【行业主题演讲】威迈芯材：高端半导体光刻胶核心原料光酸的产业化突破

发表时间：2024-07-08 14:04

编者荐语：


威迈芯材应邀参加光刻材料产业大会。公司副总兼投资部负责人戚善云发表主题演讲。他表示，威迈芯材基于多年稳定服务日韩客户的量产供应能力，并持续配合国内客户进行研发及产业化工作，累计交付数十款光酸 PAG，加速国内半导体光刻胶产业链的突破及发展。


以下文章来源于势银芯链 ，作者势银芯链。




























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2024年6月25-26日，由中国电子气体生产与利用百人会指导，势银（TrendBank）主办，江南大学光响应功能分子材料国际联合研究中心、徐州博康信息化学品有限公司、苏州威迈芯材半导体有限公司协办，势银芯链承办的“2024势银光刻材料产业大会”会议在苏州汇融广场假日酒店召开。

在本次大会上，威迈芯材副总兼投资部负责人戚善云先生发表了题为《高端半导体光刻胶(ArF/ArFi)核心原料光酸 PAG的产业化突破》的演讲。


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戚善云：PAG选择重点考虑的六大因素：1、PAG吸收光谱与光源发射光谱的匹配性；2、光产酸剂量子产率高；3、与树脂有良好的相容性；4、热稳定和贮存稳定性好；5、敏感性；6、成本低，性价比高。


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以下是演讲全文：

各位嘉宾，各位同仁，各位朋友们，大家上午好，威迈芯材是做高端半导体光刻胶的核心原材料，从产业链环节来看我们属于光刻胶的上游，其中光酸 PAG就是光致产酸剂，是我们的明星产品。应该说我们的产品线其实是覆盖了从i/g线、KrF、ArF，甚至是EUV整个全产业链的一个原材料的布局。

但是从去年开始，国内随着产业结构的调整以及下游客户的应用，我们在ArF和KrF领域的需求占比也越来越高，我们也配合国内下游的半导体光刻胶客户进行了大量的产业化工作，并取得了数十款产品的研发及量产交付工作。

因此借助今天势银举办的光刻材料产业大会，我也将整个高端的ArF和KrF光刻胶核心主材光酸PAG的产业现状，以及我们所取得产业化的一些进展，跟各位朋友进行交流和分享。

光刻胶及主材产业链概况

光刻工艺是半导体的一个核心制程工艺，它耗时高、成本占比也很高。另外光刻胶也分很多类别，下面是势银整理的整个光刻胶的分类，包括PCB的光刻胶，面板的光刻胶以及半导体的光刻胶。半导体光刻胶也分很多类别，包括i/g线、KrF、ArF，以及EUV领域。光刻胶的核心原材料，包括光酸和光引发剂以及树脂等。

整个半导体光刻胶的竞争格局，尤其是KrF及以上的光刻胶，目前还处于海外垄断的局面。日本、美国还有韩国，几家光刻胶的龙头客户，占了全球90%以上的份额，尤其是在高端的DUV制程以及EUV制程，越往高端走，垄断性越强。但是可喜的是近几年，特别是近两年，国内的半导体光刻胶企业取得了很大的进展，包括在i/g线领域，我们现在国内做的是非常棒的，龙头企业也是我们苏州威迈的客户。

在中高端包括ArF、KrF开发领域，现在头部的一些企业其实已经取得了研发到小批量供应的进展。有些头部的客户现在逐步爬坡到稳定的供应，EUV领域因为限制于整个光刻胶，目前国内还是属于空白的一个阶段。

我们半导体核心原材料领域，竞争格局其实跟半导体光刻胶有点类似，目前还是属于国外垄断、国内稀缺的一个竞争格局，尤其是核心的光酸PAG和树脂，这两款核心原材料目前更是严重依赖进口，面临着交期长、价格高，获取难度大的问题。

核心原材料的技术突破和量产供应，现在已经成为我国半导体光刻胶国产化最主要的壁垒之一。以KrF的一款光刻胶为例，大概列举了整个原材料的组成，其中标红的两款包括光酸和树脂，是最核心的两款原材料，整个成本占比大概占到70% ~80%甚至以上。光酸是我们核心的拳头产品，光酸在整个光刻胶原材料当中，应该说是单价最高的一款原材料产品，整个重量占比大概占到0.5%~2%，但是占到整个成本的20%~35%。再看整个半导体光刻胶核心主材的竞争格局，目前日本占了一半，还有德国两家、韩国的一些企业，中国的有两三家能够量产供应光刻胶的原材料企业。

这是半导体光刻胶产业的一个发展趋势，应该说半导体光刻胶，尤其是高端的 KrF、ArF、ArFi光刻胶，因为其单价高、用量较大，再加上近些年受到下游扩展，包括制程升级等一系列因素的驱动，半导体光刻胶是目前为数不多的，还属于行业景气度发展比较好的一个行业。目前根据下游客户以及势银的预测，未来几年也是长期保持着两位数以上的增长趋势。除了行业的增长以外，还有一个特别是以KrF、ArF、ArFi为代表的DUV制程作为卡脖子核心制程，用量也比较大。

应该说国产化替代是未来几年不变的产业发展命题，这一系列的因素加上国产化替代的趋势，会加速带动整个半导体光刻胶产业链的发展，其中包括我们上游的核心原材料，国家也是给予了包括我们半导体光刻胶和核心原材料领域足够的政策支持，并且也有了明确的攻关指标。未来我们也期待能够联合我们的下游客户、同行，一起携手实现这些关键指标的突破。

光酸PAG产品与技术简介

接下来重点就光刻胶半导体光刻胶核心的一款原材料——光酸PAG给各位朋友进行一个分享。光酸PAG也叫光致产酸剂，原来比较小众，大家关注度也不高。近些年随着整个半导体光刻胶的发展，越来越被大家所熟悉和重视。

光酸PAG它是一个特殊的感光化合物，尤其是DUV和EUV光刻胶，更是里面的一款核心的原材料，它的作用机理是在受到光照时能够分解产生酸，同时进一步促进包括树脂的溶解性和交联性的一些变化，然后支撑后续的工艺实现图像的精密转移。

总的大分类， PAG按其结构特点可以分为离子型和非离子型两类化合物，这些小分子化合物的整个加工过程是通过多步的化学合成，以及ppb级别的精密提纯工艺得到实现的。这个过程就要求原材料企业不仅仅拥有强大的化学合成的理论基础，同时也要从半导体材料的角度考虑，诸如包括高纯度、一致性和稳定性以及能够批量供应的要求，是一个复杂精密、系统性的工程。

PAG在整个光刻胶领域扮演着非常重要的地位，PAG的选择也是直接影响了光刻胶的性能以及光刻工艺。在此列举了PAG选择需要重点考虑的六大因素，这也是我们下游客户重点考量的PAG性能指标。

第一点是我们要考虑到PAG吸收光谱与光源发射光谱的一个匹配性。

第二点要考虑到量子的产生率要高，也就是我们需要开发出那种只要少量的PAG就能够产生足够的酸，支撑整个光刻的后续工艺。

第三点，因为光刻胶是一个混合的配方，所以PAG在整个性能上还要考虑到与光刻胶其他的核心材料，包括树脂，要有良好的相容性。如果相容性不好，会导致包括两相分离，还有初始的PAG与光酸分布的一个不均匀，导致后续光刻胶产品的一系列质量问题。

第四点，敏感性要好，高敏感性的PAG，仅使用少量的光照能量，即可产生足够的酸，这会大大增加整个光刻胶的曝光效率和速度，也能够降低整个原材料的成本。

除了前面的4个性能以外，热稳定和贮存的稳定性，也是考量的一个重点。

最关键的还是要回到成本，我们在光刻胶设计的过程当中，也会选择那些能够支撑整个性能，同时开发路径能够寻到性价比比较高的PAG原材料，也是整个PAG选择需要重点考虑的因素之一。

基于以上因素，可以总结出PAG性能评价的一系列指标，包括溶解性、热稳定性、紫外吸收率、荧光吸收率、量子产酸率等。除了PAG本身的性能指标以外，光酸PAG的生产品质其实也影响到整个光刻胶性能的很核心因素。特别是对高端的，包括ArF和ArFi光刻胶在内的PAG更是在制备工艺的关键要求上提出更高的要求，包括纯度和金属杂质的控制，也就是高纯度的一些要求。第二点要考虑颗粒度的控制，还有稳定性和一致性的要求、水分的控制，包装与运输条件的控制，以及环保和安全。现在随着ArF和ArFi的占比逐步提升，我们也可以看到下游客户对我们 PAG的需求，特别超精度控制的要求也是越来越高。

现在整个ArF光刻胶的PAG普遍都要求我们纯度能够达到99.5%，单个金杂在10~20ppb，然后总金杂在20~100ppb，同时对阴离子的杂质，包括酸碱残留也有非常高的要求。

对原材料如此高的要求，也是对整个光刻胶PAG的研发和产业化提出了很多的一些挑战。

这边总结了4大关键技术，我们也需要做好这些能力的储备，才能支持整个原材料产业的发展。

第一步就是特别关键的高纯度的提纯技术，我们需要具备能够达到pbb级别的金杂控制能力。

第二点是定制化高质量交付的技术，我们需要具备能够快速打通工艺路线，加速下游客户的产品迭代研发以及快速量产定型的能力的支撑。

第三点是非常重要的稳定量产的供应能力，这决定了整个光刻胶能够从实验室的阶段到实现量产突破。作为原材料供应商，我们需要做好上游原材料的供应及质量控制技术。

还有一个非常关键的就是整个产品检验以及整个行业的评价标准体系的建立与统一工作，这也是非常关键的一点。

第四点，我们还要持续做好高性能PAG的开发技术，能够真正支持下游光刻胶的客户，支撑从追赶到未来实现创新的突破。

威迈芯材发展情况介绍：

我们总部是在2021年1月份在苏州工业园区，就在金鸡湖畔的新虹产业园成立，总部有2000平米的研发实验室，目前已经竣工投产，并且通过实验室交付了国内下游客户数10款PAG的产品。

我们韩国全资子公司有2座量产工厂，已经稳定量产超过20年的半导体光刻胶的核心材料，同时我们在国内的量产工厂在合肥新站高新区也正在建设当中，将于今年年底竣工。

我们主要产品是聚焦在高端的半导体光刻胶核心材料，除了主题分享的光酸PAG以外，我们的量产产品还包括BARC的树脂、光引发剂PI等等，都是我们几十年量产的产品。

团队成员我们是由中韩核心的技术专家团队联合组建，核心成员也有20多年的光刻材料研发和量产的经验，我们团队成员也有做光刻胶的。虽然我们公司不做光刻胶，但是核心团队也有几十年在日本做光刻胶的产业专家，主要客户目前已经覆盖了国内外的光刻胶知名龙头企业。

我们跟下游客户有很强的保密关系，客户的名称没有一一罗列，核心的主营产品前面也提到，包括PAG、树脂、光引发剂等等，这是我们量产产品。

同时我们现在也在配合光刻胶的客户，研发一系列的包括树脂等其他核心原材料，目前我们累计量产及研发的产品已经达到了上百款。

回到我们公司的关键技术，第一就是金属杂质的控制水平。目前已经最高能够实现单杂在5ppb，总杂在10ppb，另外包括纯度99.5%，湿度0.1%以下的控制。同时我们借助于20多年陪伴着日韩客户迭代研发的经验，也具备快速定制化合成的能力，能够加速我们下游客户的快速的迭代研发以及量产定型。

目前我们各项原材料的技术已经攻克了14纳米级别的突破，也是配合下游客户定款了多款ArF的光刻胶产品，在纯度和金杂的指标上都已经突破了国家的攻关标准，我们也在申报一系列的国家专项。

以下是我们围绕着国内下游客户的一系列的进展。应该说目前我们统计了一下国内做半导体光刻胶的客户，我们累计开拓已经超过了10家，累计交付了大概三四十款的KrF、ArF和ArFi的光酸PAG，并且成为了国内目前在这个领域头部的PAG国产供应商。

未来我们也还是聚焦在做光刻胶的核心原材料，能够跟我们的同行以及下游客户一起发力，能够真正的助力国内光刻胶，特别是卡脖子半导体的光刻胶的国产化突破。

最后欢迎能够对整个半导体光刻胶产业，以及对威迈公司关注的各位朋友能够联系我们，能够寻找一些合作共赢的机会，谢谢各位。

来源：势银芯链


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