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在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，光刻掩模版扮演著至關(guān)重要的角色。它是光刻工藝中不可或缺的一部分，直接影響著芯片的性能和產(chǎn)量。本文將深入探討光刻掩模版的重要性、應(yīng)用以及其在現(xiàn)代科技中的核心地位。

掩膜版介紹

微電子制造過(guò)程中的圖形轉(zhuǎn)移母版掩膜版(Photomask)又稱(chēng)光罩、光掩膜、光刻掩膜版等，是微電子制造過(guò)程中的圖形轉(zhuǎn)移工具或母版，是圖形設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)等知識(shí)產(chǎn)權(quán)信息的載體。在光刻過(guò)程中，掩膜版是設(shè)計(jì)圖形的載體。通過(guò)光刻，將掩膜版上的設(shè)計(jì)圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上，再經(jīng)過(guò)刻蝕，將圖形刻到襯底上，從而實(shí)現(xiàn)圖形到硅片的轉(zhuǎn)移，功能類(lèi)似于傳統(tǒng)照相機(jī)的“底片”，承載了電子電路的核心技術(shù)參數(shù)。

以薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD)制造為例，利用掩膜版的曝光掩蔽作用，將設(shè)計(jì)好的薄膜晶體管(TFT)陣列和彩色濾光片圖形按照薄膜晶體管的膜層結(jié)構(gòu)順序，依次曝光轉(zhuǎn)移至玻璃基板，最終形成多個(gè)膜層所疊加的顯示器件;以晶圓制造為例，其制造過(guò)程需要經(jīng)過(guò)多次曝光工藝，利用掩膜版的曝光掩蔽作用，在半導(dǎo)體晶圓表面形成柵極、源漏極、摻雜窗口、電極接觸孔等。

相比較而言，半導(dǎo)體掩膜版在最小線(xiàn)寬、CD精度、位置精度等重要參數(shù)方面，均顯著高于平板顯示、PCB等領(lǐng)域掩膜版產(chǎn)品。掩膜版是光刻過(guò)程中的重要部件，其性能的好壞對(duì)光刻有著重要影響。根據(jù)基板材質(zhì)的不同，掩膜版主要可分為石英掩膜版、蘇打掩膜版和其他(包含凸版、菲林等)。

掩膜版結(jié)構(gòu)：掩膜基板+遮光膜

掩膜版通常由基板和遮光膜組成，其中最重要的原材料是掩膜基板?；逡r底在透光性及穩(wěn)定性等方面性能要求較高，須做到表面平整，無(wú)夾砂、氣泡等微小缺陷。由于石英玻璃的化學(xué)性能穩(wěn)定、光學(xué)透過(guò)率高、熱膨脹系數(shù)低，近年來(lái)已成為制備掩膜版的主流原材料，被廣泛應(yīng)用于超大規(guī)模集成電路掩膜版制作。

目前，石英掩膜版和蘇打掩膜版是最常見(jiàn)的兩種主流產(chǎn)品，均屬于玻璃基板。遮光膜分為硬質(zhì)遮光膜和乳膠遮光膜，其中乳膠遮光膜主要用于PCB、觸控等場(chǎng)景;硬質(zhì)遮光膜材料主要包括鉻、硅、硅化鉬、氧化鐵等，在各類(lèi)硬質(zhì)遮光膜中，由于鉻材料機(jī)械強(qiáng)度高、可形成細(xì)微圖形，因此鉻膜成為硬質(zhì)遮光膜的主流。掩膜版成本構(gòu)成以直接材料和制造費(fèi)用為主，分別占比67%和29%。其中直接材料主要包括掩膜版基板、遮光膜及其他輔助材料等，掩膜版基板占直接材料的比重超過(guò)90%。

光刻技術(shù)是掩膜版制造的重要環(huán)節(jié)

掩膜版制造工藝復(fù)雜，加工工藝流程主要包括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(dòng)光學(xué)檢查、精度測(cè)量、缺陷處理、貼光學(xué)膜等環(huán)節(jié)，其中光刻技術(shù)是掩膜版制造的重要環(huán)節(jié)。光刻需要先對(duì)掩膜基板涂膠(通常是正性光刻膠)，后通過(guò)光刻機(jī)對(duì)表面進(jìn)行曝光，通常以130nm為分界，130nm以上的光刻設(shè)備采用激光直寫(xiě)設(shè)備，但隨著掩膜版的線(xiàn)寬線(xiàn)距越來(lái)越小，曝光過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的衍射現(xiàn)象，導(dǎo)致曝光圖形邊緣分辨率較低，圖形失真，因此130nm及以下通常需采用電子束光刻完成。關(guān)鍵參數(shù)量測(cè)及檢測(cè)環(huán)節(jié)對(duì)掩膜版的質(zhì)量及良率至關(guān)重要，其中需對(duì)掩膜版關(guān)鍵尺寸(CD，CriticalDimension)、套刻精度(Overlay)等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)需使用自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)設(shè)備(AOI，AutomaticOpticalInspection)檢測(cè)掩膜版制造過(guò)程產(chǎn)生的缺陷，如產(chǎn)品表面缺陷(Defect)、線(xiàn)條斷線(xiàn)(Open)、線(xiàn)條短接(Short)、白凸(Intrusion)、圖形缺失等以及通過(guò)激光等對(duì)掩膜版生產(chǎn)過(guò)程中的缺陷及微粒進(jìn)行修復(fù)。

掩膜版是微電子加工技術(shù)常用的光刻工藝所使用的圖形母版，功能類(lèi)似于傳統(tǒng)照相機(jī)的“底片”，是承載圖形設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)等知識(shí)產(chǎn)權(quán)信息的載體，廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、平板顯示、電路板、觸控屏等領(lǐng)域。

微流控光刻掩膜的詳細(xì)作用

圖形轉(zhuǎn)移：掩膜版上承載有設(shè)計(jì)圖形，光線(xiàn)透過(guò)它，把設(shè)計(jì)圖形透射在光刻膠上。利用光刻機(jī)發(fā)出的光通過(guò)具有圖形的光罩對(duì)涂有光刻膠的薄片曝光，光刻膠見(jiàn)光后會(huì)發(fā)生性質(zhì)變化，從而使光罩上的圖形復(fù)印到薄片上，從而使薄片具有電子線(xiàn)路圖的作用。

控制流體：微流控技術(shù)是一種精確控制和操控微尺度流體的技術(shù)。通過(guò)光刻掩膜，可以在微納米尺度空間中對(duì)流體進(jìn)行操控，實(shí)現(xiàn)樣品制備、反應(yīng)、分離和檢測(cè)等功能。

實(shí)現(xiàn)高精度加工：光刻掩膜技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)微流控芯片的高精度加工。通過(guò)光刻技術(shù)，可以在基片上形成復(fù)雜的微結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)流體的精確控制和操作。

總結(jié)

光刻掩模版作為光刻技術(shù)的核心組件，其重要性不言而喻。隨著科技的不斷進(jìn)步，掩模版技術(shù)也在不斷發(fā)展和完善。了解光刻掩模版的基本概念、制造過(guò)程、應(yīng)用領(lǐng)域以及面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)，對(duì)于半導(dǎo)體行業(yè)的專(zhuān)業(yè)人士來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。未來(lái)，光刻掩模版將繼續(xù)在提高精度、降低成本和環(huán)境適應(yīng)性等方面取得突破，為半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。