光刻膠要有極好的穩定性和一致性,如果質量稍微出點問題,損失將會是巨大的。去年2月,某半導體代工企業因為光刻膠的原因導致晶圓污染,報廢十萬片晶圓,直接導致5.5億美元的賬面損失。除了以上原因外,另一個重要原因是,經過幾十年的發展,光刻膠已經是一個相當成熟且固化的產業。2010年光刻膠的**出現井噴,2013年之后,相關專利的申請已經開始銳減。市場較小,技術壁壘又高,這意味著對于企業來說,發展光刻膠性價比不高,即便研發成功一款光刻膠,也要面臨較長的認證周期,需要與下游企業建立合作關系。光刻膠若性能不達標會對芯片成品率造成重大影響。中山微納加工工藝
接觸式光刻曝光時掩模壓在光刻膠的襯底晶片上,其主要優點是可以使用價格較低的設備制造出較小的特征尺寸。接觸式光刻和深亞微米光源已經達到了小于0.1μm的特征尺寸,常用的光源分辨率為0.5μm左右。接觸式光刻機的掩模版包括了要復制到襯底上的所有芯片陣列圖形。在襯底上涂上光刻膠,并被安裝到一個由手動控制的臺子上,臺子可以進行X、y方向及旋轉的定位控制。掩模版和襯底晶片需要通過分立視場的顯微鏡同時觀察,這樣操作者用手動控制定位臺子就能把掩模版圖形和襯底晶片上的圖形對準了。經過紫外光曝光,光線通過掩模版透明的部分,圖形就轉移到了光刻膠上。中山微納加工工藝光刻膠的國產化公關正在各方面展開,在面板屏顯光刻膠領域,中國已經出現了一批有競爭力的本土企業。
光刻膠行業具有極高的行業壁壘,因此在全球范圍其行業都呈現寡頭壟斷的局面。光刻膠行業長年被日本和美國專業公司壟斷。目前**大廠商就占據了全球光刻膠市場87%的份額,行業集中度高。并且高分辨率的KrF和ArF半導體光刻膠中心技術亦基本被日本和美國企業所壟斷,產品絕大多數出自日本和美國公司。整個光刻膠市場格局來看,日本是光刻膠行業的巨頭聚集地。目前中國大陸對于電子材料,特別是光刻膠方面對國外依賴較高。所以在半導體材料方面的國產代替是必然趨勢。
光刻膠的技術壁壘包括配方技術,質量控制技術和原材料技術。配方技術是光刻膠實現功能的中心,質量控制技術能夠保證光刻膠性能的穩定性而***的原材料則是光刻膠性能的基礎。配方技術:由于光刻膠的下游用戶是半導體制造商,不同的客戶會有不同的應用需求,同一個客戶也有不同的光刻應用需求。一般一塊半導體芯片在制造過程中需要進行10-50道光刻過程,由于基板不同、分辨率要求不同、蝕刻方式不同等,不同的光刻過程對光刻膠的具體要求也不一樣,即使類似的光刻過程,不同的廠商也會有不同的要求。針對以上不同的應用需求,光刻膠的品種非常多,這些差異主要通過調整光刻膠的配方來實現。光刻涂膠四周呈現放射性條紋,主要可能的原因是光刻膠有顆粒、襯底未清洗干凈。
光刻曝光系統:接觸式曝光和非接觸式曝光的區別,在于曝光時掩模與晶片間相對關系是貼緊還是分開。接觸式曝光具有分辨率高、復印面積大、復印精度好、曝光設備簡單、操作方便和生產效率高等特點。但容易損傷和沾污掩模版和晶片上的感光膠涂層,影響成品率和掩模版壽命,對準精度的提高也受到較多的限制。一般認為,接觸式曝光只適于分立元件和中、小規模集成電路的生產。非接觸式曝光主要指投影曝光。在投影曝光系統中,掩膜圖形經光學系統成像在感光層上,掩模與晶片上的感光膠層不接觸,不會引起損傷和沾污,成品率較高,對準精度也高,能滿足高集成度器件和電路生產的要求。但投影曝光設備復雜,技術難度高,因而不適于低檔產品的生產。現代應用較廣的是 1:1倍的全反射掃描曝光系統和x:1倍的在硅片上直接分步重復曝光系統。影響光刻膠均勻性的參數:旋轉加速度,加速越快越均勻。中山微納加工工藝
光刻技術是集成電路制造中利用光學- 化學反應原理和化學、物理刻蝕方法。中山微納加工工藝
常用的光刻膠主要是兩種,正性光刻膠(positive photoresist)被曝光的部分會被顯影劑去除,負性光刻膠(negative photoresist)未被曝光的部分會被顯影劑去除。正性光刻膠主要應用于腐蝕和刻蝕工藝,而負膠工藝主要應用于剝離工藝(lift-off)。光刻是微納加工當中不可或缺的工藝,主要是起到圖形化轉移的作用。常規的光刻分為有掩膜光刻和無掩膜光刻。無掩膜光刻主要是電子束曝光和激光直寫光,有掩膜光刻主要是接觸式曝光、非接觸式曝光和stepper光刻。對于有掩膜光刻,首先需要設計光刻版,常用的設計軟件有CAD、L-edit等軟件。中山微納加工工藝
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