高端ArF树脂之所以“想买都买不到”,根源在于成膜树脂国产替代面临两大卡点:合成技术的Know-how积累与单体的稳定供应。成膜树脂是光刻胶中价值量最大的原材料,其产业化水平直接决定光刻胶的自主可控程度。
成膜树脂:光刻胶价值量最高的“卡脖子”环节
在光刻胶的原材料构成中,成膜树脂是决定曝光后光刻胶基本性能的核心成分。从价值量看,成膜树脂约占总材料成本的50%,在ArF光刻胶中这一占比甚至更高。然而,目前各类光刻胶所需的树脂几乎全部由海外垄断——即使是低端的G线环化橡胶树脂和I线线性酚醛树脂,国内都主要依赖进口,高端ArF树脂更是面临断供风险。因此,成膜树脂是实现光刻胶自主可控绕不开的关键环节。
卡点一:合成技术的Know-how积累
树脂合成技术主要分为自由基聚合、阴离子聚合和活性自由基聚合。目前最常用的是自由基聚合,其优势在于容易控制分子量、易产业化,但分散度(PDI)难以控制得很小,无法满足更精细光刻性能(如LWR)的要求。阴离子聚合可以更好地控制PDI,实现更精细尺寸的光刻效果,但工业化条件苛刻,全球只有信越化学、JSR等少数公司产业化做得较好。
对生产企业而言,除了掌握合成技术,还必须在生产管理和质量控制上严格把关,保证每批光刻胶质量一致。这意味着树脂合成的背后,更多是对合成Know-how经验的长期积累。
卡点二:单体的稳定供应
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,因此要求极高——纯度需达到99.5%,金属离子含量小于10亿分之一。成膜树脂要实现产业化,不仅单体供应要稳定,质量也要稳定。目前全球能满足这一要求的单体供应商仅四五家,供应瓶颈突出。
不过,国内已有企业在单体领域取得突破。徐州博康在ArF单体领域覆盖了80%以上的品种(ArF单体共有200多种),其中一些还是独家产品,并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。
常见问题
成膜树脂为什么比光刻胶成品更关键?
成膜树脂决定了光刻胶曝光后的基本性能,且价值量占比最高。控制了原材料,光刻胶厂商才能快速响应下游需求、开发合适配方。若树脂长期依赖进口,光刻胶的稳定供应和品控就难以保证。
国产成膜树脂替代的主要难点是什么?
难点集中在两方面:一是合成技术的Know-how积累,尤其是阴离子聚合的工业化条件苛刻;二是单体的稳定供应,满足高纯度(99.5%)和低金属离子(小于10亿分之一)要求的供应商全球仅四五家。
国内在成膜树脂单体领域进展如何?
徐州博康是公认做得最好的企业,从化学定制合成起步,现已成为几家日本光刻胶头部企业的中国合作商,拥有品种最多、产量最大的KrF和ArF单体,ArF单体覆盖率达80%以上。