（報告出品方/作者：財通證券，張益敏）

1 光刻設備：半導體制造的核心裝備

1.1 光刻：決定芯片性能最關(guān)鍵工藝

自 1958 年第一塊集成電路誕生以來，其工藝技術(shù)持續(xù)高速發(fā)展。隨著集成電路工 藝制程的不斷升級，晶體管集成度不斷提高；觀察到這一行業(yè)發(fā)展態(tài)勢，英特爾 創(chuàng)始人之一的戈登.摩爾（Gordon Moore）提出：當價格不變時，芯片容納的晶 體管數(shù)大約每 18 個月到 24 個月翻倍，這就是著名的摩爾定律。芯片集成密度與 可靠性的不斷提升，推動了從大型機到個人電腦，再到移動終端、物聯(lián)網(wǎng)、人工 智能的電子工業(yè)的革命。

自 1960 年代以來，芯片性能的發(fā)展整體遵循摩爾定律。但高速持續(xù)發(fā)展并非自然 而然的，而是蘊含著集成電路設計、芯片生產(chǎn)、電子材料、半導體設備行業(yè)長期 的研發(fā)積累與不斷改進。改進分為兩大類：工藝和結(jié)構(gòu)。工藝的改進以更小的尺 寸來制造器件和電路，并使之具有更高的密度、更多的元器件數(shù)量和更高的可靠 性；器件結(jié)構(gòu)設計上的創(chuàng)新使電路的性能更好，實現(xiàn)更佳的能耗控制和更高的可 靠性。無論是縮小尺寸還是構(gòu)造創(chuàng)新，均需要以光刻機為核心的半導體設備支持； 作為芯片制造的工業(yè)母機，光刻機等設備歷經(jīng)了數(shù)次重大升級革新。

光刻、刻蝕、薄膜沉積，同為集成電路制造的三大工藝；其他的步驟則包括清洗、 熱處理、離子注入、化學機械拋光、量測等。 光刻是將設計好的圖形從掩模版或倍縮掩模版，轉(zhuǎn)印到晶圓表面的光刻膠上所使 用的技術(shù)。光刻技術(shù)最先應用于印刷工業(yè),并長期用于制造印刷電路板。半導體產(chǎn) 業(yè)在 1950 年代開始采用光刻技術(shù)制造晶體管和集成電路。集成電路制造都是利用 刻蝕、沉積、離子注入將描繪在光刻膠上的圖形轉(zhuǎn)移到晶圓表面，故晶圓表面的 光刻膠圖案是最基礎的電路圖案。描繪在晶圓上的最基本電路結(jié)構(gòu)由光刻產(chǎn)生,因 此光刻是集成電路生產(chǎn)中最重要的技術(shù)。

完整的光刻工藝包括多個細分步驟：1.氣相成底膜和增粘：對原始硅片清洗、脫 水，并涂抹增粘劑。2.旋轉(zhuǎn)涂膠：對晶圓表面做光刻膠涂覆，實現(xiàn)指定的厚度和 均勻性，并把邊緣和背面多余的光刻膠清洗掉。3.軟烘：去除光刻膠中的溶劑。 4.對準和曝光：將掩膜版和晶圓精確對準后進行曝光。5.曝光后烘焙：通過一定 溫度激發(fā)曝光產(chǎn)生的酸，使部分光刻膠溶于顯影液并提高顯影的分辨率。6.顯影： 噴涂顯影液，溶解光刻膠上被光照射過的區(qū)域，形成電路圖形。7.堅膜烘焙：熱 烘進一步去除殘留的光刻膠溶劑，并提高光刻膠的粘性。8.顯影檢查：檢測顯影 后的電路圖案，如果不符合要求需重新進行光刻步驟。 現(xiàn)代集成電路一般由多層結(jié)構(gòu)組成，在芯片的生產(chǎn)中，需多次重復光刻、刻蝕、 沉積等步驟，層層成形并最終形成完整的集成電路結(jié)構(gòu)。

光刻機是光刻步驟的核心設備，也是技術(shù)難度和單價最高的半導體設備。荷蘭 ASML 公司的光刻機供應鏈包括全球各地 5000 家供應商，應用到了光學、電磁學、 材料學、流體力學、化學等領(lǐng)域最尖端的研究成果。同時，光刻機集成了精密自 動化機械、高性能仿真軟件、高靈敏度傳感器、圖像識別算法等多個子模塊， 光刻技術(shù)是集成電路制造的核心。從原始的硅片起到鍵合墊片的刻蝕和去光刻膠 為止, 即使最簡單的 MOS IC 芯片都需要 5 道光刻工藝, 先進的集成電路芯片可 能需要 30 道光刻工藝步驟。集成電路制造非常耗時, 即使一天 24 小時無間斷地 工作, 都需要 6 ~ 8 周時間完成芯片，光刻工藝技術(shù)就耗費了整個晶圓制造時間的 40% ~50%。

此外在光刻工藝中，涂膠顯影設備、量測設備、光刻計算軟件系統(tǒng)與光刻機配套 運行。 涂膠顯影設備具備增粘處理、光刻膠（也包括抗反射層和抗水涂層）涂布、烘烤、 顯影液噴涂、晶圓背面清洗和去邊、浸沒式光刻工藝中晶圓表面去離子水沖洗（水 漬消除）等功能。涂膠顯影設備的工作性能和工藝質(zhì)量，直接影響到光刻的良率。

量測設備對光刻后電路圖形的套刻誤差（若干次光刻之間）、關(guān)鍵尺寸進行測量， 并掃描識別圖案缺陷，監(jiān)控工藝質(zhì)量并，將信息反饋給光刻計算系統(tǒng)以改善工藝。 光刻計算系統(tǒng)是光刻步驟的神經(jīng)控制中樞：它能夠依據(jù)給定的部分參數(shù)，對光刻 的工藝流程、材料、環(huán)境進行高精度仿真，預測光刻的結(jié)果，節(jié)省大量試錯的成本。同時，光刻計算系統(tǒng)也會根據(jù)量測設備反饋的測量參數(shù)，調(diào)整光刻設備的光 照、聚焦、掩膜系統(tǒng)的各項設置參數(shù)。

除了各類設備之外，光刻工藝中所使用到的光刻膠、掩膜版、電子特氣等也具有 較高的技術(shù)壁壘。 光刻膠（Photoresist）是指通過紫外光、電子束、離子束、X 射線等照射，其溶解 度發(fā)生變化的耐蝕劑刻薄膜材料。由感光樹脂、增感劑和溶劑 3 種主要成分組成 的對光敏感的混合液體。曝光后的光刻膠經(jīng)過顯影液處理后，會留下所需要的電 路圖案。 光刻掩膜版（光罩 Mask Reticle），是光刻工藝所使用的圖形母版。由不透明的 遮光薄膜在透明基板上形成掩膜圖形結(jié)構(gòu)，通過曝光過程將掩膜版上圖形信息轉(zhuǎn) 移到光刻膠圖形上。 光刻用電子特氣主要包括 Ar/Ne/Xe、Kr/Ne、F2/Kr/Ne、F2/Ar/Ne。光刻氣中的惰 性氣體和鹵素氣體在受到電子束激發(fā)后所形成的準分子發(fā)生電子躍遷后可產(chǎn)生特 定波長的光，即可產(chǎn)生準分子激光。

1.2 光刻圖譜：多種路線并存，掃描式光刻為主流

半導體生產(chǎn)中，光刻技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了多個階段。接觸/接近式光刻、光學投影光 刻、分步（重復）投影光刻出現(xiàn)時間較早。集成電路生產(chǎn)主要采用掃描式光刻、 浸沒式掃描光刻、極紫外光刻的工藝。此外，X 射線/電子束光刻、納米壓印、激 光直寫技術(shù)可能是未來的技術(shù)突破方向。

1.2.1 接觸/接近式光刻機（Aligner）：光刻設備鼻祖

1961 年美國 GCA 公司制造出了第一臺接觸式光刻機，掩模蓋與光刻膠圖層直接 接觸，光線透過掩膜進行曝光時可以避免衍射。接觸式光刻機的工作方式，對光 刻膠和掩模版都存在損壞和污染，生產(chǎn)良率低，掩模版壽命短。為解決上述問題， 產(chǎn)生了接近式光刻機，掩膜和表面光刻膠之間存在微小空隙。這些新設計提高了 良率和使用壽命，但是光在微小間隙中的衍射現(xiàn)象，使得最高分辨率只有 3 微米 左右。這一時期的光刻機廠商有 Siemens、GCA、Kasper Instruments 和 Kulick＆ Soffa 等，典型的芯片產(chǎn)品有英特爾 4004/3101。接近/接觸式光刻廠家，目前還有 德國蘇斯和奧地利 EVG,其設備主要服務于 MEMS、先進封裝、三維封裝、化合 物半導體、功率器件、太陽能領(lǐng)域。

1.2.2 掃描投影/重復步進光刻機（Stepper）：仍滿足大線寬工藝

Perkin Elmer 在 1973 年推出了 Micralign100，世界首臺投影式光刻機，采用汞燈 光源，孔徑數(shù)值 0.17，分辨率 2 微米。工作過程中，掃描臺承載硅片與掩膜版同 步移動，汞燈發(fā)出的光線經(jīng)過狹縫后成為均勻的照明光，透過掩膜將圖案投影在 光刻膠上。其對稱的光路設計可以消除球面鏡產(chǎn)生的大部分像差， Micralign 讓芯 片生產(chǎn)的良率，從 10%提升到了 70%。

為了滿足更高的進度要求，1978 年,美國 GCA 公司推出了首臺步進重復投影光刻 機。 步進重復光刻機不需要實現(xiàn)掩模和圓片同步反向掃描，在結(jié)構(gòu)上不需要掃描掩模 臺和同步掃描控制系統(tǒng)，因而結(jié)構(gòu)相對簡單，成本相對較低，性能更加穩(wěn)定。同 時，由于其采用縮小倍率的物鏡（4:1 或 5:1 或 10：1），降低了掩膜版的制作難度， 能夠滿足 0.25 微米以上線寬制程的工藝要求。目前，步進重復光刻機仍然廣泛應 用在非關(guān)鍵層、封裝等領(lǐng)域，采用 g 線或 i 線光源，少數(shù)高端設備采用 KrF 光源。

上海微電子裝備公司于 2009 年開發(fā) SSB500 系列步進重復光刻機，2015 年在封裝 領(lǐng)域市占率已達 40%。

1.2.3 步進掃描光刻機（Scanner）：主流光刻設備通用

集成電路工藝制程達到 0.25 微米后，步進掃描式光刻機的掃描曝光視場尺寸與曝 光均勻性更具優(yōu)勢，逐步成為主流光刻設備。其利用 26mm x 8mm 的狹縫，采用 動態(tài)掃描的方式（掩膜版與晶圓片同步運動），已經(jīng)可以實現(xiàn) 26mm x 33mm 的曝 光場。當前曝光場掃描完畢后，轉(zhuǎn)移至下一曝光場，直至整個晶圓片曝光完畢。

通過配置不同類型的光源（I 線、KrF、ArF，EUV），步進掃描光刻機可以支持所 有集成電路工藝節(jié)點；但為滿足高端工藝節(jié)點的性能要求，每一代步進掃描光刻 機都歷經(jīng)了重大技術(shù)升級。例如：步進掃描式光刻機 26mm x 8mm 的靜態(tài)曝光場 相對較小，降低了物鏡系統(tǒng)制造的難度；但其工件臺與掩膜臺反向運動的動態(tài)掃 描方式，提升了對運動系統(tǒng)的性能要求。對此，荷蘭 ASML 公司于 2001 年首次推 出了雙工件臺，滿足先進工藝的的速度、精度、穩(wěn)定性要求。

1.3 各項革新推向光刻性能巔峰

自 1990 年美國 SVGL 公司推出 Micrascan I 步進掃描光刻機以來，全球主流光刻 機廠商均采用步進掃描光刻原理。這其中，DUV 步進掃描光刻機包攬 7 納米及之 前的全部工藝制程。在 1990 到之后的這近 30 年時間里，集成電路制造工藝水平 已經(jīng)發(fā)生翻天覆地的變化。而為了滿足先進制程的各項要求，光刻機除了之前提 到的雙工件臺外，還采用了多項其他重大革新。

更高端的工藝制程的集成電路，具有更小的線寬，這就需要光刻機具有更高的曝 光分辨率。此時就需提到?jīng)Q定光刻分辨率的公式 R=K1?λ/Na。其中，K1 為工藝 因子常數(shù)，與照明方式、掩膜類型、光刻膠顯影性能等參數(shù)相關(guān); λ為光源波長； Na 為物鏡的孔徑數(shù)值。光刻機不斷提高物鏡的孔徑數(shù)值，并采用波長更短的光源 來提高分辨率水平。

SVGL 公司于 1993 年推出的 Micrascan II 型光刻機，采用 250nm 汞燈光源，分辨 率為 350nm,孔徑數(shù)值為 1.35。1995 年，日本尼康推出全球首臺采用 248nm 的 KrF 光源的光刻機，分辨率達到 250nm；并于 1999 年推出首臺采用 193nm 的干式 ArF 光源的光刻機 NSR-S302A，分辨率小于 180 納米。在此之后，光源波長一直停滯 在 193nm 水平，提升分辨率主要依賴改良物鏡，提升孔徑數(shù)值。 針對如何進一步提升分辨率的問題上，各廠家產(chǎn)生技術(shù)爭議。日本企業(yè)計劃采用 157nm 的 F2 光源；荷蘭 ASML 決定采用臺積電研發(fā)副總監(jiān)林本堅提出的，在物 鏡鏡頭和晶圓之間增加去離子水增大折射率的設想。ASML 于 2004 年推出首臺浸 沒式光刻機（ArFi）TWINSCAN AT 1150i，獲得客戶迅速認可，市場份額得以快 速攀升。

采用浸沒式系統(tǒng)的光刻機，其入射到晶圓表面的光線等效為 134nm 的波長，疊加 物鏡的不斷改進（孔徑數(shù)值 NA 最高可達 1.35），整機的半周期分辨率（half-pitch） 提升到了小于 38 納米的級別，可滿足 28 納米工藝需求。但當制程等級達到 22 納 米級別時，光刻機的分辨率也已力不從心，各大晶圓廠分分引入了多重膜版工藝。

多重掩膜版工藝有多個細分類，其中雙重曝光（DE）在 28 納米節(jié)點首先啟用，用 于改善圖形質(zhì)量。此外，曝光-固化-曝光-刻蝕（LFLE）、雙重光刻（LELE）、三重 光刻（LELELE），自對準多重圖形（SAMP）技術(shù)陸續(xù)在 14/16nm-7nm 工藝節(jié)點 發(fā)揮了重要作用。多重掩膜版工藝的發(fā)展，對光刻設備提出了更高的要求。

首先，為保證兩次光刻之間的精準對齊（否則會產(chǎn)生電路錯位或高度均勻性偏差）， 光刻機需要嚴格控制套刻誤差；為此光刻機升級采用更精確的對準系統(tǒng)和運動系 統(tǒng)，也配備了更高等級的套刻誤差測量設備。 其次因為采用雙重光刻（LELE）等使每次曝光的圖案間距增大一倍，但是對圖案 本身線寬的要求并沒有降低。對此，光刻機需要更好的圖案質(zhì)量和穩(wěn)定性，更小 的光學畸變。

針對 5 納米及以下的制程節(jié)點，分辨率更高極紫外光刻機（EUV）成為必需設備。 因為當工藝節(jié)點達到 7 納米等級后，自對準四重圖形（SAQP）等成為光刻工藝的 主流方案，也產(chǎn)生了相關(guān)技術(shù)難題。首先，自對準四重圖形和三重光刻包含大量 配套的刻蝕、薄膜沉積、去膠和膜層剝離等步驟，工藝復雜程度急劇提升，保持 良率難度大。其次多重曝光所采用的 193nm 光源本身的分辨率極限，其成像能力 不滿足 5 納米或更高等級制程需求。EUV 光刻機也可降低 10-7 納米等級芯片生產(chǎn) 的復雜程度。

與 DUV 使用的準分子激光光源不同，EUV 光刻采用 13.5nm 波長的離子體光源。 這種光源是通過二氧化碳激光器轟擊霧化的錫（Sn）金屬液滴，將它們蒸發(fā)成等 離子體，通過高價錫離子能級間的躍遷獲得的。 由于 EUV 光線波長短很容易被空氣吸收，所以工作環(huán)境需要被抽成真空，也無法 被玻璃透鏡折射。硅與鉬鍍膜的布拉格反射器（Bragg reflector，一種多層鏡面， 可以將很多小的反射集中成一個更強的反射）取代了原有的物鏡。德國光學公司 蔡司（Zeiss）生產(chǎn)世界上最平坦的鏡面，使得 EUV 光線經(jīng)過多次反射后能夠精準 的投射到晶圓上。目前 ASML 最先進的 EUV 設備為 NXE 3600D，分辨率達到 13 納米，適用于 3-5 納米芯片制程，未來計劃通過進一步提升孔徑數(shù)值來提高分辨 率水平。

1.4 電子束、納米壓印：潛在的另辟蹊徑

電子束/激光直寫技術(shù)使用帶電粒子/激光直接轟擊對象表面，在目標基片上一次形成納米圖案構(gòu)造，無需制備價格昂貴的掩膜版，生產(chǎn)準備周期較短。這其中激光 直寫光刻已經(jīng)運用到了 PCB 制造中。電子束光刻具有極高的分辨率（10 納米等 級）和曝光精度，有望成為 EUV 光刻之外的另一種選擇。目前電子束光刻的技術(shù) 局限是工作效率較低，無法運用在大規(guī)模集成電路生產(chǎn)中；后續(xù)的多電子束光刻 有望在未來解決這一問題。 納米壓印采用電子束等技術(shù)將電路圖案刻制在掩膜上，然后通過掩膜使得對象上 的聚合物變形，再采用某種方式使得聚合物固化，進而完成圖案的轉(zhuǎn)移。納米壓 印具備分辨率高，成本低的特點；但其同時存在刻套誤差大，缺陷率高，掩膜版 易被污染的技術(shù)問題。

2 光刻機：多種先進系統(tǒng)的精準組合

2.1 光刻機的整體結(jié)構(gòu)

光刻機是最復雜的工業(yè)產(chǎn)品之一，其本體由照明、投影物鏡、工件臺、掩模臺、 對準與測量、掩模傳輸、晶圓傳輸?shù)戎饕到y(tǒng)組成。此外，還有環(huán)境與電氣系統(tǒng)、 光刻計算（OPC）與掩膜優(yōu)化（SMO）軟件、顯影涂膠設備提供支持。主要性能 指標有分辨率、套刻精度和產(chǎn)率。 隨著集成電路的發(fā)展，光刻機各個系統(tǒng)不斷優(yōu)化升級，雙工件臺技術(shù)與浸液技術(shù) 相繼被采用，采用全反射式光學系統(tǒng)的極紫外光刻機已經(jīng)用于量產(chǎn)。為了滿足不 斷提升的性能指標要求，光刻機的各個組成系統(tǒng)不斷突破光學、精密機械、材料 等領(lǐng)域的技術(shù)瓶頸，實現(xiàn)了多項高精尖技術(shù)的融合。

2.2 光源系統(tǒng)：光刻機的能量源泉

i 線（365nm 波長）及以上波長光刻機使用的光源是高壓汞燈。高壓汞燈能提供 254～579nm波長的光。使用濾波器可以選擇性的使用 i 線（365nm）、H 線（405nm） 或 G 線（436nm）為光刻機提供照明光源。

KrF 和 ArF/ArFi 光刻機使用準分子激光器作為光源，其工作的原理是：惰性氣 體（Kr，Ar）在電場和高壓環(huán)境下與鹵族元素氣體（F2，Cl2）反應生成不穩(wěn)定的 準分子。激發(fā)態(tài)的準分子又不斷分解，并釋放深紫外（DUV）的光子。KrF 與 ArF 準分子分別釋放 248nm、193nm 波長的光子。準分子激光是脈沖式的，其關(guān)鍵的 技術(shù)參數(shù)有脈沖的頻率、輸出功率、持續(xù)時間、穩(wěn)定性等。 光源更高輸出功率，意味著曝光時間縮短和光刻機產(chǎn)能提高。美國 Cymer 和日本 GIGAPHOTON 的最新型光源，輸出功率已達到 120W，脈沖的頻率是 6000Hz， 脈沖持的續(xù)的時間在 100～150ns。

降低光源系統(tǒng)的能耗和激光腔更換成本，也是降低光刻成本的主要方式。DUV 光 源主要通過三種方法來降低功耗、延長激光腔使用壽命。 第一是改善腔體內(nèi)部件的絕緣度。氣體在腔體內(nèi)電極之間的流動是由風扇（CFF） 驅(qū)動的,通過改善腔體內(nèi)部件的絕緣度可以降低功耗 19％。 第二個是增強氣體的預電離（pre-ionization）。電極之間的間距大約有 10mm 左右， 如果不對氣體作預電離，很難在電極之間形成穩(wěn)定的放電，也會增加電極的損耗。 第三個是電極表面特殊處理。電極的損耗限制了激光腔使用壽命，損耗程度與產(chǎn) 生的激光脈沖次數(shù)（laser pulse）成正比。在放電時，氣體中的 F 會不斷腐蝕金屬 制成的電極。經(jīng)過特殊表面處理后的電極的抗腐蝕和抗離子濺射能力大大提高， 可以使激光腔的使用壽命增大到 600 億次脈沖以上。

隨著光刻技術(shù)對光源輸出功率和頻寬要求的不斷提高，單激光腔結(jié)構(gòu)的光源不能 滿足高功率和精準頻寬同時輸出。雙腔結(jié)構(gòu)的主振蕩-放大技術(shù)被引入，其基本思 想是利用主振蕩腔產(chǎn)生小能量的窄頻寬種子光，注入放大腔輸出大能量脈沖，從 而得到窄頻寬、大功率的優(yōu)質(zhì)激光輸出。

激光光源在工作時，其內(nèi)置的測量模塊會測量各項運行參數(shù)，記錄在系統(tǒng)中并傳 輸?shù)焦饪虣C和晶圓廠內(nèi)部的數(shù)據(jù)系統(tǒng)中。這些狀態(tài)參數(shù)包括：輸出能量、波長、 頻寬、束斑的形狀、束斑的位置和發(fā)散度等。有些數(shù)據(jù)有助于工藝工程師監(jiān)測光 刻工藝的穩(wěn)定性，并及時發(fā)現(xiàn)各類異常。

EUV 光源是目前最先進的光源。EUV 光刻機采用的是 CO2 激發(fā)的 LPP 光源，主 要由主脈沖激光器、預脈沖激光器、光束傳輸系統(tǒng)、錫液滴靶、錫回收器、收集 鏡等構(gòu)成。 EUV 光源的主要工作方式為：在真空腔體中，將高溫熔融并加電磁場使其處于等 離子體狀態(tài)的錫從噴槍中等間隔噴出，每個錫滴的大小保持在 7.5-13 微米左右。 當錫滴經(jīng)過中心區(qū)域時，安裝在腔壁上的高分辨率相機捕捉到錫滴，反饋給計算 機。計算機綜合定位控制、激光光束軸、定時控制器等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，控制激光槍 連續(xù)發(fā)射兩個脈沖擊中該錫滴體。 第一個激光脈沖可使錫滴壓扁為餅狀，第二個脈沖緊隨其后再次擊中該錫滴，兩 次高能激光脈沖可將該錫滴瞬間加熱至 50000K，從而使錫原子躍升至高能態(tài)，并 回歸至基態(tài)釋放出 13.5nm 的紫外光,經(jīng)收集鏡導入到曝光系統(tǒng)當中。

超導磁場系統(tǒng)位于 EUV 腔外部，并能在 EUV 腔內(nèi)產(chǎn)生高強度的磁場，從而保護 收集器鏡面不受錫等離子體產(chǎn)生的高速錫離子的影響。EUV 光源的輸出功率是重 要性能指標。目前最先進的 NXE 3400C 型光刻機，輸出功率已達到 250w,未來有 可能升級到 300w。下一代 High-NA 光刻機計劃將功率提升到 500w。

2.3 照明與物鏡投影系統(tǒng)：精準成像

照明與投影物鏡系統(tǒng)的精確性與穩(wěn)定性，對于將掩膜版上的圖案準確轉(zhuǎn)移到晶圓 上，起到?jīng)Q定性的作用，是光刻機的核心組件?，F(xiàn)今主流光刻機的照明與投影物 鏡系統(tǒng)，都內(nèi)置有光學調(diào)整功能組件，能夠依據(jù)掩膜版的圖案結(jié)合光刻優(yōu)化算法， 采取最佳的曝光優(yōu)化方案。光刻機整體通過照明系統(tǒng)、掩膜版、投影物鏡、光刻 計算的互相配合，實現(xiàn)最佳光刻方案。

照明系統(tǒng)位于光源和掩模臺之間，其功能是調(diào)節(jié)照明光場的空間和角譜分布，為 掩膜版提供曝光最合適的照明光場（不同掩膜版圖案適用不同的照明光場）。主要 功能包括：均勻照明、變化不同的照明方式、控制晶圓的曝光劑量。 晶圓表面一格點的曝光劑量是照明光場在掃描方向上的能量積分（累計值），其分 布直接影響分辨率均勻性，所以照明均勻性成為關(guān)鍵性能指標之一。 照明系統(tǒng)的能量監(jiān)測單元，可測量準分子激光器發(fā)出的單個脈沖能量，并調(diào)整激 光器的單脈沖能量，使累積的能量達到預定的曝光劑量?？勺兺高^率單元，根據(jù) 曝光劑量及均勻性的要求改變光的透過率，調(diào)整照明光的光強。

早期光刻機使用衍射光學元件（DOE）來調(diào)節(jié)照明方式（光瞳形狀）。激光光源發(fā) 出的光，通過準直系統(tǒng)變成平行光后，投射到衍射光學元件上，再被折射到指定 位置，從而形成特定的照明方式。2010 年左右生產(chǎn)了光源掩模協(xié)同優(yōu)化（SMO） 技術(shù)，可對照明光場像素化編程，能快速生成任意照明模式。 SMO 系統(tǒng)的核心是一個可編程微反射鏡陣列，微反射鏡陣列中有數(shù)千個微反射鏡， 每個微反射鏡都可以在照明系統(tǒng)光瞳面上產(chǎn)生一個光點。SMO 系統(tǒng)可控制各個微 反射鏡的偏轉(zhuǎn)角度，調(diào)節(jié)每個微反射鏡的指向，從而得到目標光源。掩膜版圖形 也會根據(jù) SMO、光學鄰近效應修正（OPC）等光刻計算軟件的模擬仿真結(jié)果進行 調(diào)整。

光學鄰近效應修正（OPC）系統(tǒng)通常與 SMO 系統(tǒng)組合運行。從 180 納米制程節(jié) 點開始，集成電路中的最小線寬已經(jīng)小于光源波長。曝光時相鄰圖形光線的干涉 和衍射效應會導致圖像畸變，使得晶圓上的圖形和掩模上的圖形差別較大，（線條 寬度會變窄、窄線條端點會收縮、圖形拐角處變圓滑）。OPC 系統(tǒng)依據(jù)光照條件和 電路圖案，對掩模上的圖形做適當修改可以補償這種效應。

位于掩膜版和晶圓之間的投影物鏡系統(tǒng)，也可以通過計算光刻系統(tǒng)與 SMO、OPC 技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)照明、掩膜、投影物鏡的協(xié)同優(yōu)化，提高光刻機的成像質(zhì)量。 投影物鏡將掩膜版圖形，按照一定的縮放比例（通常是 4:1）投射到硅片面。由于 掩模圖形的線寬是硅片上的 4 倍，降低了掩模制造難度、減小了掩模缺陷對光刻 的影響。但由于光源的波長不斷減小，導致投影物鏡的可用材料種類越來越少。 大部分光學材料在深紫外（DUV）波段透過率都很低，可用材料只有熔融石英與 氟化鈣，世界上只有少數(shù)幾家材料供應商能夠提供。

即使是采用最高等級材料制作的透鏡，也不可避免地存在像差。物鏡鏡片長時間 曝光后的熱效應、鏡片的老化變形、光學元件缺陷、及透鏡技術(shù)的自身光學局限 都會導致像差。其中，對像差形成影響最大的光線經(jīng)過透鏡后的波前畸變，波前 畸變可用澤尼克多項式描述。光刻機光學系統(tǒng)的設計，需要考慮 64 階的尼克多項 式系數(shù)影響。 先進集成電路光刻工藝對像差的要求非常嚴格。高端光刻機（浸沒式/EUV）的像 差與畸變已經(jīng)降低到 1 納米以下水平。為有效控制圖像畸變，光刻機的投影物鏡 系統(tǒng)會在工作過程中，實時調(diào)整自身的光學元件。

投影物鏡系統(tǒng)的光學元件調(diào)整機制，與 OPC、SMO 等光刻計算系統(tǒng)協(xié)同運作。 主要的運作方式為：在光瞳附近增加可局部加熱的光學元件，通過控制該元件局 部溫度的變化改變材料折射率，實現(xiàn)高階波像差的補償；或是在投影物鏡光路中 增加變形鏡，通過控制變形鏡的形變改變光程，實現(xiàn)高階波像差的補償。

EUV 光源發(fā)出的波長為 13.5 納米的極紫外光，被幾乎所有光學材料強吸收，故 EUV 光刻機的照明系統(tǒng)的投影物鏡系統(tǒng)只能采用全反射式結(jié)構(gòu)。EUV 的反射鏡 對加工精度的要求極高，其表面鍍有鉬/硅多層膜及一層 2-3nm 的釕保護膜。釕膜 可以有效延緩鉬/硅的氧化，降低碳在表面沉積的速率。

2.4 工件臺系統(tǒng)：光刻產(chǎn)能與精確對準的關(guān)鍵

雙工件臺系統(tǒng)于 2000 年被荷蘭 ASML 公司發(fā)明推出，被稱為 TWINSCAN 系統(tǒng)。 在雙工件臺系統(tǒng)中，兩個工件臺相對獨立但同時運作；一個工件臺承載晶圓做曝 光時，另一個工件臺對晶圓做對準測量等準備工作。當?shù)谝粋€工件臺的曝光步驟 完成后，兩個工件臺交換位置和功能。

雙工件臺的工作過程中，晶圓在測量工件臺上完成晶圓片裝載、三維形貌測量后， 兩個工件臺通過位置交換進入曝光位置，再與掩模對準后，完成掃描曝光。 老式的光刻機中只有一個工件臺，晶圓的上下片、測量、對準、曝光依次進行； 而在雙工件臺光刻機中，大部分測量、校正工作可以在非曝光工件臺上進行，曝 光位置的利用效率大幅提高。雙工件臺的發(fā)明使得光刻機的產(chǎn)能有了大幅度的提 高。傳統(tǒng)的單工件臺光刻機很難實現(xiàn)其產(chǎn)能超過 100WPH，而基于雙工件臺的 ASML 浸沒式光刻機的產(chǎn)能已經(jīng)能超過 200WPH，部分新型光刻機產(chǎn)能已經(jīng)接近 300WPH。

雙工件臺設計有效提高了產(chǎn)能，也為光刻過程中的測量步驟預留出了更多的時間。 掩模臺與工件臺需高精度同步運動，否則會導致成像位置偏移，降低分辨率和套 刻精度。此外，高端光刻機廣泛運用在多重曝光工藝中，這些工藝對晶圓、工件 臺、掩膜版之間對準精度要求極高。

晶圓和掩膜版上設計有特殊對準圖形，兩者位于一定范圍內(nèi)，光刻機的光學系統(tǒng) 對準才能捕捉到；這要求工件臺與掩膜臺具備預對準功能。工件臺和晶圓有對準 標記，ATHENA 對準系統(tǒng)，能依據(jù)對準標記確其位置；此外工件臺上設置有 TIS傳感器，TIS 對準系統(tǒng)將掩膜上的 TIS 標記投射到工件臺 TIS 傳感器上，進而計算 出掩膜圖形與晶圓的相對位置。 TIS 與 ATHENA 對準系統(tǒng)主要依賴光學原理進行，更先進的對準系統(tǒng)采用更多波 段的光源，進一步提高對準精度。

硅片曝光過程中，工件臺需要反復進行步進、加速、掃描、減速等運動。實現(xiàn)高 產(chǎn)率要求工件臺具有很高的步進速度、很高的加速度與掃描速度。目前高端 ArF 光刻機套刻精度已達到 1.4nm。為實現(xiàn)這些指標，工件臺的定位精度已達到亞納 米量級，速度達到 1m/s，加速度達到 30m/s 或更高。此外，工件臺/掩模臺在高速 工件臺的這些指標，對超精密機械技術(shù)提出了很高的要求。

光刻機的物鏡存在聚焦深度，聚焦深度外的光刻膠無法有效曝光。因此，對掩模 圖形進行曝光時，整個晶圓表面必須處于焦深之內(nèi)。然而晶圓表面并不是完全平 整的，尤其是經(jīng)過多次刻蝕、沉積之后。因此曝光前，必須對晶圓面進行高精度 的調(diào)焦調(diào)平。首先通過調(diào)焦調(diào)平傳感器，確定最佳的焦面距離和傾斜量，然后通 過工件臺進行調(diào)節(jié)，使晶圓表面待曝光區(qū)域位于焦深范圍之內(nèi)。先進的 ArFi 光刻 機的焦深在 100nm 以下，因此雙工件臺需要具備納米級別的調(diào)節(jié)能力。

3 光刻設備市場規(guī)模大，國產(chǎn)亟待零的突破

3.1 芯片制程升級，光刻設備成本占比不斷提升

光刻機是半導體前道制造設備之首，最大的半導體設備細分類市場。光刻機是集 成電路制造的核心設備，全球半導體設備市場中光刻機占比超 24%。且隨著半導 體制程升級晶體管尺寸縮小，圖案轉(zhuǎn)移難度加大，光刻機的重要性和開支占比有 望繼續(xù)提升。

據(jù)觀研天下估算 2021 年全球光刻機市場規(guī)模為 181 億美元，預計 2022 年將達 到 201 億美元。與光刻設備配套的顯影涂膠設備 2021 年市場規(guī)模超 30 億美元。

光刻機銷售數(shù)量的高速增長，與光刻設備單價的提升，有力推動了全球光刻設備 市場的不斷擴大。 2020 年起，疫情導致電子產(chǎn)品需求增加，新能源車滲透率提升等事件的影響，全 球半導體市場步入景氣周期。據(jù) IC Insights 統(tǒng)計，2020-2022 年全球半導體市場規(guī) 模預計將從 4926 億美元增長到 6548 億美元。在此期間，晶圓廠積極擴產(chǎn)，光刻 機交付周期不斷延長。為保證設備交付，各晶圓廠紛紛提前下單訂購設備，進一 步推升了光刻機的銷量。

出貨量不斷增加的同時，光刻機單價也不斷提升。 隨著芯片制程不斷升級，所需光刻機種類發(fā)生變化；邏輯制程從 5 納米節(jié)點開始， 必須使用 EUV 光刻機，光刻設備開支占比明顯提升；DRAM 芯片從 1A 節(jié)點開始 逐步采用 EUV 光刻機；3D NAND 芯片由于多層疊堆技術(shù)的發(fā)明，仍使用較老式 的光刻機，光刻設備開支占比有所下降。整體上 ArFi 和 EUV 高端光刻機占比有 所提升；單臺 EUV 光刻機售價超過 1 億美元，推高了平均售價。

3.2 ASML 擁有近乎壟斷市場地位

半導體前道光刻機市場被 ASML、Nikon、Canon 三家公司把持，市場集中度高， TOP3 市場占有率超過 90%。其中 ASML 由于其技術(shù)領(lǐng)先，壟斷了單臺價值量最 高 EUV 光刻機；ASML 也憑借自身在浸沒式系統(tǒng)和雙工件臺的先發(fā)創(chuàng)新，占據(jù)了 ArF 和 KrF 領(lǐng)域的大部分市場。 日本 Nikon 在 ArF 領(lǐng)域有一定的技術(shù)積累，但其工件臺等設計與行業(yè)主流不同， 客戶接受度較低，近兩年光刻機銷量持續(xù)下降。佳能已經(jīng)完全退出高端光刻機市 場，出貨量上升主要原因是 i-ine 光刻機出貨量大幅增長。

就出貨機臺數(shù)量而言，ASML 占 79.4％，Nikon 與 Canon 分別占據(jù) 10.4％和 10.2％ 的市場份額。日本 Canon 公司 2021 年光刻設備銷售金額 2137 億日元（19.6 億美元，包括 67 臺面板光刻設備）；Nikon 公司銷售光刻設備 2112 億日元（19.37 億美 元，包括 46 臺面板光刻設備）。而 ASML 公司 2021 年銷售金額為 186 億歐元，全 部為前道光刻設備，相對兩家日本企業(yè)的領(lǐng)先優(yōu)勢不斷擴大。

3.3 ASML 的發(fā)展歷程

ASML 難以撼動的行業(yè)地位并非一蹴而就，其最早是 1984 年飛利浦因為經(jīng)營危機 放棄非核心業(yè)務而成立的一家小公司。ASML 于成立當年推出第一款產(chǎn)品 PAS 2000 步進重復式光刻機。1985 年，擁有 100 名員工的 ASML 搬遷到新總部，1986 年推出新款的 PAS 2500 光刻機，并與德國的重要供應商蔡司（ZEISS）建立了合 作關(guān)系。

1988 年，ASML 通過飛利浦在中國臺灣的合資制造企業(yè)，進入亞洲市場，并在美 國設立了 5 個辦事處。但當時激烈的市場競爭環(huán)境，使得 ASML的財務壓力極大， 只能依靠飛利浦的支持繼續(xù)開展研發(fā)。 1991 年，ASML 推出 PAS 5500 型光刻機，其行業(yè)領(lǐng)先的產(chǎn)能和分辨率得到客戶 認可，開始逐步實現(xiàn)盈利，并于 1995 年上市。ASML 此后高速發(fā)展，于 2001 年 推出TWINSCAN雙工作臺，之后幾年推出了TWINSCAN XT系列浸沒式光刻機， 市場份額快速增長。2010 年 ASML 成功完成第一臺 EUV 光刻機樣機 NXE 3100， 并成為 EUV 光刻機的唯一廠商。

ASML 公司的快速發(fā)展，離不開與客戶的緊密協(xié)作。臺積電（TSMC）早期曾通過 交叉協(xié)議采用飛利浦的技術(shù)生產(chǎn)芯片，因此也與其子公司 ASML保持著密切協(xié)作； 雙方在浸沒式光刻的研發(fā)上一拍即合，奠定了 ASML 浸沒式光刻機的領(lǐng)先地位。 ASML 在與英特爾的合作中也受益頗豐。ASML 加入了英特爾聯(lián)合政府、企業(yè)建 立了 EUV 技術(shù)聯(lián)盟。英特爾協(xié)調(diào)美國能源部及其下屬三大國家實驗室：勞倫斯利 弗莫爾國家實驗室、桑迪亞國家實驗室和勞倫斯伯克利實驗室，為 ASML 推進 EUV 技術(shù)的研發(fā)開放了大量技術(shù)資源，進一步擴大了對其他企業(yè)的領(lǐng)先優(yōu)勢。 此外，ASML 允許其大客戶對其進行少數(shù)股權(quán)投資，英特爾、臺積電、三星投資 總計約 39 億歐元取得 23%的股份，并提供 EUV 研發(fā)資金 13.8 億歐元，享受 EUV 光刻機的優(yōu)先供貨權(quán)，成功構(gòu)筑了利益共同體。

ASML 公司也格外重視上游關(guān)鍵供應鏈，通過收購 Cymer，入股蔡司，獲取了光 源、鏡頭等領(lǐng)先技術(shù)，加速了 EUV 光源和光學系統(tǒng)的研發(fā)進程。此外 ASML 也 與 VDL，Aallberts，Trumpf，Prodrive 等公司保持密切合作。

3.4 聚焦成熟制程，光刻設備國產(chǎn)化亟待發(fā)力

我國的光刻機產(chǎn)業(yè)起步于 1960 年代，109 廠與上海光學儀器廠協(xié)作研制成功我國 第一臺 65 型接觸式光刻機。1978 年中科院半導體所開始研制 JK-1 型半自動接近 式光刻機，1980 年研制成功。1981 年完成第二階段工藝試驗，同年上海光學機械 廠的研制的 JKG-3 型光刻機通過鑒定與設計定型。 第四十五所于 1985 年成功研制 BG-101 步進式光刻機，并通過了技術(shù)鑒定，性能 指標接近美國 GCA 公司 4800DSW 系統(tǒng)的水平。同年，中國科學院上海光學精密 機械研究所研制的掃描式投影光刻機通過鑒定。但在 80 年代后期與 90 年代，由 于海外集成電路的強大競爭力，我國光刻機及相關(guān)技術(shù)進展緩慢，相關(guān)產(chǎn)品多止 步于科研項目，缺乏產(chǎn)線量產(chǎn)驗證。

2002 年，上海微電子裝備有限公司（SMEE）成立，并承擔了 863 計劃中的 100 納米分辨率 Arf 光刻機項目。通過參與 863 計劃與 02 專項，上海微電子掌握了光 刻機多項關(guān)鍵技術(shù)，并于 2016 年推出用于 IC 前道制造的 600 系列光刻機，工藝 覆蓋 90 納米、110 納米和 280 納米，為浸沒式光刻機的研發(fā)奠定了良好的基礎。

作為中國國內(nèi)唯一的光刻機整機廠商，上海微電子在光刻領(lǐng)域的布局較為完善， 覆蓋了集成電路前道制造光刻、后道封裝光刻、6 寸及以下襯底光刻、面板光刻等 多個領(lǐng)域。其中在后道封裝領(lǐng)域，上海微電子已經(jīng)占據(jù)了中國國內(nèi) 80%，全球 40% 的市場份額。除服務集成電路產(chǎn)業(yè)外，上海微電子的光刻機也廣泛應用于集成電路前道、先進封裝、FPD 面板 MEMS、LED、Power Devices 等制造領(lǐng)域。

SSX600 系列步進掃描投影光刻機采用四倍縮小倍率的投影物鏡、工藝自適應調(diào)焦 調(diào)平技術(shù)，以及高速高精的自減振六自由度工件臺掩模臺技術(shù)，可滿足 IC 前道制 造 90nm、110nm、280nm 關(guān)鍵層和非關(guān)鍵層的光刻工藝需求。該設備可用于 8 寸 線或 12 寸線的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。

SSB500 系列步進投影光刻機主要應用于 200mm/300mm 集成電路先進封裝領(lǐng)域， 包括 Flip Chip、Fan-In WLP、Fan-Out WLP 和 2.5D/3D 等先進封裝形式，可滿足 Bumping、RDL 和 TSV 等制程的晶圓級光刻工藝需求。

SSB300 系列步進投影光刻機面向 6 英寸以下中小基底先進光刻應用領(lǐng)域，滿足 HB-LED、MEMS 和 Power Devices 等領(lǐng)域單面或雙面光刻工藝需求。 SSB200 系列投影光刻機采用先進的投影光刻機平臺技術(shù)，專用于 AM-OLED 和 LCD 顯示屏 TFT 電路制造，可應用于 2.5 代～6 代的 TFT 顯示屏量產(chǎn)線。該系列 設備具備高分辨率、高套刻精度等特性，支持 6 英寸掩模。

以上海微電子為首的國內(nèi)光刻機產(chǎn)業(yè)鏈已初具雛形，但除光刻機整機集成外，還 包括光源、物鏡與照明系統(tǒng)、雙工件臺、浸沒系統(tǒng)等關(guān)鍵組成部分，與顯影涂膠 及量測檢測的配套設備。 在分工上，上海微電子負責光刻機設計總裝，北京科益虹源生產(chǎn)光源系統(tǒng)，北京國望光學供應物鏡投影系統(tǒng)，國科精密提供照明系統(tǒng)，浙江啟爾機電提供浸沒系 統(tǒng)，華卓精科研發(fā)雙工件臺。美?？萍寂c蘇大維格為國產(chǎn)光刻機提供空氣凈化器 與光柵；炬光科技與福晶科技為 ASML 供應商，未來也有望參與光刻國產(chǎn)化。

4 投資分析

4.1 蘇大維格：發(fā)力非 IC 光刻機與多種光學元件

蘇大維格深耕微納光學產(chǎn)業(yè)，通過研發(fā)積累和不斷的收購擴張，已經(jīng)建立了較為 完善的微納光學生產(chǎn)體系。公司業(yè)務涵蓋上游光學制造設備與多種微納光學產(chǎn)品； 公司與多方合作設立研發(fā)創(chuàng)新中心，開展底層關(guān)鍵技術(shù)研究。公司整體布局分為 四大事業(yè)群，產(chǎn)品包括多種光刻機、壓印設備、光刻機光柵防偽材料、新型包裝 材料、導光板、導電膜等。運用于 AR 顯示的光波導鏡片等也正在研發(fā)當中。

蘇大維格的設備產(chǎn)品，主要包括光刻設備和微納光學裝備兩類，均系公司自主研 發(fā)設計生產(chǎn)；其設備滿足公司自身高端光學產(chǎn)品生產(chǎn)需要。蘇大維格通過持續(xù)迭 代與升級，逐步構(gòu)建了模塊化、可升級和快速配置的光刻機平臺。

蘇大維格的光刻機，為公司的產(chǎn)品與技術(shù)提供可靠的研發(fā)生產(chǎn)平臺；亦為公司產(chǎn) 品性能提升提供了堅實基礎和有力保障，已經(jīng)使用在納米透鏡、全息透鏡、裸眼 3D 納米導光板、光子晶體陣列、納米光柵、動態(tài)衍射光學圖形、納米透鏡陣列的 制造中；通過微納光學產(chǎn)品與上游制造裝備的齊頭并進協(xié)調(diào)發(fā)展，公司有望繼續(xù) 保持在相關(guān)設備領(lǐng)域的優(yōu)勢。

蘇大維格的產(chǎn)品也包括反光材料與微納光學產(chǎn)品。反光材料的成本中，化工原料 占 40%，受大宗商品價格波動影響大；微納光學產(chǎn)品中，導光板和導電膜產(chǎn)品用 于面板和消費電子領(lǐng)域；包裝與防偽材料，用于高端消費品包裝和證件防偽領(lǐng)域。

2021 到 2022 年的一系列事件，造成能源等大宗商品價格波動嚴重，下游客戶開 工意愿較低，拖累了反光材料的毛利率；同時疫情擾動導致消費增長乏力，包裝 材料、導光板、觸控模組等產(chǎn)品的成長均不理想。疊加反光材料子公司資產(chǎn)減值， 蘇大維格 2022 年預計全年實現(xiàn)歸母凈利潤-2.6 億元至-3.6 億元。隨著疫情回歸常 態(tài)化防控與消費復蘇，2023 年公司各類業(yè)務有望全面回升，實現(xiàn)扭虧為盈。

蘇大維格在納米光場調(diào)控 3D 顯示、增強現(xiàn)實光波導 AR 鏡片、等領(lǐng)域進行了前 瞻性布局，并積極與相關(guān)產(chǎn)業(yè)方合作。在 AR/VR 領(lǐng)域，公司攻克了納米波導光場 鏡片批量化關(guān)鍵技術(shù)，相關(guān)業(yè)務有望在未來實現(xiàn)較快增長。 此外，在消費電子之外的汽車領(lǐng)域，公司開發(fā)了用于 AR-HUD 的大幅面光波導模 組，具備超薄、大視場、遠虛像視距的顯示效果。目前，公司正推進相關(guān)技術(shù)的 進一步研發(fā)，與下游頭部企業(yè)對接 AR-HUD 的技術(shù)和產(chǎn)品應用。

蘇大維格在光伏領(lǐng)域，積極拓展自身設備和產(chǎn)品技術(shù)的市場。隨著光伏高效電池 擴產(chǎn)落地，光伏電池用銀需求將快速增長，銀漿耗用量增大是限制光伏行業(yè)持續(xù) 推進降本增效的痛點之一。蘇大維格的光刻機，在銅電鍍光伏的圖案化工藝方面， 有著廣闊的發(fā)展?jié)摿?。銅電鍍光伏技術(shù)的加速滲透，蘇大維格也有望在相關(guān)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn) 突破。

4.2 茂萊光學：供應多種前道光刻機零件

茂萊光學專注于精密光學領(lǐng)域，是國內(nèi)領(lǐng)先的工業(yè)級精密光學廠商。公司掌握拋 光技術(shù)、鍍膜技術(shù)、多棱鏡膠合技術(shù)，部分工藝可實現(xiàn)納米級精度； 在半導體應 用領(lǐng)域，公司的精密光學產(chǎn)品主要應用于半導體檢測和光刻機中，根據(jù)弗若斯特 沙利文的報告，2021年公司在全球半導體領(lǐng)域工業(yè)級精密光學市場的占有率為 3.0 %。

半導體檢測設備中的光學成像系統(tǒng)對半導體檢測效果有關(guān)鍵影響，茂萊光學主要 為半導體檢測設備提供高精度的光學顯微成像鏡頭及系統(tǒng)，產(chǎn)品具備更高分辨率、 更大檢測面積，能夠較大地提高晶圓檢測設備的缺陷甄別能力及測量通量。公司 目前已與 Camtek、KLA 等全球知名半導體檢測裝備商建立合作。 公司為光刻機光學系統(tǒng)提供用于勻光、中繼照明模塊的光學器件、投影物鏡，以 及用于工件臺位移測量系統(tǒng)的棱鏡組件，是光刻機實現(xiàn)光線均勻性與曝光成像的 關(guān)鍵模塊。茂萊光學的產(chǎn)品已應用于上海微電子等國產(chǎn)廠商的光刻機中，有望為 光刻機國產(chǎn)化提供較好支撐。

4.3 芯源微：光刻機配套顯影涂膠設備先行者

沈陽芯源微成立于 2002 年，由中科院沈陽自動化研究所發(fā)起，公司產(chǎn)品包括涂膠 機、顯影機、噴膠機、去膠機、濕法刻蝕機、單片清洗機。公司涂膠顯影相關(guān)技 術(shù)積累深厚，涂膠顯影機 offline、I-line、KrF 設備全部實現(xiàn)批量銷售并正在快速 放量，并陸續(xù)獲得中芯京城、上海華力、長江存儲、合肥長鑫、武漢新芯、廈門 士蘭集科、上海積塔、株洲中車、青島芯恩、中芯紹興、中芯寧波、昆明京東方 等大客戶的訂單。 芯源微于 2022 年 11 月 30 正式推出浸沒式 ArF 涂膠顯影機，該產(chǎn)品具有高產(chǎn)能、 高工藝能力、高潔凈度、高擴展性和易維護性等優(yōu)勢。目前，該款機型已通過客 戶端驗證，達到客戶量產(chǎn)要求，成功打破國外壟斷。

公司高額進行研發(fā)投入，2022 年前三季度累計研發(fā)投入 0.95 億。此外，公司的新 上海臨港廠區(qū)已于 2022 年 8 月 5 日動工，用于生產(chǎn)前道 ArF 涂膠顯影機。充足的 研發(fā)支出和配套生產(chǎn)設施的建設有望保障高端 ArF 設備順利投產(chǎn)，并盡快擴大 ArF 產(chǎn)品的工藝覆蓋率，有力提升公司盈利能力。

4.4 精測電子：光刻涂膠顯影后電路量測設備

武漢精測電子集團股份有限公司創(chuàng)立于 2006 年 4 月，公司于 2018 年進軍半導體 設備領(lǐng)域，成立上海精測半導體技術(shù)有限公司。上海精測半導體所生產(chǎn)的 OCD(光學關(guān)鍵尺寸測量設備)與 CD-SEM（關(guān)鍵尺寸掃描電鏡）可用于光刻顯影涂膠后， 電路圖案的檢查。公司的 OCD 設備已通過工藝驗證并實現(xiàn)小批量出貨。

4.5 盛美上海：開發(fā)顯影涂膠設備，擴大產(chǎn)品工藝覆蓋

盛美上海成立于 2005 年，公司集研發(fā)、設計、制造、銷售于一體，主要產(chǎn)品包括 半導體清洗設備、光刻配套顯影涂膠設備、半導體電鍍設備和先進封裝濕法設備 等。 盛美上海于 2013 年開發(fā)了首個封裝涂膠顯影機，并于 2014 年交付了給客戶。2022 年 12 月 29 日，公司的 ArF 涂膠顯影 Track 設備 Ultra LITH 成功出機，向中國國 內(nèi)客戶交付。該設備應用于 300 毫米晶圓產(chǎn)線，能實現(xiàn)與光刻機的聯(lián)機工作，可 提供均勻的下降氣流、高速穩(wěn)定的機械手處理以及強大的軟件系統(tǒng)。 該設備共有 4 個適用于 12 英寸晶圓的裝載口，8 個涂膠腔體、8 個顯影腔體可實 現(xiàn)精確控溫和低破損，并支持 12 個涂膠腔體及 12 個顯影腔體拓展。設備每小時 晶圓產(chǎn)能可達 300 片，增配后能達到每小時 400 片以上的產(chǎn)能。

4.6 美?？萍迹河辛ΡＷC光刻凈化環(huán)境

美埃科技自成立之日起，即專注于電子潔凈室行業(yè)，在長期的運營和研發(fā)中積累 了大量半導體領(lǐng)域的相關(guān)經(jīng)驗。公司所生產(chǎn)的風機過濾單元（FFU）、高效過濾器、 超高效過濾器、化學過濾器等產(chǎn)品，用于維護中芯國際較高端的 14 與 28 納米產(chǎn) 線廠房的空氣潔凈度。上海微電子裝備公司開發(fā)國內(nèi)首臺 ArFi 光刻設備，機臺內(nèi) 潔凈環(huán)境等級需要達到國際最高標準（ISO Class 1 級）。美?？萍继峁┝斯饪虣C 所需的 EFU（超薄型設備端自帶風機過濾機組）及 ULPA（超高效過濾器）等產(chǎn) 品，并通過了相關(guān)驗收。

4.7 福晶科技：激光晶體打入 ASML 供應鏈

福晶科技于 1990 年，由中國科學院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所設立，2008 年 3 月于深交 所上市。公司是全球知名的 LBO 晶體、BBO 晶體、Nd:YVO4 晶體、磁光晶體、 精密及超精密光學元件、高功率光隔離器、聲光及電光器件的龍頭廠商，產(chǎn)品廣 泛應用于激光、光通訊、半導體、AR/VR、生命科學、無人駕駛、檢測分析儀器 等諸多工業(yè)領(lǐng)域。

經(jīng)過三十余年的發(fā)展，公司在晶體生長、光學加工、器件合成、市場營銷、技術(shù) 服務、業(yè)務管理等方面積累了豐富的經(jīng)驗，成 為業(yè)內(nèi)少數(shù)提供“晶體+光學元件+ 激光器件”一站式綜合服務的供應商。公司設立了研發(fā)中心，注重研發(fā)投入、技術(shù) 開發(fā)、人才培養(yǎng)和協(xié)同創(chuàng)新。公司自主開發(fā)了晶體生長爐，擁有國際先進的鍍膜 和檢測設備，建立了“原料合成－晶體生長－定向－切割－粗磨－拋光－鍍膜”完 整的加工鏈。

4.8 炬光科技：光刻機電子及光學元件供應商

炬光科技成立于 2007 年 9 月，目前擁有應用于 光刻、邏輯芯片、功率器件及存 儲芯片退火的光學元器件和激光模塊與系統(tǒng)。其中，公司生產(chǎn)的光場勻化器，能 實現(xiàn)對激光光束的高度勻化，滿足光刻機等高端應用需求，已供應荷蘭 ASML 的 核心光學系統(tǒng)供應商。 公司下游光刻市場的需求增長強勁，2022 年上半年，炬光科技泛半導體激光器產(chǎn) 品已達 1.27 億元，較上年同期 0.94 億元有較大增長。公司為光刻機等半導體和面板設備制造商等提供核心元器件，產(chǎn)品應用于先進制 造、醫(yī)療健康、科學研究、汽車應用、消費電子五大領(lǐng)域。

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精選報告來源：【未來智庫】?！告溄印?/strong>