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。廣州微納加工平臺
正膠光刻的基本流程:襯底清洗、前烘以及預處理,涂膠、軟烘、曝光、顯影、圖形檢查,后烘。負膠光刻的基本流程:襯底清洗、前烘以及預處理、涂膠、軟烘、曝光、后烘、顯影、圖形檢查。正膠曝光前,光刻膠不溶于顯影液,曝光后,曝光區溶于顯影液,圖形與掩膜版圖形相同;而負性光刻膠,曝光前光刻膠可溶于顯影液,曝光后,被曝光區不溶于顯影液,圖形與掩膜版圖形相同。光刻可能會出現顯影不干凈的異常,主要原因可能是顯影時間不足、顯影溶液使用周期過長,溶液溶解膠量較多、曝光時間不足,主要的解決方法有增加顯影時間、更換新的顯影液,增強溶液溶解能力、增加曝光時間。廣州微納加工平臺光刻膠是由光引發劑(包括光增感劑、光致產酸劑)、光刻膠樹脂、單體、溶劑和其他助劑組成。
光刻膠旋轉速度,速度越快,厚度越薄;影響光刻膠均勻性的參數:旋轉加速度,加速越快越均勻;與旋轉加速的時間點有關。一般旋涂光刻膠的厚度與曝光的光源波長有關(因為不同級別的曝光波長對應不同的光刻膠種類和分辨率):I-line較厚,約0.7~3μm;KrF的厚度約0.4~0.9μm;ArF的厚度約0.2~0.5μm。軟烘方法:真空熱板,85~120C,30~60秒;目的:除去溶劑(4~7%);增強黏附性;釋放光刻膠膜內的應力;防止光刻膠玷污設備;邊緣光刻膠的去除:光刻膠涂覆后,在硅片邊緣的正反兩面都會有光刻膠的堆積。
邊緣的光刻膠一般涂布不均勻,不能得到很好的圖形,而且容易發生剝離(Peeling)而影響其它部分的圖形。所以需要去除。方法:a、化學的方法(ChemicalEBR)。軟烘后,用PGMEA或EGMEA去邊溶劑,噴出少量在正反面邊緣處,并小心控制不要到達光刻膠有效區域;b、光學方法(OpticalEBR)。即硅片邊緣曝光(WEE,WaferEdgeExposure)。在完成圖形的曝光后,用激光曝光硅片邊緣,然后在顯影或特殊溶劑中溶解;對準方法:a、預對準,通過硅片上的notch或者flat進行激光自動對準;b、通過對準標志(AlignMark),位于切割槽(ScribeLine)上。接觸式曝光的曝光精度大概只有1微米左右,能夠滿足大部分的單立器件的使用。
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。一般旋涂光刻膠的厚度與曝光的光源波長有關。廣州微納加工平臺
光刻膠涂覆后,在硅片邊緣的正反兩面都會有光刻膠的堆積。廣州微納加工平臺
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,如今,全世界能夠生產光刻機的國家只有四個,中國成為了其中的一員,實現了從無到有的突破。光刻機又被稱為:掩模對準曝光機、曝光系統、光刻系統等。常用的光刻機是掩模對準光刻,所以它被稱為掩模對準系統。它指的是通過將硅晶片表面上的膠整平,然后將掩模上的圖案轉移到光刻膠,將器件或電路結構暫時“復制”到硅晶片上的過程。它不是簡單的激光器,但它的曝光系統基本上使用的是復雜的紫外光源。光刻機是芯片制造的中心設備之一,根據用途可分為幾類:光刻機生產芯片;有光刻機包裝;還有一款投影光刻機用在LED制造領域。廣州微納加工平臺
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