LithoDreamer: 다단계 계산 리소그래피를 위한 물리 기반 세계 모델

LithoDreamer: A Physics-Informed World Model for Multi-Stage Computational Lithography

반도체 기술 노드가 축소됨에 따라, 수율과 성능을 보장하기 위해 계산 리소그래피가 필수적입니다. 그러나 기존 모델은 마스크 최적화, 광학 이미징, 레지스트 노출 및 현상 과정을 포함하는 연속적인 물리 공정을 정확하게 반영하지 못합니다. 이러한 한계를 극복하기 위해, 우리는 다단계 계산 리소그래피를 위한 최초의 물리 기반 세계 모델(WM) 프레임워크인 LithoDreamer를 제시합니다. LithoDreamer는 '레이아웃-마스크-레지스트 이미지-현상 후 이미지(ADI)' 파이프라인을 의사 결정 기반의 다단계 진화 시스템으로 표현합니다. LithoDreamer는 인접 상태 간의 특징 변화를 포착하여 각 단계별 물리 기반 잠재 공간을 모델링하며, 이를 통해 공정 개입 탐색을 제어하고 후속 상태 전환을 유도합니다. 우리는 지속적인 감독 없이 해석 가능한 개입 최적화를 달성하기 위해, 개입 경로 간의 잠재 차이를 변분 진화 제약 조건과 비교하는 대비 변분 최적화 패러다임을 제안합니다. 이를 통해 모델이 실제 리소그래피 물리학에 부합하는 결과를 생성하도록 유도합니다. 실험 결과, LithoDreamer는 순방향 진화 및 역방향 계획 모두에서 최고 수준의 성능을 달성했습니다. 당사의 리소그래피 데이터셋은 GitHub(https://github.com/7jiangyq/lithodreamer.git)에서 공개적으로 이용 가능합니다.

As semiconductor technology nodes scale, computational lithography is essential for ensuring yield and performance. However, lithography is a continuous physical process involving mask optimization, optical imaging, resist exposure, and development, which existing models fail to capture. To overcome this limitation, we present LithoDreamer, the first physics-informed World Model (WM) framework for computational lithography, which formulates the ``Layout-Mask-Resist Image-After Development Image (ADI)'' pipeline as a decision-driven multi-step evolution system. LithoDreamer captures feature changes between adjacent states to model stage-specific physics-informed latent spaces, in which it controls process intervention exploration and drives subsequent state transitions. To achieve interpretable intervention optimization without continuous supervision, we propose a contrastive variational optimization paradigm that contrasts the latent differences between intervention paths with variational evolution constraints, guiding the model to generate evolutions consistent with real lithography physics. Experiments show LithoDreamer achieves state-of-the-art performance in forward evolution and inverse planning. Our lithography dataset is publicly available at GitHub (https://github.com/7jiangyq/lithodreamer.git).