晶圆制造与光刻机—工业皇冠上的明珠

一、光刻工艺在产业链中的定位

集成电路制造是将芯片设计图形从掩膜版转移至硅片，并实现相应功能的关键过程。该环节包含光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积、化学机械研磨等多个步骤。其中，光刻作为图形转印的核心工序，直接决定了芯片的特征尺寸与集成度，是半导体制造中技术含量最高、设备成本最集中的环节。

二、光刻工艺流程与基本原理

光刻的本质是将电路设计图形通过光学成像方式精确“复制”到涂覆光刻胶的硅片表面。其标准工艺包含八大步骤：1）气相成底膜：增强光刻胶与硅片表面的附着力；2）旋转涂胶：通过高速旋转使光刻胶均匀覆盖硅片；3）软烘：去除胶层溶剂，提高稳定性；4）对准曝光：将掩模版图形通过光学系统投影至光刻胶；5）后烘：缓解曝光过程中的驻波效应；6）显影：溶解曝光（或未曝光）区域的光刻胶，形成图形；7）坚膜烘焙：提高光刻胶的耐刻蚀能力；8）检测：对图形质量进行量测与缺陷识别。

三、光刻机的分类与技术演进

光刻机的核心在于其光源系统，光源波长直接决定了设备的工艺节点和分辨率。按光源类型可分为三类：

1）紫外光刻机：采用汞灯光源，波长范围436nm至365nm，对应g-line与i-line技术；制程节点覆盖800nm至250nm，主要用于成熟制程及特殊器件制造。

2）深紫外光刻机：采用准分子激光光源，包括KrF与ArF/ArFi，波长分别为248nm和193nm（浸没式ArFi可达134nm等效波长）；制程能力从180nm延伸至7nm，是目前应用最广泛的光刻设备；采用复杂的透镜组系统，通过4:1比例的掩模图像转印技术实现图形微缩。

3）极紫外光刻机：采用13.5nm极紫外光源，是当前最先进的光刻技术；主要用于7nm及以下高端制程，技术门槛极高，目前由ASML独家垄断；其光学系统全面改用反射式结构，对镜面精度与系统控制要求极为苛刻。

四、光刻机的核心子系统构成

光刻机是光、机、电、控等多学科技术的高度集成系统，主要包括以下子系统：光源系统：产生特定波长的曝光光束；光学系统：包含照明单元与投影物镜，负责光束整形与图形精准转印；双工作台系统：实现掩模版与硅片的高速、高精度同步运动；掩模版与传送系统：保障图形载体的精准定位与传输；控制系统：集成算法与软件，实现全过程协同调度与误差补偿。

五、光学系统：光刻精度的决定性因素

光学系统是光刻机中最关键的子模块，其性能直接影响图形转印的精度与分辨率。主要包括：1）投影物镜：通常由15–20片直径200–300mm的高纯度透镜组成，用于校正像差、畸变和场曲，确保图形高保真转印；2）辅助光学元件：如反射镜、偏振器、滤光片、光阑等，用于调控光路与成像质量。

ASML的光刻机光学系统由德国蔡司独家供应，其物镜组高度超过1米，直径逾40厘米，内部镜片需达到原子级面形精度。尤其在DUV光刻机中，透镜系统需在深紫外波段实现近乎完美的像质控制，技术难度极大。

六：国内光刻机超精密光学部件公司介绍

6.1 科益虹源——光源系统 （华为参股）

科益虹源是我国稀缺的、全球范围内第三家掌握光刻准分子激光技术全链条研发与产业化能力的高科技企业。公司聚焦光刻机三大核心子系统之一——光源系统的技术攻关与产品开发，在ArF光刻光源等关键领域实现重要突破，具备自主可控的研发制造能力。

业务范围涵盖自主研制的光刻曝光光源产品、进口高端光源的技术支持与服务、集成电路检测用光源、特种高压电源、以及高端光源核心元器件等产品的销售与技术服务。其核心产品为DUV（深紫外）光刻光源系列，广泛应用于先进制程集成电路制造环节，助力国产光刻装备产业链的完善与升级。

6.2 国望光学

国望光学及其子公司长春国科精密（未上市）是国内高端光刻机核心子系统——光学投影物镜系统的领军研发与产业化平台。公司专注于光刻机中技术门槛最高、直接决定图形转印精度的曝光光学系统，其产品范围覆盖浸没式光刻曝光光学系统、显微光学系统，以及配套的超精密光学检测与光机一体化装置。

作为公司重要技术支撑方，长春光机所是国望光学的股东单位之一，持续为其注入前沿光学研发能力。目前，由国科精密自主研制的国内首套NA0.75 ArF 曝光光学系统“Epolith A075”已成功交付用户，标志着我国在高端光刻光学系统领域实现关键突破，为国产光刻机自主化奠定了坚实的核心部件基础。

6.3 福晶科技

福晶科技是全球激光晶体元器件领域的龙头企业，凭借其在功能晶体材料生长与加工方面的核心技术，建立了极高的工艺壁垒和盈利能力，净利率水平在行业中表现突出。进入ASML供应链体系，是其部分光学元件的供应商，具备国际顶尖的客户认可度。

公司主要业务涵盖三大产品板块：

1）晶体元器件：作为全球知名的LBO、BBO、Nd:YVO4、TGG等晶体供应商，产品线覆盖非线性光学晶体、激光晶体、磁光晶体、双折射晶体、声光与电光晶体等，是固体激光器、光纤激光器等核心光源装置的关键基础材料。

2）精密光学元件：提供包括窗口片、反射镜、棱镜、偏振器、球面/非球面透镜、波片、分光镜、衍射光栅等全系列光学元件，应用于激光谐振腔构建、光束准直与聚焦、光路传输、光束整形、偏振控制及分光合束等场景，下游覆盖激光加工、光通信、激光雷达、AR/VR、半导体设备、光学检测及生命科学等多个高端领域。

3）激光器件：在光学元件基础上进一步集成开发磁光、声光、电光等功能器件，并配套驱动器、光纤传输系统、光开关、光学镜头等模块化产品，为客户提供激光调控与传输的系统级解决方案。

福晶科技已形成“晶体材料—光学元件—激光器件”的垂直整合能力，其产品在激光系统的光路生成、调控与传输环节具有关键作用，是高端装备制造中不可或缺的光学平台级供应商。

6.4茂莱光学

主要产品包括精密光学器件、光学镜头和光学系统。

茂莱光学作为高端精密光学领域的核心供应商，其产品在半导体制造的关键环节——特别是晶圆检测与光刻机系统中扮演着重要角色。公司具备覆盖深紫外（DUV）、可见光到远红外的全谱段光学技术能力，为全球领先的半导体设备商提供定制化的光学解决方案。

在光刻机领域，茂莱光学为光刻机的光学系统提供关键光学器件，包括用于匀光与中继照明模块的精密光学元件，以及投影物镜中的部分镜片；同时，也为光刻机的双工作台位移测量系统提供高精度的棱镜组件，直接参与支撑光刻机的精准定位与成像精度。

在半导体检测领域，公司是Camtek、KLA等全球知名检测设备厂商的重要光学模组供应商，为其提供用于缺陷检测、量测等环节的光学子系统。此外，茂莱光学也与上海微电子等国内光刻设备领军企业建立了长期战略合作，共同推进国产光刻与检测装备的自主化进程。

以上不构成投资建议！