2018年10月18日，第二屆國際先進光刻技術研討會（IWAPS 2018）在廈門隆重舉行。作為光刻產(chǎn)業(yè)的一場盛會，IWAPS為來自國內(nèi)外半導體工業(yè)界、學術界的資深技術專家和優(yōu)秀研究人員提供了一個廣泛的技術交流平臺，參會者可以就材料、設備、工藝、測量、計算光刻和設計優(yōu)化等主題分享各自的研究成果，探討圖形化解決方案研討即將面臨的挑戰(zhàn)。

本屆會議由集成電路產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟主辦，中國科學院微電子研究所和廈門半導體投資集團有限公司承辦，中國光學學會協(xié)辦；參會者包括了大會副主席、中國科學院微電子研究所所長、集成電路產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟副理事長兼秘書長葉甜春研究員，中國光學學會秘書長、浙江大學光電工程研究所所長劉旭教授，廈門市委常委、海滄區(qū)委書記、海滄臺商投資區(qū)黨工委書記林文生。來自世界各地的眾多名企、廠商、科研機構、高校的300余名參會代表出席本次會議。

光刻技術面臨的挑戰(zhàn)日益提升

從誕生的那刻起，光刻技術的持續(xù)發(fā)展從三個方面為集成電路技術的進步提供了保證：其一是大面積均勻曝光，在同一塊硅片上同時做出大量器件和芯片，保證了批量化的生產(chǎn)水平；其二是圖形線寬不斷縮小，使用權集成度不斷提高，生產(chǎn)成本持續(xù)下降；其三，由于線寬的縮小，器件的運行速度越來越快，使用權集成電路的性能不斷提高。但隨著集成度的提高，光刻技術所面臨的困難也越來越多。

一般的光刻工藝要經(jīng)歷硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻膠、軟烘、對準曝光、后烘、顯影、硬烘、刻蝕等工序。在這其中，光刻設備的重要地位自然不言而喻。

TEL(東電電子)是半導體制造設備與平板顯示器 (FPD)制造設備的世界領跑企業(yè)，其產(chǎn)品主要包括半導體制造設備（涂膠顯影設備、熱處理成膜設備、干法刻蝕設備、化學氣相沉積設備、物理氣相沉積設備、電化學沉積設備、清洗設備，封測設備等）以及平板顯示設備（干法刻蝕設備、涂膠顯影設備）等。公司產(chǎn)品在制造工藝、量產(chǎn)方面擁有卓越的特點，已被世界各地的半導體生產(chǎn)商、FPD生產(chǎn)商廣泛運用于生產(chǎn)線中。

在本次大會上，來自TEL的專家Hiromitsu Maejima以及TEL 中國的市場部總監(jiān)錢立群為與會者介紹了最新Coater / Developer產(chǎn)品的工藝技術以及Coater / Developer系統(tǒng)未來十年的最新發(fā)展方向，并指出在晶圓制造中需要重視缺陷控制的問題。Maejima先生表示：“在缺陷改善的過程中，應該以如何有效降低設備與工藝所造成的缺陷為重點，而這就需要加強設備管理，對此，TEL增強了對晶圓狀態(tài)的監(jiān)測以及日志數(shù)據(jù)分析?！?/p>

錢立群

光刻仿真面對先技術進節(jié)點的挑戰(zhàn)

如今，先進工藝已經(jīng)演進到7nm，為了解決隨之而來的，實際生產(chǎn)時面對的圖形失真，圖形分辨率和芯片良率等問題，分辨率增強技術的開發(fā)和應用就日益成為光刻界研究的熱點。

分辨率增強技術是光刻中用來實現(xiàn)高分辯光刻成像質(zhì)量的重要手段，目前主要的兩個分辨率增強技術分別是光學鄰近校正（OPC）和移相掩模技術（PSM），而這些技術都需要光刻仿真的過程來支持。

通過光刻仿真預測實際光刻條件下掩模在硅片表面所成的圖像，以此縮短有效光刻解決方案在實際生產(chǎn)時所需要的時間，從而解決從設計到制造的問題。

那么如何確保仿真是正確的？如何確保輸入?yún)?shù)就是要仿真的參數(shù)？對于光刻仿真OPC的供應商來講，如何利用光刻信息便成為仿真成功的重要基礎。

Mentor所推出的Calibre系列產(chǎn)品則是業(yè)界一個完整的物理驗證與亞波長解決方案。

Calibre物理驗證套裝工具，包括Calibre DRC與Calibre LVS，在實際應用中可確保集成電路物理設計遵守代工制造規(guī)格要求，元件功能也符合原設計規(guī)格。針對亞波長設計，Calibre則利用階層式驗證引擎提供一組套裝工具，可以新增或建立模型，并且驗證四種主要的解析度強化技術——光學臨近效應修正（OPC）、相位移光罩（PSM）、光學輔助圖形（Scattering Bar）和偏軸照明（OAI）技術。目前Calibre套件已經(jīng)成為許多廠商采用標準。

在本次大會上，Mentor演講重點介紹了Calibre最新的創(chuàng)新技術及解決方案。按照Mentor中國區(qū)總經(jīng)理Pete Ling的說法，公司致力于減少驗證循環(huán)，更快地完成設計并管理設計流程交互；創(chuàng)建和驗證無壞點設計；使用高級OPC和RET了解工藝限制并擴展工藝余量；提高晶圓廠的生產(chǎn)力，縮短研發(fā)和生產(chǎn)周期，從而降低工藝復雜度及成本。

Mentor中國區(qū)總經(jīng)理Pete表示：“Mentor以設計鏈為主，從早期開始與上下游廠商合作，實現(xiàn)全流程參與的研究開發(fā)?！?/p>

左：Mentor中國區(qū)總經(jīng)理Pete Ling，右：Mentor全球半導體解決方案技術團隊資深總監(jiān)Minghui Fan

掩模技術在光刻系統(tǒng)中的角色

在實際的半導體制造流程中，我們同時應重視光掩模的重要性。光掩膜是光刻工藝所使用的圖形母版，是由不透明的遮光薄膜在透明基板上形成掩膜圖形，再通過曝光將圖形轉(zhuǎn)印到產(chǎn)品基板上形成的。這是半導體制造流程中的關鍵部分，是流程中造價最高的一部分，也是限制最小線寬的瓶頸之一。

作為全球領先的光掩模供貨商，Toppan集團擁有業(yè)界最先進的研發(fā)能力及全方位的光掩模生產(chǎn)技術與產(chǎn)能，能滿足全球半導體產(chǎn)業(yè)日益復雜且多樣化的產(chǎn)品及服務需求。而他們面對下一代ArF浸沒式及EUV掩模的研究也已經(jīng)有了新的進展。

面對先進節(jié)點，Toppan通過電子束直寫技術已經(jīng)將光掩模生產(chǎn)工藝已經(jīng)達到了10nm。目前，Toppan正在從材料方面研發(fā)新的技術，以確保達到7nm及以下節(jié)點的要求。

Toppan中國光刻項目總監(jiān) Tom Obayashi 左

光刻膠國產(chǎn)化的道路上應該哪些問題？

光刻膠的質(zhì)量和性能是影響集成電路性能、成品率及可靠性的關鍵因素。在半導體制造的過程中，光刻膠材料約也占到IC制造材料總成本的4%。因此，我國在發(fā)展光刻技術的同時，也要重視光刻膠材料的發(fā)展。

“光刻膠企業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)，主要不僅在于達到光刻膠性能要求，同時還要確保光刻膠品質(zhì)及保障能夠及時供應產(chǎn)品?！碧帐匣瘜W表示光刻業(yè)務部總經(jīng)理呂志堅表示：“陶氏化學擁有一套完整的研發(fā)和生產(chǎn)體系，以保障品質(zhì)和供應鏈的穩(wěn)定。此外，創(chuàng)新和人才是一個企業(yè)保持前進的動力?！?/p>

從光刻膠發(fā)展的歷史來看，光刻膠的曝光波長由寬譜紫外g線(436nm)/i線(365nm)向激光KrF(248nm)→ArF(193nm)→EUV(13.5nm)的方向移動。隨著曝光波長的縮短，光刻膠所能達到的極限分辨率不斷提高，光刻得到的線路圖案精密度更佳，而對應的光刻膠的價格也更高。

陶氏化學表示光刻業(yè)務部總經(jīng)理 呂志堅

但是，中國光刻膠市場基本由外資企業(yè)占據(jù)。

資料顯示，在各類半導體光刻膠中，日美企業(yè)基本壟斷了g/i 線光刻膠、KrF/ArF 光刻膠市場，生產(chǎn)商主要有JSR、信越化學工業(yè)、TOK、陶氏化學等。我國半導體光刻膠生產(chǎn)企業(yè)主要有蘇州瑞紅、北京科華等，兩家企業(yè)持續(xù)加大研發(fā)投入和創(chuàng)新，加之相關科研單位的創(chuàng)新，有望持續(xù)引領半導體光刻膠國產(chǎn)化進程，逐漸降低我國對半導體光刻膠的進口依賴程度。但從目前看來，他們的產(chǎn)品還是處于中低端的位置，未來還有很長的一段路要走。

“我國現(xiàn)已重視光刻膠方面的研究，在高端光刻膠領域，我國科研單位已取得了一定成果。但在實現(xiàn)商用化的道路上，研究單位更應該注重于Fab之間的聯(lián)系。以EUV為例，由于生產(chǎn)模式的不同，在超精細光刻中，需要很好的邊緣粗糙度?！敝袊茖W院大學副校長、中國科學院化學研究所研究院楊國強博士說：“光刻膠相關人才需要科研單位和企業(yè)共同培養(yǎng)，只有產(chǎn)、學、研相結(jié)合，才能更加健康地促進光刻膠產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?！?/p>

借助這個大會，希望能夠為中國光刻產(chǎn)業(yè)開創(chuàng)一個更好的未來。

中國科學院大學副校長、中國科學院化學研究所研究院 楊國強博士