Ｙ、１０２１８】Ｄ学校代码ｊｊ援里大学硕士学位论文（专业学位）光掩模在１９３ｎｍ波长光刻应用中生成雾状缺陷（ｈａｚｅ）的预防副教授完成日期：２００６年１１月２２日论文独创性声明本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果．沦文中除了特别加以标注和致谢的地方外．不包含其他入或其它机构已经发表或撰写过的研究成果．其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意．作者签名：二ｉｉｌ堑日期：丝盗！缉．论文使用授权声明本人完全了解复旦大学有关保留、使用学位论文的规定．即：学校有权保留送交论文的复印件．允许论文被查阅和借阏：学校可以公布论文的全部或部分内容．可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文．保密的论文在解密后遵守此规定．在使用光掩模进行硅晶片光刻的过程中，当掩模板被光刻机激光照射一定时间以后，尤其是１９３ｍ或者１９３ｎｍ以下波长光源的照射下，在掩模板上会逐渐生成所谓的雾状缺陷耻Ｉａｚｅ）。世界上大部分先进的ｎｒａｆｅｒｆａｂ和光掩模制造厂都报道有雾状缺陷的问题。通过对雾状缺陷成份的分析，硫酸铵州Ｈ４）２ｓ０４化合物被认为是最主要的雾状缺陷成份。光掩模清洗后残留的离子被认为是雾状缺陷产生的主要原因。

通过一个雾状缺陷ｍａｚｅ）的加速实验，比较光掩模在ｕＶ（１２ｎｍ）辐射下，比较不同照射时间和不同表面离子浓度的对照实验，解释了Ｈａｚｅ的来源和形成机制。光源照射的累积能量越大和光掩模表面残留离子浓度越高，Ｈａｚｅ就越容易产生。分析了传统光掩模清洗工艺和使用的化学品，指出传统光掩模清洗溶液ＳＰＭ和ｓＣ．１是主要的离子残留来源。我们选择对掩模板加热处理和热去离子水冲洗的方法，以达到去除表面化学残留的目的。新的工艺是在传统光掩模清洗后引入加热处理和热去离子水的冲洗，离子色谱（ＩＣ）分析的结果证明了减少离子残目的效果。通过在传统光掩模清洗后引入加热处理和热去离子水的冲洗，可以有效减少光掩模表面离子残留，从而防止和减少光掩模在１９３ｍ波长光刻应用中生成雾状缺陷（ｈａｚｅ）。关键词；光掩模雾状缺陷硫酸根离子加热板处理中图分类号：ＴＮ３０５．?ＡｂｓｔｒａｃｔｐｈｏｔｏｍａｓｋａｆｔｅｒｈａｓｂｅｅｎｅｘｐｏｓｅｄａＩｉｔｈｏｇｒａｐｈｙｌａｓｅｒｆｂｒｔｉｍｅ，ｅｓｐｅｃｉａＩｌｙｗｈｅｎｐｈｏｔｏｍａｓｋｕｓｉｎｇ１９３ｍｓｔｅｐｐｅｒｓｃａｎｎｅｒｔＴｈｅｓｅｄｅｌ套ｃｔｓｃａｎｄｅｔｒｉｍｅｎｔａＩｍａｙｌｅａｄｔｏｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｗａｆｅｒｙｉｅｌｄｌｏｓｓ．ＨａｚｅｉｓｓｕｅｓｈａＶｅｂｅｅｎｒｅｐｏｒｔｅｄｍｏｓｔａｄＶａｃｅｄｗａｆｅｒｆａｂｓｍａｓｋｓｈｏｐｓｗｏｒｌｄｗｉｄｅ．Ｔｈｒｏｕｇｈｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎａｌｖｓｉｓ，ｈａｚｅｉｄｅｎｔｉｎｅｄｍａｉｎＩｙａｓＡｍｍｏｎｉｕｍｓｕＩｆａｔｅ（ＮＨ４）２Ｓ０４．Ｈａｚｅｄｅｖｅｌｏｐｆｒｏｍｆｏｕｒｍａｉｎｓｏｕｒｃｅｓ：Ｉｏｎｒｅｓｉｄｕａｌｓｆｒｏｍｍａｓｋｃｌｅａｎｉｇ．Ｉｎｈａｚｅｓｏｕｒｃｅｅｃｈａｎｉｓｍ，ｗｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｏｎａｒｔｉｆｉｃｉａｌａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｂｒｈａｚｅｆｂｒｍａｔｉｏｎ．ＲｅｓｕＩｔｓｔｈｃａｃｃｅＩｅｒａｔｉｏｎｔｅｓｔａｆｔｅＵＶ（１７２ｎｍ）ｉｒｒａｄｊａｔｉｏｎｓｈｏｗｓｆｒｏｍａｍｏｎｇｔｂｅｖａｒｉｏｕｓｓｏｕｒｃｅｓ，ｗｃｃａｎｋｎｏｗｔｈｄｏｍｉｎａｎｔｆｈｃｔｏｒｓｈａｚｅｆｏｒｍａｔｉｏＩ．ｅｒｅｓｉｄｕａｌｃｈｅｍｉｃａＩｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏａｄｉｒｒａｄｉａｔｉｏｅｎｅｒｇｖ．ＴｈｒｏｕｇｈａｎａｌｙｓｉｓｃｏｎＶｅｎｔｉｏｎａｌｐｈｏｔｏｍａｓｋｍａｎｕｆａｃｔＨｒｊｎｇｐ￡„ｏｃｅｓｓ矗ｎｄｃｈｅｍｉｃａＩ，ＳＰＭｉｄｅｔｉｆｉｅｄｍａｉｎｌｙｉｏｎｒｅｓｉｄｕａＩｓｓｏｕｒｃＷｅｂａｖｅｃｈｏｓｅｎｔｈｅｒｍａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔｈｏｔＤ．１ｗａｔｅｒｒｉｎｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｉｅｓｔ０ｒｅｍｏｖｅｃｈｅｍｉｃａｌｒｅｓｉｄｕａｌｓｏｍａｓｋｓｕｒｆａｃｅ．ＡｅｗｔｈｅｒｍａｌｔｒｅａｔｍｅｔｈａｓｂｅｅｉｎｓｅｒｔｅｄｏｕｒｓｔａｎｄａｒｄｍａｕｆａｃｔｕｒｉｇｐｒｏｃｅｄｕｒｅＡｆｔｅｒｔｈｅｒｍａＩｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ＩｏｎＣｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ（Ｉｃ）ｍｅｔｈｏｄｓｒｅｕｓｅｄｔ０ｃｏｎｆｉｒｍｓｕｒｆａｃｅｃｌｅａｎｌｉｎｅｓｓ．Ａｓａｒｅｓｕｌｔｏｕｒｓｔｕｄｙ，ｔｈｅｒｍａｌ“‟ｅａｔｍｅｎｔｃａｎｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｙｒｅｄｕｃｅｒｅｓｉｄｕａｌｓ（ｅ．ｇ．ａｍｍｏｉｕｍ，ｓｕｌｆｕｒｉｃ）ｏｎｍａｓｋｓｕｒｆａｃｅ．Ｓｏ，ｉｔｃｏｕｌｄｔｈｅｒｍａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔｅｆｋｃｔｉｖｅｗａｙｍｉｉｍｉｚｅｒｅｓｉｄｕａＩｉｏｎｓ，ａｎｄｒｅｄｕｃｅｈａｚｅｓｕｅｓｗｈｅｔｈｅｐｈｏｔｏｍａｓｋｕｓｉｎｇＫｅｙｗｏｒｄｓ：Ｐｈｏｔｏｍａｓｋ，Ｈａｚｅ，Ｓｕｌｆｕｒｉｃｉｏｎ，Ｈｏｔ—ＰｌａｔｅｔｒｅａｔｍｅｎｔＣｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎＣｏｄｅ：ＴＮ３０５．７１．选题的意义和应用价值在使用光掩模进行硅晶片光刻的过程中，当掩模板被光刻机激光照射一定时间以后，尤其是１９３ｎｍ或者１９３Ｔ１１１１以下波长光源的照射下，在掩模板上会逐渐生成所谓的雾状缺陷（ｈａｚｃ）。

雾状缺陷以各秘形式出现，比如有光掩模背面石英玻璃上的奶白色粉末状缺陷，铬（ｃｒ）或者钼硅（Ｍｏｓｉ）图形线条两侧类似晶体的雪片状缺陷，掩模板的保护膜表面的结晶盐，等等。这些缺陷是有害的，它们有可能导致ｊ蓉片成品率的大大降低。雾状缺陷被认为是在掩模板上有离子残留的区域里，光化学反应的结果。也可能是由外来物质引起的，比如保护膜（Ｐｅｌｌｉｃｌｅ），粘着剂散发出的气体，运输用的包装盒，包装袋中的气体，晶圆制造厂环境的污染物等等。雾状缺陷在半导体工业界并不是全新的事物。在ｊ—ｊ如ｅ或者２４８ｎｍ光刻时代，雾状缺陷已经成为一个问题；但是通过比过去更好的清洗和更严格的晶圆制造厂（ｗａｆｅｒｆａｂ）中的环境控制，这种缺陷是容易被处理和控制的。但是九十年代后期，随着１９３ｎｌ光刻技术的应用，尤其是在产量很高的生产３００ｍｍｒｌ２”）硅晶片的ｆ曲中，这种雾状缺陷成为了严重的问题。世界上大部分先进的ｗａｆｅｒｆａｂ和光掩模制造厂都报道有雾状缺陷的问题。在某个先进的制造逻辑器件ｆ曲工厂所做的研究发现，２０００块用于生产的光掩模，经过６个月的生产周期后，只有１％的用于Ｉ—ｌｉｎｅ光刻和７％用于２４８ｎｍ光刻的光掩模上开始出现一定数量大的颗粒。

但是用于１９３ｍ光刻的光掩模，６个月有超过ｌＯ％的板子出现雾状缺陷的问题，有些光掩模甚至只使用了几个月就出现这个问题。 光掩模经过几百次的光刻 曝光，雾状缺陷会很快产生。这时就必须购买备用的光掩模，因为这些有雾状缺陷 的光掩模需要被送出去重新清洗和重新贴膜。如果光掩模上雾状缺陷在ｗａｆｅｒ 光刻前没有被发现，芯片成品率会大大地降低，因为雾状缺陷会重复光刻在每个芯 片上。购买备用的光掩模，光掩模的重新清洗，ｗａｆｅｒ成品率的损失将增加巨 大的成本。 根据雾状缺陷的生成机制，找出有效的减少和预防光掩模生成雾状缺陷 的措施，将对光掩模在１９３ｎｍ及１９３ｎｍ以下波长光刻机上的应用：提高光 掩模使用时间，减少光掩模维护成本，提高芯片的成品率，具有非常重大的意义。 酸铵（ＮＨ４）２ｓ０４化台物被认为是最主要的雾状缺陷成份之一。光掩模清洗后残留的离子被认为是雾状缺陷产生的主要原因之一。 硫酸铵（ＮＨ４）２Ｓ０４ 在光掩模上的形成机制和通过新的清洗方法防治硫酸铵化合物是这篇论文讨论的重 点。具体研究内容和实施方案如下。２．具体研究内容和实施方案 研究ｈａｚｅ的 化学组成以便来追溯其来源。使用材料科学的方法，尤其是薄膜表面分析的技术来 诊断ｈａｚｅ。

概括地说，一般可以使用电子或离子束溅射ｈａｚｅ缺陷，收集被 反射／散射的电子或离子（表面成份分析法），或者把ｈａｚｅ缺陷溶解于水溶液 中，然后使用已知的化学特征光谱比较通过样本的光谱来识别（色谱法）。鉴于我 的研究条件，我将主要采用色谱法，具体的说就是离子色谱法ＩｏｎＣｈｒｏｍａ ｔｏｇｒ印ｈｙ（Ｉｃ）和气体色谱法Ｇａｓ Ｃ｝ｌｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ（Ｇ ｃ）。使用离子色谱法，还可以测量光掩模的清洗效果，比如残留离子浓度等等。 究雾状缺陷（１１ａｚｅ）在光掩模上的形成，尤其是硫酸铵（ＮＨ４）２Ｓ０４化合物在光掩模上的形成和其主要的影响因素。通过设计一个光掩模表面ｈａｚｅ 形成的加速试验，找出影响ｈａｚｅ形成时间和数量的主要因素。以便对于如何控 制光掩模制造和使用环境给出指导意见。加速试验也可用来衡量光掩模的清洗效果。 探讨合适的方法减少和预防它们的产生。通过对于不同清洗方法，不同环境的光掩 模的雾状缺陷（ｈａｚｅ）的加速实验；不同清洗工艺残箭离子的分布和数量的实 验等，探讨合适的清洗工艺。试验新的清洗方法的工艺，如加热，ＵＶ照射，臭氧 清洗，探讨其对减少残留的离子的效果。加热法（Ｈｏｔ Ｐ１ａｔｅ）作为一种新 颖的，可行的减少残留的离子方法，我将作重点讨论。

整合目前使用的和新颖的清 洗工艺技术，结合现有的设备，提出一个较为完善的ｈａｚｅ ｆｒｅｅ清洗工艺方 案。３论文的内容 通过对雾状缺陷成份的分析，硫酸铵（ＮＨ４）２ｓ０４化合物 被认为是最主要的雾状缺陷成份。光掩模清洗后残留的离子被认为是雾状缺陷产生 的主要原因。 通过一个雾状缺陷（ｈａｚｅ）的加速实验，比较光掩模在ｕＶ（１ ７２ｎｍ）辐射下，比较不同照射时ｆ刮和不同表面离子浓度的对照实验，解释了 Ｈａｚｅ的来源和形成机制。光源照射的累积能量越大和光掩模离子浓度越高，Ｈ ａｚｅ就越容易产生。 分析了传统光掩模清洗工艺和使用的化学品，指出传统光掩 模清洗溶液ｓＰＭ和ｓｃ一１是主要的离子残留来源。 在传统光掩模清洗工艺后引 入加热工艺和热去离子水的冲洗，来去除光掩模表面化学残留，从而防止和减少光 掩模在１９３ｎｍ波氏光刻应用中生成雾状缺陷（ｈａｚｅ）。 第一章雾状缺陷（ｈ