日本光罩知多少？

目前，全球市场上大规模使用的光罩主要来自于日本的豪雅(Hoya)和信越(Shinetsu)，AGC。而豪雅更是其中的佼佼者，在IC半导体用的光罩基板市场占据了绝对多数的市场份额，在豪雅官网的报告材料中亦有体现。

Source：Information Technology Business, Hoya Intergrated Report 2022, 豪雅官网

以目前国内市场来说，i line与KrF光刻所使用的光罩基板中，豪雅占据了超过一半以上的份额，而ArF光刻所使用的光罩基板几乎全部来自于豪雅与信越，EUV光罩基板尚处于禁运状态无法进入中国大陆市场。目前铬板光罩与KrF PSM光罩市场，韩国的S&ST可与豪雅在中国大陆市场展开角力，ArF PSM则渗透到55nm左右的节点，与豪雅和信越相比差距依旧巨大。值得一提的是，作为韩国半导体材料自主化的重要一环，S&ST在韩国本土影响力优势显著，包括EUV光罩基板在内的诸多类型的光罩基板皆有涉猎与技术路线图，是韩国半导体技术和长期战略的重要一环。

不过相较于全球市场上豪雅的绝对优势，信越在大陆高端基板市场表现出色。国内所使用的OMOG基板，几乎都来自于信越，各种先进PSM基板也以信越为主，这几类基板几乎很少有来自于豪雅和S&ST的竞争。

从光罩基板所需要的材料和技术的视角来看，作为光罩基板本身的高纯度合成石英(fused silica)基板也是日本的强项，光学巨匠豪雅和硅化学先锋信越在此领域的造诣深厚。前文所提及的光刻胶也是日本半导体工业的传统强项，故而从材料上日本基板厂可以说自己动手丰衣足食。

在制造过程中，作为光罩最重要的结构遮光层的镀膜采用了日本ULVAC的PVD设备，根据不同类型的光罩类型，分别溅射40～100nm的不通材质的金属薄膜。对于EUV这样结构甚为复杂的基板类型，超20层Mo/Si(钼与硅)复合层与Ru(钌)等镀层需要多次进行，材料的与晶格结构的均一性和严格的厚度控制要求严苛。在此基础上，设备的稳定运行与工艺的know how都是质量保证的关键。

作为光罩基板最终质量检测的重要一环，无图形检测技术也有日本的企业参与，Lasertec在业内的影响力和技术积累可以说与KLA的Flashscan不相上下。

综上所述，日本在光罩基板领域的技术积累深厚，产业链完备，绝对优势明显。

国产光罩基板路在何方？

作为光刻工艺中必备的材料，光罩基板国产化的重要性绝不亚于一台先进的光刻机。随着当前国际形势与地缘政治动荡风云变幻，从供应链安全和成本管理的角度，国产光罩基板的紧迫性不言而喻，也是箭在弦上。

高纯度的合成石英基板是一切的基础，国内也已经有多家厂商具备了这方面的能力。

从全球光罩基板发展的历程看，从铬板光罩到PSM，再到OMOG，跨度较大，而当前国产基板还在铬板光罩这一阶段。目前国产铬板光罩已经在许多用户这里开始了产线验证，取得了较好的结果，据悉年内国产KrF PSM也有望可以向一些客户送样开始验证。而更高端的ArF PSM和OMOG的研发和验证仍杳无音讯，而即使是成熟制程，这类光罩基板的需求也必不可少。从对应技术节点看，尽管国产有所突破，但还处于初期阶段，要应对高端市场的需求，还需较大投入与时间的积累。

前文提及的另一项光罩基板生产所需的技术：无图形基板的缺陷检测。日本有Lasertec，国内在近期也取得了一些突破。

除此之外，光罩基板的开发和制造除了镀膜工艺的研发，也涉及一些材料固有的光学性质和化学特性相关的研究。豪雅与信越与光罩厂设备供应商也保持良好关系，对图形写入的CDU(关键尺寸均一性)，刻蚀前驱体选择性以及化学清洗药剂的耐受度，都做了相当深入的研究。豪雅还建立了自己的光罩厂，实现自产自销的同时也更了解终端用户的需求。因此国产基板需要发展，也应当与光罩厂和设备厂商紧密合作，了解光罩厂的技术需求和工艺特点，进行对应的开发和改善。如能够通过国际大厂完成一些验证和开发，也是面向全球市场的一大机会。

Source：A New EUV Actinic Reticle Inspection Beamline at SSRF, IWAPS 2024

去年，IWAPS上也有一些较为前沿的成果公布。例如来自上海某公司的EUV光化缺陷检测和复检设备，不仅验证了EUV同步辐射光源的光学成像能力，还采用了由国产供应链和高校合作提供的EUV光罩进行实验。文中还鸣谢了某国产基板厂商提供的石英基板和某高校提供的Mo/Si复合层的镀膜，有兴趣的朋友可以参见IWAPS 2024的相关公开资料。

尽管国产先进基板尚需时日，但技术问题的解决也必然需要遵循其客观规律，从实验室到产线验证并非一日之功。笔者作为一线工程师也希望能够尽早用上国产光罩基板，更希望可以早日见到国产EUV光罩基板进入产线。返回搜狐，查看更多