成膜树脂是光刻胶中价值量最高的核心原材料,其需求结构随光刻胶品类分化而显著不同:KrF(K胶)与ArF(A胶)光刻胶是当前最主要的两大类应用方向,分别对应3D堆叠架构与先进制程工艺,而g/i线、EUV等品类的树脂需求则相对有限。 从市场规模看,KrF光刻胶市场规模从2020年的612百万美元增至2025年预计的907百万美元,ArF光刻胶则从74百万美元增至884百万美元,两大品类的扩张直接拉动对应成膜树脂的需求增长。
成膜树脂在光刻胶中的核心地位
成膜树脂是光刻胶四大原材料(溶剂、光引发剂、成膜树脂、添加剂)之一,含量占比为10%-40%。尽管溶剂在含量上占比最高(50%-90%),但从价值量看,成膜树脂是最核心的原材料,约占总材料成本的50%,其次是占比35%的单体。部分高端光刻胶的树脂占比更高,例如ArF光刻胶的树脂价值量占比能达到97%以上。
树脂作为一种惰性聚合物基质,主要决定曝光后光刻胶的基本性能。其结构设计涉及单体的种类和比例,直接决定光刻胶能够形成的线宽,进而影响整个光刻工艺的曝光能量和边缘粗糙度等参数。
不同光刻胶品类的树脂需求差异
光刻胶体系与曝光光线相匹配,分为g线、i线、KrF、干法ArF、浸没式ArF、EUV六大类。不同品类对树脂的性能要求差异明显:
| 光刻胶类型 | 曝光光源波长 | 制程工艺 | 主要应用 |
|---|---|---|---|
| g线 | 436mm | 0.5μm+ | 6英寸芯片 |
| i线 | 365nm | 0.5-0.35μm | 6、8、12英寸芯片 |
| KrF | 248mm | 0.24-0.15μm | 8、12英寸芯片 |
| 干法ArF | 193nm | 65-130nm | 12英寸芯片 |
| 浸没式ArF | 193nm | 45-10nm | 12英寸芯片 |
| EUV | 134nm | 32nm | 12英寸芯片 |
从应用角度看,KrF光刻胶主要用在3D堆叠架构中,ArF光刻胶主要用在相对先进的制程工艺中,因此这两类是最主要的光刻胶品类,对应的成膜树脂需求也最为旺盛。g/i线光刻胶的市场占比呈逐年下降趋势(从15%降至10%),EUV光刻胶占比则维持在1%左右,对应的树脂需求相对小众但技术门槛更高。
成膜树脂的产业化难点
成膜树脂的产业化面临两大挑战:合成技术与单体供应。合成技术方面,目前最常用的是自由基聚合,其优点是容易控制分子量、容易产业化,但分散度难以控制到很小,无法达到部分光刻性能要求;阴离子聚合可以更好地控制分散度,实现更精细的光刻效果,但工业化条件苛刻,仅少数公司产业化成熟。
单体供应方面,作为成膜树脂的核心原料,单体的性能直接影响光刻胶质量,纯度要求达到99.5%,金属离子含量需小于10亿分之一。目前能够稳定供应高质量单体的供应商仅有四五家,单体供应与质量的双重稳定性是产业化的重要瓶颈。
常见问题
成膜树脂在光刻胶成本中占比多少?
成膜树脂约占总材料成本的50%,是价值量最大的原材料。在高端光刻胶中占比更高,例如ArF光刻胶的树脂价值量占比能达到97%以上。
KrF和ArF光刻胶的树脂需求差异是什么?
KrF光刻胶主要用于3D堆叠架构,ArF光刻胶用于先进制程工艺。两者的树脂在分子量控制、分散度等性能要求上存在差异,ArF树脂对合成技术的要求更高,产业化难度也更大。
成膜树脂国产化进展如何?
目前各类光刻胶所需的树脂几乎全部由海外垄断,即使是低端的g线环化橡胶树脂和i线线性酚醛树脂,国内也主要依赖进口,高端ArF树脂更是难以采购。国内已有彤程新材、圣泉集团等多家企业布局树脂领域,但整体国产化水平仍然较低。