光掩膜

光刻工藝所使用的圖形母版

光掩膜一般也稱光罩、掩膜版,是微電子製造中光刻工藝所使用的圖形母版,由不透明的遮光薄膜在透明基板上形成掩膜圖形,並通過曝光將圖形轉印到產品基板上。光掩膜主要由兩部分組成:基板和不透光材料。

種類


光掩膜除了應用於晶元製造外,還廣泛的應用與像LCD,PCB等方面。常見的光掩膜的種類有四種,鉻版(chrome)、干版,凸版、液體凸版。主要分兩個組成部分,基板和不透光材料。基板通常是高純度,低反射率,低熱膨脹係數的石英玻璃。鉻版的不透光層是通過濺射的方法鍍在玻璃下方厚約0.1um的鉻層。鉻的硬度比玻璃略小,雖不易受損但有可能被玻璃所傷害。應用於晶元製造的光掩膜為高敏感度的鉻版。干版塗附的乳膠,硬度小且易吸附灰塵,不過干版還有包膜和超微顆粒干版,其中後者可以應用於晶元製造。(順便提一下,通常講的菲林即film,底片或膠片的意思,感光為微小晶體顆粒)。
在刻畫時,採用步進機刻畫(stepper),其中有電子束和激光之分,激光束直接在塗有鉻層的4-9“玻璃板上刻畫,邊緣起點5mm,與電子束相比,其弧形更逼真,線寬與間距更小。光掩膜有掩膜原版(reticle mask,也有稱為中間掩膜,reticle作為單位譯為光柵),用步進機重複將比例縮小到master maks上,應用到實際曝光中的為工作掩膜(working mask),工作掩膜由master mask複製過來。

檢測流程


1,數據轉換:將如GDSII版圖格式分層,運算,格式轉換為設備所知的數據形式。(這一部分會產一些具體的描述)
2,圖形產生:通過電子束或激光進行圖形曝光。
3,光阻顯影:曝光多餘圖形,以便進行蝕刻。
4,鉻層刻蝕:對鉻層進行刻蝕,保留圖形。
5,去除光阻:去除多餘光刻膠。
6,尺寸測量:測量關鍵尺寸和檢測圖形定位。
7,初始清洗:清洗並檢測作為準備。
8,缺陷檢測:檢測針孔或殘餘未蝕刻盡的圖形
9,缺陷補償:對缺陷進行修補。
10,再次清洗:清洗為加蒙版作準備
11,加附蒙版:蒙版(pellicle)加在主體之上,這防止灰塵的吸附及傷害。
12,最後檢查:對光掩膜作最後檢測工作,以確保光罩的正確。
光掩膜的基本檢查大體有:基板,名稱,版別,圖形,排列,膜層關係,傷痕,圖形邊緣,微小尺寸,絕對尺寸,缺欠檢查等。

工藝要求


對於數據處理主要來自於工藝上的要求,在圖形處理上有:
1,直接對應:光掩膜直接對應到版圖的一層,如金屬層。
2,邏輯運算:光刻圖形可能由1層或多層版圖層邏輯運算而來。比如定義pplus與nplus互補,如果只有pplus,nplus將由pplus進行邏輯非的運算得來。在實際處理中以反轉的形式實現。不過值得注意的是,在進行某些邏輯運算時,圖層的順序十分重要。與反轉運算結合進,運算的先後順序也很重要。
3,圖形漲縮:即進行size操作,比如gate處的注入層,從gate size放大而來。
完整的光掩膜圖形中,除了對應電路的圖形外,還包括一些輔助圖形或測試圖形,常見的有:游標,光刻對準圖形,曝光量控制圖形,測試鍵圖形,光學對準目標圖形,划片槽圖形,和其他名稱,版別等LOGO。