成膜树脂占光刻胶成本约50%,是光刻胶中价值量最高的原材料。在ArF光刻胶中,树脂的价值量占比更高,能达到97%以上。ArF光刻胶树脂的技术壁垒极高,主要体现在分子设计、聚合工艺和纯化技术等环节,且高端ArF树脂长期由海外垄断,国内几乎买不到。

合成技术壁垒:分子设计与聚合工艺

成膜树脂是一种高分子聚合物,由多种单体共聚而成,其树脂结构的设计(包括单体的种类和比例)直接决定了光刻胶能形成的线宽、曝光能量和边缘粗糙度等关键参数。

树脂的合成技术主要分为自由基聚合和阴离子聚合。目前最常用的是自由基聚合,虽然容易控制分子量并实现产业化,但分散度(PDI)难以控制到很小,导致无法满足一些精细光刻性能。阴离子聚合可以控制PDI,使光刻胶在更精细的尺寸上实现更好的光刻效果,但工业化条件苛刻,目前全球只有信越化学、JSR等少数公司能实现大规模产业化。此外,企业还需在生产管理和质量控制上严格把关,保证每批产品质量一致,这背后是长期的合成Know-how经验积累。

单体供应壁垒:纯度与稳定性

单体是合成成膜树脂的核心原料,其性能直接影响光刻胶质量。光刻胶单体性能要求极高,例如纯度要达到99.5%,金属离子含量要小于10亿分之一。要实现成膜树脂的产业化,不仅要求单体的供应稳定,还要求单体的质量持续稳定。目前全球能满足这一要求的单体供应商仅有四五家,使得单体的稳定供应成为另一大难点。

常见问题

成膜树脂在光刻胶中的成本占比是多少?

成膜树脂是光刻胶中价值量最高的原材料,大约能占总材料成本的50%左右。在ArF光刻胶中,树脂的价值量占比更高,能达到97%以上。

ArF光刻胶树脂主要有哪些合成技术难点?

技术难点主要在于聚合工艺的选择与控制。常用自由基聚合难以将分散度(PDI)控制到很小,影响精细光刻性能;而能实现更优效果的阴离子聚合,其工业化条件苛刻,全球仅有少数公司能实现产业化。

国内企业在ArF光刻胶树脂方面进展如何?

目前,各类光刻胶所需的树脂几乎全部由海外垄断,高端ArF树脂想买都买不到。不过,国内已有公司开始布局光刻胶原材料,例如徐州博康已打通除单体以外的其他原材料,实现了自主可控。

延伸阅读