掩膜板的制造课件
掩膜版简介演示
02
掩膜版的制作流程
设计阶段
需求分析
明确掩膜版所需的功能和性能要求， 包括掩膜的形状、尺寸、透光率等。 这涉及到对应用场景的深入理解以及 对掩膜版材料的选择。
设计制图
利用专业设计软件，根据需求分析结 果，进行掩膜版的设计制图。这一步 要确保设计精度和制图质量，为后续 制作提供准确依据。
制作阶段
掩膜版简介演示
汇报人： 日期:
contents
目录
• 掩膜版概述 • 掩膜版的制作流程 • 掩膜版的应用案例 • 掩膜版技术的发展趋势和挑战
01
掩膜版概述
掩膜版的定义
01
掩膜版，又称光罩，是一个具有 特定图案的不透明板。
02
它通常由石英或玻璃制成，图案 部分由铬或其他不透明材料制成 。
掩膜版的工作原理
MEMS：在微机电系统 （MEMS）领域，掩膜 版用于制造微小的机械 结构和电子元件。
光电子：掩膜版也应用 于光电子器件的生产， 如光波导、光分束器等 。
其他领域：除了微电子 制造，掩膜版还用于平 板显示、纳米压印等领 域。
总的来说，掩膜版在微 电子制造及相关领域扮 演着核心角色，其精度 和可靠性直接影响最终 产品的性能。随着科技 的不断发展，掩膜版的 制造技术和应用领域也 将持续拓展和创新。
的关键。
以上只是掩膜版在各个行业中的一些典 型应用案例。实际上，掩膜版在微电子 制造领域具有广泛的应用前景，其精度 和稳定性对于提高产品质量和生产效率
具有重要意义。
04
掩膜版技术的发展趋势和挑战
技术发展趋势
高精度制造
随着电子产品的微型化，掩膜版的制造精度要求越来越高。为了满足这一需求，掩膜版技 术正不断向更高精度的制造方向发展。例如，采用先进的光刻技术和纳米压印技术，能够 实现更高的分辨率和更精细的图案转移。
光刻板制作工艺
光刻工艺(4)----掩膜板/光罩xixi78 发表于: 2008-5-06 19:56 来源: 半导体技术天地掩膜板/光罩（Photo Mask/Reticle）硅片上的电路元件图形都来自于版图，因此掩膜板的质量在光刻工艺中的扮演着非常重要的角色。
1、掩膜板的分类：光掩膜板（Photo Mask）包含了整个硅片的芯片图形特征，进行1：1图形复制。
这种掩膜板用于比较老的接近式光刻和扫描对准投影机中。
投影掩膜板（Reticle）。
只包含硅片上的一部分图形（例如四个芯片），一般为缩小比例（一般为4：1）。
需要步进重复来完成整个硅片的图形复制。
一般掩膜板为6X6inch（152mm）大小，厚度约为0.09”~0.25”（2.28mm~6.35mm）。
投影掩膜板的优点：1、投影掩膜板的特征尺寸较大（4×），掩膜板制造更加容易；2、掩膜板上的缺陷会缩小转移到硅片上，对图形复制的危害减小；3、使曝光的均匀度提高。
2、掩膜板的制造：掩膜板的基材一般为熔融石英（quartz），这种材料对深紫外光（DUV，KrF-248nm，ArF-193nm）具有高的光学透射，而且具有非常低的温度膨胀和低的内部缺陷。
掩膜板的掩蔽层一般为铬（Cr，Chromium）。
在基材上面溅射一层铬，铬层的厚度一般为800~1000埃，在铬层上面需要涂布一层抗反射涂层（ARC，Anti-Reflective Coating）。
制作过程：a、在石英表面溅射一层铬层，在铬层上旋涂一层电子束光刻胶；b、利用电子束（或激光）直写技术将图形转移到电子束光刻胶层上。
电子源产生许多电子，这些电子被加速并聚焦（通过磁方式或者电方式被聚焦）成形投影到电子束光刻胶上，扫描形成所需要的图形；c、曝光、显影；d、湿法或者干法刻蚀（先进的掩膜板生产一般采用干法刻蚀）去掉铬薄层；e、去除电子束光刻胶；d、粘保护膜（Mount Pellicle）。
保护掩膜板杜绝灰尘（Dust）和微小颗粒（Particle）污染。
掩膜版薄膜工艺
掩膜版薄膜工艺
1.掩膜版设计：首先，进行原理图设计，分析元件需接线方向，并设计需要在掩
膜版上印制的图案。
接着，编制掩膜版设计报告，明确掩膜版的基本原理、结构及各部位的图案。
然后，编写掩膜版制版图，制定掩膜版制作规范，明确需要制版和贴标的图表。
最后，根据设计要求，利用照相机或投影仪将图案投射到掩膜片杆材上，形成适用的蒙版设计图案。
2.掩膜制备：掩膜制备是掩膜版薄膜工艺中的关键步骤。
通常，掩膜是一种光刻
胶，可以通过光刻技术在基板上制备出不同形状和大小的掩膜。
同时，也可以使用电子束光刻、激光刻蚀等技术，制备出更加复杂的掩膜结构。
3.基板处理：在进行掩膜镀膜之前，对基板进行处理。
需要保证基板表面光洁度
高，无油污和灰尘。
此外，还需进行表面刻蚀或溅射法减少表面氧化层，以便薄膜材料更好地沉积在基板上。
4.薄膜沉积：利用物理气相沉积技术（PVD）或其他相关技术在基板上制备薄膜。
通过加热蒸发源产生蒸汽，蒸汽经过固态的材料，沉积在基板上形成所需的薄膜。
5.脱模与清洗：完成薄膜沉积后，通过特定的化学溶液将掩膜上的光刻胶去除，
即脱模过程。
然后进行清洗，确保薄膜表面的清洁。
6.缺陷检查与修补：对制作完成的掩膜版薄膜进行缺陷检查，如果发现缺陷，需
要进行相应的修补。
7.出货清洗与贴膜：最后进行出货前的清洗，并在掩膜版薄膜上贴上保护膜，以
防在运输和存储过程中受损。
掩膜版(mask)的制造
维持原先所设定要求的洁净度、温湿度及压力等性能之特
性。
目前公司光刻室温度控制在23±0.5℃、其它洁净室温 度控制在23±1℃，相对湿度控制在45%～70%RH。
1.净化车间相关基础
洁净室洁净度等级的定义 洁净度等级（Class） 目前有公制和英制两种定义方式
Rigidity
Material Rigidity
Sodalite 540
Silicon-Boride 657
Quartz 615
Heat Expansion(ppm/oC)
Material Soda lime
Coefficient
9.4
Silicon-Boride 3.7
Quartz 0.5
1. 硼硅玻璃，优点不突出，很少使用；
掩膜版 （mask 或 光罩）
干版 （精度适中、耐用性适中、价格适中）
菲林 （精度低、不耐用、价格低）
凸版（APR)版 （主要用来转移PI液等）
2. 掩膜版制作流程
图案形成工程
检查修正工程
客
激
光
光
户
光
罩
罩
数
曝
化
尺
据
光
学
寸
处
描
制
量
理
绘
程
测
图档处理
生产
光
光清
罩
罩洗
缺
缺包
陷
陷装
检
修出
验
补货
品质
2. 掩膜版制作流程
ULPA （Ultra Low Particulate Penetration Air-filter） 0.15um的微粒子捕捉率至少为99.9995%；
掩模板的制作过程
掩模板的制作过程在IC加工过程中，需要使用中间掩模版和光掩模版。
我们定义中间掩模版是为整个基片曝光而必须分步和重复的包含图像的工具。
通常图像的尺寸被放大到基片上图像的2倍到20倍，但在一些情况下也用相等的图像。
光掩模版被定义为在一次曝光中能把图形转移到整个硅片中（或另一张光掩模版上）的工具。
中间掩模版有两种应用：1）把图形复印到工作掩模版上。
2）在分步重复对准仪中把图像直接转移到硅片上。
在1X硅片步进光刻机中，掩模版上的图形与投影到硅片上图形一样大；在缩小步进光刻机中，掩模版上的图形是放大的真实器件图像。
在VLSI中，电子束曝光10X或5X的掩模版，或直接用电子束产生1X 的工作掩模版玻璃的质量和准备:用以制作掩模版的玻璃必须内部和两表面都物缺陷。
必须于光刻胶的曝光波长下有高的光学透射率。
被用来制作掩模版的玻璃有好几种，包括：a）钠钙玻璃b）硼硅玻璃c）石英玻璃。
绿色的钠钙玻璃和低钠白钠钙玻璃（贵50％）容易被拉制成大面积的薄张，而且表现出很好的质量，它们热膨胀系数高（93×10－7cm/cm°c），使得它门大大不适合在投影中应用。
在应用中要求低的热膨胀系数的材料，就选择硼硅玻璃和石英玻璃（热膨胀系数分别是37和5×10－7cm/cm°c）。
在一些情况下，周围温度的变化导致硅片上图形的定位错误，此时就要求选择硼硅玻璃和石英玻璃。
石英圆片是超低膨胀系数的玻璃，它的热膨胀系数非常小。
石英玻璃同样在深UV和近深UV区域内有很高的穿透系数。
石英相当贵，现在倾向于发展高质量的合成石英材料。
天然石英通过火焰熔融法加工，用氧氢气溶化岩石晶体。
合成石英是用超纯SiCl4，它提供宽的光投射铝区域，低的杂质含量和少的物理缺陷。
它的应用随着低膨胀率和深UV的要求变得逐渐广泛。
圆片被抛光、清洗，在形成掩模图像之前被检查。
抛光是个多重步骤，在图片两个表面连续不断地分级研磨。
图片在检测和掩模之前被清洗、冲洗、干燥。
纳米刻蚀工艺中的掩膜设计与制作
纳米刻蚀工艺中的掩膜设计与制作是一项关键技术，它涉及到对特定材料进行精确的纳米级刻蚀。
掩膜在此过程中扮演着重要的角色，它决定了刻蚀的路径和范围，从而确保了最终产品的精度和质量。
首先，我们来了解一下掩膜的基本原理。
掩膜板是一种具有特定图形结构的透明薄膜，通常由高分子材料制成。
在纳米刻蚀工艺中，掩膜板会覆盖在待刻蚀的样品表面，只允许特定区域被刻蚀，而其他区域则会被保护起来。
这种方法可以大大提高生产效率和精度，降低不必要的浪费。
设计掩膜板的第一步是确定所需刻蚀的图案。
这通常涉及到对电子束写入设备、图形生成软件和CAD设计软件的综合使用。
设计过程中，需要考虑的因素包括刻蚀深度、材料性质、设备性能以及生产效率等。
此外，掩膜板的设计还必须考虑到制造过程中的各种因素，如材料选择、薄膜厚度、图形分辨率等。
接下来是掩膜板的制作过程。
这一过程通常包括以下几个步骤：掩膜板材料的选取、掩膜板的制备（如使用光刻、干刻等技术）、掩膜板的检测和校准等。
在这一过程中，需要注意保证掩膜板的精确性和一致性，以确保最终产品的质量。
最后，我们需要将掩膜板安装在纳米刻蚀设备上。
这通常涉及到对掩膜板进行精确的对齐和固定，以确保其在刻蚀过程中不会移动或变形。
同时，还需要根据掩膜板的设计，调整设备的参数，以确保刻蚀的深度和精度符合要求。
总的来说，纳米刻蚀工艺中的掩膜设计与制作是一项复杂而重要的技术。
它涉及到多个步骤和环节，需要精细的设计和精确的制作。
只有通过不断的实践和优化，我们才能不断提高产品的精度和质量，满足日益增长的市场需求。
这项技术不仅在纳米科技领域具有广泛的应用前景，也为其他高科技产业提供了重要的支持。
掩膜版薄膜工艺
掩膜版薄膜工艺
掩膜版薄膜工艺，也称为掩膜法薄膜工艺，是一种在薄膜制备过程中使用掩膜版进行模板化形状制作的方法。
以下是它的基本步骤：
1.设计模板：根据需要制作的薄膜形状，设计制作相应的掩
膜版。
掩膜版通常由透明或半透明的材料制成，如聚酯薄
膜或玻璃，上面印有所需的图案或形状。
2.准备基材：选择适当的基材进行准备。
常用的基材包括聚
合物薄膜（如聚酯薄膜、聚酰胺薄膜等）、玻璃、金属等。
3.准备薄膜涂料：根据需要制备的薄膜材料，准备相应的薄
膜涂料。
薄膜涂料可以是液态或溶液状，并根据需求可以
添加颜料或其他添加剂。
4.涂覆掩膜版：将准备好的薄膜涂料均匀涂覆在掩膜版上，
可以使用刮刀、喷涂或滚涂等方法。
确保涂料均匀、厚度
合适。
5.掩膜印刷：将涂覆有薄膜涂料的掩膜版与基材接触，轻轻
压在基材上，使薄膜涂料与基材接触并附着。
一般采用平
板印刷的方式进行掩膜印刷，也可以使用其他印刷方法。
6.固化和剥离：经过一定的固化时间，使薄膜涂料在基材上
完全固化。
然后，将掩膜版从基材上剥离，使形成的薄膜
保留在基材上。
7.后处理：根据需要，可以对薄膜进行后处理，如烘干、硬
化、清洗等，以进一步改善薄膜品质和性能。
掩膜版薄膜工艺适用于许多应用，如柔性显示器、光学薄膜、微电子器件等领域。
它允许制备出具有特定形状和性能的薄膜，具有一定的灵活性和可塑性。
制版及光刻
制版及光刻姓名：张月班级：微电子学号：201120193023一、掩膜板的制造在IC加工过程中，需要使用投影掩模版和光掩模版。
我们定义投影掩模版是为整个基片曝光而必须分步和重复的包含图像的工具。
通常图像的尺寸被放大到基片上图像的2倍到20倍，但在一些情况下也用相等的图像。
光掩模版被定义为在一次曝光中能把图形转移到整个硅片中（或另一张光掩模版上）的工具掩膜板上图形与基片上图形比例为1:1。
投影掩模版有两种应用：1）把图形复印到光刻掩模版上。
2）在分步重复对准仪中把图像直接转移到硅片上。
投影掩膜板的优点：1、投影掩膜板的特征尺寸较大（4×），掩膜板制造更加容易；2、掩膜板上的缺陷会缩小转移到硅片上，对图形复制的危害减小；3、使曝光的均匀度提高。
在1X硅片步进光刻机中，掩模版上的图形与投影到硅片上图形一样大；在缩小步进光刻机中，掩模版上的图形是放大的真实器件图像。
在VLSI中，电子束曝光10X或5X的掩模版，或直接用电子束产生1X 的工作掩模版变得越来越占主要地位。
在这一节中描述制作高质量的工作掩模版和中间掩模版的必须步骤。
这样的图形工具必须具有高分辨率、低缺陷密度和曝光装置与光刻胶、清洗、刻蚀加工光学地匹配。
必须定义图形工具的极性。
一个光刻掩模版或中间掩模版，如果场区（或背面）是不透明的，被叫做黑场（负）工具；如果图形区域是透明的叫做亮场（正）工具（见下图）。
1.玻璃的质量和准备用以制作掩模版的玻璃必须内部和两表面都物缺陷。
必须于光刻胶的曝光波长下有高的光学投射率。
被用来制作掩模版的玻璃有好几种，包括：a）钠钙玻璃b）硼硅玻璃c）石英玻璃。
绿色的钠钙玻璃和低钠白钠钙玻璃（贵50％）容易被拉制成大面积的薄张，而且表现出很好的质量，它们热膨胀系数高（93×10－7cm/cm°c），使得它门大大不适合在投影中应用。
在应用中要求低的热膨胀系数的材料，就选择硼硅玻璃和石英玻璃（热膨胀系数分别是37和5×10－7cm/cm°c）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
学习交流PPT
3
投影掩膜版
学习交流PPT
4
投影掩膜版图的设计和尺寸
1) STI刻蚀
2) P阱注入
3) N阱注入
4) 多晶硅刻蚀
5) N+ S/D 注入
6) P+ S/D 注入
7) 氧化层接触刻蚀
8) 金属刻蚀
5
6
4
最终层
3
2
7
8
剖面图
学习交流PPT
9
e. 蚀刻（将曝露处的铬层腐蚀去除） f. 脱膜（将光刻胶去除）
g.切割（按生产工艺要求，将一大片拼版成品切割为各自独 立的单个成品）
学习交流PPT
10
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。
学习交流PPT
11
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。
学习交流PPT
7
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。
掩膜版的制造
学习交流PPT
1
掩膜版结构
1) 掩膜版是对匀胶铬版经过光绘加工后的 产品。由玻璃基片、铬层、氧化铬层和 光刻胶层构成的。
2) 当有效波长作用到光刻胶上，发生化学反 应，再经过显影之后，曝光部分的光刻胶层会 被分解、脱掉、直接显露出下层的铬层（阻挡光层） ，形成具体图形。
3) 掩膜的应用 目前掩膜版在电子行业中主要应用于 STN- LCD、TFT -LCD、PDP、以及
25
片数 (假设芯片
尺寸 5mm
5mm)
1:1 30 30 30 30
36
学习交流PPT
15
投影掩膜版和掩膜版的比较
学习交流PPT
16
光刻掩膜板制备方式
人工方式
设计掩膜板总图
按比例放大总图
刻掩膜红膜分图
复印生产用套版
精缩与分步重复
制备初缩掩膜板
学习交流PPT
17
（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
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。
学习交流PPT
19
（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。
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。
学习交流PPT
18
（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。
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。
学习交流PPT
12
保护膜
铬图形 框架 投影掩膜版
抗反射涂层 焦深
保护膜上的颗粒在光学焦距范围 之外.
保护膜 铬图形
掩膜版材料
学习交流PPT
13
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。
1
学习交流PPT
5
顶视图
投影掩膜版的材料：
最主要的用于亚微米光刻的投影掩膜版衬底材料是 烧融石英。这种材料始终用在深紫外光刻中，因为它 在深紫外光谱部分（248nm和193nm）有高光学透射。 用做投影掩膜版的烧融石英是最贵的材料并且有非常 低的温度膨胀。低膨胀意味着投影掩膜版在温度改变 时尺寸是相对稳定的。掩膜版材料应具有的其它性能 是高光学透射和在材料表面或内部没有缺陷。
学习交流PPT
6
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 易，而且对光线完全不透明。
学习交流PPT
8
掩膜版（图形）制作
a. CAD（Computer Aided Design） ↓ b. CAM（Computer Aided Manufacture） ↓ c. 光刻（将处理好的图形数据文件传递给激光光绘机，对匀
胶铬版进行非接触式曝光。 ） ↓ d. 显影（将曝光处光刻胶层去除，显露铬层）
学习交流PPT
14
投影掩膜版缩影倍率和曝光场的比较
在投影掩 膜版上的 视场尺寸
投影透镜 硅片上的曝光
视场
透镜类型
10:1
5:1
4:1
投影掩模版视场 100 100 100 100 100 100 尺寸 (mm)
硅上的曝光视场 10 10 (mm)
20 20
25 25
每个曝光视场芯 4
16
PCB 产业BGA、FPC、HDI 等产品。
学习交流PPT
2
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。