近日，中國科學院大學微電子學院與中芯國際集成電路制造有限公司在產(chǎn)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(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域期刊Journal of Micro-Nanolithography MEMS and MOEMS發(fā)表。

超大規(guī)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(yè)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(nèi)、企業(yè)導師的不斷請教和討論，結合同中芯國際光刻研發(fā)團隊的密切協(xié)作，成功建立一種基于粘滯流體力學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，這一模型的提出還有助于完善國產(chǎn)裝備中勻膠顯影機的相關算法。

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）沖洗時，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。當合力小于閾值時，即三個對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，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(jīng)對比驗證，模型的精度、準度高，具有很好的研發(fā)參考價值。此外，文章中還討論了數(shù)個影響缺陷去除的物理參數(shù)之間的相互作用關系。在建立模型的過程中，企業(yè)提供的工程實驗環(huán)境同高校、研究所具備的理論創(chuàng)新能力實現(xiàn)優(yōu)勢互補，產(chǎn)學研協(xié)同育人的模式獲得顯著成效，極大的推進了人才培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)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(fā)《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要》、2015年7月教育部、國家發(fā)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所高校建立示范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，為盡快填補國家集成電路產(chǎn)業(yè)高素質(zhì)人才缺口，秉承帶動產(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院。學院通過企業(yè)定制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(yè)建立開放式辦學模式，形成多元化人才培養(yǎng)手段。同時，學院還是“國家示范性微電子學院產(chǎn)學研融合發(fā)展聯(lián)盟”成員單位及聯(lián)盟秘書處掛靠單位。學院首批學生現(xiàn)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、制造、裝備材料等不同方向的實習課題研究。

Journal of Micro-Nanolithography MEMS and MOEMS 雜志是國際集成電路工藝研究領域的知名學術期刊，主要刊登關于半導體光刻、制造、封裝和器件集成技術等方面的原創(chuàng)性學術論文。