掩模熱效應

掩模熱效應是指積體電路製造工藝光刻技術中，掩模版被多次重複曝光後會出現的熱效應現象。

基本介紹

• 中文名：掩膜熱效應
• 外文名：Mask heating effect

步進式光刻機是通過多次重複曝光掩模版實現圖形轉移的。在大劑量曝光時，掩模也會吸收一部分光子，產生熱量。如果掩模大部分都是不透明的（即暗掩模，透過率<1.2%），這種熱效應尤其明顯。

研究表明，完成一盒晶圓（25片）曝光後，掩模溫度會升高4℃。晶圓曝光後，掩模表面的溫度分布是不均勻的，一般中心區域接受到的光照最強，膨脹最多；邊緣區域沒有光照，溫度較低，就沒有膨脹。中心區域向外擴張，但受到四周的約束，這樣在掩模內部形成應力，導致掩模上圖形產生桶狀的畸變。

圖1 掩模完成曝光後的

在光刻機曝光系統中，當曝光劑量較大時，掩模也會吸收一部分光子，產生熱量。如果掩模大部分是不透光的（即暗掩模，透過率小於1.2%），這種熱效應就會更加明顯。實驗觀測到，完成一盒晶圓（25片）曝光後，掩模的溫度可以升高4℃。圖1a是完成1片、10片和25片晶圓曝光後，掩模表面的溫度分布。整個掩模的受熱是不均勻的，中心區域接受的光照最強，膨脹最多；而邊緣區域沒有光照，溫度較低，就沒有發生膨脹。中心區域膨脹向外擴張，但受到四周的約束。這樣在掩模內部形成應力，導致掩模上圖形的畸變是桶狀的，如圖1b所示。

掩模的熱膨脹使得掩模承載的圖形發生微小的位移，增大曝光後晶圓上圖形的套刻誤差。由於掩模形變導致的晶圓上圖形形變只是局限於曝光區域內，而不影響曝光區域以外的位置，因此掩模熱效應只影響曝光區域內的套刻精度。