最後更新:2026年10月8日清洗晶圓清洗中國大陸:图形倒塌

圖形崩塌(Pattern Collapse)是什麼

Pattern Collapse

圖形崩塌是乾燥過程中殘留於相鄰微細圖形之間的液體彎月面,因表面張力將兩側壁面拉近而使其倒塌的現象。圖形愈細愈高,彎曲剛性愈低、毛細力愈大,因此隨深寬比增加而日益嚴重。對策是以 IPA 置換、界面活性劑、超臨界 CO₂ 乾燥降低毛細力,或提高材料強度與附著性。

目錄5 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關企業
  4. 相關用語
  5. 比較文章

定義與原理

圖形崩塌是在清洗・顯影後的乾燥過程中,細而高的光阻圖形或微細結構向側面倒下、與相鄰圖形接觸的現象。液體乾燥時,殘留於相鄰圖形之間的液體彎月面(彎曲的液面)會因表面張力將兩側壁面拉近,當此力超過結構的彎曲強度時便會崩塌。

是否容易倒塌取決於深寬比。圖形愈細愈高,彎曲剛性急遽下降;而將壁面拉近的毛細力則是圖形間距愈窄愈大,因此微縮化與高深寬比化愈進展,崩塌就愈容易發生。在 EUV 世代的細光阻圖形或3D NAND 的深結構中,這個問題本身就決定了製程能否成立。

對策從降低毛細力與強化結構兩方面同時進行。前者包括置換為表面張力低的 IPA 或沖洗液、添加界面活性劑以控制接觸角,以及最終極的以超臨界 CO₂ 乾燥使氣液界面本身消失的方法。後者則是提高光阻材料的機械強度與對底層的附著性,或為了壓低圖形高度而使用硬遮罩或多層光阻的設計。

清洗製程中也會發生崩塌。Megasonic 清洗中空化氣泡的崩潰壓力,以及二流體清洗中液滴的撞擊,都具有足以物理性破壞微細圖形的力量。將音波脈衝化以抑制氣泡成長的方式,以及降低頻率與功率的條件放寬,都是為了避免這種崩塌而做的改良。

崩塌的圖形會以導線短路或圖形缺損的形式直接降低良率,而且由於是在面內局部發生,會在檢測設備的分布圖上以區域形式呈現。清洗、顯影、乾燥看起來都是「不削除・不附著」的製程,但實際上都是與結構力學極限比鄰的製程。

圖形崩塌(Pattern Collapse)的常見問題

為什麼會發生圖形崩塌?
因為乾燥時殘留於相鄰圖形之間的液體彎月面,會因表面張力將兩側壁面拉近。當此毛細力超過結構的彎曲強度時就會倒塌。圖形愈細愈高剛性愈低、間距愈窄毛細力愈大,因此隨微縮化而日益嚴重。
為什麼超臨界乾燥能防止崩塌?
因為在超臨界狀態下,氣體與液體的區別消失,氣液界面本身並不存在。沒有界面,就不會產生彎月面與毛細力。以超臨界 CO₂ 置換液體後再減壓,便能在不施加力量的情況下轉移到乾燥狀態。
清洗製程中也會發生圖形崩塌嗎?
會。Megasonic 清洗中空化氣泡的崩潰壓力,以及二流體清洗中液滴的撞擊,都具有足以破壞微細圖形的力量。音波的脈衝化,以及頻率・功率的條件放寬,都是為了避免這種崩塌而做的改良。

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