《表面等离子体光刻正入射照明掩模制造工艺规范》

ICS35.080

CCSC07

团体标准

T/CIXXX—2024

表面等离子体光刻正入射照明掩模制造

工艺规范

Manufacturingprocessspecificationforsurfaceplasma

photolithographynormalincidenceilluminationmask

（征求意见稿）

2024-XX-XX发布2024-XX-XX实施

中国国际科技促进会发布

T/CIXXX—2024

目次

前言.................................................................................II

1范围...............................................................................1

2规范性引用文件.....................................................................1

3术语和定义.........................................................................1

4缩略语.............................................................................1

5工艺保障条件要求...................................................................1

6材料要求...........................................................................4

7安全要求...........................................................................4

8工艺要求...........................................................................5

I

T/CIXXX—2024

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定

起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

本文件由天府兴隆湖实验室提出。

本文件由中国国际科技促进会归口。

本文件起草单位：天府兴隆湖实验室……

本文件主要起草人：……

II

T/CIXXX—2024

表面等离子体光刻正入射照明掩模制造工艺规范

1范围

本文件规定了表面等离子体光刻正入射照明掩模制造的工艺保障条件要求、材料要求、安全要求、

工艺要求。

本文件适用于表面等离子体光刻正入射照明掩模的制造。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB8978污水综合排放标准

GB/T19022测量管理体系测量过程和测量设备的要求

GB/T25915.1—2021洁净室及相关受控环境第1部分：按粒子浓度划分空气洁净度等级

SJ/T10152集成电路主要工艺设备术语

SJ/T10584微电子学光掩蔽技术术语

3术语和定义

SJ/T10152、SJ/T10584界定的术语和定义适用于本文件。

4缩略语

CD：关键尺寸（CriticalDimension）

CD-SEM：特征尺寸测量用扫描电子显微镜（CriticalDimensionScanningElectronMicroscope）

CDU：临界尺寸均匀性（CriticalDimensionUniformity）

FOV：视场（FieldOfView）

MAM：移动测量（MoveAcquireMeasure）

PSM：相移掩模（PhaseShiftMask）

PV：峰谷值（PeaktoValley）

QDR：快速倾卸冲洗（QuickDumpRinse）

RMS：均方根值（RootMeanSquare）

RIE：反应离子刻蚀（ReactionIonEtching）

SRAF：亚分辨率辅助图形（Sub-ResolutionAssistFeature）

5工艺保障条件要求

人员要求

1

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工艺人员应具备以下条件：

——熟练掌握掩模制造工艺基本技能，了解掩模制造工艺技术要求，并经过专业岗位技术培训；

——熟悉操作规程、检验标准；

——掌握相关半导体工艺基础知识，能解决工艺过程中出现的一般问题；

——视力等应满足工艺需求。

环境要求

环境要求如下：

——洁净度应符合表1规定；

表1洁净度

工序名称ISO等级数a

m≤100nm≥4

匀胶、曝光、显影工步100nm＜m≤1m≥5

m＞1m≥6

沉积、干法刻蚀、湿法刻蚀≥6b

注：m为掩模尺寸。

a为GB/T25915.1—2021中4.3规定的ISO等级数。

b非黄光。

——温度：22℃±2℃；

——湿度：40％～60％；

——洁净间应铺设防静电地板、操作台为防静电台面并接地，台面下安装防静电手环并接地；

——光刻应在黄光区进行，检验工作区的光照度不应低于1000lx；

——生产操作中使用的物品均应有防静电功能。

设备要求

5.3.1各工序所需的设备

各工序所需设备应符合表2要求。

表2设备要求

名称要求用途

掩模衬底清洗及湿法掩模衬底清洗及凸台腐

清洗后颗粒数量≤30ea0.16m，腐蚀温度控制精度≤±1℃

腐蚀设备蚀

离子源沉积能量范围，最小值≤500eV，最大值≥1500eV；等离子体启辉

闸板阀关闭电子快门激活，离子束5s内稳定；射频正向（传输）功率：100

离子束溅射沉积设备吸收层沉积

W～600W；反射功率小于射频前向功率的5％；片内沉积均匀性：去边6mm，

3％；批间沉积均匀性：去边6mm，3％

匀胶均匀性＜1％（132mm×132mm）；匀胶颗粒：≤0.3m且不多于4颗；

热板均匀性：升温区＜1.5℃，恒温区＜0.1℃（光掩模表面）；冷板均匀

掩模匀胶、热板、

性：降温区＜3℃，恒温区＜0.2℃（光掩模表面）；微环境温湿度控制：匀胶、烘烤、及显影

显影一体机

温度控制精度±0.1℃，湿度控制精度±1％；显影颗粒增加数量：＜0.5m

的不应多于5颗，≥0.5m的允许有1颗

2

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表2设备要求（续）

名称要求用途

电子束直写设备

加速电压50kV，特征尺寸均匀性≤3nm，图形放置误差≤5nm高位置精度图形直写

（变形束）

加速电压：≥100kV；图形发生器扫描频率：≥100MHz；束流范围：最小值

电子束直写设备≤50pA；最大值≥100nA；束流漂移：束电流稳定性≤±0.5％，束位置稳

高分辨力图形直写

（高斯束）定性≤30nm/h；拼接精度：100m写场下≤±12nm，1000m写场下≤±30

nm；套刻精度：100m写场下≤±15nm，1000m写场下≤±30nm

全局CD均匀性：≤5nm（3），CD刻蚀偏差：≤12nm，孤立-密集图形CD：

离子束刻蚀机掩模图形刻蚀

≤8nm，选择比：≥0.8:1（Cr:Resist），侧壁陡直度：≥85°

等离子体刻蚀机全局CD均匀性：≤5nm（3），CD刻蚀偏差：≤12nm，孤立-密集图形CD：

掩模图形刻蚀

（金属）≤8nm，选择比：≥0.8:1（Cr:Resist），侧壁陡直度：≥85°

静态重复性＜0.15nm；短期重复性≤0.19nm；长期重复性≤0.23nm；线性

放大倍率误差（FOV1.5m～3.0m）≤0.3nm；X/Y偏差≤0.3nm。分辨力

掩模CD-SEM线宽及线宽均匀性检测

≤1.5nm；MAM时间：≤5s。具有高定位精度的工件台，工件台定位精度：

≤±35nm

图形放置误差测量位置精准重复性（短期）：≤3nm（3）；位置精准重复性（长期）：≤5

图形放置误差检测

设备nm（3）；位置精准（长期）：≤5nm（3）单点测量时间：≤5s

最小颗粒检测尺寸：≤12nm/pixel2nm，≤24nm/pixel4nm，≤36

nm/pixel6nm；检测效率：0.1mm2/h/pixel2nm，0.2mm2/h/pixel4nm，0.6掩模图形缺陷及颗粒污

掩模缺陷检测设备

mm2/pixel6nm；颗粒识别可重复性精度：≥98.5％；二次电子分辨率：1.3染检测

nm（1kV）、1.1nm（5kV）、0.9nm（30kV）

聚焦He离子束显微镜分辨率：0.5nm，加速电压10kV～30kV，离子束流：0.1pA～100pA掩模图形缺陷修复

清洗效率：＞95％；颗粒物残留：PSM片＞0.5m的新增颗粒数为≤5颗，达

标率≥90％，Binary片＞0.5m的新增颗粒数为≤10颗，达标率≥90％。静

电破坏：ESD为0；相位变化：平均＜-0.3°；透过率变化：平均＜0.03％；掩模图形表面颗粒及污

掩模图形清洗设备

CD均值&CDU变化＜0.6nm；SRAF：最小特征测试图形（＞50nm）无损坏；离染物清洗

-2+-2

子残留：PSM片：SO4残留＜2ppb，NH4残留＜10ppb；Binary片：SO4残留＜

+

3ppb，NH4残留＜20ppb

光学显微镜光学放大倍率50倍～1000倍观察

椭偏仪满足40nm～1000nm光刻胶厚度测试测试光刻胶厚度

5.3.2工艺设备验证

5.3.2.1工艺设备应定期进行状态验证。验证或鉴定表明设备性能满足工艺技术要求，即确认设备技

术状态正常，可以进行正常使用。

5.3.2.2验证或鉴定表明性能不能满足工艺技术要求的设备，需进行维修。维修后需重新进行技术状

态验证。

5.3.2.3所有设备按有关规定进行保养，保养后需重新进行技术状态验证。

5.3.3测量设备检定/校准

测量设备应按GB/T19022的要求进行校准并标识。对校准过的设备应有效控制，按规定使用和贮

存。

3

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6材料要求

掩模制造工艺材料应符合表3要求。

表3材料要求

名称要求用途

掩模衬底定制石英衬底，符合8.2要求加工对象载体

Cr靶材纯度≥99.99％Cr吸收层沉积

按性质：正胶、负胶；

光刻胶成型材料

按感光方式：电子束光刻胶、365nm（I线）感光光刻胶

增强光刻胶

六甲基二硅烷（HDMS）分析纯以上纯度

附着力

邻二甲苯分析纯以上纯度显影

能溶解电子束光刻胶，但不应和Cr、Si等材料发生反

去胶液去残胶

应，电子纯及以上纯度

N-甲基吡咯烷酮（NMP）电子纯及以上纯度清洗

异丙醇（IPA）电子纯及以上纯度清洗

无水乙醇电子纯及以上纯度清洗

丙酮电子纯及以上纯度清洗

四甲基氢氧化铵（TMAH）浓度2.83％清洗

过氧化氢浓度30％～32％，电子纯及以上纯度清洗

硫酸电子纯及以上纯度清洗

去离子水电阻率≥18M·cm清洗

石英腐蚀溶液氢氟酸（HF）、氟化铵（NHF4）、去离子水的混合液腐蚀掩模衬底

边胶去除剂（EBR）在匀胶过程中可完全去除掩模边缘的电子束光刻胶去边胶

清洗用工艺气体

纯度≥99.999％清洗

（氩气、二氧化碳、氮气、氧气）

压缩空气纯度≥99.999％设备动力

沉积用工艺气体

纯度≥99.999％Si吸收层沉积

（硅烷、N2O、氨气、氮气、氩气、SF6）

干法刻蚀气体刻蚀吸收层

纯度≥99.999％

（氯气、氩气、氧气、氮气、SF6、C4F8、氦气）及去胶

7安全要求

人员安全

7.1.1工艺人员应穿防静电净化服、防静电洁净鞋，佩戴一次性头套、口罩和手套。

7.1.2工艺人员应按设备操作规程进行操作，设备在运行中严禁身体任何部位进入机器内。

7.1.3曝光或测量光强时，工艺人员应佩戴墨镜，不直视紫外光区域。

7.1.4更换或倾倒化学品（如丙酮、乙醇、光刻胶、显影液、强酸、强碱等）时，应穿戴防护用品，

盖好储液容器盖子，防止微漏。

7.1.5工作区应有通风排风装置保证通风、送风良好。

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7.1.6注意用水、用电安全。

7.1.7工艺人员应定期体检。

环境安全

7.2.1废液、废水应经处理，符合GB8978要求后排放。

7.2.2废物应交由具有环保资质单位进行处理。

7.2.3易挥发物质应密封保存。

设备安全

7.3.1气瓶应放在指定区域并固定、按气瓶气体本省使用要求做好防护。

7.3.2设备应接地可靠、安全。

7.3.3设备应配备紧急制动按钮。

7.3.4应配备灭火设施和排风设施。

产品安全

7.4.1人员进入洁净间应穿防静电净化服，并进行全身去静电处理。

7.4.2人员工作时应穿戴口罩、乳胶手套、橡胶袖套、头套。

8工艺要求

工艺流程

掩模制造工艺流程见图1。

图1掩模制造工艺流程图

掩模衬底

掩模衬底表面光洁度应与加工前表面光洁度水平相当，正面中心42mm×42mm应符合以下要求：

5

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——低频面形误差PV：≤8nm；

——面形误差RMS：≤0.8nm；

——任意5mm×5mm低频面形误差PV：≤5nm；

——任意5mm×5mm低频面形误差RMS：≤0.5nm；

——任意3mm×2.25mm中频面形误差Rq恶化率：≤50％；

——任意600m×450m中频面形误差Rq恶化率：≤50％；

——任意100m×75m中频面形误差Rq恶化率：≤50％；

——任意2m×2m高频粗糙度Rq恶化率：≤50％。

清洗

清洗步骤如下：

a)采用QDR进行粗清洗；

b)丙酮溶液超声5min，再用流动的去离子水冲洗，最后用氮气吹干；

c)配制SC3液（H2SO4：H2O2=3：1），加热至120℃，采用SC3液煮洗20min，取出放入热去离子

水中，去离子水冲洗；

d)利用IPA蒸汽进行脱水干燥，120℃热板烘10min，清洗后颗粒数量：≤30ea0.16m。

刻蚀阻挡层沉积

刻蚀阻挡层沉积步骤如下：

a)旋涂增粘剂AR300-80，转速2000rpm，厚度约200nm，95℃热板前烘2min，温度均匀性控

制在±1℃；

b)冷却至室温后，旋涂AR-PC5000/41：转速3000rpm，厚度约7m，95℃热板前烘5min，温

度均匀性控制在±1℃。

匀胶、前烘

旋涂AZ9260，转速2000rpm，厚度约11μm，65℃热板前烘5min，温度均匀性控制在±1℃。

光刻、显影

光刻、显影步骤如下：

a)采用I线365nm汞灯光源，光强1mw/cm2，曝光20min；

b)曝光完成后将基片放入显影液（AZ400K和水1：4稀释）中显影90s，先在去离子水中清洗，

再用流动的去离子水冲洗，最后用氮气吹干；

c)显影完成后采用100℃热板坚膜，时间20min。

阻挡层刻蚀

阻挡层刻蚀步骤如下：

a)采用AR300/74去胶液去除曝光区域的AR-PC5000/41光刻胶，去离子水冲洗基片，氮气吹干

基片；

b)完成后采用100℃热板坚膜，时间20min。

去残胶

-3

采用RIE刻蚀，功率15W，O2流量20sccm，腔压1Pa，刻蚀时间10分钟，本底真空度＜5×10Pa。

6

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台阶刻蚀

台阶刻蚀步骤如下：

a)溶液配比为HF：NHF4：去离子水=1：2：10，腐蚀温度控制在25℃～26℃；

b)需要待温度稳定后在腐蚀溶液中放入石英掩模衬底；

c)腐蚀过程采用分段腐蚀，每次间隔30min±2min，从溶液中取出基片进行清洗，清洗后再进

行腐蚀工艺；

d)预估腐蚀深度达到要求后从溶液中取出衬底进行清洗，将腐蚀溶液完全清洗干净后用氮气干

燥。

检测

台阶刻蚀应符合以下要求：

——采用台阶仪测量多点腐蚀深度，并计算深度偏差，深度偏差≤0.1m；

——采用激光干涉仪测量凸台面低频面形，凸台上表面面形变化增量≤1nm（低、中、高频）；

——采用白光干涉仪测量凸台面中频面形，凸台下表面中频面形（200m）PV≤5nm；

——采用AFM测量凸台面表面粗糙度，凸台下表面表面粗糙度：≤0.6nm；

——表面光洁度：与加工前表面光洁度水平相当。

阻挡层去除

阻挡层去除步骤如下：

a)采用AR300/74去胶液去除阻挡区域AR-PC5000/41光刻胶；

b)去离子水冲洗基片，氮气吹干基片；

c)采用RIE氧等离子刻蚀残胶，功率5W，O2流量20sccm，腔压1Pa，刻蚀时间10min。

清洗

清洗步骤如下：

a)采用NMP溶液浸泡，加热至60℃超声60min，去离子水冲洗，最后用氮气吹干；

b)同8.3。

异物检测

对腐蚀后衬底表面的划痕、凸起、凹陷等缺陷采用50倍～1000倍暗场显微镜逐片进行检测，表面

缺陷在范围以内为合格，不合格品返工或报废。

清洗

同8.12。

吸收层沉积

吸收层沉积应符合以下要求：

——沉积材料Cr，沉积厚度40nm，厚度均匀性±1nm，片内沉积均匀性（去边6mm，3％）；批

间沉积均匀性（去边6mm，3％）；

——吸收层表面粗糙度≤0.8nm（10m×10m）。

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应力检测

8.16.1采用应力检测仪测试吸收层沉积前衬底的表面曲率，吸收层沉积后，通过应力检测仪原位测试

沉积吸收层后的表面曲率，按式（1）计算应力值。

푀ℎ2

=푠푠퐾·······································································(1)

6ℎ푓

式中：

2

Ms——双轴模量，单位为牛顿/平方米（N/m）；

hs——衬底厚度，单位为微米（m）；

hf——薄膜厚度，单位为微米（m）；

K——前后两次测试曲率的变化量。

8.16.2吸收层应力不大于±200MPa。

8.16.3应力变化不大于±50MPa。

应力补偿

可通过应力补偿的方式将薄膜的应力进行人为的调控：

——通过在吸收层沉积过程中添加300℃；

——对生长好的Cr薄膜进行Ar等离子体表面处理，功率：70W；处理时间：10min，可将薄膜应

力调控至200MPa以内；

——应力变化≤±50MPa。

异物检测

使用50倍～1000倍暗场显微镜对腐蚀后的衬底表面的颗粒、凸起缺陷等进行检测；针孔缺陷不应

大于30nm（10mm×10mm）。

匀胶

匀胶步骤如下：

a)旋涂电子束胶AR-P6200.04，转速2000rpm～4000rpm，厚度60nm～100nm（根据直写最小

特征尺寸确定）；

b)旋涂导电胶AR-PC5090.02：转速1500rpm～4000rpm，厚度40nm～80nm；

c)匀胶均匀性＜1％（132mm×132mm）；

d)匀胶颗粒：≤0.3m的不多于4颗，＞0.3m的不允许有。

前烘

8.20.1电子束胶前烘温度150℃，导电胶前烘温度90℃；热板均匀性：升温区＜1.5℃，恒温区＜

0.1℃（光掩模表面）。

8.20.2冷板均匀性：降温区＜3℃，恒温区＜0.2℃（光掩模表面）。

图形直写

图形直写应符合以下要求：

——石英掩模衬底放入直写机台后，在机台内部稳定6h以上。

——直写过程中温度恒定在22℃±0.5℃，温度波动不大于±0.05℃，无外界磁场及振动干扰。

8

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——根据产品的设计要求和电子束光刻胶要求选择相应的曝光剂量，曝光剂量为280C/cm2～380

C/cm2。

显影

显影应符合以下要求：

——微环境温湿度控制：温度控制精度0℃～22℃、±0.1℃，湿度控制精度50％±1％；

——显影时间为50s～90s，显影后氮气吹干。

——显影颗粒增加数量：＜0.5m的不应多于5颗，≥0.5m的允许有1颗。

CD-SEM检测

8.23.1对掩模图形的CD进行测量，掩模图形最小图形尺寸：≤30nm；最小OPC尺寸≤20nm。

8.23.2掩模图形CDU≤±4％。

8.23.3掩模图形线条边缘粗糙度＜2nm。

异物检测

同8.13。

离子束刻蚀

8.25.1调整离子束刻蚀机参数：功率、刻蚀角度、样品台冷却温度、样品台旋转转速、刻蚀时间。

8.25.2离子束刻蚀要求如下：

——图形陡直度：≥85°；

——刻蚀深度误差：≤5％；

——刻蚀选择比：≥0.8：1（Cr：胶）。

去胶

去胶应符合以下要求：

——采用氧等离子体去除残余电子束光刻胶；

——采用RIE刻蚀，功率5W，O2流量20sccm，腔压1Pa，刻蚀时间10min；

——本底真空度＜5×10-3Pa。

清洗

清洗步骤如下：

a)采用QDR进行粗清洗；

b)丙酮溶液超声5min，再用流动的去离子水冲洗，最后用氮气吹干；

c)配制SC3液（