EUV光罩缺陷检测设备市场调研：预计2030年全球市场规模将达到34亿美元
掩膜版又称光掩模、光罩、掩模版，英文为Photomask 、Mask或Reticle，是微电子加工技术常用的光刻工艺所使用的图形母版。掩膜版作为图形信息的载体，通过曝光过程，将图形转移到基体材料上，从而实现图形的转移。
掩膜版缺陷检测是半导体光刻工艺中的关键环节，旨在检查掩膜版并识别修复其上的缺陷。掩膜版作为光刻工艺中至关重要的组件，负责将电路图案精确转移到晶圆上，其品质直接关乎晶圆图案的精确度及最终器件的性能表现。缺陷类型多样，涵盖颗粒污染、图形断裂、桥接问题以及掩膜版材料本身的瑕疵。
EUV掩膜版缺陷检测设备是一种专用设备，在半导体高端制程工艺中起着重要作用。鉴于EUV光刻技术所要求的高精度，掩膜板上哪怕是最微小的缺陷也可能显著影响晶圆上电路图案的质量，进而对芯片的性能和产量造成不利影响。因此，采用专门的检测设备对EUV掩膜板实施严格检验，是保障半导体制造质量不可或缺的关键环节。
目前来看，光学检测是半导体检测技术中的主流，半导体光学检测类型包括了有图形、无图形以及掩膜版检测。其中有图形缺陷检测又分为明场合暗场检测，两者都是通过光信号进行分析，区别在于明场是垂直反射光信号，而暗场是散射光信号。
在半导体光刻工艺中，需要针对不同的掩膜版使用对应的光源。不同的掩膜版应用差异较大，总的可以分为二元掩膜版、相移掩膜版和EUV 掩膜版。EUV掩膜版是专为EUV（极紫外）光刻技术设计的新型掩膜版。鉴于EUV波长极短且易被多种材料吸收的特性，传统的折射元件如透镜无法使用，而是依据布拉格定律，通过多层（ML）结构实现光束的反射（与EUV不同的是，DUV使用的是透射光）。此类掩膜版广泛应用于7nm、5nm、3nm和 2nm（台积电计划2025年量产）高端制造工艺中。
在DUV光刻或光学掩模技术中，pellicle（保护膜）扮演着关键角色。掩膜检测工具在193nm的曝光波长下运行，通过这层薄膜执行检查，对于晶圆厂而言，这是一个既直接又高效的流程。然而，在极紫外（EUV）光刻技术方面，掩膜的制造过程需要在专门的掩膜车间进行。此时，对掩膜的检查变得更为复杂，因为它需要一个高分辨率的系统。在晶圆厂环境下，理想状况是使用一层薄膜来保护掩模免受颗粒污染，同时又能让检测系统透过这层薄膜进行工作。如果没有缺陷，则可以继续进行；如果检测到缺陷，则需要移除保护膜pellicle，再将掩膜送到掩膜车间进行清洗。
目前来看，掩膜版检测技术主要是光学检测和SEM检测。其中光学检测的企业主要是Lasertec和KLA，而SEM检测则是爱德万。从下游应用来看，只要掩膜版用到保护膜Pellicle，则需要用到EUV掩膜检测设备（换句话而言，只要有EUV光刻机，则必须要用到EUV检测设备），但目前下游终端厂商不一定所有的EUV掩膜版都会与Pellicle一起使用。
根据QYResearch最新调研报告显示，预计2030年全球EUV光罩缺陷检测设备市场规模将达到34亿美元，未来几年年复合增长率CAGR为12.1%。
目前，EUV光罩缺陷检测设备市场主要被KLA和Lasertec垄断。EUV光罩缺陷检测设备属于高精尖设备，交货时间比较长，比如Lasertec的交期为两年。未来几年，头部这两家企业在EUV光罩缺陷检测市场仍将保持着垄断地位。
从产品类型及技术方面来看，EUV主要应用于7nm及以下节点，其中3nm量产相对比较晚，所以尤以7/5nm居多。2023年EUV光罩缺陷检测设备在5-7nm工艺节点应用份额为95%，随着台积电2nm工艺的商业化，预计到2030年，EUV光罩缺陷检测设备在3nm及以下节点应用份额将达到30%。
EUV光罩缺陷检测设备主要用于光罩厂和Fab厂。其中Fab厂包括了光罩产线以及晶圆制造产线。对于Fab厂，采用EUV光罩缺陷检测设备的主要原因有两方面。首先，一旦光罩上贴上了防护膜pellicle，除了EUV检测设备外，其他类型的设备（如电子束或DUV设备）难以达到高灵敏度的检测效果。这是因为防护膜的存在会干扰这些设备的检测能力，使得它们难以准确识别出微小的缺陷。其次，EUV检测设备具有更高的检测精度，能够发现那些传统DUV掩膜检测手段无法捕捉到的缺陷和颗粒。一直以来，光罩厂份额占比相对较大，2023年达到了61%左右。但随着更小的先进工艺节点商业化加速，预计到2030年，Fab厂的份额将达到42%。
主要驱动因素:
1. 国家政策的支持是行业发展的核心驱动力
EUV光罩检测设备属于半导体产业中的一小类。许多国家和地区通过提供财政补贴、税收优惠、研发资金等方式，支持本国企业在半导体领域的技术创新和发展。比如美国总统2022年8月签署的《CHIPS and Science Act》提到提供527亿美元的半导体制造补贴；欧盟于2023年4月18日通过《EU Chips Act》政治协议，预计提供430亿欧元的半导体制造补贴；英国也于2023年5月19日发布《The National Semiconductor Strategy》，计划将在未来10年内提供半导体制造业及研发单位10亿英镑的援助。
2. 终端市场需求
ChatGPT 和生成式A1 所用的 GPU等逻辑器件的芯片尺寸非常大。与芯片尺寸较小的掩模版相比，掩模版尺寸加倍会使颗粒落在掩模版上的概率加倍，因此预计未来将使用防护膜。⼀旦贴上防护膜pellicle，除了EUV检测设备之外，其他类型设备（比如电子束或者DUV）无法以高灵敏度进⾏检测。随着微型化的发展，以前太小而不成问题的缺陷和颗粒也会影响器件的产量。检测此类微小缺陷和颗粒的需求将增加对EUV 掩模缺陷检测设备的需求。
主要阻碍因素:
设备成本以及维修费用昂贵：EUV光罩缺陷检测设备是目前全球比较昂贵的半导体设备之一。制造这些高精度的设备需要尖端的材料和技术，例如高分辨率成像技术和高能光源，这大大推高了研发和制造成本。此外，为了实现高精度检测，设备还需要在超洁净、超稳定的环境中运行，这进一步增加了基础设施建设的成本。EUV设备的维护需要专业知识和高技术含量的设备维护，进一步增加了总成本。
行业发展趋势:
高分辨率/NA检测：高分辨率与高级数值孔径（NA）检测：鉴于工艺节点的持续缩小，EUV光罩缺陷检测设备亟需具备更高的分辨率能力。展望未来，这些设备将融合更尖端的传感器技术和人工智能（AI）算法，旨在实现前所未有的检测精度与灵敏度，确保满足日益严格的制造工艺标准。
多功能集成：随着半导体制造技术的日新月异，EUV光罩缺陷检测设备的功能需求日益多元化。未来的发展趋势将是朝着多功能集成方向迈进，不仅限于单纯的缺陷检测，还将涵盖缺陷的自动分类、精确定位乃至初步修复等附加功能，从而全面提升设备的综合效能与操作效率。
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