DUV пустая маска: следующая возможность импортозамещения уровня «фоторезиста»

В обширной цепочке производства полупроводников литографическая машина является звездой в центре внимания, фоторезист — предметом горячих обсуждений на рынке, а пустая маска (Blank Mask) — этот, казалось бы, обычный «покрытый стеклом» элемент — долгое время оставался в пренебрегаемом углу. Однако именно эта «пустая фотошаблонная заготовка», на которую ещё не нанесён рисунок схемы, составляет физический источник точности процесса литографии, определяя конечную эффективность преобразования от проектных чертежей до выхода годных кристаллов.

I. Что произошло? — DUV-пустые маски открывают путь к импортозамещению

1. Что такое пустая маска?

Пустая маска (Blank Mask), также известная как основа фотошаблона или заготовка фотошаблона, является основным материалом для изготовления фотомаски (Photomask). Если сравнить производство кристаллов с печатью, то литографическая машина — это печатный станок, фотомаска — печатная форма, а пустая маска — это «чистая стальная пластина», используемая для изготовления печатной формы.

С физической точки зрения, пустая маска состоит из высокочистой подложки (например, синтетического кварца или содового стекла), подвергнутой точной полировке, и многофункциональной плёночной нанослоя (включая светозащитную и фоторезистивную плёнки). В процессе литографии пустая маска обрабатывается методами экспонирования, проявления и травления для получения фотомаски с конкретным рисунком, который затем переносится на кристалл. Ключевые показатели, такие как плоскостность, однородность плёнки и плотность дефектов пустой маски, напрямую определяют точность переноса литографического рисунка, что, в свою очередь, оказывает решающее влияние на выход годных кристаллов и производительность чипов.

2. Как классифицируются пустые маски?

По длине волны литографии пустые маски в основном делятся на три категории:

Первая категория — Binary Blank Mask (двоичные пустые маски), которые в основном применяются в процессах g-line, i-line и KrF (248 нм). Это наиболее распространённый тип для зрелых техпроцессов, обычно со структурой кварцевой подложки и хромового (Cr) поглощающего слоя.

Вторая категория — Attenuated Phase Shift Blank Mask (ослабленные фазосдвигающие пустые маски), которые в основном соответствуют процессам ArF (193 нм) и некоторым передовым технологиям. По сравнению с традиционными Binary Mask, они добавляют фазосдвигающие материалы, такие как MoSi (молибден-кремний), и используют принцип интерференции для улучшения контрастности изображения, что значительно повышает сложность контроля плёнки.

Третья категория — EUV Blank Mask, представляющая наивысший технологический уровень в отрасли, подходит для передовых техпроцессов 7 нм и ниже. Для её изготовления требуются подложки с ультранизким термическим расширением (LTEM) и многослойные отражающие структуры из Mo/Si (около 40–50 слоёв).

По сфере применения пустые маски делятся на полупроводниковые Blank Mask, FPD (дисплейные) Blank Mask и PCB-фотошаблонные заготовки. Наивысшие технические требования и добавленная стоимость у полупроводниковых Blank Mask.

3. Почему в эпоху искусственного интеллекта импортозамещение DUV-пустых масок особенно важно?

Рынок часто напрямую связывает ИИ с передовыми техпроцессами на EUV, но это мнение упускает из виду более масштабную потребность в зрелых техпроцессах в цепочке ИИ-индустрии.

Во-первых, основная потребность полупроводниковой промышленности Китая по-прежнему исходит от DUV-процессов. В настоящее время основные техпроцессы на большинстве отечественных заводов по производству 12-дюймовых пластин по-прежнему сосредоточены на узлах 28 нм, 40 нм, 55 нм, 65 нм и 90 нм, все они полагаются на KrF и ArF-литографию. Даже в некоторых более передовых логических продуктах из-за ограничений по оборудованию EUV отечественным производителям приходится полагаться на ArF-иммерсионную литографию в сочетании с многократным экспонированием для достижения более высокой точности производства. Это не только не уменьшает потребность в DUV Blank, но, напротив, из-за увеличения числа слоёв Mask повышает расход высококачественных ArF Blank и PSM Blank.

……