全球半导体光刻胶专利技术发展趋势和重点

光刻胶是微电子领域微细图形加工的核心材料，占据电子材料至高点。光刻胶又名光致抗蚀剂，是利用光化学反应经曝光、显影、刻蚀等工艺将所需的微细图形从掩模版转移到待加工基片上的图形转移介质。光刻胶所在产业链覆盖范围十分广泛，从上游基础化工材料行业、精细化学品行业到中游光刻胶制备，到下游印刷电路板（PCB）、显示面板、半导体产业，再到电子等应用终端。

随着集成电路产业的飞速发展，全球半导体光刻胶市场保持高速增长。集成电路、显示面板和PCB是光刻胶的三大应用领域。因此，光刻胶按下游应用主要分为半导体光刻胶、面板光刻胶和PCB光刻胶。其中，应用于集成电路产业的半导体光刻胶技术壁垒较高，增速最快。根据SEMI的统计数据，2021年全球半导体光刻胶市场规模达24.71亿美元，较上年同期增长19.49%，2015-2021年的复合年均增长率（CAGR）为12.03%。

半导体光刻胶经历了四次重要的迭代升级，正向下一代光刻胶产品发展。集成电路产业按照摩尔定律不断发展，每隔18-24个月制造工艺就进行一次迭代。目前国际集成电路水平已由微米级、亚微米级、深亚微米级进入到纳米级阶段。光刻技术随着集成电路的发展，也经历了从g线（436nm）光刻、i线（365nm）光刻、KrF（248nm）光刻、ArF（193nm）光刻的发展历程，相对应于各曝光波长的光刻胶也应运而生。如今，极紫外（EUV，13.5nm）光刻已经被公认为下一代光刻技术，EUV光刻胶也随之成为国际巨头争相布局的焦点。

一、专利技术发展趋势

全球半导体光刻胶技术经历了“起步-加速-回落-放缓”的发展过程。从图1可以看出，全球半导体光刻胶专利申请状况大致可以分为四个阶段。第一阶段（1994年以前）为技术发展初期，专利申请量整体较少，但显现缓慢增长的趋势；第二阶段（1995-2003年）为快速成长期，专利申请量大幅增长，KrF光刻胶和ArF光刻胶因半导体光刻工艺节点发展开始迅速发展起来；第三阶段（2004-2012年）呈现“先抑后扬”的发展态势，期间专利申请量虽然有所回落，但随着EUV光刻胶技术的发展，专利申请量重新回到高点；第四阶段（2013年至今）由于前四代光刻胶技术已基本达到成熟，而下一代光刻胶技术发展缓慢，专利申请量出现下降趋势。

然而，与全球半导体光刻胶专利总量和前四代半导体光刻胶的发展趋势不同，代表着下一代半导体光刻胶技术的EUV光刻胶呈现持续向上的发展态势。这表明随着半导体光刻工艺的不断发展，EUV光刻胶在未来的光刻胶市场上将占有重要的一席之地。

图1：半导体光刻胶及其五代产品的全球专利申请态势

二、专利技术发展重点

从专利申请数量分析，光刻胶组合物、感光树脂/聚合物、光致产酸剂、光刻胶图案成型、曝光工艺和设备、烘烤工艺、显影液、漂洗液是半导体光刻胶领域的研究重点。其中，光刻胶组合物、感光树脂/聚合物、光致产酸剂、光刻胶图案成型的专利申请量最近5年维持在高位，曝光工艺和设备的专利申请量近期增长显著。因此，光刻胶组合物、感光树脂/聚合物、光致产酸剂、光刻胶图案成型、曝光工艺及其设备是当前半导体光刻胶领域的研究热点。

图2：半导体光刻胶全球专利技术分布

 

图3：半导体光刻胶全球专利主要技术主题

 

 

相关链接：

1. 光刻胶龙头从0到1加速突破. https://pdf.dfcfw.com/pdf/H3_AP202211301580680519_1.pdf.

2. incoPat专利数据库. https://www.incopat.com/