北理工李艳秋教授团队《先进计算光刻》出版

先进计算光刻技术是集成电制造装备和工艺的核心技术。

集成电路制造装备和工艺作为国家重大战略，再次纳入国家2035 规划。实现“中国芯”，必先攻克先进光刻技术。光刻技术是利用光刻设备，将掩模母版图形“高精度地复制”到光刻胶中的核心技术。为了延续摩尔定律，光刻分辨率增强技术不断突破光学成像系统的分辨极限。

▲ 光刻成像模型发展图

传统光刻分辨率增强技术包括离轴照明、基于规则的邻近效应修正、相移掩模等。传统的计算光刻包括基于模型邻近效应修正、光源-掩模优化等，发挥了重要作用。传统的计算光刻理论模型是在假设光刻系统(包括光刻机、掩模、光刻工艺)不存在误差(零误差系统)的理想情况下，利用“标量”成像理论，以特定节点对应的光刻性能指标为目标，建立逆向光刻成像模型和优化算法，获得满足光刻成像性能要求的掩模、光源的结构及光强分布，优化并调控成像光波的传播方向、振幅、相位，实现跨越瑞利衍射分辨极限的高分辨成像。

传统计算光刻采纳了零误差、局域坐标系、理想远心、单个光刻成像视场点的标量成像模型及算法。实际光刻系统受照明系统误差(光源结构、强度分布、偏振态)、掩模误差、物镜波像差、偏振像差、非远心成像等因素的影响，导致光刻区域内的各个视场点成像性能各异。传统计算光刻优化获得的掩模和光源偏离实际系统(含误差)需求的真值，导致工艺迭代优化的时间较长。

▲ 全芯片中选取4 个clip 示意图

所谓全芯片应用指从全芯片中选取一部分对光刻成像性能影响较为关键的clip，在优化光源图形的同时保证每个clip的成像保真度。

28～7nm 技术节点光刻成像误差容限更小，因此先进计算光刻必须建立“矢量”光刻成像理论、非零误差、多目标、全视场成像理论，以及先进、快速的算法。先进计算光刻可获得更加匹配实际光刻系统所需的光源和掩模结构，减少工艺迭代周期，最终实现高分辨、大焦深、高保真的光刻成像。

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《先进计算光刻》（李艳秋等著．北京：科学出版社，2024.4）一书在介绍光刻设备和光刻工艺的基础上，概述传统的分辨率增强技术和计算光刻的历史现状，重点介绍先进计算光刻特色内容：

• 采纳全光路严格的矢量光刻成像理论和模型，详细分析对比矢量成像模型与全光路矢量成像模型的成像精度；

• 零误差矢量计算光刻理论模型和先进算法，对比分析标量计算光刻和矢量计算光刻优化光源-掩模的异同和特征；

• 含光刻系统误差(如波像差和偏振像差)的计算光刻；

• 补偿多种误差影响的高稳定-低误差敏感度计算光刻；

• 含其他误差(如掩模厚度及侧壁角误差、工件台震动误差、工艺参数误差等)的计算光刻；

• 光刻设备-掩模-工艺多参数协同优化计算光刻。

同时，介绍多种非线性压缩感知、贝叶斯压缩感知的快速计算光刻技术，有效提高计算光刻效率。

▲ 针对线条图形的SMO 技术和SMPWO （光源-掩模-光瞳优化）技术的仿真结果对比图

希望本书能为从事光刻机研制、光刻工艺研发、集成电路设计与制造、掩模设计与制造、电子信息、光学及精密仪器研制领域的研究人员、工程师、教师和学生提供先进光刻成像与计算光刻方法和技术，促进相关领域的发展。

本文摘编自《先进计算光刻》（李艳秋等著．北京：科学出版社，2024.4）一书“前言”，标题为编者所加。

ISBN 978-7-03-078124-6

责任编辑：张艳芬 魏英杰

本书主要介绍作者在20 余年从事光刻机研发中，建立的先进计算光刻技术，包括矢量计算光刻、快速-全芯片计算光刻、高稳定-高保真计算光刻、光源-掩模-工艺多参数协同计算光刻等，能够实现快速-高精度-全曝光视场-低误差敏感度的高性能计算光刻。矢量计算光刻包括零误差、全光路严格的矢量光刻成像模型及OPC 和SMO 技术。快速-全芯片计算光刻包括压缩感知、贝叶斯压缩感知、全芯片压缩感知计算光刻技术。高稳定-高保真计算光刻包括低误差敏感度的SMO 技术、全视场多目标SMO 技术、多目标标量和矢量光瞳优化技术。光源-掩模-工艺多参数协同计算光刻包括含偏振像差、工件台振动误差、杂散光误差的光刻设备-掩模-工艺多参数协同优化技术。解决传统计算光刻在零误差假设、局域坐标系、理想远心、单个视场点获得的掩模-光源，无法最佳匹配实际光刻系统之所需，导致增加工艺迭代时间的问题。

本书可供从事光学成像、计算成像、计算光刻、芯片制造工艺、光刻机曝光系统设计-加工-检测-集成协同研制、空间光学、高性能光学仪器等领域的师生、科研人员、工程师、软件开发人员学习。

（本文编辑：刘四旦）

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