掩膜板的制造讲义教学教材课件

掩膜板的制造讲义掩膜板的制造讲义投影掩膜版与掩膜版

投影掩膜版是一个石英版，它包含了要在硅片上重复生成的图形，这种图形可能仅包含一个管芯，也可能是几个。投影掩膜版指的是对于一个管芯或一组管芯的图形。光刻掩膜版：它是一块石英版，包含了对于整个硅片来说确定一工艺层所需的完整管芯阵列。掩膜版是的制造工艺是关系到集成电路的质量和集成度的重要工序。

投影掩膜版与掩膜版投影掩膜版是一个石英版，它包含了要在投影掩膜版投影掩膜版4)多晶硅刻蚀1)STI刻蚀2)P阱注入3)N阱注入8)金属刻蚀5)N+S/D注入6)P+S/D注入7)氧化层接触刻蚀顶视图12345768剖面图最终层投影掩膜版图的设计和尺寸4)多晶硅刻蚀1)STI刻蚀2)P阱注入3)N阱投影掩膜版的材料：最主要的用于亚微米光刻的投影掩膜版衬底材料是烧融石英。这种材料始终用在深紫外光刻中，因为它在深紫外光谱部分（248nm和193nm）有高光学透射。用做投影掩膜版的烧融石英是最贵的材料并且有非常低的温度膨胀。低膨胀意味着投影掩膜版在温度改变时尺寸是相对稳定的。掩膜版材料应具有的其它性能是高光学透射和在材料表面或内部没有缺陷。投影掩膜版的材料：铬层

在准备好的石英玻璃片之后，在其上淀积一层铬，掩膜图形就是在铬膜上形成，在铬膜的下方还有一层由铬的氮化物或氧化物形成的薄膜，其作用是增加铬膜与石英玻璃之间的黏附力，在铬膜的上方需要有一层20nm厚的三氧化二铬抗反射层，这些薄膜是通过溅射方法制备的。选择铬膜形成图形，是因为铬膜的淀积和刻蚀相对比较容易，而且对光线完全不透明。铬层在准备好的石英玻璃片之后，在其上淀积一层铬

通常在掩膜版上形成图形的方法是使用电子束。这种技术利用直写把电子存储的原始图形绘制成版图。电子束光刻：电子束光刻的直写方式把高分辨率的图形转印到投影掩膜版表面，在电子束光刻中电子源产生许多电子，这些电子被加速并聚焦成形射到投影掩膜版上。电子束可以通过磁方式或电方式被聚焦，并在涂有电子束胶的投影掩膜上扫描形成所需要的图形。电子束可以扫过整个掩膜版（光栅扫描），也可以只扫过要光刻的区域（矢量扫描）在投影掩膜上形成图形。掩膜版上图形制造掩膜版上图形制造

掩膜版（图形）制作

a.CAD（ComputerAidedDesign）↓b.CAM（ComputerAidedManufacture）↓c.光刻（将处理好的图形数据文件传递给激光光绘机，对匀胶铬版进行非接触式曝光。）↓d.显影（将曝光处光刻胶层去除，显露铬层）掩膜版（图形）制作

a.CAD（ComputerAe.蚀刻（将曝露处的铬层腐蚀去除）脱膜（将光刻胶去除）切割（按生产工艺要求，将一大片拼版成品切割为各自独立的单个成品）e.蚀刻（将曝露处的铬层腐蚀去除）

使用投影掩膜版时确实存在很多可能的损伤来源，例如投影掩膜版掉铬，表面擦伤，静电放电（ESD）和灰尘颗粒。如果掩膜版被一个没有正确接地的技术人员触摸，静电放电就会引发问题。这种情况有可能通过掩膜版上微米尺寸的铬线条放电产生小电涌，熔化电路线条损坏图形。投影掩膜版的损伤投影掩膜版的损伤

解决投影掩膜版上颗粒沾污的方法是用一个极薄的透光膜保护表面，这种薄膜称为保护膜。这层保护膜的厚度需要达到足够薄，以保证透光性，同时又保证足够结实，能够耐清洗，此外，还要求保护膜长时间暴露在UV射线的辐射下，仍能保持它的形状。目前所使用的材料包括硝化纤维素醋酸盐和炭氟化合物。有保护膜的掩膜版可以用去离子水清洗，这样可以保护膜上大多数的颗粒，然后在通过活性剂和手工擦洗，就可以对掩膜版进行清洗。解决投影掩膜版上颗粒沾污的方法是用一个极薄的透光膜保护膜上的颗粒在光学焦距范围之外.抗反射涂层保护膜铬图形焦深掩膜版材料投影掩膜版保护膜框架铬图形保护膜上的颗粒在光学焦距范围之外.抗反射涂层保护膜铬图形焦深投影掩膜版被用在步进光刻机和步进扫描系统中，需要缩小透镜来减小形成图案时的套准精度。步进光刻机通常使用的投影掩膜版缩小比例为5︰1或4︰1，而步进扫描光刻机使用投影掩膜版的缩小比例为4︰1。投影掩膜版的缩影和尺寸投影掩膜版被用在步进光刻机和步进扫描系统中，需要缩小透镜投影掩膜版缩影倍率和曝光场的比较在投影掩膜版上的视场尺寸投影透镜硅片上的曝光视场投影掩膜版缩影倍率和曝光场的比较在投影掩膜版上的视场尺寸投影投影掩膜版和掩膜版的比较投影掩膜版和掩膜版的比较光刻掩膜板制备方式人工方式

设计掩膜板总图制备初缩掩膜板精缩与分步重复复印生产用套版刻掩膜红膜分图按比例放大总图光刻掩膜板制备方式人工方式设计掩膜板总图制备初缩掩膜板精缩（一）原图绘制

（1）总图绘制是将设计好的图选择适当的放大倍数，画在一张标准的方格坐标纸上，一般选择把器件的实际尺寸放大100—1000倍，同时放大倍数也不宜过大。

（一）原图绘制

（2）原图刻制是从总图上描刻出各块光刻板的原图。手工刻图：将平压在总图上，带有红色塑料涂层的透明薄膜，描刻出轮廓，再用手工剥去原图透明区的红膜。机械刻图：由坐标刻图仪进行，事先计算好的图形坐标值，操作刻刀，即可在红膜上刻出分图的轮廓，然后手工剥除透明区的红膜。自动刻图：是按照事先编好的逻辑程序编出坐标，打成纸带，输入计算机，由计算机控制平台移动和刻刀的动作，在红膜上刻出各个分图，经人工揭膜后得到原图。（2）原图刻制（二）初缩初缩是在照相机上进行的，必须保证拍照图面、镜头和感光底版严格平行，并使象的焦平面与感光底版的药膜完全重合。（三）精缩兼分布重复将初缩版或者初缩版的复印物作为物，经精缩后得到满足设计要求的光刻版。初缩版一般只有一个图形，而精缩版需要在同一块底版上制作几十到几百个相同的图形，以适应大批量生产的需要（二）初缩当代计算机辅助掩膜版制造技术

原图数据处理系统：由软件和硬件组成，在计算机操作系统的同一运行下进行数据流的传送和处理，共同完成版图数据的生成。

硬件部分：CPU磁带机磁盘机绘图机控制台打印机图形字符终端图形输入端数字化仪当代计算机辅助掩膜版制造技术原图数据处理系统：由软软件部分：图形数据库绘图数据生成程序图形发生器数据生成程序数据库及图形命令接口图形编辑程序版图验证程序与其他CAD系统数据格式变换程序软件部分：图形绘图数据图形发生器数据库及图形图形编辑程序版图计算机辅助版图处理的工作流程（一）版图数据的输入（1）数字化仪读入必须先绘出设计原图，在经过严格定标后，由鼠标器按一定的格式逐点读入图形坐标。（2）人体交互输入可以省去绘制原图的过程（二）版图修改在出错的地方标注，然后在利用图形输入对版图进行修改。（三）版图验证

对版图验证主要是进行几何设计规则检查，包括线条宽度、图形间距、最小面积以及连接线等计算机辅助版图处理的工作流程（一）版图数据的输入人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，