掩膜板的制造講義教學教材課件

掩膜板的制造講義掩膜板的制造講義投影掩膜版與掩膜版

投影掩膜版是一個石英版，它包含了要在硅片上重復生成的圖形，這種圖形可能僅包含一個管芯，也可能是幾個。投影掩膜版指的是對于一個管芯或一組管芯的圖形。光刻掩膜版：它是一塊石英版，包含了對于整個硅片來說確定一工藝層所需的完整管芯陣列。掩膜版是的制造工藝是關系到集成電路的質量和集成度的重要工序。

投影掩膜版與掩膜版投影掩膜版是一個石英版，它包含了要在投影掩膜版投影掩膜版4)多晶硅刻蝕1)STI刻蝕2)P阱注入3)N阱注入8)金屬刻蝕5)N+S/D注入6)P+S/D注入7)氧化層接觸刻蝕頂視圖12345768剖面圖最終層投影掩膜版圖的設計和尺寸4)多晶硅刻蝕1)STI刻蝕2)P阱注入3)N阱投影掩膜版的材料：最主要的用于亞微米光刻的投影掩膜版襯底材料是燒融石英。這種材料始終用在深紫外光刻中，因為它在深紫外光譜部分（248nm和193nm）有高光學透射。用做投影掩膜版的燒融石英是最貴的材料并且有非常低的溫度膨脹。低膨脹意味著投影掩膜版在溫度改變時尺寸是相對穩(wěn)定的。掩膜版材料應具有的其它性能是高光學透射和在材料表面或內(nèi)部沒有缺陷。投影掩膜版的材料：鉻層

在準備好的石英玻璃片之后，在其上淀積一層鉻，掩膜圖形就是在鉻膜上形成，在鉻膜的下方還有一層由鉻的氮化物或氧化物形成的薄膜，其作用是增加鉻膜與石英玻璃之間的黏附力，在鉻膜的上方需要有一層20nm厚的三氧化二鉻抗反射層，這些薄膜是通過濺射方法制備的。選擇鉻膜形成圖形，是因為鉻膜的淀積和刻蝕相對比較容易，而且對光線完全不透明。鉻層在準備好的石英玻璃片之后，在其上淀積一層鉻

通常在掩膜版上形成圖形的方法是使用電子束。這種技術利用直寫把電子存儲的原始圖形繪制成版圖。電子束光刻：電子束光刻的直寫方式把高分辨率的圖形轉印到投影掩膜版表面，在電子束光刻中電子源產(chǎn)生許多電子，這些電子被加速并聚焦成形射到投影掩膜版上。電子束可以通過磁方式或電方式被聚焦，并在涂有電子束膠的投影掩膜上掃描形成所需要的圖形。電子束可以掃過整個掩膜版（光柵掃描），也可以只掃過要光刻的區(qū)域（矢量掃描）在投影掩膜上形成圖形。掩膜版上圖形制造掩膜版上圖形制造

掩膜版（圖形）制作

a.CAD（ComputerAidedDesign）↓b.CAM（ComputerAidedManufacture）↓c.光刻（將處理好的圖形數(shù)據(jù)文件傳遞給激光光繪機，對勻膠鉻版進行非接觸式曝光。）↓d.顯影（將曝光處光刻膠層去除，顯露鉻層）掩膜版（圖形）制作

a.CAD（ComputerAe.蝕刻（將曝露處的鉻層腐蝕去除）脫膜（將光刻膠去除）切割（按生產(chǎn)工藝要求，將一大片拼版成品切割為各自獨立的單個成品）e.蝕刻（將曝露處的鉻層腐蝕去除）

使用投影掩膜版時確實存在很多可能的損傷來源，例如投影掩膜版掉鉻，表面擦傷，靜電放電（ESD）和灰塵顆粒。如果掩膜版被一個沒有正確接地的技術人員觸摸，靜電放電就會引發(fā)問題。這種情況有可能通過掩膜版上微米尺寸的鉻線條放電產(chǎn)生小電涌，熔化電路線條損壞圖形。投影掩膜版的損傷投影掩膜版的損傷

解決投影掩膜版上顆粒沾污的方法是用一個極薄的透光膜保護表面，這種薄膜稱為保護膜。這層保護膜的厚度需要達到足夠薄，以保證透光性，同時又保證足夠結實，能夠耐清洗，此外，還要求保護膜長時間暴露在UV射線的輻射下，仍能保持它的形狀。目前所使用的材料包括硝化纖維素醋酸鹽和炭氟化合物。有保護膜的掩膜版可以用去離子水清洗，這樣可以保護膜上大多數(shù)的顆粒，然后在通過活性劑和手工擦洗，就可以對掩膜版進行清洗。解決投影掩膜版上顆粒沾污的方法是用一個極薄的透光膜保護膜上的顆粒在光學焦距范圍之外.抗反射涂層保護膜鉻圖形焦深掩膜版材料投影掩膜版保護膜框架鉻圖形保護膜上的顆粒在光學焦距范圍之外.抗反射涂層保護膜鉻圖形焦深投影掩膜版被用在步進光刻機和步進掃描系統(tǒng)中，需要縮小透鏡來減小形成圖案時的套準精度。步進光刻機通常使用的投影掩膜版縮小比例為5︰1或4︰1，而步進掃描光刻機使用投影掩膜版的縮小比例為4︰1。投影掩膜版的縮影和尺寸投影掩膜版被用在步進光刻機和步進掃描系統(tǒng)中，需要縮小透鏡投影掩膜版縮影倍率和曝光場的比較在投影掩膜版上的視場尺寸投影透鏡硅片上的曝光視場投影掩膜版縮影倍率和曝光場的比較在投影掩膜版上的視場尺寸投影投影掩膜版和掩膜版的比較投影掩膜版和掩膜版的比較光刻掩膜板制備方式人工方式

設計掩膜板總圖制備初縮掩膜板精縮與分步重復復印生產(chǎn)用套版刻掩膜紅膜分圖按比例放大總圖光刻掩膜板制備方式人工方式設計掩膜板總圖制備初縮掩膜板精縮（一）原圖繪制

（1）總圖繪制是將設計好的圖選擇適當?shù)姆糯蟊稊?shù)，畫在一張標準的方格坐標紙上，一般選擇把器件的實際尺寸放大100—1000倍，同時放大倍數(shù)也不宜過大。

（一）原圖繪制

（2）原圖刻制是從總圖上描刻出各塊光刻板的原圖。手工刻圖：將平壓在總圖上，帶有紅色塑料涂層的透明薄膜，描刻出輪廓，再用手工剝?nèi)ピ瓐D透明區(qū)的紅膜。機械刻圖：由坐標刻圖儀進行，事先計算好的圖形坐標值，操作刻刀，即可在紅膜上刻出分圖的輪廓，然后手工剝除透明區(qū)的紅膜。自動刻圖：是按照事先編好的邏輯程序編出坐標，打成紙帶，輸入計算機，由計算機控制平臺移動和刻刀的動作，在紅膜上刻出各個分圖，經(jīng)人工揭膜后得到原圖。（2）原圖刻制（二）初縮初縮是在照相機上進行的，必須保證拍照圖面、鏡頭和感光底版嚴格平行，并使象的焦平面與感光底版的藥膜完全重合。（三）精縮兼分布重復將初縮版或者初縮版的復印物作為物，經(jīng)精縮后得到滿足設計要求的光刻版。初縮版一般只有一個圖形，而精縮版需要在同一塊底版上制作幾十到幾百個相同的圖形，以適應大批量生產(chǎn)的需要（二）初縮當代計算機輔助掩膜版制造技術

原圖數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：由軟件和硬件組成，在計算機操作系統(tǒng)的同一運行下進行數(shù)據(jù)流的傳送和處理，共同完成版圖數(shù)據(jù)的生成。

硬件部分：CPU磁帶機磁盤機繪圖機控制臺打印機圖形字符終端圖形輸入端數(shù)字化儀當代計算機輔助掩膜版制造技術原圖數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：由軟軟件部分：圖形數(shù)據(jù)庫繪圖數(shù)據(jù)生成程序圖形發(fā)生器數(shù)據(jù)生成程序數(shù)據(jù)庫及圖形命令接口圖形編輯程序版圖驗證程序與其他CAD系統(tǒng)數(shù)據(jù)格式變換程序軟件部分：圖形繪圖數(shù)據(jù)圖形發(fā)生器數(shù)據(jù)庫及圖形圖形編輯程序版圖計算機輔助版圖處理的工作流程（一）版圖數(shù)據(jù)的輸入（1）數(shù)字化儀讀入必須先繪出設計原圖，在經(jīng)過嚴格定標后，由鼠標器按一定的格式逐點讀入圖形坐標。（2）人體交互輸入可以省去繪制原圖的過程（二）版圖修改在出錯的地方標注，然后在利用圖形輸入對版圖進行修改。（三）版圖驗證

對版圖驗證主要是進行幾何設計規(guī)則檢查，包括線條寬度、圖形間距、最小面積以及連接線等計算機輔助版圖處理的工作流程（一）版圖數(shù)據(jù)的輸入人有了知識，就會具備各種分析能力，明辨是非的能力。所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，古人說“書中自有黃金屋?！蓖ㄟ^閱讀科技書籍，我們能豐富知識，培養(yǎng)邏輯思維能力；通過閱讀文學作品，我們能提高文學鑒賞水平，