掩膜版生产工艺流程

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掩膜版(Photomask),又称光罩、光掩膜、光刻掩膜版、掩模版等,是下游行业产品制造过程中的图形“底片”转移用的高精密工具,是承载图形设计和工艺技术等知识产权信息的载体。掩膜版用于下游电子元器件制造业批量生产,是下游行业生产流程衔接的关键部分,是下游产品精度和质量的决定因素之一。

产品主要应用于平板显示、半导体芯片、触控、电路板等行业,是下游行业产品制程中的关键工具。中国市场上客户包括面板领域的京东方、天马、华星光电、群创光电、瀚宇彩晶、龙腾光电、信利、中电熊猫、维信诺等;在半导体芯片领域,发行人已开发中芯国际、英特尔、艾克尔、颀邦科技、长电科技、士兰微等。

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掩膜版的功能类似于传统照相机的“底片”。生产加工时根据客户所需要的图形,用光刻机在原材料上光刻出相应的图形,将不需要的金属层和胶层洗去,即得到掩膜版产成品。

掩膜版的原材料掩膜版基板是制作微细光掩膜图形的感光空白板。通过光刻制版工艺,将微米级和纳米级的精细图案刻制于掩膜版基板上制作成掩膜版。掩膜版对下游行业生产线的作用主要体现为利用掩膜版上已设计好的图案,通过透光与非透光的方式进行图像(电路图形)复制,从而实现批量生产。

掩膜版产品根据基板材质的不同主要可分为石英掩膜版、苏打掩膜版和其他(包含凸版、菲林)。

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生产工艺流程:

生产制造的核心工序包括光刻、清洗、显影、蚀刻、检查、修补、贴

膜等环节,其技术水平主要体现在:图形设计处理、光刻工序工艺、显影蚀刻工序工艺、测量和检查分析技术、缺陷控制与修补、洁净室建设等方面。

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(1)图形设计:收到客户图形后,通过专业设计软件对客户的图形做二次编辑处理与检查。

(2)图形转换:将客户要求的版图设计数据分层,运算。再按照相应的工艺参数将文件格式转换为光刻设备专用的数据形式。

(3)图形光刻:通过光刻机进行激光光束直写完成客户图形曝光。掩膜版制造都是采用正性光刻胶,通过激光作用使需要曝光区域的光刻胶内部发生交联反应,从而产生性能改变。

(4)显影:将曝光完成后的掩膜版显影,以便进行蚀刻。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铬膜。

(5)蚀刻:对铬层进行蚀刻,保留图形。在蚀刻液的作用下,没有光刻胶保护的区域会被腐蚀溶解,而有光刻胶保护的区域的铬膜则会保留。

(6)脱膜:光刻胶的保护功能已经完成,脱膜工序通过脱膜液去除多余光刻胶。

(7)清洗:将掩膜版正、反面的污染物清洗干净,为缺陷检验做准备。

(8)尺寸测量:按照品质协议对掩膜版关键尺寸(CD精度)和图形位置

(TP精度)进行测量,判定尺寸的准确程度。

(9)缺陷检查:对照客户技术/品质指标检测掩膜版制版过程产生的缺陷并记录坐标及相关信息。掩膜版的基本检查主要有:基板、名称、版别、图形、排列、膜层关系、伤痕、图形边缘、微小尺寸、绝对尺寸、缺陷检查等。

(10)缺陷修补:对检验发现缺陷进行修补。修补包括对丢失的细微铬膜进行LCVD沉积补正以及对多余的铬膜进行激光切除等。

(11)清洗:再次清洗为贴合掩膜版Pellicle做准备。

(12)贴膜:将Pellicle贴合在掩膜版之上,降低下游客户制造过程中灰尘造成的不良率。

(13)检查:对掩膜版作最后检测工作,以确保掩膜版符合品质指标。

(14)出货:对掩膜版进行包装,然后发货。

工艺难点:

(1)CAM图形处理技术

CAM图形图层自动转换软件十分关键,要能解决文字转换、多义线转换、多义线聚合、自动分层、短路/断路检查等难题。

(2)光刻技术

光刻工序是决定掩膜版质量的最重要的环节,光刻机是光刻技术的 内容过长,仅展示头部和尾部部分文字预览,全文请查看图片预览。 机、TP测量机、CD测量机等设备处于精准的运行状态。

显示产品代际标准

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新技术应用:

随着下游行业的技术更新升级,掩膜版行业也涌现出诸多新技术,用以支持更高端产品生产,例如AMOLED/LTPS用掩膜版生产技术、FMM用掩膜版生产技术、3D厚胶生产技术、4K/8K高分辨率显示屏掩膜版生产技术以及平板显示用HTM、PSM等先进的掩膜版工艺技术。

根据IHS预测,未来显示屏的显示精度将从450PPI(PixelPerInch,即每英寸像素)逐步提高到650PPI以上,对平板显示掩膜版的半导体层、光刻分辨率、最小过孔、CD均匀性、套合精度、缺陷大小、洁净度均提出了更高的技术要求。

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