光掩模及空白掩模行业研究：集成电路制造的光刻蓝本

光掩模及空白掩模行业研究--集成电路制造的光刻蓝本证券分析师姓名：葛星甫资格编号：S1350524120001邮箱：gexingfu@huayuanstock.com请务必仔细阅读正文之后的评级说明和重要声明投资评级：看好（维持）证券研究报告|行业专题报告电子2025年9月3日主要内容1. 光掩模：集成电路制造的光刻蓝本2. 空白掩模：光掩模之核3. 产业主要公司4. 风险提示光掩模是连接IC设计与制造的关键图形蓝本资料来源：清溢光电招股说明书，中国科学技术大学微纳研究与制造中心，华源证券研究所3光掩模工作原理光掩模结构示意图n掩膜版（Photomask）又称光罩、掩模版、光刻掩膜版等，是液晶显示器、半导体等制造过程中的图形“底片”转移用的高精密工具。光掩模用于下游电子元器件制造业批量生产，是下游电子元器件制造业流程衔接的关键部分，是下游产品精度和质量的决定因素之一，是产业链中不可或缺的工具，具有资本密集、技术密集的特点。n光掩模是由不透明的遮光薄膜在透明基板上形成掩膜图形结构。掩膜基板又分为苏打掩膜基板和石英掩膜基板，是制作微细光掩膜图形的感光空白板。光掩模广泛嵌入芯片制造等产业的核心工艺流程资料来源：深圳清溢光电股份有限公司招股说明书，华源证券研究所4按下游应用领域分类简介品种平板显示行业1. 薄膜晶体管液晶显示器(TFT)掩膜版，包括阵列(Array)掩膜版、彩色滤光片(CF)掩膜版;2. 有源矩阵有机发光二极管显示器(AMOLED)掩膜版3. 超扭曲向列型液晶显示器(STN)掩膜版。触控行业1、内嵌式触控面板(In Cell、On Cell)掩膜版；2、外挂式触控(OGS)掩膜版等。半导体行业1、半导体集成电路凸块(IC-Bumping)掩膜版；2、集成电路代工(IC-Foundry)掩膜版；3、集成电路载板(IC-Substrate)掩膜版；4、发光二极管(LED)封装掩膜版。电路板1、柔性电路板(FPC)掩膜版；2、高密度互连线路板(HDI)掩膜版。光掩模产业链光掩模制造的技术难点—多环节协同的高精度制造体系资料来源：龙图光罩招股说明书（申报稿），华源证券研究所51、上述工艺流程图仅包含半导体掩模版的关键生产流程，不代表全部工序；2、光刻的前制程指光刻环节，后制程指光刻后的显影、蚀刻、脱膜等环节。技术环节分为 CAM设计 → 光刻 → 缺陷检测修复所属环节技术难点具体内容CAM 版图处理非标数据识别与转换难点1.版图数据格式多样，存在大量非标设计；2.非标数据无法直接生成光刻图形；3.依赖厂商具备丰富的版图处理经验。图形补偿难点1.线宽极小、密度高，易出现图形失真；2.需使用 OPC 等补偿技术确保图形精度。对位标记难点1.对位图形种类多，格式复杂；2.无法精准标记会导致多层图形无法叠合。光刻环节光刻制程管控难点 1.曝光过程易受温湿度、震动等干扰；2.参数波动将引起图形位置误差。位置精度控制难点 1.掩模层数多，需高精度图层套准；2.对位误差会影响芯片图形完整性。曝光控制难点1.曝光能量需精准控制；2.过曝/欠曝将影响图形成像质量。工艺匹配难点1.掩模跨设备使用，工艺参数差异大；2.匹配不当影响曝光一致性与良率。显影刻蚀控制难点 1.涉及线宽、刻深、均匀性等参数；2.需精准控制液体流速、刻蚀时间与温度。检测环节关键参数测量难点 1.需高精度测量图形参数并验证一致性；2.要求检测能力匹配设计精度。缺陷修补与异常移除难点1.缺陷直接影响芯片良率与性能；2.需精准识别与修复粒子/缺陷等异常。制造流程中的主要技术难点先进制程推动光掩模产业迭代，精细度持续提升，价值量连续攀升资料来源：《超大规模集成电路先进光刻理论与应用》，作者：韦亚一，华源证券研究所6n伴随着制程节点的持续迭代升级，光掩模的技术也持续迭代，单片掩模的价格、关键掩模的数据量、整套掩模的价值量也呈现攀升趋势。在65-45nm制程时代，掩模基板类型为Att.PSM相移掩模，单片价值量约9-12万美元，全套光掩模的价值量150-210万美元；到32nm时代，掩模转向OMOG【不透明的MoSi硬掩模】，CD Uniformity、CD Targeting精度显著提升，栅极掩模的价值量提升至20万美元/片以上，全套掩模的价值量上升至300万美元及以上。光掩模的技术指标图掩模基板的技术指标图nCD uniformity：是指光掩模上线宽的均匀性(3σ)nCD targeting：是指掩模上图形的线宽与目标值的偏差(3σ)nRegistration：是指图形在光掩模上放置的误差，即图形放置的位置与理想位置之间的偏差(3σ)nMask to Mask OL：是指掩模之间套刻标识(overlay mark)的对准偏差(3σ)光掩模主要分苏打和石英两类，石英类广泛使用于集成电路制造中资料来源：龙图光罩招股说明书（申报稿），华源证券研究所7项目石英掩模版苏打掩模版基板材质高纯度石英玻璃苏打玻璃热膨胀系数低，稳定性高相对较高表面平整度高平坦度，适配精细光刻工艺相对较弱，适用于中低精度需求成本高相对较低典型应用功率半导体、MEMS、先进IC封装等中低端半导体制造，半导体封装，光学器件、触控屏、电路板制造等按材料分：Ø石英 vs 苏打掩模版：性能差异决定应用定位主要光掩模类型产品对比石英掩模版苏打掩模版关键参数关键参数说明半导体掩模版平板显示掩模版PCB掩模版掩模版最小线宽掩模线宽越小，制作难度越高，对应下游产品线宽越小0.5μm1.2μm10μmCD 精度数值越小，说明精度越高0.02μm0.10μm0.50μmCD 精度均值偏差数值越小，说明精度稳定性越高0.02μm0.12μm1μm位置精度数值越小，掩模实际图形位置与设计值偏差越小，精度越高0.02μm0.28μm—套刻层数下游生产过程中使用的掩模层数，层数越多对掩模套刻要求越高成套芯片用掩模版包含的张数较多，通常十几张到数十张不等成套的平板显示用掩模版一般数量相对较少，即使是AMOLED一般也仅需要十数张通常张数为个位数光掩模是集成电路核心材料品类，2023年市场规模预计为95亿美元资料来源：观研报告网，华源证券研究所8n全球集成电路材料市场持续增长Ø预计2023 年全球半导体材料市场规模达794亿美元；n光掩模价值量占比高Ø光掩模是半导体材料中占比第三大的产品，预计占到半导体材料市场价值量的12%；n光掩模市场庞大Ø预计23年，全球光掩模市场规模达到95.28亿美元。56.2887.2495.2801020304050607080901002017201820192020202120222023E市场规模（亿美元）2017年-2023年全球光掩模市场规模（根据比例进行粗算）硅片电子特气光掩模光刻胶配套化学品抛光材料湿法化学品其他半导体材料市场结构46972779401002003004005006007008009002017201820192020202120222023E市场规模（亿美元）2017年-2023年全球半导体市场规模12%主要内容1. 光掩模：集成电路制造的光刻蓝本2. 空白掩模：光掩模之核3. 产业主要公司4. 风险提示空白掩模：光掩模之核n空白掩模作为半导体光刻工