在光刻曝光的产业链中,上游由光掩膜基板、光刻胶及其原材料(成膜树脂、单体、光引发剂、溶剂)、激光光源等材料与部件供应商构成,中游是光刻机集成与晶圆厂曝光工序,下游则衔接刻蚀、薄膜沉积等晶圆制造环节。曝光环节的本质,是光线通过光掩膜和物镜后,将缩小版电路图形映射到光刻胶上;光刻胶均匀涂覆在硅片表面,与照射光线发生反应,曝光部分溶解度改变,再经显影把图形保留下来,为后续刻蚀或薄膜沉积做铺垫。

上游材料:分工高度专业化

光刻胶由感光树脂、溶剂和添加剂按特定配方与工序配制而成。按成分含量,溶剂占50%—90%,光引发剂占1%—6%,成膜树脂占10%—40%,添加剂不足1%;但含量不等于经济价值——按价值量看,成膜树脂约占总材料成本的50%,单体约占35%,其他材料合计约15%,部分高端品类中树脂价值占比更高。

成膜树脂是由多种单体共聚而成的高分子聚合物,树脂结构设计涉及单体种类与比例,会直接影响可形成线宽,进而影响曝光能量与边缘粗糙度等参数。其产业化难点集中在两方面:一是合成技术的Know-how积累,二是单体的稳定供应。单体性能直接影响光刻胶质量,纯度等指标要求高,目前能稳定供应合格单体的厂商数量有限。

此外,光刻胶体系需与曝光光线相匹配,可分为g线、i线、KrF、ArF、浸没式ArF、EUV等类别,其中KrF与ArF是主要的两大类。激光器发出的光线需经矫正、能量控制等工序才能进入光掩模台,这部分属于光刻机环节。

中游衔接:材料与设备的接口

上游材料最终要在中游完成衔接:光刻胶需与光刻机的曝光光线匹配,成膜树脂与单体决定图形精度上限,光掩膜承载待转移的电路图形。国内已有众多企业在溶剂、单体、树脂、光引发剂等环节布局,其中单体领域以徐州博康较受关注,已拥有品种较多、产量较大的KrF和ArF单体,ArF单体覆盖比例较高,并打通了除单体以外的其他原材料。

常见问题

光刻曝光环节的上下游是怎么划分的?

上游是光掩膜基板、光刻胶及其原材料、激光光源等材料与部件供应,中游是光刻机集成与晶圆厂曝光工序,下游是刻蚀、薄膜沉积等晶圆制造环节。曝光本身是光线经光掩膜与物镜将缩小版电路图形映射到光刻胶上的过程。

光刻胶里哪种原材料最关键?

按价值量看,成膜树脂约占总材料成本的50%,是最核心的部分;单体约占35%。成膜树脂决定曝光后光刻胶的基本性能,其产业化难点在于合成技术积累与单体的稳定供应。

国产光刻胶原材料的进展如何?

国内企业已在溶剂、单体、树脂、光引发剂等环节广泛布局。单体领域以徐州博康较受关注,其KrF和ArF单体品种与产量较大,ArF单体覆盖比例较高,并已打通除单体以外的其他原材料。