硅片上的电路元件图形都来自于版图,因此掩膜板的质量在光刻工艺中的扮演着非常重要的角 色。
1、掩膜板的分类:
光掩膜板(Photo Mask)包含了整个硅片的芯片图形特征,进行1:1图形复制。这种掩膜板用于比较老的接近式光刻和扫描对准投影机中。
投影掩膜板(Reticle)。只包含硅片上的一部分图形(例如四个芯片),一般为缩小比例(一般为4:1)。需要步进重复来完成整个硅片的图形复制。一 般掩膜板为6X6inch(152mm)大小,厚度约为0.09”~0.25”(2.28mm~6.35mm)。投影掩膜板的优点:1、投影掩膜板的特征 尺寸较大(4×),掩膜板制造更加容易;2、掩膜板上的缺陷会缩小转移到硅片上,对图形复制的危害减小;3、使曝光的均匀度提高。
2、掩膜板的制造:
掩膜板的基材一般为熔融石英(quartz),这种材料对深紫外光(DUV,KrF-248nm,ArF-193nm)具有高的光学透射,而且具有非常低 的温度膨胀和低的内部缺陷。
掩膜板的掩蔽层一般为铬(Cr,Chromium)。在基材上面溅射一层铬,铬层的厚度一般为800~1000埃,在铬层上面需要涂布一层抗反射涂层 (ARC,Anti-Reflective Coating)。
制作过程:a、在石英表面溅射一层铬层,在铬层上旋涂一层电子束光刻胶;b、利用电子束(或激光)直写技术将图形转移到电子束光刻胶层上。电子源产生许多 电子,这些电子被加速并聚焦(通过磁方式或者电方式被聚焦)成形投影到电子束光刻胶上,扫描形成所需要的图形;c、曝光、显影;d、湿法或者干法刻蚀(先 进的掩膜板生产一般采用干法刻蚀)去掉铬薄层;e、去除电子束光刻胶;d、粘保护膜(Mount Pellicle)。保护掩膜板杜绝灰尘(Dust)和微小颗粒(Particle)污染。保护膜被紧绷在一个密封框架上,在掩膜板上方约5~10mm。 保护膜对曝光光能是透明的,厚度约为0.7~12μm(乙酸硝基氯苯为0.7μm;聚酯碳氟化物为12μm)。
3、掩膜板的损伤和污染
掩膜板是光刻复制图形的基准和蓝本,掩膜板上的任何缺陷都会对最终图形精度产生严重的影响。所以掩膜板必须保持“xx”。
使用掩膜板存在许多损伤来源:掩膜板掉铬;表面擦伤,需要轻拿轻放;静电放电(ESD),在掩膜板夹子上需要连一根导线到金属桌面,将产生的静电导出。另 外,不能用手触摸掩膜板;灰尘颗粒,在掩膜板盒打开的情况下,不准进出掩膜板室(Mask Room),在存取掩膜板时室内最多保持2人。
因为掩膜板在整个制造工艺中的地位非常重要。在生产线上,都会有掩膜板管理系统(RTMS,Reticle Management System)来跟踪掩膜板的历史(History)、现状(Status)、位置(Location)等相关信息,以便于掩膜板的管理。