Trends | 會議記錄：第四屆國際先進光刻技術研討會在成都閉幕
2020-11-30 14:18:16
11月6日，第四屆國際先進光刻技術研討會在成都勝利閉幕，會議由中國集成電路創新聯盟和中國光學學會主辦，中國科學院微電子研究所、中科芯未來微電子科技成都有限公司和中國科學院光電技術研究所承辦，成都市雙流區人民政府和南京誠芯集成電路技術研究院協辦，IEEE電氣和電子工程師協會提供技術支持。本次會議由Mentor、EDWARDS、GIGAPHOTON、漢拓光學材料、華虹集團、JSR、沈陽芯源、KLA、南大光電、PIBOND、全芯智造、SMEE、燕東微電子、ZEISS、Cymer、KEMPUR等國內外企業提供贊助。來自中國、美國、德國、日本、荷蘭等世界各地眾多名企、廠商、科研機構、高校的共500余名技術專家和學者參加了本屆大會。
會議開始，大會主席、中國集成電路創新聯盟副理事長兼秘書長、中國科學院集成電路創新研究院（籌）院長葉甜春研究員，IEEE終身會士、SPIE & JSAP 會士、ALITECS公司資深經理岡崎信次（遠程），中共成都市雙流區委副書記李建分別致辭。中國光學學會秘書長、COS & OSA & SPIE會士、浙江大學教授、現代光學儀器國家重點實驗室主任劉旭教授主持開幕式。按照大會安排，在這兩天的時間里，來自斯坦福大學、ARCNL、長存、長鑫、華力、Mentor、ASML、ICRD、Nikon、Canon、微軟等公司機構的特邀嘉賓分別就擬定的主題做了特邀報告，深入分析了光刻領域先進節點最新的技術手段和解決方案，內容豐富，包含先進節點的計算光刻技術、SMO、DTCO、EUV、工藝、量測、Deep Learning、光刻設備、材料等。
本次會議由于疫情的原因，部分國外嘉賓無法現場參會，因此會議方開通了線上互動環節，除現場500余位參會者外，還有30余位國外演講嘉賓和組委會成員線上參會，進行線上報告并與現場參會者進行互動。會議現場也嚴格執行成都疫情期間的管理方案，實行體溫監測，發放口罩及消毒用品等措施。疫情并沒有削弱業內對IWAPS的熱情，參會人數相比往屆會議有大幅提升。
近年來，中國集成電路蓬勃發展，基于這樣的形式，國際先進光刻技術研討會應運而生。IWAPS為來自國內外半導體工業界、學術界的資深技術專家和優秀研究人員等提供了一個技術交流平臺，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，研討即將面臨的技術挑戰。作為國際高端光刻技術研討會，其發言者均為特邀自光刻及其相關領域的國內外資深專家，代表了其所在領域的國際先進水平。報告內容涉及廣泛，涵蓋了當前的技術現狀、未來的發展趨勢以及面臨的挑戰等。該研討會旨在為與會者提供一個深入討論的互動平臺，也為想要了解更多國內外半導體業界動態的研究者和工程師提供更多機會。
IWAPS已連續舉辦三屆，今年在成都舉辦第四屆。成都，在新中國成立初期就是國家四大電子工業基地之一，是我國中西部電子信息產業重要基地。這座新中國規劃的電子產業基地已經走過了60余年的風風雨雨，為支撐我國的電子產業尤其是國防軍工電子產業做出過巨大的貢獻。成都的電子信息產業基礎雄厚，擁有電子制造企業500余戶，聚集了英特爾、IBM、格羅方德等60余家世界500強和國際知名公司，從業人員60余萬。此外，成都還擁有一批國家級電子類高校和科研機構。作為中西部地區集成電路產業發展領先城市，近兩年密集出臺相關政策，加快推動集成電路產業發展，產業發展勢頭強勁。目前，成都已形成了從集成電路、新型顯示、整機制造到軟件服務的全產業鏈條，正聚焦“一芯、一屏”攻堅突破集群發展，積極創建“中國制造2025”國家級示范區。此次會議數百位行業專家齊聚一堂，共同把脈先進光刻技術的發展節奏，為助推產業升級改造指點迷津。
本次會議結合當前國內外光刻技術發展現狀，以專業視角預測發展趨勢，助謀集成電路產業發展，并將為雙流區乃至成都市的集成電路產業發展提供更為廣闊的發展思路，推動產業實現更快更優的提升。
以下是會議報告內容：
來自斯坦福大學的H.-S. Philip Wong教授介紹了用于3D集成電路的材料與器件。自從60年前集成電路發明以來，我們見證了半導體技術如何從服務器到個人電腦和智能手機改變了我們的日常生活。半導體技術不僅在經濟發展方面對人類起著至關重要的作用，而且影響著我們的生活，工作和娛樂方式。例如，這一至關重要的作用體現在使用高性能計算來找到治愈COVID-19的方法，以及用于遠程辦公、電子商務的計算和通信技術。未來的電子系統將像過去的五十多年一樣，繼續依靠半導體技術的發展并從中受益。三維集成是集成電路的主要技術方向之一。H.-S. Philip Wong教授將概述為實現擁有多個邏輯層和存儲層的單片3D集成芯片，我們還需要開發哪些新材料和器件技術。推測如何將它們集成到未來的電子系統中，以及未來的3D集成電路需要怎樣的技術支持。
來自華為海思的Nan Fu介紹了用于12納米FinFET技術的基于圖形化工藝窗口的工藝設計聯合優化技術。設計工藝聯合優化可以通過平衡多層后道金屬層的工藝窗口來幫助實現亞12 nm FinFET技術。從14nm到12nm節點，M2/M3金屬層的周期縮減使得低高度的6T標準單元得以實現，產生出具有競爭力的PPAC(power-performance-area-cost)。為了快速實現產量提升，采用了謹慎的DTCO來權衡最具挑戰性的M2 / M3層與M1底層之間的圖案化工藝窗口，以及為新產品推出特殊的單元結構設計。歸功于基于圖案化工藝窗口的DTCO技術，12nm技術節點在14nm批量生產后只多用了一個季度的開發時間。華為與代工合作伙伴一起實現了具有競爭力的PPA以及富有成本效益的子節點技術。
來自Mentor的Steffen Schulze介紹了如何通過Calibre Fab解決方案提供可預測的設計和工藝見解、加速良率爬坡。設計和工藝的交互是半導體領域研究的一個持續話題。在這個方向上我們為此已經探索了很長時間，從開始的為設計實現定義良好的規則以及為工藝變化定義控制限制從而確保集成電路良率，到現在我們擁有可制造性設計（design for manufacturing, DFM）和設計技術協同優化（DTCO）這樣的專門工作，以此來應對設計-工藝交互中日益增長的復雜性以及由此產生的缺陷模式。隨著我們不斷縮小特征尺寸并增加集成密度，集成電路的復雜性趨勢仍在繼續。在這項工作的中心，是要理解交互作用并確保在開發階段涵蓋設計變更以及工藝變更。該演講將簡要介紹DFM和DTCO方法。它將展示如何利用機器學習技術對版圖和設計分析結果、工藝模型和工藝參數以及良率和可靠性數據之間進行聯合解釋，從而提供對復雜交互的新見解，并指導設計、工藝開發和爬坡中的指導、調試和修正。我們將展示如何通過Calibre系列產品中廣泛的工具和應用程序組合改善測試芯片的質量，以及通過熱點預測并指導工藝調整從而幫助引入新產品。
來自ICRD的的Xuelong Shi介紹了快速準確的基于機器學習的反演光刻：使用基于物理的特征圖和經過特殊設計的DCNN。反演光刻技術（Inverse lithography technology, ILT）旨在實現最佳的掩模設計，成而生成目標圖形。由于巨大的計算資源需求和較長的計算時間，ILT的全芯片實現仍然是一項艱巨的任務。為了實現全芯片級別的反演光刻技術，我們在本研究中提出了一種方法，能夠將前幾個基于物理學的特征圖與經過特殊設計的深度卷積神經網絡(DCNN)結構相結合。他們的測試結果表明，這種方法可以使基于機器學習的反演光刻變得更加容易，快速和準確。
來自AMEDAC的Xiaodong Meng介紹了在低k1光刻中透鏡像差對CD和位置的影響。在低k1光刻中，光刻分辨率接近光學衍射極限。對于如此精密的光刻工藝，透鏡像差的影響是需要關注和討論的。在圓形光瞳中，光刻透鏡的像差通常由Zernike多項式表示。從理論上講，偶數階Zernike像差主要引起圖形關鍵尺寸（CD）的變化，奇數階Zernike像差主要引起圖形位置的變化。他們在多種光刻參數下研究了光刻CD和位置的變化，例如數值孔徑（NA），照明光源分布，離焦和圖形周期。基于以上數據，報告全面討論了每項Zernike像差對圖形CD和位置的影響。有助于準確預測圖形CD和位置變化，以及針對實際光刻鏡頭進行考慮像差的光學鄰近校正（OPC）。
來自Hitachi High-Tech的Masami Ikota介紹了用于先進版圖的電子束量測，器件結構的發展趨勢有兩個方向，即縮小幾何結構和三維結構。當幾何形狀繼續收縮，EPE(邊緣放置誤差)規格將變得嚴格。EPE主要由整體CD均勻性、局部CD均勻性和未對準(misalignment)組成。對于EUV光刻，應監測缺陷的ppm-ppb水平，需要大量的量測數據。對于三維NAND等三維立體結構，需要監測高AR (>40)的底部CD或溝槽孔的傾斜。這些工藝難題要求測量工具具有高精度、高速度和高AR圖形可視化的特點。原子級的嚴密設備匹配和穩定的設備運行也是必不可少的。電子束量測工具必須滿足這些要求。在精度和匹配方面，除了硬件改進外，還引入了“銳度特性均衡器”(Sharpness Characteristic Equalizer)對圖像質量進行匹配。對于大量量測，用AI評估大視場成像。對于高AR圖形和不對準的監測，可采用帶有自動光束傾斜技術的高壓電子束量測工具。
來自YMTC的Dean Wu介紹了3D-NAND兩次Memory Hole刻蝕工藝的OVL測量。隨著3D-NAND閃存芯片存儲密度的不斷增加，堆疊的層數和總高度也在不斷增加；從而導致由于局部圖形設計不同而產生的應力不匹配的問題更嚴重和同樣也帶來了更高深寬比刻蝕制程。局部應力不匹配將導致傳統的切割道位置套刻誤差(OVL)Mark不能再代表芯片內部的OVL，更高的深寬比蝕刻制程也將導致更嚴重的傾斜。3D-NAND最具挑戰性的制程就是高深寬比Memory hole的刻蝕，在疊加高度增加的過程中Memory hole的刻蝕工藝可能會達到一些很難突破的瓶頸，因此在3D-DAND制程中引入了兩次Memory hole刻蝕的工藝，對于兩次Memory hole刻蝕的工藝，下層和上層連接處的OVL是最關鍵的也是最大的挑戰。但不幸的是，應力和上層Memory hole的傾斜都會影響OVL測量。如何準確地測量連接位置的OVL是兩次Memory hole刻蝕工藝的最關鍵的基本要求之一。這篇報告介紹一種光學測量方法，它可以直接測量device pattern在連接位置處的OVL，其精度與SEM OVL相當，而且具有更快的量測速度。
來自CXMT的張君君介紹了使用YieldStar基于衍射的套刻測量的實時制程監控。實時制程監控(RTPM)是一種利用物理預測模型對半導體制造進行監控和調整的方法。這是一種快速、無損的制程偏移測量方法，它采用了來自YieldStar的基于衍射的套刻測量的輸入。預測模型由一個物理模型建立，該物理模型接收標準制造信息作為輸入。該預測能力已在一個制造環境實驗中得到驗證，對于層厚的預測差異小于3%。
來自HLMC的Dongyu Xu介紹了用于套刻誤差控制的CDSEM輔助光學測量。隨著半導體工藝的不斷革新，誤差控制已成為最關鍵和最具挑戰性的部分。先進的技術節點需要更嚴格的光刻誤差控制，因此高階修正是一種作為抑制產品套刻精度的常見解決方案。而高階修正往往需要在曝光區域使用更多的測量和更多的目標。此外，測量位置也會影響生成的套刻精度。由于技術的限制，基于圖像的套刻精度(IBO)只能測量放置在器件周圍劃線處的光柵目標。目標在某些區域可能分布不均勻，部分區域甚至都無法放置。本報告提出了一種利用CDSEM量測來補充IBO目標缺失位置的新方法。該方法顯著恢復了IBO目標缺陷處的誤校正，從而改善了產品套刻精度。
來自ARCNL的Joost Frenken介紹了極紫外光刻中的材料挑戰。通過借助精心設計的納米結構可達到的極端性能，在13.5nm的極紫外波長下進行納米光刻變成了可能。納米光刻通常包含精心選擇的材料制成的超薄薄膜，例如鉬-硅多層鏡。在這篇演講中，演講者將簡要介紹阿姆斯特丹納米光刻高級研究中心（ARCNL）進行的相關研究，這些研究旨在為此類薄膜結構的形成和表現提供基礎的分析，并著重于其表面與界面。演講者特別注意在沉積過程中產生的結構的原子尺度排列，作者隨后采用了原位掃描隧道顯微鏡（in-situ Scanning Tunneling Microscopy）進行觀測。這篇演講將說明ARCNL研究所所采取的方法。該研究所將基礎、學術風格的科學直接與工業光刻相關的應用前景相結合。
來自CEA Tech的Laurent PAIN介紹了RTO的良性循環——如何支持并推動從材料到集成的技術發展。未來，在對移動、通訊和健康的需求推動下，微電子技術進入了一個新的時代。這種新的生態環境推動著半導體生態系統開發新的競爭性技術，以制造符合社會期望的新器件，如能量收集、長期可靠性和可持續發展。除了主要的IDM公司外，研究技術辦公室（Research Technology Offices , RTO）致力于開發這些與未來社會模式相一致的新的差異化解決方案。出于對高生產率的關注，RTOs提供了開發新的設備架構或功能的可能性，與基于新的設備平臺和材料的新制造工藝的開發相關的功能。本次演講通過嵌段共聚物定向自組裝(Block copolymer directed Self-assembly) 與CMP兩個在CEA-LETI環境中參與的研發合作項目，展示RTOs基礎設施的具有吸引力的關鍵內容。在這兩個例子的基礎上，演講者將討論RTO需要堅持和發展的內容，以保持良性循環，推動和加速產業創新，以造福社會。
來自ARCNL的Fred Brouwer介紹了雜化分子EUV光刻膠中的光子誘導反應。光刻膠是光刻工藝的核心。目前的主流技術是利用紫外光（UV）進行光化學反應。對于下一代極紫外光刻技術（EUVL），材料已經從化學放大紫外光刻膠中得到了改進，但是這需要新的材料和機制來滿足靈敏度、特征尺寸和圖形質量的整體要求。在ARCNL的光刻膠研究中，演講者團隊將重點放在定義明確的無機/有機分子雜化材料上，這些材料有望將有機構件的結構和反應多樣性與無機核心的刻蝕抗性和EUV吸收率結合起來。本次演講將討論兩類分子的實例。在錫-氧籠狀化合物(tin oxo cage compounds)中，反應來源于不穩定的錫-碳共價鍵。然而，暴露在外的物質不溶于水的偶聯反應的細節仍然難以捉摸。含Hf、Zr和Zn的金屬氧簇（在Sonia Castellanos博士的監督下研究）具有可交換的羧酸配體(carboxylate ligands)，具有很大的合成靈活性。反應機理主要涉及自由基誘導丙烯酸酯單元的偶聯，產生EUV曝光后不溶的物質。
來自Nikon的Masahiro Morita介紹了尼康的曝光、計量和檢測的集成解決方案。尼康一直在提供從半導體世界的新興階段使用的的4英寸晶圓到最新的邏輯/存儲器/微機電系統（MEMS）器件廣泛使用的半導體制造工具。對于先進器件而言，無論是多重曝光技術還是EUVL技術，套刻精度都顯得尤為重要。EUVL具有的反射式光學器件，可以變形為DUV柵格。此外，可用于異質和均質集成的3D結構制造的晶圓鍵合技術也會使晶圓柵格變形。至于改進，特別是改進產品上套刻（On-Product Overlay, OPO），對每個晶圓間和每個曝光區域間進行密集測量成為一項關鍵技術。在另一方面，測量點的增加可能導致生產速率下降。因此，尼康新開發了高密度測量工具，該工具具有高吞吐率，并且可以對掃描儀進行離線測量以保持芯片生產速率。在本次演講中，演講者介紹了各種曝光工具和量測工具，這些工具可以通過前饋校正方案補償晶片形狀和曝光區域的各種變形，即使進行密集測量也不會造成生產速率損失。同時，作者也將從切割設計到成熟設計的使用討論這些工具和檢查工具的適用性。
來自Canon的Keita SAKAI介紹了用于半導體大規模量產的納米壓印技術的性能改進技術。納米壓印光刻制造設備利用成像技術，該技術涉及逐場沉積以及通過噴射技術將低粘度光刻膠沉積到襯底上進行曝光。圖形化的掩模下降到流體（fluid）中，然后通過毛細作用（capillary action）迅速流入掩模中的浮雕圖形（relief patterns）中。在填充步驟之后，光刻膠在紫外線輻射下交聯，然后去除掩模，從而在襯底上留下有圖形的光刻膠。與光學光刻設備制作的圖形相比，這種技術能夠以更高的分辨率和更大的均勻度復制圖形。此外，由于該技術不需要大口徑透鏡陣列（array）和先進光學光刻設備所需的昂貴光源，因此NIL設備實現了更簡單，更緊湊的設計，可以將多個單元組合在一起以提高生產率。本報告討論了為實現大規模量產對壓印光刻所進行的改進，特別是實現穩定和高精度套刻誤差所需的方法。
來自DNP的Shingo Yoshikawa介紹了使用多光束掩模寫入器（MBMW）的5nm節點EUV掩模工藝研究。半導體行業一直在向更小尺度的圖形化轉變，但DUV光刻技術限制了圖形分辨率。因此，EUV光刻技術正在越來越多的關鍵芯片層中取代DUV光刻技術。基于5-7nm邏輯節點工藝的微處理器和高級存儲設備的極紫外光刻（EUVL）商業化已經從少數半導體芯片制造商開始，預計將擴展到其他從事尖端工藝的半導體制造商。光掩模制造技術是EUVL的關鍵技術之一，它對分辨率、精度和生產率提出了更高的要求。為了解決這個問題，DNP安裝了一個多光束掩模寫入器(MBMW)。該寫入器配備了26.2萬可編程光束，一個120Gb每秒的數據路徑，和一個空氣軸承（air-bearing）工件臺。該項工作對幾種類型傾斜形狀的曲線圖形進行了評估，證明了MBMW的寫策略對任何曲線圖形都是有用的，并討論了MBMW處理EUV應用的能力。
來自Microsoft的Andy Chan介紹了他們在Azure中運行OPC所學習到的經驗。越來越多的企業將光學鄰近效應校正（OPC）作業提交到公共云上執行，以獲取更多的計算資源，從而補充或者替換他們自己的硬件運算設備。該報告將重點介紹我們團隊從中所得到的經驗，以及Azure與主要EDA工具提供商（例如新思Synopsys）在云計算方面的合作。
來自Synopsys的Peng Liu介紹了EUV光刻中使用機器學習軟件和硬件進行掩模合成的的報告。最近隨著機器學習算法方面的進展，促進了人工智在許多新領域的應用。例如，圖像識別、自動駕駛、網絡監控、虛擬個人助理等，這些人工智能的應用都是由先進的機器學習軟件和硬件平臺推動的。半導體行業的光刻工程師也在應用機器學習技術來解決計算光刻領域中的挑戰性難題。最近已有關于基于機器學習的三維掩模建模，光刻膠建模還有光學鄰近效應校正的報道。各種人工智能的廣泛應用，也促進了機器學習軟硬件平臺的迅速發展。例如，谷歌、Facebook和微軟分別開發了流行的開源機器學習框架TensorFlow、PyTorch和CNTK。本報告展示的工作中探索了利用新的生態系統進行EUV掩模合成的可能性，并討論基于機器學習的掩模、光學及光刻膠模型的建立等。
來自ASML的Boer Zhu介紹了低K1 EUV中分辨率增強技術的仿真研究。對于5nm及以下的集成電路工藝節點，必須引入先進的分辨率增強技術（RETs）來實現低k1 EUV。該工作探索了多種RETs，并使用計算光刻技術研究了它們對于邏輯電路接觸孔圖形產生的影響。研究的RETs包括增強型EUV 光學鄰近效應修正（OPC），光源掩模協同優化，光瞳填充率和相移掩模等。評估的工藝參數包括邊緣位置誤差、重疊工藝窗口、圖像歸一化對數斜率（NILS），局部線寬均勻性和NILS聚焦深度。仿真結果顯示，目前光刻方法若采用基于鉭的金屬吸收層的掩模難以為間距為40nm及以下的接觸孔圖形提供足夠的成像性能，而相移掩模可顯著提高NILS和聚焦深度。該研究表明低k1 EUV應該是多種RETs的組合技術，其中包括先進的成像技術，OPC，高分辨率的光刻膠，先進掩模甚至包括增強性的刻蝕技術。
來自武漢大學的Fei Peng介紹了基于人工期望版圖(artificial desired pattern)的掩模版優化。作為補償圖像畸變的最有效方法，反演光刻技術（ILT）在計算光刻中得到廣泛使用。然而，ILT對晶片圖像的補償仍然受到低通濾波效應的限制，高頻信號難以補償。本文研究了一種新的優化算法并將其應用于ILT。通過對目標圖案上的高頻點進行表征，并在這些點上添加額外的低頻信號，形成人工期望版圖。然后在優化中使用人工期望版圖代替目標版圖，以解決高頻信號對優化的影響。仿真結果表明了該方法的優越性，有效的提高了版圖的保真度。
來自HLMC的Xuedong Fan介紹了一種新穎的基于掃描電鏡圖像的先進光刻工藝控制---提供快速反饋。光刻工藝工具的穩定性是半導體器件制造的基礎。在光刻階段，采用了幾種工藝控制方法來驗證并監控每個單獨的工藝層。傳統的工藝控制包括對量測特征圖形進行CDSEM（關鍵尺寸掃描電子顯微鏡）測量以及對器件特征圖形進行光學檢查和DRSEM（缺陷審查掃描電子顯微鏡）。在這里，我們采用了一種新穎的PSD（工藝穩定性診斷）解決方案，該方案使用CDSEM或DRSEM圖像對器件特征圖形提供了詳細的泊松圖分析。這樣既可以快速了解工藝行為，也可以確認任何偏差的根本原因。在本文中，我們將討論焦深和最佳焦點的監測以及像散和球面像差這樣的透鏡參數的診斷方法。我們描述了從高分辨率圖像中提取相關參數并為這些關鍵指標建立自動監測的方法。
來自Cymer的Billy Tang介紹了用多焦點成像改善先進3D NAND通孔層景深。改善景深（DOF）是改善工藝窗口的關鍵指標。激光波長的變化（中心波長振蕩）主要影響色差，并且圖像形成是每個貢獻波長圖像強度疊加的結果。Cymer創新了多波長技術，即所謂的Multi-Focal Imaging（MFI），以改善通孔層的景深，這是先進節點產品的關鍵瓶頸。該演講將討論改進通孔景深的歷史技術以及針對可用用戶案例的MFI仿真。仿真結果表明，使用MFI可以顯著改善所選特征的景深。研究還發現，使用MFI技術時，SMO也是提高景深的關鍵技術。
來自IEEE IRDS的Mustafa BADAROGLU介紹了面向大規模生產的深度摩爾定律(More Moore)路線圖。我們生活在一個互聯的世界中，依賴高效節能的計算來獲取大量數據。在即使數據和大數據之間無縫交互的要求下，這變得更具挑戰性。即時數據生成需要低功耗設備，這些設備必須能夠以低功耗即時生成數據。大數據需要大量的計算，通信帶寬和內存資源來生成所需的服務和信息。本次演講從國際器件和系統路線圖（IRDS）的角度，介紹了15年來主流/大規模生產（HVM）的邏輯器件的發展，使即時數據和大數據的處理成為可能。本報告介紹了大數據，移動性和云應用程序在功率、性能、面積、成本（PPAC）方面面臨的挑戰與解決方案。
來自Gigaphoton的Toshihiro Oga介紹了通過光譜性能穩定性和光脈沖展寬功能改善成像性能的技術。最新的ArF浸沒式光刻已被定位為滿足更嚴格的工藝控制要求的最有前途的技術。下一代光源最重要的功能是提高芯片產量。光源的關鍵要求之一是E95％帶寬，帶寬已成為提高工藝裕量和改善光學特性的更關鍵參數。較低的E95％帶寬能夠提高成像對比度，從而實現更好的分辨率和更好的更好OPE特性。同時改善的E95％帶寬穩定性，能夠在晶圓上提供更好的CD均勻性。為了縮小CD特征尺寸，降低LWR/LER變得至關重要。此外，新設計的光脈沖展寬器（OPS）可以通過降低斑點對比度（SC）來降低LWR/LER。Gigaphoton一直在研究SC對E95％的敏感度以及空間對比度與時間對比度項的相關性，然后通過引入最新的OPS定義所需的SC。本次演講討論了ArFi光源的最新開發狀況和性能。
來自KingSemi的Yonggang Xie介紹了KingSemi專注于光刻跟蹤工具在半導體行業的開發和制造。機器型號：KS-FT300-110，是第一臺國產的前道 Track已于2018年移至YMTC，KingSemi于2019年12月完成了i-line工藝驗證。在驗證期間，KingSemi得到了YMTC的大力支持，包括晶圓資源，機器時間，機器交叉驗證，廠務設施，化學藥品，人力，專有技術，建議等。KingSemi獲得了與競爭對手相當的厚度均勻性，缺陷性能也達到TEL長期的水平。此外還掌握了顆粒控制，如何減少粘附劑的濕顆粒，并制定了標準化噴嘴清潔程序等等。此后，kingsemi為不同的客戶設計和生產更多更先進的涂膠顯影機，例如用于H 公司的第一個28nm BARC涂膠機，用于S公司的第一個14nm BARC涂膠機，用于G 公司的Krf Track和Arf Track，沉浸式涂膠顯影機也是KingSemi努力開發的方向。KingSemi在今天部分中詳細說明YMTC流程調整。
來自HLMC的Yiming Zhu介紹了用于先進節點的生產的國內清洗勻膠顯影機的開發和改進。Clean Track的性能直接影響曝光圖案的外觀和均勻性，污染和缺陷控制對于提高先進工藝的產量也起著關鍵作用。目前主流設備是國外公司提供的，技術壁壘正在逐步增加。國內設備在28nm節點或以下沒有大規模生產和應用經驗。華力與沈陽芯源的技術合作著眼于環境顆粒缺陷，光刻膠的旋涂工藝以及線條結構的穩定性控制，以滿足先進工藝的要求。在本次合作中，發現并解決了130多個軟件和硬件問題。WPA，DPA和ICPMS數據提高了90％。與先進的Clean Track相比，關鍵參數縮小到小于10％。工藝能力提高了兩倍，在某些方面可以超過進口設備。目前，國內KingSemi的Clean Track已成功完成28 nm節點技術測試并通過了產品良率驗證。
來自ASML的Zhang Gary介紹了高速電子束計量和檢測實現的整體圖形應用（Holistic Patterning Applications）。邊緣放置錯誤（Edge placement error, EPE）是用于先進邏輯和存儲器件的主要技術。需要將兩個相關層之間的EPE控制在設計間距的四分之一以下，以確保圖案保真度以及器件性能和良率。以邏輯設備縮放為例， EPE容限已從20nm節點的16nm縮小到3nm節點的6nm。總體EPE包括系統誤差（例如OPC，全局CDU和套刻誤差（overlay））以及隨機誤差（例如局部CDU和局部圖形放置誤差），其中局部CDU和局部圖形放置誤差是主要的原因，在典型的EUV圖形形成過程中，約占EPE總量的60％。這些隨機局部誤差表現出非高斯分布，這需要遠遠超過3 sigma的大規模計量。本報告說明如何將高速電子束計量技術用于大規模計量應用，例如OPC，隨機感知的工藝窗口以及EPE預算細分和優化。計量技術是大規模計量應用的另一個新興領域，如高分辨率電子束檢查與計量應用融合的最新趨勢所示。這是由于將缺陷發現和監視范圍從傳統的硬缺陷擴展到圖案保真度軟缺陷的需求不斷增長。ASML正在與芯片制造商合作開發整體圖形應用（holistic patterning applications），并為EPE和缺陷計量，光刻優化和圖案控制實現創新的硬件和軟件解決方案。
來自KLA的Bo Hua介紹了用于掩模檢測的寬光譜等離子光學晶圓缺陷檢測技術。隨著極紫外（extreme ultraviolet , EUV）光刻技術在7nm / 5nm節點大批量制造（high volume manufacturing , HVM）中的引入，需要一種全面的掩模檢測策略，以降低良率的風險。EUV掩模版有多種缺陷來源：真空系統引入的顆粒，霧度缺陷（haze defects）和其他顆粒污染物的潛在增長。掩模缺陷源對良率的最終影響取決于缺陷在晶圓上的印刷情況。因此，需要結合基于晶圓和掩模版的檢測以完全確保掩模版質量，特別是當掩膜貼上保護膜（pellicle）而掩膜檢測光的波長無法穿透此保護膜時。檢測印刷后的掩模版是否合格的方法稱為“掩模版印刷檢查”或簡稱為“印刷檢查（print check）”。KLA的寬光譜等離子（Broadband Blasma , BBP）晶圓缺陷檢測系統提供了一系列波長的寬光譜，提高了印刷在晶圓上的重復缺陷（repeater defect）的檢測靈敏度。KLA還開發了新的檢測功能和算法，這些功能和算法可以降低噪聲，從而進一步提高中重復缺陷的檢測靈敏度。本演講概述了使用BBP晶圓檢測系統開發的掩模版印刷檢查方法。
來自CXMT的Yunsheng Xia介紹了先進DRAM制造中可調波長成像技術對OPO量測的改善。隨著先進DRAM制程工藝節點的不斷縮小，對準精度要求越來越高，對準誤差對良率影響越來越大，這就需要對產品對準（On-Product overlay, OPO）的量測更加準確和穩定。在產品研發或者量產階段，工程師為了提高良率往往需要對制程工藝進行調整。但是，overlay量測對工藝變動很敏感，量測窗口可能會隨著工藝調整而偏移甚至消失。本報告介紹了最新的Archer 成像overlay量測設備上的一些功能，例如可調波長光源（wave tuner, WT）和動態對焦模式 (Dynamic Focus Mode, DFM) ，對先進DRAM中某些關鍵層的overlay量測進行優化。使用WT功能，成像系統可以獲得更好的光源條件，使得擬合后overlay的殘差降低約60%，而且不同片/批晶圓的overlay量測結果更加穩定。DFM可以使量測獲得更加準確的焦面位置，從而提高量測的準確性。不論是處于研發還是量產階段的產品，WT和DFM對于提高量測的準確性和穩定性起到了關鍵的作用，而且量測過程中獲得的準確性指標圖、殘差-波長曲線以及焦面偏移圖等結果可以為客戶提供更加全面的信息來判斷制程工藝的變化規律。
來自ICRD的Wei Yuan介紹了如何使用基于機器學習的熱點預測顯著提高晶圓上的熱點捕獲率。在實際的掩模交付環節中，終端用戶通常會使用仿真工具來捕獲（capture）大量潛在壞點（hotspot candidates），這些潛在壞點可能出現在晶圓上。晶圓廠緊密的交貨期需要一種有效的方法來對這些潛在壞點進行分類。傳統上，為了找到壞點，驗證工具主要關注有限的參數，例如輪廓，局部對比度（contrast）以及從完整空間像（full aerial）和光刻膠信息中提取的參數。這種方法很難準確地區分出高風險壞點（high risk hotspots），尤其是當壞點數量很大時。相反，使用先進的機器學習技術，基于圖像的Newron壞點預測是一種可以充分利用整個仿真圖像，以便為每個潛在壞點生成預測信息的工具和方法。Newron壞點預測能夠顯著減少所需的輸入信息量并提高壞點捕獲率。
來自Mentor的Qian Xie介紹了如何使用Calibre Wafer Defect Management和機器學習解決方案減少系統缺陷。隨著半導體制造繼續向更先進的技術節點推進，設計和工藝中引入的系統性缺陷（systematic defects）已成為限制良率的重要因素。因此，識別和表征這些系統性缺陷變得越來越重要。設計系統的缺陷分析通常是通過結合在線檢查結果和物理布局（設計）信息來完成的。在整個流程中，從準備檢查所關心的區域(care area) 到執行系統性缺陷根本原因分析， EDA軟件的使用起著重要作用。尤其是將機器學習技術與OPC特征向量提取相結合，我們可以對晶圓上的難以成像的版圖進行更精確的分析。本報告介紹了如何利用這些技術進行工藝窗口檢查（PWQ），主要關注于我們如何執行BFI至SEM下采樣，以及全芯片壞點預測以驗證PWQ晶片上的潛在壞點，從而獲得準確的工藝窗口，并辨別具有較高SEM缺陷命中率的系統性缺陷版圖。
來自ICRD的Xuelong Shi介紹了基于DCNN的SEM圖像輪廓提取的有效方法。SEM圖像輪廓提供了有關光刻質量和能力的寶貴信息。諸如CD和光刻膠側壁角的幾何特性可以從SEM圖像輪廓中提取或估計。這些幾何屬性可用于OPC模型校準，OPC模型驗證和光刻壞點（hotspot）檢測。這項工作提出了一種基于機器學習的SEM圖像輪廓提取方法。經過設計的深度卷積神經網絡(DCNN)和自制的高質量數據集相結合，用于輪廓模型訓練。基于高性能的圖像/特征表征以及硬件加速并行計算的顯著優勢，該模型實現了高精度和實時的輪廓提取操作，更重要的是，它提供了區分并分離SEM圖像頂部和底部輪廓的能力。另外，該模型不但去除了冗余的邊緣，而且修復了由不完善的工藝和測量技術導致的局部不連續性（local discontinuity）。
來自CUMEC的Zengzhi Huang介紹了如何在180nm節點硅光子MPW平臺上進行OPC初步開發。硅基光子技術已經成為各種應用場景中的使能技術，例如通訊，數據中心互連，LiDAR，光學傳感和量子計算。但是，許多研究小組或Fabless公司都無法使用與CMOS技術兼容的硅光子器件的制造設施。多項目晶圓（MPW）服務將成為令他們滿意的解決方案。光學鄰近校正（OPC）在硅光子MPW平臺中至關重要。本報告介紹了CUMEC的180 nm節點硅光子MPW平臺上的OPC初步開發工作。
來自JSR的Takanori KAWAKAMI介紹了面向5nm及5nm以下節點的先進光刻材料研究現狀。先進的器件制造需要高性能的光刻膠，例如將小尺寸圖形從光刻膠轉移到襯底材料上。光刻正在將極紫外(EUV)技術應用到器件制造中。EUV光刻目前正處于第一代大批量生產階段。它要求單次光刻可以實現半周期尺寸小于20納米的圖形制造，這正是圖形轉移非常具有挑戰性的原因。下一代EUV光刻技術需要進一步提高光刻膠性能，例如分辨率、靈敏度和圖形粗糙度。因此，深入理解5nm及以下節點的光子和材料隨機效應(photon and materials stochastic effects)是非常重要的。此外，在蝕刻襯底時還存在多種旋涂層(spin-on under layer)。因此，旋涂層材料在光刻膠相容性、反射率控制、平面化和刻蝕性能等方面的作用將日益重要。
來自PiBond的Sams Hsu介紹了用于半導體制造工藝的新型硅基材料。PiBond所生產的含硅基材料和平坦化的有機聚合物，主要應用在半導體產業中。這些材料在光刻的領域中，作為光刻膠或底層材料(underlayers)，介電及光電等應用，并最大化器件的功能。PiBond開發新型硅基光刻膠材料，可實現高分辨率的圖像。目前PiBond已經有一系列的材料被開發用于兩個主要的應用：一是作為直接可圖形化的硬掩膜(中間層)，二是作為直接可圖形化的材料。這兩個應用可以提升生產能力(throughput)及降低制作成本。本報告將討論和總結在硅基光刻膠材料和光刻堆疊發展領域的最新成就，此外也概述了最新材料發展再其他相關的應用。
來自3M的Garry Wang介紹了如何通過3M固化微離子交換樹脂床工藝處理PGMEA。隨著半導體技術節點的提升，無論是邏輯器件還是存儲器件，對生產制程中用到的液體中的金屬離子含量都提出了越來越高的要求。傳統的離子交換柱受限于流體動力方面的因素，通常只能處理到ppb水平，遠遠達不到目前先進技術節點要求的ppt水平，即為ppb的千分之一。PGMEA溶劑是一種典型的用于溶解光敏聚合物的溶劑(major solvent)，其含有的任何金屬離子都會潛在的影響光刻制程，從而擴散到功能性元器件中，降低其性能，良率或者使用壽命。在本研究中，SEMI標準2類等級的PGMEA原液通過3M金屬離子純化器去除金屬離子。3M金屬離子純化器采用3M固化微離子交換床技術建造，兩種樹脂類型可供選擇，一種基于強酸性陽離子交換樹脂，另一種基于氨基磷酸螯合樹脂。濾前和濾后液取樣測量二十種金屬離子濃度發現，單次通過3M金屬離子純化器，所有的金屬離子含量都有顯著下降，尤其是一些輕金屬離子，比如鈉和鉀。兩種樹脂類型的離子純化器的工藝條件和金屬離子去除效果在本文中都有討論。
來自FUJIFILM的TORU FUJIMORI介紹了如何減少EUV光刻中的隨機問題。極紫外(EUV)光刻技術已經準備好在7nm及以下技術節點中應用。實現EUV光刻的一個關鍵因素是EUV光刻膠材料的選擇，該材料必須具有15nm半周期以下分辨率，并且具有很高的靈敏度。然而，即使使用最新的EUV光刻膠，其性能仍然不足以滿足真正的大批量制造(HVM)的要求。其中一個關鍵的問題是隨機效應導致的“缺陷”，如納米橋連或納米縮頸(nano-pinching)。本報告介紹了如何減少EUV光刻中的隨機問題。
來自Technische Universit?t Ilmenau的Eberhard Manske介紹了基于針尖和激光的可替代性納米制造技術。可以在平面和亞納米級別的非平面上實現100毫米制造精度。近年來，越來越多基于AFM針尖或激光結構化的方法作為新的光刻技術方案引起了人們的注意。但到目前為止該技術大多只展示過微米級別的精度，測量和定位能力是不夠的。目前伊爾梅瑙工業大學在這方面研究的焦點在于制造能夠在平坦甚至非平坦表面上進行測量和構造的儀器。新開發的NFM-100納米加工機 為4英寸表面亞納米結構的跨尺度AFM針尖和激光納米加工領域的基礎研究提供了重要的實驗平臺。基于高精度的激光干涉儀已經具有20皮米的分辨率和亞納米再現性。它可以配備原子力顯微鏡頭和激光系統，這樣它就同時具備讀寫的功能。本報告介紹了了NFM-100出色的功能以及一些納米制造技術，例如基于Fowler-Nordheim電子場發射的先進掃描近端探針光刻、直接激光寫入和紫外納米壓印光刻。
來自南方科技大學的Qi-Huo Wei介紹了基于等離子元超掩模板的分子取向圖案化。控制分子取向是制造所有液晶器件的重要步驟。特別是基于液晶的平面光學元件、刺激響應彈性體和可編程折紙的獨特功能都依賴于空間上不均勻的分子取向。在這次演講中介紹了一種新的圖案化技術，通過使用等離子元超掩模可以將分子排列成幾乎任意的兩維和三維的指向矢場。不同于傳統的只在光強度上產生空間調制的光掩模，等離子元超掩模可產生光強度和偏振方向的空間調制。報告將展示由這種等離激元掩模板圖案化技術實現的一些應用，例如具有高效率，高品質的平面光學元器件。
來自復旦大學的Shisheng Xiong介紹了結合嵌段共聚物定向自組裝光刻技術和雙重圖案技術的亞10納米高分辨率圖案技術。半導體器件的持續小型化需要光刻技術的發展，從而能夠高密度的制造具有高均勻性的超小特征圖形。本報告介紹了通過嵌段共聚物(BCPs)定向自組裝(DSA)光刻技術和自對準雙重圖案化技術相結合從而實現了光刻圖案的間距縮放和產生超高密度特征。首先，使用高χ-嵌段共聚物定向自組裝技術形成線/空間圖案，將其用作生產mandrels的模板。然后使用連續滲入合成法合成在mandrels上的間隔層。通過移除mandrels，節距縮小，最終圖案的線寬約為5納米。
來自Chongqing University的Gaofeng Liang介紹了用于倏逝波干涉光刻的多層膜設計。由于傳統光刻系統只能利用傳播波，不能將攜帶掩模亞波長細節的倏逝波傳送到光刻膠，其光刻圖形的分辨力只能達到照明波長的一半。為了突破衍射極限并獲得更精細的圖形，近年來亞衍射光刻技術得到了大力發展。尤其是表面等離子體光刻被證明通過激發表面等離子體激元(SPPs)并與倏逝波耦合可以提高分辨力。基于此，他們設計并驗證了基于雙曲色散超材料多層膜結構的超分辨光刻器件。但金屬的高損耗使得穿過多層膜后的場強降低了幾個數量級，導致的曝光時間長且圖形深度淺。因此，在實現超分辨光刻圖形的同時保持高透光率顯得尤為重要。這里，他們提出了一種新的基于一維全介質光子晶體的光刻器件用于來產生深亞波長光刻圖形。這種設計為超分辨率光刻提供了一種降低傳輸損耗、提高光能效率的新策略。
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