掩膜板制造讲述.ppt

掩膜板的制造原理 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 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。 掩膜版上图形制造 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。 投影掩膜版的损伤 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。 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。 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。 投影掩膜版缩影倍率和曝光场的比较 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 （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。 （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。 （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 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： 软件部分： 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 （四）版图尺寸修正 在目前的掩膜制造工艺中，由于使用金属掩膜基材和正性光刻胶的场合增多了，图形尺寸的控制就不容易，导致加工图形尺寸与设计尺寸产生偏差，图形编辑程序提