ASML，尼康与佳能的光刻机都是通过固定波长的光线，经由特殊光学处理的照明光路后，将光掩模上的图形通过投影物镜转印至晶圆表面的光刻胶上，因此它们都同属光学投影光刻机。

我们今天就来了解一下光掩模，光刻的目的就是为了将掩模图形“印刷”至光刻胶上。如果用通俗易懂的话讲，掩模上的图形就是电路，光刻机则是通过光将电路批量印刷至晶圆上，而光刻胶便是印刷油墨，将图形固定至晶圆表面。随后再借刻蚀机之力将其永久性地刻画在晶圆上。

有人也许觉得印刷这个词描述光刻太过粗糙，其实不然，光刻的词根Lithography最早便来自于石板印刷Monolithography！有兴趣的小伙伴可以阅读一下《Chemistry and Lithography》一书，更深刻地了解光刻的发展历史。

言归正传，既然知道掩模的电路图形是光刻机所要批量生产的东西，那掩模的制造有多重要就不言而喻，它是保证芯片电路准确的关键。你把电路画错了，芯片的性能还能有谱么？

光掩模也称光罩，掩模生产和常规生产芯片的晶圆厂流程接近，只是简化了许多，毕竟掩模是单层结构，而芯片则需要通过多次光刻制程搭建，哪怕是平面型晶体管都需要超过20次以上光刻才能搭建成型。这就意味着，它需要20张以上的光掩模来生产。

Source：泉意光罩官网

相比之下，只包含合成石英基板与遮光金属薄膜的光掩模就简单多了，1～2个图形化的循环就能构建出电路图形。

以缺陷检测为界限，检测前为前道，负责图形刻画，检测开始为后道，目的为去除缺陷，实现图形准确，无颗粒与污染后出货。部分在光刻机上使用过的掩模会面临返修，则单独跑后道，拆膜(demounte pellicle)修补和清洗即可。

许多非光刻相关的工程师其实对掩模的理解还停留在铬板掩模的阶段，业内称之为COG或BIM，这类掩模一般只使用至90nm的产品，少数“铁公鸡”会沿用至65nm。

而要生产更先进的芯片就需要使用到PSM相移掩模，起通过相变材料(钼硅化合物)使遮光区也包含一定的透光率，从而实现光强相位的变化，进一步增大对比度提升分辨率。另一种称之为OMOG不透光钼硅化合物的掩模也被广泛应用于65nm以下产品，28nm以下更是其发挥作用的主战场。

无论是PSM还是OMOG，其价格都是显著高于铬板掩模的，甚至铬板掩模成品的价格，还未超过PSM掩模原料基板的价格！

Source：Handbook of Photomask Manufacturing, Chap.14

另外说些题外话，大家最喜欢的EUV机所使用的EUV掩模与传统掩模不同，它是反射式的：石英基板上有数十层钼硅薄膜交错堆叠形成反射层，顶部有钌金属薄膜屏蔽EUV激光。EUV掩模的构造与EUV的反射镜一脉相承，尽管只有6英寸见方的EUV掩模相比最大1米直径的弧形EUV反射镜相比小了不少，但无论是金属沉积还是抛光，也就这么回事了。

缺陷修复常用的方式为激光，离子束和电子束修复，这些包含高能量的能束通过激发化学刻蚀和沉积的方式实现缺陷去处。

Source：E-beam induced EUV photomask repair – a perfect match, Zeiss, 2010

而光学复检则是通过与光刻机等效或酌情简化的照明条件去模拟掩模的空间像(Ariel image)，从而判断缺陷的致命程度以及修复效果。在高阶的使用场景下，还可以推断在特定光照条件下的光掩模光刻工艺窗口。因此，光掩模的缺陷复检可以看做是光刻前最后一秒的看门人，致命缺陷在此被挡在光刻机之外。

总之，光掩模作为芯片电路的载体，会通过光刻机忠实将电路批量转印至晶圆表面。如果将光刻机比作印钞机，那光掩模就是百元大钞的模板。掩模厂作为芯片设计与晶圆厂的中间环节，展现自身智慧将电路图光刻机能够读懂的光学“语言”去对其进行翻译和制作。因此，用同一型号的光刻机，可能得出的结果会完全不同就是因为光学的“语言”不通，所以光刻的奥秘更多在光刻机之外的盘外招！