根據曝光方式的不同,光刻機主要分為接觸式,接近式以及投影式三種。接觸式光刻機,曝光時,光刻版壓在涂有光刻膠的襯底上,優點是設備簡單,分辨率高,沒有衍射效應,缺點是光刻版與涂有光刻膠的晶圓片直接接觸,每次接觸都會在晶圓片和光刻版上產生缺陷,降低光刻版使用壽命,成品率低。接近式光刻機,光刻版與光刻膠有一個很小的縫隙,因為光刻版與襯底沒有接觸,缺陷減少,優點是避免晶圓片與光刻版直接接觸,缺陷少,缺點是分辨率低,存在衍射效應。投影式曝光,一般光學系統將掩模版上的圖像縮小4x或5x倍,聚焦并與硅片上已有的圖形對準后曝光,每次曝光一小部分,曝完一個圖形后,硅片移動到下一個曝光位置繼續對準曝光,這種曝光方式分辨率比較高,但不產生缺陷。每顆芯片誕生之初,都要經過光刻機的雕刻,精度要達到頭發絲的千分之一。東莞半導體微納加工
光刻膠是微電子技術中微細圖形加工的關鍵材料之一,特別是近年來大規模和超大規模集成電路的發展,更是促進了光刻膠的研究開發和應用。印刷工業是光刻膠應用的另一重要領域。1954 年由明斯克等人首先研究成功的聚乙烯醇肉桂酸脂就是用于印刷工業的,以后才用于電子工業。光刻膠是一種有機化合物,它被紫外光曝光后,在顯影溶液中的溶解度會發生變化。硅片制造中所用的光刻膠以液態涂在硅片表面,而后被干燥成膠膜。光刻膠的技術復雜,品種較多。根據其化學反應機理和顯影原理,可分負性膠和正性膠兩類。光照后形成不可溶物質的是負性膠;反之,對某些溶劑是不可溶的,經光照后變成可溶物質的即為正性膠。利用這種性能,將光刻膠作涂層,就能在硅片表面刻蝕所需的電路圖形。基于感光樹脂的化學結構,光刻膠可以分為三種類型。東莞半導體微納加工接近式光刻機,光刻版與光刻膠有一個很小的縫隙,避免晶圓片與光刻版直接接觸,缺陷少。
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。目前前五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。廣東省科學院半導體研究所。
顯影液:正性光刻膠的顯影液。正膠的顯影液位堿性水溶液。KOH和NaOH因為會帶來可動離子污染(MIC,MovableIonContamination),所以在IC制造中一般不用。較普通的正膠顯影液是四甲基氫氧化銨(TMAH)(標準當量濃度為0.26,溫度15~25C)。在I線光刻膠曝光中會生成羧酸,TMAH顯影液中的堿與酸中和使曝光的光刻膠溶解于顯影液,而未曝光的光刻膠沒有影響;在化學放大光刻膠(CAR,ChemicalAmplifiedResist)中包含的酚醛樹脂以PHS形式存在。CAR中的PAG產生的酸會去除PHS中的保護基團(t-BOC),從而使PHS快速溶解于TMAH顯影液中。堅膜,以提高光刻膠在離子注入或刻蝕中保護下表面的能力。
整個光刻顯影過程中,TMAH沒有同PHS發生反應。負性光刻膠的顯影液。二甲苯。清洗液為乙酸丁脂或乙醇、三氯乙烯。顯影中的常見問題:a、顯影不完全(IncompleteDevelopment)。表面還殘留有光刻膠。顯影液不足造成;b、顯影不夠(UnderDevelopment)。顯影的側壁不垂直,由顯影時間不足造成;c、過度顯影(OverDevelopment)。靠近表面的光刻膠被顯影液過度溶解,形成臺階。顯影時間太長。硬烘方法:熱板,100~130C(略高于玻璃化溫度Tg),1~2分鐘。目的:完全蒸發掉光刻膠里面的溶劑(以免在污染后續的離子注入環境,例如DNQ酚醛樹脂光刻膠中的氮會引起光刻膠局部爆裂);光刻機又被稱為:掩模對準曝光機、曝光系統、光刻系統等。東莞半導體微納加工
顯影液:正性光刻膠的顯影液。正膠的顯影液位堿性水溶液。東莞半導體微納加工
敏感度決定了光刻膠上產生一個良好的圖形所需一定波長光的較小能量值。抗蝕性決定了光刻膠作為覆蓋物在后續刻蝕或離子注入工藝中,不被刻蝕或抗擊離子轟擊,從而保護被覆蓋的襯底。光刻膠依據不同的產品標準進行分類:按照化學反應和顯影的原理,光刻膠可分為正性光刻膠和負性光刻膠。如果顯影時未曝光部分溶解于顯影液,形成的圖形與掩膜版相反,稱為負性光刻膠;如果顯影時曝光部分溶解于顯影液,形成的圖形與掩膜版相同,稱為正性光刻膠。根據感光樹脂的化學結構來分類,光刻膠可以分為光聚合型、光分解型和光交聯型三種類別。東莞半導體微納加工
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