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什么是光掩膜石英基板
时间:2025-09-12    发布人:admin    点击数:0
光掩模,即光刻掩模版,又称光罩、掩模版等,是微电子制造过程中的图形转移母版,是 平板显示、半导体、触控、电路板等行业生产制造过程中重要的关键材料。掩模版的作用 是将设计者的电路图形通过曝光的方式转移到下游行业的基板或晶圆上,从而实现批量化 生产。作为光刻复制图形的基准和蓝本,掩模版是连接工业设计和工艺制造的关键,掩模 版的精度和质量水平会直接影响最终下游制品的优品率。
光掩模由基板和遮光膜组成。基板材料是光掩模版的基础材料,是指涂布了不透光材料(遮光膜)和感光材料的玻璃基板衬底。基板衬底必须具备良好的光学透光特性、尺寸及化学稳定性、表面平整,无夹砂、气泡等微小缺陷。常用的玻璃基板材料有碱石灰白冕玻璃、低膨胀硼硅玻璃和石英玻璃。由于石英玻璃的化学性能稳定、光学透过率高、热膨胀系数低,近年来已成为制备掩模版的主流原材料,被广泛应用于超大规模集成电路掩模版制作。
掩模版的掩蔽层一般为铬(Cr,Chromium),在基材上面溅射一层铬,铬层的厚度一般为800~1000 埃,在铬层上面需要涂布一层抗反射涂层。
掩模版依据基板材料不同可以分为石英掩模版、苏打掩模版和其他(干版、凸版和菲林等)。 石英掩模版主要用于平板显示制造和半导体制造等领域,苏打掩模版主要用于半导体制造、触控制造和电路板制造等领域,其他则主要用于液晶显示制造和电路板制造等领域。
光掩膜石英基板是半导体制造和微电子工业中的一种核心关键材料。它构成了光掩膜版(也称为光罩)的基础载体。简单来说,你可以把它理解为制作芯片“设计图纸”的超纯净、超平整的玻璃底板。
1、核心作用:承载电路设计图形
  • 在芯片制造的光刻工艺中,需要将设计好的超精细电路图形(通常只有几纳米到几十纳米大小)转移到硅晶圆上。
  • 这个电路图形首先会被制作在光掩膜版上。
  • 光掩膜石英基板就是这块承载了最终电路图形的透明底板。
为什么必须是石英?关键特性:
  • 极高的光学纯度和透光率(尤其对深紫外光):

    • 现代光刻技术(如ArF浸没式光刻、EUV光刻)使用波长短至193nm甚至13.5nm的深紫外光或极紫外光。

    • 石英(主要是合成熔融石英)在这些关键波段具有极高的透光率,允许光刻机的光线高效穿透,将掩膜上的图形精确投影到硅片上。

    • 普通玻璃或其他材料在这些波段会强烈吸收光线,无法使用。

  • 极低的热膨胀系数:

    • 光刻过程会产生热量。

    • 石英具有非常低的热膨胀系数,意味着在温度变化时,其尺寸变化极小。

    • 这对保持光刻图形的尺寸精度和位置精度至关重要。即使是微小的热膨胀也可能导致图形错位(套刻误差),影响芯片良率。

  • 极高的均匀性和纯度:

    • 基板内部的光学性质(折射率、消光系数)和材料本身(杂质含量)必须极其均匀且纯净

    • 任何微小的不均匀性或杂质都可能引起光线折射或吸收的微小变化,导致图形投影失真或缺陷。

  • 优异的表面质量:

    • 表面需要达到原子级的平整度超光滑度(表面粗糙度极小)。

    • 任何微小的表面缺陷(划痕、凹坑、颗粒)或不平整都可能阻挡光线或散射光线,在硅片上形成缺陷。

  • 优异的化学稳定性和机械强度:

    • 需要能抵抗光刻工艺中使用的各种化学清洗剂和蚀刻液的腐蚀。

    • 具有一定的机械强度以支撑脆弱的镀铬图形层并承受制造和使用过程中的应力。

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