光掩膜版基本上是 IC 設(shè)計(jì)的“主模板”。掩模版有不同的尺寸。常見尺寸為 6 x 6 英寸一般的掩膜版由石英或玻璃基板組成。光掩膜版涂有不透明薄膜。更復(fù)雜的掩模版使用其他材料。

一般來說，術(shù)語“photo mask”用于描述與 1X 步進(jìn)機(jī)或光刻系統(tǒng)一起使用的“主模板”。術(shù)語“reticle”用于描述 2X、4X 或 5X 縮小步進(jìn)器中使用的“主模板”。但是，它們基本上是一回事。

掩膜版用在哪里?

在半導(dǎo)體工藝流程中，芯片制造商首先設(shè)計(jì) IC，然后將其轉(zhuǎn)換為文件格式。然后，在光掩模設(shè)備中，根據(jù)該格式生產(chǎn)光掩膜版。掩膜版是 IC 設(shè)計(jì)的主模板。它復(fù)制了原始的 IC 設(shè)計(jì)圖形。

在晶圓廠中，掩膜版和晶圓被插入***。將光刻膠涂在晶圓上。在操作中，***產(chǎn)生光，光通過光刻系統(tǒng)中的投影光學(xué)器件和掩膜版?zhèn)鬏數(shù)焦饪棠z表面，即我們所知道的曝光工藝。

怎樣制作掩膜版?

設(shè)計(jì)與準(zhǔn)備：首先需要根據(jù)電路設(shè)計(jì)制作出掩模的版圖。這個(gè)過程通常使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)軟件來實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)好后，會(huì)生成一個(gè)掩模圖案的數(shù)據(jù)文件。

選擇基板：選擇適當(dāng)?shù)幕宀牧鲜侵谱鞴饪萄谀５闹匾h(huán)節(jié)。常用的基板材料是石英或玻璃?；鍛?yīng)該具有高透明度、低膨脹系數(shù)、高抗拉強(qiáng)度等特性。

清洗基板：在制作掩模之前，需要對(duì)基板進(jìn)行清洗。這一步可以通過使用溶劑、酸、超聲波或噴射清洗等方法來去除表面的塵埃和雜質(zhì)。

涂覆光刻膠：在清洗干凈的基板上涂覆一層光刻膠。光刻膠是一種光敏材料，可以通過光的照射發(fā)生化學(xué)變化，從而形成所需的圖案。

曝光：將掩模圖案數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入曝光設(shè)備，如電子束曝光機(jī)。設(shè)備會(huì)將圖案轉(zhuǎn)換為光或電子束信號(hào)，然后逐點(diǎn)掃描光刻膠表面。在曝光過程中，光刻膠中的光敏分子會(huì)因?yàn)楣饣螂娮邮恼丈涠l(fā)生變化。

顯影：曝光后，需要將基板放入顯影液中以去除光刻膠中未發(fā)生變化的部分。經(jīng)過顯影處理后，基板上將形成與掩模圖案相符的光刻膠圖案。

刻蝕：使用刻蝕工藝(如濕刻蝕或干刻蝕)去除基板上未被光刻膠覆蓋的部分。這樣，基板上就形成了與掩模圖案相符的凹槽。

去除光刻膠：使用溶劑或其他方法去除基板上剩余的光刻膠，暴露出刻蝕后的凹槽圖案。

檢驗(yàn)與修復(fù)：對(duì)完成的掩模進(jìn)行檢查，確保其圖案與設(shè)計(jì)一致且沒有缺陷。如有缺陷，可以使用修復(fù)工藝進(jìn)行修復(fù)

mask set

一個(gè)典型的集成電路制造過程可能包括多達(dá)數(shù)十個(gè)不同的掩模，這些掩模分別對(duì)應(yīng)于不同的制程步驟，如活性區(qū)域、接觸孔、金屬互聯(lián)線、絕緣層等。每個(gè)掩模都包含一個(gè)特定層次的圖案信息，用于將該層次的圖案轉(zhuǎn)移到硅片上。

在制造過程中，各個(gè)掩模按照特定的順序依次使用，以逐層構(gòu)建集成電路的結(jié)構(gòu)。由于每個(gè)掩模都有特定的作用，因此mask set中的所有掩模必須精確匹配，以確保最終產(chǎn)生的集成電路符合設(shè)計(jì)規(guī)范。

換句話說，根據(jù)單個(gè)設(shè)備的不同，每臺(tái)***可能需要 5 到 40 個(gè)(或更多)單獨(dú)的光掩膜版，稱為“掩模組” 。復(fù)雜的產(chǎn)品需要更多的掩膜版。一個(gè) 10nm 的光學(xué)掩模可能需要 76 個(gè)單獨(dú)的掩膜版，而 28nm 節(jié)點(diǎn)掩膜版大約需要 46 個(gè)。

掩膜版原理

目前的光學(xué)光刻系統(tǒng)結(jié)合了具有不同波長(zhǎng)的光源。當(dāng)今最常見的光刻系統(tǒng)使用 248nm 和 193nm 波長(zhǎng)的光源。

在光刻中，掩膜版由玻璃基板上的不透明鉻層組成。光掩膜版制造商在選定的位置蝕刻鉻，從而露出玻璃基板。其他地方?jīng)]有蝕刻鉻材料。在操作中，光線照射掩模并穿過玻璃區(qū)域，從而使晶圓曝光。由于鉻對(duì)光線的阻擋作用，光不會(huì)穿過鍍鉻的區(qū)域。

EUV 掩模

使用 13.5 納米波長(zhǎng)，極紫外 (EUV) 光刻是下一代技術(shù)，可在晶圓上圖案化微小特征。

EUV 掩膜版不同于光學(xué)掩膜版。與普通的光學(xué)掩膜版不同， EUV 掩膜版反射 13.5 納米波長(zhǎng)的光。EUV 掩模版由襯底上的 40 到 50 層交替的硅和鉬層組成，形成 250 納米到 350 納米厚的多層堆疊。釕金屬層沉積在多層堆疊上，隨后是鉭吸收層。

審核編輯：湯梓紅