光刻胶树脂是半导体光刻胶核心原材料，国内90%以上依赖进口

光刻胶树脂是光刻胶核心组成部分，直接决定光刻胶在特定波长下可以达到的线宽，在原材料成本占比约50%，不同光刻胶树脂的结构不同：

用于I线（365nm）和G线（436nm）的光刻胶主要成分是聚合物树脂、光敏化合物（PAC）和溶剂。溶剂含量变化可以改变光刻胶粘度，从而在合理的转速范围内得到刻蚀所需的厚度；PAC是重氮萘醌酯化合物，主要用于线性酚醛树脂体系光刻胶中，如g线/i线光刻胶，决定光刻胶的光敏程度，在光子的作用下，PAC分解，进而激发光化学反应。目前绝大多数的I/G线胶都是以酚醛树脂和二氮醌（DNQ）为主要成分的“novolac/DNQ”胶，其中DNQ占总质量的20%-50%。

I/G线胶单体、酚醛树脂和DNQ

来源：CNKI

248nm以下光刻胶则使用以聚合物树脂、光致酸产生剂（PAG）、相应添加剂及溶剂为主要成分的化学放大胶。由于酚醛树脂对250nm以下的光有较强的吸收率且只能激发一次的光化学反应也难以满足高精度电路的光敏需求，因此248nm及以下的光刻胶不再使用酚醛树脂类单体，而是采用化学放大光刻法。

化学放大胶的工作原理为：1）光子被PAG吸收，PAG分解并释放H+；2）烘烤时，酸与树脂上的不容性悬挂基团反应，使聚合物能溶液显影液，同时能释放一个新的H+。通过化学放大法，使得光刻胶对光照非常敏感，很少量的光刻胶就能够完成整个区域的曝光，无论是从技术层面还是经济效益来说都有其优势，因此也被广泛KrF（248nm）光刻胶、ArF（193nm）光刻胶和ArF（193nm）浸没式光刻胶。

PBOCST化学放大发原理

来源：CNKI

常用于KrF（248nm）的光刻胶是有IBM最早研发的tBOC胶，所使用的聚合物树脂为PBOSCT。根据化学放大原理，受到光照后，光致酸产生剂释放H+，在后续PEB过程中酸导致悬挂基团脱落并生成一个新亲水酸分子。PBOSCT光敏感度比novolac/DNQ胶提升两个数量级，且具备正/负胶选择能力，因此被广泛应用于130-180nm分辨率的光刻工艺。

ArF光刻胶以PMMA为树脂式材料，浸没式ArF胶进一步增加隔水涂层等改进性能。由于芳香结构的PBOCST对193nm光吸收较强，因此ArF胶多采用基本对193nm光透明无吸收的聚甲基丙烯酸甲酯PMMA为树脂材料。而用于浸没式ArF光刻胶在此基础上又进行多次改进，如引入隔水涂层来减少H2O对光刻工艺的影响，采用大分子疏水性PAG降低酸(H+)向水体系的扩散等，采用多重曝光技术最高可满足7nm节点需求。

极紫外EUV光刻可实现线宽减小，对光刻胶材料要求更苛刻，目前以金属基光刻胶为主流。EUV波长13.5nm，仅为ArF胶的不到1/10，因此可实现的关键线宽大幅缩小。当前EUV光刻胶主要包括聚合物基光刻胶、有机分子玻璃光刻胶、金属基光刻胶等，其中金属基光刻胶由于具有尺寸小、EUV吸收率高等显著优势，研究进度较快。

光刻特征尺寸与光源波长的发展（R为分辨率，k 为工艺参数）

来源：CNKI

我国光刻胶企业使用的树脂90%以上依赖进口，供应商以日本和美国厂商为主。全球光刻胶树脂主要由住友电木、日本曹达及美国陶氏等化工大厂供应，国内运用于光刻胶领域树脂几乎全部需要进口，本土企业圣泉集团具备大规模量产光刻胶树脂能力，安智电子材料、强力新材等也有少量产出。圣泉集团生产的光刻胶用线性酚醛树脂成功打破国外垄断，通过对分子结构的设计，使产品具有高纯度、高耐热性、高电气绝缘性等特点，树脂中各种金属杂质控制达到了ppb级，适合各种光刻胶产品的生产。

光刻胶单体则是合成树脂的原料。在光刻胶生产中，树脂决定了其光刻性能和耐刻蚀性能，而在“单体——树脂——光刻胶”的合成过程中，每一个环节都会影响着光刻胶终端产品的质量，单体的性能和质量稳定性决定着树脂的性能和质量稳定性。要生产质量好的光刻胶，就必须拥有性能良好、质量稳定的单体。

半导体光刻胶单体的合成在技术难度、产品纯度及稳定性、价格三个方面与一般单体存在较大差异：1）半导体级光刻胶单体的合成技术难度更大；2）半导体光刻胶单体要求质量更稳定，金属离子杂质更少。例如，半导体级单体纯度要求达到99.5%，金属离子含量小于1ppb，而面板级单体结构是环氧乙烷类，纯度要求或仅99.0%，金属离子含量最少小于100ppb；3）半导体级光刻胶单体的价格远高于一般类单体，一般的I线单体100-200元/kg，KrF单体500-1000元/kg，ArF干法和湿法的单体价格在3000-10000元/kg。

不同光刻胶类型都有相应的光刻胶单体：I线单体主要是甲基酚和甲醛，属于大宗化学品；KrF单体主要是苯乙烯类单体，为液体；ArF单体主要是甲基丙烯酸酯类单体，有固体也有液体。

光刻胶树脂材料总结

资料来源：华懋科技