先进制程光刻对线宽粗糙度(LWR)的要求极为苛刻,而采用阴离子聚合技术合成的成膜树脂,因能更精确地控制聚合物分散度(PDI),从而在更精细的尺寸上实现更优的LWR表现,这正是其在下游应用中的核心价值。在下游场景中,对LWR最敏感、需求最迫切的当属采用先进制程的逻辑芯片制造,其次是DRAM存储芯片,而3D NAND闪存对LWR的敏感度相对较低,需求紧迫度依次递减。

不同下游场景对LWR的敏感度差异

半导体光刻胶的性能与曝光光源波长直接相关,不同制程对光刻胶线宽控制能力的要求截然不同。根据光刻胶类型与制程工艺的对应关系,浸没式ArF光刻胶适用于45-10nm制程,EUV光刻胶则面向更先进的32nm及以下节点。制程越先进,电路图形越精细,对LWR的要求就越严苛。

在各类下游应用中,逻辑芯片的先进制程(采用ArF浸没式或EUV光刻)对LWR最为敏感,因为极细的线宽下,任何边缘粗糙都会直接影响晶体管性能和良率。DRAM存储芯片虽然也采用先进制程,但对线宽的极致追求略低于逻辑芯片。而3D NAND闪存主要通过堆叠层数来提升存储密度,对光刻线宽的依赖相对较小,因此对LWR的敏感度在三种场景中最低。

阴离子聚合材料的需求刚性来源

光刻胶成膜树脂的合成技术主要分为自由基聚合和阴离子聚合两种。目前最常用的自由基聚合虽然容易控制分子量且易产业化,但其PDI(分散度)难以控制得很小,导致无法达到一些关键光刻性能,如LWR。相比之下,阴离子聚合可以精确控制PDI,使光刻胶在更精细的尺寸上更好地实现光刻效果,LWR表现更优。

这意味着,在采用EUV或ArF浸没式光刻的先进制程产线上,为保证光刻质量,对采用阴离子聚合技术的高性能树脂存在刚性需求。不过需要指出的是,阴离子聚合的工业化条件比较苛刻,目前只有少数公司如信越化学、JSR等在产业化方面做得较好,这也构成了该材料领域较高的技术壁垒。

常见问题

阴离子聚合光刻胶会最先在哪些产线导入?

最先导入的将是先进逻辑芯片制造产线,尤其是采用EUV光刻的先进节点和采用ArF浸没式光刻的成熟先进制程。这些产线对LWR要求最为苛刻,传统自由基聚合树脂难以满足,因此对阴离子聚合树脂的需求最为迫切。DRAM产线紧随其后,而3D NAND产线由于对线宽要求相对宽松,导入优先级相对靠后。

国内在阴离子聚合光刻胶材料领域的布局情况如何?

在光刻胶上游原材料领域,国内已有多个公司布局。其中在最重要的单体领域,徐州博康被市场认为做得最好,其已拥有品种最多、产量最大的KrF和ArF单体,尤其是ArF单体覆盖了80%以上,部分单体甚至是独家产品。该公司已打通除单体以外的其他原材料,实现了光刻胶原材料的自主可控。

成膜树脂在光刻胶成本中占比有多大?

成膜树脂是光刻胶最核心的原材料,大约能占总材料成本的50%左右,其次是占比35%的单体,其他材料合计占比15%。在一些高端光刻胶中树脂占比更高,例如ArF光刻胶的树脂价值量占比能达到97%以上。这凸显了成膜树脂在光刻胶产业链中的关键经济价值。