euvsimulator

OpEnUV Completion Plan — Vervollständigung des EUV-Lithografie-Simulators

Status Quo (2026-07-20)

Kern-Pipeline: ✅ FERTIG & VALIDIERT

• 522/522 Tests grün
• NILS-Validierung gegen unabhängiges Referenzmodell (Diff < 0.03)
• Wissenschaftlich korrekte Physik (Hopkins TCC, SE-Blur, Dosisabhängigkeit)
• Alle Parameter über SimulationConfig + CLI einstellbar

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Phase 1: Resist-Kette vollständig parametrisierbar machen (Priorität: HOCH)

1.1 full_chem Resist-Parameter in SimulationConfig exposen

# NEU in SimulationConfig:
# Dill ABC exposure
dill_A: float = 0.05      # Absorptionskoeffizient [µm⁻¹]
dill_B: float = 0.0       # Bleich-Koeffizient
dill_C: float = 0.05      # Photosäure-Generierung (Default 0.1)
dill_Q: float = 1.0       # Quantenausbeute (NEU, war hardcoded 1.0)

# PEB (ADI)
peb_D: float = 5.0        # Diffusion [nm²/s]
peb_k: float = 0.3        # Reaktionsrate [1/s]
peb_t_bake: float = 60.0  # Backzeit [s]
peb_sigma_diff: float = 5.0  # Analytischer PEB Diffusions-Sigma [nm]

# Mack Development
mack_R_max: float = 100.0
mack_R_min: float = 0.1
mack_n: float = 5.0
mack_M_th: float = 0.5

1.2 _cd_via_full_chem diese Config-Parameter nutzen (statt Hardcodes)

• dose_to_acid(C=dill_C, Q=dill_Q, ...)
• reaction_diffusion_adi(..., D=peb_D, k=peb_k, n_steps=...)
• MackModel(R_max=..., R_min=..., n=..., M_th=...)

1.3 CLI-Optionen für full_chem Parameter

euv simulate --resist-model=full_chem --dill-C=0.1 --dill-Q=0.5 --peb-k=0.2 --peb-t=90 --mack-Rmax=200 ...

1.4 Validierungstest: full_chem vs. aerial_threshold Konsistenz

• Bei kalibrierten Parametern sollen beide Pfade ähnliche CDs liefern
• Test in test_reference_nils.py ergänzen

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Phase 2: Stöckastik in Haupt-Pipeline integrieren (Priorität: MITTEL)

2.1 stochastic.py Funktionen in Pipeline einbinden

# In run_simulation() nach aerial Image:
if cfg.enable_stochastic:
    aerial = add_photon_shot_noise(aerial, dose=cfg.dose_mj_cm2, ...)
    # oder: aerial = add_resist_stochastics(aerial, ...)

2.2 Config-Felder

enable_stochastic: bool = False
photons_per_nm2: float = 1e4  # für Shot-Noise
ler_sigma_nm: float = 1.0     # Line Edge Roughness
lwr_sigma_nm: float = 1.5     # Line Width Roughness

2.3 CLI

euv simulate --stochastic --photons=1e4 --ler=1.2

2.4 Output: LER/LWR Statistiken in SimulationResult

ler_nm: float = 0.0
lwr_nm: float = 0.0
cd_distribution: List[float] = []  # bei Monte-Carlo runs

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Phase 3: Prozess-Fenster / Bossung automatisiert & visualisiert (Priorität: MITTEL)

3.1 process-window CLI erweitern

• --output-csv für Excel-Import
• --output-plot für PNG (Heatmap CD über Dose×Fokus)
• --tolerance=±10% einstellbar
• --target-cd Default aus Config

3.2 SimulationResult um Process-Window Metriken erweitern

depth_of_focus_nm: float = 0.0
exposure_latitude_pct: float = 0.0
meef: float = 0.0  # Mask Error Enhancement Factor

3.3 MEFF Berechnung

# MEFF = (ΔCD_wafer / CD_wafer) / (ΔCD_mask / CD_mask)
# ≈ d(CD)/d(mask_CD) * (mask_CD / wafer_CD)
# Numerisch über zwei Simulationen mit leicht variiertem mask_CD

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Phase 4: Mask-3D / RCWA Integration (Priorität: NIEDRIG bis MITTEL)

4.1 mask3d/rcwa.py in Pipeline einbinden

• Statt Fourier-Koeffizienten analytisch (a, b, c₀) → RCWA für echte Masken-Topographie
• Parameter: absorber_height, absorber_taper, undercut, multilayer_roughness

4.2 Config

use_rcwa: bool = False
mask_absorber_taper_deg: float = 0.0
mask_undercut_nm: float = 0.0
mask_sidewall_roughness_nm: float = 0.0

4.3 Validierung: RCWA vs. analytisch für Thin-Mask-Limit

• Test: use_rcwa=False (analytisch) vs. use_rcwa=True mit dünnem Absorber → Diff < 1%

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Phase 5: High-NA EUV (Priorität: FORSCHUNG)

5.1 high_na.py Module nutzen

• Anamorphotisches Pupillen (NA_x ≠ NA_y)
• Polarisation (TE/TM) in TCC
• Zernike-Aberrationen

5.2 Config

high_na_mode: bool = False
na_x: float = 0.55
na_y: float = 0.55 * 0.5  # Anamorphose 4x/8x
polarisation: str = "unpolarized"  # "TE", "TM", "unpolarized"
zernike_coeffs: List[float] = []   # [Z4, Z5, Z6, ...] Wellenfront-Fehler

5.3 CLI

euv simulate --high-na --na-x=0.55 --na-y=0.275 --polarisation=TE --zernike="0,0,0.02,0,0"

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Phase 6: Dokumentation & Lehre-Material (Priorität: HOCH für Uni-Einsatz)

6.1 Jupyter Notebooks für Lehrveranstaltungen

| Notebook | Thema | |———-|——-| | 01_aerial_image.ipynb | Hopkins vs. Abbe, TCC, Kohärenz, SE-Blur | | 02_nils_cd.ipynb | NILS Definition, Messung, CD-Abhängigkeit | | 03_resist_chain.ipynb | Dill ABC, PEB, Mack, Dosis-Latitude | | 04_process_window.ipynb | Bossung, DoF, EL, MEFF | | 05_stochastics.ipynb | Photon Shot Noise, LER, LWR | | 06_mask3d.ipynb | RCWA, Mask-3D-Effekte, Best Focus Shift |

6.2 Parameter-Guide (Markdown/PDF)

• Jeder Parameter: Physikalische Bedeutung, typischer Bereich, Literatur-Referenz
• “Was passiert wenn ich X ändere?” Cheat-Sheet

6.3 Validierungs-Bericht (bereits in Obsidian)

• Erweitern um: Alle Phasen, bekannte Limitationen, Referenz-Literatur

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Phase 7: CI/CD & Release-Qualität (Priorität: BETRIEB)

7.1 GitHub Actions

• pytest auf Ubuntu (CPU) + macOS (ARM)
• pytest --cov Coverage-Report
• Wheels bauen (Linux x86_64, macOS ARM64, Windows x86_64)

7.2 PyPI Release Process

• pyproject.toml version bump
• git tag v1.1.0
• pip publish automation

7.3 Benchmarks im CI

• Performance-Regression-Test (Walltime < X sec für Standard-Config)
• VRAM-Schätzung validieren

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Aufwandsschätzung

Phase	Aufwand	Dauer (1 Person)	Abhängigkeiten
1: Resist Config	~2 Tage	1 Woche	—
2: Stöckastik	~3 Tage	1 Woche	Phase 1
3: Process Window	~2 Tage	3 Tage	—
4: RCWA Integration	~5 Tage	2 Wochen	Mask3D Modul stabil
5: High-NA	~5 Tage	2 Wochen	High-NA Modul stabil
6: Lehre-Notebooks	~5 Tage	1-2 Wochen	Alle Phasen
7: CI/CD	~2 Tage	3 Tage	—

Gesamt: ~24 Tage ≈ 5 Wochen für “Feature-Complete v1.2”

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Empfohlene Reihenfolge

1. Phase 1 (Resist Config) — macht full_chem nutzbar & reproduzierbar
2. Phase 3 (Process Window) — sofort nützlich für Prozess-Engineering
3. Phase 2 (Stochastik) — für fortgeschrittene Kurse / LER-Studien
4. Phase 6 (Notebooks) — parallel laufend, für Lehre essenziell
5. Phase 4/5 — forschungsnah, auf Bedarf
6. Phase 7 — vor erstem öffentlichen Release

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