微影制程之《Mask/Reticle》篇 （转）

黄光的部分应该只剩下光罩了，你复制图形，一定的有底片吧，其实光罩就是我们洗照片的底片。我们照相都是先拍照获得底片，再用底片去复制图形/照片，而我们的Mask shop就类似照相的拍出底片，而我们的黄光就是利用底片/光罩来复制转移图形。

光罩(土话叫光刻版)，英文名叫Mask，也叫Reticle(因为早期的对位是十字线)。通常有5寸和6寸两种大小，5寸光罩主要用于5寸和6寸的FAB生产线，而6寸光罩主要用于8寸FAB(也有6寸FAB用6寸光罩的)。做光罩当然首先得有透光的衬底，然后涂上不透光的材料然后通过光刻刻蚀得到图形(其实也是一次沉积->光刻->蚀刻的过程)。首先选择透光的衬底，一般用石英衬底(多厚我忘了，应该是6mm吧。)，因为透光且热膨胀系数小(Low thermal expension coefficient)。上面不透光的物质是铬(Cr)，厚度大约是100nm，然后透过蚀刻来达到“暗场区”域为不透光(opaque)。(记住哦，我这里有个名词叫做“暗场(Dark)”，没有写有图形区域，因为光刻图形是设计者画出来的，有可能是我们要的图形是光阻打开的区域(如implant)，有可能我们要的图形是光阻盖起来的区域(如poly)，所以我们不能用有图形的上面留Cr，统一为Dark区域留Cr，也就是不透光的区域)。等Cr图形形成以后，还需要在有Cr图形的那一面附上(mount)一层薄透光膜(Pellicle)，用于保护透光石英上掉落particle而导致成像异常。

以上讲的就是最普通的光罩了，就是透光和不透光两种选择，所以又叫做Binary光罩(类似计算机二进制代码)。

OPC Mask: 上面讲的是普通光罩，但是实际情况是光有近似效应(Optical Proximity effect)，在转角会变圆(Corner rounding)或者在线条末端变短(Line-end shorting)，在相邻线条之间会变细等问题，所以衍生出光学近似补偿(OPC: Optical Proximity Compensation)的光罩(OPC mask)，当然这有一套严格的仿真算法，并且要最终收集实际on-wafer的尺寸与Drawing尺寸比较不断修改最后确定修补方案。这是know-how了，所以这个光罩卖的就是know-how了，呵呵。一般主要用在0.18um以下的Poly或者Metal层。

PSM mask: 上面讲的不管是普通binary光罩还是OPC光罩，表面除了石英基板就是铬(Cr)，但是这种光罩遇到重复pattern的时候，由于光的干涉效应，两个相邻的图形光波相互干扰，导致交界面成像模糊，所以解析度变差。所以我们引入了光学相位转移光罩(PSM: Phase-Shift Mask)，在每个相邻的透光区加入一个相位转换材料(Light shifter)，一般选择MoSiON等半透明材料(透光率10%)，通过控制厚度让光从原来的相位转换180度，消除界面过渡区的光的干涉影响，从而增加了界面图形的解析度。所以它的工艺是普通光罩的两倍以上，因为多一层shifter并且多了shifter的photo/etch。

由于只有密集pattern会遇到这种干涉问题，所以一般只有contact或者，所以目前大都应用在contact layer以及较小CD的Critical layer（如AA，POLY，METAL1）以增加图形的分辨率。 但是主要的问题是旁瓣效应(Side Lobe issue)，因为在shifter周边的相邻图形的衍射光会聚集在不透光区域而成像，但是可以通过mask Bias或者光的transmition ratio来控制。

最后将一下mask的检测，因为Mask在使用过程中，会有掉落particle或者pellicle损坏或雾化等状况，所以光罩需要经常返厂维修或者重新mount pellicle。但是FAB里面需要有检测设备检查这个光罩，通常检测两种，一种是particle，一种是defect。如果是particle，就要看他的大小和位置了，小的particle不成像也没关系，或者位置在Cr上也没关系。但是defect就麻烦了，比如Cr破角或者pellicle雾化/Haze，那肯定影响成像了。但是particle和defect检测方法是不一样的，比如defect，他就是用激光照射光罩正面，然后一边从正面探测Cr反射的图形，一边从背面接受石英穿透的图形，把这两个图形做比较(我一直在想如果缺角不是也查不出来？)。另外是particle直接用激光扫描pellicle，如果有particle，则光会被折射而无法反射到接收端，所以很容易检测出particle。