海外硬科技龙头复盘研究系列之七：电子行业深度：筚路蓝缕，如何看待全球光刻胶龙头TOK的成长之路？

行业研究 东兴证券股份有限公司证券研究报告 2024年7月17日 行业报告 电子 看好/维持 电子行业深度：筚路蓝缕，如何看待全球光刻胶龙头TOK的成长之路？ 分析师 刘航电话：021-25102913邮箱：liuhang-yjs@dxzq.net.cn 执业证书编号：S1480522060001 ——海外硬科技龙头复盘研究系列之七 投资摘要： 光刻是半导体微纳加工的核心工艺，光刻胶是半导体材料皇冠上的明珠。光刻胶按照显影效果可分为正性光刻胶和负性光刻胶，正性光刻胶的应用更为广泛。光刻胶的原料包括光引发剂、树脂、溶剂、单体及其他助剂等。光刻胶单体工艺难度大， 认证周期长，进入壁垒高。除上游原材料壁垒外，半导体光刻胶国产化还具有配方、设备、客户验证等多重壁垒。光刻胶生产配套设备光刻机成本高，光刻胶的研发具有较高的门槛。下游客户认证要求严格，验证周期长。新研发的光刻胶需要经过PRS（基础工艺考核）、STR（小批量试产）、MSTR（中批量试产）、RELEASE（量产）四个阶段的客户验证，半导体光刻胶的验证周期为2-3年。光刻胶市场被东京应化、杜邦、JSR、住友化学等国外巨头所垄断，日企在全球光刻胶市场中占据重要地位。东京应化以26%的市场份额高居榜首，紧随其后的是杜邦、JSR和住友化学，其市场份额分别为17%、16%和10%。 东京应化（TOK）拥有世界领先的微处理技术和高纯度加工技术，是全球半导体光刻胶龙头。东京应化（TOK）拥有世界领先的微处理技术和高纯度加工技术，是全球半导体光刻胶龙头。TOK公司自1968年首次开发半导体用光刻胶以来，通过进一步扩大研发和完善微纳加工技术，主要产品包括g/i线、KrF、ArF、EUV、面板显示和半导体封装光刻胶。东京应化EUV 光刻胶、KrF光刻胶、g/i线光刻胶在各自细分领域的市占率均为全球第一，分别为38.0%，36.6%，22.8%，而ArF光刻胶的全球市占率为16.2%，位列全球第四。东京应化公司以客户为导向，不断发展微纳加工技术和高纯度技术方面的优势，精益化管理，并快速实现全球化布局。 TOK公司把握住了两次历史性的发展机遇，成长为光刻胶行业巨头：1995年东京应化研发出KrF光刻胶并实现大规模商业化，随着Nikon和Canon步进式光刻机的崛起，东京应化公司在KrF光刻胶领域抢占市场；伴随着EUV光刻机的客户交付，光刻工艺以及光掩膜检测设备等关键设备被日系厂商垄断，而光刻胶又需要与这些设备进行适配和验证，TOK公司抓住机遇快速实现know-how，成为EUV光刻胶领域龙头。光掩模在制造和使用过程中会出现污染物沾污、图形异常等缺陷， 需要进行检测和修复。日系设备厂商Lasertec是全球首家实现用EUV光源检测EUV掩膜版的企业，又于2018年成功开发了光化图形掩模检测系统ACTISA150，加速EUV技术的商用。2019年，Lasertec推出了对已印有晶圆设计的掩膜版检测设备，形成了垄断地位。TOK公司凭借着技术优势与精细化服务，抓住机遇快速实现know-how，成为EUV光刻胶领域龙头。半导体行业下游需求旺盛，也给TOK公司提供了成长的沃土。 通过复盘全球光刻胶龙头TOK公司的成长之路，希望对于国内半导体光刻胶行业有一定借鉴作用，我们认为：①光刻胶行业迅速发展，TOK公司图像传感器和MEMS（微型电子机械系统）产品研发十年，EUV产品研发二十年，持续地进行技术攻坚与精益化管理至关重要；②光刻胶与光刻机、光检测设备密切相关，光刻胶产品需要工艺与量测设备端的突破与进步。 高端光刻胶国产化迫在眉睫。晶圆厂产能扩张是半导体光刻胶需求增长的核心驱动力。全球半导体光刻胶市场规模持续扩大，2027年有望超28亿美元，ArF光刻胶为主要类型。从全球光刻胶市场份额来看，光刻胶市场仍由日美韩等企业主导。低端半导体光刻胶国产自给率较高，而高端半导体光刻胶基本依赖进口。国内半导体产业对于关键材料自主可控的需求更加紧迫， 目前国内半导体光刻胶进展相对较快的公司包括彤程新材、华懋科技、晶瑞电材、上海新阳等。 投资建议：光刻胶是半导体材料自主可控关键一环，当前高端光刻胶亟待突破，看好光刻胶领域国产化，受益标的：彤程新材、晶瑞电材、上海新阳、华懋科技、南大光电、容大感光。 风险提示：产品价格波动、行业景气度下行、行业竞争加剧、中美贸易摩擦加剧。 P2东兴证券深度报告 电子行业深度：筚路蓝缕，如何看待全球光刻胶龙头TOK的成长之路？ 目录 1.光刻胶——半导体材料皇冠上的明珠4 2.复盘全球光刻胶巨头TOK成长之路，我们得到了哪些启示？10 2.1实现精益化管理、深化全球化战略是成功的关键所在10 2.2TOK公司善于利用日本本土设备方面的优势，把握住了两次行业大机遇，实现二次腾飞13 3.高端光刻胶国产化迫在眉睫17 4.投资建议23 5.风险提示23 相关报告汇总24 插图目录 图1：光刻工艺流程4 图2：正性光刻胶和负性光刻胶的区别5 图3：光刻胶核心成分为树脂，成本占比为50%6 图4：单体—树脂—光刻胶流程7 图5：光刻胶种类及应用范围7 图6：不同波长的半导体光刻胶组分存在较大差异8 图7：光刻胶研发成本中光刻机设备及安装费用占比最大8 图8：光刻胶产品验证周期较长9 图9：全球光刻胶市场由日美韩等企业占主导，东京应化市场份额最高9 图10：光刻胶发展路径与TOK发展历程10 图11：2022年TOK产品结构10 图12：2023年TOK产品结构10 图13：光刻胶市场规模及TOK市场份额11 图14：东京应化材料业务持续增长，4年净销售额增幅72%，2022年达1703.29亿日元11 图15：光刻胶发展路径与TOK发展历程12 图16：近年来东京应化海外营收占比提升至82.2%12 图17：亚太地区是东京应化主要市场12 图18：光刻胶纯化技术成为重中之重13 图19：东京应化公司抓住两次行业大机遇，实现了二次腾飞14 图20：光刻胶材料业务与设备业务具备强大的协同效应15 图21：下游需求旺盛，给TOK公司提供了成长的沃土16 图22：AI行业变革进一步拉动光刻胶行业市场规模增长17 图23：国内晶圆厂产能不断扩展，为国产半导体光刻胶国产化提供了沃土18 图24：全球半导体光刻胶市场不断增长，预计2027年市场规模超28亿美元18 图25：ArF光刻胶市场占比最高，ArFi+ArF光刻胶占全球光刻胶市场规模的比例为48.1%18 图26：低端光刻胶国产自给率较高，高端光刻胶基本依赖进口19 图27：南大光电ArF光刻胶已取得认证并销售20 P3 东兴证券深度报告 电子行业深度：筚路蓝缕，如何看待全球光刻胶龙头TOK的成长之路？ 图28：华懋科技半导体光刻胶取得技术突破20 图29：容大感光全面布局PCB、LCD和半导体光刻胶22 表格目录 表1：光刻胶按照显影效果可分为正性光刻胶和负性光刻胶4 表2：光刻胶组分及功能5 表3：不同类型光刻胶使用树脂不同6 P4东兴证券深度报告 电子行业深度：筚路蓝缕，如何看待全球光刻胶龙头TOK的成长之路？ 1.光刻胶——半导体材料皇冠上的明珠 光刻是半导体微纳加工的核心工艺，光刻胶是半导体材料皇冠上的明珠。光刻工艺是半导体微纳加工的核心工艺，主要包括涂胶、曝光、显影等步骤。光刻胶是一种对光敏感的混合液体，在紫外光、电子束、离子束、X射线等辐射的作用下，其感光树脂的溶解度及亲和性由于光固化反应而发生变化，经过适当溶剂处理，溶去可溶部分可获得所需图像。光刻胶的光敏度决定了微纳图形的精度，因此光刻胶的重要性凸显。 图1：光刻工艺流程 资料来源：苏州瑞红公司公告，TOKIntegratedReport，东兴证券研究所 光刻胶按照显影效果可分为正性光刻胶和负性光刻胶，正性光刻胶的应用更为广泛。曝光前对显影液不可溶，曝光后曝光部分溶解于显影液，形成的图形与掩膜版遮光区相同，称为正性光刻胶；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遮光区相反，称为负性光刻胶。由于负性光刻胶在显影时可能会发生变形和膨胀的情况，正性光刻胶的应用更为广泛。 表1：光刻胶按照显影效果可分为正性光刻胶和负性光刻胶 属性 正性胶 负性胶 曝光前 不可溶 可溶 曝光后 可溶 不可溶 显影后留下区域 掩膜版遮光区域 掩模板透光区域 分辨率 高 低 曝光速度 慢 快 成本 高 低 附着力 低 高 抗刻蚀能力 差 好 资料来源：OLEDindustry，东兴证券研究所 P5 东兴证券深度报告 电子行业深度：筚路蓝缕，如何看待全球光刻胶龙头TOK的成长之路？ 图2：正性光刻胶和负性光刻胶的区别 资料来源：容大感光招股说明书，东兴证券研究所 光刻胶的原料包括光引发剂、树脂、溶剂、单体及其他助剂等。光引发剂对光刻胶的感光度和分辨率起决定作用；树脂是光刻胶的基本骨架，决定光刻胶的硬度、柔韧性、附着力、曝光前后溶解度变化程度、光学性能、耐蚀性能等基本性能；溶剂既溶解各种化学成分，也是后续光刻化学反应的介质。从成本结构来看，树脂成本占比最大，约50%，其次是添加剂（包括单体、助剂）占比约35%，光引发剂、溶剂成本合计占比约15%。 表2：光刻胶组分及功能 光刻胶成分作用 光引发剂吸收光能（辐射能）后经激发生成活性中间体，并进一步引发聚合反应或其他化学反应，是光刻胶的关键组分，对光刻胶的感光度、分辨率等起决定性作用。包含光增感剂和光致产酸剂，光增感剂是引发助剂，能吸收光能并转移给光引发剂，或本身不吸收光能但协同参与光化学反应，起到提高引发效率的作用。光致产酸剂吸收光能生成酸性物质并使曝光区域发生酸解反应，用于化学增幅型光刻胶。 感光树脂光刻胶的基本骨架，是其中占比最大的组分，主要决定曝光后光刻胶的基本性能，包括硬度、柔韧性、附着力、曝光前后对溶剂溶解度的变化程度、光学性能、耐老化性、耐蚀刻性、热稳定性等。 溶剂溶解各组分，是后续聚合反应的介质，另外可调节成膜。 单体含有可聚合官能团的小分子，也称之为活性稀释剂，一般参加光固化反应，可降低光固化体系粘度并调节光固化材料的各种性能。 助剂根据不同的用途添加的颜料、固化剂、分散剂等调节性能的添加剂。 资料来源：OLEDindustry，前瞻产业研究院，东兴证券研究所整理 P6东兴证券深度报告 电子行业深度：筚路蓝缕，如何看待全球光刻胶龙头TOK的成长之路？ 图3：光刻胶核心成分为树脂，成本占比为50% 资料来源：中商产业研究院，东兴证券研究所 光刻胶树脂具有特殊的物理特性和化学特点，半导体光刻胶树脂质量要求高、生产工艺难度高。光刻胶树脂是高分子聚合物，具有高分子的一些物理特性，如成膜特性、Tg（玻璃化温度）。在晶圆制造的光刻工艺中，光刻效果均保持在纳米级别，所以光刻胶的质量一致性、稳定性至关重要。这对原材料单体的纯度和稳定性、合成反应的可控性、以及后处理工艺的精确性都提出了极高的要求。 表3：不同类型光刻胶使用树脂不同 光刻胶种类 树脂体系 单体 光敏材料类型 光反应类型 曝光波长 适用节点 g线 环化橡胶树脂 - 感光化合物（PAG） 非化学放大型 436nm 0.5µm以上 i线 酚醛树脂 甲基酚和甲醛 感光化合物（PAG） 非化学放大型 365nm 0.5~0.35µm KrF线 聚对羟基苯乙 对羟基苯乙烯 光致产酸剂（PAC） 化学放大型 248nm 0.25~0.15µm 烯类树脂 的衍生物单体 ArF线 聚甲基丙烯酸酯类树脂 甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯的 光致产酸剂（PAC） 化学放大型 193nm 干法：65~90nm；湿法：45nm以下 衍生物单体 EUV线 聚对羟基苯乙 - 光致产酸剂（PAC） 化学放大型、 13.5nm 7nm以下 烯类树脂，或 非化学放大型 分子玻璃，或金属氧化物 资料来源：徐州博康公众号，《衍射极限附近的光刻工艺》（伍强），西宝生物官网，东兴证券研究所 P7 东兴证券深度报告 电子行业深度：筚路蓝缕，如何看待全球光刻胶龙