光刻掩膜版怎么制作的?

设计与准备：首先需要根据电路设计制作出掩模的版图。这个过程通常使用计算机辅助设计(CAD)软件来实现。设计好后，会生成一个掩模图案的数据文件。

选择基板：选择适当的基板材料是制作光刻掩模的重要环节。常用的基板材料是石英或玻璃。基板应该具有高透明度、低膨胀系数、高抗拉强度等特性。

清洗基板：在制作掩模之前，需要对基板进行清洗。这一步可以通过使用溶剂、酸、超声波或喷射清洗等方法来去除表面的尘埃和杂质。

涂覆光刻胶：在清洗干净的基板上涂覆一层光刻胶。光刻胶是一种光敏材料，可以通过光的照射发生化学变化，从而形成所需的图案。

曝光：将掩模图案数据文件导入曝光设备，如电子束曝光机。设备会将图案转换为光或电子束信号，然后逐点扫描光刻胶表面。在曝光过程中，光刻胶中的光敏分子会因为光或电子束的照射而发生变化。

显影：曝光后，需要将基板放入显影液中以去除光刻胶中未发生变化的部分。经过显影处理后，基板上将形成与掩模图案相符的光刻胶图案。

刻蚀：使用刻蚀工艺(如湿刻蚀或干刻蚀)去除基板上未被光刻胶覆盖的部分。这样，基板上就形成了与掩模图案相符的凹槽。

去除光刻胶：使用溶剂或其他方法去除基板上剩余的光刻胶，暴露出刻蚀后的凹槽图案。

检验与修复：对完成的掩模进行检查，确保其图案与设计一致且没有缺陷。如有缺陷，可以使用修复工艺进行修复

光刻的流程详解

一、清洗硅片(WaferClean)

清洗硅片的目的是去除污染物去除颗粒、减少针孔和其它缺陷，提高光刻胶黏附性

基本步骤：化学清洗——漂洗——烘干。

硅片经过不同工序加工后，其表面已受到严重沾污，一般讲硅片表面沾污大致可分在三类：

A.有机杂质沾污：可通过有机试剂的溶解作用，结合超声波清洗技术来

去除。

B.颗粒沾污：运用物理的方法可采机械擦洗或超声波清洗技术来去除粒径≥0.4μm颗粒，利用兆声波可去除≥0.2μm颗粒。

C.金属离子沾污：必须采用化学的方法才能清洗其沾污，硅片表面金属杂质沾污有两大类：

a.一类是沾污离子或原子通过吸附分散附着在硅片表面。

b.另一类是带正电的金属离子得到电子后面附着(尤如“电镀”)到硅片表面。

二、预烘和底胶涂覆(Pre-bakeandPrimerVapor)

由于光刻胶中含有溶剂，所以对于涂好光刻胶的硅片需要在80度左右的。硅片脱水烘焙能去除圆片表面的潮气、增强光刻胶与表面的黏附性、通常大约100°C。这是与底胶涂覆合并进行的。

底胶涂覆增强光刻胶(PR)和圆片表面的黏附性。广泛使用:(HMDS)六甲基二硅胺、在PR旋转涂覆前HMDS蒸气涂覆、PR涂覆前用冷却板冷却圆片。

预烘和底胶蒸气涂覆

三、光刻胶涂覆(PhotoresistCoating)

光刻胶涂覆通常的步骤是在涂光刻胶之前，先在900-1100度湿氧化。氧化层可以作为湿法刻蚀或B注入的膜版。作为光刻工艺自身的第一步，一薄层的对紫外光敏感的有机高分子化合物，即通常所说的光刻胶，要涂在样品表面(SiO2)。首先光刻胶被从容器中取出滴布到置于涂胶机中的样品表面，(由真空负压将样品固定在样品台上)，样品然后高速旋转，转速由胶粘度和希望胶厚度确定。在这样的高速下，胶在离心力的作用下向边缘流动。

四、前烘(SoftBake)

完成光刻胶的涂抹之后，需要进行软烘干操作，这一步骤也被称为前烘。前烘能够蒸发光刻胶中的溶剂溶剂、能使涂覆的光刻胶更薄。

在液态的光刻胶中，溶剂成分占65%-85%。虽然在甩胶之后，液态的光刻胶已经成为固态的薄膜，但仍有10%-30%的溶剂，容易沾污灰尘。通过在较高温度下进行烘培，可以使溶剂从光刻胶中挥发出来(前烘后溶剂含量降至5%左右)，从而降低了灰尘的沾污。同时，这一步骤还可以减轻因高速旋转形成的薄膜应力，从而提高光刻胶衬底上的附着性。

在前烘过程中，由于溶剂挥发，光刻胶厚度也会减薄，一般减薄的幅度为10%-20%左右。

五、对准(Alignment)

光刻对准技术是曝光前一个重要步骤作为光刻的三大核心技术之一，一般要求对准精度为最细线宽尺寸的1/7---1/10。随着光刻分辨力的提高，对准精度要求也越来越高，例如针对45am线宽尺寸，对准精度要求在5am左右。

受光刻分辨力提高的推动，对准技术也经历迅速而多样的发展。从对准原理上及标记结构分类，对准技术从早期的投影光刻中的几何成像对准方式，包括视频图像对准、双目显微镜对准等，一直到后来的波带片对准方式、干涉强度对准、激光外差干涉以及莫尔条纹对准方式。从对准信号上分，主要包括标记的显微图像对准、基于光强信息的对准和基于相位信息对准。

对准法则是第一次光刻只是把掩膜版上的Y轴与晶园上的平边成90，如图所示。接下来的掩膜版都用对准标记与上一层带有图形的掩膜对准。对准标记是一个特殊的图形，分布在每个芯片图形的边缘。经过光刻工艺对准标记就永远留在芯片表面，同时作为下一次对准使用。

六、曝光(Exposure)

在这一步中，将使用特定波长的光对覆盖衬底的光刻胶进行选择性地照射。光刻胶中的感光剂会发生光化学反应，从而使正光刻胶被照射区域(感光区域)、负光刻胶未被照射的区域(非感光区)化学成分发生变化。这些化学成分发生变化的区域，在下一步的能够溶解于特定的显影液中。

在接受光照后，正性光刻胶中的感光剂DQ会发生光化学反应，变为乙烯酮，并进一步水解为茚并羧酸(Indene-Carboxylic-Acid,CA)，羧酸在碱性溶剂中的溶解度比未感光部分的光刻胶高出约100倍，产生的羧酸同时还会促进酚醛树脂的溶解。利用感光与未感光光刻胶对碱性溶剂的不同溶解度，就可以进行掩膜图形的转移。

七、显影(development)

通过在曝光过程结束后加入显影液，正光刻胶的感光区、负光刻胶的非感光区，会溶解于显影液中。这一步完成后，光刻胶层中的图形就可以显现出来。为了提高分辨率，几乎每一种光刻胶都有专门的显影液，以保证高质量的显影效果。

八、坚膜(HardBake)

刻胶显影完成后，图形就基本确定，不过还需要使光刻胶的性质更为稳定。硬烘干可以达到这个目的，这一步骤也被称为坚膜。在这过程中，利用高温处理，可以除去光刻胶中剩余的溶剂、增强光刻胶对硅片表面的附着力，同时提高光刻胶在随后刻蚀和离子注入过程中的抗蚀性能力。另外，高温下光刻胶将软化，形成类似玻璃体在高温下的熔融状态。这会使光刻胶表面在表面张力作用下圆滑化，并使光刻胶层中的缺陷(如针孔)减少，这样修正光刻胶图形的边缘轮廓。

用O2等离子体对样品整体处理，以清除显影后可能的非望残留叫de-scumming。特别是负胶但也包括正胶，在显影后会在原来胶-基板界面处残留聚合物薄层，这个问题在结构小于1um或大深-宽比的结构中更为严重。当然在De-scumming过程中留胶厚度也会降低，但是影响不会太大。

最后，在刻蚀或镀膜之前需要硬烤以去除残留的显影液和水，并退火以改善由于显影过程渗透和膨胀导致的界面接合状况。同时提高胶的硬度和提高抗刻蚀性。硬烤温度一般高达120度以上，时间也在20分左右。主要的限制是温度过高会使图形边缘变差以及刻蚀后难以去除。

九、刻蚀或离子注入

刻蚀(英语：etching)是半导体器件制造中利用化学途径选择性地移除沉积层特定部分的工艺。刻蚀对于器件的电学性能十分重要。如果刻蚀过程中出现失误，将造成难以恢复的硅片报废，因此必须进行严格的工艺流程控制。半导体器件的每一层都会经历多个刻蚀步骤。

刻蚀一般分为电子束刻蚀和光刻，光刻对材料的平整度要求很高，因此，需要很高的清洁度。但是，对于电子束刻蚀，由于电子的波长极短，因此分辨率与光刻相比要好的多。因为不需要掩模板，因此对平整度的要求不高，但是电子束刻蚀很慢，而且设备昂贵。

对于大多数刻蚀步骤，晶圆上层的部分位置都会通过“罩”予以保护，这种罩不能被刻蚀，这样就能对层上的特定部分进行选择性地移除。在有的情况中，罩的材料为光阻性的，这和光刻中利用的原理类似。而在其他情况中，刻蚀罩需要耐受某些化学物质，氮化硅就可以用来制造这样的“罩”。

离子注入是一种将特定离子在电场里加速，然后嵌入到另一固体材料之中的技术手段。使用这个技术可以改变固体材料的物理化学性质，现在已经广泛应用于半导体器件制造和某些材料科学研究。离子注入可以导致核转变，或改变某些固体材料的晶体结构。

十、光刻胶的去除

光刻胶的主要功能是在整个区域进行化学或机械处理工艺时，保护光刻胶下的衬底部分。所以当以上工艺结束之后，光刻胶应全部去除，这一步骤简称去胶。只有那些高温稳定的光刻胶，例如光敏感聚酰亚胺，可以作为中间介质或缓冲涂层而留在器件上。

为避免对被处理表面的任何损伤，应当使用低温下温和的化学方法。超声波的应用也可以增强剥离效能。因为有腐蚀问题、一些已知的剥离液不能作用与铝等金属表面;在此情况下、臭氧或氧等离子体(灰化)是首先采用的。这些等离子体同样成功地作为非铝表面的光刻交剥离剂，但是，器件表面的损坏仍是要解决的问题。

刻蚀或离子注入之后，已经不再需要光刻胶作保护层，可以将其除去。去胶的方法分类如下：

湿法去胶

有机溶剂去胶：利用有机溶剂除去光刻胶

无机溶剂：通过使用一些无机溶剂，将光刻胶这种有机物中的碳元素氧化为二氧化碳，进而而将其除去

干法去胶：利用等离子体将光刻胶剥除

总结：以上是小编总结的光刻掩膜版加工流程，希望大家喜欢。