掩膜板的制造講義

掩膜版結(jié)構(gòu)

掩膜版是對(duì)勻膠鉻版經(jīng)過(guò)光繪加工后的產(chǎn)品。由玻璃基片、鉻層、氧化鉻層和光刻膠層構(gòu)成的。當(dāng)有效波長(zhǎng)作用到光刻膠上，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，再經(jīng)過(guò)顯影之后，曝光部分的光刻膠層會(huì)被分解、脫掉、直接顯露出下層的鉻層（阻擋光層），形成具體圖形。3)掩膜的應(yīng)用目前掩膜版在電子行業(yè)中主要應(yīng)用于STN-LCD、TFT-LCD、PDP、以及PCB產(chǎn)業(yè)BGA、FPC、HDI等產(chǎn)品。第1頁(yè)/共25頁(yè)第一頁(yè)，共26頁(yè)。投影掩膜版與掩膜版

投影掩膜版是一個(gè)石英版，它包含了要在硅片上重復(fù)生成的圖形，這種圖形可能僅包含一個(gè)管芯，也可能是幾個(gè)。投影掩膜版指的是對(duì)于一個(gè)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(duì)于整個(gè)硅片來(lái)說(shuō)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(guān)系到集成電路的質(zhì)量和集成度的重要工序。

第2頁(yè)/共25頁(yè)第二頁(yè)，共26頁(yè)。投影掩膜版第3頁(yè)/共25頁(yè)第三頁(yè)，共26頁(yè)。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(shè)計(jì)和尺寸第4頁(yè)/共25頁(yè)第四頁(yè)，共26頁(yè)。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?yàn)樗谏钭贤夤庾V部分（248nm和193nm）有高光學(xué)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(shí)尺寸是相對(duì)穩(wěn)定的。掩膜版材料應(yīng)具有的其它性能是高光學(xué)透射和在材料表面或內(nèi)部沒(méi)有缺陷。第5頁(yè)/共25頁(yè)第五頁(yè)，共26頁(yè)。鉻層

在準(zhǔn)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(guò)濺射方法制備的。選擇鉻膜形成圖形，是因?yàn)殂t膜的淀積和刻蝕相對(duì)比較容易，而且對(duì)光線完全不透明。第6頁(yè)/共25頁(yè)第六頁(yè)，共26頁(yè)。

通常在掩膜版上形成圖形的方法是使用電子束。這種技術(shù)利用直寫(xiě)把電子存儲(chǔ)的原始圖形繪制成版圖。電子束光刻：電子束光刻的直寫(xiě)方式把高分辨率的圖形轉(zhuǎn)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(guò)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(guò)整個(gè)掩膜版（光柵掃描），也可以只掃過(guò)要光刻的區(qū)域（矢量掃描）在投影掩膜上形成圖形。掩膜版上圖形制造第7頁(yè)/共25頁(yè)第七頁(yè)，共26頁(yè)。

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(jī)，對(duì)勻膠鉻版進(jìn)行非接觸式曝光。）↓d.顯影（將曝光處光刻膠層去除，顯露鉻層）第8頁(yè)/共25頁(yè)第八頁(yè)，共26頁(yè)。e.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(dú)立的單個(gè)成品）第9頁(yè)/共25頁(yè)第九頁(yè)，共26頁(yè)。

使用投影掩膜版時(shí)確實(shí)存在很多可能的損傷來(lái)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(gè)沒(méi)有正確接地的技術(shù)人員觸摸，靜電放電就會(huì)引發(fā)問(wèn)題。這種情況有可能通過(guò)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。投影掩膜版的損傷第10頁(yè)/共25頁(yè)第十頁(yè)，共26頁(yè)。

解決投影掩膜版上顆粒沾污的方法是用一個(gè)極薄的透光膜保護(hù)表面，這種薄膜稱為保護(hù)膜。這層保護(hù)膜的厚度需要達(dá)到足夠薄，以保證透光性，同時(shí)又保證足夠結(jié)實(shí)，能夠耐清洗，此外，還要求保護(hù)膜長(zhǎng)時(shí)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(hù)膜的掩膜版可以用去離子水清洗，這樣可以保護(hù)膜上大多數(shù)的顆粒，然后在通過(guò)活性劑和手工擦洗，就可以對(duì)掩膜版進(jìn)行清洗。第11頁(yè)/共25頁(yè)第十一頁(yè)，共26頁(yè)。保護(hù)膜上的顆粒在光學(xué)焦距范圍之外.抗反射涂層保護(hù)膜鉻圖形焦深掩膜版材料投影掩膜版保護(hù)膜框架鉻圖形第12頁(yè)/共25頁(yè)第十二頁(yè)，共26頁(yè)。投影掩膜版被用在步進(jìn)光刻機(jī)和步進(jìn)掃描系統(tǒng)中，需要縮小透鏡來(lái)減小形成圖案時(shí)的套準(zhǔn)精度。步進(jìn)光刻機(jī)通常使用的投影掩膜版縮小比例為5︰1或4︰1，而步進(jìn)掃描光刻機(jī)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第13頁(yè)/共25頁(yè)第十三頁(yè)，共26頁(yè)。投影掩膜版縮影倍率和曝光場(chǎng)的比較在投影掩膜版上的視場(chǎng)尺寸投影透鏡硅片上的曝光視場(chǎng)第14頁(yè)/共25頁(yè)第十四頁(yè)，共26頁(yè)。投影掩膜版和掩膜版的比較第15頁(yè)/共25頁(yè)第十五頁(yè)，共26頁(yè)。光刻掩膜板制備方式人工方式

設(shè)計(jì)掩膜板總圖制備初縮掩膜板精縮與分步重復(fù)復(fù)印生產(chǎn)用套版刻掩膜紅膜分圖按比例放大總圖第16頁(yè)/共25頁(yè)第十六頁(yè)，共26頁(yè)。（一）原圖繪制

（1）總圖繪制是將設(shè)計(jì)好的圖選擇適當(dāng)?shù)姆糯蟊稊?shù)，畫(huà)在一張標(biāo)準(zhǔn)的方格坐標(biāo)紙上，一般選擇把器件的實(shí)際尺寸放大100—1000倍，同時(shí)放大倍數(shù)也不宜過(guò)大。

第17頁(yè)/共25頁(yè)第十七頁(yè)，共26頁(yè)。

（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(jī)械刻圖：由坐標(biāo)刻圖儀進(jìn)行，事先計(jì)算好的圖形坐標(biāo)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(dòng)刻圖：是按照事先編好的邏輯程序編出坐標(biāo)，打成紙帶，輸入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)控制平臺(tái)移動(dòng)和刻刀的動(dòng)作，在紅膜上刻出各個(gè)分圖，經(jīng)人工揭膜后得到原圖。第18頁(yè)/共25頁(yè)第十八頁(yè)，共26頁(yè)。（二）初縮初縮是在照相機(jī)上進(jìn)行的，必須保證拍照?qǐng)D面、鏡頭和感光底版嚴(yán)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(fù)將初縮版或者初縮版的復(fù)印物作為物，經(jīng)精縮后得到滿足設(shè)計(jì)要求的光刻版。初縮版一般只有一個(gè)圖形，而精縮版需要在同一塊底版上制作幾十到幾百個(gè)相同的圖形，以適應(yīng)大批量生產(chǎn)的需要第19頁(yè)/共25頁(yè)第十九頁(yè)，共26頁(yè)。當(dāng)代計(jì)算機(jī)輔助掩膜版制造技術(shù)

原圖數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：由軟件和硬件組成，在計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的同一運(yùn)行下進(jìn)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(jī)磁盤(pán)機(jī)繪圖機(jī)控制臺(tái)打印機(jī)圖形字符終端圖形輸入端數(shù)字化儀第20頁(yè)/共25頁(yè)第二十頁(yè)，共26頁(yè)。軟件部分：圖形數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)及圖形命令接口圖形編輯程序版圖驗(yàn)證程序與其他CAD系統(tǒng)數(shù)據(jù)格式變換程序第21頁(yè)/共25頁(yè)第二十一頁(yè)，共26頁(yè)。計(jì)算機(jī)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(shè)計(jì)原圖，在經(jīng)過(guò)嚴(yán)格定標(biāo)后，由鼠標(biāo)器按一定的格式逐點(diǎn)讀入圖形坐標(biāo)。（2）人體交互輸入可以省去繪制原圖的過(guò)程（二）版圖修改在出錯(cuò)的地方標(biāo)注，然后在利用圖形輸入對(duì)版圖進(jìn)行修改。（三）版圖驗(yàn)證

對(duì)版圖驗(yàn)證主要是進(jìn)行幾何設(shè)計(jì)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第22頁(yè)/共25頁(yè)第二十二頁(yè)，共26頁(yè)。人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力，明辨是非的能力。所以我們要勤懇讀書(shū)，廣泛閱讀，古人說(shuō)“書(shū)中自有黃金屋?！蓖ㄟ^(guò)閱讀科技書(shū)籍，我們能豐富知識(shí)，培養(yǎng)邏輯思維能力；通過(guò)閱讀文學(xué)作品，我們能提高文學(xué)鑒賞水平，培養(yǎng)文學(xué)情趣；通過(guò)閱讀報(bào)刊，我們能增長(zhǎng)見(jiàn)識(shí)，擴(kuò)大自己的知識(shí)面。有許多書(shū)籍還能培養(yǎng)我們的道德情操，給我們巨大的精神力量，鼓舞我們前進(jìn)。第23頁(yè)/共25頁(yè)第二十三頁(yè)，共26頁(yè)。第24頁(yè)/共25頁(yè)第二十四頁(yè)，共26頁(yè)。感謝您的觀看！第25頁(yè)/共25頁(yè)第二十五頁(yè)，共26頁(yè)。內(nèi)容總結(jié)掩膜版結(jié)構(gòu)。由玻璃基片、鉻層、氧化鉻層