光刻技術在集成電路全產業鏈中佔據重要地位，光刻技術的進步離不開全球技術、市場和資源的充分融合。目前我國光刻工藝、設備、材料等與國際先進水平尚存在較大差距，更需要充分融入國際市場，在競爭中成長，在交流中互鑑。

第三屆國際先進光刻技術研討會

先進光刻技術的進步決定了集成電路的集成度的提高，引領了技術節點的推進和實現。其中，用於高端邏輯器件量產的EUV光刻技術逐漸“步入”我們的視野，從7nm技術節點開始，將會以每2-3年一個新的技術節點發展。

在第三屆國際先進光刻技術研討會上，來自中國、美國、德國、日本等世界各地眾多名企、廠商、科研機構、高校的共計400餘名技術專家和學者以與先進光刻相關的技術、設備、材料、仿真等為主題，進行演講和交流，尤其一起與我們分享了關於7nm以下技術節點EUV光刻技術的現狀與挑戰。

7nm 以下技術節點EUV光刻技術充滿挑戰

1、EUV投入批量生產需要可用性

在第三屆國際先進光刻技術研討會上（以下簡稱IWAPS-2019），來自Lawrence Berkeley National Lab的Patrick Naulleau進行了關於EUV技術的主旨演講，回顧了EUV技術的發展歷程，展示了目前應用於大規模量產仍然存在的技術挑戰。

面向7nm及以下節點大規模生產和應用，ASML企業已經於2018年左右實現了光源能量滿足量產需求，TSMC、Samsung等企業於2019年分別報道了基於0.33數值孔徑的光刻機已經開始進行7nm節點量產製造。但是，面向先進節點的EUV製造工藝仍然面臨著巨大的挑戰，特別是光刻膠和掩模的隨機效應使得核心結構的粗糙度和均勻性難移繼續降低，從而對技術節點進步和量產良率提升帶來了挑戰。

2、工程師需要更精準、更快速的集成電路製造仿真軟件

隨著步入7nm以下技術節點，半導體制造領域面臨著更多挑戰。先進光刻仿真軟件——ASML Brion、Mentor、Synopsys等國際先進企業均在不斷滿足先進節點的更精準、更快速的仿真需求。

本次會議上，來自Mentor的Liang Cao報告中指出，對於半導體代工廠而言，工藝成功取決於其控制設計製造工藝窗口（design-manufacturing process window）的能力。它們不僅具有最大化工藝窗口的能力，還可以對壞點進行預測、檢查、評估和修復，並能夠以最快速度在最短時間內完成以上任務。設計工程師和工藝工程師對集成電路製造軟件的精度和速度提出了更高的要求。

與之對應的優化正在以機器學習的形式出現，計算光刻技術也從這一發展中受益。通過應用機器學習來提出更好的解決方案，可以加快流片後的流程，減少循環週期，並更快更準確地找到光刻壞點。Liang Cao演講中討論了從IC設計到製造過程中基於Calibre平臺構建的機器學習功能和應用。目前應用領域使用監督和無監督的機器學習平臺的主要功能包括壞點預測、機器學習OPC加速、重定目標、蝕刻建模以及設計/版圖分析。

3、第一代EUV掩模的基礎材料和設備面臨巨大挑戰

來自Photronics的Henry Kamberian表示，在過去的幾年裡，業界在推進EUVL技術方面取得了重大進展，使其完全應用於7nm節點生產。然而，第一代EUV掩模的基礎材料和設備同樣面臨著巨大的挑戰，掩模基板、圖形技術、缺陷檢測和修復以及缺陷的光刻轉移性是提高器件量產製造良率的最重要因素。

從本質上講，掩模質量變得至關重要。由於光刻過程中存在隨機因素，從而降低了光刻工藝參數冗餘範圍，從而需要掩模具有更高的質量。為此，必須研究並充分描述掩模圖形、圖形保真度及其變化，以確定對晶圓曝光和工藝窗口的影響。

4、EUV光刻技術開發對邊緣放置誤差和工藝窗口控制要求更加嚴格

來自Synopsys的Liang Zhu表示， EUV光刻技術對邊緣放置誤差和工藝窗口的控制提出了更嚴格的要求，從而導致輔助圖形變得越來越複雜。在這一領域，一維的輔助圖形已不能滿足如此嚴格的要求，因此二維輔助圖形在半導體行業已成為必需。

生成輔助圖形首先需要使用光學模型作為參考，生成基於模型的輔助圖形規則表。然後，通過考慮輔助功能的尺寸和類型，將規則表分為不同的規則集。最後，通過評估工藝窗口範圍內的CD變化和邊緣放置誤差，來檢驗每個輔助圖形規則集是否滿足需求。

在先進光刻技術節點中使用EUV光刻已成為主流趨勢

EUV光刻技術目前處於第一代大批量生產階段。近年來，具有13.5nm波長的極紫外（EUV）光刻技術已經開發成功，它被視為是5nm及以下技術節點半導體器件製造的最有前途的技術。

迄今為止，幾家領先的IC製造商已宣佈開始在大批量製造工藝中應用EUV光刻，在高級光刻技術節點中使用EUV光刻已成為主流趨勢。

JSR：面向5nm及以下節點，先進的光刻技術需要高性能的光刻膠

來自JSR的Takanori Kawakami表示，面向5nm及以下節點的先進光刻器件製造需要高性能的光刻膠，來滿足將更小尺寸的圖形從光刻膠轉移到襯底上。因此，深入理解光子和材料的隨機效應尤為關鍵。此外，在光刻膠下層，為了刻蝕襯底而需要旋塗的多種不同材料，這些旋塗材料對光刻膠的兼容性、反射率控制、平坦化和刻蝕性能等將在未來變得越來越重要。

中國光刻之路發展任重道遠

集成電路技術的發展趨勢是更先進的工藝節點、更小的特徵尺寸和不斷增長的晶體管密度，在消費者看來，這似乎是不可避免的趨勢，但這種觀點掩蓋了半導體制造商及其供應商的辛勤工作。

顯然，持續不斷的推進給工藝集成帶來了巨大的挑戰，並將每個過程模塊推向物理和材料極限。因此，如何實現性能和量產目標，流程開發的成功需要仔細權衡利弊。

而面臨我國當下並不十分發達的光刻設備和材料的發展現狀，我國在此基礎略顯薄弱，但隨著國家政策支持以及本土企業的大力發展，近些年已取得一定進步。面對差距和不足，要耐心的一步一步走下去，相信在不遠的將來可以取得更進一步的發展和突破。