光刻设备行业报告推荐.docx

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1、光刻设备行业报告目录1光刻设备：半导体制造的核心装备41.1 光:决定芯片性能最关键工艺41.2 光刻图谱：多种路线并存，扫描式光刻为主流1013各项革新推向光刻性能巅峰142光刻机：多种先进系统的精准组合193光刻设备市场规模大，国产亟待零的突破334投资建议：整机尚需时日，配套设备与零件先行454.1 苏大维格：发力非IC光刻机与多种光学元件454.2 茂莱光学：供应多种前道光刻机零件494.3 芯源微：光刻机配套显影涂胶设备先行者504.4 精测电子：光刻涂胶显影后电路量测设备514.5 盛美上海：开发显影涂胶设备，扩大产品工艺覆盖514.6 美埃科技：有力保证光刻净化环境524.7 福

2、晶科技：激光晶体打入ASML供应链534.8 炬光科技：光刻机电子及光学元件供应商545风险提示55I图I.先刻产业俄格局困光刻相关设备2022年ASMLIt据全球光电设与身布垣200亿美元中BB%fiififli市场至少20亿元ASML市母占比大妁9成RSLaser14anJM国内精密opptzOBS光学光刻零部件ffiMASML51.5%H*M全球光IS零件市场近百亿英元bMIOPTICXX国内企业QBI关浸没式光BI芍点*定光N.”一SVG0分80件已MIa目WKCASTECH募编CVMR三SAPHOTON光播等光学元件RI洛尔机电fay：=结构零部件aalbertsI画)华懋科技电光刻

3、材料SEMI:全球光皎6降24.7亿元*胃布B46.5C1I元(*)光材料分黑*，数十斡分产泥已证28nmH点H余光同皎品,拘1.S.RedAveMJCjIJmgrui?.三.bHi三三三/、凯美特气卜J金宏气体隼JSTfflI;,Feinhua罪利华屿合作伙伴ASML光刻技术发!全行业密切协同台积电在漫没式光刻节点助力02号项合作房东微电子EUV联91在极*外光&!节点助力欧洲本地多个研发机构助力光刻机国产化M追性IB升已1多个内!厂IR开台作长江存仰I2035牌X光刻皎(三)电子特气O掩模版相关,三IMERCK(fflJWM:PMDUcfLzjTHEUnOEGm)UPflirLiquid*

4、。FlyWrWwoTJDNPTOPPANIinecIiTU/e=VcchniMheUdtnentn4Mv*nWARCNL依据未泳：各公司及北杓审问,廿通证年绪定所1光刻设备：半导体制造的核心装备1.1光刻：决定芯片性能最关键工艺自1958年第一块集成电路诞生以来其工艺技术持续高速发展。随着集成电路工艺制程的不断升级，晶体管集成度不断提高；观察到这一行业发展态势，英特尔创始人之一的戈登摩尔(GordonMoore)提出：当价格不变时,芯片容纳的晶体管数大约每18个月到24个月翻倍,这就是著名的摩尔定律。芯片集成密度与可靠性的不断提升，推动了从大型机到个人电脑，再到移动终端、物联网、人工智能的电子

5、工业的革命。ft4*S:ASMLH,环通证卷纣咒所自1960年代以来，芯片性能的发展整体遵循摩尔定律。但高速持续发展并非自然而然的，而是蕴含着集成电路设计、芯片生产、电子材料、半导体设备行业长期的研发积累与不断改进。改进分为两大类:工艺和结构。工艺的改进以更小的尺寸来制造器件和电路，并使之具有更高的密度、更多的元器件数量和更高的可靠性；器件结构设计上的创新使电路的性能更好，实现更佳的能耗控制和更高的可靠性。无论是缩小尺寸还是构造创新,均需要以光刻机为核心的半导体设备支持；作为芯片制造的工业母机，光刻机等设备历经了数次重大升级革新。图3.光刻的基本原理数据来源：EEweb,财通i正券研究所光刻、

6、刻蚀、薄膜沉积，同为集成电路制造的三大工艺；其他的步骤则包括清洗、热处理、离子注入、化学机械抛光、量测等。光刻是将设计好的图形从掩模版或倍缩掩模版,转印到晶圆表面的光刻胶上所使用的技术。光刻技术最先应用于印刷工业,并长期用于制造印刷电路板。半导体产业在1950年代开始采用光刻技术制造晶体管和集成电路。集成电路制造都是利用刻蚀、沉积、离子注入将描绘在光刻胶上的图形转移到晶圆表面，故晶圆表面的光刻胶图案是最基础的电路图案。描绘在晶圆上的最基本电路结构由光刻产生,因此光刻是集成电路生产中最重要的技术。图4.芯片生产的工艺步骤.沉职4RIjfcfl8BHMBTttAABSMXBK-KSSHXAitX用

7、JUM在JUnS用。电*AHt尢使用及或化7的方*!（光H夫一修不霍的KH4iMthMH*BtMN出电塞BHBKt不*费的簿flMAttSHSa股）保护的万分，JtHR分.下的丸M未SIa（九SICU入M定几*眩分.，为电N!*面彩aXKMn*M散安罐电毫堵内的电性完整的光刻工艺包括多个细分步骤：1.气相成底膜和增粘：对原始硅片清洗、脱水，并涂抹增粘剂。2.旋转涂胶：对晶圆表面做光刻胶涂覆,实现指定的厚度和均匀性,并把边缘和背面多余的光刻胶清洗掉。3.软烘：去除光刻胶中的溶剂。4.对准和曝光：将掩膜版和晶圆精确对准后进行曝光。5.曝光后烘焙：通过一定温度激发曝光产生的酸，使部分光刻胶溶于显影液

8、并提高显影的分辨率。6.显影：喷涂显影液，溶解光刻胶上被光照射过的区域，形成电路图形。7.坚膜烘焙：热烘进一步去除残留的光刻胶溶剂，并提高光刻胶的粘性。8.显影检查:检测显影后的电路图案，如果不符合要求需重新进行光刻步骤。现代集成电路一般由多层结构组成,在芯片的生产中,需多次重复光刻、刻蚀、沉积等步骤，层层成形并最终形成完整的集成电路结构。图5.ASML光刻机的全球供应链040%欧洲（有兰外）11%及洌13%敦据来源：ASML官网，财通证券研究所光刻机是光刻步骤的核心设备,也是技术难度和单价最高的半导体设备。荷兰ASML公司的光刻机供应链包括全球各地5000家供应商,应用到了光学、电磁学、材料

9、学、流体力学、化学等领域最尖端的研究成果。同时,光刻机集成了精密自动化机械、高性能仿真软件、高灵敏度传感器、图像识别算法等多个子模块，光刻技术是集成电路制造的核心。从原始的硅片起到键合垫片的刻蚀和去光刻胶为止即使最简单的MOSIC芯片都需要5道光刻工艺，先进的集成电路芯片可能需要30道光刻工艺步骤。集成电路制造非常耗时，即使一天24小时无间断地工作，都需要68周时间完成芯片，光刻工艺技术就耗费了整个晶圆制造时间的40%-50%o图6.多矣设备与光刻密切相关计算光刻Z-J1一X量浅检脸l涂胶光显影j（）沉IR,刻检x*C）_-*单层完成光刻胶离子注入进入下一层制程移除般裾皋次：ASMLTHTEL

10、i,M.中科龙微电子所.kmckfc.片道法豪蚓文所此外在光刻工艺中，涂胶显影设备、量测设备、光刻计算软件系统与光刻机配套运行。涂胶显影设备具备增粘处理、光刻胶（也包括抗反射层和抗水涂层）涂布、烘烤、显影液喷涂、晶圆背面清洗和去边、浸没式光刻工艺中晶圆表面去离子水冲洗（水渍消除）等功能。涂胶显影设备的工作性能和工艺质量，直接影响到光刻的良率。量测设备对光刻后电路图形的套刻误差（若干次光刻之间关键尺寸进行测量，并扫描识别图案缺陷，监控工艺质量并，将信息反馈给光刻计算系统以改善工艺。光刻计算系统是光刻步骤的神经控制中枢：它能够依据给定的部分参数，对光刻的工艺流程、材料、环境进行高精度仿真，预测光刻

11、的结果,节省大量试错的成本。同时，光刻计算系统也会根据量测设备反馈的测量参数,调整光刻设备的光照、聚焦、掩膜系统的各项设置参数。图9.光刻机描绘电路的图纸：掩模版各种对准标志4t4： APPbCdEkrmwiss 官K咐逋证和Z除了各类设备之外，光刻工艺中所使用到的光刻胶、掩膜版、电子特气等也具有较高的技术壁垒。光刻胶（Photoresist）是指通过紫外光、电子束、离子束、X射线等照射，其溶解度发生变化的耐蚀剂刻薄膜材料。由感光树脂、增感剂和溶剂3种主要成分组成的对光敏感的混合液体。曝光后的光刻胶经过显影液处理后,会留下所需要的电路图案。光刻掩膜版（光罩MaskReticle）,是光刻工艺所

12、使用的图形母版。由不透明的遮光薄膜在透明基板上形成掩膜图形结构，通过曝光过程将掩膜版上图形信息转移到光刻胶图形上。光刻用电子特气主要包括ArNeXexKr/Ne、F2KrNexF2ArNeo气中的惰性气体和卤素气体在受到电子束激发后所形成的准分子发生电子跃迁后可产生特定波长的光，即可产生准分子激光。1.2光刻图谱：多种路线并存，扫描式光刻为主流半导体生产中，光刻技术的发展经历了多个阶段。接触/接近式光刻、光学投影光刻、分步（重复）投影光刻出现时间较早。集成电路生产主要采用扫描式光刻、浸没式扫描光刻、极紫外光刻的工艺。此外，X射线/电子束光刻、纳米压印、激光直写技术可能是未来的技术突破方向。图1

13、1.光刻技术的发展图谱敦据来源：集成电路产叱全书.王阳元.财通证券研究所1.2.1 接触/接近式光刻机（Aligner）:光刻设备鼻祖1961年美国GCA公司制造出了第一台接触式光刻机，掩模盖与光刻胶图层直接接触，光线透过掩膜进行曝光时可以避免衍射。接触式光刻机的工作方式，对光刻胶和掩模版都存在损坏和污染，生产良率低，掩模版寿命短。为解决上述问题，产生了接近式光刻机，掩膜和表面光刻胶之间存在微小空隙。这些新设计提高了良率和使用寿命，但是光在微小间隙中的衍射现象，使得最高分辨率只有3微米左右。这一时期的光刻机厂商有Siemens.GCA、KasperInstruments和Kulick&Soff

14、a等，典型的芯片产品有英特尔4004/31OL接近/接触式光刻厂家，目前还有德国苏斯和奥顺IJEVG,其设备主要服务于MEMS、先进封装、三维封装、化合物半导体、功率器件、太阳能领域。1.2.2 扫描投影/重复步进光刻机(Stepper):仍满足大线宽工艺Perkin日mer在1973年推出了MicraIignlOO,世界首台投影式光刻机，采用汞灯光源，孔径数值0.17,分辨率2微米。工作过程中，扫描台承载硅片与掩膜版同步移动，汞灯发出的光线经过狭缝后成为均匀的照明光，透过掩膜将图案投影在光刻胶上。其对称的光路设计可以消除球面镜产生的大部分像差，Micralign让芯片生产的良率，从10%提升到了70%o我林东琼：集成电力与先制机，王向机氟风包：(LithographyandOlbcrPatterningTechniquesforFutureElectronics),StcphcnYCbnu.尊/k4t4t来源：泰成电珞与光ti王向M鼠及4。时通证*鳍无所用为了满足更高的进度要求，1978年,美国GCA公司推出了首台步进重复投影光刻机。其工作原理如上右图中第