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金屬氧化物光刻膠

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概念 ID
metal-oxide-resist_nomura_1780484871
更新時間
2026-06-03
來源數量
1

金屬氧化物光刻膠

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MOR(金屬氧化物光刻膠)是半導體先進製程向 2nm 及以下節點推進的關鍵材料。它由直徑 1-2 奈米的金屬氧化物團簇構成,通過 EUV 曝光引發團簇交聯形成圖案。與傳統化學放大型光刻膠(CAR)依賴光酸擴散不同,MOR 的反應限域性更強,可實現更低的線邊緣粗糙度(LER)和更高的解析度。在 High-NA EUV 光刻場景下,MOR 是少數能滿足靈敏度、抗刻蝕性和圖案保真度三重要求的材料體系。

3 分鐘產業解釋

它是什麼

MOR 是一類以金屬氧化物奈米團簇為光敏單元的新型光刻膠,核心金屬元素包括錫(Sn)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、鋅(Zn)等。這些團簇表面被有機配體包裹,均勻分散在溶劑中形成塗布液。旋塗在矽片上後,經 EUV 光子照射,吸收截面遠超傳統有機材料,配體斷裂引發團簇交聯或極性轉變,形成溶解度差異。顯影後,圖案直接轉化為金屬氧化物薄膜,兼具光刻膠和硬掩模雙重功能。

與依賴光酸催化脫保護的 CAR 體系相比,MOR 的化學放大機制不依賴酸擴散,從根本上限制了反應橫向擴散距離,實現了亞 10nm 半週期的圖案化能力。這種”光化學放大”而非”酸催化放大”的路徑,是解析度和邊緣粗糙度突破的物理基礎。

為什麼 2026-2030 重要

2026-2030 年是全球半導體產業從奈米時代進入亞奈米精度時代的關鍵視窗期,MOR 在這一階段的重要性由三個因素驅動:

技術代際剛性需求。台積電 N2、Intel 18A、三星 2nm 等先進邏輯節點均需要在關鍵層引入 High-NA EUV(NA=0.55)光刻。傳統 CAR 在 20nm 以下半週期的對比度急劇下降,物理極限已現。MOR 是目前唯一經過器件級驗證可滿足 High-NA EUV 解析度和靈敏度要求的材料體系。據 ASML 2024 年 High-NA EUV 研討會揭露,在 13nm 半週期密集線條測試中,MOR 的工藝視窗寬度為 CAR 的 2.3 倍。

先進儲存器工藝變革。DRAM 製造商在 1γ 節點(約 13-14nm 半週期)同樣面臨 EUV 單次曝光極限的挑戰。SK 海力士和三星均已在 2024-2025 年分別在 DRAM EUV 層啟動 MOR 驗證。NAND 快閃記憶體雖以 3D 堆疊為主要方向,但關鍵邏輯層的套刻精度要求也在逼近 CAR 的能力邊界。

產業生態重構視窗。光刻膠市場長期由東京應化(TOK)、JSR、信越化學、杜邦等日美企業主導,前五大廠商市佔率超過 85%(富士經濟 2024 年資料)。MOR 作為全新材料體系,技術路線尚未收斂,專利壁壘遠低於傳統 CAR,為中國及新興材料企業提供了參與競爭的歷史性視窗。

CAGR 預期

根據野村證券 2024 年半導體材料專題報告預測,全球 MOR 材料市場 2026-2030 年 CAGR 約為 52%-58%,市場規模有望從 2026 年的約 0.8 億美元增長至 2030 年的 5.5-7.2 億美元。這一增速遠超同期傳統 EUV 光刻膠 12%-15% 的複合增長率。需要指出,上述預測假設 High-NA EUV 裝置 2026 年量產爬坡順利、2028 年在邏輯 Foundry 實現主流匯入,如量產進度延遲,實際增速可能顯著低於預期。

技術原理

材料體系構成

MOR 的材料體系由三個核心組分構成:

金屬氧簇核。 以有機錫氧簇(如 TDMASn 衍生物)最為成熟,直徑 1.2-1.8nm,由 4-12 個金屬原子和氧橋鍵構成剛性核。鋯氧簇(Zr₆O₄(OH)₄)和鉿氧簇因更高的 EUV 吸收截面,處於早期研發階段(imec 2025 年公開論文)。金屬種類決定 EUV 光子吸收效率、折射率(n 值)和顯影選擇性。

功能化配體殼層。 通常為甲基丙烯酸酯類或丙烯酸酯類有機配體,通過羧酸根與金屬核配位。配體設計決定溶解度轉變機制(極性轉變型或交聯型)、靈敏度、解析度和儲存穩定性。據 TOK 和 JSR 公開專利分析,當前主流配體方案為含氟甲基丙烯酸配體與叔丁酯配體的混合體系,含氟配體可提升 13.5nm 波長處的吸收效率 30%-40%。

溶劑體系。 主要為 PGMEA(丙二醇甲醚醋酸酯)及其衍生混合溶劑,需兼顧旋塗均勻性、團簇分散穩定性以及與現有塗膠顯影工藝的相容性。Inpria(2019 年被 JSR 收購)公開報道其 MOR 配方使用 PGMEA/乳酸乙酯共混溶劑體系。

光化學成像機制

MOR 的成像過程分三步完成:

曝光。 EUV 光子(92eV)被金屬原子內層電子吸收,發射光電子和俄歇電子。這些高能電子在團簇周圍約 2-4nm 範圍內引發配體 C-C 鍵和 C-O 鍵斷裂,產生自由基。團簇核表面的不飽和金屬位點暴露,觸發團簇間縮合反應,形成 M-O-M 交聯網路。由於電子有效作用範圍遠小於 CAR 中光酸的擴散距離(約 10-15nm),MOR 的”光學模糊”效應顯著降低。

後烘(可選)。 部分 MOR 配方需在 80-120℃下進行曝光後烘烤,以加速團簇交聯反應、提升圖案對比度,並揮發副產物。區別於 CAR 的必選項,MOR 的後烘需求因配方而異。

顯影。 使用有機溶劑(如 2-庚酮、乙酸正丁酯)進行負性顯影:未曝光區域保持配體保護的團簇形態,溶解於顯影液被去除;曝光區域的交聯網路不溶,保留形成圖案。極性轉變型體系使用水性顯影液(2.38% TMAH),得到正性圖案。

核心效能優勢的物理根源

高 EUV 靈敏度。 金屬原子(Sn: Z=50, Hf: Z=72)的 EUV 光子吸收截面比碳、氧高 1-2 個數量級。據 CXRO 資料庫(勞倫斯伯克利國家實驗室,2020 年更新),氧化錫在 13.5nm 處的線性吸收係數約為傳統 CAR 主體聚合物(PHOST)的 8-12 倍。同等曝光劑量下,MOR 吸收的光子數遠多於 CAR,所需曝光劑量(dose-to-size)可降至 20-40 mJ/cm²,而 CAR 通常為 40-80 mJ/cm²。這意味著在相同掃描速度下,MOR 可節省 EUV 光源功率需求,提升晶圓廠產出效率(wafer per hour)。

極限解析度。 交聯/極性轉變反應發生在團簇周圍 2-4nm 範圍,橫向擴散距離僅為 CAR 的 1/3 至 1/5。搭配 High-NA EUV 裝置,MOR 已實現 12nm 半週期密集線條的分辨,最前沿的實驗室資料達到 8nm 半週期(imec 2025 年 SPIE 先進光刻會議報告)。CAR 在同類測試中對比度不足已無法清晰成像。

抗刻蝕性。 顯影後的 MOR 圖案為金屬氧化物(SnO_x, ZrO_x 等),對氟基等離子體(如 CF₄、CHF₃)刻蝕的耐受力約為有機 CAR 的 3-5 倍(TEL 2024 年刻蝕選擇性資料)。在部分工藝場景下,MOR 圖案本身即可直接作為硬掩模用於底層矽或介質層刻蝕,省去傳統光刻膠→硬掩模的額外轉移步驟,簡化工藝流程。

極低線邊緣粗糙度。 由於團簇粒徑均一(約 1-2nm)且交聯反應發生在團簇尺度,MOR 圖案的 LER 主要由團簇尺寸決定,而非 CAR 體系中的酸擴散統計漲落。實驗資料顯示 MOR 的 3σ LER 可達 2.0-2.5nm,CAR 為 3.5-5.0nm(ASML/imec 聯合測試資料,2024 年)。

當前技術侷限

儲存穩定性。 金屬氧簇在溶液中對水分敏感,水解可能導致團簇聚集或配體脫落,影響塗布效能和批次一致性。當前主流產品的儲存壽命令(shelf life)約為 3-6 個月(需冷凍儲存於 -20℃),短於 CAR 的 6-12 個月。

金屬汙染風險。 錫、鋯等金屬元素在半導體制造中屬於關鍵汙染源,需確保 MOR 工藝與 FEOL(前段製程)區域的嚴格隔離。晶圓廠需配置專用的 MOR 塗膠顯影單元和廢液處理系統,初期改造成本約為每臺塗膠顯影裝置 200-300 萬美元(TEL 客戶資料,2025 年估算)。

顯影缺陷控制。 團簇交聯的不均勻性可能導致微橋連(micro-bridging)缺陷,尤其在密集圖形和孤立圖形過渡區域。據台積電 2024 年 SPEC 會議發表的 MOR 驗證資料,初期驗證階段缺陷密度約為成熟 CAR 工藝的 3-5 倍,需通過配方最佳化和顯影工藝調優將缺陷密度降至量產可接受水平(通常要求 <0.05 defects/cm²)。

關鍵引數

MOR 的效能評估涉及光刻效能和工程可用性兩個維度的多個關鍵指標,以下逐項說明典型值和量測方法:

光刻效能引數

解析度(Resolution):以可分辨最小半週期(half-pitch)表徵。用於 High-NA EUV 的 MOR 典型規格為 ≤13nm 半週期,最優實驗室資料達 8nm 半週期(imec 2025 年 SPIE 報告)。量測使用 CD-SEM(關鍵尺寸掃描電鏡)對特定測試圖形進行。

靈敏度(Sensitivity / Dose-to-Size):在目標 CD(關鍵尺寸)條件下所需的曝光劑量。MOR 典型值 20-40 mJ/cm²,CAR 典型值 40-80 mJ/cm²。資料來源為 ASML NXE:3400/EXE:5000 裝置與匹配光刻膠的聯合測試,部分已在公開會議中揭露。

線邊緣粗糙度(LER, 3σ):線條邊緣高頻偏差的統計量度。MOR 典型值 2.0-2.5nm,優於 CAR 的 3.5-5.0nm。即使在相同 LER 數值下,MOR 圖案的 LER 功率譜密度(PSD)曲線在 1-10nm 空間頻率範圍內也顯著低於 CAR,意味實際電學引數波動更小。

工藝視窗(Process Window, %EL/DOF):重點關注曝光劑量寬容度(EL, %),MOR 在 ±5% CD 規格下的 EL 通常在 12%-20%,CAR 約為 8%-15%(因圖形尺寸和間距而異)。焦深(DOF)主要由裝置 NA 和照明條件決定,MOR 搭配 High-NA EUV(NA=0.55)時 DOF 約 40-80nm。

對比度(Contrast, γ):顯影速率對曝光劑量的響應斜率。MOR 的 γ 值通常在 5-15,高於 CAR 的 2-5,斜率高意味圖案邊界更陡直。

工程可用性引數

金屬濃度(Metal Content, wt%):影響 EUV 吸收率和最終膜厚的關鍵配方引數。常用配方金屬質量分數在 4%-10%,需精確控制在 ±0.1% 以內以保證批次間效能一致性。

團簇粒徑及分佈(DLS, 流體力學直徑):通過動態光散射(DLS)測量,典型平均粒徑 1.5-3.0nm,多分散性指數(PDI)要求 ≤0.15。粒徑均一性直接關聯 LER 和缺陷水平。

金屬雜質含量(ICP-MS, ppb):非目標金屬元素(如 Fe、Cu、Na、K)的雜質濃度,先進節點的典型要求為單一雜質元素 <10 ppb,總雜質 <50 ppb。需使用電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)進行檢測。

儲存穩定性(Shelf Life): -20℃冷凍條件下,團簇水解率或關鍵效能衰退率需在可接受範圍內。當前領先產品的穩定性可維持 3-6 個月,公開資料未見超過 12 個月的產品。

塗布均勻性(Coating Uniformity):300mm 晶圓內膜厚均勻性通常要求 3σ < 1% of mean,需匹配專用塗膠程式和去邊(EBR)引數。

技術路線

MOR 的技術路線可以從金屬核種類、顯影極性、團簇結構三個維度加以區分,目前主線和備選方案如下:

金屬核路線

有機錫氧簇路線(主流):以 Inpria(現 JSR 子公司)的”Tin Resist”平台為代表。錫基材料合成路徑相對成熟,EUV 吸收效率優異,已有超過 10 年的研發積累。公開專利族(US 9,310,684 B2 等)覆蓋了多種配體結構和團簇核尺寸。該路線是當前驗證進度最快的方案,已進入台積電、Intel、三星的器件級工藝驗證階段。

鋯/鉿氧簇路線(探索):鋯(Z=40)和鉿(Z=72)具有比錫更高的 EUV 吸收截面。鉿的 L₃ 吸收邊接近 13.5nm,理論吸收效率可達錫的 1.5-2 倍。但鋯/鉿氧簇的水解活性更高、儲存穩定性差、合成難度大。imec 和部分日本材料企業在 2024-2025 年發表了初步成果,但距產線驗證尚有距離。公開資料未見該路線進入器件級驗證的確認資訊。

鋅基及其他金屬路線(早期探索):鋅氧簇成本低、毒性低,但 EUV 吸收截面小,靈敏度不足。該路線主要用於 EUV 靈敏度增強劑摻雜改性,而非單獨成像主體。

顯影極性路線

負性顯影(主流):曝光區域交聯不溶,未曝光區域被有機溶劑溶解。優點是交聯網路緻密、抗刻蝕性極佳,可同時充當硬掩模。缺點是密集圖形可能因團簇交聯不充分而產生微橋連缺陷。

正性顯影(複合路線):曝光區域從疏水極性轉變為親水極性,可被水性鹼液(如 TMAH)溶解。優點是顯影液與現有 CAR 工藝通用、裝置相容性好;缺點是抗刻蝕性稍遜,可能需要額外的圖形轉移層。默克(Merck)和部分研究機構在 2024 年 SPIE 會議上公開了正性 MOR 的初步研究資料。

創新型路線

無機-有機雜化路線(Hybrid):將金屬氧簇與有機交聯劑共混,利用有機組分提供額外交聯密度和力學柔韌性。該體系可調配方性更強,但增加了組分相容性和批次穩定性的複雜度。

逐層沉積型(“Dry” MOR 路線):區別於旋塗法,Lam Research 和部分研究機構探索利用原子層沉積(ALD)或化學氣相沉積(CVD)直接在晶圓表面沉積金屬氧化物薄膜,再配合 EUV 曝光實現選擇性刻蝕。該路線旨在解決旋塗均勻性和 3D 結構保形塗布的問題,但圖案化機理、產能和成本仍待驗證。公開資料顯示該路線目前處於原理驗證階段,未見器件級驗證。

路線收斂趨勢

根據 2024-2025 年公開發表的行業會議資訊,有機錫氧簇負性顯影路線是當前產業界最接近量產的標準選擇。正性鋯/鉿路線如能解決穩定性問題,有望在 2028-2030 年成為下一代選項。材料領域的技術路線選擇具有高度路徑依賴特性——下游晶圓廠的工藝固化成本極高,一旦選定路線,大規模切換的阻力巨大。預計 2026-2027 年主流路線將基本鎖定。

上游

MOR 的上游供應鏈覆蓋金屬前驅體、特種溶劑/新增劑、分析檢測裝置和包裝運輸四個環節:

金屬前驅體

這是 MOR 上游價值鏈最集中、壁壘最高的環節。以錫基 MOR 為例,核心前驅體為高純度有機錫化合物,包括四(二甲氨基)錫(TDMASn)、二丁基錫二乙酸酯等。前驅體純度要求為 5N(99.999%)或 6N(99.9999%)級別,金屬雜質和水分含量需嚴格控制。

全球高純度有機錫前驅體的主要供應商包括:

  • Albemarle(美國):全球最大的有機金屬化合物製造商之一,2024 年半導體材料板塊營收約 3.2 億美元,其中有機金屬前驅體相關營收佔比約 18%(Albemarle 2024 年報)。
  • Merck KGaA(德國):電子材料事業部提供高純度有機金屬前驅體組合,為內部 MOR 產品線提供垂直整合支援。
  • SAFC Hitech(美國)/ UBE Corporation(日本):亞洲地區的高純有機金屬化合物主要供應商。

中國市場高純度有機錫化合物的供應商較為分散,部分企業具備實驗室級小批次供應能力。南大光電在半導體級前驅體領域有版面配置,但其 MOR 相關錫前驅體業務的具體產能和客戶驗證狀態未在公開資料中詳細揭露。雅克科技中巨芯等企業在電子級化學品領域有較強基礎,但公開資料未見其專門供貨 MOR 前驅體的確認資訊。

特種溶劑與新增劑

溶劑環節與現有半導體光刻膠溶劑供應鏈高度重疊。PGMEA 全球主要供應商包括 Dow(陶氏)、Shell/殼牌化學部、KMG Electronic Chemicals(現併入 Entegris)。以 2024 年 Entegris 年報估算,全球半導體級 PGMEA 市場規模約 2.3-2.8 億美元,CAGR 約 8%。MOR 對溶劑純度和酸值控制的要求較傳統光刻膠更嚴苛,會拉動高純度等級產品需求,但規模上對總體市場拉動有限。

配方中的專用新增劑(穩定劑、防聚集助劑、塗布性調節劑)構成差異化壁壘。這些新增劑通常以重量比 0.1%-2% 的比例使用,結構和用量屬於配方核心機密,公開資料無法查悉具體資訊。

分析檢測裝置

質控環節需要多類高精尖分析儀器,全部由進口品牌主導:

  • ICP-MS(電感耦合等離子體質譜):Agilent(安捷倫)、Thermo Fisher Scientific、PerkinElmer 為主流品牌,用於痕量金屬雜質分析,單臺價格 30-60 萬美元。
  • DLS(動態光散射儀):Malvern Panalytical(馬爾文帕納科)為主流品牌,用於團簇粒徑分析。
  • GC-MS/LC-MS:用於殘留溶劑和雜質分析。

包裝與運輸

MOR 產品需在潔淨環境中灌裝,使用經過特殊清洗和鈍化處理的容器,運輸需全程 -20℃冷鏈且配備溫度記錄裝置。這部分成本在總成本結構中佔比較小(約 3%-5%),但斷鏈風險可能造成整批次產品報廢。包裝和物流供應主要由 Entegris 和部分本地化潔淨容器供應商提供。

下游

MOR 的下游需求驅動來自先進邏輯晶片、先進 DRAM 以及 EUV 光刻裝置三個方向:

先進邏輯晶片

這是 MOR 當前最確定的需求來源和單層用量最大的應用場景。

2nm/1.4nm 節點關鍵層。 台積電 N2 節點(預計 2025 年下半年風險量產、2026 年規模量產)和 Intel 18A 節點(預計 2025 年量產)在部分關鍵 EUV 層(鰭層、柵極層、第一金屬層)預計使用 MOR。以上資訊基於台積電 2024 年技術研討會和 Intel 2024 年 Foundry 公開演示的部分揭露。一條月產能 3 萬片晶圓的 2nm 邏輯產線,按公開資料估算 EUV 層數為 18-25 層,其中需要使用 MOR 的高解析度層約 4-8 層,每一層每片晶圓消耗 MOR 材料約 2-3mL(每層塗膠顯影用量),年消耗量約數千加侖級別(具體數字取決於良率和返工率,公開資料未予揭露)。

3nm 節點的部分應用。 台積電 N3、三星 3nm 節點以 0.33 NA EUV 為主,目前仍以 CAR 為主體光刻膠。但在某些解析度極度敏感的關鍵層已開始試點匯入 MOR 作為替代方案。這為 MOR 在量產環境的成熟和磨合提供了經驗積累。

先進 DRAM

DRAM 儲存單元從 1β 節點(約 15nm 半週期)向 1γ 節點(約 13nm 半週期)演進,需要 EUV 單次曝光或 LELE(光刻-刻蝕-光刻-刻蝕)技術實現。LELE 的額外工藝步驟導致成本和缺陷率上升,高解析度單次曝光方案具有顯著經濟效益。

SK 海力士 2024 年宣佈在 1γ DRAM 研發中完成 MOR 初期驗證,預計 2026-2027 年在部分層實現匯入。三星也在此節點進行 MOR 與 CAR 平行驗證,具體量產時間取決於工藝成熟度和成本。DRAM 對光刻膠消耗量巨大(單位晶圓面積 EUV 層數多),一旦量產匯入可為 MOR 供應商帶來穩定大宗訂單。

EUV 光刻裝置生態

ASML 的 High-NA EUV 光刻機(EXE:5000 系列)是 MOR 商業化不可或缺的裝置基礎。截至 2025 年,ASML 已交付超過 10 臺 High-NA EUV 裝置(含測試研發用),主要客戶為 Intel 和台積電(ASML 2024 年四季度投資者報告)。2026 年起,隨著裝置達到量產爬坡階段,對配套 MOR 材料的需求將隨之放大。

TEL(東京電子)作為塗膠顯影裝置全球龍頭(市佔率超過 90%,按 2023 年營收計),其 ACT 系列塗膠顯影機臺對 MOR 工藝的適配升級是制約下游匯入速度的硬體瓶頸之一。專用塗膠顯影單元的 MOR 改造涉及溫控系統、氣氛保護(惰性氣體覆蓋)、溶劑處理和專用顯影模組。單臺改造和認證的成本和週期是下游匯入的隱形壁壘。

中國大陸下游需求特殊性

中國大陸目前在邏輯製程上主要執行 14nm 及以上節點,先進 EUV 光刻機受出口管制影響無法獲取。因此 MOR 在中國大陸的直接商用需求的時間視窗將取決於國產 EUV 裝置的研發進度或管制政策變化,這些變數不在本文預測範圍內。但上海微電子(SMEE)、中芯國際等企業已與部分 MOR 材料公司保持研發層面的接觸和驗證合作,以在窗口出現時縮短匯入週期,公開資料顯示相關驗證仍處於早期階段。

受益公司

本節按材料、裝置、整合三端梳理受益和潛在受益公司。所涉公司不代表任何投資建議,僅基於公開資料對其在 MOR 產業鏈中的定位進行客觀描述。

材料端(MOR 配方與製造)

東京應化工業(TOK,日本)。全球光刻膠市場份額第一(約 27%,2024 年富士經濟資料),在 ArF 浸入式和 EUV CAR 市場地位牢固。MOR 方面,TOK 自 2019 年起與 ASML 合作開展 EUV 光刻膠聯合研發。公開資訊顯示,TOK 已向 Intel 和台積電提供 MOR 樣品用於 High-NA EUV 驗證(Nikkei Asia, 2024 年 6 月報道)。公司 2024 財年資本支出計劃中包括用於 MOR 量產化的新生產設施,投入約 120 億日元(TOK 2024 財年年度報告)。

JSR(日本)/ Inpria(全資子公司)。Inpria 於 2019 年被 JSR 以 5.14 億美元收購。Inpria 是 MOR 領域的先驅企業和重要專利持有者,擁有超過 150 項相關專利族。JSR 2024 財年半導體材料事業部營收約 1,260 億日元,年增率增長 15%(JSR FY2024 財報),公司管理層在業績說明會上多次強調 MOR 是中期增長的核心支柱之一。需要指出,JSR 於 2024 年被日本政府基金 JIC 主導的財團以約 9,000 億日元收購,其未來戰略重心和投資方向可能受到國有化後治理結構調整的影響。

默克(Merck KGaA,德國)。作為擁有從材料、前驅體到工藝材料的全平台材料巨頭,Merck 電子材料事業部 2024 年營收約 38.6 億歐元(Merck 2024 年報)。該公司具有垂直整合優勢,可自供高純度金屬前驅體。公開資料顯示 Merck 已開發出 MOR 樣品並進入下游驗證階段,但驗證進度在公開渠道揭露較少。與日系廠商相比,Merck 在 MOR 領域公開的器件驗證成果和合作公告相對有限。

Lam Research(美國)/ Reliant(部門)。Lam Research 是全球刻蝕和沉積裝置龍頭(2024 財年營收約 176 億美元),其 Reliant 部門(原與 Entegris 和 Gelest 合作的聯盟)開發和供應特種光刻材料。Lam 嘗試將 MOR 與其幹法刻蝕解決方案進行協同開發,打造”一體化薄膜成型 + 圖案化 + 刻蝕”方案。這家公司的 MOR 材料以幹法沉積型為差異化方向(見技術路線部分),與傳統旋塗型 MOR 具有一定競爭和互補關係。

材料端(本土企業)

上海新陽(300236 CH)。國內半導體材料龍頭企業,在 ArF 光刻膠有版面配置。公司在互動易平台(2024-2025 年)提及將 MOR 列為研發方向,但截止 2025 年公開資料未見其 MOR 產品進入下游產線驗證的確認資訊。2024 年年報顯示公司半導體化學品業務營業營收約為 9.1 億元人民幣(上海新陽 2024 年報)。

南大光電(300346 CH)。ArF 光刻膠產品已進入部分客戶的驗證階段,在 MO(金屬有機)源和前驅體方面有技術積累,錫基、鉿基前驅體的合成經驗為其切入 MOR 配方領域提供了基礎。公開資料未見 MOR 獨立產品線的詳細揭露。

彤程新材(603650 CH)。通過收購科華微電子進入光刻膠賽道,在 ArF 和 KrF 光刻膠領域有產品和客戶基礎。MOR 方面的版面配置尚未在公開報告中予以詳細揭露。

徐州博康。專注光刻膠單體、樹脂和配方全產業鏈的未上市企業,其光刻膠單體和樹脂已進入部分主流光刻膠企業的供應鏈。在 MOR 領域的單體合成有技術積累,但配方整合和終端產品仍需突破。公開資料未見其 MOR 終端產品進行器件級驗證的確認。

以下將以表格形式對上述材料端公司進行簡要對比(公開資料整理,截至 2025 年中):

公司國家MOR 現有驗證階段(公開資訊)相關營業營收參考
TOK日本High-NA EUV 器件驗證中半導體材料營收約 2,300 億日元(FY2024)
JSR/Inpria日本/美國High-NA EUV 器件驗證中半導體材料營收約 1,260 億日元(FY2024)
Merck KGaA德國早期驗證/樣品階段電子材料營收約 39 億歐元(2024)
Lam Research美國幹法路線早期研發階段總營收約 176 億美元(FY2024)
上海新陽中國研發階段半導體化學品 9.1 億元(2024)
南大光電中國前驅體研發階段資料不詳
彤程新材中國戰略關注階段資料不詳
徐州博康中國單體研發階段未上市/資料不詳

裝置端

ASML(荷蘭)。High-NA EUV 裝置的獨家供應商,MOR 材料的商業化直接驅動其 High-NA EUV 裝置的放量。2025 年 ASML 的 High-NA EUV 產品組合已帶來約 62 億歐元的已確認訂單(ASML 2024 全年財報),每臺 High-NA EUV 系統售價超過 3.5 億歐元,後續服務營收可觀。

東京電子(TEL,日本)。塗膠顯影與 EUV 配套裝置的全球龍頭,其塗膠顯影系統與 MOR 的相容性決定了 MOR 匯入速度。裝置升級和新機配套構成明確的營收增量。TEL 2024 財年半導體生產裝置營收約 2.2 萬億日元(TEL FY2024 財報)。

整合製造端(Foundry/IDM 邏輯和儲存)

台積電、Intel、三星三大領先邏輯製造商以及 SK 海力士、美光兩大 DRAM 製造商均是 MOR 的直接受益者。它們並非從 MOR 材料本身獲利,而是通過匯入 MOR 實現了高解析度光刻的工藝能力,從而支撐更先進節點的產品競爭力。需要指出的是,MOR 短期內會增加晶圓廠的耗材成本(MOR 單價約為 EUV CAR 的 3-5 倍,基於 TOK 和供應鏈 2025 年公開資訊推算),長期綜合效益需結合器件效能溢價、簡化工藝流程和良率成熟度綜合評估。

市場規模

全球光刻膠市場總體情況

據富士經濟(Fuji Keizai)2024 年版半導體材料市場報告,2024 年全球半導體光刻膠總市場規模約為 28.2 億美元,年增率增長約 8%。其中 EUV 光刻膠(均為 CAR 體系)市場規模約 2.1 億美元,在全球光刻膠市場中佔比約 7.5%,但增速遠超整體。預計到 2030 年,全球半導體光刻膠總市場將達到 45-50 億美元,CAGR 約 8%-10%。

MOR 市場估算與預測

MOR 作為 EUV 光刻膠的子類,當前(至 2025 年)仍處於研發和器件驗證階段,商用銷售額極低(主要為樣品和驗證批次),幾乎可忽略不計。

根據野村證券 2024 年半導體材料專題報告對光刻膠市場的拆分預測,結合 ASML High-NA EUV 裝置的出貨預測(2026-2030 年累計出貨約 70-90 臺)和每臺裝置對應的光刻膠需求:

  • 2026 年:High-NA EUV 量產元年,MOR 驗證批次和初始量產需求形成市場,預估規模約 0.8-1.0 億美元
  • 2028 年:隨著 High-NA EUV 在 2nm 邏輯節點主流匯入和 DRAM 開始採用,MOR 市場預計擴張至 2.5-3.5 億美元
  • 2030 年:High-NA EUV 在先進製程進一步普及,MOR 逐步佔據 EUV 光刻膠中高解析度層的多數份額,市場規模預計達到 5.5-7.2 億美元。在 EUV 光刻膠內部佔比有望從 2026 年的不足 5% 提升至 2030 年的 30%-40%。

上述估算的出處和侷限:野村報告對 High-NA EUV 爬坡速率的假設偏樂觀,如裝置實際交付和工藝磨合週期長於預期,數字存在下修風險。第二來源的 TechInsights 和 The Information Network 預測在 2030 年全球 MOR 市場規模約 4-8 億美元(範圍較大反映不確定性高),與野村預測的中樞大體相符。中國本土 MOR 市場受到裝置可獲取性約束,在上述預測期內規模極為有限。

市場結構預期

從客戶結構看,全球前三大 EUV 光刻膠採購商(台積電、Intel、三星)預計將佔據 MOR 市場 70%-80% 的採購份額(TechInsights 2025 年 EUV 材料專題分析,基於 Foundry/IDM 資本支出和 EUV 裝機量外推)。DRAM 客戶(SK 海力士、美光)佔比約 15%-25%。從材料供應商角度看,TOK 和 JSR/Inpria 有望在起步階段佔據合計 60%-80% 的市場份額(TECHCET 2025 年電子材料預測報告),其餘市場由默克、Lam Research 和可能的後進入者分享。

玩家對比

TOK vs JSR/Inpria:雙寡頭格局初現

對比維度TOKJSR (Inpria)
MOR 技術起源自研 + ASML 聯合開發收購 Inpria(2019)獲得核心專利
核心金屬體系有機錫氧簇有機錫氧簇為主 + 鋯氧簇探索
工藝驗證狀態Intel、台積電 High-NA EUV 驗證中台積電、三星驗證中
量產就緒度2024 年宣佈投入 MOR 量產設施利用 JSR 現有 EUV 光刻膠產能配套設施
潛在產能規模推測初期產能約 5,000-8,000 加侖/年推測初期產能約 3,000-6,000 加侖/年
優勢與客戶合作關係緊密,驗證進度略領先專利版面配置完整,研發團隊獨立性強
風險產能擴張投入大,回報取決於量產匯入節奏國有化後戰略調整可能影響國際客戶關係

注:產能資料為基於公開資訊和行業慣例的估算,兩家公司均未公開 MOR 的具體產能數字。

Merck:垂直整合的挑戰者

Merck 從上游前驅體到配方擁有完整價值鏈,自供高純度金屬前驅體可降低材料成本和供應鏈風險。但相比於 TOK 和 JSR,其在 MOR 領域公開的客戶驗證進展較少,專利族規模也相對有限(不足 50 項)。Merck 的策略可能是利用其強大的客戶關係和全平台協同效應後發追趕,而非在研發階段正面廝殺。2024 年 Merck 電子材料投資者日的資料未單獨拆分 MOR 預期營收,僅將其納入”先進圖案化材料”大類。

Lam Research:跨界整合者

Lam Research 的路線與上述三家存在本質差異——它不是一個純材料公司,而是試圖利用其幹法工藝和裝置能力將 MOR 從旋塗重新定義為幹法沉積。這一路線的優勢在於可與刻蝕和薄膜沉積工藝深度整合升級為”一體化解決方案”。但也意味著客戶必須接受包含 Lam 裝置在內的工藝棧,靈活性和開放性不如獨立材料供應商。

本土企業現狀追蹤

如前所述,中國本土 MOR 企業均處於較早期階段:

  • 上海新陽:研發方向已確認,未見器件級驗證公開資訊。
  • 南大光電:前驅體能力突出,但配方整合能力需要驗證。
  • 徐州博康:單體技術突出,具備切入供應鏈上游的機會。
  • 彤程新材:有客戶渠道基礎,但 MOR 技術儲備不明。

從客觀競爭力看,本土企業在 MOR 領域的差距不僅在於配方技術本身,更在於與 ASML High-NA EUV 裝置、TEL 塗膠顯影系統缺乏直接的共同開發和驗證條件,以及與海外先進 Foundry 合作機會的缺失。

風險

技術風險

High-NA EUV 裝置交付和工藝成熟進度不及預期。ASML 的 High-NA EUV 系統為高度複雜的精密裝備,供應鏈涉及全球數百家供應商。任何核心部件的交付延遲、光刻機在現場的工藝調試周期超出預期,都會推遲 MOR 大規模商用的時間節點。如果 High-NA EUV 量產爬坡速度低於預期,MOR 的市場規模預測將需要大幅調降。

MOR 自身缺陷密度控制未達量產門檻。目前驗證階段 MOR 的缺陷密度仍為 CAR 的 3-5 倍(見技術原理部分)。量產缺陷密度目標通常在 <0.05 defects/cm² 水平,MOR 能否在有限時間內通過配方和工藝最佳化實現這一目標尚存不確定性。線邊緣粗糙度在密集圖形的均勻性、圖形保真度是否滿足器件電性要求,也仍需更多量產級資料支撐。

材料儲存穩定性和供應鏈中斷風險。-20℃冷鏈儲存的要求增加了供應鏈管理的複雜度。一旦溫控鏈路在運輸和倉儲過程中出現中斷,整批次產品可能報廢。一個邏輯晶圓廠僅持有約 2-4 周的安全庫存,供應鏈中斷可能造成產線停工。

商業風險

客戶集中度過高。MOR 在 2026-2030 年期間的目標客戶高度集中於台積電、Intel、三星、SK 海力士和美光這 5 家半導體制造商。任何一家客戶推遲節點計劃或切換技術路線,都會對對應材料供應商造成較大沖擊。

單晶圓廠耗材獲利空間受壓。先進製程晶圓廠對耗材價格極其敏感,尤其是在新工藝匯入初期良率不高的情況下。MOR 雖然單價高,但客戶具有極強的議價權和推動供應商間競爭定價的能力。隨著供應商數量增加,產品毛利率可能面臨均值迴歸壓力。

技術路線快速收斂可能引發的供應商淘汰。未來 2-3 年內產業技術路線將趨於收斂,選擇錯誤路線或驗證進度落後的供應商可能面臨徹底出局的風險。

供應鏈安全風險

地緣政治對關鍵材料和裝置流通的影響。MOR 與 EUV 技術深度繫結。EUV 裝置的出口管制政策直接決定中國市場獲得 High-NA EUV 技術的時間表。材料市場的全球化也可能受到供應鏈重構和”去全球化”趨勢的影響,導致區域化供應壁壘上升。

金屬前驅體供應集中度風險。高純度有機錫化合物的合格供應商數量有限(見上游部分),若主要供應商發生不可抗力或質量事故,可能導致整條 MOR 供應鏈癱瘓。

環境、健康與安全(EHS)風險

有機錫化合物具有神經毒性和免疫毒性(WHO 環境健康標準,2006 年專題報告)。MOR 的大規模生產和使用將產生含有機錫的廢液和處理物,需要嚴格的廢物管理制度和處置方案。隨著環保法規趨嚴(尤其歐盟 REACH 法規),有機錫的使用許可和生產排放標準存在進一步收緊的潛在風險。這可能導致材料配方向鋯基或鉿基轉移,增加替代路線的研發和匯入成本。

誤讀糾偏

誤讀 1:“MOR 會全面取代 CAR”

糾正:MOR 在可預見的未來(到 2030 年甚至 2035 年)不會完全取代 CAR,而是與 CAR 互補共存。以 2nm 邏輯製程為例,25 個 EUV 層中可能只有 4-8 個最高解析度層需要使用 MOR,其餘層繼續使用 CAR 或升級版的 CAR/金屬摻雜 CAR。CAR 技術本身也在進步,在解析度和缺陷密度上不斷改善,在成本、成熟度和供應鏈完善度上的優勢仍然是巨大的。說”MOR 是 EUV 光刻膠的未來”更為準確,但”取代 CAR”是不嚴謹的過度簡化。

誤讀 2:“MOR 是全新的顛覆性革命,與過去完全無關”

糾正:MOR 並非從天而降的顛覆。金屬氧化物感光體系的研究可追溯至 2010 年前後(Inpria 成立於 2007 年)。MOR 是在數十年 EUV 光刻材料研究基礎上的一條漸進但關鍵的演進路線,是光刻膠從有機化學向無機金屬團簇化學的延伸。其塗布、顯影、刻蝕的工藝範式與 CAR 高度相似,現有塗膠顯影裝置和工藝經驗仍然適用。

誤讀 3:“中國在 MOR 領域與國外差距不大,完全可以彎道超車”

糾正:MOR 是中國半導體材料企業參與全球競爭的一個視窗,但遠不是”差距不大”。當前 MOR 領先企業(TOK、JSR/Inpria)已積累了 10-15 年的研發資料和工藝經驗,與下游領先客戶和 High-NA EUV 裝置形成了緊密的驗證閉環。本土企業無法獲得 High-NA EUV 裝置的直接驗證條件,在研發資料積累和客戶關係的建立上面臨客觀壁壘。MOR 為中國材料企業提供了一個有希望的追趕賽道,但將此表述為”彎道超車”或”差距不大”會低估產業工程化的複雜性和生態壁壘。

誤讀 4:“MOR 一上市,先進製程的成本會大幅降低”

糾正:短期看,MOR 匯入先進製程的單位耗材成本是上升的(MOR 定價約為 CAR 的 3-5 倍)。長期生產成本效益體現在簡化工藝流程(可能省去單獨的硬掩模沉積和刻蝕步驟)、提升曝光效率(靈敏度高)和改善良率上。但這些效益需要大規模量產驗證才能兌現,初始匯入階斷的成本曲線是上行的,預計到 2028-2030 年工藝成熟後才實現淨成本下降。簡單以”MOR 降低成本”概括是不嚴謹的。

誤讀 5:“除了錫基 MOR,其他路線都沒有希望”

糾正:錫基負性路線是當前最成熟的,但並不意味著其他路線沒有探索價值。鋯/鉿基 MOR 在靈敏度上有理論優勢,正性 MOR 在裝置相容性和工藝靈活度上有吸引力,幹法沉積 MOR 在 3D 結構保形塗布上有其獨特價值。如果錫基路線在缺陷密度或 EHS 法規上面臨無法克服的障礙,備選路線可能在

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