在嘉兴，600多位专家谈光刻未来

2024-10-17 10:10

?光刻技术是半导体制造的核心工艺，它决定了芯片的集成度和性能。在芯片制造业的浩瀚宇宙中，光刻技术无疑是最为璀璨的星辰之一，引领着整个行业的创新与前沿发展。

近年来，集成电路产业在世界各国的地位愈发重要，已然成为各国高度重视的战略性产业。基于这样的形势，国际先进光刻技术研讨会（International Workshop on Advanced Patterning Solutions, IWAPS）应运而生。自2017年以来，IWAPS已经成功举办七届。

今日，第八届国际先进光刻技术研讨会在浙江嘉兴举行。本届国际先进光刻技术研讨会（IWAPS）由中国集成电路创新联盟、中国光学学会、国际光学工程学会（SPIE）主办，中国科学院微电子研究所、南京诚芯集成电路技术研究院有限公司承办，中国科学院大学集成电路学院、广东省大湾区集成电路与系统应用研究院、中国光学学会光刻技术专业委员会、浙江省产投集团有限公司、浙江芯晟半导体科技有限责任公司协办。来自国内外众多科研机构、高校、名企的600多位专家学者、企业家、青年学者齐聚一堂。

组委会秘书长，中国科学院大学教授、中国科学院微电子研究所研究员、SPIE会士韦亚一主持会议。IWAPS会议主席、中国集成电路创新联盟理事长研究员曹健林、中国光学学会副秘书长、加拿大工程院院士、中国光学学会会士、美国光学学会会士、SPIE会士、美国激光学会会士顾波、中国科学院微电子研究所副所长/研究员、中国科学院大学集成电路学院副院长李泠等出席开幕式并讲话。

中国科学院大学教授、中国科学院微电子研究所研究员、SPIE会士韦亚一主持会议，他表示，在这个不断变化且复杂的世界中，存在着很多不确定性。在这种背景下，学术交流对于技术创新至关重要，特别是在图形化技术领域，以努力解决这些问题。在过去的几年里，研讨会（IWAPS）不断发展壮大。自第一次研讨会以来，参会演讲者的数量和提交的论文数量都在不断增加。今年，IWAPS 和 SPIE 之间建立了合作关系，以促进领先的机构软件和图形化技术的发展以及全球校准。

WAPS会议主席、中国集成电路创新联盟理事长、研究员曹健林分享了三点感受。

第一点，本届国际先进光刻技术是第八届会议，会议地点选择在嘉兴南湖，这是每一位中国人都熟知的名字。中国共产党从这里启航。当大前辈们在这里创建中国共产党时，他们想到的是一定会推翻反动统治、建设民主自由、繁荣富强的新中国。而代表21世纪初期，先进集成电路技术中最复杂的工艺Patterning technology或者Lithography technology，所需要的装备是整个前道光刻中最复杂的设备，现在许多国人都在持续努力。我相信，今后国际先进光刻技术今后还会一届一届地持续开展，同时也会更多像今天参会者一样的专家、企业家和学者聚集到这里。

第二点，SPIE（国际光学工程学会）对中国科技界的重大影响。30多年前，SPIE还在讨论对于像中国这样的发展中国家是否可以介绍一些中国学生到此参会。如今，希望大家能够继续坚持将工程光学和先进技术推向全世界。工程科学、工程技术，包括相关研究和产业应该造福于全人类。我们希望与SPIE的合作能够成功，并在明年吸引更多国际友人到此。

第三点，今天世界上都遇到了一些经济困难，各个国家都在寻求解决方案。今年诺贝尔奖物理学奖和化学奖都给了AI，经济学奖则给予研究经济发展与制度关系的经济学家，我觉得这个非常不错。中国特色发展道路也值得全球经济学家研究探讨，科技发展、经济发展与制度的联系非常复杂，它不仅仅属于某种制度。我相信中国人民和中国科学家将用实践证明中国特色发展道路有效果，我们也能够与发达国家迅速缩小差距，走到全球技术发展前列。我相信在Patterning technology或者叫Lithography technology的方面，在中国一定会迅速发扬光大。

中国光学学会副秘书长、加拿大工程院院士、中国光学学会会士、美国光学学会会士，SPIE会士、美国激光学会会士顾波表示，目前，中国的先进光刻技术发展存在许多限制和障碍。然而，这也为该领域的研究人员提供了许多机会。我希望大家能够将个人的研究与国家的实际需求紧密结合，真正服务于中国集成电路产业的发展需求。我们还需要始终关注超精密、深紫外（DUV）和极紫外（EUV）光学技术等技术的最新发展。人工智能辅助技术、GPU 加速技术等等。这些技术将有助于并加速该领域的技术发展，尤其是人工智能技术。

中国科学院微电子研究所副所长/研究员、中国科学院大学集成电路学院副院长李泠表示，目前遵循摩尔定律的集成电路微缩已经面临挑战，晶体管的物理极限日益逼近，而人们对低功耗和高性能芯片的需求却愈加的迫切，这些为光刻技术的发展带来了巨大的压力，在这样的背景下，加强国际合作和学科交叉，共同推动光刻技术的进步，势必为人类的发展带来深远的影响。这次会议聚焦光刻技术前沿，为国内外半导体工业界和学术界提供了一个重要的交流平台，参会者围绕材料、装备、测量、软件和设计等主题，分享研究成果，探讨图形化的解决方案，研讨即将面临的技术挑战，这对于促进国际交流，推动学科发展和产学研合作同样具有重要的意义。

光刻会议之声

自上世纪六十年代问世以来，光刻技术经历了数次革新，从最初的微米级图案到如今的纳米级加工，不断推动着芯片制造工艺的进步。

光刻设备、工艺、检测与计量、掩模与材料……两天的研讨会上，来自国内外光刻技术领域的专家学者将依次登台，分享各自在各个前沿课题上取得的新突破，展示学术成果，公布技术开发成果和产品。

ASML高级电子束和工艺专家Hong Xiao，分享了掩埋图案和掩埋缺陷的扫描电子显微镜（SEM）信号增强。

通过在扫描电子显微镜（SEM）中去除低能（<100 eV）二次电子（SE）和高能弹性背散射电子（EBSE）来获取掩埋结构增强的背散射电子（BSE）图像。二次电子和弹性背散射电子来自样品表面，因此对掩埋结构成像和掩埋缺陷检测没有贡献。我们使用带有高通能量滤波器（EF）的电子束检测（EBI）系统对具有不同残留硅锗的 300 毫米全环绕栅极（GAA）纳米片（NS）结构进行成像。成功地证明了通过调整能量滤波器的设置，可以改善掩埋硅锗的背散射电子成像，并且该技术可以应用于其他掩埋结构成像和掩埋缺陷检测。

ASML子公司Cymer的市场营销经理Billy Tang，分享了光源技术增强带来的可持续性和可用性改进。ASML致力于整个组织的可持续发展，目标是到2025年ASML运营/制造、商务旅行和通勤的净排放量为零，2030 年实现净零供应链，到2040 年：实现产品使用净零排放。

Billy Tang表示，可持续性和可用性改进是我们关注的核心，需要同时减少对环境的影响，提高光源的效率和整体性能，本次讨论提供自动数据分析和性能调优（ADAPT）的软件。ADAPT这个命名是关于自动数据分析和表单调优的，这是一个人工智能驱动的产品。

Cymer 自第一代 ArF 光源推出以来，通过其双腔室（MOPA）技术提高了能效比。腔室和 ADAPT技术通过进一步降低功耗，为效率提升做出了贡献。

基于这些AI算法，ASML为每个系统制定了特定的标准，每一个系统都不同，甚至在同一系统或者同一腔室的生命周期内，比如一年内，腔室的表现也是完全不同的。因此，我们使用自适应的算法来让某些自动化设备智能感知自己的材料。

有了这个，可以优化机器本身的性能。并且通过使用适应器可以实现多种节能，这是关于氖气的第一个减量，氖气在气体腔室内被使用。因此，有了ADAPT的支持，加上我们过去几年拥有的氖气减排技术，我们可以减少60%以上的氖气使用量。现在ADAPT+ArF上，我们可以实现大约减少60%以上，这有助于客户获得有保障的价格和供应。

哈尔滨工业大学刘扬，分享了用于光刻设备的智能超精密运动控制技术。他表示对于步进扫描投影光刻机而言，掩模台与晶圆台的同步伺服性能将直接影响光刻机的技术指标。掩模台与晶圆台是典型的六自由度超精密运动平台。其核心控制问题是在耦合动力学以及复杂内外部干扰的条件下平衡高动态与超精密运动。集成电路光刻机超精密运动平台控制技术的研究与开发对于实现高端光刻机的国产化制造具有重大意义。

在本次报告中，他首先描述高端光刻机超精密运动平台的伺服性能要求以及满足这些要求所面临的技术挑战。然后，从解耦控制、反馈控制、前馈控制、轨迹生成以及协同控制这五个方面介绍光刻机超精密运动平台控制的研究成果与最新进展。最后，对现存问题以及发展趋势进行讨论。

国微芯研究院的Hong Chen分享了关于掩模厚度对 28 纳米及以下节点影响的重要性研究。随着半导体制造中的特征尺寸接近 28 纳米及更小，光刻中掩模厚度的影响变得越来越显著，导致关键尺寸（CD）变化和边缘放置误差（EPE），统称为三维效应。

掩模三维效应的影响主要来自三个因素：吸收体形貌耦合、掩模结构引起的电磁场变化以及光刻引起的阴影效应。这些效应对传统的掩模校正工具提出了挑战，并对维持芯片生产中的高良率构成风险。

具有捕捉和校正三维厚度效应能力的更准确建模对于生成掩模数据以执行具有高保真特征的预期光刻成像过程至关重要。通过这样可以实现两个目标：（1）生成的图案尽可能接近设计意图；（2）在 RET 和 OPC 技术的结合下，最大化制造工艺窗口（PW）。

研究工作将按以下三个部分依次进行：（1）在各种预先设计的工艺条件下，通过专门的虚拟模拟对 CD 和 EPE 的偏差进行全面而完整的研究调查；（2）选择最典型和具有代表性的复杂掩模近场透射情况进行研究，并与 “基尔霍夫” 领域的情况进行比较；（3）总结和得出从更高复杂性的选定校正方法中获得的效果，为在基于全芯片 OPC 的掩模数据优化中如何在所需精度和运行性能之间取得平衡提供更现实和实用的见解。

联电Dejian Li 分享了成熟节点光掩模制造中的光刻可印刷性评估综述。在掩模制造过程中，主要分为图案化和质量控制过程。检测、修复和 AIMS（自动图像测量系统）可以确保掩模无缺陷。