光刻掩模

在平面晶体管和集成电路的制造过程中，要进行多次光刻。为此，必须制备一组具有特定几何图形的光刻掩模。制版的任务就是根据晶体管和集成电路参数所要求的几何图形，按照选定的方法，制备出生产上所要求的尺寸和精度的掩模图案，并以一定的间距和布局，将图案重复排列于掩模基片上，进而复制批量生产用版，供光刻工艺曝光之用。

（1）图形尺寸准确，符合设计要求，且不发生畸变。

（2）应有一定数量完全相同的图形，整套掩模版中的各次版应能依次一一套住，套准误差应尽量小。

（3）图形黑白域之间的反差要高，一般要求在2.5以上。

（4）图形边缘应光滑，无毛刺，过渡区要小（即“黑区”应尽可能陡直地过渡到“透明区”）。

（5）版面平整、光洁、无针孔、划痕和小岛。

（6）版面坚固耐用，不易变形。

掩膜版有两种：一种是在涂有普通乳胶的照相干版上，依据掩模原图，用照相方法制成的；另一种是在镀有一薄层金属（通常为铬）的玻璃版上，用光刻法在金属层上刻蚀出所需图形而制成的。为了使每块硅片能同时制作几十至几千个管芯或电路，掩模版上相应有几十至几千个规则地重复排列的同一图形。每个图形之间具有一定的间隔，以便制好管芯或电路后进行划片分割。制作一种平面晶体管或集成电路，需要有一组（几块至十几块）可以相互精确套刻的掩模版。对掩版的基夲求是：精度高、套刻准、反差强和酎磨损。

微纳无掩膜加工。

1. 1微米分辨率 2. 150mm*150mm有效直写面积 3. 1微米对准精度 4. 200nm自动对焦精度。

由于玻璃基板的厚度和保护膜距离基板的距离相近，均为6mm左右，所以这些吸附在掩模上的颗粒距离掩模图形面（Cr面）的距离都在6mm左右。现代投影式光刻机的聚焦深度（DOF）最多也就是在1~2um，这远小于6mm。因此，在曝光时，这些附着在玻璃和保护膜上的颗粒，只能在晶圆表面形成一个非常模糊的像，对局部的光强产生的干扰很小。只有当这些颗粒的尺寸大到一定程度时，其在晶圆上产生的阴影才可能在光刻胶上留下图形。图1是吸附在Cr图形上的颗粒与吸附在保护膜上的颗粒成像的对比示意图 。

图1 在Cr图形上的颗粒与吸附在保护膜上的颗粒成像对比示意图

掩模保护膜使光透过率减少，并使成像变得更加模糊，如图2所示 ：

理论计算表明，只要这些颗粒和模版上Cr图形之间的距离（即掩模的厚度或保护膜的高度）大于t，它们对局部光强的影响就不会超过10%。t定义为

式中，M是光刻系统成像的倍数，对于现代光刻机M=4；d是颗粒的直径。前面已经介绍了t6mm，假设光刻机的数值孔径NA=0.5，据此，我们可以估算出掩模上所允许的最大的颗粒尺寸，d0.18mm。

G-线和Ⅰ-线掩模版所使用的保护膜是高分子量的硝化纤维树脂（high-molecular-weight nitrocellulose polymers）。硝化纤维树脂薄膜的制备工艺如下：首先把硝化纤维树脂的溶液旋涂在平整的玻璃表面；在适当的温度烘干后，把薄膜从玻璃表面揭下。最后把薄膜切割成所需要的尺寸。但是，硝化纤维树脂在DUV波段有较高的吸收系数，因此不能用于248nm。和193nm波长。248nm和193nm保护膜的材质一般是含F的树脂（amorphous fluoropolymers），例如，聚四氟乙烯（teflon）。保护膜的厚度一般在1um左右，可以针对不同的波长做进一步优化。对保护膜材质的要求除了必须具有很高的透明度外，在光照下还不能释放对掩模有害的气体成分。新型保护膜材料还在不断研发中，研发的方向就是含F的聚合物 。