以正性光刻胶为例，当我们需要把图案刻在晶圆上时，图案所对应的部分就成为了曝光区。在曝光过程中，曝光区的树脂在显影液中的溶解度提高，而在非曝光区中，树脂在显影液中的溶解度较低，由此两者出现差异，曝光区中溶解了树脂的显影液得以使晶圆“显影”。

树脂的物理特性和化学特点

光刻胶树脂是高分子聚合物，具有高分子的一些物理特性，如成膜特性、 Tg（玻璃化温度）。光刻胶的树脂也有一定的化学特点，它必须可以与在光照下光致产酸剂产生的酸反应，或发生脱保护（化学放大型光刻胶），或与其他组分结合(传统G/I线光刻胶)，或发生交联(负胶），从而发生在显影液中溶解度的变化。以化学放大型光刻胶为例，树脂上有一个控制其在显影液中溶解的开关——不溶性悬挂基团，这个开关关闭时，树脂不在显影液中溶解；而在曝光过程中，光酸分解出的酸与不溶性悬挂基团反应，相当于把开关打开，使树脂能够在显影液中溶解，实现图形的转移。

树脂是光刻胶最核心的成分

正如前文所说，晶圆上能够成功显现出刻画的图案，“开关”都在树脂上，可以说树脂是光刻胶的骨架，也是最核心的成分，因此光刻胶树脂对光刻胶的性能而言至关重要。树脂的结构设计涉及单体的种类和比例，会直接决定光刻胶在特定波长下可以达到的线宽（CD），也会影响ADR（碱溶解速率）的特性，从而决定曝光能量（EOP）等因素，甚至其他的性能，如EL（能量窗口），LWR (线宽边缘粗糙度）等等。此外，树脂的分子量、PDI（分散度）等也会影响光刻胶的胶膜厚度、耐刻蚀性、附着力等，即树脂的质量决定了光刻“成画”的水平，而树脂质量的稳定性决定了每一幅画的水平是否稳定。

2.从树脂到光刻胶

照这样说，那是不是得树脂者就得光刻胶了呢？NONONO。做光刻胶犹如做关东煮，首先要知道有什么串串——即树脂的构成，这个鉴定过程是非常困难的，特别是ArF光刻胶中所含的树脂，有的甚至用的不是一种，而是2-3种树脂，就像关东煮里有鱼蛋、牛肉丸、蟹柳……紧接着，我们要知道有什么调料——即光引发剂，光引发剂在光刻胶中的含量占比通常不超过5%，用量和类型也根据光刻胶的种类而异。例如，i线光刻胶的光引发剂约为5%，而KrF、ArF光刻胶中的光引发剂仅占1%左右。当然配方里也可能不止一种光酸，也许酸甜苦辣咸全加满了也说不定……此外，还有一些含量甚至低于1%的添加剂，更是难以被鉴定。不过，丰富经验的大厨可以在知道串串的种类之后有一个大致的调味方向，然后通过不断的配方摸索，去靠近和达到各位美食家的要求。

目前，全球范围内光刻胶树脂大厂分为两类：一类是自产树脂的光刻胶厂商，如信越化学、杜邦，他们通常掌握着树脂合成、光刻胶配方的技术专利；另一类是专门生产树脂的生产商，如东洋合成、住友电木、三菱化学等，为光刻胶厂商提供定制化的树脂。

3.光刻胶树脂的分类

光刻胶树脂可以通过酚醛缩合反应，阳离子聚合，阴离子聚合，活性自由基聚合等高分子合成方法进行合成。其上游的原材料主要是单体，单体是小分子化合物，当他们在高分子合成的过程中“手牵手、心连心”聚合成长长的树脂。

事实上，树脂在我们生活中无处不在，例如常见的塑料管就是氯乙烯树脂，然而不同类型及用途的树脂，其技术含量天差地别。光刻胶分为PCB光刻胶，面板光刻胶，半导体光刻胶，其中半导体光刻胶树脂通常为电子级别的树脂：G线光刻胶用环化橡胶树脂；I线光刻胶用酚醛树脂，单体为甲基酚和甲醛，这个酚醛树脂需要是线性的酚醛树脂，国产化程度很低，主要是依赖进口；KrF用聚对羟基苯乙烯类树脂，单体为对羟基苯乙烯的衍生物单体，此类树脂目前基本也是依赖进口，原因一是生产树脂需要的单体国内很少厂家供应，原因二是树脂的生产工艺也有一定的难度，特别是后处理的工艺；ArF用聚甲基丙烯酸酯类树脂，单体为甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯的衍生物单体，ArF的树脂由几种单体共聚而成，定制化程度比较高，国际市场上能够买到部分普通款的Arf树脂，但高端的Arf树脂几乎不卖。目前，所谓半导体光刻胶卡脖子，主要也是在高端的Krf和Arf领域卡脖子，当然就包括对应的树脂.徐州博康已经实现高端半导体光刻胶Krf和Arf树脂的技术突破与量产供应，当前主要还是满足自身的光刻胶配制需求，但是已经在加速产能释放了。EUV用聚对羟基苯乙烯类树脂，或分子玻璃，或金属氧化物，国内由于设备受限，这块基本空白；高端的芯片封装光刻胶会用到PI和PSPI树脂，难度也很高，技术也基本掌握在国外几家厂商手里。

半导体光刻胶树脂与非电子级树脂的区别

与非电子级树脂相比，半导体光刻胶树脂的主要区别如下：

1）要做到质量更一致，即分子量和分子量分布每批都要很接近，而且越是高级的树脂，越要做到质量一致

2）越高级树脂的分子量分布越小越好（理论值是1.0），EUV光刻胶树脂分子量分布都是接近1.02-1.05左右

3）金属离子要求，也是越高级要求越高，现在大部分要求小于1ppb, 甚至将来要到ppt级。打个比方，与·PCB的树脂相比，后者的合成对分子量和分子量分布没有很高的要求，金属离子也没要求

4.相比树脂专利，对合成KNOW-HOW的积累更重要

简单讲，光刻胶树脂的专利也是很重要的，对于研发企业来说，应该及时的申请相关专利，但是国际上专门只申请光刻胶树脂的专利相对较少，光谈树脂而不考虑后续的光刻胶合成，是没有任何意义的。从这个角度来看，树脂专利背后更重要的是企业对合成KNOW-HOW的理解与积累，最终运用到对光刻胶性能的优化上面去。

5.光刻胶树脂产业化的5大难点

半导体光刻胶树脂的产业化同样面临着很多难题：

第一，合成技术。光刻胶树脂的合成技术可分为自由基聚合，阴离子聚合和活性自由基聚合等，目前最常用的是自由基聚合，这种技术容易控制树脂的分子量，且容易产业化，但缺点是PDI (分散度）难以控制很小，导致其无法达到一些光刻性能，如LWR。阴离子聚合的优点是可以控制PDI，使光刻胶在更精细的尺寸上更好的实现光刻效果，LWR更优，缺点就是工业化条件比较苛刻，只有少数公司在产业化做得很好，如信越化学，JSR等。活性自由基聚合还未实现工业化。

第二，放大的稳定性和金属离子的去除。所谓放大，是指树脂从实验室研发进化到工业化的批量生产，即从1到100的过程。放大的稳定性主要是指每次生产的分子量和PDI要保持一致，这个要求非常高，因为聚合物的生产中有很多因素会影响分子量和PDI的结果，要想质量稳定必须在生产管理控制上和质量控制上要严格把关。

第三，供应稳定。从原材料的角度上看，单体的供应要稳定，单体的质量也要稳定。对下游客户来说，树脂也必须要做到稳定供应，包括质量稳定和交货周期的稳定性。

第四，客户的认证和采购。客户的认证和采购是一个长期的过程，光刻胶厂商将某个供应商的树脂配成光刻胶以后，要送样到下游的晶圆厂去试验，才能测试出树脂的光刻性能是否良好，并决定是否可以采用这个供应商的树脂。此外，光刻胶厂商的更换树脂供应商时也要通知下游晶圆厂。

第五，规模效应。光刻胶树脂一般是定制化产品，如果没有商业化的树脂或其他产品做支撑，单纯做某一种或某一类光刻胶树脂，将会使公司丧失研发或生产光刻胶树脂的动力，特别是单体需要购买的情况下，高成本会大大影响树脂的效益。

6.徐州博康的树脂之路

徐州博康研发半导体光刻胶树脂已经历时8年之久，最早做树脂是为了突破国产高端半导体光刻胶。目前，徐州博康已经成功开发出了50+款半导体光刻胶树脂，包括ArF光刻胶树脂10+种，KrF光刻胶树脂20+种，i线光刻胶树脂10+种，另有封装光刻胶树脂5-6种，电子束光刻胶树脂10种左右，其中，已经定型量产的有20多种。

作为成熟的光刻胶单体供应商，进军树脂领域的博康拥有十分显著优势：

1）博康的自产单体质量稳定、品类齐全、大客户认可，能够保障树脂的原料供应安全、稳定

2）产业链完整，博康既有单体的基础，也有自研的光刻胶系列产品。因为要研发各种品类的光刻胶，我们可以根据客户的应用需求，不断的调整和改进我们的树脂，整体研发效率更高

3）树脂合成的工艺水平稳定，放大生产的水平高，质量和批次稳定性好

当然，与国际顶级大厂相比，博康的树脂合成方法还比较单一，主要采用自由基聚合技术，而一些国际大厂采用了阴离子聚合的方法，产品分散度低（PDI接近1.0），在运用到光刻胶里时，一些光刻性能比较好，比如LWR很小。此外，与国外顶级大厂相比，博康的树脂种类仍然较少。未来，徐州博康将会突破阴离子聚合的树脂合成工艺，也会开发更多品类的光刻胶树脂，制造更多、更好的国产半导体光刻胶。返回搜狐，查看更多