基于專利信息的半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域發(fā)展與現(xiàn)狀分析*

曹 燕 李琳珊 毛一雷 張 瑞

（中國科學(xué)技術(shù)信息研究所，北京 100038）

近年來我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，整體實(shí)力不斷提升，與此同時(shí)，國外相關(guān)企業(yè)也在不斷向高端化發(fā)展，部分關(guān)鍵原材料、設(shè)備以及相關(guān)技術(shù)研發(fā)是影響各企業(yè)甚至各國在集成電路領(lǐng)域高端化發(fā)展的制約因素［1，2］。而光刻膠作為一種感光材料，是制造集成電路中的關(guān)鍵材料，也是光刻工藝中最關(guān)鍵的功能性化學(xué)材料［3-5］。

光刻膠又稱為光致抗蝕劑，主要由成膜樹脂、光敏劑、溶劑和其他助劑組成［6］，按照應(yīng)用范圍可分為印刷電路板（Printed Circuit Board，PCB）光刻膠、液晶顯示（Liquid Crystal Display，LCD）光刻膠和半導(dǎo)體光刻膠三大類。其中半導(dǎo)體光刻膠與另外兩種光刻膠相比，技術(shù)壁壘較高，因而一定程度上能夠反映出光刻膠技術(shù)的先進(jìn)水平。

在集成電路光刻工藝流程中，半導(dǎo)體光刻膠被涂覆在晶圓襯底上后，經(jīng)過烘干、曝光、顯影、堅(jiān)膜、刻蝕等工藝步驟，將掩膜版上的圖案轉(zhuǎn)移到襯底上，因此半導(dǎo)體光刻膠的質(zhì)量和性能是影響半導(dǎo)體集成電路光刻工藝質(zhì)量以及產(chǎn)品最終性能的關(guān)鍵因素［7］。隨著光刻工藝的發(fā)展，對(duì)半導(dǎo)體光刻膠性能要求和制備要求也在不斷提高。

本文將通過對(duì)半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域的專利數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從申請(qǐng)趨勢(shì)、地域分布等方面探究半導(dǎo)體光刻膠原材料及其相關(guān)工藝的當(dāng)前發(fā)展現(xiàn)狀，由此了解把握半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展動(dòng)向。

1 數(shù)據(jù)來源與方法

本文分析數(shù)據(jù)來源于智慧芽全球?qū)＠麛?shù)據(jù)庫，通過結(jié)合關(guān)鍵詞和IPC分類號(hào)等進(jìn)行專利數(shù)據(jù)檢索和數(shù)據(jù)采集，專利檢索關(guān)鍵詞和IPC分類號(hào)如表1所示。根據(jù)半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域的專利關(guān)鍵詞和IPC分類號(hào)制定了檢索式如下：

表1 半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域的專利檢索策略Tab.1 The Search Strategy of Patent in the Field of Semiconductor Photoresist

＃1：TAC：（（光刻膠 OR光致抗蝕劑 OR光阻劑）AND（組合物OR組成物OR聚合物OR單體OR樹脂OR成膜樹脂OR光引發(fā)劑OR光致產(chǎn)酸劑OR溶劑OR紫外OR極紫外OR EUV OR ArF OR KrFOR g線OR i線OR nm OR化學(xué)放大 OR化學(xué)增幅OR正性O(shè)R負(fù)性O(shè)R 436nm OR 365 nm OR 248 nm OR 193 nm OR 13.5 nm OR電子束OR（上膠OR涂覆OR涂布OR涂敷OR涂膠OR噴膠）AND（裝置OR設(shè)備OR方法）OR曝光設(shè)備OR曝光裝置OR曝光方法OR剝離方法OR剝離裝置OR剝離設(shè)備OR剝離液組合物OR剝離劑OR剝離OR去除方法OR去除裝置OR去除裝備OR烘烤方法OR烘烤裝置OR烘烤裝備OR烘焙裝置OR前烘OR后烘OR烘烤OR烘焙OR（圖案OR圖形）AND（形成OR成形OR修整）AND方法））AND IPC：（H01L21 OR G03F7 OR C08F212 OR C08F220 OR C08F222）

＃2：TA：（（photoresist*OR photo MYMPRE0 resist*OR“photo-resist”O(jiān)R photosensitive MYMPR E0 resist*）AND（resin OR polymer OR composition*OR compound*OR photoacidMYMPRE0 generator OR solvent OR removing OR removal OR stripping OR stripper OR exposure OR exposing OR coating OR coat OR develop OR developer MYMPRE0solution OR developer OR developing））AND IPC：（H01L21/027 OR H01L21/00 OR H01L21/02 OR H01L21/311 OR H01L21/302 OR G03F7/00 OR G03F7/004 OR G03F7/20 OR G03F7/022 OR G03F7/023 OR G03F7/027 OR G03F7/32 OR G03F7/038 OR G03F7/039 OR G03F7/42 OR C08F212/14 OR C08F220/18 OR C08F220/28 OR C08F222/40）

通過人工去噪后，共檢索到15179項(xiàng)專利（每件申請(qǐng)顯示一個(gè)公開文本），檢索時(shí)間為2020年12月24日。本文對(duì)半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域的專利申請(qǐng)時(shí)間、國家、機(jī)構(gòu)等字段進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，揭示該領(lǐng)域的整體發(fā)展情況，然后通過人工判讀的方式對(duì)逐條專利進(jìn)行技術(shù)主題標(biāo)引，深入分析領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

2 全球?qū)＠暾?qǐng)態(tài)勢(shì)分析

專利的申請(qǐng)狀況能夠從總體上反映出該技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)態(tài)［8］。從圖1可以看出，全球?qū)＠暾?qǐng)趨勢(shì)大致可分為四個(gè)階段（各階段劃分以專利申請(qǐng)量年度增長(zhǎng)率的變化為標(biāo)準(zhǔn)）：1）第一階段（1971—1985）：在1985年以前，全球的專利申請(qǐng)量整體都較少，半導(dǎo)體光刻膠及其光刻工藝在此階段正處于萌芽階段；2）第二階段（1986—1996）：1985年以后，專利申請(qǐng)量有所增加，但整體還處于緩慢增長(zhǎng)階段；3）第三階段（1997—2007）：1997年后，專利申請(qǐng)量呈現(xiàn)出大幅度增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，半導(dǎo)體光刻膠進(jìn)入快速發(fā)展階段，KrF光刻膠和ArF光刻膠因半導(dǎo)體光刻工藝節(jié)點(diǎn)發(fā)展在此階段開始迅速發(fā)展起來，到2000后由于KrF光刻膠和ArF光刻膠技術(shù)已基本達(dá)到成熟，以及EUV光刻技術(shù)因光源功率不足等技術(shù)問題的限制致使 EUV光刻膠技術(shù)發(fā)展受到影響［9，10］，多方面因素導(dǎo)致半導(dǎo)體光刻膠發(fā)展腳步放緩，專利申請(qǐng)出現(xiàn)下降趨勢(shì)；4）第四階段（2008至今）：2008年后，由于部分半導(dǎo)體光刻膠技術(shù)取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展［11］，一定程度上促進(jìn)了專利申請(qǐng)量的增長(zhǎng)，但在2011年后專利申請(qǐng)量有所下降，這可能是由于EUV光刻技術(shù)開始進(jìn)入成熟期。需要注意的是，由于2019年和2020年的部分專利還尚未公開，這兩年專利出現(xiàn)下降趨勢(shì)并不能反映真實(shí)情況。另外，從表2中可以看到，美、日、韓三國在半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域上專利申請(qǐng)較多，側(cè)面反映出發(fā)達(dá)國家對(duì)于該領(lǐng)域較為關(guān)注。

表2 全球半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)情況Tab.2 The Global Patent Applications in the Field of Semiconductor Photoresist

另一方面，從圖1中可以看到，我國在半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域的發(fā)展較晚，并且專利申請(qǐng)量在早期相對(duì)較低，基本到2008年后我國專利申請(qǐng)變化趨勢(shì)與全球變化趨勢(shì)大致相同，雖然近十年來我國在半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量隨有所增加，但總量仍低于部分其他國家，間接反映出我國在半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)活力還相對(duì)較低。

圖1 半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)趨勢(shì)圖Fig.1 The Trend of Patent Applications in the Field of Semiconductor Photoresist

3 國內(nèi)外主要競(jìng)爭(zhēng)主體專利分析

通過對(duì)國內(nèi)外半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域主要專利申請(qǐng)人進(jìn)行分析，有助于企業(yè)了解主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，為企業(yè)發(fā)展和技術(shù)研發(fā)以及專利布局提供一定參考。

3.1 國內(nèi)外主要專利申請(qǐng)人專利申請(qǐng)量及申請(qǐng)趨勢(shì)分析

從申請(qǐng)趨勢(shì)（圖2）上可以看出，國外排名前十申請(qǐng)人開始申請(qǐng)專利的時(shí)間較早，其中最早的為1966年IBM申請(qǐng)的一項(xiàng)發(fā)明專利。另外，可以看到1994年后國外排名前十申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)量漲幅較為明顯，并且專利申請(qǐng)主要集中在近30年左右。相比之下，國內(nèi)申請(qǐng)人的申請(qǐng)時(shí)間較晚，直到1994年才出現(xiàn)相關(guān)專利申請(qǐng)，側(cè)面反映出國內(nèi)在半導(dǎo)體光刻膠方面起步較晚。除此之外，國外和中國排名前十申請(qǐng)人申請(qǐng)的專利較多集中在2000—2016年，2016年以后整體專利申請(qǐng)量均有所下降，僅羅門哈斯、住友化學(xué)以及臺(tái)積電這三家企業(yè)每年能保持一定的專利申請(qǐng)量。

圖2 半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域國內(nèi)外排名前十申請(qǐng)人專利申請(qǐng)趨勢(shì)Fig.2 Patent Applications Trends of TOP 10 Domestic and Foreign Patent Applicantsin the Field of Semiconductor Photoresist

圖3顯示了全球半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量排名前十的國內(nèi)外專利申請(qǐng)人及其專利申請(qǐng)總量，其中排名前十的國外申請(qǐng)人其專利申請(qǐng)數(shù)量占半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)總量的43.72%，主要來自美國、日本和韓國這三個(gè)國家。其中，日本企業(yè)有四家且排名靠前，側(cè)面反映出日本在半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域具有很強(qiáng)的研發(fā)能力。與之相比，我國企業(yè)在半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域的整體專利申請(qǐng)量明顯低于全球排名前十的國外企業(yè)，反映出我國在半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域的技術(shù)活躍度和技術(shù)創(chuàng)新能力較美日韓等國家還有一定差距。

此外，從圖3還可以看到，排名前十的國內(nèi)外申請(qǐng)人的授權(quán)專利數(shù)量占其專利申請(qǐng)總量的比例均較少，其中近半的國外申請(qǐng)人和中國申請(qǐng)人中的財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院、聯(lián)電的失效專利占比超過了60%。通過圖4統(tǒng)計(jì)的失效專利數(shù)據(jù)來看，國內(nèi)外申請(qǐng)人的專利失效主要原因是未繳年費(fèi)、期限屆滿以及專利被撤回或駁回。

圖3 半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域國內(nèi)外排名前十申請(qǐng)人專利申請(qǐng)量統(tǒng)計(jì)Fig.3 Patent Applications numbers of TOP 10 Domestic and Foreign Patent Applicants in the Field of Semiconductor Photoresist

圖4 半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域國內(nèi)外排名前十申請(qǐng)人失效專利統(tǒng)計(jì)Fig.4 The Invalid Patents of TOP10 Domestic and Foreign Patent Applicants in the Field of Semiconductor Photoresist

3.2 國內(nèi)外主要專利申請(qǐng)人專利申請(qǐng)地域布局分析

從圖5a可以看到，國外排名前十申請(qǐng)人均在其他國家進(jìn)行了專利申請(qǐng)，其中羅門哈斯、住友化學(xué)、東京應(yīng)化、富士膠片、三星電子、IBM、東進(jìn)世美肯以及JSR這8位申請(qǐng)人已在美國、日本、韓國、中國、歐洲等多個(gè)國家/地區(qū)形成了較為嚴(yán)密的專利布局。此外，在布局?jǐn)?shù)量方面可以看到，國外申請(qǐng)人在美日韓三國的專利申請(qǐng)量占其申請(qǐng)總量近一半，對(duì)于以中國為代表的一些新興市場(chǎng)也較為關(guān)注，進(jìn)行了專利布局。

圖5 國內(nèi)外排名前十專利申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)地域分布Fig.5 The Geographical Distribution of Patent Applications from TOP10 Domestic and Foreign Patent Applicants

從圖5b可以看到，與國外企業(yè)相比，我國大部分企業(yè)更側(cè)重于在本國進(jìn)行專利布局，國內(nèi)專利申請(qǐng)的比例明顯大于國外。對(duì)于國外，國內(nèi)專利申請(qǐng)人僅集中在美國進(jìn)行專利申請(qǐng)，而在其他國家的專利布局相對(duì)較少。此外，在國內(nèi)主要專利申請(qǐng)人中只有安集科技和京東方兩家企業(yè)在美國、日本以及韓國等國家均進(jìn)行了專利申請(qǐng)，具有較強(qiáng)的專利布局意識(shí)。

3.3 國內(nèi)外主要專利申請(qǐng)人專利技術(shù)布局分析

國內(nèi)外排名前十申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)主要集中在近30年（圖1），所以后續(xù)主要針對(duì)這部分專利進(jìn)行技術(shù)分析。

通過調(diào)研相關(guān)學(xué)術(shù)文章、產(chǎn)業(yè)報(bào)告以及企業(yè)文獻(xiàn)，將半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域的技術(shù)主題劃分為光刻膠組合物/組成物、成膜樹脂/聚合物、光致產(chǎn)酸劑、溶劑、活性稀釋劑/單體、其他助劑、涂覆工藝、烘烤工藝、曝光工藝、顯影工藝、剝離工藝、顯影液/顯影液組合物、剝離（去除）液/剝離（去除）液組合物和光刻膠圖案成型14個(gè)技術(shù)主題［12-15］，并且通過人工判讀的方式對(duì)國內(nèi)外排名前十申請(qǐng)人近30年申請(qǐng)的專利逐一進(jìn)行技術(shù)主題標(biāo)注。

從表3可以看到，國外主要專利申請(qǐng)人主要關(guān)注光刻膠組合物/組成物、成膜樹脂/聚合物、光刻膠圖案成型、光致產(chǎn)酸劑等幾個(gè)技術(shù)主題。從時(shí)間分布上可以看到，國外主要申請(qǐng)人在1990—1999年對(duì)光刻膠成分組成、剝離液、以及剝離工藝、顯影工藝和光刻膠圖案成型等技術(shù)主題較為關(guān)注，到2011年后則主要集中關(guān)注光刻膠成分組成（光刻膠組合物/組成物和成膜樹脂/聚合物）和光刻膠圖案成型技術(shù)主題。

表3 半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域國外排名前十專利申請(qǐng)人近30年專利申請(qǐng)的主要技術(shù)主題Tab.3 Nearly 30 Years the Main Technical Themes of Patent Applications from TOP10 ForeignPatent Applicants in the Field of Semiconductor Photoresist

與國外不同，國內(nèi)主要申請(qǐng)人在1990—1999年關(guān)注的技術(shù)主題相對(duì)較少，主要為剝離液、剝離工藝、涂覆工藝、顯影工藝等，2000年以后開始逐漸關(guān)注光刻膠組合物/組成物、成膜樹脂/聚合物以及光刻膠圖案成型等技術(shù)主題。

為了進(jìn)一步探究國外專利申請(qǐng)量排名前十的申請(qǐng)人申請(qǐng)專利的技術(shù)主題隨時(shí)間的變化，對(duì)其進(jìn)行作圖（圖6）?？梢钥吹?，光刻膠組合物/組成物方向的研究熱度明顯高于其他技術(shù)主題，并且在1996—2004年和2010—2013年間該技術(shù)方向的專利申請(qǐng)量較為集中；在半導(dǎo)體光刻膠成分組成技術(shù)主題方面，研究熱點(diǎn)主要集中在成膜樹脂和光致酸產(chǎn)生劑，而光致產(chǎn)酸劑方向的專利申請(qǐng)量從2011年起較之前相比申請(qǐng)量明顯增多，有變熱趨勢(shì)；在半導(dǎo)體光刻膠光刻工藝技術(shù)主題方面，2002—2006年和2010—2012年間有關(guān)光刻膠圖案成型的專利申請(qǐng)量較多，年申請(qǐng)量平均在100件左右，相比于曝光工藝、顯影工藝等其他工藝步驟，剝離工藝及其剝離液的專利申請(qǐng)較多，且主要集中在2000—2007年，2008年后有所減少。

圖6 半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域國外主要申請(qǐng)人近30年專利申請(qǐng)技術(shù)主題熱力圖Fig.6 Heat Map of the Patent Application Technical Themes of the Nearly 30 Years Patent Applications of TOP10 Foreign Patent Applicants in the Field of Semiconductor Photoresist

熱力圖的分布變化側(cè)面反映了國外主要申請(qǐng)人在半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域的專利申請(qǐng)技術(shù)熱點(diǎn)主要集中在半導(dǎo)體光刻膠組合物、半導(dǎo)體光刻膠組成（主要為成膜樹脂和光致產(chǎn)酸劑）、光刻膠剝離工藝及其剝離液/剝離組合物以及光刻膠圖案成型這幾個(gè)技術(shù)主題。而從表4中可以看到，中國企業(yè)在半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域的技術(shù)主要集中在半導(dǎo)體光刻膠剝離液、光刻膠剝離工藝、涂覆工藝以及半導(dǎo)體光刻膠圖案成型等技術(shù)主題上。

表4 半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域中國排名前十專利申請(qǐng)人近30年專利申請(qǐng)的主要技術(shù)主題Tab.4 Nearly 30 Years themain Technical Themes of Patent Applications from TOP10 Chinese Patent Applicants in the Field of Semiconductor Photoresist

另一方面，羅門哈斯、富士膠片和IBM等一些國外企業(yè)主要在300 nm以下的深紫外光刻膠（KrF光刻膠、ArF光刻膠）方面進(jìn)行了專利布局［16，17］。而住友化學(xué)、東京應(yīng)化等幾家日本企業(yè)則是在g/i線光刻膠、KrF光刻膠、ArF光刻膠以及EUV光刻膠方面均進(jìn)行了專利布局，覆蓋面更廣。國內(nèi)主要企業(yè)目前僅對(duì)g/i線光刻膠、KrF光刻膠和ArF光刻膠這幾種光刻膠進(jìn)行了專利申請(qǐng)且申請(qǐng)量較少，對(duì)于EUV光刻膠的專利申請(qǐng)也相對(duì)較少。

從專利申請(qǐng)的數(shù)量、地域分布以及技術(shù)布局等幾個(gè)方面的對(duì)比分析可以看到，以住友化學(xué)和東京應(yīng)化工等為代表的部分日本企業(yè)在半導(dǎo)體光刻膠技術(shù)領(lǐng)域具有較強(qiáng)的技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新能力，且已形成了嚴(yán)密的專利布局。相比之下，我國在半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)能力和布局能力還存在一定的不足。

4 國內(nèi)外主要競(jìng)爭(zhēng)主體在半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域技術(shù)及生產(chǎn)能力對(duì)比分析

在關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)方面，為進(jìn)一步分析識(shí)別國外主要專利申請(qǐng)人在半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，本文借鑒楊艷萍等［18］基于專利組合分析方法的產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)識(shí)別方法對(duì)半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行初步識(shí)別。該方法從專利活動(dòng)和專利質(zhì)量?jī)蓚€(gè)維度，通過繪制“專利活動(dòng)-專利質(zhì)量”二維平面關(guān)系圖將技術(shù)劃分為“一般技術(shù)”（區(qū)域 C）、“活躍技術(shù)”（區(qū)域 D）、“潛在技術(shù)”（區(qū)域B）和“關(guān)鍵技術(shù)”（區(qū)域A）。其中，專利活動(dòng)表示該技術(shù)領(lǐng)域在該產(chǎn)業(yè)中的活躍程度，專利質(zhì)量表示該技術(shù)在該產(chǎn)業(yè)中所處地位。專利活動(dòng)＝某項(xiàng)技術(shù)主題專利數(shù)/該產(chǎn)業(yè)專利總數(shù)；專利質(zhì)量＝某項(xiàng)技術(shù)主題全部專利的平均被引用頻次/該產(chǎn)業(yè)全部專利的平均被引用頻次。利用兩個(gè)指標(biāo)的平均值作為中線將二維平面關(guān)系圖劃分為4個(gè)象限。

從圖7可以看到，光刻膠成分組成中的溶劑和活性稀釋劑以及光刻膠光刻工藝中的涂覆工藝和曝光工藝這四個(gè)技術(shù)主題主要分布在C區(qū)域，說明這四類技術(shù)主題的專利申請(qǐng)量和專利被引用頻次均相對(duì)較低，為“一般技術(shù)”。此外，光刻膠成分組成中的光致產(chǎn)酸劑和其他助劑、光刻膠光刻工藝中的烘烤工藝、剝離工藝和顯影工藝以及去除/剝離劑和顯影劑這幾個(gè)技術(shù)主題的相關(guān)專利雖然申請(qǐng)量較低，但專利被引用頻次較高，主要分布在了B區(qū)域，這一區(qū)域內(nèi)的技術(shù)可能當(dāng)前活躍度還不高，但其擁有較高的技術(shù)價(jià)值，在未來具有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

圖7 基于專利組合分析的國外排名前十申請(qǐng)人在半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)主題識(shí)別Fig.7 The Identification of Key Technical Theme in the Field of Semiconductor Photoresistfrom TOP10 Foreign Patent Applicantsby Patent Portfolio Analysis

相比之下，光刻膠成分組成中的成膜樹脂/聚合物技術(shù)分主題布在A區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)的技術(shù)的相關(guān)專利具有專利申請(qǐng)量大并且平均被引用頻次高的特點(diǎn)，成膜樹脂是半導(dǎo)體光刻膠的關(guān)鍵材料，其相關(guān)技術(shù)較為關(guān)鍵，這主要是因?yàn)槌赡渲阅艿暮脡膶?duì)于半導(dǎo)體光刻膠材料最終性能具有決定性影響。另一方面，光刻膠組合物/組成物和光刻膠圖案成型這兩個(gè)技術(shù)主題分布在D區(qū)域，此區(qū)域內(nèi)的專利雖然專利質(zhì)量相對(duì)較低但申請(qǐng)數(shù)量較多屬于活躍技術(shù)，國外企業(yè)對(duì)于這兩個(gè)技術(shù)主題較為關(guān)注。值得注意的是，光刻膠組合物/組成物這一技術(shù)主題的專利平均被引量與成膜樹脂/聚合物技術(shù)主題相比差距不大，并且其專利申請(qǐng)量較多，說明其相關(guān)技術(shù)較受重視。綜合考慮各技術(shù)主題的專利質(zhì)量和專利活動(dòng)可以認(rèn)為，成膜樹脂和光刻膠組合物的相關(guān)技術(shù)較為關(guān)鍵。

此外，結(jié)合專利檢索結(jié)果可以看到，國內(nèi)企業(yè)申請(qǐng)半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域的專利主要集中在半導(dǎo)體光刻膠剝離工藝以及半導(dǎo)體光刻膠去除劑等方面，而在半導(dǎo)體光刻膠組合物設(shè)計(jì)以及原材料組成設(shè)計(jì)方面的專利申請(qǐng)較國外企業(yè)相比較少，側(cè)面反映出我國企業(yè)目前在半導(dǎo)體光刻膠材料組成設(shè)計(jì)方面的技術(shù)創(chuàng)新投入以及技術(shù)研發(fā)能力與國外企業(yè)相比還處于發(fā)展階段。

分析國外主要代表企業(yè)的申請(qǐng)專利發(fā)現(xiàn)，其關(guān)鍵技術(shù)和活躍技術(shù)主要集中在半導(dǎo)體光刻膠材料的設(shè)計(jì)以及半導(dǎo)體光刻膠圖案成型方面。在光刻膠圖案成型方面，國外企業(yè)主要關(guān)注成型工藝流程，而在光刻膠材料組成方面則較為關(guān)注成膜樹脂/聚合物等重要半導(dǎo)體光刻膠成分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其合成工藝的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，同時(shí)還較為關(guān)注光刻膠組合物/組成物的配方設(shè)計(jì)與優(yōu)化。

相比之下，半導(dǎo)體光刻膠配方以及其組成成分設(shè)計(jì)的技術(shù)研發(fā)一直是我國企業(yè)在該領(lǐng)域的技術(shù)難點(diǎn)之一，目前與國際領(lǐng)先水平相比還有一定的差距。除此之外，我國企業(yè)在半導(dǎo)體光刻膠研發(fā)方面還面臨著以下的技術(shù)難題：

1）原材料獲取難度較大：由于部分光刻膠關(guān)鍵原材料的供應(yīng)由日本等國家主導(dǎo)，當(dāng)前國際環(huán)境及其他因素影響導(dǎo)致原材料獲取難度加大，一定程度上對(duì)光刻膠的研發(fā)進(jìn)度產(chǎn)生影響；

2）研發(fā)人才短缺：由于我國在半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域起步較晚，對(duì)于了解和掌握半導(dǎo)體光刻膠等集成電路高端光刻膠的技術(shù)型人員需求量較大，目前還存在著相關(guān)技術(shù)人才短缺的問題；

3）客戶使用驗(yàn)證難度大：一般光刻膠在研發(fā)出后還需要經(jīng)由晶圓代工廠對(duì)其認(rèn)證后才可進(jìn)行量產(chǎn)，但由于半導(dǎo)體光刻膠的產(chǎn)品質(zhì)量要求高，并且使用驗(yàn)證周期長(zhǎng)、驗(yàn)證成本高，由此導(dǎo)致客戶壁壘較高，客戶驗(yàn)證難度加大。

在生產(chǎn)能力方面，專利申請(qǐng)量排名前十的國外企業(yè)大部分為半導(dǎo)體光刻膠的生產(chǎn)商，其中住友化學(xué)、東京應(yīng)化和JSR等技術(shù)領(lǐng)先的國外企業(yè)已實(shí)現(xiàn)KrF和ArF等主流半導(dǎo)體光刻膠的量產(chǎn)。此外，日本企業(yè)在EUV光刻膠領(lǐng)域具有明顯優(yōu)勢(shì)，部分企業(yè)也已實(shí)現(xiàn)EUV光刻膠的量產(chǎn)。相較之下，我國專利申請(qǐng)量排名前十的企業(yè)以臺(tái)積電、中芯國際等集成電路晶圓代工廠為主，而經(jīng)營光刻膠生產(chǎn)的企業(yè)只有蘇州瑞紅一家。實(shí)際上除蘇州瑞紅外，我國還有北京科華微電子、江蘇南大光電、蘇州晶瑞和上海新陽半導(dǎo)體等國內(nèi)本土企業(yè)已實(shí)現(xiàn)g線或i線等半導(dǎo)體光刻膠的量產(chǎn)，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的生產(chǎn)線（表5），而KrF和ArF光刻膠還處于研發(fā)攻堅(jiān)階段，只有少量企業(yè)的KrF光刻膠進(jìn)入客戶驗(yàn)證階段，ArF光刻膠預(yù)計(jì)在未來5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，而EUV光刻膠全部依賴于進(jìn)口。

表5 國內(nèi)外部分代表企業(yè)半導(dǎo)體光刻膠量產(chǎn)情況統(tǒng)計(jì)［19-22］Tab.5 The Production Situation of Semiconductor Photoresist from the Representative Companies at Home and Aboard［19-22］

整體來看，我國在高端光刻膠材料的技術(shù)研發(fā)和生產(chǎn)方面與國際領(lǐng)先的國外企業(yè)相比差距較為明顯，距離實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體光刻膠國產(chǎn)化還有較長(zhǎng)的道路。

5 結(jié)論及啟示

半導(dǎo)體光刻膠作為集成電路半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵原材料之一，其工藝技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量直接影響著后續(xù)光刻工藝的質(zhì)量。由于技術(shù)壁壘較高，目前美日韓等國在該技術(shù)領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，特別是日本掌握著該領(lǐng)域的核心技術(shù)并長(zhǎng)期處于壟斷地位。相比之下，我國起步較晚，在該領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)還處于發(fā)展階段，所申請(qǐng)的專利在數(shù)量、質(zhì)量、專利布局以及相關(guān)技術(shù)水平等方面與美日韓相比還存在明顯差距。基于上述分析結(jié)論，對(duì)我國半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域未來發(fā)展，本文提出以下幾個(gè)方面的建議：

1）在技術(shù)專利布局方面，當(dāng)前美日韓等國企業(yè)在技術(shù)和地域方面都已做出了較為嚴(yán)密的布局，申請(qǐng)專利的相關(guān)技術(shù)主要集中在光刻膠成膜樹脂設(shè)計(jì)以及光刻膠圖案成型等方面。我國企業(yè)在專利申請(qǐng)時(shí)應(yīng)注意專利技術(shù)規(guī)避問題，以免發(fā)生侵權(quán)風(fēng)險(xiǎn)。

2）在技術(shù)研發(fā)方面，部分國外企業(yè)在半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域的失效專利占比較大，我國企業(yè)可從中挖掘出有效信息，進(jìn)行再次開發(fā)以及了解和識(shí)別競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的技術(shù)研發(fā)方向，由此推動(dòng)企業(yè)自身的技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新。此外，我國企業(yè)應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)EUV光刻膠（如分子玻璃體系光刻膠）等技術(shù)的研發(fā)投入或考慮技術(shù)引進(jìn)，通過多種方式來提高自身研發(fā)水平。

3）在市場(chǎng)方面，目前我國已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化的光刻膠基本為低端PCB光刻膠和LCD光刻膠，半導(dǎo)體光刻膠只能夠生產(chǎn)低端的g/i線光刻膠，而KrF光刻膠、ArF光刻膠以及EUV光刻膠還處于研發(fā)階段尚未實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化或是量產(chǎn)較小，因此需要加快研發(fā)速度縮短技術(shù)差距，打破技術(shù)與市場(chǎng)的壟斷，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體光刻膠的國產(chǎn)化與量產(chǎn)。