掩膜板的制造講義..ppt

掩膜版的制造 掩膜版結(jié)構(gòu) 掩膜版是對勻膠鉻版經(jīng)過光繪加工后的產(chǎn)品 由玻璃基片 鉻層 氧化鉻層和光刻膠層構(gòu)成的 當(dāng)有效波長作用到光刻膠上 發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 再經(jīng)過顯影之后 曝光部分的光刻膠層會被分解 脫掉 直接顯露出下層的鉻層 阻擋光層 形成具體圖形 3 掩膜的應(yīng)用目前掩膜版在電子行業(yè)中主要應(yīng)用于STN LCD TFT LCD PDP 以及PCB產(chǎn)業(yè)BGA FPC HDI等產(chǎn)品 投影掩膜版與掩膜版 投影掩膜版是一個石英版 它包含了要在硅片上重復(fù)生成的圖形 這種圖形可能僅包含一個管芯 也可能是幾個 投影掩膜版指的是對于一個管芯或一組管芯的圖形 光刻掩膜版 它是一塊石英版 包含了對于整個硅片來說確定一工藝層所需的完整管芯陣列 掩膜版是的制造工藝是關(guān)系到集成電路的質(zhì)量和集成度的重要工序 投影掩膜版 投影掩膜版圖的設(shè)計和尺寸 投影掩膜版的材料 最主要的用于亞微米光刻的投影掩膜版襯底材料是燒融石英 這種材料始終用在深紫外光刻中 因為它在深紫外光譜部分 248nm和193nm 有高光學(xué)透射 用做投影掩膜版的燒融石英是最貴的材料并且有非常低的溫度膨脹 低膨脹意味著投影掩膜版在溫度改變時尺寸是相對穩(wěn)定的 掩膜版材料應(yīng)具有的其它性能是高光學(xué)透射和在材料表面或內(nèi)部沒有缺陷 鉻層 在準(zhǔn)備好的石英玻璃片之后 在其上淀積一層鉻 掩膜圖形就是在鉻膜上形成 在鉻膜的下方還有一層由鉻的氮化物或氧化物形成的薄膜 其作用是增加鉻膜與石英玻璃之間的黏附力 在鉻膜的上方需要有一層20nm厚的三氧化二鉻抗反射層 這些薄膜是通過濺射方法制備的 選擇鉻膜形成圖形 是因為鉻膜的淀積和刻蝕相對比較容易 而且對光線完全不透明 通常在掩膜版上形成圖形的方法是使用電子束 這種技術(shù)利用直寫把電子存儲的原始圖形繪制成版圖 電子束光刻 電子束光刻的直寫方式把高分辨率的圖形轉(zhuǎn)印到投影掩膜版表面 在電子束光刻中電子源產(chǎn)生許多電子 這些電子被加速并聚焦成形射到投影掩膜版上 電子束可以通過磁方式或電方式被聚焦 并在涂有電子束膠的投影掩膜上掃描形成所需要的圖形 電子束可以掃過整個掩膜版 光柵掃描 也可以只掃過要光刻的區(qū)域 矢量掃描 在投影掩膜上形成圖形 掩膜版上圖形制造 掩膜版 圖形 制作 a CAD ComputerAidedDesign b CAM ComputerAidedManufacture c 光刻 將處理好的圖形數(shù)據(jù)文件傳遞給激光光繪機(jī) 對勻膠鉻版進(jìn)行非接觸式曝光 d 顯影 將曝光處光刻膠層去除 顯露鉻層 e 蝕刻 將曝露處的鉻層腐蝕去除 脫膜 將光刻膠去除 切割 按生產(chǎn)工藝要求 將一大片拼版成品切割為各自獨(dú)立的單個成品 使用投影掩膜版時確實存在很多可能的損傷來源 例如投影掩膜版掉鉻 表面擦傷 靜電放電 ESD 和灰塵顆粒 如果掩膜版被一個沒有正確接地的技術(shù)人員觸摸 靜電放電就會引發(fā)問題 這種情況有可能通過掩膜版上微米尺寸的鉻線條放電產(chǎn)生小電涌 熔化電路線條損壞圖形 投影掩膜版的損傷 解決投影掩膜版上顆粒沾污的方法是用一個極薄的透光膜保護(hù)表面 這種薄膜稱為保護(hù)膜 這層保護(hù)膜的厚度需要達(dá)到足夠薄 以保證透光性 同時又保證足夠結(jié)實 能夠耐清洗 此外 還要求保護(hù)膜長時間暴露在UV射線的輻射下 仍能保持它的形狀 目前所使用的材料包括硝化纖維素醋酸鹽和炭氟化合物 有保護(hù)膜的掩膜版可以用去離子水清洗 這樣可以保護(hù)膜上大多數(shù)的顆粒 然后在通過活性劑和手工擦洗 就可以對掩膜版進(jìn)行清洗 投影掩膜版被用在步進(jìn)光刻機(jī)和步進(jìn)掃描系統(tǒng)中 需要縮小透鏡來減小形成圖案時的套準(zhǔn)精度 步進(jìn)光刻機(jī)通常使用的投影掩膜版縮小比例為5 1或4 1 而步進(jìn)掃描光刻機(jī)使用投影掩膜版的縮小比例為4 1 投影掩膜版的縮影和尺寸 投影掩膜版縮影倍率和曝光場的比較 投影掩膜版和掩膜版的比較 光刻掩膜板制備方式 人工方式 設(shè)計掩膜板總圖 制備初縮掩膜板 精縮與分步重復(fù) 復(fù)印生產(chǎn)用套版 刻掩膜紅膜分圖 按比例放大總圖 一 原圖繪制 1 總圖繪制是將設(shè)計好的圖選擇適當(dāng)?shù)姆糯蟊稊?shù) 畫在一張標(biāo)準(zhǔn)的方格坐標(biāo)紙上 一般選擇把器件的實際尺寸放大100 1000倍 同時放大倍數(shù)也不宜過大 2 原圖刻制是從總圖上描刻出各塊光刻板的原圖 手工刻圖 將平壓在總圖上 帶有紅色塑料涂層的透明薄膜 描刻出輪廓 再用手工剝?nèi)ピ瓐D透明區(qū)的紅膜 機(jī)械刻圖 由坐標(biāo)刻圖儀進(jìn)行 事先計算好的圖形坐標(biāo)值 操作刻刀 即可在紅膜上刻出分圖的輪廓 然后手工剝除透明區(qū)的紅膜 自動刻圖 是按照事先編好的邏輯程序編出坐標(biāo) 打成紙帶 輸入計算機(jī) 由計算機(jī)控制平臺移動和刻刀的動作 在紅膜上刻出各個分圖 經(jīng)人工揭膜后得到原圖 二 初縮初縮是在照相機(jī)上進(jìn)行的 必須保證拍照圖面 鏡頭和感光底版嚴(yán)格平行 并使象的焦平面與感光底版的藥膜完全重合 三 精縮兼分布重復(fù)將初縮版或者初縮版的復(fù)印物作為物 經(jīng)精縮后得到滿足設(shè)計要求的光刻版 初縮版一般只有一個圖形 而精縮版需要在同一塊底版上制作幾十到幾百個相同的圖形 以適應(yīng)大批量生產(chǎn)的需要 當(dāng)代計算機(jī)輔助掩膜版制造技術(shù) 原圖數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 由軟件和硬件組成 在計算機(jī)操作系統(tǒng)的同一運(yùn)行下進(jìn)行數(shù)據(jù)流的傳送和處理 共同完成版圖數(shù)據(jù)的生成 硬件部分 CPU 磁帶機(jī) 磁盤機(jī) 繪圖機(jī) 控制臺打印機(jī) 圖形字符終端 圖形輸入端 數(shù)字化儀 軟件部分 圖形數(shù)據(jù)庫 繪圖數(shù)據(jù)生成程序 圖形發(fā)生器數(shù)據(jù)生成程序 數(shù)據(jù)庫及圖形命令接口 圖形編輯程序 版圖驗證程序 與其他CAD系統(tǒng)數(shù)據(jù)格式變換程序 計算機(jī)輔助版圖處理的工作流程 一 版圖數(shù)據(jù)的輸入 1 數(shù)字化儀讀入必須先繪出設(shè)計原圖 在經(jīng)過嚴(yán)格定標(biāo)后 由鼠標(biāo)器按一定的格式逐點(diǎn)讀入圖形坐標(biāo) 2 人體交互輸入可以省去繪制原圖的過程 二 版圖修改在出錯的地方標(biāo)注 然后在利用圖形輸入對版圖進(jìn)行修改 三 版圖驗證對版圖驗證主要是進(jìn)行幾何設(shè)計規(guī)則檢查 包括線條寬度 圖形間距 最小面積以及連接線等 人有了知識 就會具備各種分析能力 明辨是非的能力 所以我們要勤懇讀書