对话北京理工大学特聘教授李艳秋

发布时间：2025-04-26　点此：449次

来历：半导体工业纵横

芯片出产首要包含堆积、光刻、蚀刻等过程，其间光刻是半导体芯片出产中最要害一环，首要担任把芯片规划图画通过光学显影技能转移到芯片外表，从而完结在半导体晶片外表上制作细小结构。光刻机出产具有高技能门槛，需求高度精度设备和严厉的操控流程，以到达所需的制作精度。而先进的芯片制程工艺需求先进的、高分辩率的光刻机，因而光刻机直接影响芯片的工艺制程与功能。

在全球化的集成电路工业科技比赛中，光刻技能的打破至关重要。怎么推动国产光刻设备和技能的研制及工业化更是业界所重视的一个重要课题。

在第八届世界先进光刻技能研讨会期间，北京理工大学光电学院特聘教授，国家级领军人才方案当选者李艳秋接受了半导体工业纵横的采访。作为学术界的资深专家，她深入解读了我国和世界上光刻工业的现状，阐释了我国在集成电路工业未来的开展途径，以及光刻工业等相关范畴的开展。

全球光刻工业开展多由政产学研联合促进

现在，光刻机商场呈寡头独占格式，由国外企业主导，ASML、Nikon、Canon 占绝大多数商场份额。全球光刻机商场由国外企业主导，首要竞赛公司为荷兰 ASML、日本 Nikon 和 Canon，其间 ASML 占肯定霸主位置，ASML 商场份额占比 82.1%，Canon 占比 10.2%，Nikon 占比 7.7%。

采访中，李艳秋描绘了全球光刻设备和工业的开展格式。全球光刻设备的研制和工业始于 70 时代，阅历了触摸式光刻、接近式光刻、缩小投影光刻等。上述光刻技能和设备及其工业开展和使用，首要会集在美国、日本、欧洲、我国（大陆和台湾）等国家。各国根据本国芯片制作的需求，收购相应的光刻设备，研制光刻工艺等，终究制备出满足要求的芯片。

众所周知，日本尼康和佳能、荷兰 ASML 具有先进的光刻机设备和光刻技技能。EUV 光刻技能是日本木下博雄首要提出和创造的。1986 年，时任日本电信巨子 NTT 研讨员的木下博雄（Hiroo Kinoshita）搭建了世界首台 EUV 光刻试验设备并取得了扫描式曝光效果。

李艳秋从事光刻相关研讨近 30 年，曾接受到木下博雄教授和尼康约请，参加了 ASET 联合项目：极紫外（EUV）光刻机研制。面向检测 EUV 光刻机波像差检测需求，曾从事高精度相移点衍射干涉仪研制、检测掩模缺陷需求、前进同步辐射 13.4nm EUV 线束照明掩模的强度和均匀性等需求，她曾规划完结了不同数值孔径的 2、3、4、6 面反射镜的成像和照明体系。

在尼康作业期间，李艳秋立异编制了含高能电子束相对论效应的电子光学规划程序，前进了电子束光刻成像精度；在电磁透镜规划中，打破传统规矩的电磁透镜规划、参加批改小磁畴，前进了电子光学成像分辩率和保真度，完善了电子束投影曝光机成像功能。2003 年，李艳秋在美国三束会议作大会开幕式约请陈述后，Giff 先生（美国第一个将光刻机工业化的人）在 SEMI News Letter 上，用 2/3 版面给予了高度评价。

2002 年，李艳秋回国后在国家天然基金委、「十五」期间科技部严重项目、「十一五」——「十三五」国家严重专项赞助下，带领团队首先使用光刻仿真软件 PROPLITH，研讨剖析光刻机功能参数、掩模结构及参数、工艺参数对光刻成像功能的影响，为光刻机研制企业供给研讨剖析数据。

采访中，李艳秋结合自己在日本尼康公司、姬路工业大学木下博雄试验室、我国科学院以及北京理工大学从事光刻机研制相关的曝光体系光学规划、像差检测与操控、核算光刻等阅历提出，不同国家光刻技能及设备的开展均由政府、企业、研讨院所、大学联合促进，树立产学研联合研制组织或工业联盟，各自发挥其优势，并分工协作。

例如：1998—2000 年期间，在欧、美、日半导体工业规划的框架下，世界半导体协会联合欧洲、美国、日本，别离树立了相应联合研制组织，并分工协作。一起规划和确认了不同光刻技能节点，光刻机研制需求的要害技能以及定量方针。终究，上述联合研制项目和方针，由欧洲、美国、日本一起完结。完结了 EUV 光刻机产品。

多方协作加强人才培育

工业开展，人才先行。集成电路是高技能型工业，因而集成电路人才的培育无疑是工业开展的重中之重。作为集成电路中的要害技能，光刻机技能触及精密机械、光学、材料科学及操控技能等多个要害学科范畴。集成电路制作光刻机研制和使用，迫切需求高端的专业人才和多学科穿插的复合人才。光刻技能范畴的人才培育体系关于推动该范畴的技能前进和工业开展至关重要。

2021 年，国务院学位委员会、教育部正式发布了《国务院学位委员会教育部关于设置「穿插学科」类别、「集成电路科学与工程」和「国家安全学」一级学科的告诉》。《告诉》称，经专家论证，国务院学位委员会同意，决议设置「穿插学科」类别（类别代码为「14」）、「集成电路科学与工程」一级学科（学科代码为「1401」）和「国家安全学」一级学科（学科代码为「1402」）。在短短两三年时间内，集成电路就成为一级学科，这种「腾跃」在学科史上实属稀有。

对此，李艳秋说到，当时国家有关部门、教育部，现已拟定并执行了集成电路专项的培育方案。有关校园（如北京理工大学）现已拟定了集成电路专项研讨生的培育方案和配套方针，并与相关企业拟定了联合培育研讨生的具体方案。但现在依然面临一些应战，还需求大力推动集成电路范畴的人才培育。

更好地完结高校和企业之间的产学研结合以前进光刻技能的研制功率和工业化水平是燃眉之急。李艳秋指出，国外企业与高校的协作对光刻技能和设备研制发挥了重要的效果。例如美国 Intel、IBM 等公司赞助美国高校，为集成电路工业培育了很多的人才。一起，ASML、Nikon、台积电等相关企业，一向与有关高校有着深度的协作。她认为，国内的企业和高校应该进一步加强深度协作扩展协作规划，培育更多的集成电路制作所需求的人才。未来 10 年，我国应该进一步促进集成电路企业和大学的实质性协作，加快培育集成电路配备、制作、检测等范畴的人才。

这些光刻技能值得重视

长久以来，EUV 光刻机都是先进制程得以连续的必备设备，ASML 作为全球第一大光刻机设备商，一起也是全球仅有可供给 EUV 光刻机的设备商。通过十年的研制，ASML 于 2023 年 12 月正式向英特尔交付了首个 High NA（高数值孔径）EUV 光刻体系——TWINSCAN EXE:5000 的第一批模块。依照世界半导体协会发布的 roadmap 以及 ASML 等公司的研制方案，超高 NA 的 EUV 光刻机，将在未来研制完结。其它光刻技能, 如 EUV 相关技能、电子束曝光、核算光刻等技能，也发挥重要效果。

李艳秋在日本木下博雄试验室和 Nikon 作业期间首要从事电子束缩小投影曝光体系光学规划。她说到，电子束光刻技能包含电子束直写技能和缩小投影曝光技能。其间，电子束直写技能可用于制备集成电路光刻需求的掩模版。2000 年，李艳秋曾参加了日本 Nikon 公司和美国 IBM 公司协作，从事电子束曝光体系研制，研制了电子束缩小投影光刻机，并完结了电子束缩小投影曝光。她也指出，这种技能存在曝光面积很小、拼接差错难以操控、功率低的缺陷。所以，Nikon 公司和 IBM 公司停止了协作项目。

核算光刻是极大规划集成电路制作的核心技能之一。跟着 IC 节点的不断下移，关于工艺的要求越来越苛刻。核算光刻技能对推动光刻工艺前进，做出了巨大贡献。

传统光刻分辩率增强技能包含离轴照明、根据规矩的附近效应批改、相移掩模等。传统的核算光刻包含根据模型附近效应批改、光源－掩模优化等。传统的核算光刻理论模型是在假定光刻体系（包含光刻机、掩模、光刻工艺）不存在差错（零差错体系）的抱负情况下，使用「标量」成像理论，以特定节点对应的光刻功能方针为方针，树立逆向光刻成像模型和优化算法。

28～7nm 技能节点光刻成像差错容限更小，因而先进核算光刻有必要树立「矢量」光刻成像理论、非零差错、多方针、全视场成像理论，以及先进、快速的算法。先进核算光刻可获得愈加匹配实践光刻体系所需的光源和掩模结构，削减工艺迭代周期，终究完结高分辩、大焦深、高保真的光刻成像。

李艳秋团队在 20 余年从事光刻机研制中，树立的先进核算光刻技能，包含矢量核算光刻、快速－全芯片核算光刻、高安稳-高保真核算光刻、光源－掩模－工艺多参数协同核算光刻等，可以完结快速－高精度－全曝光视场－低差错敏感度的高功能核算光刻。

近年来，机器学习等 AI 技能蓬勃开展，这些新式技能更是被研制人员使用在核算光刻范畴中。例如，机器学习有助于核算光刻相关的厚掩模衍射谱的快速核算，有助于快速、高精度核算光刻，前进光刻成像功能。

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