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有人问HOYA光掩膜基板的制造难点是在玻璃镀膜上吗?

01/19 10:26
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先给结论:HOYA 光掩膜基板(Photomask Blank)的核心制造难点,不只是“玻璃镀膜”,而是在

① 超高纯度低缺陷石英玻璃本体 + ② 原子级均匀、低应力、多层镀膜 + ③ 缺陷控制与检测体系的系统工程。

下面我从半导体工艺角度把 HOYA 的技术难点拆开说明。

一、先厘清:HOYA 做的“光掩膜基板”是什么?

HOYA 提供的是 Photomask Blank,不是最终掩膜。

典型结构(以 EUV / ArF 为例):

超高纯度合成石英玻璃基板

├─(可选)缓冲层
├─ 遮光层(Cr / MoSi / Ta-based)
├─(EUV 还有 40~50 层 Mo/Si 多层反射镜)

这类产品用于 先进制程(28nm → 3nm / EUV)

二、难点①:真正的“护城河”在石英玻璃本体,不是镀膜

1、HOYA 最强的是“合成石英玻璃(Synthetic Fused Silica)”

关键指标包括:

指标 要求
金属杂质 ppb 甚至 ppt
气泡 / 包裹物 < 0.1 μm
折射率均匀性 Δn < 1×10⁻⁶
热膨胀系数 极低且均匀
光吸收(193nm / 13.5nm) 极低

问题在于:

光刻机是“像差放大器

掩膜基板任何不均匀,都会被 4x / 8x 投影放大到晶圆

玻璃体本身的缺陷是不可逆的
镀膜再好,也救不了基板内的缺陷

HOYA 与 Corning、AGC 的差距,首先就在玻璃母材工艺积累

三、难点②:镀膜本身极难,但不是“普通镀膜”

你问到的重点:是不是难在玻璃镀膜?

答案是:镀膜是难点之一,但难的是“光掩膜级镀膜”,不是工艺难度本身。

2、光掩膜镀膜 vs 普通半导体镀膜

项目 普通薄膜 光掩膜薄膜
厚度均匀性 ±1~2% ±0.1% 甚至更严
应力控制 一般 极低应力,且全板一致
缺陷容忍 可 repair 0 缺陷容忍
膜层粗糙度 nm 级 Å(埃)级
尺寸 12 inch wafer 6 inch / 9 inch mask(更大面积)

HOYA 的难点在于:

大面积原子级一致性

膜应力不能引起基板弯曲(< 数十 nm)

长期稳定性(多年不漂移)

四、EUV 掩膜:HOYA 的真正技术巅峰

如果谈 EUV(13.5nm),那难度指数级上升。

3、EUV Mask Blank 的极限难点

40~50 层 Mo/Si 多层反射膜

单层厚度 ≈ ~3 nm

层间界面粗糙度 < 0.2 nm

总反射率 > 65%

任何问题都会导致:

反射率下降

相位误差 → 线宽失控

随机缺陷(目前 EUV 最大瓶颈)

HOYA、AGC、Zeiss 是全球唯三能稳定量产 EUV Mask Blank 的厂商

这不是简单镀膜,而是 原子级材料工程 + 缺陷物理

五、真正卡人的不是“会不会镀”,而是“缺陷与检测体系”

4、光掩膜行业的终极门槛:缺陷控制

允许缺陷密度:接近 0

检测精度:~20 nm 以下

EUV 缺陷:“埋藏缺陷”无法修复

这要求:

原材料 → 熔融 → 成型 → 抛光 → 镀膜 → 清洗
全流程无缺陷控制

检测设备(e-beam / actinic inspection)

很多公司不是做不出膜,而是:不知道缺陷从哪来,更消不掉

六、总结一句话回答你的问题

❌ HOYA 光掩膜基板的制造难点,不只是玻璃镀膜
✅ 真正难的是:

1️⃣ 超高均匀、低缺陷的合成石英玻璃
2️⃣ 原子级一致性、低应力的大面积功能镀膜
3️⃣ 接近“零缺陷”的材料与制程控制体系
4️⃣ EUV 时代的多层反射镜工程能力

欢迎加入行业交流群,备注岗位+公司,请联系老虎说芯(加V:tigerchip)

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