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光掩膜

光掩模包含集成电路图形。随着晶体管越来越小,光掩模也越来越复杂,以确保将图形精确转印到硅晶圆上。相应地,光掩模的制作过程日趋先进,即便光掩模存在细微的缺陷,也可能影响晶圆器件的性能。确保光掩模图形准确且零缺陷至关重要,对高端芯片更是如此。

光掩模采用熔融石英(石英)板材料,通常为 6 英寸 (~152mm) 见方,上面覆盖由不透明区域、透明区域和相移区域组成的图形。在光刻工艺中,图形被投射到晶圆上,以形成一层集成电路的布局。光掩模的大小与晶圆大小无关,在曝光 300mm 或 200mm 晶圆的光刻工具中通常使用 6 英寸的光掩模。

在晶圆制造厂,光掩模装载到光刻工具后,让光线穿过光掩模,将图形投射到晶圆表面上。在后续的图形化步骤(点击此处可详细了解图形化)中,这些图形用于引导设备在晶圆上沉积或去除特定材料。对于器件的每一层,在光掩模图形未覆盖的区域沉积或去除材料,每个连续层使用不同的光掩膜。在整个芯片制造过程中,会对硅晶圆多次进行这些图形化工艺,以生成多层电路,并将数以亿计的晶体管互联。

图形化工艺中使用的光掩模主要有以下几种类型:

  • 二元光掩模 –在光吸收薄膜(例如铬膜)中完成电路设计图形化的光掩模。在晶圆光刻工具中使用时,通过光掩模传输的光图形在硅晶圆的光刻胶薄膜上成像。

  • 相移掩模 – 与二元掩模类似,但光掩膜上可传递小部分光且能改变光相位的吸收薄膜(例如硅化钼膜)。这增加了光掩模的复杂性,但也改善了晶圆光刻的工艺窗口。

光掩模是应用材料公司一个不断扩展的细分业务领域;从激光写入和光刻胶加工,到 CD 一致性和检测,我们光掩模、光学器件和系统设计专家在光掩模生产过程中融入了精深的专业经验。受同样因素影响,一方面 200mm 晶圆制造复兴,另一方面手机、汽车和物联网等批量生产应用对光掩模制造能力有更大的需求。为满足这一不断增长的需求,应用材料公司针对光掩模制造流程的大部分环节推出了相应的系统设备。