DUV空白掩膜版:下一個「光刻膠」級別的國產替代機遇

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在半導體製造的宏大鏈條中,光刻機是聚光燈下的明星,光刻膠是市場熱議的焦點,而空白掩膜版(Blank Mask)——這塊看似普通的「鍍膜玻璃」——卻長期處於被忽視的角落。然而,正是這塊尚未寫入電路圖形的「空白光罩」,構成了光刻工藝精度的物理源頭,決定了從設計圖紙到晶圓良率的最終轉換效率。

一、發生了什麼?——DUV空白掩膜版開啟國產替代之路

1. 什麼是空白掩膜版?

空白掩膜版(Blank Mask),又稱掩模基板、光罩空白板,是製造光掩模版(Photomask)的基礎材料。如果把晶圓製造比作印刷,光刻機就是印刷機,光掩模版就是印刷版,而空白掩膜版則是製造印刷版所使用的「空白鋼板」。

從物理構成來看,空白掩膜版是由經過精密拋光的高純度基板(如合成石英或蘇打玻璃)與奈米級功能薄膜層(含遮光膜及光阻層)複合而成。在光刻過程中,空白掩膜版通過曝光、顯影、蝕刻等工藝被加工成帶有特定圖案的光掩模版,再將這些圖形轉移到晶圓上。空白掩膜版的平整度、膜層均勻性及缺陷密度等關鍵指標,直接決定了光刻圖形轉移的精度,進而對晶片製程良率與性能產生決定性影響。

2. 空白掩膜如何分類?

按照光刻波長劃分,空白掩膜版主要分為三大類:

第一類是Binary Blank Mask(二元空白掩膜版),主要應用於g-line、i-line以及KrF(248nm)工藝,是成熟製程最廣泛使用的類型,通常採用石英基板+鉻(Cr)吸收層結構。

第二類是Attenuated Phase Shift Blank Mask(半透相移空白掩膜版),主要對應ArF(193nm)及部分先進工藝。相比傳統Binary Mask,其增加了MoSi(鉬矽)等相移材料,通過干涉原理提高圖形成像對比度,膜層控制難度顯著提升。

第三類則是EUV Blank Mask,代表行業最高技術前沿,適配7nm及以下先進製程,需採用超低熱膨脹基板(LTEM)及約40-50層Mo/Si多層反射膜結構。

按照應用領域劃分,又可分為半導體Blank Mask、FPD(顯示面板)Blank Mask及PCB光掩模Blank,其中技術門檻最高、附加值最高的是半導體Blank Mask。

3. 為何人工智能浪潮下DUV空白掩膜版的國產替代格外重要?

市場常將AI與EUV先進製程直接掛鉤,但這一認知忽視了AI產業鏈中更為龐大的成熟製程需求。

首先,中國半導體產業的主體需求仍來自DUV工藝。目前國內絕大多數12英寸晶圓廠的主力工藝仍集中在28nm、40nm、55nm、65nm及90nm等節點,全部依賴KrF和ArF光刻。即便在部分更先進邏輯產品中,由於EUV設備受限,國內廠商仍需依賴ArF浸沒式光刻配合多重曝光實現更高精度製造,這不僅沒有減少DUV Blank的需求,反而因Mask層數增加提升了高端ArF Blank和PSM Blank的用量。

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