近年来,随着集成电路产业的蓬勃发展,我国在光刻技术、设备和材料等方面取得了一些研究进展,但仍与国外存在较大差距。

 

10 月 17 日—18 日,第三届国际先进光刻技术研讨会(IWAPS 2019)在南京召开,会议涵盖先进半导体制造领域中从早期的理论和实验,到工业化大规模量产应用,包括光刻、极紫外光刻(EUV)、量测及缺陷检测、设计工艺联合优化(DTCO)与可制造性设计(DFM)、材料、器材、工艺等内容。

 

 

IWAPS 作为国内唯一的 高端光刻技术研讨会,致力于发表前沿的微电子制造技术研究成果,为来自国内外半导体工业界、学术界的资深技术专家、研究人员以及工程师提供了一个技术交流平台,就集成电路制造工艺、设备、材料、测量、计算光刻和设计优化等多个主题分享成果,探讨解决方案,并研讨即将面临的技术挑战。 

 


会议现场

 

会议开始,大会主席、集成电路产业技术创新联盟理事长、科技部原副部长曹健林研究员,国家科技重大专项电子信息领域监督评估组组长、国家外国专家局原局长马俊如研究员,大会副主席、中国科学院微电子研究所所长、国家 02 科技重大专项技术总师叶甜春研究员,南京市浦口区区委副书记、区长曹海连,中国光学学会秘书长、浙江大学光电工程研究所所长刘旭教授,以及 IEEE 终身会士、ALITECS 公司资深经理 Shinji Okazaki 分别致辞。大会秘书长、中科院微电子研究所计算光刻研发中心主任韦亚一研究员主持开幕式。

 

我国集成电路发展现状
对于本次会议为何选在南京举办,曹健林介绍道,南京的前身是我国电子产业基地之一,集成电路产业并不发达,随着近年来南京政府的政策引导、资金投入以及本土高校人才优势和企业引进规模,使得南京大有后来居上之势。目前,南京市已明确了集成电路产业“一核、两翼、三基地”的总体布局,即以江北新区为核心,重点打造具有国际影响力的集成电路产业基地。

 

 
大会主席、集成电路产业技术创新联盟理事长、科技部原副部长曹健林研究员

 

针对中国当前的光刻设备和材料的发展现状,曹健林表示,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,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。

 


此外,大会秘书长、中科院微电子研究所计算光刻研发中心主任韦亚一研究员在采访中表示,中科院微电子研究所作为中立的学术平台,拥有国际化视野,以技术为导向,注重人才培养和产学研一体化发展。

 


大会秘书长、中科院微电子研究所计算光刻研发中心主任韦亚一研究员

 

同时,对于本次大会的期许和愿景,韦亚一表示,希望大会能起到桥梁的作用,通过本次会议与国际市场打通,与国际性权威学术组织展开直接合作,使其进一步了解中国,走进中国。IWAPS 2019 是第三届国际先进光刻技术研讨会,可以看到参会企业、人数、规模逐年增长,源于集成电路行业往中国市场转移的趋势所在。

 

Mentor & JSR:EDA 工具和光刻胶的现状和挑战
按照大会安排,在两天的议程中,来自 Mentor、JSR、长江存储、华力微电子等公司的专家作特邀报告,深入分析光刻领域先进节点最新的技术手段和解决方案,包含先进节点的计算光刻技术、SMO、DTCO、EUV、DSA、Deep Learning、设备、材料等。

 

来自 Mentor 的 Liang Cao 在报告中指出,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。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,并能够在最短时间内完成以上任务。但是,对现有设计制造工具继续进行缓慢而逐步的改善已经不足以应对上述挑战。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要求。与之对应的改进正在以机器学习的形式出现。

 

机器学习技术带来了超越传统计算方式的新机遇。软件开发方面的最新进展使机器学习技术更易于解决工程和科学领域的问题。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。此演讲讨论了从 IC 设计到制造过程中从 Calibre 平台构建的机器学习功能和应用,包括正在解决的问题,采用的解决方案,以及行业客户如何应用这些流程并实现收益。

 

2017 年 3 月,西门子宣布收购合并 Mentor,收购以来,双方的联合有什么显而易见的成效?Mentor 中国区总经理凌琳在采访中向我们表示,西门子在前段时间提出“数字化工业软件集成解决方案”,成立“西门子数字化工业集团”事业部,Mentor 作为其中的一部分,可以提供从上游产品规划和架构设计,一直到下游的产品维护;西门子通过电子,电气与机械的融合,跨工程学科的专家协作,将模拟与测试数据和实际性能分析集成在一起,更好推动数字孪生的发展,将创新打造为数字化企业一种全新的竞争力,进而为客户提供更全面,更优质的服务。

 


Mentor 中国区总经理凌琳

 

此外,在 EDA 领域,面对中美差距以及 Mentor 的优势和布局,凌琳认为,面对当前的贸易环境和发展现状,中国 EDA 产业还需不断积累、持续培养人才、加大投入力度,在不断演进的技术和趋势下,进而寻求追赶之路。

 

对于中国市场的布局和优势,Mentor 跟随中国代工厂发展脚步,入局较早,在人才储备,本土团队和投入力度等方面更是存在优势,Mentor 中国区副总经理刘岩表示,Mentor 保持每年 30%营收以上的研发投入,目前 Mentor 的 Calibre 平台是全球几乎所有晶圆代工厂 /IDM 和设计公司交互 Sign-off 设计定案的桥梁。在中国市场,Mentor 占据计算光刻及 OPC 的市场领导地位。

 


 Mentor 中国区副总经理刘岩

 

此外,Mentor 积极顺应中国市场发展路径和趋势,深谙人才积累的重要性,在中国大学培养研究生实习工程师;同时,Mentor 加入教育部组建的 27 所示范微电子学院,从教育入手提供院校培训,培养本土高端人才。

 

在会议期间,来自 JSR 的 Takanori Kawakami 分享了面向 5nm 及以上节点的先进光刻材料现状。先进的器件制造需要高性能的光刻胶,如使用小的图形将图形从光刻胶转移到衬底上实现图形的转移。光刻技术正在将极紫外(EUV)运用到设备制造的过程中。EUV 光刻技术目前处于第一代大批量生产阶段。单次曝光时,其所需的图形尺寸不超过 20nm 半周期,这就是为什么图形转移是另一个难题。下一代 EUV 光刻需要进一步提高光刻胶性能,例如分辨率,灵敏度和图形粗糙度。因此,深入了解 5nm 及以上的光子和材料的随机效应是非常重要的。另外,有各种各样的旋涂底层可以蚀刻衬底。 

 

因此,旋涂下层材料在未来的光刻胶相容性,反射率控制,平面化和蚀刻性能方面变得很重要。JSR 研发了先进的光刻胶和旋涂材料。在报告中,JSR 展示了材料研发状况和性能以及潜在的基本特性,设计概念等。

 


Takanori Kawakami(General manager at Lithography Materials Lab. of Fine Electronic Materials Research Laboratories in JSR Corporation)

 

演讲结束后,Takanori Kawakami 向记者介绍了其公司的进展以及在中国市场的布局。Kawakami 介绍道,JRS 从 1960 年开始研制光刻胶,从小做起,后续通过技术创新、加大研发投入以及派工程师到各地学校、研究所合作等诸多方式来带动公司发展,进而成为如今光刻胶领域的领头羊。

 

此外,JSR 为了扩大业务和确保稳定经营,将公司在石化类事业领域积累的高分子技术应用到光化学和有机合成化学领域,使业务内容扩大到半导体制造材料、显示器材料等领域,积极投入经营改革,确保高市场占有率。

 

对于如何看待中国市场,Kawakami 多次用“有趣”一词来形容,表示中国市场活跃,增长迅速,随着技术的发展和庞大的人口基数,中国市场需求和吸引力相对较大,JSR 在上海设有分公司,与客户有大量交流。

 

结语
光刻技术诞生至今已有 70 多年的历史,衍生出了如此巨大的产业链和市场规模。


 
光刻技术作为晶圆加工过程中极为重要的一环,决定了芯片的性能,成品率和可靠性。工欲善其事,必先利其器,要想半导体产业突破技术封锁,要想开发先进的半导体制程,就必需要掌握先进的光刻技术。


 
此次研讨会,国际光刻领域厂商进行相关技术和产品动态的交流分享,共同推动光刻技术、推动半导体产业的进步。同时,可以让中国本土厂商和研发机构看到在此领域存在的差距和不足,在经验和教训的动态趋势中积极去发展中国的集成电路产业。