空白掩模结构、产品、发展历程、技术难点与市场分析

光掩模之核。

空白掩模作为半导体光刻工艺的核心材料，主要用于制造光罩，需满足高纯度、低缺陷等严苛要求。空白掩模的结构底部为玻璃基板（通常为高纯度石英材质），在其表面镀有一层金属(如铬或钼硅材料)为遮光层，在基板最上方涂覆100～300nm不等的光刻胶。

空白掩模通过曝光、显影、刻蚀、去胶得到光罩，其质量直接影响着芯片制造的精度和质量。光掩模基板的关键指标包括平整度、表面沉积材料的性能和厚度、洁净度等。随着集成电路制造技术节点的不断缩小，对这些技术指标的要求也变得越来越严格。

掩模结构随技术节点的微缩持续演化：在90nm及以上节点，主要为常规Cr双极型掩模；在65/45nm节点PSM得到广泛应用；在45nm节点伴随着193nm浸没式光刻投入使用，部分关键层开始使用OMOG双极型掩模；在32/28nm节点，标准的OMOG掩模得到广泛应用。

空白掩模作为制造光罩的原材料，其品类拆分与光罩具有相似性：以基板材料分类，空白掩模包括石英、苏打、凸版、菲林等材质，其中石英基板相比于苏打基板更为平整和耐磨，可适用于高精度掩模版。

空白掩模按功能和结构可分为二元掩模基板、相移掩模基板和EUV掩模基板。二元掩模基板是最基本最传统的空白掩模类型，主要应用于制造具有较大线宽的微电子器件；相移掩模基板能够解决在半导体最小线宽小于130nm存在的曝光光束中的干涉现象，有效提升CD精度水平，在制造具有较小线宽的微电子器件时具有显著优势；EUV技术曝光波长极短（一般为13.5nm），掩模版结构需改变为适应反射式光学系统多层堆叠结构的反射型掩模版，EUV空白掩模每片成本高达数万美元，EUV技术未来在先进制程中有望得到广泛应用，对高精度EUV掩膜版的需求或将大幅增长。

随着制程持续演进，空白掩模经历以下发展历程：1）铬板时代（i-line光刻）：采用单层铬遮光，支撑0.35μm以上制程；2）相移光罩（PSM）时代（KrF/ArF光刻）：引入MoSi复合层，通过相位调制提升分辨率；3）OMOG时代（浸没式光刻）：采用氧化钼硅材料，光学密度提升3倍，适配7nm以下节点。

为适应特殊图形的制作需求，更多光罩基板种类逐渐兴起。例如为实现通孔结构光刻工艺拥有更好聚焦深度和更小的误差扩大因子，以实现更精确和稳定的图形制作，高透光PSM出现并引入产线；为实现更高光刻机曝光能量下有更好的耐久度和使用寿命，高耐久PSM也引入产线。

空白掩模具备超高平整度、极低缺陷率和高透光率等关键特点。空白掩模是制作微细光掩膜图形的理想感光性空白板，由石英玻璃等材料经过镀膜、涂胶等多道工序后获得。

技术难点一、掩模基板的平整度：基板衬底需做到表面平整，表面粗糙度要求达到纳米级，确保光刻图案的精确性。

技术难点二、掩模基板表面沉积材料的性能和厚度：20nm节点以下光刻工艺必须使用薄掩模，该技术难点在于减薄的吸收层仍需保持所需的吸收率和相移。

技术难点三、掩模基板的缺陷检测：基板上的缺陷一般分为透明、圆形、米粒状、断裂或针孔形四类，空白掩模上的缺陷会直接导致光罩出现缺陷，进而导致后续芯片制造中的良率降低，因此空白掩模上的缺陷检测具有必要性。EUV掩模中存在多层膜缺陷，对成像质量可能造成严重影响。

空白掩模在光掩模原材料中价值量占比高：空白掩模的组成部分主要为石英基板、苏打基板，根据龙图光罩招股说明书原材料采购数据，2021-2023年空白掩模组成部分占公司原材料采购份额的64%/59%/52%，整体保持在较高水平，空白掩模具备较高的价值，凸显其战略重要性。

受益于技术迭代和下游市场需求旺盛，全球半导体空白掩模市场增长动能强劲。根据WiseGuy Reports数据，2023年全球半导体空白掩模市场规模约18.4亿美元，24年全球市场或实现20.1亿美元。未来受高性能计算增加和先进封装技术的应用拓宽，汽车、消费电子和工业领域对先进IC的需求不断增长带来的强大驱动影响，该市场有望持续保持增长趋势，在2032年有望突破至40.2亿美元，2019-2032年CAGR预计达9.07%。

空白掩模国产化率低，海外企业高度垄断。根据日本HOYA公司年报数据，2023财年全球光学和EUV空白掩模市场格局中，HOYA公司占据全球超50%的市场份额，垄断全球大规模的半导体空白掩模供应。以国内市场来说，根据半导体行业观察公众号，i-line与KrF光刻所使用的光罩基板中，HOYA占据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HOYA与信越，EUV光罩基板尚处于禁运状态，无法进入国内市场。

国内技术代差明显，行业发展前景广阔。日本企业在空白掩模领域已打造技术壁垒：高纯度合成石英基板、特种光刻胶等关键材料均由日本企业(如信越、HOYA)掌控，镀膜设备(如ULVAC的PVD设备)、检测技术(如Lasertec的无图形检测)也依赖日本供应链。此外据赛时达科技公众号，国际大厂已发展到PSM、OMOG等先进技术，而国产仍以传统铬板为主。国内企业国产化替代任重道远，还需要持续推进材料（高纯度石英、特种光刻胶）自主化，产业链协同深化和技术迭代创新。