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光刻技术的现状和发展

近两年来，芯片制造成为了半导体行业发展的焦点。芯片制造离不开

光刻机，而光刻技术则是光刻机发展的重要推动力。在过去数十载的

发展中，光刻技术也衍生了多个分支，除了光刻机外，还包括光源、

光学元件、光刻胶等材料设备，也形成了极高的技术壁垒和错综复杂

的产业版图。

光刻技术的重要性

据华创证券此前的调研报道显示，半导体芯片生产的难点和关键点在

于将电路图从掩模上转移至硅片上，这一过程通过光刻来实现，光刻

的工艺水平直接决定芯片的制程水平和性能水平。芯片在生产中需要

进行20-30次的光刻，耗时占到IC生产环节的50%左右，占芯片生

产成本的1/3。

但光刻产业却存在着诸多技术难题有待解决。西南证券的报告指出，

光刻产业链主要体现在两点上，一是作为光刻核心设备的光刻机组件

复杂，包括光源、镜头、激光器、工作台等组件技术往往只被全球少

数几家公司掌握，二是作为与光刻机配套的光刻胶、光刻气体、光掩

膜等半导体材料和涂胶显影设备等同样拥有较高的科技含量。

这些技术挑战，也为诸多厂商带来了发展机会。时至今日，在这些细

分领域当中，也出现了很多优秀的企业，他们在科技上的进步，不仅

促进了光刻技术产业链的发展，也影响着半导体行业的更新迭代。

光源可靠性是光刻机的重要一环

众所周知，在光刻机发展的历史当中，经过了多轮变革，光刻设备所

用的光源，也从最初的g-line，i-line发展到了KrF、ArF，如今光

源又在向EUV方向发展。Gigaphoton是在全球范围内能够为光刻机

提供激光光源的两家厂商之一（另外一家是Cymer，该公司于2012

年被ASML收购）。Gigaphoton的ToshihiroOga认为，光源是一项

专业性较强的领域，并需要大规模的投资去支撑该技术的发展，而光

源又是一个相对小众的领域，尤其是用于光刻机的光源有别于用于其

他领域的光源——其他领域所用光源多为低频低功率，而光刻机所用

光源则为高频高功率，这也让许多企业对该领域望而却步。

光刻光源的可用性是一个关键参数。而要使其实现最大化的可用性，

就需要“长期稳定的运行”和“最少的维护时间”。为实现以上两个

目的，Gigaphoton于2017年提出了““RAM增强的路线图”以加强其

在DUV领域的发展。据当时的官方报道显示，公司正在努力延长模块

的使用寿命，并改善公司的现场工程师为客户提供的现场设备的可维

护性，旨在以最少的机器停机次数进行维护。

更具体来看，在本次大会上，Gigaphoton的ToshihiroOga还介绍

了通过光谱性能稳定性和光脉冲展宽功能改善成像性能的技术。他表

示，必威体育精装版的ArF浸没式光刻已被定位为满足更严格的工艺控制要求的

最有前途的技术。下一代光源最重要的功能是提高芯片产量。光源的

关键要求之一是E95％带宽，带宽已成为提高工艺裕量和改善光学特

性的更关键参数。较低的E95％带宽能够提高成像对比度，从而实现

更好的分辨率和更好的更好OPE特性。同时改善的E95％带宽稳定性，

能够在晶圆上提供更好的CD均匀性。为了缩小CD特征尺寸，降低

LWR/LER变得至关重要。此外，新设计的光脉冲展宽器（OPS）可以

通过降低斑点对比度（SC）来降低LWR/LER。Gigaphoton一直在研究

SC对E95％的敏感度以及空间对比度与时间对比度项的相关性，然后

通过引入必威体育精装版的OPS定义所需的SC。

对于Gigaphoton来说，中国也是一块非常重要的市场，2019年宣布

在中国成立新公司GIGAPHOTONCHINA并开始营业。据介绍，

Gigaphoton占据了50%的中国市场，而且这一市占还在继续扩大。

光掩模的技术挑战

光掩模技术也是光刻产业当中重要的一个环节，光掩模是集成电路的

模板，随着晶体管变得越来越小，光掩模的制造也变得越来越复杂。

就目前市场情况来看，电子束系统是制作光掩模的主要曝光技术。其

曝光的精度可以达到纳米量级，因为可被广泛使用于超大规模集成电

路中，受到了市场的青睐。

光掩模作为集成电路的原始模板，其精度必须得以保障，因此，在生

产过程中超出预期尺寸的缺陷必须得到识别和纠正。因此，电子束修

复也成为了光掩模技