李倩 發表於 2018-06-08 09:41:59
近日，中國科學院大學微電子學院與中芯國際集成電路製造有限公司在產學研合作中取得新進展，成功在光刻工藝模塊中建立了極坐標系下規避顯影缺陷的物理模型。通過該模型可有效減小浸沒式光刻中的顯影缺陷，幫助縮短顯影研發周期，節省研發成本，為確定不同條件下最優工藝參數提供建議。該成果已在國際光刻領域期刊Journal of Micro-Nanolithography MEMS and MOEMS發表。超大規模集成電路先進光刻工藝中，圖案尺寸越來越小、密度越來越高，顯影后的殘留缺陷對圖案化的襯底表面越來越粘，如何有效去除顯影缺陷一直是業界探討的熱點問題之一，國際上對此也尚未存在完備的解決方案。利用校企合作的平臺，國科大微電子學院馬玲同學通過向校內、企業導師的不斷請教和討論，結合同中芯國際光刻研發團隊的密切協作，成功建立一種基於粘滯流體力學的顯影缺陷物理模型，可以探究單矽片上顯影過程中出現的各種物理極限以及針對不同規格缺陷的去除解決方案，為解決這一難題開闢了全新的道路。同時，這一模型的提出還有助於完善國產裝備中勻膠顯影機的相關算法。
圖1：去離子水衝洗顯影后，殘留缺陷示意圖
模型從缺陷的受力角度出發，當對顯影后殘留在旋轉晶圓表面上的缺陷進行去離子水（Deionized Water, DIW）衝洗時，其主要受到三個力的作用，即：去離子水的推力，旋轉帶來離心力和氮氣的推力，合力隨半徑的變化如圖2(a)所示。當合力達到閾值時，缺陷顆粒將從光刻圖形的邊緣表面被去離子水衝走。閾值定義為顯影后殘留缺陷的表面與晶圓表面之間的粘滯力。當合力小於閾值時，即三個對殘留缺陷的總拔除力小於殘留缺陷與晶圓之間的粘滯力時，顯影后的殘留無法被去除，造成最終的顯影后缺陷，在後續的曝光中導致壞點，如圖2(b)所示。
圖2：(a)缺陷受到的合力變化 (b)顯影缺陷在晶圓上的分布
經對比驗證，模型的精度、準度高，具有很好的研發參考價值。此外，文章中還討論了數個影響缺陷去除的物理參數之間的相互作用關係。在建立模型的過程中，企業提供的工程實驗環境同高校、研究所具備的理論創新能力實現優勢互補，產學研協同育人的模式獲得顯著成效，極大的推進了人才培養與產業的對接進程。
圖3仿真結果：(a)缺陷分布實驗圖與 (b)缺陷分布仿真圖的比較
中國科學院大學微電子學院是在2014年6月國務院印發《國家集成電路產業發展推進綱要》、2015年7月教育部、國家發改委、科技部、工信部、財政部、國家外專局共同研究決定支持成立首批9所高校建立示範性微電子學院的大背景下，由中國科學院微電子研究所牽頭承辦，為儘快填補國家集成電路產業高素質人才缺口，秉承帶動產業鏈協同可持續發展的理念下成立的具有特色的示範性微電子學院。
學院通過企業定製班的形式與中芯國際、長江存儲、華進封裝、廈門三安等龍頭企業建立開放式辦學模式，形成多元化人才培養手段。同時，學院還是「國家示範性微電子學院產學研融合發展聯盟」成員單位及聯盟秘書處掛靠單位。學院首批學生現分別在中芯國際（上海）、中芯國際（北京）、長江存儲進行有關設計、製造、裝備材料等不同方向的實習課題研究。Journal of Micro-Nanolithography MEMS and MOEMS 雜誌是國際集成電路工藝研究領域的知名學術期刊，主要刊登關於半導體光刻、製造、封裝和器件集成技術等方面的原創性學術論文。
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