(10)光刻技术分析
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③整套掩模中的各块掩模能很好地套准。
④图形与衬底要有足够的反差，透明区无灰雾。
⑤掩模应尽可能做到无缺陷。
⑥版面平整、光洁、结实耐用。
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10.1.3
铬版的制备技术
•铬版工艺的特点如下:
①由于金属铬膜与相应的玻璃衬底有很强的粘附
性能；质地坚硬。所以耐磨、寿命长。
②图形失真小，分辨率极高。
③铬膜的光学密度大，搭配透明衬底，反差极好。
化学稳定性及高光穿透性等特质；
掩膜版之所以可以作为图形转移的模板，关键就在于
有无铬膜的存在，有铬膜的地方，光线不能穿越，反
之，则光可透过石英玻璃而照射在涂有光刻胶的晶片
上，晶片再经过显影，产生不同的图形。
15
掩模版上的缺陷一般来自两个方面：
一是掩模版图形本身的缺陷，大致包括针孔、黑点、黑区 突出、白区突出、边缘不均及刮伤等，此部分皆为制作过程中
所出现的，目前是利用目检或机器原形比对等方式来筛选；
二是指附着在掩模版上的外来物，为解决此问题，通常在 掩模版上装一层保护膜。
掩模版保护膜 功能示意图
16
10.1.2 掩模板的基本构造及质量要求
光刻工艺对掩模版的质量要求归纳有如下几点：
①每一个微小图形尺寸精确无畸变。
②图形边缘清晰、锐利，无毛刺，过渡区要小。
和反胶
•光刻机是曝光工具，是光刻工程的核心部分，其造价昂贵，可称 世界上最精密的仪器。
1
10.1 光刻掩模版的制造 10.2 光刻胶 10.3 光学分辨率增强技术 10.4 紫外光曝光技术 10.5 其它曝光技术 10.6 光刻设备
2
10.1 光刻掩模版的制造
掩模版就是将设计好的特定几何图形通过一定的方法
④金属铬在空气中十分稳定。
• 铬膜版制备有两个部分的内容：蒸发蒸镀与光刻技术
18
10.1.3
铬版的制备技术
空白铬版制作工艺流程
19
1、玻璃基板的选择与制备
（1）基板玻璃的选择 为保证版的质量，玻璃衬底必须满足如下要求： ①热膨胀系数：要求越小越好，对于白玻璃，要求 ≤9.3×10-6K-1；对于硼硅玻璃，要求≤4.5×10-6K-1；对于石 英玻璃，要求≤0.5×10-6K-1。 ②透射率：在360nm以上的波长范围内，透射率在 90%以上。 ③化学稳定性：掩模版在使用和储存过程中，很难绝 对避免与酸、碱、水和其它气氛接触。它们对玻璃都有不同 程度的溶解力。 ④选择方法：表面光泽，无突起点、凹陷、划痕和气 泡，版面平整。厚度适中、均匀。对于接触式曝光，为能承 受接触复印压力，厚度应在3mm以上。
20
（2）玻璃基板的制备 挑选好的制版玻璃，通过切割、铣边、例棱、倒角、
粗磨、精磨、厚度分类、粗抛、精抛、超声清洗、检验、平
坦度分类等工序后，制成待用的衬底玻璃。
2、铬膜的蒸发
铬版通常采用纯度99%以上的铬粉作为蒸发
源，把其装在加热用的钼舟内进行蒸发。蒸发前
应把真空度抽至10-3mmHg以上，被蒸发的玻璃
需加热。其它如预热等步骤与蒸铝工艺相似。
21
3、蒸发后对铬膜的质量检查
•从真空室中取出蒸好的铬版，用丙酮棉球擦洗表面，然后放在 白炽灯前观察。检查铬层有否针孔，厚度是否均匀，厚薄是否适 当。 •如果铬膜太厚，腐蚀时容易钻蚀，影响光刻质量。太薄则反差 不够高。铬膜的厚度可用透过铬版观察白炽灯丝亮度的方法，根
以一定的间距和布局做在基版上，供光刻工艺中重复
使用。
制造商将设计工程师交付的标准制版数据传送给一个
称作图形发生器的设备，图形发生器会根据该数据完
成图形的产生和重复，并将版图数据分层转移到各层
光刻掩模版（为涂有感光材料的优质玻璃板）上，这
就是制版。
3
掩模版使用低膨胀系数的熔融石英上淀积金属铬 （1000埃）制成。
通过电子束直写，将设计图转化为掩模版图形。 特征尺寸减小，要求保护掩模版避免掉铬、擦伤、 颗粒污染和静电放电损伤。
4
光刻版
5
6
(A)电路图；(B)版图
(A)
源自文库
(B)
7
10.1.1 制版工艺简介
掩模版的制作流程
8
10.1.1 制版工艺简介
硅平面晶体管或基层电路掩膜版的直走，一般来讲要
经过原图绘制（版图绘制和刻分层图）、初缩、精缩
第10章 光刻技术
•影响光刻的主要因素为掩膜版、光刻胶和光刻机。
•掩膜版由透光的衬底材料（石英玻璃）和不透光金属吸收玻璃
（主要是金属铬）组成。通常还有一层保护膜。 •光刻胶又称为光致抗蚀剂，是由光敏化合物、基体树脂和有机溶 剂等混合而成的胶状液体。光刻胶受到特定波长光线的作用时化 学结构发生变化，使光刻胶在特定溶液中的溶解特性改变。正胶
据经验判断；精确的厚度必须用测厚仪测量。铬膜质量不好的常
见毛病是针孔，产生原因主要是玻璃基片的清洁度不够好，有水 汽吸附，铬粉不纯，表面存在尘埃等。
22
刻分层图：生成过程中需要几次光刻版，总图上就含
有几个层次的图形。为了分层制出各次光刻版，首先
分别在表面贴有红色膜的透明聚酯塑料胶片（红膜）
的红色薄膜层上刻出各个层次的图形，揭掉不要的部
分，形成红膜表示的各层次图形。刻红膜
11
10.1.1 制版工艺简介
初缩：对红膜图形进行第一次缩小，得到大小为最后
复印：在集成电路生产的光刻过程中，掩膜版会受磨
损产生伤痕。使用一定次数后需要换用新掩膜版。因
此得到目版后要采用复印技术复制多块工作掩膜版工
光刻用。
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10.1.2 掩模板的基本构造及质量要求
掩模版的基本构造
14
10.1.2 掩模板的基本构造及质量要求
玻璃基片，一般具有低热膨胀系数、低含钠含量、高
图形十倍的各层初缩版。
紧缩兼分布重复：一个大圆片上包含有成千上万个管
芯，所用的光刻版上当然就应当重复排列有成千上万
个相同的图形。第一是将初缩版的图形进一步缩小为
最后的实际大小，并同时进行分布重复；第二是得到
可用于光刻的正式掩膜版。直接由精缩兼分布重复得
到的称为模板。
12
10.1.1 制版工艺简介
兼分布重复、复印阴版和复印阳版等几部。
在实际制作中，掩膜版制作人员根据图形产生的数据，
再加上不同的应用需求及规格，会选用不同的制作流
程。
9
10.1.1 制版工艺简介
一般集成电路的制版工艺流程示意图
10
10.1.1 制版工艺简介
版图绘制：在版图设计完成后，一般将其放大1001000倍，在坐标纸上画出版图总图。
④图形与衬底要有足够的反差，透明区无灰雾。
⑤掩模应尽可能做到无缺陷。
⑥版面平整、光洁、结实耐用。
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10.1.3
铬版的制备技术
•铬版工艺的特点如下:
①由于金属铬膜与相应的玻璃衬底有很强的粘附
性能；质地坚硬。所以耐磨、寿命长。
②图形失真小，分辨率极高。
③铬膜的光学密度大，搭配透明衬底，反差极好。
化学稳定性及高光穿透性等特质；
掩膜版之所以可以作为图形转移的模板，关键就在于
有无铬膜的存在，有铬膜的地方，光线不能穿越，反
之，则光可透过石英玻璃而照射在涂有光刻胶的晶片
上，晶片再经过显影，产生不同的图形。
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掩模版上的缺陷一般来自两个方面：
一是掩模版图形本身的缺陷，大致包括针孔、黑点、黑区 突出、白区突出、边缘不均及刮伤等，此部分皆为制作过程中
所出现的，目前是利用目检或机器原形比对等方式来筛选；
二是指附着在掩模版上的外来物，为解决此问题，通常在 掩模版上装一层保护膜。
掩模版保护膜 功能示意图
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10.1.2 掩模板的基本构造及质量要求
光刻工艺对掩模版的质量要求归纳有如下几点：
①每一个微小图形尺寸精确无畸变。
②图形边缘清晰、锐利，无毛刺，过渡区要小。
和反胶
•光刻机是曝光工具，是光刻工程的核心部分，其造价昂贵，可称 世界上最精密的仪器。
1
10.1 光刻掩模版的制造 10.2 光刻胶 10.3 光学分辨率增强技术 10.4 紫外光曝光技术 10.5 其它曝光技术 10.6 光刻设备
2
10.1 光刻掩模版的制造
掩模版就是将设计好的特定几何图形通过一定的方法
④金属铬在空气中十分稳定。
• 铬膜版制备有两个部分的内容：蒸发蒸镀与光刻技术
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10.1.3
铬版的制备技术
空白铬版制作工艺流程
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1、玻璃基板的选择与制备
（1）基板玻璃的选择 为保证版的质量，玻璃衬底必须满足如下要求： ①热膨胀系数：要求越小越好，对于白玻璃，要求 ≤9.3×10-6K-1；对于硼硅玻璃，要求≤4.5×10-6K-1；对于石 英玻璃，要求≤0.5×10-6K-1。 ②透射率：在360nm以上的波长范围内，透射率在 90%以上。 ③化学稳定性：掩模版在使用和储存过程中，很难绝 对避免与酸、碱、水和其它气氛接触。它们对玻璃都有不同 程度的溶解力。 ④选择方法：表面光泽，无突起点、凹陷、划痕和气 泡，版面平整。厚度适中、均匀。对于接触式曝光，为能承 受接触复印压力，厚度应在3mm以上。
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（2）玻璃基板的制备 挑选好的制版玻璃，通过切割、铣边、例棱、倒角、
粗磨、精磨、厚度分类、粗抛、精抛、超声清洗、检验、平
坦度分类等工序后，制成待用的衬底玻璃。
2、铬膜的蒸发
铬版通常采用纯度99%以上的铬粉作为蒸发
源，把其装在加热用的钼舟内进行蒸发。蒸发前
应把真空度抽至10-3mmHg以上，被蒸发的玻璃
需加热。其它如预热等步骤与蒸铝工艺相似。
21
3、蒸发后对铬膜的质量检查
•从真空室中取出蒸好的铬版，用丙酮棉球擦洗表面，然后放在 白炽灯前观察。检查铬层有否针孔，厚度是否均匀，厚薄是否适 当。 •如果铬膜太厚，腐蚀时容易钻蚀，影响光刻质量。太薄则反差 不够高。铬膜的厚度可用透过铬版观察白炽灯丝亮度的方法，根
以一定的间距和布局做在基版上，供光刻工艺中重复
使用。
制造商将设计工程师交付的标准制版数据传送给一个
称作图形发生器的设备，图形发生器会根据该数据完
成图形的产生和重复，并将版图数据分层转移到各层
光刻掩模版（为涂有感光材料的优质玻璃板）上，这
就是制版。
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掩模版使用低膨胀系数的熔融石英上淀积金属铬 （1000埃）制成。
通过电子束直写，将设计图转化为掩模版图形。 特征尺寸减小，要求保护掩模版避免掉铬、擦伤、 颗粒污染和静电放电损伤。
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光刻版
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(A)电路图；(B)版图
(A)
源自文库
(B)
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10.1.1 制版工艺简介
掩模版的制作流程
8
10.1.1 制版工艺简介
硅平面晶体管或基层电路掩膜版的直走，一般来讲要
经过原图绘制（版图绘制和刻分层图）、初缩、精缩
第10章 光刻技术
•影响光刻的主要因素为掩膜版、光刻胶和光刻机。
•掩膜版由透光的衬底材料（石英玻璃）和不透光金属吸收玻璃
（主要是金属铬）组成。通常还有一层保护膜。 •光刻胶又称为光致抗蚀剂，是由光敏化合物、基体树脂和有机溶 剂等混合而成的胶状液体。光刻胶受到特定波长光线的作用时化 学结构发生变化，使光刻胶在特定溶液中的溶解特性改变。正胶
据经验判断；精确的厚度必须用测厚仪测量。铬膜质量不好的常
见毛病是针孔，产生原因主要是玻璃基片的清洁度不够好，有水 汽吸附，铬粉不纯，表面存在尘埃等。
22
刻分层图：生成过程中需要几次光刻版，总图上就含
有几个层次的图形。为了分层制出各次光刻版，首先
分别在表面贴有红色膜的透明聚酯塑料胶片（红膜）
的红色薄膜层上刻出各个层次的图形，揭掉不要的部
分，形成红膜表示的各层次图形。刻红膜
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10.1.1 制版工艺简介
初缩：对红膜图形进行第一次缩小，得到大小为最后
复印：在集成电路生产的光刻过程中，掩膜版会受磨
损产生伤痕。使用一定次数后需要换用新掩膜版。因
此得到目版后要采用复印技术复制多块工作掩膜版工
光刻用。
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10.1.2 掩模板的基本构造及质量要求
掩模版的基本构造
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10.1.2 掩模板的基本构造及质量要求
玻璃基片，一般具有低热膨胀系数、低含钠含量、高
图形十倍的各层初缩版。
紧缩兼分布重复：一个大圆片上包含有成千上万个管
芯，所用的光刻版上当然就应当重复排列有成千上万
个相同的图形。第一是将初缩版的图形进一步缩小为
最后的实际大小，并同时进行分布重复；第二是得到
可用于光刻的正式掩膜版。直接由精缩兼分布重复得
到的称为模板。
12
10.1.1 制版工艺简介
兼分布重复、复印阴版和复印阳版等几部。
在实际制作中，掩膜版制作人员根据图形产生的数据，
再加上不同的应用需求及规格，会选用不同的制作流
程。
9
10.1.1 制版工艺简介
一般集成电路的制版工艺流程示意图
10
10.1.1 制版工艺简介
版图绘制：在版图设计完成后，一般将其放大1001000倍，在坐标纸上画出版图总图。