DUV空白掩膜版：下一个“光刻胶”级别的国产替代机遇

Na vasta cadeia de fabricação de semicondutores, a litografia é a estrela sob os holofotes, o fotorresistente é o foco das discussões do mercado, e a máscara em branco (Blank Mask) — esse pedaço aparentemente comum de "vidro revestido" — permaneceu por muito tempo em um canto negligenciado. No entanto, é exatamente essa "máscara em branco" sem circuitos gravados que constitui a fonte física da precisão do processo litográfico, determinando a eficiência final da transferência do projeto para o rendimento do wafer.

I. O que aconteceu? — A máscara em branco DUV inicia o caminho da substituição doméstica

1. O que é uma máscara em branco?

A máscara em branco (Blank Mask), também conhecida como substrato de máscara ou placa em branco de máscara, é o material base para a fabricação de fotomáscaras (Photomask). Se compararmos a fabricação de wafers à impressão, a litografia é a impressora, a fotomáscara é a chapa de impressão, e a máscara em branco é a "chapa de aço em branco" usada para fabricar a chapa de impressão.

Em termos de composição física, a máscara em branco é composta por um substrato de alta pureza polido com precisão (como quartzo sintético ou vidro soda) e camadas de filme funcional em escala nanométrica (incluindo camada opaca e camada fotorresistente). Durante o processo litográfico, a máscara em branco é processada através de etapas como exposição, revelação e gravação para se tornar uma fotomáscara com padrões específicos, que então transfere esses padrões para o wafer. Indicadores-chave como planicidade da máscara em branco, uniformidade da camada de filme e densidade de defeitos determinam diretamente a precisão da transferência do padrão litográfico, influenciando decisivamente o rendimento do processo do chip e o desempenho.

2. Como as máscaras em branco são classificadas?

De acordo com o comprimento de onda da litografia, as máscaras em branco são divididas principalmente em três categorias:

A primeira categoria é a Binary Blank Mask (máscara em branco binária), aplicada principalmente em processos g-line, i-line e KrF (248nm), sendo o tipo mais amplamente usado em processos maduros, geralmente adotando a estrutura de substrato de quartzo + camada absorvedora de cromo (Cr).

A segunda categoria é a Attenuated Phase Shift Blank Mask (máscara em branco de deslocamento de fase atenuado), correspondendo principalmente ao ArF (193nm) e a alguns processos avançados. Comparada à máscara Binary tradicional, ela adiciona materiais de deslocamento de fase como MoSi (molibdênio-silício), melhorando o contraste da imagem do padrão através do princípio de interferência, com controle da camada de filme significativamente mais desafiador.

A terceira categoria é a EUV Blank Mask, representando a fronteira tecnológica mais alta da indústria, adequada para processos avançados de 7nm e abaixo, exigindo substratos de baixíssima expansão térmica (LTEM) e aproximadamente 40-50 camadas de filme refletor multicamadas Mo/Si.

De acordo com as áreas de aplicação, também podem ser divididas em Blank Mask semicondutora, Blank Mask FPD (painel de exibição) e Blank PCB (máscara de circuito impresso), sendo a Blank Mask semicondutora a de maior barreira tecnológica e maior valor agregado.

3. Por que a substituição doméstica da máscara em branco DUV é especialmente importante sob a onda da inteligência artificial?

O mercado frequentemente associa IA diretamente a processos avançados de EUV, mas essa visão ignora a demanda muito maior por processos maduros na cadeia industrial de IA.

Primeiramente, a demanda principal da indústria de semicondutores da China ainda vem de processos DUV. Atualmente, a maioria das fabs de 12 polegadas no país concentra seus processos principais em nós como 28nm, 40nm, 55nm, 65nm e 90nm, todos dependentes de litografia KrF e ArF. Mesmo em alguns produtos lógicos mais avançados, devido às restrições de equipamentos EUV, os fabricantes nacionais precisam depender de litografia ArF imersiva combinada com exposição múltipla para alcançar fabricação de maior precisão, o que não apenas não reduz a demanda por Blank DUV, mas, ao contrário, aumenta o uso de Blank ArF avançados e Blank PSM devido ao maior número de camadas de máscara.

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