光掩模版的瓶颈在于石英基板.docx
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1、L掩膜版行业基本介绍掩膜版(Photomask)又称光罩,由不透光的遮光膜在透光的基板一侧形成图形,然后通过曝光方式将此图形复刻到产品的基板上,主要应用于IC、LCD、OLED和PCB等微电子行业。设计公司完成产品版图的开发设计,将该产品版图交付给晶圆代工厂进行生产。但是在量产阶段,晶圆代工厂直接采用产品版图用于曝光工艺会导致生产效率低下,而掩膜版作为模具能有效解决这个问题。1.1. 掩膜版工作原理掩膜版的工作原理类似于传统相机中的底片”。对下游制程材料(一般是镀有遮光膜的基板上再涂有一层光刻胶)通过掩膜版进行曝光,随后通过显影、刻蚀、脱模、清洗等工艺将掩膜版上的设计图形复制到下游制程材料上,
2、其特点是企业可以借此批量生产标准化产品。图1:掩膜版用于IC制造工艺的光刻流程下游可大批馁得到将图形设计及工艺技术信息曝光光源下游制程材料(已承载下游图形设计和工艺技术信息)掩膜版 A A A数据来源:清溢光电招股说明书1.2. 掩膜版:石英玻璃性质最好掩膜版主要由透光的基板和不透光的遮光膜组成按基板材料分类,主要分为玻璃基板(石英玻璃、苏打玻璃和硼硅玻璃)和树脂基板两大类;其中,因石英玻璃的化学稳定性高和热膨胀率小的优势,在使用环境上相对于其他材料对工艺生产环境的要求较低,现主要应用于制造高世代、高精度产品如高世代IC和超大尺寸显示面板。按遮光膜材料分类,主要分为乳胶遮光膜和硬质遮光膜(主要
3、包括铭、硅、氧化铁)两大类;其中,铭相较于其他遮光膜材质能够形成更细微精确的图形,目前用于高精产品较多。表1 :基板和遮光膜分别以石英坡璃和馅为未来发展趋势分类方法名称材料优点缺点应用领域树脂基板树脂质量轻,易大型化易变形PWB用掩膜版按基板材料石英玻璃化学性能稳定,热膨胀率低价格高LSI用掩膜版,FPD用大型掩膜版分类玻璃基板苏打玻璃价格便宜热膨胀率大,短波长投射率低低端掩膜版硼硅玻璃热膨胀率接近硅短波长投射率低LSI 用 Copy Mask乳胶遮光膜乳胶价格便宜,图形形成简单机械强度弱JPWB用掩膜版,单层机械强度高,分辨能力低表里面反射率高低端掩膜版投影曝光机用掩膜版按遮光膜材料分类硬质
4、遮光膜双层可形成微细图形里面反射率高LSI、FPD用掩膜版三层硅膜形成工艺复杂光刻机用掩膜版氧化铁手动对位时易操作微加工性能不如铭低端硬质掩膜版数据来源:光掩膜技术基础、注:PWB( Printed Wire Board )即印刷线路板;LSI( Large-scale Integrated Circuit)即大规模集成电路;FPD ( Flat Panel Display )即平板显示器图2:石英坡璃硬度介于苏打和硼硅坡璃之间图3:石英坡璃的热膨胀系数远低于其他材料坡璃图4:石英坡璃透光度最高透光度(忒)804020200300波长(nm)400数据来源:CNKI1.3. 掩膜版的制作流程分
5、前后道工艺掩膜版基板的制作流程一般为对获得的原始基板进行抛光、清洗工艺以保证基板的表面足够平滑,然后在表面覆盖一层遮光膜,再进行光刻胶的涂布,最终形成一块能够被直接进行光刻工艺的成品掩膜版基板。掩膜版的制造流程分为前道工艺和后道工艺前道工艺主要包括图像产生、显影 蚀刻 潴膜和尺寸测量,前道工艺完成后一片掩膜版的图形制作部分已经完成后道工艺主要包括缺陷检查缺陷修补清洗和加保妒膜。将客户图形转化为光刻设备专用的数据形式;通过光刻机进行激光光束直写完成客户图形曝光;在显影液的作用下,经过激光曝光区域的光刻胶会溶解,而未曝光区域则会保留并继续保护铭膜;在蚀刻液的作用下,没有光刻胶保护的区域会被腐蚀溶解
6、,而有光刻胶保护的区域的遮光膜则会保留;光刻胶的保护功能已经完成,通过脱膜液去除多余光刻胶;将掩膜版正、反面的污染物清洗干净,随即进行一系列的缺陷检查修补,最后加上保护膜,一片成品掩膜版就此完成。前道工艺决定了掩膜版的所有质量特征,尤其是光刻工艺步骤,关键的CD、Overlay指标均由此次步骤反映到掩膜版上。图5:制造过程中前道工艺决定掩膜版质量通过电子束或激光对图形曝光曝光多余图形,以便进行蚀刻对不透光材料进行蚀刻,保留图形去除多余的光刻胶测量关键尺寸和检查图形定位清洗以便检测检测针孔和残余未蚀刻尽的图形对缺陷进行修补清洗为加保护膜做准备将保护膜加在主体上,以防灰尘的吸附及伤害对光掩模进行最
7、后的检测.确保光掩模的正确数据来源:清溢光电招股说明书2.掩模版产业链壁垒在于上游石英基板掩膜版产业可分为三大部分(1比游的掩膜版原材料主要为掩膜版基板)和制造设备 2 )中游的掩膜版制造加工(3 )下游的微电子应用(主要为IC、LCD、OLED和PCB)。其中,中游的掩膜版制造商分为独立制造商(清溢光电、日本SK电子、福尼克斯等)和晶圆大厂自产自用的专属制造商(英特尔、三星、台积电等)。在某些情况下,专属制造商也会将掩膜版销售给其他半导体或平面显示制造商。过去,专属制造商倾向于剥离掩膜版制造业务,主要因为掩膜版制造设备的复杂性和高成本以及无法达到规模效应等问题。现在,专属制造商的投资强度要比
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