霧狀缺陷對成品率的影響方式主要有兩種。通常,霧狀缺陷會生長到足夠大小而成為一個點缺陷,然后被光刻印制到晶圓上。另一種比較少見的方式是,霧狀缺陷會影響光透過掩膜版的傳輸,從而引起特征尺寸(CD)的變化。當掩膜版上的污染最終達到無法接受的程度時,就需要進行“保護膜再覆蓋(repell)”工藝,即先去除原有的保護膜(pellicle),清洗掩膜版,再覆蓋一層新的保護膜,然后將掩膜版送回生產線。這種工藝不但成本很高,清洗效果一般并會縮短其使用壽命。
有經驗的晶圓廠會跟蹤記錄用給定掩膜版進行曝光的晶圓數目,然后定期檢查掩膜版上的霧狀缺
陷,以降低其影響。Toppan Photomasks公司CTO Franklin Kalk介紹說:“可能不管有沒有發現霧狀缺陷,他們都會進行repell工藝(取出、清洗、再覆蓋保護膜)。更老練的晶圓廠會跟蹤記錄掩膜版的累積曝光劑量,如果達到設定的總劑量值或累積工作時間就取出掩膜版進行檢查?!?/P>
最經常出現的霧狀缺陷共有三類。最早被發現且最常見的霧狀缺陷是硫酸銨,它的來源是光刻膠剝離和清洗工藝之后殘留的污染物,而且受到掩膜版的儲藏條件和工作環境的影響。第二類霧狀缺陷是羧酸和草酸銨等各種草酸。Kalk說:“這類缺陷一般只出現在少數幾個晶圓廠內,原因尚不清楚?!钡谌愂怯袡C物缺陷,它們往往很小,來源是保護膜、封裝材料和儲藏/曝光設備內的揮發性有機碳(VOC)。
據Kalk所說,掩膜版的使用壽命會在很大的范圍內變化(圖1),介于1000到50,000個曝光晶圓計數之間。圖1中那些壽命較短的掩膜版曾進行過repell工藝。以前的工藝使用含硫的Piranha溶液,所以必須設法去除其中的硫成分。辦法是通過加入氫氧化銨來得到硫酸銨,然后將硫酸銨清洗干凈。但即便這樣做仍然無法去除二氧化硫,二氧化硫可能會與掩膜版發生化學結合,也可能會與鉻或鉬的硅化物發生物理結合。更好的清洗技術是使用氫化的水、含臭氧的水或熱水,它們有助于降低殘留物的濃度。另一個發展方向是無硫工藝。雖然無硫工藝存在的問題是對殘留物的去除效果不如光刻膠等物質,但是它還算勉強可用。
掩膜版上霧狀缺陷的主要檢查方法包括直接檢查掩膜版和圖像鑒定(檢查晶圓上的光刻圖形)。最近,KLA-Tencor和Toshiba一起研究了這兩種方法的成本。比較結果表明,由于晶圓檢查的早期預警效果不好,所以需要提高檢查的頻率(圖2)。如果用直接檢查掩膜版,每年就能節約很大的生產成本。