服务于22纳米CMOS技术节点的反向光刻计算机模拟

项目名称： 服务于22纳米CMOS技术节点的反向光刻计算机模拟

项目编号： No.60876073

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2009

项目学科： 金属学与金属工艺

项目作者： 张进宇

作者单位： 清华大学

项目金额： 28万元

中文摘要： 这项工作的研究领域为深亚波长光刻过程中逆向光刻技术的理论和实现，主要创新点为： 1. 建立了光刻仿真系统的实现，可以对任意光源为光学系统建模，包括标量和矢量模型；给定任意掩模，获得wafer上成像的输出；考虑光刻胶，以及离焦等因素。 2. 在上述光刻平台的基础上，实现了多种掩模以及光源优化算法： 1) 提出了在部分相干模型下的基于梯度的方法；同时将基于梯度的反相光刻方法与双曝光技术结合起来，构建了一种基于双极分解方法来提高光刻系统的分辨率； 2) 提出了基于代价函数约化的掩模优化方法，在计算速度和鲁棒性方面大大优于传统的梯度法和退火算法； 3) 提出了基于梯度的光源和掩膜协同优化算法，优化效率和效果比起文献上的方法有很大改善； 4) 采用GPU进行光刻模拟并行计算； 5) 对3D掩模效应进行了建模，并构建了一种基于对象的ILT方法来对3D掩模效应进行修正。 6) 采用level set方法进行掩膜优化。我们用粗网格近似的方法，把原本在细网格上进行的优化，转化为粗网格上进行，从而大大提高优化的效率，而优化的结果和直接在细网格上优化结果相当。

中文关键词： 光刻模拟；反向光刻；优化算法；部分相干光学模型；光源和掩模协同优化

英文摘要： This work studied inverse lithography technology (ILT) for sub-wavelength lithography simulation. The main achievement includes: 1. Set up a lithography simulation platform. In this platform, both the scalar and vector image model can be used for light source model. The light intensity distribution on wafer can be calculated for different mask technologies and mask patterns. 2. Cost function reduction method (CFRM) is proposed for mask optimization. This method is more efficient and robust than previous mask optimization methods. 3. A gradient-based source and mask optimization (SMO) method is proposed. This method is much effective and efficient than previous SMO methods. 4. Graphic processing unit (GPU) is used to perform ILT calculation parallization. 5. 3D mask effect is modeled and applied in the mask optimization. 6. Level-set method is used to perform mask optimization. The mask optimization is then performed on coarse girds and the final result is acquired by extracting mask patterns from coarse grids to fine grids.

英文关键词： Lithography simulation; Inverse lithography technology; Optimization algorithm; Partial coherence image model; Source and mask optimization