半導(dǎo)體掩膜版制造工藝及流程

半導(dǎo)體掩膜版制造工藝及流程
掩膜版（Photomask）又稱光罩，是液晶顯示器、半導(dǎo)體等制造過程中的圖形“底片”轉(zhuǎn)移用的高精密工具。光掩膜基版是制作微細(xì)光掩膜圖形的理想感光性空白板，被刻蝕上掩膜圖形之后就成為光掩膜版。掩膜板可分為光掩膜版和投影掩膜版。光掩膜版包含了整個硅片的芯片圖形特征，進(jìn)行1：1圖形復(fù)制，這種掩膜板用于比較老的接近式光刻和掃描對準(zhǔn)投影機中；投影掩膜板只包含硅片上的一部分圖形（例如四個芯片），一般為縮小比例 （一般為4：1），需要步進(jìn)重復(fù)來完成整個硅片的圖形復(fù)制。
掩膜版制造工藝復(fù)雜，可以分為前道工藝和后道工藝。掩模版產(chǎn)品的工藝流程主要包括CAM圖檔處理、光阻涂布、激光光刻、顯影、蝕刻、脫膜、清洗、宏觀檢查、自動光學(xué)檢查、精度測量、缺陷處理、貼光學(xué)膜等環(huán)節(jié)。掩膜版的具體生產(chǎn)流程如下所示：

1、CAM（圖檔處理）：通過電腦軟件處理，將產(chǎn)品圖檔轉(zhuǎn)化成為光刻機能夠正常識別的格式；同時對產(chǎn)品原始圖形/圖檔進(jìn)行一定程度的設(shè)計、排布、特殊補正（如DCM、OPC）等，對產(chǎn)品圖形及后續(xù)工序起到一定程度的補償、優(yōu)化等作用。
2、光阻涂布：在已經(jīng)沉積了鉻膜的基板上，涂布一定厚度和均勻性的光阻，通過烘烤的方式使光阻固化，使得基板能夠在特定波長的光束下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，后續(xù)通過顯影、蝕刻等化學(xué)制程得到與設(shè)計圖形一致的鉻膜圖形。
3、激光光刻：將設(shè)計圖形的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成激光直寫系統(tǒng)控制數(shù)據(jù)，由計算機控制高精度激光束掃描，利用一定波長的激光，對涂有光阻的掩膜基板按照設(shè)計的圖檔進(jìn)行激光直寫，從而把設(shè)計圖形直接轉(zhuǎn)移到掩膜上。
4、顯影：利用化學(xué)藥液（顯影液）與光阻的相互作用，將曝光部分的光阻去除，未曝光部分與顯影液不反應(yīng)而得以保留，從而得到與設(shè)計圖形一致的光阻圖形。
5、蝕刻：經(jīng)過顯影工序后，利用化學(xué)藥液（蝕刻液）與鉻膜的化學(xué)反應(yīng)將未被光阻保護(hù)的鉻膜去除，有光阻保護(hù)的鉻膜不與蝕刻液反應(yīng)而得以保留。
6、脫膜：經(jīng)過蝕刻工序后，利用化學(xué)藥液與光阻的化學(xué)反應(yīng)，將掩膜版上殘留的部分光阻全部去除，最終得到與設(shè)計圖形一致的鉻膜圖形。
7、清洗：利用化學(xué)藥液與純水對掩膜版進(jìn)行清洗，得到表面具有一定清潔度規(guī)格的掩膜版產(chǎn)品。
8、宏觀檢查：利用不同光源、光強的燈源，對掩膜版表面進(jìn)行宏觀（目視）檢查，以確定掩膜版表面是否存在缺陷（Defect）、條紋（Mura）、顆粒（Particle）等不良。
9、自動光學(xué)檢查（AOI檢查）：利用一定波長、光強的光源獲取被測產(chǎn)品的圖形，通過傳感器（攝像機）獲得檢測圖形的照明圖像并數(shù)字化，然后通過相應(yīng)的邏輯及軟件算法進(jìn)行比較、分析和判斷，以檢查產(chǎn)品表面缺陷（Defect），如線條斷線（Open）、線條短接（Short）、白凸（Intrusion）、圖形缺失等。
10、精度測量與校準(zhǔn)：利用高精度測量設(shè)備，對掩膜版圖形的線/間（CD）精度及均勻性、總長（TP）精度、位置（Registration）精度等進(jìn)行測量，以確認(rèn)產(chǎn)品精度指標(biāo)是否在要求規(guī)格內(nèi)；同時利用測量設(shè)備的測量結(jié)果和相關(guān)算法，對掩膜版、設(shè)備平臺進(jìn)行校正和補償，滿足產(chǎn)品要求。
11、缺陷處理：針對斷線、白凸及圖形缺失等缺陷，采用激光誘導(dǎo)化學(xué)氣相沉積（LCVD），在掩膜基板上沉積形成薄膜進(jìn)行修復(fù)；針對鉻殘、短路等缺陷，采用一定能量激光進(jìn)行切除。
12、貼光學(xué)膜：采用聚酯材料制成的光學(xué)膜（Pellicle），將其貼附在掩膜版的表面，起到保護(hù)掩膜版表面不受灰塵、臟污、顆粒等污染的作用。
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審核編輯 黃宇