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巾帼心向党科技她力量首都女教授科技之星 [复制链接]

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喜迎二十大,科技她力量。中国共产*第二十次全国代表大会将于年秋季在北京召开。*的二十大顺利召开,是*和国家*治生活中的大事、喜事、盛事。首都女教授协会推出“科技之星”专栏,宣传先进事迹,凝聚巾帼榜样力量。

首都女教授协会女科技工作者专委会主任委员——李艳秋教授(第2期)

李艳秋,中共*员,现任北京理工大学教授(年入选长江学者奖励计划特聘教授)、博士生导师,北京市第十一届*代表。曾任中科院电工研究所室主任和研究员(百人计划)、哈尔滨工业大学任副教授(期间曾公派日本访问学者:日本RIKEN、姬路工业大学高度产业技术研究所、尼康公司半导体曝光事业部任客座研究员、副教授、高级工程师等)。现任中国光学学会光刻技术专委会副主任、国家标准化委员会MEMS标委会委员、首都女教授协会科技专委会主任、北京女性科技工作者协会副会长。

李艳秋教授长期致力于光学理论和技术研究、精密光学仪器或装备的设计研制。近40年的教学科研中,主持国家重大或重点、科技部和国家自然基金委、国际合作、省部及项目或课题30余项,发明专利余项、论文近篇。曾从事光折变非线性光学与光存储、半导体光学研究。近25年,聚焦DUV和EUV光刻机光学设计、光刻机波像差及偏振像差传检测、计算光刻技术、光刻机-掩模-工艺-检测等一体化协同设计研制技术,以及高分辨、多功能先进成像与光谱技术和仪器。

光刻机研制,使命重如山!

浸没深紫外(DUV)和极紫外(EUV)光刻机是极大规模集成电路制造的利器,我国长期无法采购到最先进的光刻机。目前先进的NA0.33(NXE:B、NXE:C)光刻机已经量产,高数值孔径(NA0.55)极紫外光刻机也离应用越来越近。面对西方制裁和限制,李艳秋教授深感中国自主研制光刻机的使命重如山。李艳秋团队瞄准国家重大战略需求和科技前沿,于2年2月归国至今,长期面向我国自主研制高端光刻机中“卡脖子”技术、先进材料和超颖表面的表征技术与仪器、多维度成像及光谱探测技术、医学诊疗和生命与健康等领域的重大需求,开展深入细致的学术研究与技术研发。

EUV光刻研发及应用已40余年历史。EUV光刻及可行性论证,源于上个世纪80年代软X射线(4-40nm波长范围)光刻:年,日本NTT的H.Kinoshita公布了他们利用镀有多层膜的2镜Schwarzschil光学系统,首次获得软x射线缩小投影光刻的验证结果。木下教授和尼康邀请李艳秋参加ASET联合项目:极紫外(EUV)光刻机研制。面向检测EUV光刻机波像差需要的高精度相移点衍射干涉仪研制、检测掩模缺陷需求、提高同步辐射13.4nmEUV线束照明掩模的强度和均匀性等需求,她3个月内设计完成了不同数值孔径的2、3、4面反射镜的成像和照明系统;木下教授委托美国公司加工、镀膜,团队进行ETS样机的集成、测试、曝光。年底(实现)-0年首次报道获得大面积(10mmx10mm)、60nmLine/SpaceEUV光刻曝光图形、40nm孤立线条图形,证明了EUV光刻机用于极大规模集成电路制造中的可行性。在尼康工作期间,李艳秋创新编制了含高能电子束相对论效应的电子光学设计程序,提高了电子束光刻成像精度;在电磁透镜设计中,打破传统规则的电磁透镜设计、加入修正小磁畴,提高电子光学成像分辨率和保真度,完善了电子束投影曝光机成像性能,同时完成NA0.25/6镜大视长50nmEUV光刻物镜设计、物镜热变形分析及其对成像性能的影响。3年,李艳秋在美国三束会议作大会开幕式邀请报告后,Giff先生(美国第一个将光刻机产业化的人)在SEMINewsLetter上,用2/3版面给予了高度评价。1年早春,李艳秋从中文导报上获悉华虹-NEC获得的光刻机落后美国、日本三代时,联想起在尼康半导体曝光事业部部长处看到的IBM禁售中国先进光刻机的贸易条款,潸然泪下,并深感使命重大。立即联系中国科学院,并被邀请应聘百人计划研究员。2年2月25日李艳秋回国至今,始终不忘初心、牢记使命,一直参与中国nm-28nmDUV和7nm-3nmEUV光刻机研制的立项建议、论证、规划和实施。潜心深耕光刻机研制中的“科学问题”和“卡脖子”技术,甘为人梯,潜心研究光刻机不断升级的成像理论、计算光刻分辨率增强、一体化协同设计研制、像差检测等“卡脖子”技术等。培养相关硕士博士毕业生余人。

2年12月至今,在国际自然基金委、“十五”期间科技部重大项目、“十一五”——“十三五”国家重大专项资助下,她带领团队率先利用光刻仿真软件PROPLITH,研究分析光刻机性能参数、掩模结构及参数、工艺参数对光刻成像性能的影响,为光刻机研制企业提供研究分析数据。率先建立了NA1.35浸没光刻机全光路、非傍轴近似、非远心、含3D偏振像差的严格矢量成像理论和仿真软件,实现更高精度的正向光刻仿真分析;同时,率先建立的严格矢量计算光刻、全曝光视场-低误差敏感度-多目标计算光刻、压缩感知快速计算光刻、高保真-贝叶斯压缩感知、全芯片-快速计算光刻技术等多种先进、快速、高保真、自适应计算光刻等分辨率增增强技术。面向未来9-1nm节点IC制造EUV光刻机发展的趋势和需求,建立了EUV光刻物镜的分组设计与优化等方法,设计了缩小倍率4、5和8,及数值孔径NA0.25、0.3、0.33、0.4、0.5、0.55、0.6和0.7的四反、六反、八反、十反一系列结构的非球面和自由曲面、共轴或离轴的EUVL物镜及其相匹配的照明系统,并对多层膜与物镜进行协同光学设计研究,获得高分辨、反射率均匀的EUV光刻成像设计结果;同时也对部分物镜系统进行了热变形分析与像差补偿设计、可制造性约束及其性能分析,设计了多种结构的一系列物镜及与之匹配的照明系统。其中NA0.33EUV曝光系统,能够满足22~13nm光刻技术节点设计性能的需求。同时也较早地开展了NA0.33EUV计算光刻研究。年春季率先设计并发表NA0.5-0.6变倍率EUV物镜,年,首次发表了NA0.5-0.6变倍率物镜需要的EUV光刻机照明系统设计,可在掩模面实现95%~98%的照明均匀性;同时对高NA大口径曝光系统需要的高性能多层反射膜进行了创新型设计,并申请了多项专利保护。

近期,在高NA0.55EUV物镜和照明系统设计以及计算光刻方面,取得了新的进展。在年,申请人及团队提出了一种用于EUV的基于梯度的计算光刻分辨率增强方法,研究了厚掩模低偏振像敏感度的计算光刻。研究经历和成果表明,她在DUV和EUV光刻机的照明系统-成像系统设计、加工、检测及其与掩模和工艺之间的协同设计优化方面,独树一帜。

为了验证光刻极协同设计研制技术,8年开始,团队自主设计并研制了NA0.75/小视场DUV研究型光刻机、NA0.5反射式-类EUV光刻机,并在此研究型光刻系统集成了多种像质检测传感器(图1-2,图3a),实测2个研究型小视场光刻成像性能与协同设计研制预期相符,证明了光刻设备与掩模/工艺/检测的一体化协同设计优化和研制技术的有效性。创新性建立了多种先进计算光刻方法(图3b)。引领和支撑企业和研究院所DUV、EUV光刻机研制。在光刻机偏振像差检测技术基础上,研制了新型-多功能偏振成像/光谱/OCT技术与系统(图4-9)。相关技术也将有利地支撑光刻机偏振器件和偏振像差高精度检测,并可拓展到半导体材料与器件、超颖表面特性表征、以及航天/遥感/化工/医药、医学诊疗等领域。

培养学科交叉人才,舍我其谁!

集成电路制造光刻机研制和应用,迫切需要高端的专业人才和多学科交叉的复合人才,李艳秋教授在教学科研中,不断挖掘学科交叉中的科学、技术、仪器、应用,注重培养学科交叉型人才。她从教近40年,依然怀着忐忑和敬畏之心,给予年轻人学术营养。每次上课前,依然需要0.5-1天时间备课。不仅重视在本科、硕士生和博士生教学中教书育人、思*育人,而且注重在实施国家重大项目实践中教书育人。本科生的“半导体物理”和硕士生的“高等光学”课,理论性强、难度极大,物理思想的解读和逻辑链上的关键问题、理论和应用的关系等是备课讲授的重点。硕士生“学科交叉中的光学技术与仪器”和博士生的“现代光学进展”课,需要授课教师有坚实的多学科理论和技术积累,以及应用领域的历史现状与发展趋势预测,并讲述多领域的过去、现在相关的光学理论、技术及仪器关联,同时预测未来多领域对光学理论和技术的需求。这些均需要融入多样性授课模式。

近15年,实验室毕业博士研究生23人、硕士研究生67人,为中国华为公司、阿斯麦(ASML)(中国)、EDA企业Cadence和Synopsys(上海)、中芯国际、武汉新芯、全芯智造技术有限公司、中科晶源微电子技术(北京)有限公司等企业,以及中科院多个研究院所、航天集团多个院所、中国船舶研究院、中国电子科技集团院所、中国兵器集团院所等,输送了大量高端专业技术人才以及学术/技术/管理骨干。

来源

女教授家园

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