说出来你可能不信,可不只有手机才需要贴膜,集成电路前道工艺中大名鼎鼎的光刻机,在工作中,也要用到“贴膜工艺”!
光刻掩膜版我们知道在先进光刻工序中,光源需要通过光刻掩膜版,将电路结构映射在光刻胶上,才能实现在微观尺度构建电路。
光刻掩膜版
掩膜版通常是一个印有图案的石英或其他透明材料的平面基板,是实现光刻工序的最核心部件之一。
光掩膜版一般也称光罩、掩膜版,是微电子制造中光刻工艺所使用的图形母版,由不透明的遮光薄膜在透明基板上形成掩膜图形,并通过曝光将图形转印到产品基板上。光掩膜主要由两部分组成:基板和不透光材料。
掩膜版通常由基板、遮光层及保护膜三部分组成,其中:
基材主要采用玻璃基材(石英或苏打),由于石英具有高通过率、高平坦度、低膨胀系数等优点,通常使用高纯石英玻璃为基材,石英基板的制造方式需要通过石英锭冷加工后合成石英基板,市场主要供应商为日本信越化学;遮光层分为硬质遮光层和乳胶遮光层,其中乳胶主要用于PCB、触控等场景,硬质遮光层中由于铬版机械强度高、耐用性强同时又可以形成细微图形,因此目前主流掩膜版通常会在基板上镀铬来形成遮光层;保护膜通常为铝合金框架上的一层透明薄膜,起到对掩膜的保护作用,价值量不高但技术难度较大。高端掩膜版国产化率不足3%,光掩膜上游材料和设备亟待突破。掩模版是半导体制造工艺中的关键材料,是下游产品精度和质量的决定因素之一。光掩膜约占芯片材料总成本的13%。全球半导体掩膜版市场规模约50亿美元。
掩膜版保护膜为了保护掩膜版暴露在洁净室中(洁净永远是相对的,再干净的洁净室也不可能没有任何颗粒污染物),不被颗粒污染物干扰到光刻曝光,就需要给光刻掩膜版贴个膜(掩膜版保护膜)。
掩膜版保护膜
掩膜保护膜(maskpellicle)是蒙贴在铝合金框架上的一层透明薄膜,防止灰尘掉落在掩模有图形的一侧。有了这个薄膜的保护,灰尘颗粒只能掉落在掩模版玻璃的一侧或保护膜上。
掩模保护膜的工作原理:由于保护膜物理厚度的存在,在曝光(光刻)的过程中即使沾染了颗粒污染物,也会由于焦距的原因,使得颗粒物的像不会聚焦在晶圆表面,从而降低颗粒污染物对光刻的影响。
掩模保护膜原理
掩膜版保护膜的保护作用除了减弱颗粒污染物对光刻的影响以外,顾名思义,掩膜版保护膜同样有着对掩膜版的保护作用。可以保护掩膜版表面的图案免受在搬运或使用过程中的物理损伤,并防止掩膜版遭受化学试剂或腐蚀性气体的化学损伤。
掩膜版保护膜的关键技术掩膜版保护膜,虽然是一层膜,但是又不仅仅只是一层简单的膜,当光刻的光源照射到保护薄膜上时,薄膜会散发热量,温度可能升至,甚至℃之间。在高温下,薄膜材料可能会经历物理和化学上的变化,与薄膜紧密相连的其他部分可能也会受到热量的影响而造成损坏。
因此,对掩膜版保护膜的材料要求很高,可分为软硬掩膜保护膜两种。
硬掩膜保护膜:通常由耐腐蚀和硬度较高的材料构成,如Si3N4,SiO2,多晶硅等。软掩膜保护膜:这类保护膜通常由聚合物材料构成。如硝化纤维树脂、聚四氟乙烯和其他含F的聚合物。