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近日，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)微電子學(xué)院與中芯國(guó)際集成電路制造有限公司在產(chǎn)學(xué)研合作中取得新進(jìn)展，成功在光刻工藝模塊中建立了極坐標(biāo)系下規(guī)避顯影缺陷的物理模型。通過(guò)該模型可有效減小浸沒(méi)式光刻中的顯影缺陷，幫助縮短顯影研發(fā)周期，節(jié)省研發(fā)成本，為確定不同條件下最優(yōu)工藝參數(shù)提供建議。該成果已在國(guó)際光刻領(lǐng)域期刊 Journal of Micro-Nanolithography MEMS and MOEMS 發(fā)表。
超大規(guī)模集成電路先進(jìn)光刻工藝中，圖案尺寸越來(lái)越小、密度越來(lái)越高，顯影后的殘留缺陷對(duì)圖案化的襯底表面越來(lái)越粘，如何有效去除顯影缺陷一直是業(yè)界探討的熱點(diǎn)問(wèn)題之一，國(guó)際上對(duì)此也尚未存在完備的解決方案。利用校企合作的平臺(tái)，國(guó)科大微電子學(xué)院馬玲同學(xué)通過(guò)向校內(nèi)、企業(yè)導(dǎo)師的不斷請(qǐng)教和討論，結(jié)合同中芯國(guó)際光刻研發(fā)團(tuán)隊(duì)的密切協(xié)作，成功建立一種基于粘滯流體力學(xué)的顯影缺陷物理模型，可以探究單硅片上顯影過(guò)程中出現(xiàn)的各種物理極限以及針對(duì)不同規(guī)格缺陷的去除解決方案，為解決這一難題開(kāi)辟了全新的道路。同時(shí)，這一模型的提出還有助于完善國(guó)產(chǎn)裝備中勻膠顯影機(jī)的相關(guān)算法。
圖 1：去離子水沖洗顯影后，殘留缺陷示意圖
模型從缺陷的受力角度出發(fā)，當(dāng)對(duì)顯影后殘留在旋轉(zhuǎn)晶圓表面上的缺陷進(jìn)行去離子水（Deionized Water, DIW）沖洗時(shí)，其主要受到三個(gè)力的作用，即：去離子水的推力，旋轉(zhuǎn)帶來(lái)離心力和氮?dú)獾耐屏?，合力隨半徑的變化如圖 2(a)所示。當(dāng)合力達(dá)到閾值時(shí)，缺陷顆粒將從光刻圖形的邊緣表面被去離子水沖走。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(dāng)合力小于閾值時(shí)，即三個(gè)對(duì)殘留缺陷的總拔除力小于殘留缺陷與晶圓之間的粘滯力時(shí)，顯影后的殘留無(wú)法被去除，造成最終的顯影后缺陷，在后續(xù)的曝光中導(dǎo)致壞點(diǎn)，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(jīng)對(duì)比驗(yàn)證，模型的精度、準(zhǔn)度高，具有很好的研發(fā)參考價(jià)值。此外，文章中還討論了數(shù)個(gè)影響缺陷去除的物理參數(shù)之間的相互作用關(guān)系。在建立模型的過(guò)程中，企業(yè)提供的工程實(shí)驗(yàn)環(huán)境同高校、研究所具備的理論創(chuàng)新能力實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人的模式獲得顯著成效，極大的推進(jìn)了人才培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)的對(duì)接進(jìn)程。
圖 3 仿真結(jié)果：(a)缺陷分布實(shí)驗(yàn)圖與 (b)缺陷分布仿真圖的比較
中國(guó)科學(xué)院大學(xué)微電子學(xué)院是在 2014 年 6 月國(guó)務(wù)院印發(fā)《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》、2015 年 7 月教育部、國(guó)家發(fā)改委、科技部、工信部、財(cái)政部、國(guó)家外專局共同研究決定支持成立首批 9 所高校建立示范性微電子學(xué)院的大背景下，由中國(guó)科學(xué)院微電子研究所牽頭承辦，為盡快填補(bǔ)國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)高素質(zhì)人才缺口，秉承帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同可持續(xù)發(fā)展的理念下成立的具有特色的示范性微電子學(xué)院。學(xué)院通過(guò)企業(yè)定制班的形式與中芯國(guó)際、長(zhǎng)江存儲(chǔ)、華進(jìn)封裝、廈門三安等龍頭企業(yè)建立開(kāi)放式辦學(xué)模式，形成多元化人才培養(yǎng)手段。同時(shí)，學(xué)院還是“國(guó)家示范性微電子學(xué)院產(chǎn)學(xué)研融合發(fā)展聯(lián)盟”成員單位及聯(lián)盟秘書(shū)處掛靠單位。學(xué)院首批學(xué)生現(xiàn)分別在中芯國(guó)際（上海）、中芯國(guó)際（北京）、長(zhǎng)江存儲(chǔ)進(jìn)行有關(guān)設(shè)計(jì)、制造、裝備材料等不同方向的實(shí)習(xí)課題研究。
Journal of Micro-Nanolithography MEMS and MOEMS 雜志是國(guó)際集成電路工藝研究領(lǐng)域的知名學(xué)術(shù)期刊，主要刊登關(guān)于半導(dǎo)體光刻、制造、封裝和器件集成技術(shù)等方面的原創(chuàng)性學(xué)術(shù)論文。
