【金元证券】电子行业深度报告-微纳世界的建筑师-光刻技术深度解析

金元证券近日发布了《电子行业深度报告-微纳世界的建筑师-光刻技术深度解析》报告，该报告深入探讨了光刻工艺在半导体制造中的重要性，详细解析了光刻技术的基本流程、掩模版的制造、光刻机的分类以及曝光核心要素等多个方面。报告指出，随着技术节点的不断进步，光刻技术成为限制因素，对半导体制造工艺有着决定性的影响。报告中还涉及了光刻市场的规模、相关公司以及风险提示等内容，提供了对光刻技术发展趋势的深刻洞察和全面分析，对于理解半导体制造领域具有重要的参考价值。

光刻技术，微纳世界的建筑师
在半导体制造的微观世界中，光刻技术扮演着建筑师的角色，精心雕刻着每一个微小的结构。这项技术不仅决定了芯片上最小特征尺寸的实现，更是推动技术节点进步的关键。随着技术的发展，光刻技术已成为集成电路制造中不可或缺的一环。

光刻工艺的重要性不言而喻。在制造一个具有4个金属层、0.13μm的CMOS集成电路过程中，有474个工艺步骤，使用了超过30个掩模层，其中212个步骤与光刻曝光相关。这意味着光刻技术不仅频繁使用，而且对整个制造过程起着决定性作用。每个技术节点的更新，都伴随着最小特征尺寸和线距的减小，电路密度的降低系数为2，这直接影响着芯片的性能和功耗。

在逻辑芯片和存储芯片的光刻中，挑战各有不同。逻辑芯片的金属互连层较为复杂，而存储芯片的核心存储阵列由高度规则的线/间隔结构组成，线宽和间距通常都被压到极限且非常均一。例如，7nm逻辑的M1线/槽pitch约为40nm，而存储阵列的pitch基本固定在单一最小值。这种差异导致了光刻技术在逻辑和存储芯片制造中的不同应用和挑战。

光刻工艺的基本流程包括旋涂光刻胶、预烘烤、曝光和显影。这一过程中，掩模版的设计和制造是前提。掩模版作为集成电路生产的“母板”，其生产同样需要光刻。掩模版的制造分为CAM版图处理、光刻以及检测环节，其中直写设备包括高精度激光直写机或电子束直写机，以确保图形精度。

光源是决定光刻机波长的核心要素。从I线到EUV光刻，光源技术的发展直接影响着光刻技术的分辨率和应用范围。EUV光刻采用13.5nm波长的极紫外光，这种短波长的光无法由传统激光介质直接产生，当前业界采用激光等离子体光源方案。国内EUV光源发展线路包括激光等离子体LPP路线、放电等离子体DPP路线、同步辐射/自由电子激光路线，显示了国内在光源技术方面的积极探索和进步。

光刻机的成像系统是半导体光刻技术的核心，其透镜决定了光刻分辨率和成像质量。193nm波段的AR膜一般采用氟化物材料体系以保证低吸收和高激光损伤阈值。DUV物镜以高纯石英和CaF2透镜结合AR镀膜实现高透过率；EUV物镜则以低热膨胀镜基配合Mo/Si多层膜实现高反射，两者材料体系截然不同。

市场规模方面，2024年晶圆曝光设备、光刻处理设备、掩模版制造设备合计市场规模约293.67亿美元。随着2nm工艺导入，EUV光刻需求提升，2025年光刻工艺相关设备预计达312.74亿美元。这一趋势直接拉动DRAM制程的晶圆需求增长，特别是面向HPC/AI的DRAM产能投放显著提升。

在相关公司方面，汇成真空、芯源微、中科飞测、芯碁微装等设备厂商，以及茂莱光学、福晶科技等高精度光学件制造商，都在光刻技术领域发挥着重要作用。华特气体、凯美特气等公司则在激光源混合气领域占据一席之地。

光刻技术的发展和应用，不仅对半导体行业至关重要，也对整个科技领域的发展起到了推动作用。随着技术的不断进步，光刻技术将继续在微纳世界中扮演着不可或缺的建筑师角色。

这篇文章的灵感来自于金元证券发布的《微纳世界的建筑师：光刻技术深度解析》报告。除了这份报告，还有许多同类型的报告也非常有价值，推荐阅读。这些报告我们都收录在同名星球，可以自行获取。

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