Máscara em branco DUV: a próxima oportunidade de substituição nacional ao nível da "fotorresina"

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

1. O que é uma máscara em branco?

Uma máscara em branco (Blank Mask), também conhecida como substrato de máscara ou placa em branco de fotomáscara, é o material base para a fabricação de fotomáscaras (Photomask). Se compararmos a fabricação de wafers à impressão, a máquina de 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.

Do ponto de vista físico, uma máscara em branco é composta por um substrato de alta pureza polido com precisão (como quartzo sintético ou vidro soda) e uma camada de filme funcional de escala nanométrica (incluindo uma camada de opacificante e uma camada de fotorresiste). Durante o processo de litografia, a máscara em branco é processada através de exposição, revelação e gravação para formar uma fotomáscara com padrões específicos, que são então transferidos para o wafer. Indicadores-chave como planicidade, uniformidade da camada e densidade de defeitos da máscara em branco determinam diretamente a precisão da transferência do padrão de litografia, influenciando decisivamente o rendimento e o desempenho do processo de fabricação de chips.

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), usada principalmente nos processos g-line, i-line e KrF (248nm). É o tipo mais amplamente utilizado em processos maduros, geralmente adotando uma estrutura de substrato de quartzo + camada absorvente 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 alguns processos avançados. Em comparação com a máscara binária tradicional, adiciona materiais de deslocamento de fase como MoSi (molibdénio-silício), melhorando o contraste da imagem do padrão através do princípio de interferência, com um aumento significativo na dificuldade de controlo da camada.

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 expansão térmica ultrabaixa (LTEM) e uma estrutura de cerca de 40-50 camadas de revestimento refletor Mo/Si.

De acordo com a área de aplicação, as máscaras em branco podem ser divididas em Blank Mask para semicondutores, Blank Mask para FPD (painéis de visualização) e Blank para fotomáscaras de PCB. Entre elas, a Blank Mask para semicondutores tem a barreira técnica mais alta e o valor acrescentado mais elevado.

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

O mercado frequentemente associa diretamente a IA aos processos avançados de EUV, mas esta perceção ignora a procura muito maior de processos maduros na cadeia da indústria de IA.

Em primeiro lugar, a principal procura da indústria de semicondutores chinesa ainda vem do processo DUV. Atualmente, a grande maioria das fábricas de wafers de 12 polegadas no país concentra seus processos principais em nós como 28nm, 40nm, 55nm, 65nm e 90nm, todos dependentes da litografia KrF e ArF. Mesmo em alguns produtos lógicos mais avançados, devido às restrições de equipamentos EUV, os fabricantes nacionais ainda precisam confiar na litografia de imersão ArF combinada com exposição múltipla para alcançar fabricação de maior precisão. Isto não só não reduz a procura de blanks DUV, como também aumenta o uso de blanks ArF de alto nível e blanks PSM devido ao aumento do número de camadas de máscara.

……