大尺寸掩膜版，未来10年有望进入产业应用

大尺寸掩膜版单次曝光区域更大，无需采用A/B拼接工艺，有望将生产效率提升约40%。

近日，多位专家围绕大尺寸掩膜版、设备投资、高数值孔径极紫外光刻（High-NA EUV）以及曲线掩膜版等话题展开了讨论，参与讨论的嘉宾包括D2S首席执行官、eBeam Initiative联合创始人Aki Fujimura，HJL Lithography的Harry Levinson、DNP荣誉院士Naoya Hayashi，以及美光科技Glen Scheid。

从左至右分别是Aki Fujimura、Naoya Hayashi、Harry Levinson、Glen Scheid

Aki Fujimura：66%的受访专家预测，未来十年内行业将采用约6英寸 ×12英寸规格的大尺寸掩膜版。本次调研完成之后，台积电与阿斯麦才对外公布产业计划，目标在2031年建成12英寸掩膜版试验产线。为什么现在要推进这次规格迭代？

Levinson：晶圆厂的核心诉求是提升生产效率。High-NA EUV设备造价极高，还会占用宝贵的洁净室空间。大尺寸掩膜版单次曝光区域更大，无需采用A/B拼接工艺，规避对应的工艺管控难题，有望将生产效率提升约40%。每新增一台光刻设备，都要配套建设设施、增加供电，这样的效率提升优势十分可观。

Scheid：业界逐步向12英寸掩膜版规格靠拢，这一趋势令人振奋。掩膜版尺寸规格的迭代极为罕见，而这一次的升级能够带来行业亟需的效率增益。

Aki Fujimura：Harry，你曾经参与过早年行业推动9英寸掩膜版标准化的工作，为什么这次和当年不一样？

Levinson：当年提出9英寸方案，是基于DRAM裸片尺寸的历史增长趋势外推得出。但目标客户并没有计划制造这么大的裸片，这套规格没有解决实际痛点，最终被否决。而这次需求直接来自芯片厂商。英特尔最先发起相关讨论，如今台积电、阿斯麦等企业都在跟进支持，应用场景与价值都十分明确。

Aki Fujimura：想要达成2031年试验产线的目标，整个供应链需要完成哪些准备？

Hayashi-san：整个生态必须同步就绪。掩膜制造链条里部分关键环节仅有单一供应商。我们需要密切跟踪产业生态，重点扶持那些一旦掉链子，就会导致整套工艺无法按时落地的环节。

Scheid：这是一套统一的时间计划，不是各家独立的时间表。需要配套的环节越多，项目整体成功的概率就越低。只要有一家供应商延期，尤其是在单一来源环节，就会拖累整个迭代进程。增加备选供应商可以降低风险，但掩膜行业体量不大，很多环节投入太高，很难做到每个品类都维持两家供应商。

Levinson：这里同时存在资金与技术风险。部分设备需要更大的工件台、适配全新的传送方案；均匀刻蚀这类工艺也需要重点攻关。资金风险要尽早应对，体量较小的供应商尤其需要关注。按照这个时间节点规划新建晶圆厂的企业，都会担心所有配套环节能否按期到位。

Aki Fujimura：面积扩大一倍的矩形掩膜版，会带来哪些新的制造难题？

Hayashi-san：旋涂类工艺的难度会明显上升。光刻胶涂布、显影、清洗、干燥，都要在更大的矩形面上保证均匀性。更长的边缘和角落位置容易出现水滴残留问题，这类工艺需要深度验证。

Levinson：当年为实现大规模量产，极紫外多层膜的打磨花了大约15年时间。很多积累的经验可以复用，但放大多层空白掩膜基板，绝不只是换上几台更大的设备那么简单。

Scheid：掩膜面积更大，颗粒污染的概率随之上升。另一项调研数据显示，污染与清洗问题本身已经是影响EUV掩膜版寿命的主要因素。大尺寸掩膜保护膜（pellicle）可以在晶圆厂端起到防护作用，但掩膜工厂依然要在更大面积上完成清洗，保证药液均匀，同时不能引入新缺陷。

Aki Fujimura：High-NA EUV是不是已经从 “能不能落地” 的问题，变成了 “什么时候落地” 的问题？

Levinson：没错。就在一年前，大家还在质疑High-NA EUV是不是真的能落地。如今英特尔已经投产，多家企业也公开发布路线图，形势已经发生巨大转变。三星宣布2028年实现High-NA EUV量产，台积电计划自2030年起，在先进节点的大规模生产中采用该技术。在High-NA EUV之后，下一代技术的需求还没有明确。器件和互连工程师需要先验证，更小的特征尺寸确实可以带来预期性能。

2026年eBeam Initiative调研，预测未来三年设备采购动向

Aki Fujimura：68%的受访专家预计，未来三年掩膜刻蚀设备采购量将会增长（见图2），背后是什么原因？

Scheid：调研预测多束电子束写入设备、检测设备采购增加，对应的是产能扩张与性能需求。刻蚀设备不一样。全新的高NA掩膜材料，可能无法兼容现有设备，也不能和适配0.33 NA的材料共线生产。这份调研预示刻蚀设备采购上涨，核心目的不是扩充刻蚀产能，而是新增工艺能力。

Levinson：与此同时，均匀性指标要求持续收紧。一边引入新材料，一边提升均匀性，刻蚀已经成为研发非常活跃的方向。

Aki Fujimura：那曲线晶圆图形目标（curvilinear wafer targets）的进展如何？

Scheid：依托多束电子束写入设备，曲线掩膜版已经落地，MULTIGON等格式标准也提供支撑。但三年内，很难看到全层都自动生成曲线晶圆图形目标的方案。

Levinson：曲线图形带来的收益很有吸引力，不过背侧互连等配套改动，让落地时间存在变数。掩膜侧的曲线工艺已经成熟，后续应用规模还会持续扩大。

Hayashi-san：用多束电子束写入设备制作曲线掩膜版，写入本身不难。认证验证仍是难点，但本次大会上行业的关注度说明，业内正在集中攻关。

专家组最后的结论偏向乐观，但并未掉以轻心。大尺寸掩膜版的效率收益十分明确；High-NA EUV已经实现量产，还有两家大厂将其纳入路线图；掩膜厂也在投入新设备、布局曲线掩膜。最大的难点，是协调整个生态同步推进。这个行业历来有协同攻克共性技术难题的经验，这也是奔向2031目标路上最重要的优势。

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