半导体行业报告：计算光刻技术管控升级，光刻工艺设备、材料、软件.pptVIP

瓦森纳协议增加对 EUV 计算光刻软件的出口管制 根据集微网，去年年底《瓦森纳安排》进行了新一轮的修订，增加了两条有关半导体领域的出口管制内 容，主要涉及计算光刻软件和 12 英寸硅片切割、研磨、抛光等方面技术。其中，新版《瓦森纳安排》是 在原有版本基础上，增加了一条针对 EUV光刻掩膜而设计的“计算光刻软件”内容，而对符合光源波长短于 193 nm，或最小可分辨特征尺寸（MRF）为 45 nm或更小的图案（MRF=曝光光源波长*0.35/NA）的光刻机出 口管制标准尚未变化。 图表 1. 瓦森纳协议近 10 年对光刻技术的出口管控范围 MRF 时间 光源波长 计算光刻 （最小可分辨特征尺寸） 180nm 及以下 2009 之前 2010-2013 2014-2018 2019 以后 小于 245nm 小于 245nm 小于 193nm 小于 193nm 95nm 及以下 45nm 及以下 45nm 及以下 EUV 计算光刻技术管控 资料来源： THE WASSENAAR ARRANGEMENT，中银证券 计算光刻技术是通过对掩膜、光源的正向或反演优化，降低因衍射影响光刻效果的程度 “计算光刻”是利用计算机建模、仿真和数据分析等手段，来预测、校正、优化和验证光刻工艺在一系列图 案、工艺和系统条件下的成像性能。 计算光刻通常包括光学邻近效应修正（OPC）、光源-掩膜协同优化技术（SMO）、多重图形技术（MPT）、 反演光刻技术（ILT）等四大技术。随着线宽不断微缩，计算光刻软件的需求日益增加。 1、 光学邻近效应修正（OPC） 光学邻近校正(OPC)是一种光刻增强技术，主要在半导体器件的生产过程中使用，目的是为了保证生产过 程中设计的图形的边缘得到完整的刻蚀。这些投影图像因光学衍射而失真如果得不到纠正，可能大大改 变生产出来的电路的电气性能。光学邻近校正通过移动掩膜版上图形的边缘或添加额外的多边形来纠正 这些错误。根据宽度和间距约束（即基于规则的 OPC），或者是通过使用紧凑的模型动态仿真（即基于 模型的 OPC）的结果预先计算出一个查找表，根据这个查找表来决定怎样移动图案的边缘，找到最好的 解决方案。OPC的目标是尽可能的使硅片上生产出的电路与原始的电路一致。 一般来说，当晶圆上的线宽小于曝光波长时，必须对掩膜上的图形做邻近效应修正。例如，使用 248nm波 长光刻机，当图形线宽250nm 时，必须使用简单的修正；当线宽180nm 时，则需要非常复杂的修正。使 用 193nm波长光刻机，当最小线宽130nm时，就必须做图形修正。 2020 年 3 月 20 日 半导体系列 10 2 图表 2. OPC 优化之后的光刻效果异同 资料来源：《电子报》，中银证券 2、 光源-掩膜协同优化技术（SMO） 光源—掩膜协同优化(Source Mask Optimization, SMO)仿真计算的基本原理与基于模型的邻近效应修正类似。光 源—掩膜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。 由于光照参数和掩膜上的图形可以同时变化，优化计算的结果可能不是唯一。 SMO技术是 14纳米及以下技术节点必不可少的一项分辨率增强技术，针对特定层的设计规则、掩膜结构、 光刻胶层属性和结构等，根据光学模型对光源形状、强度分布和掩膜形状进行同时优化，以获得具有最 大光刻工艺窗口的定制型光源和修正后的掩膜形状。 图表 3. SMO 示意图 资料来源：中科院微电子所主页，中银证券 2020 年 3 月 20 日 半导体系列 10 3 3、 多重图形技术（MPT） 即用两个或更多个掩膜叠加成原始一张掩膜的形状，从而是每个掩膜形状的周围都有足够的空间实现 OPC 操控，进而确保可以与曝光/光刻。拆分的多个掩膜分布曝光，并最终曝光形成最初绘制的掩膜形状到晶 圆上。 图表 4. 多重图形技术示意图 资料来源：Mentor，中银证券 4、 反演光刻技术（ILT） 反演光刻技术，即将光学邻近效应校正（OPC）或光源-掩膜交互优化（SMO）的过程看作逆向处理的问题， 将光刻后的目标图形设为理想的成像结果，根据已知成像结果，根据成像系统空间像的变换模型，反演 计算出掩膜图像。 反演光刻技术非常复杂，特别是对整个芯片而言计算量很大。目前普遍的做法是先使用通常的模型修正 （OPC+SRAF）来完成掩膜数据的处理，然后找出其中不符合要求的部分。把这些“坏点”截取出来，局部做 ILT处理，得到最佳的修正。最后再把经 ILT处理后的部分贴回到数据中去。这种局部的 ILT处理，可以节 省大量的计算时间。 计算光刻软件产品市场被国际供应商垄断 参考中国科学院微电子研究所计算光刻课题组介绍，主流的计算光刻软件主要包括 Tachyo（n 荷兰 ASML