实施综述

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作者：荆淮侨 来源：中国科学报受SCIE期刊《极端制造》极端制造编辑部邀请，华中科技大学教授刘世元团队近日在该刊上发表了《10nm及以下技术节点晶圆缺陷光学检测》的综述文章，对过去十年中与光学晶圆缺陷检测技术有关的新兴研究内容进行了全面回顾。随着智能终端、无线通信与网络基础设施、智能驾驶、云计算、智慧医疗等产业的蓬勃发展，先进集成电路的关键尺寸进一步微缩至亚10nm尺度，图形化晶圆上制造缺陷的识别、定位和分类变得越来越具有挑战性。传统明场检测方法虽然是当前晶圆缺陷检测的主流技术，但该方法受制于光学成像分辨率极限和弱散射信号捕获能力极限而变得难以为继，因此亟需探索具有更高成像分辨率和更强缺陷散射信号捕获性能的缺陷检测新方法。据了解，晶圆缺陷光学检测方法的最新进展包含了缺陷可检测性评估、光学缺陷检测方法、后处理算法等三个方面。其中，缺陷可检测性评估，包含了材料对缺陷可检测性的影响、晶圆缺陷拓扑形貌对缺陷可检测性的影响两个方面。在多样化的光学缺陷检测方法上，目前，晶圆缺陷光学检测系统可根据实际使用的光学检测量进行分类。在后处理算法方面，根据原始检测图像来识别和定位各类缺陷，关键在于确保后处理图像中含缺陷区域的信号强度应明显大于预定义的阈值。在该综述研究中，也总结了代表性晶圆缺陷检测新方法。具体可划分为明/暗场成像、暗场成像与椭偏协同检测、离焦扫描成像、外延衍射相位显微成像、X射线叠层衍射成像、太赫兹波成像缺陷检测、轨道角动量光学显微成像。研究人员认为，基于深度学习的缺陷检测方法的实施流程非常简单。首先，捕获足够的电子束检测图像或晶圆光学检测图像。其次，训练特定的神经网络模型，从而实现从检测图像中提取有用特征信息的功能。最后，用小样本集测试训练后的神经网络模型，并根据表征神经网络置信水平的预定义成本函数决定是否应该重复训练。据介绍，尽管图形化晶圆缺陷光学检测一直是一个长期伴随IC制造发展的工程问题，但通过与纳米光子学、结构光照明、计算成像、定量相位成像和深度学习等新兴技术的融合，其再次焕发活力。该团队介绍，这一研究领域的前景主要包含以下方面：首先，为了提高缺陷检测灵敏度，需要从检测系统硬件与软件方面协同创新。同时，为了拓展缺陷检测适应性，需要更严谨地研究缺陷与探测光束散射机理。此外，为了改善缺陷检测效率，需要更高效地求解缺陷散射成像问题。除了IC制造之外，上述光学检测方法对光子传感、生物感知、混沌光子等领域都有广阔的应用前景。相关研究人员表示，通过对上述研究工作进行评述，从而阐明晶圆缺陷检测技术的可能发展趋势，将为该领域的新进入者和寻求在跨学科研究中使用该技术的研究者提供有益参考。华中科大机械学院研究员朱金龙、博士后刘佳敏为该文共同第一作者，华中科大教授刘世元以及朱金龙为共同通讯作者。相关论文信息：https://doi.org/10.1088/2631-7990/ac64d7

National Science Review(NSR，《国家科学评论》英文版)是为了适应我国科学研究国际地位快速提升而创办的综述类期刊。作为中国第一份英文版综述性期刊(季刊)，NSR致力于全面展示国内外各科学领域的代表性研究成果，追踪报道重大科技事件，深度解读中外科学界热点研究和重要科技政策等。 　　为全方位、多角度地反映中国自然科学各领域的重要科学成就，NSR除了偏重于发表以中国代表性重大研究进展为主题的综述性论文外，还将设立社论、观点、研究亮点、读者来信和短评、专家访谈、圆桌论坛等多个栏目 对国家科技管理者的高端访谈和对国家科技政策的解读将是NSR的重要特色之一。 　　NSR的主管机构为中国科学院，主办和出版单位为科学出版社，海外推广将与牛津大学出版社合作进行，通过HighWire数字出版平台面向世界科学界开放获取(Open Access)。 　　NSR的编委会由153名国际知名科学家组成，其中以中国科学院外籍院士为主的国际编委占41%。主编为白春礼，常务副主编为蒲慕明，各学科副主编分别为：薛其坤【数理科学】、高松【化学科学】、施一公【生命科学】、周忠和【地球科学】、逯高清【材料科学】、郭雷【信息科学】。 　　NSR的主要栏目设置： 　　Editorial(社论)：由主编、副主编、编委或特邀国内外专家执笔，针对本刊办刊方针和内容、国内外科学发展和相关议题发表评论(不代表本刊立场)。 　　Reviews(综述)：NSR的主打栏目，专注于对各学科领域的最新进展做综述性、前瞻性论述，包括国际上的进展和中国科学家近年的成果，提倡中外专家联合撰写。 　　Perspectives(观点)：对某一领域科学研究重要突破的点评，讨论解读中国重要的科技政策、科技会议、科技教育、科技应用、及与社会相关议题等。 　　Research Highlights(研究亮点)：近期内发表的一篇重要原创性研究论文的解读(以华人科学家研究为主)。 　　Letters & Commentaries(短评)：本刊读者对刊物发表内容的点评，或者对公众关心话题的讨论。 　　Interviews(访谈)：对国内外有重要贡献科学家和中外科技政策主导者的访谈。 　　Forum(论坛)：作为有及时性和争议性议题的讨论平台，如有关科技发展、科技政策和体制、基金分配机制、和其他与社会有关议题。可以各种形式发表，包括点评、圆桌会议或对话记录等。 　　Special Topic(专题报道)：每期选择一个中外自然科学的重大研究进展做全方位报道，包括相关观点、访谈、简评、展望、专题综述等。 　　即将陆续在线出版的文章不仅包括白春礼、蒲慕明、薛其坤、高松、施一公、周忠和、饶毅、江雷、王中林、郭光灿、唐本忠、成会明、汪品先、李家洋、Ooi Beng Chin等NSR编委或国际一流科学家的Editorial、Reviews、Perspectives等各类文章，而且还有对NSFC主任杨卫院士的Interviews，有蒲慕明、汪品先、饶毅、王鼎盛、李亚栋等一线科学大家参与的有关&ldquo 中国科学基金资助机制&rdquo 的Forum等等。