揭開霧狀汙染(Haze)污染風險的神秘面紗

光罩與光學元件霧狀汙染風險升高

隨著半導體製程持續朝先進節點推進，光罩與光學元件的表面潔淨度已成為影響良率、解析度與製程穩定性的關鍵因素。其中，霧狀汙染(Haze)因生成初期不易察覺，卻可能在曝光過程中逐步累積並造成缺陷放大，已成為晶圓廠與供應鏈共同關注的重要議題。
Haze通常與空氣中分子汙染物(AMC)、濕度、光能量及材料表面反應有關。當硫酸鹽、銨鹽、有機物或其他微量化學物質附著於光罩、鏡片、濾光片或其他精密光學元件表面時，可能在特定環境條件下形成霧狀沉積，進而影響光穿透率、均勻性與影像品質。對高精度微影製程而言，即使是極低濃度的空氣中分子污染物，也可能帶來不可忽視的風險。

造成光罩與光學元件Haze的常見成因可分為以下幾類：

空氣中分子汙染物沉積

■ 酸/鹼性氣體 (MA/MB)：氨氣、胺類、硫酸氣體或硝酸氣體，酸鹼分子反應生成鹽類。
■ 外部污染源：廠房外的汽車廢氣(NOx)、工業煙霧或農場排放的氨氣。
■ 製程環境交叉污染：來自化學品供應、濕製程、蝕刻、光阻、清潔劑或人員活動的分子污染物。

設備與材料逸散 (Outgassing)

■ 光罩盒、包材、墊片、膠材、塑膠件等可能釋放有機揮發物或離子性污染物。
■ 光照護膜(Pellicle)：護膜、框架、膠水或膜材釋放出的化學物質，在封閉空間內極易引發反應。
■ 包材與儲存盒：塑料材料會溢散有機凝結物，如矽氧烷或塑化劑，導致元件霧化。
■ 廠房建材：地板材料、密封膠、人員汗水釋放的氨氣，皆潛在污染源。

清洗或乾燥不完全

■ 清洗後若表面殘留化學品、界面活性劑、微量水分或乾燥斑痕
■ 不當清洗流程也可能改變表面狀態，使污染物更容易吸附
■ 清洗藥劑：如使用 SPM (硫酸-過氧化氫混合液) 或 SC-1 (氨水-過氧化氫混合液)清洗後，殘留硫酸根或銨離子，成為 Haze 的前驅物
■ 純水品質：使用的純水中含有微量離子，會顯著增加霧化風險

光照或曝光能量誘發反應

■ 光能可能促使表面污染物發生光化學反應。
■ 光罩與光學元件在曝光過程中受到DUV、EUV或其他高能光源照射。

環境與表面條件誘發之Haze風險

■ 儲存與運輸環境不佳：pod、carrier、包裝袋或儲存櫃若暴露於污染源，可能逐步累積AMC
■ 表面能與材料特性影響：涵蓋表面粗糙度、親水性、電荷狀態或薄膜缺陷等
■ 高濕度吸附反應：水氣會增加表面吸附能力，促進離子遷移、鹽類結晶或化學反應。
■ 溫度變化與冷凝效應：溫度波動可能造成水氣或揮發性污染物凝結於表面。

總結來說，Haze通常不是單一因素造成，而是 AMC污染物、濕度、光能、材料釋氣、表面狀態與儲存條件 共同作用的結果。因此，光罩與光學元件的Haze防治，必須從材料驗證、環境監控、清洗流程、包裝儲存等面向同步管理。建立可信賴的第三方檢測，透過標準化測試，企業可在污染問題進入量產前，先行掌握潛在污染因子及其對微影品質的影響，有助於降低光罩清洗頻率、延長光學元件使用壽命，並減少因因曝光異常、圖形缺陷造成的停機與報廢成本。對供應鏈而言，獨立測試結果可作為客戶驗證、品質稽核與材料選用的佐證資料，提升產品信賴度與市場競爭力。

SGS 潔淨度檢測服務可提供

■ SEMI F21 AMC污染監測與鑑別分析
■ ISO 14644 無塵室環境監測
■ VDI 2083-17 材料Outgassing測試
■ ASTM E595 真空環境釋氣測試
■ ISO 16232零組件或接觸材料表面潔淨度
■ ISO 14644-18 耗材與包材適用性評估
■ HVAC 系統驗證
■ UPW 超純水品質管制與測試

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