光机所提出“一种SMO关键图形筛选技术”优于国际同类技术水平

随着半导体技术的发展，光刻技术传递图形的尺寸限度缩小了2～3个数量级(从毫米级到亚微米级)，已从常规光学技术发展到应用电子束、 X射线、微离子束、激光等新技术;使用波长已从4000埃扩展到 0.1埃数量级范围。光刻技术成为一种精密的微细加工技术。集成电路制造中利用光学-化学反应原理和化学、物理刻蚀方法，将电路图形传递到单晶表面或介质层上，形成有效图形窗口或功能图形的工艺技术。

关键图形筛选技术是决定光源掩模优化技术(SMO—主要计算光刻技术之一)速度与效果的关键技术。日前，中科院上海光机所信息光学与光电技术实验室提出了一种SMO关键图形筛选技术，以图形的主要频率表征图形特征。设计了相应的主要频率提取方法、覆盖规则、聚类方法以及关键图形筛选方法，实现了SMO关键图形的有效筛选。并联合中科院微电子所研究团队，利用国际主流商用计算光刻软件进行了仿真验证，结果表明该技术优于国际同类技术水平。

计算光刻已经成为芯片制造不可或缺的关键技术

光刻工艺过程可以用光学和化学模型，借助数学公式来描述。光照射在掩模上发生衍射，衍射级被投影透镜收集并会聚在光刻胶表面，这一成像过程是一个光学过程;投影在光刻胶上的图像激发光化学反应，烘烤后导致光刻胶局部可溶于显影液，这是化学过程。计算光刻就是使用计算机来模拟、仿真这些光学和化学过程，从理论上探索增大光刻分辨率和工艺窗口的途径，指导工艺参数的优化。

光刻机又名掩模对准曝光机，曝光系统，光刻系统等，是制造芯片的核心装备。它采用类似照片冲印的技术，把掩膜版上的精细图形通过光线的曝光印制到硅片上。生产集成电路的简要步骤：利用模版去除晶圆表面的保护膜，将晶圆浸泡在腐化剂中，失去保护膜的部分被腐蚀掉后形成电路，用纯水洗净残留在晶圆表面的杂质。其中曝光机就是利用紫外线通过模版去除晶圆表面的保护膜的设备。一片晶圆可以制作数十个集成电路，根据模版曝光机分为两种：模版和晶圆大小一样，模版不动，模版和集成电路大小一样，模版随曝光机聚焦部分移动。其中模版随曝光机移动的方式，模版相对曝光机中心位置不变，始终利用聚焦镜头中心部分能得到更高的精度。成为的主流。

光刻机的主要性能指标有：支持基片的尺寸范围，分辨率、对准精度、曝光方式、光源波长、光强均匀性、生产效率等。高精度对准工作台、双目分离视场CCD显微显示系统、曝光头、气动系统、真空管路系统、直联式无油真空泵、防震工作台和附件箱等组成。

高端的投影式光刻机可分为步进投影和扫描投影光刻机两种，分辨率通常七纳米至几微米之间，高端光刻机号称世界上最精密的仪器。

光刻机一般根据操作的简便性分为三种，手动、半自动、全自动

1、手动：指的是对准的调节方式，是通过手调旋钮改变它的X轴，Y轴和thita角度来完成对准，对准精度可想而知不高了。

2、半自动：指的是对准可以通过电动轴根据CCD的进行定位调谐;

3、自动： 指的是 从基板的上载下载，曝光时长和循环都是通过程序控制，自动光刻机主要是满足工厂对于处理量的需要。

光源掩模协同优化技术(简称 SMO)

仿真计算的基本原理与基于模型的邻近效应修正类似。对掩模图形的边缘做移动，计算其与晶圆上目标图形的偏差，即边缘放置误差。在优化时模型中故意引入曝光剂量、聚焦度、掩模版上图形尺寸的扰动，计算这些扰动导致的晶圆上像的边缘放置误差。评价函数和优化都是基于边缘放置误差实现的。光源掩模协同优化计算出的结果，不仅包含一个像素化的光源，而且包括对输入设计做的邻近效应修正。

光源掩模协同优化技术主要优化思路分为两种，其中一种是全局优化光源和优化掩模交替进行，直至结果满足要求，即交替优化算法。另一种是局部的掩模和光源进行协同优化，充分考虑两者之间的耦合作用，来获得优化光源，即协同优化算法。光源掩模协同优化需要光刻机具备像素式光照系统的硬件条件，这种光照系统使用多个镜子的阵列，把光线反射到一个固定区域，形成任意形式的光照强度分布。这种光强分布是由很多像素组成的。每一个像素的强度可以由计算机程序控制。如果光刻机不支持像素式光照系统，可以把光源掩模协同优化中的光源先定成标准的参数式照明。

新闻来源：中国科学院上海光学精密机械研究所

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