，能够持续投入大量资金用于光刻胶的研发。例如在新材料的研发、工艺优化等方面不断进行探索，以保持其技术领先地位。而国内光刻胶企业相对来说规模较小，利润有限，在研发投入上与国外企业存在差距，这也在一定程度上影响了国内光刻胶技术的发展速度。

2. 研发成果转化

• 国外光刻胶企业在研发成果转化方面也有一定的优势。由于其拥有成熟的产业链和市场渠道，一旦有新的研发成果，能够较快地将其转化为实际的产品并推向市场。而国内企业在这方面可能会面临一些障碍，例如在与下游企业的对接、市场推广等方面可能存在不足，导致研发成果转化的效率相对较低。