硅片上的电路元件图形都来自版图，因此掩膜板的质量在光刻工艺中扮演着非常重要的角色。

1.掩膜板的分类

光掩膜板（Photo Mask）包含了整个硅片的芯片图形特征，能进行1∶1图形复制。这种掩膜板用于比较老的接近式光刻和扫描对准投影机中。

投影掩膜板（Reticle）只包含硅片上的一部分图形（例如4个芯片），一般为缩小比例（一般为4∶1）。需要步进重复来完成整个硅片的图形复制。一般掩膜板为6×6 inch（152 mm）大小，厚度约为0.09～0.25 inch（2.28～6.35 mm）。

投影掩膜板的优点：（1）投影掩膜板的特征尺寸较大（4×4 inch），掩膜板制造更加容易；（2）掩膜板上的缺陷会缩小转移到硅片上，对图形复制的危害减小；（3）使曝光的均匀度提高。

2.掩膜板的制造

掩膜板的基材一般为熔融石英（quartz），这种材料对深紫外光（DUV，KrF-248 nm，ArF-193 nm）具有高的光学透射，而且具有非常低的温度膨胀和低的内部缺陷。

掩膜板的掩蔽层一般为铬（Chromium，Cr）。在基材上面溅射一层铬，铬层的厚度一般为800～1000埃，在铬层上面需要涂布一层抗反射涂层（Anti-Reflective Coating，ARC）。

制作过程：

（1）在石英表面溅射一层铬层，在铬层上旋涂一层电子束光刻胶。

（2）利用电子束（或激光）直写技术将图形转移到电子束光刻胶层上。电子源产生许多电子，这些电子被加速并聚焦（通过磁方式或者电方式被聚焦）成形投影到电子束光刻胶上，扫描形成所需要的图形。

（3）曝光、显影。(www.daowen.com)

（4）湿法或者干法蚀刻（先进的掩膜板生产一般采用干法蚀刻）去掉铬薄层。

（5）去除电子束光刻胶。

（6）粘保护膜（Mount Pellicle），保护掩膜板杜绝灰尘（Dust）和微小颗粒（Particle）污染。保护膜被紧绷在一个密封框架上，在掩膜板上方约5～10 mm。保护膜对曝光光能是透明的，厚度约为0.7～12 μm（乙酸硝基氯苯为0.7 μm，聚酯碳氟化物为12 μm）。

3.掩膜板的损伤和污染

掩膜板是光刻复制图形的基准和蓝本，掩膜板上的任何缺陷都会对最终图形精度产生严重的影响。所以掩膜板必须保持“完美”。

使用掩膜板存在许多损伤来源：掩膜板掉铬；表面擦伤，需要轻拿轻放；静电放电（ESD），在掩膜板夹子上需要连一根导线到金属桌面，将产生的静电导出。另外，不能用手触摸掩膜板，在掩膜板盒打开的情况下，不准进出掩膜板室（Mask Room），在存取掩膜板时室内最多保持2人。

因为掩膜板在整个制造工艺中的地位非常重要。在生产线上，都会有掩膜板管理系统（Reticle Management System，RTMS）来跟踪掩膜板的历史（History）、现状（Status）、位置（Location）等相关信息，以便于掩膜板的管理。

4.掩膜套准精度

掩膜套准精度是指掩膜版上的图形与硅片上的图形的对准程度。按照光刻的要求，版上图形与片上图形要精确对准。套准精度也是光刻中一个重要的性能指标。套准精度一般是关键尺寸的1/4～1通过对不同层次之间的千分尺结构套刻记号的位置误差或来测定套准精度，如图5.18所示。

图5.18　套准精度