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标题: 计算光刻：按比例缩小的密友 [打印本页]

作者: update 时间: 2010-9-26 08:14
标题: 计算光刻：按比例缩小的密友
计算光刻无疑是摩尔定律连续续跨越4大技术节点的历程中较为辉煌的一个故事。过去半导体芯片主要通过物理特征的变化，来实现按比例缩小，包括通过减小光刻线波长、增大数值孔径（NA），以及形成可实现化学放大的光刻胶。从特征尺寸进入180nm开始，软件成了芯片按比例缩小的主要推动力。

计算光刻的原理是将软件体系结构和高性能计算与扫描设备、光刻胶和刻蚀工艺结合起来，形成可通过校正掩模形状来弥补物理范畴的不足的系统。

计算光刻也是评估摩尔定律有效期限的手段之一，对于在先进技术节点实现这种校正是必须的，对计算光刻进行回顾很有意思。人们对28nm技术节点的预测表明，要校正核心层，需要10台teraflops连续工作24小时。从这个角度来说，2002年前全球超级计算机 500强列表中的超级电脑都无法达到这种水平。

创新的关键在于对高性能计算领域的研究，让标准计算机能通过以太骨干网连接起来，共同解决此问题。特别令人惊叹的是，半导体行业仅仅通过800个CPU核，就能实现这种性能水平。

在EUV光刻技术仍不成熟时，持续实现按比例缩小需要计算光刻技术的持续大幅创新。当前实现两次显影、两次双极光刻、基于模型的次分辨率辅助特征（SRAFs）、以及优化照射器的技术都处于最新开发或部署阶段。

计算光刻技术最具前景的方面在源掩模优化（SMO）领域。此处的优化不仅仅指对掩模单独进行修改，而且在设计的基础上同时对照射器和掩模同时进行优化。源掩模优化还可能大幅增加193nm扫描型光刻机可加工的工艺窗口，可将其用于将光学光刻延伸至16 nm技术节点。

EUV光刻技术将在未来一段时间成为主流。在90nm技术节点时，人们就提出用EUV光刻取代193nm技术，当前采用EUV光刻仍然存在争议。尽管仍有支持者认为EUV光刻是22/20nm技术节点的解决方案，另有许多人同时认为，不断出现的技术问题会将EUV的推广应用延迟到16/14nm技术节点。

尽管部分评论人士看到了EUV光刻技术对计算光刻技术的取代，但EUV的开发进度延期使之未成为现实。只需对k1（参考瑞利公式：分辨率= k1*1/NA）进行思考，有助于理解为何这种印象是错误的。在90 nm技术节点时，关键层的k1约为0.55，因此必须基于模型进行光学近似校正（OPC）。16 nm技术节点时，关键层的EUV光刻的k1甚至将小于0.47，假设NA为0.25，表明计算光刻的必要性。

不过，仅用k1无法让我们一窥全貌。EUV光刻同时还存在两大远程效应导致的失真：耀斑和掩模回蚀死角。这些效应能使光刻母板的总偏差超过10nm，因此需要进行补偿，形成按比例缩小所必需的关键尺寸一致性（CDU）。

“终结”二字经常出现在头版头条，我们多年来看到过很多有关半导体制造的头条新闻。我年事已高，已经记不得何时人们曾经坚信，微米以下的制造无法实现。现在真正清楚的是，按比例缩小的经济学是创新最强大的驱动力，它影响着成千上万的工程师们的行为，并推动大规模的企业投资。

某些时候，“终结”会发生；毕竟，很难想象器件的栅能比原子的半径还小。但在那之前，计算光刻的持续进步将有助于推动未来几个技术节点的到来。

作者: guochengzheng 时间: 2013-9-1 00:21
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