光刻机是极大规模集成电路制造的核心装备,深紫外光刻机是用于先进技术节点芯片制造的主流光刻设备。光刻机的成像质量直接影响光刻机性能指标,是光刻机正常工作的前提。作为提高光刻成像质量的重要手段,计算光刻技术在光刻机软硬件不变的条件下,采用数学模型和软件算法对照明光源、掩模图形和工艺参数等进行优化,使目标图形高保真度地成像到硅片上。光刻成像模型是计算光刻技术的基础,成像模型仿真精度和速度的不断提高支撑了计算光刻技术的发展。结合本团队的研究工作,介绍了光刻成像模型的发展,总结了光学邻近效应修正技术、光源掩模优化技术和逆向光刻技术这三种主要计算光刻技术的研究进展。
计算光刻技术是提高分辨率的重要手段,是连接芯片设计与制造的桥梁。首先,介绍了计算光刻技术的起源即第1代光学邻近效应校正(OPC)技术,基于规则的OPC;随后,以14 nm芯片制造过程为例介绍了现代芯片制造采用的各种计算光刻技术,包括基于模型的第2代OPC技术、光源掩模联合优化技术、二次成像图形拆分技术。最后,介绍了计算光刻的发展趋势,包括反向光刻技术、曲线掩模、人工智能应用及协同优化。综合芯片设计、制造、检测的集成优化将是未来计算光刻发展的主要方向。