光刻掩模

在平面晶體管和集成電路的制造過程中，要進(jìn)行多次光刻。為此，必須制備一組具有特定幾何圖形的光刻掩模。制版的任務(wù)就是根據(jù)晶體管和集成電路參數(shù)所要求的幾何圖形，按照選定的方法，制備出生產(chǎn)上所要求的尺寸和精度的掩模圖案，并以一定的間距和布局，將圖案重復(fù)排列于掩?；?，進(jìn)而復(fù)制批量生產(chǎn)用版，供光刻工藝曝光之用。

（1）圖形尺寸準(zhǔn)確，符合設(shè)計(jì)要求，且不發(fā)生畸變。

（2）應(yīng)有一定數(shù)量完全相同的圖形，整套掩模版中的各次版應(yīng)能依次一一套住，套準(zhǔn)誤差應(yīng)盡量小。

（3）圖形黑白域之間的反差要高，一般要求在2.5以上。

（4）圖形邊緣應(yīng)光滑，無毛刺，過渡區(qū)要?。础昂趨^(qū)”應(yīng)盡可能陡直地過渡到“透明區(qū)”）。

（5）版面平整、光潔、無針孔、劃痕和小島。

（6）版面堅(jiān)固耐用，不易變形。

掩膜版有兩種：一種是在涂有普通乳膠的照相干版上，依據(jù)掩模原圖，用照相方法制成的；另一種是在鍍有一薄層金屬（通常為鉻）的玻璃版上，用光刻法在金屬層上刻蝕出所需圖形而制成的。為了使每塊硅片能同時(shí)制作幾十至幾千個(gè)管芯或電路，掩模版上相應(yīng)有幾十至幾千個(gè)規(guī)則地重復(fù)排列的同一圖形。每個(gè)圖形之間具有一定的間隔，以便制好管芯或電路后進(jìn)行劃片分割。制作一種平面晶體管或集成電路，需要有一組（幾塊至十幾塊）可以相互精確套刻的掩模版。對(duì)掩版的基夲求是：精度高、套刻準(zhǔn)、反差強(qiáng)和酎磨損。

微納無掩膜加工。

1. 1微米分辨率 2. 150mm*150mm有效直寫面積 3. 1微米對(duì)準(zhǔn)精度 4. 200nm自動(dòng)對(duì)焦精度。

由于玻璃基板的厚度和保護(hù)膜距離基板的距離相近，均為6mm左右，所以這些吸附在掩模上的顆粒距離掩模圖形面（Cr面）的距離都在6mm左右?，F(xiàn)代投影式光刻機(jī)的聚焦深度（DOF）最多也就是在1~2um，這遠(yuǎn)小于6mm。因此，在曝光時(shí)，這些附著在玻璃和保護(hù)膜上的顆粒，只能在晶圓表面形成一個(gè)非常模糊的像，對(duì)局部的光強(qiáng)產(chǎn)生的干擾很小。只有當(dāng)這些顆粒的尺寸大到一定程度時(shí)，其在晶圓上產(chǎn)生的陰影才可能在光刻膠上留下圖形。圖1是吸附在Cr圖形上的顆粒與吸附在保護(hù)膜上的顆粒成像的對(duì)比示意圖 。

圖1 在Cr圖形上的顆粒與吸附在保護(hù)膜上的顆粒成像對(duì)比示意圖

掩模保護(hù)膜使光透過率減少，并使成像變得更加模糊，如圖2所示 ：

理論計(jì)算表明，只要這些顆粒和模版上Cr圖形之間的距離（即掩模的厚度或保護(hù)膜的高度）大于t，它們對(duì)局部光強(qiáng)的影響就不會(huì)超過10%。t定義為

式中，M是光刻系統(tǒng)成像的倍數(shù)，對(duì)于現(xiàn)代光刻機(jī)M=4；d是顆粒的直徑。前面已經(jīng)介紹了t6mm，假設(shè)光刻機(jī)的數(shù)值孔徑NA=0.5，據(jù)此，我們可以估算出掩模上所允許的最大的顆粒尺寸，d0.18mm。

G-線和Ⅰ-線掩模版所使用的保護(hù)膜是高分子量的硝化纖維樹脂（high-molecular-weight nitrocellulose polymers）。硝化纖維樹脂薄膜的制備工藝如下：首先把硝化纖維樹脂的溶液旋涂在平整的玻璃表面；在適當(dāng)?shù)臏囟群娓珊螅驯∧牟ＡП砻娼蚁?。最后把薄膜切割成所需要的尺寸。但是，硝化纖維樹脂在DUV波段有較高的吸收系數(shù)，因此不能用于248nm。和193nm波長(zhǎng)。248nm和193nm保護(hù)膜的材質(zhì)一般是含F(xiàn)的樹脂（amorphous fluoropolymers），例如，聚四氟乙烯（teflon）。保護(hù)膜的厚度一般在1um左右，可以針對(duì)不同的波長(zhǎng)做進(jìn)一步優(yōu)化。對(duì)保護(hù)膜材質(zhì)的要求除了必須具有很高的透明度外，在光照下還不能釋放對(duì)掩模有害的氣體成分。新型保護(hù)膜材料還在不斷研發(fā)中，研發(fā)的方向就是含F(xiàn)的聚合物 。