【光刻设备】盘点光刻机产业链的国产核心零部件供应商(二)——量/检测设备及计算光刻软件

半导体产业研究 2025-06-30 18:11

【内容目录】

1.DUV光刻机简要结构

2.量测/检测相关公司

3.计算光刻相关公司

4.支持国产光刻机产业链的部分学术机构


【湾芯展推荐】本文涉及的企业

禹衡光学,中科飞测,上海精测,东方晶源,部分学术机构。

概述

本文盘点光刻机产业链的部分国产公司及部分学术机构,包含禹衡光学,中科飞测,上海精测,东方晶源,各高校及科研院所。展示了各公司的核心技术、主要产品、产品在光刻机中的应用、竞争优势、部分产品资料,细分赛道还进行了与国际先进技术水平的对比分析。

DUV光刻机简要结构

下图为典型的DUV光刻机结构,已做模块化标注。

光源系统:产生特定波长、功率稳定的激光,为光刻提供能量基础;

光学系统:将光源光束精确传输并聚焦,实现掩膜图案的高分辨率投影;

光罩(掩膜板)系统:承载、移动和定位芯片设计图案的掩膜板,通过透光/遮光区域控制激光投射;

晶圆系统:承载、移动并精确定位晶圆,实现高速扫描曝光与多层图案对齐;

在此过程中,除了本系列前文中提过的“硬件”核心部分,还需要精确的数据采集及数据反馈等“软件”部分。本文盘点国产光刻机产业链中,光刻机量检测及数据部分的相关公司。

量测/检测相关公司

量测/检测是半导体制造的“眼睛”和“医生”,通过对关键工艺参数的精准实时监控及数据采集,量测/检测可以保证半导体制造的良率,是工艺开发迭代、技术升级决策的数据支撑,也是智能化制造的数据库来源。

其中,量测通常指获得精确物理数值的测量,检测通常指识别晶圆或图形/结构缺陷的有无。

量测/检测涉及到的主要的国产公司如下:

禹衡光学

核心技术:

光栅编码技术、全阵列扫描抗干扰技术。

主要产品:

绝对式光栅尺、角度编码器。

产品在光刻机中的应用:

用于光刻机工作台运动控制系统中,高精度的位置测量及数据反馈。

竞争优势:

国内光栅编码器龙头,高端光栅编码器国内唯一供货商,承担国家“02专项研发任务,打破海德汉(Heidenhain)垄断。目前处于国内领军,国际一流水平。

与国际先进水平对比:

部分产品资料:

JFT-40绝对式光栅尺

JKN-8H光栅角度编码器

资料来源:公司官网

中科飞测

核心技术:

/暗场纳米图形晶圆缺陷检测技术、三维形貌量测技术(光学+大数据算法)。

主要产品:

无图形/图形晶圆缺陷检测设备、光学关键尺寸量测设备,良率管理软件系统。

产品在光刻机中的应用:

光刻工艺前后的晶圆检测,多次曝光的套刻精度量测,半导体器件的关键尺寸和三维形貌量测。

竞争优势:

国内唯一覆盖28nm以下先进制程的检测设备商客户包括中芯国际、长江存储。

与国际先进水平对比:

检测灵敏度:KLA(国际龙头)支持5nm以下,中科飞测目前支持14nm量产,7nm验证中。

套刻量测精度:接近ASMLMetrology系统,但多图层叠加量测稳定性待提升。

部分产品资料图:

图形晶圆缺陷检测设备,主要应用于图形晶圆表面亚微米量级缺陷检测。

资料来源:公司官网

上海精测

核心技术:

光学量测技术,电子束检测技术,配套算法与系统集成。

主要产品:

薄膜厚度量测设备,光学关键尺寸量测(OCD)设备,电子束缺陷复查设备。

产品在光刻机中的应用:

光刻掩膜校准,缺陷闭环管理,光刻技术迭代的数据支持

竞争优势:

客户认可:国内唯一实现12OCD设备(中芯国际交付)和电子束缺陷复查设备量产的企业,膜厚/OCD/电子束设备均获中芯、长江存储等头部客户重复订单。

资金充足:国家大基金一、二期双重投资,2025年再获增资。

与国际先进水平对比:

部分产品资料:

EPROFILE FD系列,光学关键尺寸和形貌测量系统。可精准表征FinFET器件、三维鳍式晶体管结构,以及垂直堆叠NAND闪存、DRAM存储单元等复杂三维结构的形貌参数。

eView系列电子束晶圆缺陷检查和晶圆分类系统,低能电子束分辨率低至 1.4 纳米,每小时可采集多达 6000 张缺陷图像,适用于先进制程。

计算光刻相关公司

在高精度光刻中,因为光学衍射效应等因素,会导致图形从掩膜板转移到晶圆的过程中发生变形,如下图所示。因此,为了修正转移过程中的图形畸变,需要预先对掩膜板上的图形进行变形设计,这就是计算光刻技术,其核心方法包括光学邻近效应修正(OPC)、光源-掩膜协同优化(SMO)、反向光刻技术(ILT)和多重图形技术(MPT)。

资料来源:华中科技大学教学课件

东方晶源

全称:东方晶源微电子科技(北京)有限公司,注意与紫光国微集团下的公司区分。

核心技术:

东方晶源围绕“良率管理”,构建了硬件(电子束量检测技术)+软件(计算光刻技术)+数据平台(全流程良率优化系统)一体化的技术生态。

主要产品:

计算光刻软件平台(PanGen套件)、电子束缺陷检测设备

产品在光刻机中的应用:

掩膜板图形校正,光刻后质量监控,工艺迭代与光刻机协同优化,光刻全流程良率管理。

竞争优势:

全栈能力:国内唯一同时量产电子束设备+计算光刻软件的企业,覆盖光刻前(掩模优化)中(量测)后(缺陷管理)全链条。

资金充足:承担三项国家“02专项,获大基金投资

技术壁垒:软硬件协同技术生态,HPO体系打通设计-制造数据流,客户综合良率提升5-8%

国际先进水平对比:

部分产品资料:

电子束缺陷检测设备EBI,面向300nm制程

计算光刻产品(OPC

资料来源:公司官网

支持国产光刻机产业链的部分学术机构

结语

目前半导体前道量/检测设备的综合国产化率不足5%,计算光刻软件的综合国产化率不足3%,先进制程中占比更低,是半导体设备及技术中,国产替代率最低的部分之一。

业界的短期目标是:

量测设备国产化率提升至15%,重点突破28nm成熟制程设备量产;

计算光刻软件形成OPC+ILT全流程能力,覆盖14nm工艺验证。

前路艰巨,望业界人士继续努力。

*参考资料:各公司及机构官网、年报及公开资料


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