成膜树脂是由多种单体共聚而成的高分子聚合物,其结构设计涉及单体的种类与比例,直接决定光刻胶能够形成的线宽,并影响曝光能量与边缘粗糙度等参数。作为成膜树脂的核心原料,单体若供应不稳或批次质量波动,会沿“单体—树脂—光刻胶—制程表现”的链条向下传导,成为下游先进制程中容易被忽视的隐性约束。

成膜树脂为何是光刻胶的核心

光刻胶主要由溶剂、光引发剂、成膜树脂和添加剂四类原材料构成。从含量看,成膜树脂占10%—40%,并非占比最高的成分;但从价值量看,成膜树脂约占总材料成本的50%,是最核心的原材料,其次为占比约35%的单体。在部分高端品类中,树脂的价值量占比更高,例如ArF光刻胶的树脂价值量占比可达97%以上。

成膜树脂本质上是一种惰性的聚合物基质,起到将其他材料结合在一起的粘合剂作用,主要决定曝光后光刻胶的基本性能。也正因如此,树脂结构的设计——单体怎么选、比例怎么定——会直接落到光刻胶能形成多细的线宽,以及曝光能量、边缘粗糙度等关键参数上。

单体纯度如何向下游制程传导

单体是合成树脂的核心原料,其性能直接影响光刻胶质量,因此性能要求很高:纯度要达到99.5%,金属离子含量要小于10亿分之一。对成膜树脂产业化而言,不仅单体供应要稳定,单体的质量也要稳定——这两点缺一不可。

目前能够实现这一点的单体供应商只有四五家,单体的稳定供应本身就是一个难点。传导路径也因此清晰:单体纯度与批次一致性波动,会影响树脂合成的一致性与光刻性能,再经光刻胶体现为线宽控制与边缘粗糙度等参数的变化,最终关系到下游芯片制程的良率表现。对生产企业来说,除了掌握合成技术,还要在生产管理和质量控制上严格把关,保证每批光刻胶的质量保持一致,这背后更多是合成Know-how经验的积累。

下游应用与供应格局

光刻胶体系与曝光光线相匹配,按光源可分为g线、i线、KrF、ArF、浸没式ArF、EUV六大类,其中KrF和ArF是最主要的两类:KrF胶主要用在3D堆叠架构中,ArF胶主要用在相对先进的制程工艺中。制程越先进,对线宽与边缘粗糙度的要求越严,对树脂与单体稳定性的敏感度也越高。

在单体领域,徐州博康已拥有品种最多、产量最大的KrF和ArF单体,其中ArF单体共有200多种、覆盖80%以上,部分为独家产品;据公司负责人透露,外销方面除信越化学外,其他头部光刻胶厂商均为其客户。国内已有多家公司布局光刻胶原材料,从单体开发起步逐步打通各环节,为下游稳定供应提供了更多选择。

常见问题

成膜树脂在光刻胶中起什么作用?

成膜树脂是一种惰性聚合物基质,作为粘合剂将其他材料结合在一起,主要决定曝光后光刻胶的基本性能。它的结构由单体种类和比例决定,因而直接影响可形成的线宽,并牵动曝光能量与边缘粗糙度等参数。

为什么单体纯度要求这么高?

单体是合成树脂的核心原料,其性能直接影响光刻胶质量,因此纯度要求达到99.5%、金属离子含量小于10亿分之一。单体质量不稳定,会经树脂传导至光刻胶,进而影响下游制程的线宽控制与良率表现。

单体稳定供应为什么是产业化的难点?

成膜树脂产业化要求单体供应稳定、质量也稳定,而目前能做到这一点的单体供应商只有四五家。加之树脂合成高度依赖Know-how经验积累,供应与质量任一环节波动,都会沿链条向下游制程传导。