光刻机专题分析报告 ( 24页)

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报告摘要

➢ 光刻是半导体制造的核心工艺

曝光环节所用设备即为光刻机，光学系统的分辨率由瑞利判据R = k1∗ʎ/NA给出，因此光刻技术沿着个更小的k1（光刻工艺因子）更短的ʎ（光源波长）和更大的NA（数值孔径）演进。

➢ 光刻机本身是一项极其复杂的系统工程

包含了光源、照明系统、投影物镜系统、工件台系统、系统测量与校正分系统、浸没系统（浸没式光刻机中）等多个子系统，每个子系统承担不同的功能，构成同样十分复杂：

1）光源系统：演进路线为i-line（365nm）-> KrF(248nm)-> ArF（193nm）-> EUV(13.5nm)，光源系统系核心模块，波长决定了工艺能力，除了波长之外，发光强度（亮度）、频率带宽、相干性等参数也是选择光源的时候必须考虑的参数；

2）照明系统：复杂的非成像系统，主要功能是为投影物镜成像提供特定光线角谱和强度分布的照明光场；主要包括光束处理、光瞳整形、能量探测、光场匀化、可变狭缝、中继成像和偏振照明等单元。

3）投影物镜系统：把从照明系统出射并经过掩模版的光收进物镜系统并在晶圆上成像。当前主流的物镜系统包含20-30个镜片，光路设计、元器件的制造和系统的装配都是极其复杂的环节，和光刻机的数值孔径参数密切相关。不同于i-line和DUV光刻机，EUV光刻机的物镜系统为全反射系统。

4）浸没系统：浸没式光刻机在投影物镜系统和晶圆之间加入了浸没系统使得数值孔径进一步提升。

5）工件台系统：包括掩模台和硅片台，在扫描曝光过程中，掩模台与硅片台在扫描方向上作精确地同步运动。双工件台结构中，当一个微动台在进行曝光工作的同时，另外一个微动台可以同时进行曝光之前的预对准工作，可以大大提升工作效率。

➢ 关于光刻机的市场规模和格局：

1）全球光刻机市场空间：不同产线对于光刻机的需求搭配是不同的，我们通过量价的方式对于全球的光刻机市场空间进行测算，得到2021-2023年全球光刻机市场规模约为145/164/244亿欧元。细分类型来看，尽管分辨率更高的浸没式光刻机和EUV光刻机需求量比较小，但由于其二者价格显著高于更成熟的光刻机，因此其二者的市场规模也明显高于其他细分品类的光刻机。

2）全球光刻机市场格局：光刻机作为最尖端半导体设备品类，竞争格局呈现极高的集中度，且越高端的机型市场集中度越高。EUV光刻机市场由ASML垄断，ASML在浸没式光刻机市场的市占率在90%以上。在分辨率较为成熟的KrF和i-line领域，日本的两家公司的Canon和Nikony同样占据一席之地。

3）国内光刻机市场：光刻机整机市场大，国产化率极低，美方联合荷兰对我国半导体产业进行制裁，从整机到零部件供应链，光刻机的全产业链国产化是自主可控的必然结果。

4）国产光刻机产业链：国内真正对光刻机的攻关始于02专项，根据公开信息，上海微电子负责整机的设计和组装，光源、照明及曝光系统、工件台和浸没系统等由各个高校和科研院所牵头研发，在产业化的进程中孵化出了一批公司，如国科精密（投影物镜）、镭望光学（照明系统）、科益虹源（光源）、华卓精科（工件台）、启尔机电（浸没系统）等。