晶圆边缘离子平均入射角度数值模拟研究
晶圆制程的多尺度和多物理场仿真解读
晶圆制程的多尺度和多物理场仿真中仿科技公司（简称CnTech）是多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics中国地区的独家代理商。
本文基于东京电子股份有限公司（TEL）研发中心模拟晶圆制造工艺的成功故事，向大家介绍COMSOL Multiphysics强大的多物理场耦合计算功能。
半导体晶圆的制造牵涉到大量的工艺，涵盖从米到纳米量级的多尺度和多物理场，经过对能够综合各种模拟环境的工具的寻找，最终定位于COMSOL Multiphysics。
- by Jozef Brcka of the TEL Technology Center (Albany, NY)简介对半导体制造过程的最优化设计，是一项艰巨的任务，因为需考虑很多因数对整体的影响。
首先，在复杂的等离子环境下处理并加工材料和薄膜；其次，在制造工艺过程中，必须处理好流场和反应气体混合物，这对于静态或高频电磁场，以及中间态介质的耦合而言，都必须得到全面的考虑。
以晶圆加工为例，放置晶圆的反应器的特征尺度通常是大于一米，同时还必须考虑到发生于纳米级的分子运动。
更进一步地，工艺工程师和设计者感兴趣的时间尺度可从千分之一秒至数个小时。
在过去，由于对基础物理与化学现象未得到彻底的了解，晶圆的制造和工艺设备的设计大部分需依赖经验公式。
纵使在各种研究机构中开发出专门的方程来执行模拟，但通常需要使用者精通这些工具，才能顺利地操作，况且这些方程通常也是通过简化几何或经验公式推导出来的。
在建模不当的情况，要处理复杂的化学环境、热或电磁场问题，并预测出对工艺过程实际出现的情况，只能不断从错误中尝试，这样不仅耗费了大量的金钱，即使得到原理性的结果也需要相当长的时间。
如果能够在数值模拟软件中建立正确的模型，则仅仅需要几天时间即可测试几十个案例，以最快的速度让新工艺上线。
COMSOL Multiphysics是由瑞典的COMSOL公司开发的“全球第一款真正的多物理场耦合分析软件”，作为一个大型有限元计算仿真平台，它可以实现多尺度、多物理场的直接全耦合数值模拟。
半导体晶圆材料的超精密加工研究方面获重要进展
与近似解略有差别；（２）近似解曲线与Ｆｌｕｅｎｔ计算曲线对比，最大的差别出现在远离壁面的边界层外层，原因在于文中为了计算方便，能够较快地计算出圆盘内部的速度分布，采用了幂函数速度型，除此之外，文中采用Ｆｌｕｅｎｔ进行数值模拟时考虑了气体的可压缩性，不可压缩的假设也会带来一定的误差㊂３ 结论（１）推导出了能比较准确地反映平行间隙内径向不可压缩湍流边界层厚度与无因次半径比之间的变化规律的新公式，以此式来计算进口段长度是可行的㊂（２）对于存在较长收缩段的新结构，采用型线切线的水平夹角等于一较小范围内来确定边界层起始发点对应的半径位置是可行的㊂（３）幂次型速度分布规律尚不能准确地描述径向湍流边界层的速度分布，需要在后续工作中继续改进㊂（４）采用近似解方法计算间隙对称面上的速度分布是可行的㊂参考文献ʌ１ɔＣＯＬＡＣＩＴＩＡＫ，ＬÓＰＥＺＬＭＶ，ＮＡＶＡＲＲＯＨＡ，ｅｔａｌ．Ｎｕｍｅｒｉ⁃ｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆａｒａｄｉａｌｄｉｆｆｕｓｅｒｔｕｒｂｕｌｅｎｔａｉｒｆｌｏｗ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓａｎｄＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ，２００７，１８９：１４９１－１５０４．ʌ２ɔＧＡＳＣＨＥＪＬ，ＡＲＡＮＴＥＳＤＭ，ＡＮＤＲＥＯＴＴＩＴ．Ｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｔｒｉ⁃ｂｕｔｉｏｎｏｎｔｈｅｆｒｏｎｔａｌｄｉｓｋｆｏｒｔｕｒｂｕｌｅｎｔｆｌｏｗｓｉｎａｒａｄｉａｌｄｉｆｆｕｓｅｒ［Ｊ］．ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＴｈｅｒｍａｌａｎｄＦｌｕｉｄＳｃｉｅｎｃｅ，２０１５，６０：３１７－３２７．ʌ３ɔＭＡＲＩＡＮＩＶＣ，ＰＲＡＴＡＡＴ，ＤＥＳＣＨＡＭＰＳＣＪ．ＮｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｆｌｕｉｄｆｌｏｗｔｈｒｏｕｇｈｒａｄｉａｌｄｉｆｆｕｓｅｒｓｉｎｔｈｅｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆａｃｈａｍｆｅｒｉｎｔｈｅｆｅｅｄｉｎｇｏｒｉｆｉｃｅｗｉｔｈａｍｉｘｅｄＥｕｌｅｒｉａｎ⁃Ｌａｇｒａｎｇ⁃ｉａｎｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ＆Ｆｌｕｉｄｓ，２０１０，３９：１６７２－１６８４．ʌ４ɔＤＥＳＣＨＡＭＰＳＣＪ，ＰＲＡＴＡＡＴ，ＦＥＲＲＥＩＲＡＲＴＳ．Ｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｔｕｒｂｕｌｅｎｔｆｌｏｗｔｈｒｏｕｇｈｒａｄｉａｌｄｉｆｆｕｓｅｒ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＢｒａｚｉｌｉａｎＳｏｃｉｅｔｙｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，２０００，２２（１）：３１－４１．ʌ５ɔ徐凡．高供气压圆盘止推轴承设计理论研究及实验［Ｄ］．武汉：武汉科技大学，２０１６：８－２４．ʌ６ɔＷＯＯＬＡＲＤＨＷ．Ａｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｖｉｓｃｏｕｓｆｌｏｗｉｎａｎａｒｒｏｗｌｙｓｐａｃｅｄｒａｄｉａｌｄｉｆｆｕｓｅｒ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＭｅｃｈａｎ⁃ｉｃｓ，１９５７，７９：９－１５．ʌ７ɔＭＯＬＬＥＲＰＳ．Ｒａｄｉｃａｌｆｌｏｗｗｉｔｈｏｕｔｓｗｉｒｌｂｅｔｗｅｅｎｐａｒａｌｌｅｌｄｉｓｃｓ［Ｊ］．ＴｈｅＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＱｕａｒｔｅｒｌｙ，１９６３，５：１６３－１８６．ʌ８ɔＭＯＨＮＰＥ．Ｓｏｍｅｐｈｅｎｏｍｅｎａｏｆｒａｄｉａｌｆｌｏｗｂｅｔｗｅｅｎｄｉｓｃｓ［Ｄ］．Ｕｒｂａｎａ，Ｉｌｌ．：ＧｒａｄｕａｔｅＳｃｈｏｏｌｏｆｔｈｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＩｌｌｉｎｏｉｓ，１９３０．ʌ９ɔ王致清，尚尔兵．平行圆板间轴对称扩散层流与湍流进口段效应的研究［Ｊ］．水动力学研究与进展，１９８８，３（１）：８－１７．ＷＡＮＧＺＱ，ＳＨＡＮＧＥＢ．Ｔｈｅｓｔｕｄｉｅｓｏｎｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉ⁃ｃｉｅｎｔｓｉｎｔｈｅｅｎｔｒａｎｃｅｒｅｇｉｏｎｆｏｒｔｈｅｌａｍｉｎａｒａｎｄｔｕｒｂｕｌｅｎｔｒａｄｉａｌｄｉｆｆｕｓｉｖｅｆｌｏｗｂｅｔｗｅｅｎｔｗｏｐａｒａｌｌｅｌｄｉｓｋｓ［Ｊ］．ＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＨｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ，１９８８，３（１）：８－１７．ʌ１０ɔ王致清，刘振北，刘永琳．平行圆板间径向扩散层流进口段流动阻力的分析与计算［Ｊ］．哈尔滨工业大学学报，１９８５（３）：８３－９１．ＷＡＮＧＺＱ，ＬＩＵＺＢ，ＬＩＵＹＬ．Ａｎａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｌｏｗｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｉｎｔｈｅｅｎｔｒａｎｃｅｒｅｇｉｏｎｏｆｔｈｅｒａｄｉａｌｄｉｆｆｕｓｅｄｌａｍｉｎａｒｆｌｏｗｂｅｔｗｅｅｎｐａｒａｌｌｅｌｄｉｓｋｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉ⁃ｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９８５（３）：８３－９１．ʌ１１ɔ袁镒吴．雷诺数较大时平行圆板间径向扩散层流进口段半径长度［Ｊ］．力学与实践，１９９２，１４（１）：５０－５３．半导体晶圆材料的超精密加工研究方面获重要进展纳米加工过程中实现原子级精度的超精密制造对开发纳米电子器件的独特功能至关重要㊂理论上讲，半导体晶圆材料的加工极限为单原子层去除㊂以往传统的加工方法，如金刚石切削，以及后来发展的光刻技术均无法达到该加工极限㊂尽管原子层刻蚀技术或聚焦离子束辅助光刻技术可以实现原子级精度加工，但会带来表面化学污染或加工表面缺陷等问题㊂西南交通大学与清华大学摩擦学团队合作，首次基于扫描探针技术在不具有层状解理面的单晶硅材料表面实现了极限精度加工，即单层硅原子的可控去除㊂该方法不需要掩膜，无化学腐蚀，在普通潮湿环境下就可利用摩擦化学反应直接加工㊂与传统机械加工中材料的磨损㊁断裂和塑性变形不同，单晶硅原子级材料的摩擦化学去除主要归因于滑动界面间原子键合作用下基体硅原子的剥离㊂因此，原子层状材料去除后的次表层晶体结构保持完整，无滑移或晶格畸变等缺陷产生㊂在该研究中，通过高分辨透射电镜观测给出了单晶硅材料原子层状去除的直接证据，并结合分子动力学模拟揭示了硅原子的摩擦化学剥离机制㊂单晶硅作为半导体和光学工业应用最为广泛的晶体材料之一，其表面的超精密加工是大规模集成电路向结构立体化和布线多层化发展的基础㊂单晶硅表面的极限精度加工研究将助于提出在微小压力下实现大面积全局平坦化表面制造的新原理和新方法，为促进微纳电子器件持续微型化和集成化奠定理论基础㊂除此之外，基于摩擦化学反应的扫描探针加工技术也可扩展至其它材料的超精密加工，如在砷化镓表面为量子点的定点生长加工纳米织构母版，以及实现二维材料的层状去除等㊂６润滑与密封第４３卷。
KDP晶体全口径最佳入射角优化方法
０７２００２－１ ＫＤＰ晶体全口径最佳入射角优化方法＊李 婷， 张 洋， 张 彬（四川大学电子信息学院，成都６１００６４） 摘 要： 根据正交偏振干涉测量法（ＯＰＩ）获得的ＫＤＰ晶体折射率的空间分布数据求解ＫＤＰ晶体内部失谐角分布，进而建立了倍频及和频ＫＤＰ晶体全口径最佳入射角的优化模型和方法。
分析讨论了不同折射率畸变程度和不同功率密度入射情况下倍频及和频晶体入射角的变化规律。
在此基础上，对ＫＤＰ晶体的全口径最佳入射角进行了优化。
结果表明：当ＫＤＰ晶体折射率畸变程度较大时，倍频晶体对折射率变化较为敏感，而和频晶体对折射率变化则相对不敏感。
在实际工作中，首先在假设倍频晶体折射率分布均匀的前提下，对和频晶体的最佳入射角进行优化，而后通过适当调整倍频晶体及和频晶体的入射角，最终确定倍频晶体及和频晶体的全口径最佳入射角。
关键词： 惯性约束聚变； ＫＤＰ晶体； 折射率不均匀性； 全口径最佳入射角； 转换效率 中图分类号： Ｏ４３７ 文献标志码： Ａ ｄｏｉ：１０．１１８８４／ＨＰＬＰＢ２０１４２６．０７２００２ 惯性约束核聚变（ＩＣＦ）实验对激光驱动器三倍频光的输出能力提出了很高的要求，同时也推动了以有效提高频率转换效率为核心的频率转换技术的发展。
当参与频率转换的光波满足相位匹配条件时，三倍频光可以获得最大的功率输出，因而高功率大口径的ＩＣＦ激光系统采用了角度匹配技术以实现相位匹配。
然而，在实际工作中，由于晶体生长过程中的结构缺陷、应力引起的光弹效应、晶体表面形变、晶体自身的重力和温度变化［１］等因素均有可能导致晶体折射率空间分布的不均匀性，而这种不均匀性在快速生长的晶体中尤为突出。
晶体折射率空间分布的不均匀性会导致晶体不同空间位置处的相位失配量不同，进而对频率转换效率产生明显影响。
因此，如何在晶体折射率空间分布不均匀的实际条件下寻求ＩＣＦ频率转换系统激光束的最佳入射角，以获得最大全口径三倍频转换效率，对实际的工程应用具有重要意义。
考虑晶粒随机取向的NiAl双晶薄膜晶界的数值模拟
考虑晶粒随机取向的NiAl双晶薄膜晶界的数值模拟摘要：采用CSL几何模型理论建立NiAl双晶模型，开展多种晶粒取向的NiAl双晶薄膜晶界的数值模拟，研究晶粒取向对晶界结构和晶界能的影响规律。
晶界结构分析表明，E、E'和D是构成晶界核心的基本结构单元，晶界长度和自由体积在描述晶界上是两个独立的量，晶界长度和晶界平面法向指数有着直接的相关性。
晶界能研究表明，晶界能的谷点出现在，自由体积和特殊结构单元的存在对晶界能有显著的影响。
关键词：NiAl双晶薄膜；晶界结构；晶界能；晶粒取向引言NiAl是一种金属间化合物，作为一种高温结构材料，被广泛应用于航空航天等大型工程领域。
然而，大量的理论[1]和实验[2]研究发现NiAl具有严重的室温脆性。
为了弄清NiAl室温脆性的本质，国内外许多学者以多晶NiAl为研究对象开展了大量的工作。
近年来，人们的主要工作是通过实验手段研究多晶NiAl的脆性破坏[2]，分析过早破坏的原因，然后采取添加合金元素的办法提高其力学性能。
为了减少实验工作量、降低实验的盲目性，节省材料和人工消耗，采用数值模拟方法研究多晶NiAl晶界结构、性质和能量具有非常重要的意义。
1990年，Petton和Farkas[3]采用分子静力学(Molecular Statics,MS)方法计算了和两种特定晶粒取向的晶界结构和能量，但未考虑晶粒取向随机性的影响。
本文采用重位点阵模型理论(Coincidence Site Lattice,CSL)[4]建立NiAl双晶薄膜几何模型，利用分子静力学和能量最小化算法对多种晶粒取向的结构体系进行弛豫，研究晶粒取向对晶界结构和能量的影响规律。
NiAl双晶薄膜几何模型图1是通过CSL几何模型理论建立的截面形状为矩形的NiAl双晶薄膜初始几何结构模型。
考虑晶界在弛豫过程中沿着晶界面法向方向的体积膨胀，将上下晶粒沿着界面法向相对移动2Å。
不同晶粒取向对应的模型在y和z方向的尺寸均取10 和100 ( 为NiAl晶格常数)。
确保离子束溅射实验的稳定性与均匀性技巧
确保离子束溅射实验的稳定性与均匀性技巧离子束溅射（ion beam sputtering）是一种常用的材料沉积技术，用于制备薄膜和表面处理。
在离子束溅射实验中，我们常常面临着稳定性和均匀性的挑战。
本文将探讨一些技巧，以确保离子束溅射实验的稳定性和均匀性。
1. 材料选择和制备在实施离子束溅射实验之前，我们需要选择适合的材料，并确保它们的制备质量良好。
首先，我们应选择具有高溅射效率和稳定性的材料，如高纯度金属或陶瓷材料。
其次，材料的表面应准备得光滑、清洁、无污染和氧化物。
这可以通过使用机械抛光、离子轰击或化学物质清洗等方法来实现。
2. 离子源的优化离子源是离子束溅射实验的关键组成部分。
为了保证实验的稳定性和均匀性，我们应对离子源进行优化。
首先，使用具有高性能的溅射离子源。
这样可以保证更高的溅射效率和更稳定的离子束。
其次，注意离子源的温度控制。
温度过高可能导致离子发射不均匀，而温度过低可能导致溅射效率下降。
因此，应根据离子源的材料特性和实验要求进行合适的温度控制。
还可以对离子源进行加热或冷却以调整输运特性。
3. 控制离子束参数在离子束溅射实验中，我们需要控制离子束的参数，如能量、流强和角度。
这些参数直接影响着溅射效率和沉积质量。
首先，我们应根据实验需求选择适当的离子能量。
较高的能量可以提高溅射效率，但可能同时导致能量损失和表面损伤。
其次，流强对于沉积速率和均匀性也有影响。
我们需要对流强进行精确控制，以确保均匀的溅射沉积。
最后，角度的选择对于薄膜形态和沉积速率也很重要。
通过调整离子束的角度，可以实现不同的沉积模式。
4. 监控和反馈控制系统为了确保离子束溅射实验的稳定性，我们需要建立一个监控和反馈控制系统。
该系统可以帮助我们实时监测和调整实验条件，以保持稳定性和均匀性。
例如，我们可以使用离子源发射电流监测和控制装置来保持离子束的稳定性。
同时，可以使用光学显微镜、原子力显微镜等工具来检查薄膜表面的均匀性和质量。
球面微粒子流场的数值模拟研究
球面微粒子流场的数值模拟研究近年来，在微纳米尺度的领域中，球面微粒子的流场研究问题逐渐受到了广泛关注。
球面微粒子流场主要是指由微粒子在流体介质中引起的流动现象，例如，在油包水的系统中，球形微粒子在水中的运动状态，以及会形成什么样的流场分布。
研究这些问题可以为生物医学、环境、材料科学等领域的研究提供重要的理论和实践基础。
为了进一步研究球面微粒子流场的特性，数值模拟成为了重要的手段。
数值模拟能够对复杂的流场进行精确的分析，有效地预测和指导实验结果。
本文将探讨球面微粒子流场数值模拟的研究现状以及未来的发展趋势。
一、数值模拟方法常用的数值模拟方法包括有限元法、有限体积法、离散元法等。
对于球面微粒子流场数值模拟，离散元法是一种较常用的方法。
离散元法是一种基于颗粒运动的数值模拟方法，通过计算颗粒之间的力学相互作用，获得颗粒在流场中的运动状态和相应的流场分布。
该方法可以通过模拟单个颗粒在流体介质中的运动状态，来模拟颗粒间的相互作用，模拟出整个流场的分布。
离散元法可以分为DEM(Diskrete element method)和CFD（Computational Fluild Dynamics)两种模型，其中DEM模型较为常用，其基本思路是通过粒子间的相互作用来建立基于力的数学模型。
CFD模型则是一种经典的建模方法，通常对于复杂的颗粒流场问题，CFD模型需要在颗粒影响下确定固体相中的流场分布。
二、模拟结果分析通过数值模拟，可以得到球面微粒子流场的详细分布数据和确定流场的物理特性。
例如，在颗粒运动过程中，可以确定颗粒在流场中所受到的沉降速度、湍流强度等参数，进一步研究颗粒的物理特性，诸如颗粒间摩擦系数、反跳系数、顶向角度等等。
球面微粒子流场数值模拟的结果还可以分析颗粒的轨迹和运动趋势。
可以通过提高颗粒间摩擦系数、降低颗粒颗粒间的反跳系数，来促进颗粒在流体中的沉降速度。
同时，在流场稳定性不好的情况下，通过增加颗粒浓度，降低颗粒的平均直径等方法，可以有效地提高流体介质的稳定性。
晶圆制程的多尺度和多物理场仿真
晶圆制程的多尺度和多物理场仿真中仿科技公司（简称CnTech）是多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics中国地区的独家代理商。
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半导体晶圆的制造牵涉到大量的工艺，涵盖从米到纳米量级的多尺度和多物理场，经过对能够综合各种模拟环境的工具的寻找，最终定位于COMSOL Multiphysics。
- by Jozef Brcka of the TEL Technology Center (Albany, NY)简介对半导体制造过程的最优化设计，是一项艰巨的任务，因为需考虑很多因数对整体的影响。
首先，在复杂的等离子环境下处理并加工材料和薄膜；其次，在制造工艺过程中，必须处理好流场和反应气体混合物，这对于静态或高频电磁场，以及中间态介质的耦合而言，都必须得到全面的考虑。
以晶圆加工为例，放置晶圆的反应器的特征尺度通常是大于一米，同时还必须考虑到发生于纳米级的分子运动。
更进一步地，工艺工程师和设计者感兴趣的时间尺度可从千分之一秒至数个小时。
在过去，由于对基础物理与化学现象未得到彻底的了解，晶圆的制造和工艺设备的设计大部分需依赖经验公式。
纵使在各种研究机构中开发出专门的方程来执行模拟，但通常需要使用者精通这些工具，才能顺利地操作，况且这些方程通常也是通过简化几何或经验公式推导出来的。
在建模不当的情况，要处理复杂的化学环境、热或电磁场问题，并预测出对工艺过程实际出现的情况，只能不断从错误中尝试，这样不仅耗费了大量的金钱，即使得到原理性的结果也需要相当长的时间。
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COMSOL Multiphysics是由瑞典的COMSOL公司开发的“全球第一款真正的多物理场耦合分析软件”，作为一个大型有限元计算仿真平台，它可以实现多尺度、多物理场的直接全耦合数值模拟。
表面等离子共振双光束差分研究和数值模拟
中图分类号：Ｔ ２ ２ Ｐ １ 文献标志码 ：Ａ
Ｓ ｕ ｙ ａ ｄ ｎ ｍ ｅ ｉ ａ ｉ ｌ ｔ ｎ ｏ ｕ ｆ ｃ ｌ ｓ ｎ ｒ ｓ ｎ ｎ ｅ ｔ ｄ ｎ ｕ ｒｃ ｌ ｍｕ ａ ｏ ｆａｓ ｒ ａ ｅｐ ａ ｍｏ ｅ ｏ ａ ｃ ｓ ｉ ｓ ｎ ｏ ｓｎ ｉｂ ａ ｄ ｆｅ ｅ ｔ ｌ ｅ ｓ ｒｕ ｉ ｇｂ — ｅ ｍ ｉｆ ｒ ｎ ａ ａ ｕ ｅ ｎ ｐ ｒ ａ ｈ ｉ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ｐ ｏ ｃ ａ
表面等离 －、 － ＋ Ｔ １ － － 振双光束差分研 究和数值模 拟 －
张雪姣 ，王晓萍
（浙江大学 光 电信息工程学系 ，浙 江 杭州 ３ ０ ２ １０ ７） 摘要 ：为提 高光强调 制型表 面等 离子共振 传感器的灵敏度和抗干扰能力 ，本文提 出了一种采用双光束差分光强的
ＳＲ检 测新 方法 通过对 该方法的理论计算和数值模 拟分析 ，得到 了不同入射 角和不同金膜厚度 时，反射光强差 Ｐ 与样 品折射 率之 间的关 系曲线。研究表 明 ，与传统 的光强调 制方法相 比， 当两束光入射 角相差 ５，金膜 厚度 在 ｏ ４～０ｍ 时，该 方法是有更高的灵敏度和更 宽的测量范 围，并且 由于采用 了光强差分技 术，大大提 高了传感器的 ０５ｎ
ｒｎ ｅｏ ０ｔ ０ｎ １ Ｔ ｅｎ ｉｅ ｒ ｏ ａｕｅａ ｄ ｓ ｂｌ ｆ ｈ ｅ ｓ ｒｓ ｓｅ ａｅｇ ｅ ｔ ｒ ｖ ｄｗｉ ｅａ ｐ ｉａｉｎ ａ ｇ ｆ ５ ｎ ． ｏｓ ｐｏ ｆｆ ｔｒ ｔ ｉｔ ｏ ｅｓｎ ｏ ｙ ｔｍ ｒ ａｌ ｉ ｏ ｅ ｔ ｔ ｐ ｌ ｔ ４ ｏ ｈ ｅ ｎ ａ ｉ ｙ ｔ ｒ ｙ ｍｐ ｈ ｈ ｃ ｏ
ｎ ｏ ｄ ｆ ｍ ｃ ｎ ｓ ， ａ ｅ ｎ ｔ ｏ ｉ ｌ ｌｕ ａ ｉ ｕ ｒｃ ｌ ｍｕ ａ ｉ ｆ ｈ ｓ ｗ ｔ ｄ Ｃｏ ａ ｅ ｔ ｔ ａ ｄ ｇ ｌ ｌ ｔ ｉｋ ｅ ｓ ｂ ｓ ｄ ｏ ｅ ｒ ｔ ａ ａｃ ｌｔ ｎａ ｄｎ ｍｅ ｉ ａ ｉ ｌｔ ｎ ｏ ｔ ｉ ｅ ｍｅ ｏ ， ｍｐ ｒ ｄ ｗｉ ｅ ｉ ｈ ｈ ｅ ｃ ｃ ｏ ｎ ｓ ｏ ｎ ｈ ｈｈ
晶圆边缘检测技术研究
Image & Multimedia Technology ・图像与多媒体技术Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 111【关键词】晶圆 边缘检测技术 研究应用晶圆边缘检测技术，需要对晶圆表面的缺陷种类以及成因进行分析。
然后根据晶圆图像，对其中的直线几何特征进行提取，有助于对于晶圆进行相关的缺陷检测。
晶圆缺陷检测技术，综合了机器视觉、数字图像处理等技术，从而实现对于晶圆表面的缺陷检查。
1 晶圆表面缺陷的种类以及成因1.1 晶圆表面缺陷种类一般情况下，晶圆主要分为无图案晶圆和有图案晶圆，该两种晶圆的性质不同，其实际的缺陷也存在着明显的不同。
而造成晶圆表面出现缺陷的原因有多种，一方面来自于晶圆本身材质的问题，另一方面来自于晶圆在实际生产中所造成的缺陷。
不同晶圆，在不同的缺陷下，其缺陷检测方法不同。
为了提升晶圆缺陷检测算法的针对性，需要对晶圆的缺陷进行分类。
晶圆的缺陷主要是有以下几种类型：表面冗余物、晶体缺陷、划痕、图案缺陷等。
1.2 晶圆表面缺陷成因对于晶圆表面的冗余物，其种类比较多，例如包含微小颗粒、灰尘、晶圆加工前一个工序的残留物。
这些冗余物的出现，一般是来自于晶圆表面的空气污浊以及加工环节中化学试剂的清理不干净等。
这些冗余物的出现，将会严重的影响到晶圆表面的完整性。
对于晶体缺陷，该种缺陷在晶圆应用环节中比较常见，晶体本身的缺陷一般是在晶体加工环节中由于温度、湿度等设置不合理而造成的。
该种缺陷形式能够通过人工观测的方式将其缺陷识别出来。
例如，堆垛层错类型缺陷是由于晶体结构在密排面的正常堆垛顺序被破坏，最终导致晶圆出现缺陷。
对于晶圆的机械损伤，一般是指晶圆表面的因为抛光、或者是切片而为晶圆表面所造成的划痕，该种缺陷一般是由于是化学机械在晶圆边缘检测技术研究文/刘西锋实际研磨环境中所造成的。
2 晶圆图像的直线几何特征提取2.1 特征提取对于晶圆图像的直线几何特征进行提取，希望能够用于相关配准的几何特征有以下几个特点：晶圆图像的几何形状变换性比较低，当图像发生了较为大幅度的选转，晶圆的几何特征都不会发生相对位置、形状上的改变。
晶圆预对准精确定位算法
2 预对准精确定位算法
2. 1 晶圆形心定位算法
在晶圆预对准过程中 , 晶圆形心需要调整到与 转台中心重合 ( 转台中心定义为系统原点) 。定位的 关键在于晶圆形心的计算 。只有形心坐标计算出来 之后才能指导定心执行机构实现晶圆形心定位 。由 于晶圆存在缺口 ,它并不是标准圆 ,因此放弃采用最 小二乘圆拟合求晶圆圆心的方法 。本文提出用质点 系重心法 [4 ] 求晶圆形心 。该算法精度高 , 适用于任 何形状的物体 。 力学质点系的重心坐标公式为 :
n
My x = = M
i =1 nBiblioteka ∑m xi- 1 n
i i
( 1)
∑
mi
i i
y =
图1 传感器与晶圆相对位置简图
Mx = M
i =1 n
∑m y
i- 1
( 2)
∑m
i
其中 :
n
晶圆预对准的具体原理如下 。第一 , 转台高速 转动一周 ,数据采集卡以转台编码作为外部时钟 ,同 时采集激光位移和光透传感器获得的晶圆边缘一周 数据 。该方法的优点是保证每个采样点与转台编码 一一对应 ,从而得到每个采样点极坐标值数据 。第 二 ,利用激光位移传感器获取的数据 ,采用质点系重 心法计算晶圆形心和半径 ,然后再计算缺口粗位置 。 对 V 形槽缺口晶圆来说 , 利用激光位移传感器缺口 部分数据超量程的特殊性质找缺口起始和终止点 , 作为缺口粗定位标准 ; 对半圆形槽晶圆来说 ,利用光 透传感器数据在缺口起终点变化率绝对值最大的性 质找到缺口起始和终止点 , 作为缺口粗定位标准 。 第三 ,晶圆形心计算出来后 ,对心执行机构移动晶圆 将其形心与旋转中心重合 , 以完成晶圆形心定位 。 第四 ,根据之前找到的缺口粗位置 ,将缺口旋转到光 透传感器附近对缺口进行小范围细采样 ( 采样外部 时钟信号是转台编码 4 倍频信号 , 这样数据量是原 来的 4 倍) 。利用光透传感器事先定义好的域值 ,找 到缺口实际的数据段 , 该数据段数据同样采用质点 系重心法来计算缺口形心 。缺口形心和旋转中心连 线为缺口方向 ,将该方向旋转到指定的角度 ,以完成 晶圆缺口定位 。 — 710 —
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书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
晶圆边缘离子平均入射角度数值模拟研究
针对晶圆边缘非垂直刻蚀剖面问题，对300mm 双频容性耦合等离子体刻蚀机晶圆边缘离子平均入射角度的分布特性进行了数值模拟研究。
采用流体动力学模型求解等离子体宏观特性，氩气作为工艺气体，以一个射频周期内平均离子通量的矢量方向近似为离子平均入射角度，研究发现：边缘效应导致的晶圆边缘鞘层畸变是引起离子平均入射角度偏斜垂直方向的主要原因；晶圆外伸量与可利用半径近似呈负相关关系，且只会影响晶圆边缘向内约10～15mm 区域的离子平均入射角度分布；上接地板半径和喷淋头半径影响范围较大，在晶圆半径超过100mm 外均有较大影响；适当增大上接地板半径有利于提高离子平均入射角度的垂直性和增大晶圆的有效利用面积，而喷淋头半径在略小于晶圆半径时较佳。
随着半导体晶圆向大口径化和半导体设备向高集成化方向发展，为了控
制制造成本，集成电路制造商必须不断努力在晶圆上取得较高的芯片生产量。
近年，更多注意力放在了提高晶圆边缘区域的芯片良品率上，希望在晶圆边缘区域生产出更多合格的芯片。
但是，由于晶圆边缘附近的几何结构、电气属性以及材料等都会发生变化，晶圆边缘区域的等离子体特性，如离子能量、离子通量、离子角度等，也随之发生改变，导致晶圆边缘的刻蚀特性显著降低。
其中，一种常见的现象为在晶圆边缘区域离子轰击方向与晶圆表面不垂直，造成晶圆边缘刻蚀剖面(孔、沟槽等)发生倾斜。
这种非垂直的刻蚀剖面会对集成电路的性能造成影响，甚至致使所制造的集成电路基本报废。
实践证明，这将会使芯片良品率下降5%～7%，随着晶圆半径的进一步扩大，良品率下降的趋势将会更加明显。
晶圆表面鞘层区内电场直接影响离子运动轨迹，基于这一点，。