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光刻物镜(光刻投影物镜)技术壁垒极高 德国蔡司一家独大

2026-08-18 17:37      责任编辑:王昭    来源:www.newsijie.com    点击:


  光刻物镜即光刻投影物镜,是由二三十片精密透镜或六面超大反射镜组成的光学系统,用于光线聚焦,并将掩模上的图案缩小后精确投射至硅片表面,决定着芯片制程的上限。

  根据新思界产业研究中心发布的《2026-2030年光刻物镜(光刻投影物镜)行业市场供需现状及行业经营指标深度调查分析报告》显示,光刻物镜是光刻机最难量产、最复杂的核心零部件:光刻物镜的透镜从毛坯玻璃到成品透镜,需经过上百道工序,且每一片透镜元件的面形精度要求控制在原子级别,二三十片透镜叠在一起后,要求波前误差(WFE)小于1纳米RMS,几乎不能存在面形误差、中心偏、间距误差、材料不均匀性等任何误差源。

  目前光刻物镜主要分为DUV透射式物镜(适配28nm及以上成熟制程)、EUV反射式物镜(适配7nm以下先进制程)两大技术路线。普通光学玻璃难以适配193nm波长,仅有熔融石英和氟化钙(CaF2)单晶两种材料可满足DUV透射式物镜需求,目前全球仅有德国Heraeus、德国Schott、美国Corning等几家欧美企业能提供193nm光刻级熔石英。

  在EUV时代,EUV反射式物镜技术难度进一步升高。由于13.5nm波长的极紫外光能量太高,玻璃、金属等任何材料都会强烈吸收,透射式物镜方案不再适用,改用全反射式结构——多层膜反射镜是唯一解决方案。多层膜反射镜由交替蒸镀钼和硅组成,在13.5nm波长下,通过布拉格衍射效应,多层膜反射镜仅可实现约70%的反射率。

  光刻物镜性能决定光刻机的分辨率、套刻精度,由于技术壁垒极高,目前德国蔡司一家企业几乎垄断全球全部高端市场,且垄断格局2-3年内无法打破。德国蔡司是全球唯一EUV反射式物镜量产厂商,和ASML深度绑定独家供货,由于生产周期长,蔡司光刻物镜交付周期在18个月以上,极大地制约了ASML光刻机扩产进度,ASML光刻机订单已排至2028年。

  新思界行业分析人士表示,在中低端DUV透射式物镜上,已有尼康、佳能等企业具有自产能力,配套自家光刻机整机。我国光刻机物镜研发参与者主要包括茂莱光学、国科精密、长春光机所等,其中长春光机所研制了波像差优于0.75nm RMS的两镜EUV光刻物镜系统,接近ASML同类产品水平。

  随着先进制程向7nm及以下演进,高端EUV物镜市场需求正快速释放,但由于技术壁垒高,目前仅有德国蔡司一家企业具有量产能力,我国需求依赖进口、国产化率极低,未来几年,光刻物镜供需紧张格局将持续延续。

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