光刻技术在集成电路全产业链中占据重要地位，光刻技术的进步离不开全球技术、市场和资源的充分融合。目前我国光刻工艺、设备、材料等与国际先进水平尚存在较大差距，更需要充分融入国际市场，在竞争中成长，在交流中互鉴。

第三届国际先进光刻技术研讨会

先进光刻技术的进步决定了集成电路的集成度的提高，引领了技术节点的推进和实现。其中，用于高端逻辑器件量产的EUV光刻技术逐渐“步入”我们的视野，从7nm技术节点开始，将会以每2-3年一个新的技术节点发展。

在第三届国际先进光刻技术研讨会上，来自中国、美国、德国、日本等世界各地众多名企、厂商、科研机构、高校的共计400余名技术专家和学者以与先进光刻相关的技术、设备、材料、仿真等为主题，进行演讲和交流，尤其一起与我们分享了关于7nm以下技术节点EUV光刻技术的现状与挑战。

7nm 以下技术节点EUV光刻技术充满挑战

1、EUV投入批量生产需要可用性

在第三届国际先进光刻技术研讨会上（以下简称IWAPS-2019），来自Lawrence Berkeley National Lab的Patrick Naulleau进行了关于EUV技术的主旨演讲，回顾了EUV技术的发展历程，展示了目前应用于大规模量产仍然存在的技术挑战。

面向7nm及以下节点大规模生产和应用，ASML企业已经于2018年左右实现了光源能量满足量产需求，TSMC、Samsung等企业于2019年分别报道了基于0.33数值孔径的光刻机已经开始进行7nm节点量产制造。但是，面向先进节点的EUV制造工艺仍然面临着巨大的挑战，特别是光刻胶和掩模的随机效应使得核心结构的粗糙度和均匀性难移继续降低，从而对技术节点进步和量产良率提升带来了挑战。

2、工程师需要更精准、更快速的集成电路制造仿真软件

随着步入7nm以下技术节点，半导体制造领域面临着更多挑战。先进光刻仿真软件——ASML Brion、Mentor、Synopsys等国际先进企业均在不断满足先进节点的更精准、更快速的仿真需求。

本次会议上，来自Mentor的Liang Cao报告中指出，对于半导体代工厂而言，工艺成功取决于其控制设计制造工艺窗口（design-manufacturing process window）的能力。它们不仅具有最大化工艺窗口的能力，还可以对坏点进行预测、检查、评估和修复，并能够以最快速度在最短时间内完成以上任务。设计工程师和工艺工程师对集成电路制造软件的精度和速度提出了更高的要求。

与之对应的优化正在以机器学习的形式出现，计算光刻技术也从这一发展中受益。通过应用机器学习来提出更好的解决方案，可以加快流片后的流程，减少循环周期，并更快更准确地找到光刻坏点。Liang Cao演讲中讨论了从IC设计到制造过程中基于Calibre平台构建的机器学习功能和应用。目前应用领域使用监督和无监督的机器学习平台的主要功能包括坏点预测、机器学习OPC加速、重定目标、蚀刻建模以及设计/版图分析。

3、第一代EUV掩模的基础材料和设备面临巨大挑战

来自Photronics的Henry Kamberian表示，在过去的几年里，业界在推进EUVL技术方面取得了重大进展，使其完全应用于7nm节点生产。然而，第一代EUV掩模的基础材料和设备同样面临着巨大的挑战，掩模基板、图形技术、缺陷检测和修复以及缺陷的光刻转移性是提高器件量产制造良率的最重要因素。

从本质上讲，掩模质量变得至关重要。由于光刻过程中存在随机因素，从而降低了光刻工艺参数冗余范围，从而需要掩模具有更高的质量。为此，必须研究并充分描述掩模图形、图形保真度及其变化，以确定对晶圆曝光和工艺窗口的影响。

4、EUV光刻技术开发对边缘放置误差和工艺窗口控制要求更加严格

来自Synopsys的Liang Zhu表示， EUV光刻技术对边缘放置误差和工艺窗口的控制提出了更严格的要求，从而导致辅助图形变得越来越复杂。在这一领域，一维的辅助图形已不能满足如此严格的要求，因此二维辅助图形在半导体行业已成为必需。

生成辅助图形首先需要使用光学模型作为参考，生成基于模型的辅助图形规则表。然后，通过考虑辅助功能的尺寸和类型，将规则表分为不同的规则集。最后，通过评估工艺窗口范围内的CD变化和边缘放置误差，来检验每个辅助图形规则集是否满足需求。

在先进光刻技术节点中使用EUV光刻已成为主流趋势

EUV光刻技术目前处于第一代大批量生产阶段。近年来，具有13.5nm波长的极紫外（EUV）光刻技术已经开发成功，它被视为是5nm及以下技术节点半导体器件制造的最有前途的技术。

迄今为止，几家领先的IC制造商已宣布开始在大批量制造工艺中应用EUV光刻，在高级光刻技术节点中使用EUV光刻已成为主流趋势。

JSR：面向5nm及以下节点，先进的光刻技术需要高性能的光刻胶

来自JSR的Takanori Kawakami表示，面向5nm及以下节点的先进光刻器件制造需要高性能的光刻胶，来满足将更小尺寸的图形从光刻胶转移到衬底上。因此，深入理解光子和材料的随机效应尤为关键。此外，在光刻胶下层，为了刻蚀衬底而需要旋涂的多种不同材料，这些旋涂材料对光刻胶的兼容性、反射率控制、平坦化和刻蚀性能等将在未来变得越来越重要。

中国光刻之路发展任重道远

集成电路技术的发展趋势是更先进的工艺节点、更小的特征尺寸和不断增长的晶体管密度，在消费者看来，这似乎是不可避免的趋势，但这种观点掩盖了半导体制造商及其供应商的辛勤工作。

显然，持续不断的推进给工艺集成带来了巨大的挑战，并将每个过程模块推向物理和材料极限。因此，如何实现性能和量产目标，流程开发的成功需要仔细权衡利弊。

而面临我国当下并不十分发达的光刻设备和材料的发展现状，我国在此基础略显薄弱，但随着国家政策支持以及本土企业的大力发展，近些年已取得一定进步。面对差距和不足，要耐心的一步一步走下去，相信在不远的将来可以取得更进一步的发展和突破。