一. 光刻机概览

光刻机是半导体光刻环节的核心设备，其功能是将芯片电路图案通过光束投影到涂有光刻胶的晶圆上，再经显影、刻蚀等工艺形成芯片的物理电路结构。

光刻机本质是一套超精密光学成像系统，其性能直接决定了芯片的工艺水平和制程节点，是半导体制造中工序最复杂、耗时最长的环节。

1.1 工作原理

（1）工作流程：光源系统发出特定波长光束→光束穿过照明系统进行扩束、匀光和整形→穿过载有电路图案的掩模版→经过投影物镜系统，将图案按比例缩小→投影到涂有光刻胶的晶圆表面。

（2）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。

1.2 分类及市场格局

（1）DUV光刻机（深紫外）：光源波长248nm（KrF）/193nm（ArF），适用28nm-7nm制程，当前量产主流。

（2）EUV光刻机（极紫外）：光源波长13.5nm，适用7nm及以下制程，全球仅ASML能量产。

荷兰ASML（阿斯麦）为绝对龙头，独家垄断EUV，高端DUV占据90%份额，其余包括日本尼康（成熟制程DUV）、日本佳能（i-line/g-line）。

1.3 技术壁垒

（1）零部件数量庞大：单台DUV/EUV包含超10万个零部件，需全球数千家供应商协作。

（2）精度要求极高：光刻分辨率由瑞利公式决定（R = k₁·λ/NA），需在光源波长、数值孔径、工艺因子三个维度同时突破。

（3）专利与工艺壁垒：核心配方、制造工艺被海外巨头长期垄断。

二. 四大核心系统

光刻机主要由光源系统、照明系统、投影物镜系统、双工件台系统四大核心子系统构成。

2.1 光源系统

（1）功能：提供特定波长的高能光束，波长越短，分辨率越高。

（2）主要部件：ArF/KrF准分子激光器（DUV）、等离子体光源（EUV）、波长校准单元。

2.2 照明系统

（1）功能：对光束进行扩束、整形、匀光，确保光照的均匀性、控制曝光剂量。

（2）主要部件：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：将掩模版上的电路图案按比例缩小并投影到硅片上，同时校正光学像差，确保成像质量。

（2）主要部件：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）主要部件：晶圆台、掩模版台，两个工件台循环交替运行（一个台进行曝光，另一个台同时进行测量对准等操作）。

三. 国内相关供应商

（1）整机：张江高科（参股上海微电10.78%股权）。

（2）光源系统：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）照明系统：炬光科技（光场匀化器）、腾景科技（合分束器）。

（4）投影物镜系统：茂莱光学（投影物镜镜片）、永新光学（LDI光刻镜头）。

（5）双工件台系统：奥普光电（光栅尺，长春光机所技术转化平台）。

（6）其他：海立股份（冷却系统）、蓝英装备（清洗系统）、菲沃泰（纳米镀膜）。