核心观点
　　光刻为IC制造核心工艺，光刻技术的演进成就了摩尔定律。光刻工艺占IC制造1/2的时间+1/3的成本，在瑞利公式：= 1/的指导下，人类在缩短波长，增大数值孔径NA，降低工艺因子1三个方面展开探索，目前已实现13.5nm波长与达物理极限的1，正在向0.55NAEUV迈步。为了实现进一步制程微缩，业界多采用多重曝光工艺，但对光刻机的套刻精度、图形畸变、稳定性有更高的要求。10nm及以下时，ArFi+多重曝光的复杂度急剧上升，经济性下降，EUV的出现使摩尔定律得以延续。
　　光刻机由三大核心系统，数万个零件组成，是产业链各环节顶尖公司通力合作的成果。1）光源方面，DUV采用准分子激光器，技术掌握在Cymer和Gigaphoton手中，国内科益虹源打破垄断；EUV光源是通过高功率CO2激光器轰击Sn滴而来，高功率激光器为核心组件。2）光学系统是光刻机分辨率成像的保证，由照明系统和物镜系统构成，照明系统优化成像过程，实现分辨率增强；投影物镜系统将掩模图形聚焦成像，ZEISS为ASML关键光学元件独供商，国内技术水平仍有较大差距。3）双工件台系统有效提高了光刻精度与效率，国内华卓精科和清华大学团队走在前列。
　　光刻重要性愈显，国内亟待0→1的突破。半导体行业十年翻倍，晶圆厂积极扩产，叠加芯片性能升级，光刻强度上升，预计5nm逻辑芯片的光刻支出占比达35%，光刻工艺的重要性愈发凸显，市场规模快速增长，预计2024年有望达230亿美元，ASML在高端市场一枝独秀。2022年中国大陆光刻机进口约40亿美元，主要从日本、荷兰进口，出口管制下光刻机存在断供隐忧，自主可控势在必行。依托举国之力，汇聚各科研院之所长，目前已有阶段性成果陆续落地。光刻机产业化渐近，零部件投资先行，我们测算国内零部件市场空间约150亿元，市场空间大、技术关键性强。
　　建议关注：1）光刻机零部件：福晶科技、奥普光电、茂莱光学、福光股份、炬光科技、腾景科技、苏大维格、华卓精科（未上市）等；2）光刻机周边配套：美埃科技、蓝英装备、芯源微、微导纳米等；3）光刻机相关材料：华懋科技、彤程新材、清溢光电、龙图光罩（未上市）等。
　　风险提示：国产光刻机研发及落地不及预期；需求疲软，晶圆厂扩产不及预期；竞争加剧的风险；出口管制进一步加剧的风险。

研究报告全文：中航科技电子团队2023年9月8日光刻机深度筚路蓝缕寻光刻星火行业评级增持分析师刘牧野证券执业证书号S0640522040001研究助理刘一楠证券执业证书号S0640122080006股市有风险入市需谨慎中航证券研究所发布证券研究报告请务必阅读正文后的免责条款部分核心观点光刻为IC制造核心工艺光刻技术的演进成就了摩尔定律光刻工艺占IC制造12的时间13的成本在瑞利公式1的指导下人类在缩短波长增大数值孔径NA降低工艺因子1三个方面展开探索目前已实现135nm波长与达物理极限的1正在向055NAEUV迈步为了实现进一步制程微缩业界多采用多重曝光工艺但对光刻机的套刻精度图形畸变稳定性有更高的要求10nm及以下时ArFi多重曝光的复杂度急剧上升经济性下降EUV的出现使摩尔定律得以延续光刻机由三大核心系统数万个零件组成是产业链各环节顶尖公司通力合作的成果1光源方面DUV采用准分子激光器技术掌握在Cymer和Gigaphoton手中国内科益虹源打破垄断EUV光源是通过高功率CO2激光器轰击Sn滴而来高功率激光器为核心组件2光学系统是光刻机分辨率成像的保证由照明系统和物镜系统构成照明系统优化成像过程实现分辨率增强投影物镜系统将掩模图形聚焦成像ZEISS为ASML关键光学元件独供商国内技术水平仍有较大差距3双工件台系统有效提高了光刻精度与效率国内华卓精科和清华大学团队走在前列光刻重要性愈显国内亟待01的突破半导体行业十年翻倍晶圆厂积极扩产叠加芯片性能升级光刻强度上升预计5nm逻辑芯片的光刻支出占比达35光刻工艺的重要性愈发凸显市场规模快速增长预计2024年有望达230亿美元ASML在高端市场一枝独秀2022年中国大陆光刻机进口约40亿美元主要从日本荷兰进口出口管制下光刻机存在断供隐忧自主可控势在必行依托举国之力汇聚各科研院之所长目前已有阶段性成果陆续落地光刻机产业化渐近零部件投资先行我们测算国内零部件市场空间约150亿元市场空间大技术关键性强建议关注1光刻机零部件福晶科技奥普光电茂莱光学福光股份炬光科技腾景科技苏大维格华卓精科未上市等2光刻机周边配套美埃科技蓝英装备芯源微微导纳米等3光刻机相关材料华懋科技彤程新材清溢光电龙图光罩未上市等风险提示国产光刻机研发及落地不及预期需求疲软晶圆厂扩产不及预期竞争加剧的风险出口管制进一步加剧的风险全文思路光刻机行业深度筚路蓝缕寻光刻星火11光刻为芯片制造的核心工艺光刻机乃人类智慧的集大成者12瑞利公式指导NA1不断演进一光刻技术演进13多重曝光辅助实现制程微缩14全球光刻机发展史21光刻机结构总览22光源系统从汞灯到准分子激光器到EUV光源23光学系统高分辨率成像的保证二光刻机构成231照明系统优化成像过程实现分辨率增强232物镜系统光刻机内的超精密光学之最24双工件台精密运动增质提效31产业大势下游需求旺盛芯片性能升级光刻强度上升三光刻产业趋势32他山之石深度绑定上下游打造ASML生态圈33国内现状谋国产宏图众院所齐发力曙光初现41光刻机零部件技术关键性强市场空间大国产替代有望提速四建议关注42产业链标的梳理五风险提示51风险提示国内光刻机产业链部分上市标的梳理当前市值年年代码公司名称产业链供应情况所属系统光刻机领域亮点23PE24PE亿元一致一致有望提供中科院福建物构所控股曾间接供应子公司至期光子聚焦福晶科技光学系统ASML002222SZ精密光学元件晶体纳米精度的超精密光学元件制造及复杂光机组件的研发13135545有望提供中科院长光所控股国内高端光栅编码器龙头布局超精尺理论上奥普光电双工件台系统002338SZ光栅编码器可用于光刻机8784331公司研发的DUV光学透镜已应用于SMEE国产光刻机中公司半导体688502SH茂莱光学DUV光学透镜光学系统1148178134检测设备光学模组供货KLA有望提供公司是国内航天级光学镜头的重要供应商募投项目布局超精密光学福光股份光学系统688010SH高精密光学镜头加工有望为光刻机等领域提供高精密光学镜头及光学系统11587554为SMEE开发28nm光刻机提供EFU超薄型设备端自带风机过滤机组688376SH美埃科技洁净室关键设备周边配套5132921及ULPA超高效过滤器也是SMICSTMIntel等的供应商公司成功开发了光刻机平行光源系统可用于国产光刻机领域配套有望提供并已交付多套系统用于接近式掩膜芯片光刻工序公司具备提供光刻波长光电周边配套301421SZ平行光源系统机配套的大孔径光学镜头的能力激光检测和测量相关产品进入半导1067体光刻领域配套检测产业光学系统西安光机所投资供货给世界顶级光学公司并最终应用于核心炬光科技光场匀化器ASML688167SH照明系统设备同时也应用于国内主要光刻机研发项目和样机中8866547有望提供光学系统腾景科技公司应用于光刻机光学系统的合分束器处于样品验证阶段688195SH合分束器照明系统5256746向提供定位光栅部件公司光栅尺周期精度小于且公司苏大维格光栅尺工件台SMEE1nm300331SZ纳米压印技术国内领先6543026公司位于瑞士的二级子公司SECH为ZEISS用于芯片制造的镜头及半导300293SZ蓝英装备精密清洗解决方案周边配套440体生产提供精密清洗设备为ASML提供精密清洗解决方案光学系统赛微电子反射转镜子公司为全球光刻龙头公司提供微镜系统是该公司微镜的主供300456SZMEMS照明系统Silex1719600143资料来源各公司公告ifind中航证券研究所取2023年9月6日收盘价目录一光刻技术演进一场成就摩尔定律的逐光之旅二光刻机的构成三大核心数万个零件三光刻产业趋势光刻重要性愈显举国之力寻光刻星火四建议关注光刻机产业化渐近零部件投资先行五风险提示11光刻工艺芯片制造的核心工艺集成电路制造流程复杂光刻为其中关键一环光刻Lithography是指在特定波长光线的作用下将设计在掩膜版上的集成电路图形转移到硅片表面的光刻胶上的技术工艺为了完成图形转移需要经历沉积旋转涂胶软烘对准与曝光后烘显影坚膜烘焙显影检测等8道工序检测合格后继续进行刻蚀离子注入去胶等步骤并视需要重复制程步骤建立芯片的摩天大楼光刻核心地位12的时间13的成本随着芯片技术的发展重复步骤数增多先进芯片需要进行20-30次光刻光刻工艺的耗时可以占到整个晶圆制造时间的40-50费用约占芯片生产成本的13图一般光刻工艺的基本步骤图集成电路制造的主要流程资料来源LithowikiASML中航证券研究所资料来源11量最大的设备据光刻机单机价值量高孕育千亿市场空间高世代线的IC曝光设备应用广泛光刻机通常指用于芯片前道工艺的光刻设备后道封装低世代线平板显示投影式光刻机SEMI光刻机半导体工业皇冠上的明珠人类智慧的集大成者半导体光刻机FPDFPDGartner生产光刻机ASML芯碁微装招股书中航证券研究所财报测算图投影式光刻机分类先进封装用光刻机芯片制造用光刻机中高世代线用后道工艺前道工艺PCB2022等领域掩模光刻目前的主流形式为投影式光刻精度高可用于年单台2022EUV年全球晶圆前道设备销售价格约美国NikonCanon日本ORC荷兰RudolphNikonASML中国日本中国18亿欧元浸没式日本日本SMEECanon日本SMEE泛半导体光刻941亿美元光刻机占DUV技术可分为直写光刻和掩模光刻直写式光刻精度较低多用于约6500图万欧元202217年各类晶圆制造前道设备市场占比是ICIC制造的前道工艺后道先进封装和中制造的第三大设备但却是单机价值12光刻原理瑞利公式指导不断追求最优参数瑞利第一公式光源波长数值孔径光刻工艺系数共同决定投影式光刻机分辨率通过不断改进1三个参数35年间分辨率降低两个数量级其中为光源波长从汞灯光源436nmg-line到极紫外光源135nmEUV追求极致光源是光刻机历史演进的主要方向1是工艺因子ASML认为其物理极限在025是指物镜的数值孔径nsin其中n为介质折射率为镜头聚焦至成像面的角度瑞利第二公式2焦深限制了NA的无限扩大DoF焦深是指硅片沿光路移动时能保持曝光成像质量的距离焦深越大层间误差越小随着光源波长逼近极限目前降低分辨率的主要方法为增大数值孔径但需要和DoF折中考虑图光线通过透镜系统聚焦成像示意图图工艺节点与光源波长及NA的关系资料来源林本坚院士111年中央研究院知识飨宴研之有物EETOPASML中航证券研究所12光刻技术演进向更短光源波长冲刺光刻机世代衍变缩短光源波长是核心光刻机历经五代波长从436nm缩小约30倍达到135nm对应节点从m级升级到最先进的3nm光源波长的缩短支撑了摩尔定律的发展同时摩尔定律对芯片性能成本的追求又催动光刻机在分辨率加工效率等方面不断进步相互实现光源演进20世纪六七十年代接触式光刻技术被用于IC制造的初期采用可见光作为光源80年代改用高压汞灯产生的紫外光UVg线和i线是紫外光中能量较高的谱线365nm的i-line可将最高分辨率推动至220nm80年代中期IBMCymer等公司开始研发深紫外DUV准分子激光最高分辨率降低至KrF110nm和ArF65nm采用ArF光源的第四代光刻机是目前应用最广泛的一代随着工艺节点发展到7nm及以下20世纪初期产业联合研发第五代EUV光刻机使用135nm的极紫外光比DUV光短14倍以上图工艺节点与光源波长的关系表光刻机世代衍变技术阶段光源波长对应设备工艺节点第一代g-line436nm600nm汞灯光源接触式接近式光刻机500-250nm第二代i-line365nm最高220nm250-130nm第三代KrF248nm扫描投影式光刻机深紫外线光源最高110nmDUV第四代ArF193nm130-65nm步进扫描投影式光刻机真空紫外线VUVF2157nm65nm深紫外线光源浸没式步进扫描第四代ArFi等效134nm45-14nmDUV投影式光刻机第五代极紫外线光源EUV135nm极紫外光刻机14nm及以下资料来源芯思想研究院华经产业研究院ASML中航证券研究所12光刻技术演进NA增大物镜直径浸没式另辟蹊径光源迭代速度放缓high-NA是当前尖端光刻机的研发重点缩短光源波长是提高分辨率最直接的方法但光源发展到ArF193nm时下一代光源推进速度放缓巨头开始将目光转向提高数值孔径并出现了F2光源演进与ArFimmersion增大NA的路线之争增大NA的两个方法1增加投影物镜的直径使更多的衍射光被收集并聚焦在晶圆表面从而提高数值孔径但当线宽小于65nm时由于射出投影物镜的光角度太大接近水平加上折射效应光线无法聚焦该方法失效2浸没式光刻在投影物镜和晶圆间加水从而增大介质折射率193nm波长激光中空气1水144玻璃15实现等效波长为193144134nmF2157nm且系统升级更便捷浸没式DUV脱颖而出目前NA最大为135ASML的湿法DUVEUV光刻机正在从033NA向055NA突破图加大投影物镜直径提高数值孔径图浸没式光刻技术原理简析曝光镜头模组晶圆线宽再度变小回收液供液继续增大物镜直径资料来源林本坚院士111年中央研究院知识飨宴研之有物EETOPASML中航证券研究所12光刻技术演进RET推动工艺因子突破物理极限工艺因子包含了光刻工艺中对分辨率影响的诸多因素半导体工程师致力于优化缩小该参数光照条件的设置掩模版设计以及光刻胶工艺等因素对分辨率的影响都反映在1因子中1因子也常被用于评估光刻工艺的难度在批量生产时为了保证工艺稳定性和良率一般要求1大于03ASML认为其物理极限在0251体现了各家晶圆厂运用光刻技术的水平RET帮助突破传统衍射极限RET分辨率增强技术是指对掩模和光照系统做改进实现最大共同工艺窗口从而提高分辨率常见的分辨率增强技术包括离轴照明光学邻近校正移相掩模添加亚分辨率辅助图等方法通过改变掩模的振幅OPC法或相位PSM法调整光源入射角度OAI法等提高分辨率增加焦深改善图形质量此外也可以用多重曝光技术实现超越光刻机理论分辨率的精度表部分典型的分辨率增强技术RET图工艺因子k1与各种RET的关系技术名称应用位置分辨率k1意义光学邻近效应校正改善工艺窗口可与任意其他RET技掩模版05OPC术配合使用离轴照明OAI照明系统025为特定周期图形提供最优的照明角度衰减式移相掩模05传统照明下利用千涉效应改普成像保真度Attenuated掩模版025离轴照明下改善OAI的曝光宽容度PSM亚分辨率辅助图形05传统照明下扩大适用于某种OAI的周期图形范围掩模版SRAF025离轴照明下降低掩模图形对像差的敏感度交替移相掩模利用干涉效应提高成像保真度可将Alternating掩模版025分辨率提高一倍PSM资料来源韦亚一超大规模集成电路先进光刻理论与应用华中科技大学刘世元教授中航证券研究所13曝光方式从接触接近式跨越到投影式初代光刻机采用接触式或接近式无法兼顾掩模版寿命与分辨率接触式光刻机基于近场菲涅尔衍射成像原理是SSI时代的主要光刻手段但掩模版和晶圆表面的光刻胶直接接触容易导致掩模污染与损坏只能重复使用525次且图形缺陷多依赖人工操作逐渐被取代接近式光刻机在接触式上发展而来其原理是在掩模版和晶圆表面间保留25m25m间距避免了掩膜污染但光通过缝隙会产生衍射分辨率降低投影式光刻机既能避免污染又能实现倍缩成为主流投影式光刻机基于远场傅里叶光学成像原理在掩模版与硅片之间引入了物镜系统1973年美国PerkinElmer率先推出第一台投影式光刻机迅速替代传统接近接触式70年代后期占据了90的光刻机市场图接触接近式投影式光刻示意图表各类曝光方式的优劣势对比类别曝光方式优势劣势光刻胶容易污染掩膜板设备简单硅片上图形缺陷多光刻将掩膜与光刻胶直接接触式曝光出来的图形与掩膜板成品率较低接触进行曝光上的图形分辨率相当掩模版寿命短只能使用525次图形缺陷少掩膜板与光刻胶基底有效避免与光刻胶直接接引入了衍射效应降低接近式层保留一个微小的缝触而引起的掩膜板损伤了分辨率实现图形复印曝光掩模寿命长可提高10倍以上掩膜板与光刻胶之间分辨率高工艺制造技术壁垒高投影式使用光学系统聚集光掩膜板的制作更容易设备复杂昂贵实现曝光掩膜板上的缺陷影响小资料来源芯碁微装招股书HSET大族半导体中航证券研究所13曝光方式步进扫描投影光刻机满足VLSI世代生产需求投影式光刻机发展经历了扫描投影式步进重复式步进扫描式步进扫描式光刻机兼顾了分辨率与生产效率延用至今扫描投影光刻机利用反射镜系统将整个掩模图形11投影到晶圆表面适用于线宽大于1m的非关键层但制造亚微米级掩模版较难步进重复光刻机利用2222mm的典型静态曝光视场FOV和缩小比为51或41的光学投影物镜将掩模版上的图形光刻到晶圆上光刻过程中掩模版固定晶圆完成完成单次曝光后步进到下一位置重复1978年GCA推出步进重复投影式光刻机将分辨率提高到05m步进扫描光刻机融合了扫描式和步进重复式的优势光源通过一个狭缝照射在掩模版上掩模版沿一个方向移动时等效于对掩膜进行扫描晶圆沿反方向以14的速度同步移动使得FOV增加至2633mm且单次曝光有机会获得多个芯片在018m及以下的节点广泛使用图步进重复光刻机的曝光场图步进扫描投影式光刻机曝光方式示意图资料来源美MichaelJulianSerda著半导体制造技术韦亚一超大规模集成电路先进光刻理论与应用中航证券研究所13多重曝光实现制程微缩的重要手段对光刻机要求提升多重曝光将原本一层光刻的图形拆分到多个掩模上利用光刻Litho和刻蚀Etch实现更小制程135NA的浸没式DUV分辨率约38nm单次曝光能满足28nm逻辑节点在2015年EUV光刻机量产之前台积电最先进制程已发展到1612nm实现手段便是多重曝光技术常见的技术有双重曝光DE固化双重曝光LFLE双重光刻LELE三重光刻LELELE自对准双重成像SADP连续两次SADPSAQP等双重光刻LELE将光刻设计版图拆分在两块掩模上第一次光刻使用第一块掩模版光刻刻蚀将光刻胶上的图形转移到硬掩膜1通常是CVD生成的无机薄膜材料再旋涂光刻胶使用第二块掩模版完成二次光刻刻蚀将第二次光刻胶上的图形转移到硬掩膜2从而硬掩膜结合了两次光刻的图形再进行一次刻蚀将图形转移到衬底上LELE工艺要求严格控制两次曝光的相对位置套刻误差会直接影响线宽及均匀性对光刻机的对准系统提出更高要求且要求光刻机有更小的图形畸变更好的图像质量和更高的稳定性图LELE双重光刻工艺示意图图LELE工艺第二次曝光套刻误差对周期移动的影响光刻胶硬掩模层1硬掩模层2衬底第一次光刻刻蚀硬掩模层1第二次光刻刻蚀硬掩模层2刻蚀最终图形资料来源LamResearch韦亚一超大规模集成电路先进光刻理论与应用中航证券研究所13多重曝光实现制程微缩的重要手段对光刻机要求提升自对准双重成像SADP单次光刻利用沉积和多次刻蚀实现光刻图形的空间倍频在衬底表面沉积牺牲层一般是CVD材料光刻刻蚀将掩模版的图形转移到牺牲层形成mandrel芯轴ALD技术在芯轴表面和侧面沉积厚度均匀的薄膜spacer材料再利用反应离子刻蚀工艺将沉积在表面的spacer材料刻蚀掉由于芯轴侧壁的几何效应两侧材料会残留接着选择强腐蚀液移除芯轴此时spacer图形的周期是光刻图形的一半最终再刻蚀将图形转移至衬底相较于LELE方案SADP对套刻误差的容忍度更高SADP的难度在于对光刻刻蚀沉积等工艺做集成需要设计版图符合一定规则存储单元由规则密集线条构成尤其适合采用SADP方案图自对准双重成像技术SADP工艺示意图图SAQP技术进一步缩小间距光刻胶MandrelspacerBARC牺牲层硬掩模层衬底光刻刻蚀芯轴原子层侧墙沉积移除芯轴刻蚀最终图形资料来源LamResearchTEL中航证券研究所13多重曝光EUV大幅降低多重曝光的复杂性和成本当制程微缩至10nm及以下时浸没式DUV多重曝光的工艺复杂度急剧上升ArFi双重曝光广泛用于22201614nm三重或多重光刻技术可达到10nm甚至7nmTSMC第一代7nm工艺N7便是用浸没式DUV多重曝光实现的但大幅增加了光刻刻蚀沉积等工艺的使用对工艺整合的挑战巨大也增加了良率损失的风险假如完全采用浸没式DUV实现7nm需要进行34步光刻工艺及59-65步的对准套刻作为对比完全采用EUV实现7nm仅需要9步光刻及12步关键对准套刻且成像质量更高三星表示用EUV能减少超过20的相对缺陷EUV的出现使得摩尔定律得以继续发展相较多重曝光EUV能降低15-50的成本缩短3-6x的周期时间使产品更快量产对于5nm制程浸没式DUV难以实现且不具备经济效益在实际生产中各layer采用工艺不完全相同往往是EUV浸没式DUV与多重曝光技术结合使用图不同节点采用浸没式DUV进行多重曝光的工艺复杂度图EUV大幅减少单层图形化过程的工艺步骤数节点28nm20nm10nm7nmallimmersion7nmallEUV光刻工艺steps6823349对准套刻steps79-1136-4059-6512资料来源ASML中航证券研究所14光刻机历史由美转日终至荷两次突破成就光刻巨人PerkinElmer的光刻部门出售给SVGL光刻工艺的提出1m时代接触式Zeiss入局Canon入局投影式光刻机05m步进重复式步进扫描式Nikon入局ASML成立i-lineASML打开市场仙童半导体提美国GCA推出第一Kasper成立生产日本佳能开始研PerkinElmer推出GCA推出首台自动美国SVGL推出第一台飞利浦与ASMI推出PAS5500通出光刻工艺台重复曝光光刻机接触式光刻机发接触式光刻机首台投影式光刻机化步进投影光刻机步进扫描投影光刻机合资成立ASML过IBM测试并取得Zeiss始供曝光镜头尼康销售NSR-1010G推出PAS2000IBM三星订单1957-1959196119681970197319781980198419911995年ASMLA收购SSVGLML上市2023ETBC2015-201620102008200720032001ASML与Zeiss合作开发2015年ASML的EUV光刻ASML在IMEC洁净厂房内ASML推出首个NXT平台ASML推出135NA浸ASML与台积电共同研ASML推出首台双工件055NAEUVEXE5000机开发至可量产状态造出首台概念性EUV样机光刻机NXT1950i更轻没式光刻机XT1900i发推出首台浸没式光台光刻机TWINSCAN预计2023年发货2025ASML第四代EUVNXE3100交付TSMC更快更精实现45nm及以下工艺刻机AT1150iAT750T年量产NXE3400B获得批量订单使多重曝光更具经济效益尼康F2方案被抛弃尼康F2光源demo完成KrF光源生产130nmHigh-NAEXE平台EUV实现量产并批量出货EUVASML王者之路多重曝光双工件台升级ASML成为全球霸主ArF浸没式光刻推出12英寸KrF双工件台注释粉色表示关键技术黄色为主要公司蓝色为ASML发展资料来源ASML官网陈宝钦光刻技术六十年余盛著芯片战争美MichaelJulianSerda著半导体制造技术中航证券研究所整理目录一光刻技术演进一场成就摩尔定律的逐光之旅二光刻机的构成三大核心数万个零件三光刻产业趋势光刻重要性愈显举国之力寻光刻星火四建议关注光刻机产业化渐近零部件投资先行五风险提示21光刻机组成三大核心数万个零件光刻机性能的三大评价指标分辨率CD套刻精度overlay和产率throughputwph三大核心壁垒光源光学工件台光刻机集精密光学机械和控制材料等众多最尖端技术于一身主要包括光源系统照明系统投影物镜系统双工件台系统以及传输系统光罩晶圆调平调焦系统对准系统等同时需要极严苛的环境控制整机控制以及整机软件分析系统图光刻机的整体结构资料来源ASMLCymer官网中航证券研究所注以下一代浸没式DUV设备TWINSCANNXT2100i为例21光刻机组成三大核心数万个零件投影式光刻机由数万个零部件构成是产业链各环节顶尖公司通力合作的成果光刻机制造难度很高以一台ASMLEUV光刻机为例由来自全球近800家供应商的多个模块和数十万个零件组成每个模块在ASML遍布全球的工厂中生产再运往荷兰总部组装国内上海微电子90nm的干法DUV光刻机也包括13个分系统3万个机械件200多个传感器且要求每一个都稳定存在高壁垒图光刻机内部结构简化图表光刻机的主要分系统分系统作用光源系统为光刻机提供曝光能量光刻机的核心部件之一对激光的扩束高均匀高强度均匀照明并提供特定照明方式主要包括传输光路照明系统光束矫正器光束整形能量探测与计量控制照明均匀器掩模光阑等由2030块镜片组成把掩膜版上的电路图按比例缩小再投影到硅片上并且可投影物镜系统以补偿各种光学误差工件台和掩模台实现掩模-硅片的同步扫描步进运动对准扫描执行调平调焦协助硅片下片分系统等通过调整硅片台的六个自由度保证曝光场在所要求焦深范围内进而保证曝光调平调焦分系统质量掩模与硅片对准将掩模上的图像和晶圆上已有的图形对准以保证曝光后图像之间的准确套刻分系统硅片传输与预对将硅片从片盒传送到工件台并完成机械预对准和光学预对准使硅片与机器坐标准系统分系统系初步对准并进入到对准系统范围内再将已曝光的硅片从工件台传送回片盒将工作台与外部环境隔离保持水平减少外界振动干扰并控制温度压力湿整机环境分系统度等包括封闭框架减震装置等资料来源半导体行业观察于新峰高数值孔径光刻投影物镜成像理论及像质补偿和检测技术研究中航证券研究所