1.樹脂——光刻膠的核心成分

樹脂在顯影液中的溶解度變化

光刻膠樹脂是光刻膠的主要成分之一，光刻膠由樹脂、光酸、溶劑和添加劑按一定比例混合而成，在光照下能發生一定的化學反應而形成曝光區和非曝光區在顯影液中溶解度的差異，實現圖形的轉移。簡單來說就像刷標語：你有個鏤空的報紙，往墻上貼，然后刷油漆，鏤空的地方在墻上會印上油漆。MASK就是這個鏤空的報紙，光從鏤空的地方透過，打到光刻膠上，就是曝光區，這個區域會發生化學反應，溶解在顯影液中。而光透不過打不到的光刻膠的區域，就是非曝光區，這個區域不會發生任何變化，不會溶解在顯影液中。曝光區溶解和非曝光區不溶解形成的圖形就是圖形從MASK轉移到帶有光刻膠的晶圓上了。

以正性光刻膠為例，當我們需要把圖案刻在晶圓上時，圖案所對應的部分就成為了曝光區。在曝光過程中，曝光區的樹脂在顯影液中的溶解度提高，而在非曝光區中，樹脂在顯影液中的溶解度較低，由此兩者出現差異，曝光區中溶解了樹脂的顯影液得以使晶圓“顯影”。

樹脂的物理特性和化學特點

光刻膠樹脂是高分子聚合物，具有高分子的一些物理特性，如成膜特性、 Tg（玻璃化溫度）。光刻膠的樹脂也有一定的化學特點，它必須可以與在光照下光致產酸劑產生的酸反應，或發生脫保護（化學放大型光刻膠），或與其他組分結合(傳統G/I線光刻膠)，或發生交聯(負膠），從而發生在顯影液中溶解度的變化。以化學放大型光刻膠為例，樹脂上有一個控制其在顯影液中溶解的開關——不溶性懸掛基團，這個開關關閉時，樹脂不在顯影液中溶解；而在曝光過程中，光酸分解出的酸與不溶性懸掛基團反應，相當于把開關打開，使樹脂能夠在顯影液中溶解，實現圖形的轉移。

樹脂是光刻膠最核心的成分

正如前文所說，晶圓上能夠成功顯現出刻畫的圖案，“開關”都在樹脂上，可以說樹脂是光刻膠的骨架，也是最核心的成分，因此光刻膠樹脂對光刻膠的性能而言至關重要。樹脂的結構設計涉及單體的種類和比例，會直接決定光刻膠在特定波長下可以達到的線寬（CD），也會影響ADR（堿溶解速率）的特性，從而決定曝光能量（EOP）等因素，甚至其他的性能，如EL（能量窗口），LWR (線寬邊緣粗糙度）等等。此外，樹脂的分子量、PDI（分散度）等也會影響光刻膠的膠膜厚度、耐刻蝕性、附著力等，即樹脂的質量決定了光刻“成畫”的水平，而樹脂質量的穩定性決定了每一幅畫的水平是否穩定。

2.從樹脂到光刻膠

照這樣說，那是不是得樹脂者就得光刻膠了呢？NONONO。做光刻膠猶如做關東煮，首先要知道有什么串串——即樹脂的構成，這個鑒定過程是非常困難的，特別是ArF光刻膠中所含的樹脂，有的甚至用的不是一種，而是2-3種樹脂，就像關東煮里有魚蛋、牛肉丸、蟹柳……緊接著，我們要知道有什么調料——即光引發劑，光引發劑在光刻膠中的含量占比通常不超過5%，用量和類型也根據光刻膠的種類而異。例如，i線光刻膠的光引發劑約為5%，而KrF、ArF光刻膠中的光引發劑僅占1%左右。當然配方里也可能不止一種光酸，也許酸甜苦辣咸全加滿了也說不定……此外，還有一些含量甚至低于1%的添加劑，更是難以被鑒定。不過，豐富經驗的大廚可以在知道串串的種類之后有一個大致的調味方向，然后通過不斷的配方摸索，去靠近和達到各位美食家的要求。

目前，全球范圍內光刻膠樹脂大廠分為兩類：一類是自產樹脂的光刻膠廠商，如信越化學、杜邦，他們通常掌握著樹脂合成、光刻膠配方的技術專利；另一類是專門生產樹脂的生產商，如東洋合成、住友電木、三菱化學等，為光刻膠廠商提供定制化的樹脂。

3.光刻膠樹脂的分類

光刻膠樹脂可以通過酚醛縮合反應，陽離子聚合，陰離子聚合，活性自由基聚合等高分子合成方法進行合成。其上游的原材料主要是單體，單體是小分子化合物，當他們在高分子合成的過程中“手牽手、心連心”聚合成長長的樹脂。

事實上，樹脂在我們生活中無處不在，例如常見的塑料管就是氯乙烯樹脂，然而不同類型及用途的樹脂，其技術含量天差地別。光刻膠分為PCB光刻膠，面板光刻膠，半導體光刻膠，其中半導體光刻膠樹脂通常為電子級別的樹脂：G線光刻膠用環化橡膠樹脂；I線光刻膠用酚醛樹脂，單體為甲基酚和甲醛，這個酚醛樹脂需要是線性的酚醛樹脂，國產化程度很低，主要是依賴進口；KrF用聚對羥基苯乙烯類樹脂，單體為對羥基苯乙烯的衍生物單體，此類樹脂目前基本也是依賴進口，原因一是生產樹脂需要的單體國內很少廠家供應，原因二是樹脂的生產工藝也有一定的難度，特別是后處理的工藝；ArF用聚甲基丙烯酸酯類樹脂，單體為甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯的衍生物單體，ArF的樹脂由幾種單體共聚而成，定制化程度比較高，國際市場上能夠買到部分普通款的Arf樹脂，但高端的Arf樹脂幾乎不賣。目前，所謂半導體光刻膠卡脖子，主要也是在高端的Krf和Arf領域卡脖子，當然就包括對應的樹脂.徐州博康已經實現高端半導體光刻膠Krf和Arf樹脂的技術突破與量產供應，當前主要還是滿足自身的光刻膠配制需求，但是已經在加速產能釋放了。EUV用聚對羥基苯乙烯類樹脂，或分子玻璃，或金屬氧化物，國內由于設備受限，這塊基本空白；高端的芯片封裝光刻膠會用到PI和PSPI樹脂，難度也很高，技術也基本掌握在國外幾家廠商手里。