二元掩模

二元掩模（Binary Intensity Mask，BIM），也稱為雙極型掩模，是指由透光與不透光兩種部分組成的光掩模版。

基本介紹

• 中文名：二元掩模
• 外文名：Binary Intensity Mask
• 英文縮寫：BIM

二元掩模版是使用最多的一種掩模版，被廣泛用於365nm（I線）至193nm的浸沒式光刻。二元掩模是相對於移相掩模而言的。最常用的二元掩模遮光材料是Cr，因為其易於沉積在石英玻璃上，粘合性好，物理化學性質穩定，且便於使用硝酸鈰銨刻蝕液的濕法化學刻蝕。

常見的二元掩模（Cr掩模版）的製造流程示意圖如圖1所示，具體步驟如下：

1. 掩模基板是石英玻璃，使用物理方法(PVD)沉積一層均勻的Cr薄膜；
2. 在Cr沉積厚度達到要求值後，開始少量引入氧氣，O₂與表面的Cr發生反應；
3. 逐步增大O₂的輸入量，使薄膜中O的含量形成梯度。Cr的厚度一般是55nm左右，CrO_x的厚度是 18nm左右，一共是73nm左右；
4. 旋塗光刻膠或電子膠，使用光束或者電子束曝光工藝產生圖形；
5. 進行刻蝕工藝。

圖1 二元掩模（Cr掩模版）的製造流程示意圖

隨著掩模上圖形尺寸越來越小，Cr層越厚，光波與Cr相互作用越強，導致產生掩模三維效應。為了降低掩模三維效應，Cr的厚度已經被減少到不透光的極限，無法進一步減薄。在32nm技術節點之後，具有更高光密度的MoSi被用作吸收層的材料，取代Cr。掩模製造商依然在探索新型掩模材料，例如有的廠商提出使用鉭（Ta）作為掩模板的吸光層。