光刻工藝過程可以用光學和化學模型，藉助數學公式來描述。光照射在掩模上發生衍射，衍射級被投影透鏡收集並會聚在光刻膠表面，這一成像過程是一個光學過程；投影在光刻膠上的圖像激發光化學反應，烘烤後導致光刻膠局部可溶於顯影液，這是化學過程。計算光刻就是使用計算機來模擬、仿真這些光學和化學過程，從理論上探索增大光刻解析度和工藝視窗的途徑，指導工藝參數的最佳化。
基本介紹
- 中文名：計算光刻
- 外文名：Computational Lithography
光刻工藝過程可以用光學和化學模型，藉助數學公式來描述。光照射在掩模上發生衍射，衍射級被投影透鏡收集並會聚在光刻膠表面，這一成像過程是一個光學過程；投影在光刻膠上的圖像激發光化學反應，烘烤後導致光刻膠局部可溶於顯影液，這是化學過程。計算光刻就是使用計算機來模擬、仿真這些光學和化學過程，從理論上探索增大光刻解析度和工藝視窗的途徑，指導工藝參數的最佳化。
計算光刻起源於20世紀80年代，它一直是作為一種輔助工具而存在。從180nm技術節點開始，器件上最小線寬開始小於曝光波長，光學鄰近效應修正變得必不可少，成為掩模圖形處理中的一個關鍵步驟。隨著技術節點的進一步縮小，修正技術不斷完善，得到了更高的修正準確度。到2008年左右，光刻機波長的縮小和透鏡的增大遇到瓶頸，更短波長的光刻機不能按時交付使用。工程師不得不使用已有的193nm浸沒式光刻機從事32nm至10nm邏輯器件光刻工藝的研發[1]。這時，光刻工藝解析度的提高完全依賴於所謂的解析度增強技術，包括最佳化光照條件使得圖形的解析度達到最佳、光學鄰近效應修正和添加曝光輔助圖形。2010年左右出現的光照條件和掩模圖形協同最佳化技術以及反演光刻技術更是把計算光刻推到了一個新的高峰。毫不誇張地說，從32nm技術節點以下，計算光刻已經成為光刻工藝研發的核心。
計算光刻是依靠專用軟體包來實現的，這些軟體包都是有專門的供應商提供的。一個晶片的尺寸最大可達32mmx26mm，其中最小圖形的線寬只有10nm，因此，一個光刻層的版圖檔案可達幾百個GB。而且隨著技術節點的推進，計算光刻的模型也越來越複雜，所需要的計算時間也更多。因此，計算光刻的運算量巨大，需要多CPU的並行計算。光刻工程師使用一些專用的測試圖形曝光，收集晶圓上的線寬數據，用來修正軟體里的模型，使之計算出的結果和實驗儘量吻合。
