半導體制造材料(7)-掩膜版

掩膜版是微電子制造過程中的圖形轉移母版，是平板顯示、半導體、觸控、電路板等行業生產制造過程中重要的關鍵材料。其作用是將設計的電路圖形通過曝光的方式轉移到下游行業的基板或晶圓上，從而實現批量化生產。作為光刻復制圖形的基準和藍本，掩膜版是連接工業設計和工藝制造的關鍵，掩膜版的精度和質量水平會直接影響最終產品的質量。

一、掩膜版的制作工藝流程：

掩膜版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、自動光學檢查、精度測量、缺陷處理、貼光學膜等環節。

1、 CAM（圖檔處理）：通過電腦軟件處理，將產品圖檔轉化成為光刻機能夠正常識別的格式；同時對產品原始圖形/圖檔進行一定程度的設計、排布、特殊補正等，對產品圖形及后續工序起到一定程度的補償、優化等作用。

2、光阻涂布：在已經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生光化學反應，后續通過顯影、蝕刻等化學制程得到與設計圖形一致的鉻膜圖形。

3、 激光光刻：將設計圖形的數據轉換成激光直寫系統控制數據，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計的圖檔進行激光直寫，從而把設計圖形直接轉移到掩膜上。

4、顯影：利用化學藥液（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而得以保留，從而得到與設計圖形一致的光阻圖形。

5、蝕刻：經過顯影工序后，利用化學藥液（蝕刻液）與鉻膜的化學反應將未被光阻保護的鉻膜去除，有光阻保護的鉻膜不與蝕刻液反應而得以保留。

6、脫膜: 經過蝕刻工序后，利用化學藥液與光阻的化學反應，將掩膜版上殘留的部分光阻全部去除，最終得到與設計圖形一致的鉻膜圖形。

7、清洗: 利用化學藥液與純水對掩膜版進行清洗，得到表面具有一定清潔度規格的掩膜版產品。

8、宏觀檢查：利用不同光源、光強的燈源，對掩膜版表面進行宏觀檢查，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、自動光學檢查(AOI 檢查)：利用一定波長、光強的光源獲取被測產品的圖形，通過傳感器（攝像機）獲得檢測圖形的照明圖像并數字化，然后通過相應的邏輯及軟件算法進行比較、分析和判斷，以檢查產品表面缺陷(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：利用高精度測量設備，對掩膜版圖形的線/間(CD, Critical Dimension)精度及均勻性、總長(TP, Total Pitch)精度、位置(Registration)精度等進行測量，以確認產品精度指標是否在要求規格內；同時利用測量設備的測量結果和相關算法，對掩膜版、設備平臺進行校正和補償，滿足產品要求。

11、缺陷處理：針對斷線、白凸及圖形缺失等缺陷，采用激光誘導化學氣相沉積（LCVD），在掩膜基板上沉積形成薄膜進行修復；針對鉻殘、短路等缺陷，采用一定能量激光進行切除。

12、貼光學膜：采用聚酯材料制成的光學膜（Pellicle），將其貼附在掩膜版的表面，起到保護掩膜版表面不受灰塵、臟污、顆粒等污染的作用。

二、掩膜版應用及分類：

掩膜版的功能類似于傳統相機的“底片”，在光刻機、光刻膠的配合下，將光掩膜上已設計好的圖案，通過曝光和顯影等工序轉移到襯底的光刻膠上，進行圖像復制，從而實現批量生產。

圖1. 掩膜版工作原理

掩膜版中最重要的原材料是掩膜基板，掩膜基板作為掩膜版圖形的載體，對掩膜版產品的精度和品質起到重要作用?；逡r底必須具備良好的光學透光特性、尺寸及化學穩定性、表面平整，無夾砂、氣泡等微小缺陷。由于石英玻璃的化學性能穩定、光學透過率高、熱膨脹系數低，近年來已成為制備掩膜版的主流原材料，被廣泛應用于超大規模集成電路掩膜版制作。掩膜板的掩蔽層一般為鉻（Cr，Chromium），在基材上面濺射一層鉻，鉻層的厚度一般為 800~1000 埃，在鉻層上面需要涂布一層抗反射涂層。

根據基板材料的不同，掩膜版可以分為石英掩膜版、蘇打掩膜版和其他掩膜版（干版、凸版和菲林等）:

石英掩膜版以高純石英玻璃為基材，具有高透過率、高平坦度、低膨脹系數等優點，通常應用于高精度掩膜版產品，用于平板顯示制造和半導體制造等領域。

蘇打掩膜版以以蘇打玻璃為基材，相比石英玻璃具有更高的膨脹系數、更低的平坦度，通常應用于中低精度掩膜版產品。

菲林是以感光聚酯 PET 為基材，應用于低精度掩膜版產品。凸版是以紫外固化聚氨酯類樹脂為基材，主要用于液晶顯示器（LCD）制造過程中定向材料移印。干版是以鹵化銀等感光乳劑為基材，應用于低精度掩膜版產品。上述三者主要用于液晶顯示制造和電路板制造等領域。

根據下游應用行業的不同，掩膜版可分為平板顯示掩膜版、半導體掩膜版、觸控掩膜版和電路板掩膜版：

平板顯示中，掩膜版可用于薄膜晶體管液晶顯示TFT-LCD、AMOLED、精細金屬掩膜版FMM等領域；在半導體中，掩膜版用于IC、LED、MEMS等器件的制備；在觸控領域用于觸控面板的制備；在電路板領域用于PCB、FPC等。

以上是關于半導體制造材料(7)-掩膜版的相關內容介紹了，希望能對您有所幫助！

想要了解關于芯片半導體清洗的相關內容，請訪問我們的“半導體封裝清洗”專題了解相關產品與應用 ！

合明科技是一家電子水基清洗劑 環保清洗劑生產廠家,其產品覆蓋半導體清洗 芯片清洗等電子加工過程整個領域。歡迎使用合明科技水基清洗劑產品！