“芯课堂系列之科普讲座”第一期活动顺利开讲

11月7日下午，由北京集成电路学会主办的“芯课堂系列之科普讲座”第一期活动开讲。本次科普讲座活动邀请清华大学教授、02家科技重大专项总体组专家/技术副总师/装备组组长、华卓精科创始人/首席科学家朱煜教授作为授课老师，为与会嘉宾及听众带来题为《集成电路光刻机技术》的科普报告。北京集成电路学会秘书长陈小男主持本次活动并讲话，北京经济技术开发区集成电路产业专班莅临出席。

朱煜教授在本次课程中详尽介绍了光刻机的原理、工艺、关键技术及发展趋势等内容。首先，朱教授介绍了光刻机的发展历程及关键技术提升。光刻工艺是对光刻胶进行曝光和显影形成三维光刻胶图形的过程，其工艺核心对准和曝光需通过光刻机来实现。IC制造过程中需要多次光刻，光刻成本约占IC制造成本的30%。自1958年集成电路发明以来，光刻机的发展历经接触式、接近式、步进投影光刻机，发展至当下集成电路生产线中主流的步进扫描投影光刻机，分辨率不断提升，技术难度逐步增加。光刻机分辨率的提升从缩短曝光光源波长、增大物镜数值孔径、降低工艺因子三个思路进行。光刻机的关键技术有曝光光学系统技术、曝光光源技术、计算光刻技术、超精密运动及其控制和量测技术。

接下来，朱教授分别介绍了DUV光刻机技术和EUV光刻机技术。DUV光刻机从单工件台系统架构发展至双工件台系统架构，将测量阶段和曝光阶段分别在两个工件台完成，使产率显著提升。2002年浸没光刻技术的引入，利用高折射率的液体介质缩短光源波长提高分辨率，再次完成了DUV光刻机的技术迭代。与DUV光刻机的结构不一样的地方在于EUV光刻机使用短波紫外光光源，EUV光刻机的光是由激光轰击锡滴，产生等离子体从而辐射产生。EUV光吸收率高，可被空气、透镜等许多材料吸收，因此EUV光刻机采用反射式系统，并对洁净真空度要求极高。除了以缩短曝光光源波长为思路的技术提升，还可以通过降低物镜数值孔径来提升分辨率。物镜数值孔径由0.33NA提升至0.55NA，焦深减小，工艺宽容度缩减，最小光斑尺寸减少到原有的60%，分辨率增加，且双图案层可用单次曝光进行代替，效率将大幅提高。

在报告的最后，朱煜教授还分享了几种新原理光刻技术的发展情况。当下光刻机研发难度高的技术本质在于光学、精密机械、控制、材料等众多单项技术被推向极致，且光刻机系统极为复杂。现有EUV光刻机价格昂贵、研制进度缓慢、投入量产前景存疑、关键技术卡脖子等原因，导致业界正迫切寻找新的技术方法满足未来芯片制造需求。典型的新原理光刻有电子束直写技术、表面等离子光刻、X射线光刻、双光束超分辨光刻等。新原理光刻技术种类繁多，绝大多数技术方案均停留在实验室原理验证阶段，研发和量产方面需要持续高投入，技术层面主要面临规模量产应用时在套刻精度、缺陷控制、产率及与主流工艺兼容性等方面的挑战，并与集成电路主流工艺兼容性、技术生态存在融合问题。

至此，“芯课堂系列之科普讲座”第一期活动圆满结束。本次活动共吸引了来自北方华创、燕东微、屹唐科技、北京大学、清华大学、中国科学院微电子研究所等近70家单位的200余位听众报名参加。