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光刻板的成本有多高?

2022-04-13
隨著半導體晶圓制程技術的飛速發展,半導體制造廠持續遵循摩爾定律,不斷挑戰更先進的制程。而談到先進制程,很多芯片設計公司的第一反應都是光刻板很貴,動輒幾十萬到百萬美金級別的光刻板費用,是怎么來的,這樣的費用合理嗎? 在解答這個問題之前,博研先帶大家來看看什么是光刻板,以及光刻板是怎么制作的。
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一、什么是光刻板
 
光刻板是一種由石英為材料制成的,可以用在半導體曝光制程上的母版。 而這種從光刻板母版的圖形轉換到晶圓上的過程,就像印鈔機工作一樣。我們可以把光刻機想象成印鈔機,把鈔票母版的圖形印到紙張上的過程,就像光刻機把芯片圖形印到晶圓上一樣,都需要有母版,這個母版在半導體制造上就是光刻板。 為了制造一款芯片需要幾百道工序,光刻板也是不只一張的,在14nm工藝制程上,大約需要60張光刻板,7nm可能需要80張光刻板甚至更多。當然光刻板的品質要求是不同的,對于某些對精度要求很高的工序,相對應的光刻板對精度的要求時最高的,比如晶體管相關的光刻板, 而對精度要求不那么高的工藝,比如Pad(打線孔)等要求就低一些,光刻板價格也便宜一些。 先進制程對光刻板精度的要求越來越高,同時不能有缺陷,所以光刻板制造后的檢查(Inspection)也很重要。
 
二、光刻板的制作過程
 
1. 制作石英基板??瞻谆逋ǔ?英寸見方,厚度為0.25英寸。它由純熔融石英制成,通常簡稱為石英?;灞砻姹仨毞浅F教骨覠o缺陷。
 
2. 沉積吸收層。在基板上是薄的吸收層,可以阻擋來自光刻機的曝光。
 
3. 沉積光刻膠層。在吸收層的頂部是一層薄的光刻膠,暴露在光刻板寫入機(Mask Writer)之下。
 
4. 寫入。由光刻板寫入機完成,使用電子束曝光光刻膠,將芯片設計的圖案數據呈現在光刻膠上。
 
5. 烘烤。烘烤曝光的光刻膠,要求在光刻板上的每個點都溫度均勻。
 
6. 顯影。 使用顯影劑使光刻膠的圖像顯影,漂洗并干燥而不留下任何殘留物。因為光刻膠圖案在蝕刻工藝期間用作光刻板,所以該顯影步驟是關鍵的,因為顯影中的任何不均勻性將導致最終圖案尺寸的不均勻性。
 
7. 蝕刻。然后將顯影的光刻板放到到蝕刻機中,蝕刻機使用等離子體精確地蝕刻掉由寫入和顯影步驟帶來的吸收劑材料。
 
8. 剝離和清潔。將蝕刻好的光刻板裝入清潔機器中,清潔機器使用干等離子體或濕化學法剝離光刻膠。
 
9. 測量。測量關鍵尺寸(CD)和圖案精度,以確保它們符合客戶規格。
 
10. 檢查。為了驗證圖案精度,將光掩模加載到Inspection機臺中。如果發現缺陷,則對它們進行分類和必要的修復。

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