浸沒式光刻工藝中顯影缺陷模型成功建立

近日，中國科學(xué)院大學(xué)微電子學(xué)院與中芯國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(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，圖案尺寸越來越小、密度越來越高，顯影后的殘留缺陷對(duì)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(yè)界探討的熱點(diǎn)問題之一，國際上對(duì)此也尚未存在完備的解決方案。利用校企合作的平臺(tái)，國科大微電子學(xué)院馬玲與中芯國際光刻研發(fā)團(tuán)隊(duì)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，為解決這一難題開辟了全新的道路。同時(shí)，這一模型的提出還有助于完善國產(chǎn)裝備中勻膠顯影機(jī)的相關(guān)算法。

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)帶來的離心力和氮?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。

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)勢互補(bǔ)，產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人的模式獲得顯著成效，極大地推進(jìn)了人才培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)的對(duì)接進(jìn)程。