DUV قناع فارغ: فرصة الاستبدال المحلي التالية على مستوى "مادة المقاومة الضوئية"

في سلسلة تصنيع أشباه الموصلات العظيمة، تكون آلة الطباعة الحجرية (ليثوغرافيا) هي النجمة تحت الأضواء، ومادة المقاومة الضوئية (فوتوريزيست) هي محور النقاش في السوق، بينما قناع الفراغ (Blank Mask) - هذه "الزجاجة المطلية" التي تبدو عادية - كانت مهملة في الزاوية لفترة طويلة. ومع ذلك، فإن هذا "القناع الفارغ" الذي لم يُكتب عليه بعد أنماط الدوائر، يشكل المصدر الفيزيائي لدقة عملية الطباعة الحجرية، ويحدد كفاءة التحويل النهائية من التصميم الهندسي إلى معدل إنتاج الرقاقات.

أولاً، ماذا حدث؟ — طريق بديل محلي لقناع الفراغ DUV

1. ما هو قناع الفراغ؟

قناع الفراغ (Blank Mask)، المعروف أيضًا باسم ركيزة القناع أو لوحة القناع الفارغة، هو المادة الأساسية لصنع قناع ضوئي (Photomask). إذا شبهنا تصنيع الرقاقات بالطباعة، فإن آلة الطباعة الحجرية هي الطابعة، والقناع الضوئي هو لوحة الطباعة، وقناع الفراغ هو "اللوحة الفولاذية الفارغة" المستخدمة في صنع لوحة الطباعة.

من الناحية الفيزيائية، يتكون قناع الفراغ من ركيزة عالية النقاء مصقولة بدقة (مثل الكوارتز الاصطناعي أو زجاج الصودا) وطبقة غشاء وظيفية نانومترية (تحتوي على طبقة حجب الضوء وطبقة مقاومة ضوئية). أثناء عملية الطباعة الحجرية، يتم معالجة قناع الفراغ من خلال عمليات التعريض والتطوير والحفر لتحويله إلى قناع ضوئي ذو أنماط محددة، ثم يتم نقل هذه الأنماط إلى الرقاقة. تحدد المؤشرات الرئيسية لقناع الفراغ مثل التسطح، وتجانس طبقة الغشاء، وكثافة العيوب بشكل مباشر دقة نقل الأنماط الضوئية، وبالتالي تؤثر بشكل حاسم على إنتاجية وأداء عملية تصنيع الرقاقات.

2. كيف يتم تصنيف أقنعة الفراغ؟

حسب طول موجة الطباعة الحجرية، تنقسم أقنعة الفراغ إلى ثلاث فئات رئيسية:

الفئة الأولى هي قناع الفراغ الثنائي (Binary Blank Mask)، ويستخدم بشكل رئيسي في عمليات g-line و i-line و KrF (248nm)، وهو النوع الأكثر استخدامًا في العمليات الناضجة، وعادة ما يستخدم هيكل ركيزة كوارتز + طبقة امتصاص من الكروم (Cr).

الفئة الثانية هي قناع الفراغ المزاح الطوري المخفف (Attenuated Phase Shift Blank Mask)، ويتوافق بشكل أساسي مع ArF (193nm) وبعض العمليات المتقدمة. مقارنة بالقناع الثنائي التقليدي، تمت إضافة مواد إزاحة طورية مثل MoSi (موليبدينوم-سيليكون)، مما يحسن تباين التصوير من خلال مبدأ التداخل، وتزداد صعوبة التحكم في طبقة الغشاء بشكل كبير.

الفئة الثالثة هي قناع الفراغ EUV، والتي تمثل أعلى حد تكنولوجي في الصناعة، ومناسبة للعمليات المتقدمة بحجم 7 نانومتر وما دون، وتتطلب استخدام ركيزة منخفضة التمدد الحراري للغاية (LTEM) وهيكل غشاء عاكس متعدد الطبقات من Mo/Si يتراوح بين 40-50 طبقة.

حسب مجال التطبيق، يمكن تقسيمها أيضًا إلى قناع الفراغ لأشباه الموصلات، وقناع الفراغ لشاشات العرض (FPD)، وقناع الفراغ للوحات الدوائر المطبوعة (PCB)، حيث أن أعلى عتبة تقنية وأعلى قيمة مضافة هو قناع الفراغ لأشباه الموصلات.

3. لماذا يعتبر البديل المحلي لقناع الفراغ DUV مهمًا بشكل خاص تحت موجة الذكاء الاصطناعي؟

غالبًا ما يربط السوق بين الذكاء الاصطناعي وعملية EUV المتقدمة بشكل مباشر، لكن هذا الإدراك يتجاهل الطلب الأكبر بكثير على العمليات الناضجة في سلسلة صناعة الذكاء الاصطناعي.

أولاً، لا يزال الطلب الرئيسي لصناعة أشباه الموصلات الصينية يأتي من عملية DUV. حاليًا، تتركز العمليات الرئيسية لمعظم مصانع الرقاقات مقاس 12 بوصة في الصين على العقد 28 نانومتر و40 نانومتر و55 نانومتر و65 نانومتر و90 نانومتر، وكلها تعتمد على طباعة ليثوغرافية KrF و ArF. حتى في بعض المنتجات المنطقية الأكثر تقدمًا، نظرًا للقيود على معدات EUV، لا يزال المصنعون المحليون يعتمدون على الطباعة الحجرية الغاطسة ArF مع تعريض متعدد لتحقيق دقة أعلى، وهذا لا يقلل من الطلب على قناع الفراغ DUV، بل على العكس، يزيد من استخدام قناع الفراغ ArF المتقدم وقناع الفراغ PSM بسبب زيادة عدد طبقات القناع. ……