一. 光刻机概览
光刻机是芯片光刻环节核心设备,将电路图案转化为硅片物理结构,直接决定芯片性能。
(1)工作原理:光束将掩模版图案按比例缩小,随后投影到涂有光刻胶的硅片上,再经显影、刻蚀等工艺形成芯片电路。
(2)核心系统:光源系统、光学系统(照明系统+投影物镜系统)、双工件台系统、环境控制系统、传输与测量系统等。
(3)光束路径:光源系统→照明系统→掩模版→投影物镜系统→晶圆表面光刻胶。
(4)分类:DUV(28nm-7nm制程,量产主流)、EUV(7nm及以下制程,仅ASML量产)。
(5)技术难度:单台EUV包含10万个零部件,需全球数千家供应商协作,售价超1.2亿美元。
(6)市场格局:寡头垄断,阿斯麦ASML(荷)、佳能(日)、 尼康(日)全球份额82.1%、10.2%、7.7%。
二. 四大核心系统
2.1 光源系统
(1)功能:提供特定波长的高能光束,如DUV(深紫外光)、EUV(极紫外光)。
(2)部件:ArF/KrF准分子激光器(DUV)、等离子体光源(EUV)。
2.2 照明系统
(1)功能:对光束进行扩束/调整、提升均匀度、控制曝光剂量。
(2)部件:扩束装置、光束矫正器、光瞳整形单元、光场匀化器等。
2.3 投影物镜系统
(1)功能:将掩模版图案缩小并投影到硅片上。
(2)部件:DUV采用高精度透镜组(20-30片);EUV采用全反射镜组(7-10片)。
2.4 双工件台系统
(1)功能:实现掩模版-硅片的同步扫描和步进运动,提高光刻精度与效率。
(2)部件:晶圆台+掩模版台,两个工件台循环交替运行(一片曝光时另一片测量)。
三. 国内相关供应商
(1)整机:上海微电(张江高科参股10.78%)。
(2)光源系统:科益虹源、波长光电(平行光源系统)、福晶科技(准分子激光器晶体LBO/BBO)
(3)光学系统:国望光学、炬光科技(光场匀化器)、茂莱光学(DUV光学透镜)、腾景科技(合分束器)。
(4)双工件台系统:华卓精科、奥普光电(长春光机所技术转化平台,光栅尺用于工件台位移测量)。
(5)辅助系统:海立股份(冷却系统)、蓝英装备(清洗系统)、启尔机电(浸没系统)。