IBM展示高數(shù)值孔徑EUV工藝能力，瞄準(zhǔn)2納米以下節(jié)點(diǎn)量產(chǎn)

在2026年SPIE先進(jìn)光刻與圖案化會(huì)議上，IBM研究院將發(fā)表一系列相互關(guān)聯(lián)的演講，形成邏輯圖案化未來的統(tǒng)一路線圖——從圖像形成物理學(xué)到全流程模塊性能和器件級電氣結(jié)果。這些演講將共同展示業(yè)界如何從研究階段轉(zhuǎn)向下一代器件，并開始大規(guī)模生產(chǎn)。

在會(huì)議期間，IBM研究人員將發(fā)表幾項(xiàng)新研究成果，共同展示高數(shù)值孔徑EUV、偏振控制、隨機(jī)風(fēng)險(xiǎn)降低、下一代掩膜和光刻膠等多種技術(shù)如何協(xié)同推進(jìn)半導(dǎo)體制造的邊界。這些突破將實(shí)現(xiàn)尺寸和邊緣位置誤差的縮放，同時(shí)保持對芯片可制造性和總擁有成本的關(guān)注。

圖案化和鍵合解決方案

IBM研究院圖案化和鍵合解決方案高級經(jīng)理Luciana Meli將在會(huì)議的圖案化材料和工藝進(jìn)展分會(huì)上發(fā)表主旨演講，概述高數(shù)值孔徑EUV和其他分辨率增強(qiáng)技術(shù)如何創(chuàng)造必要的設(shè)計(jì)余量，以繼續(xù)縮放關(guān)鍵尺寸和邊緣位置誤差。她的結(jié)果表明在高數(shù)值孔徑制造準(zhǔn)備方面取得了明確進(jìn)展，提供了將圖案化和邊緣位置誤差控制擴(kuò)展到2納米節(jié)點(diǎn)以外所需的能力。IBM早在2021年就發(fā)布了全球首款2納米節(jié)點(diǎn)芯片。

Meli將在演講中進(jìn)一步詳述所涉及的技術(shù)和成本權(quán)衡，以及光刻路線圖為滿足未來縮放目標(biāo)所需的相應(yīng)調(diào)整。

光刻技術(shù)創(chuàng)新

IBM光刻研究員Martin Burkhardt也將在會(huì)議上發(fā)表演講，概述業(yè)界如何通過將k?因子（技術(shù)分辨率極限的表示）推得更低，并擴(kuò)展低數(shù)值孔徑和高數(shù)值孔徑EUV的實(shí)用性，在EUV光刻中繼續(xù)縮小器件尺寸和邊緣位置誤差。他將演示成像質(zhì)量如何越來越受到偏振、衰減和偏差的影響，并表明橫向電場或TE偏振照明在實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、高質(zhì)量成像方面具有強(qiáng)大的價(jià)值主張。

下一代技術(shù)路線圖

為了突破高數(shù)值孔徑EUV的極限，業(yè)界必須開始思考下一個(gè)十年需要什么光刻技術(shù)。IBM杰出工程師Allen Gabor將發(fā)表下一代路線圖，涵蓋先進(jìn)工具概念、預(yù)測性光刻膠指標(biāo)和能夠支持5納米以下間距成像的大格式掩膜技術(shù)。這些進(jìn)展通過連接光刻物理學(xué)、材料創(chuàng)新和可制造節(jié)點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)室研究和大規(guī)模生產(chǎn)下一代器件之間架起橋梁。

器件縮放研究進(jìn)展

另有三位研究人員將在會(huì)議上發(fā)表演講，說明當(dāng)前為改善器件縮放所做的工作：

柵極圖案化方面，單次曝光EUV柵極圖案化正在接近基本極限，因?yàn)殡S機(jī)噪聲在先進(jìn)節(jié)點(diǎn)推動(dòng)線寬粗糙度和局部關(guān)鍵尺寸均勻性挑戰(zhàn)。這些直接影響晶體管變異性和性能。IBM研究員Gopal Kenath將通過協(xié)同優(yōu)化光源、光刻膠和掩膜，包括三束照明和下一代材料，展示在50納米以下間距可能大幅減少低頻和整體粗糙度，打破低數(shù)值孔徑縮放關(guān)系并為未來柵極縮放開辟新途徑。

接觸孔圖案化方面，IBM研究員Dario Goldfarb將量化0.55數(shù)值孔徑EUV和0.33數(shù)值孔徑EUV之間的實(shí)際性能差異。使用化學(xué)放大光刻膠和金屬氧化物光刻膠，該研究評估關(guān)鍵尺寸和間距縮放，以及包括掩膜誤差增強(qiáng)因子、焦深、局部關(guān)鍵尺寸均勻性和隨機(jī)缺陷性在內(nèi)的其他關(guān)注點(diǎn)，確立高數(shù)值孔徑何時(shí)以及如何為二維特征提供產(chǎn)量相關(guān)改進(jìn)。

金屬圖案化和電氣相關(guān)性方面，IBM研究員Chris Penny將比較用低數(shù)值孔徑和高數(shù)值孔徑EUV圖案化的鑲嵌銅和減法釕流程。通過詳細(xì)表征，該工作將提供圖案化和集成選擇的清晰對比評估，以交付滿足下一代性能目標(biāo)的高保真互連。

生態(tài)系統(tǒng)合作創(chuàng)新

IBM研究團(tuán)隊(duì)將在演講中展示一個(gè)集成的研發(fā)管道，將基礎(chǔ)成像突破轉(zhuǎn)化為集成就緒的工藝模塊——最終轉(zhuǎn)化為器件級性能增益。從偏振工程成像的進(jìn)展到高數(shù)值孔徑互連演示，每項(xiàng)貢獻(xiàn)都加強(qiáng)了AI時(shí)代縮放的統(tǒng)一路線圖。

這16場技術(shù)演講集體突出了IBM半導(dǎo)體創(chuàng)新引擎的實(shí)力，涵蓋邏輯光刻、先進(jìn)封裝和計(jì)量學(xué)。這些努力通過奧爾巴尼生態(tài)系統(tǒng)的合作伙伴進(jìn)一步放大——包括TEL、Nova、Lam、ASML、Fractilia和布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室——他們的合作加速了整個(gè)半導(dǎo)體堆棧的進(jìn)展，并加強(qiáng)了整個(gè)創(chuàng)新管道。

以下是IBM及合作伙伴在今年會(huì)議上的完整演講列表：

IBM光刻路線圖：未來光刻工具和掩膜需求以及避免隨機(jī)缺陷的光刻膠要求

2026年2月24日，下午2-3點(diǎn)（太平洋標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間）｜會(huì)議中心，大宴會(huì)廳220A

在線二次離子質(zhì)譜對器件可靠性和性能的影響評估（與Nova聯(lián)合論文）

2026年2月25日，下午5-7點(diǎn)（太平洋標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間）｜會(huì)議中心，大廳2

使用高數(shù)值孔徑EUV光刻探索接觸孔圖案化的極限

2026年2月25日，下午2點(diǎn)（太平洋標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間）｜會(huì)議中心，210C室

使用偏振控制的EUV低k?光刻前景

2026年2月23日，上午11點(diǎn)-中午12點(diǎn)（太平洋標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間）｜會(huì)議中心，大宴會(huì)廳220A

通過光源-光刻膠-掩膜協(xié)同優(yōu)化縮放單次曝光EUV柵極線邊緣粗糙度

2026年2月24日，上午9-10點(diǎn)（太平洋標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間）｜會(huì)議中心，大宴會(huì)廳220A

減輕EUV光刻膠CD-SAXS計(jì)量中的X射線誘導(dǎo)損傷（與布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合論文）

2026年2月26日，下午4-5點(diǎn)（太平洋標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間）｜會(huì)議中心，210A室

超越縮放：AI時(shí)代的高數(shù)值孔徑EUV、邊緣位置誤差和隨機(jī)控制

2026年2月23日，上午10-11點(diǎn)（太平洋標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間）｜會(huì)議中心，210C室

評估三維工程干光刻膠膜在0.33數(shù)值孔徑和高數(shù)值孔徑EUV圖案化中的性能（與Lam Research聯(lián)合）

2026年2月24日，下午2點(diǎn)（太平洋標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間）｜會(huì)議中心，210C室

高數(shù)值孔徑EUV在先進(jìn)節(jié)點(diǎn)減法互連圖案化中的評估

2026年2月26日，上午11點(diǎn)（太平洋標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間）｜會(huì)議中心，大宴會(huì)廳220C

受晶圓形貌和掩膜版縫合影響的下一代先進(jìn)封裝光刻工藝優(yōu)化

2026年2月23日，下午2-3點(diǎn)（太平洋標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間）｜會(huì)議中心，大宴會(huì)廳220A

EUV緊間距應(yīng)用的光酸產(chǎn)生劑設(shè)計(jì)配方考慮（與Qnity聯(lián)合）

2026年2月24日，上午9點(diǎn)（太平洋標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間）｜會(huì)議中心，210C室

負(fù)性調(diào)色劑金屬氧化物光刻膠的優(yōu)化顯影方法和蝕刻協(xié)同優(yōu)化性能（與TEL聯(lián)合）

2026年2月23日，下午1-2點(diǎn)（太平洋標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間）｜會(huì)議中心，210C室

圖案化結(jié)構(gòu)上區(qū)域選擇性沉積工藝的在線XPS計(jì)量（與Nova聯(lián)合）

2026年2月25日，上午9-10點(diǎn)（太平洋標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間）｜會(huì)議中心，210A室

結(jié)合插值參考計(jì)量和OCD機(jī)器學(xué)習(xí)的混合鍵合銅凹陷在線監(jiān)測（與Nova聯(lián)合）

2026年2月24日，上午10-11點(diǎn)（太平洋標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間）｜會(huì)議中心，210A室

測量接觸孔分布用于預(yù)測缺失接觸孔率（與Fractilia聯(lián)合）

2026年2月26日，下午4點(diǎn)（太平洋標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間）｜會(huì)議中心，210A室

用于先進(jìn)半導(dǎo)體制造和全集成目標(biāo)計(jì)量的在線XPS（與Nova聯(lián)合）

2026年2月23日，下午4點(diǎn)（太平洋標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間）｜會(huì)議中心，210A室

納米片晶體管器件優(yōu)化計(jì)量的基于模型的拉曼模擬（與Nova聯(lián)合）

2026年2月24日，上午8-9點(diǎn)（太平洋標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間）｜會(huì)議中心，210A室

先進(jìn)封裝的光刻創(chuàng)新：實(shí)現(xiàn)大場集成的可擴(kuò)展性（與ASML聯(lián)合）

2026年2月23日，下午3點(diǎn)（太平洋標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間）｜會(huì)議中心，大宴會(huì)廳220A

Q&A

Q1：高數(shù)值孔徑EUV技術(shù)相比傳統(tǒng)EUV有什么優(yōu)勢？

A：高數(shù)值孔徑EUV技術(shù)相比0.33數(shù)值孔徑的傳統(tǒng)EUV，能夠顯著改善關(guān)鍵尺寸和間距縮放能力，提供更好的焦深、局部關(guān)鍵尺寸均勻性，并減少隨機(jī)缺陷性。這項(xiàng)技術(shù)為2納米以下節(jié)點(diǎn)的制造提供了必要的設(shè)計(jì)余量，能夠?qū)崿F(xiàn)更高精度的圖案化和邊緣位置誤差控制。

Q2：IBM如何解決EUV光刻中的隨機(jī)噪聲問題？

A：IBM通過多種方式解決隨機(jī)噪聲問題：協(xié)同優(yōu)化光源、光刻膠和掩膜系統(tǒng)，采用三束照明和下一代材料技術(shù)，使用TE偏振照明實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定高質(zhì)量成像。這些技術(shù)能夠大幅減少50納米以下間距的低頻和整體粗糙度，打破傳統(tǒng)縮放關(guān)系限制。

Q3：這些光刻技術(shù)突破對AI芯片發(fā)展有什么意義？

A：這些技術(shù)突破為AI時(shí)代的芯片發(fā)展提供了關(guān)鍵支撐。通過實(shí)現(xiàn)更小的器件尺寸和更精確的邊緣位置誤差控制，能夠制造出性能更強(qiáng)的AI芯片。IBM展示的集成研發(fā)管道將基礎(chǔ)成像突破轉(zhuǎn)化為實(shí)際的器件級性能增益，為AI計(jì)算需求提供了必要的半導(dǎo)體制造能力。