光刻胶要有极好的稳定性和一致性,如果质量稍微出点问题,损失将会是巨大的。去年2月,某半导体代工企业因为光刻胶的原因导致晶圆污染,报废十万片晶圆,直接导致5.5亿美元的账面损失。除了以上原因外,另一个重要原因是,经过几十年的发展,光刻胶已经是一个相当成熟且固化的产业。2010年光刻胶的**出现井喷,2013年之后,相关专利的申请已经开始锐减。市场较小,技术壁垒又高,这意味着对于企业来说,发展光刻胶性价比不高,即便研发成功一款光刻胶,也要面临较长的认证周期,需要与下游企业建立合作关系。光刻胶又称光致抗蚀剂,是一种对光敏感的混合液体。中山激光直写光刻
光刻工艺的成本约为整个芯片制造工艺的35%,并且耗费时间约占整个芯片工艺的40%-50%。光刻胶材料约占IC制造材料总成本的4%,市场巨大。因此光刻胶是半导体集成电路制造的中心材料。按显示效果分类;光刻胶可分为正性光刻胶和负性光刻胶。负性光刻胶显影时形成的图形与光罩(掩膜版)相反;正性光刻胶形成的图形与掩膜版相同。两者的生产工艺流程基本一致,区别在于主要原材料不同。按照化学结构分类;光刻胶可以分为光聚合型,光分解型,光交联型和化学放大型。数字光刻代工光刻涂胶四周呈现放射性条纹,主要可能的原因是光刻胶有颗粒、衬底未清洗干净。
在光刻图案化工艺中,首先将光刻胶涂在硅片上形成一层薄膜。接着在复杂的曝光装置中,光线通过一个具有特定图案的掩模投射到光刻胶上。曝光区域的光刻胶发生化学变化,在随后的化学显影过程中被去除。较后掩模的图案就被转移到了光刻胶膜上。而在随后的蚀刻 或离子注入工艺中,会对没有光刻胶保护的硅片部分进行刻蚀,较后洗去剩余光刻胶。这时光刻胶的图案就被转移到下层的薄膜上,这种薄膜图案化的过程经过多次迭代,联同其他多个物理过程,便产生集成电路。
正胶光刻的基本流程:衬底清洗、前烘以及预处理,涂胶、软烘、曝光、显影、图形检查,后烘。负胶光刻的基本流程:衬底清洗、前烘以及预处理、涂胶、软烘、曝光、后烘、显影、图形检查。正胶曝光前,光刻胶不溶于显影液,曝光后,曝光区溶于显影液,图形与掩膜版图形相同;而负性光刻胶,曝光前光刻胶可溶于显影液,曝光后,被曝光区不溶于显影液,图形与掩膜版图形相同。光刻可能会出现显影不干净的异常,主要原因可能是显影时间不足、显影溶液使用周期过长,溶液溶解胶量较多、曝光时间不足,主要的解决方法有增加显影时间、更换新的显影液,增强溶液溶解能力、增加曝光时间。根据曝光方式的不同,光刻机主要分为接触式,接近式以及投影式三种。
光刻曝光系统:接触式曝光和非接触式曝光的区别,在于曝光时掩模与晶片间相对关系是贴紧还是分开。接触式曝光具有分辨率高、复印面积大、复印精度好、曝光设备简单、操作方便和生产效率高等特点。但容易损伤和沾污掩模版和晶片上的感光胶涂层,影响成品率和掩模版寿命,对准精度的提高也受到较多的限制。一般认为,接触式曝光只适于分立元件和中、小规模集成电路的生产。非接触式曝光主要指投影曝光。在投影曝光系统中,掩膜图形经光学系统成像在感光层上,掩模与晶片上的感光胶层不接触,不会引起损伤和沾污,成品率较高,对准精度也高,能满足高集成度器件和电路生产的要求。但投影曝光设备复杂,技术难度高,因而不适于低档产品的生产。现代应用较广的是 1:1倍的全反射扫描曝光系统和x:1倍的在硅片上直接分步重复曝光系统。光刻胶若性能不达标会对芯片成品率造成重大影响。数字光刻代工
光刻机又被称为:掩模对准曝光机、曝光系统、光刻系统等。中山激光直写光刻
整个光刻显影过程中,TMAH没有同PHS发生反应。负性光刻胶的显影液。二甲苯。清洗液为乙酸丁脂或乙醇、三氯乙烯。显影中的常见问题:a、显影不完全(IncompleteDevelopment)。表面还残留有光刻胶。显影液不足造成;b、显影不够(UnderDevelopment)。显影的侧壁不垂直,由显影时间不足造成;c、过度显影(OverDevelopment)。靠近表面的光刻胶被显影液过度溶解,形成台阶。显影时间太长。硬烘方法:热板,100~130C(略高于玻璃化温度Tg),1~2分钟。目的:完全蒸发掉光刻胶里面的溶剂(以免在污染后续的离子注入环境,例如DNQ酚醛树脂光刻胶中的氮会引起光刻胶局部爆裂);中山激光直写光刻
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