掩膜版（Photomask），又稱光罩，是芯片制造光刻工藝所使用的線路圖形母版。它如同照相過程中的底片，承載著將電路圖形轉(zhuǎn)印到晶圓上的重要使命。掩膜版主要由基板和遮光膜兩個(gè)部分組成，通過曝光過程，將精密的線路圖形精確地復(fù)制到每一片晶圓上。

然而，在使用光掩模進(jìn)行硅片光刻的過程中，當(dāng)掩模板被光刻機(jī)中的激光持續(xù)照射一段時(shí)間后，掩模板上常常會(huì)出現(xiàn)一種被稱為霧狀缺陷（Deflate）的問題，其中最常見的一種表現(xiàn)形式就是“haze”（霧狀物）。尤其是在使用193nm或更短波長(zhǎng)的光源時(shí)，這種缺陷更容易發(fā)生，全球大部分光掩模制造廠都面臨著這一挑戰(zhàn)。

硫酸銨：霧狀缺陷的“元兇”

經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，霧狀缺陷的主要成分是硫酸銨（(NH?)?SO?）。這種鹽類化合物由硫酸根與氨根離子結(jié)合而成，是導(dǎo)致霧狀缺陷的“罪魁禍?zhǔn)住?。許多研究機(jī)構(gòu)針對(duì)掩膜版霧狀進(jìn)行加速實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)所使用的曝光光源照射能量越強(qiáng)（紫外光波數(shù)越短）以及掩模表面殘留離子濃度越高，Haze就越容易產(chǎn)生。離子殘余現(xiàn)象可能發(fā)生在掩膜版制造的各個(gè)階段，包括制造時(shí)的殘留、庫存運(yùn)送期間的污染，以及在IC制造廠使用過程中的逐漸形成。

這種化合物是由硫酸根和氨根離子結(jié)合形成的鹽類物質(zhì)。當(dāng)光掩模暴露在高能量的紫外光下，尤其是波長(zhǎng)較短的光源時(shí)，掩模表面的殘留離子濃度越高，霧狀缺陷就越容易產(chǎn)生。

離子殘留主要可能來源于以下情況

光掩模清洗工藝和使用的化學(xué)品，例如光掩模清洗溶液SPM和SC一1

使用清洗光掩模的水中含有離子

外來物質(zhì)污染，例如保護(hù)膜、粘著劑、運(yùn)輸用的包裝盒、包裝袋的outgassing

晶圓制造廠環(huán)境的空氣的污染（AMC）

在早期采用1-line或248nm光刻技術(shù)的時(shí)代，霧狀缺陷就已經(jīng)成為了一個(gè)顯著的問題。隨著193nm光刻技術(shù)的廣泛應(yīng)用，特別是在12英寸硅晶片的高產(chǎn)量制造中，霧狀缺陷問題變得更加嚴(yán)重。在某些情況下，光掩模的使用壽命大大縮短，甚至有些光掩模在短短幾個(gè)月內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)霧狀缺陷。這不僅增加了生產(chǎn)成本，還影響了芯片制造的效率。

預(yù)防策略：全方位防控

面對(duì)霧狀缺陷的挑戰(zhàn)，光掩模制造廠和晶圓制造廠需要采取全方位的防控措施：對(duì)所使用的化學(xué)清洗藥劑、純水、相關(guān)物料、包裝材料、運(yùn)送材料以及廠區(qū)內(nèi)環(huán)境進(jìn)行定期離子含量檢測(cè)。

SGS半導(dǎo)體超痕量分析實(shí)驗(yàn)室作為行業(yè)內(nèi)的權(quán)威機(jī)構(gòu)，長(zhǎng)期為海內(nèi)外各大光掩模制造廠和晶圓制造廠提供缺陷分析和離子分析服務(wù)，幫助工廠提前預(yù)防可能發(fā)生的光掩模缺陷。