光學鄰近效應校正的案例
光刻技術第1期 | 計算光刻技術介紹
當傳統光刻逼近物理極限，計算光刻憑借光學仿真、圖形校正等核心能力，成為突破芯片特征尺寸瓶頸、有效保障生產良率的關鍵支撐，廣泛賦能消費電子、高端制造等核心領域。
武漢二元科技深諳光刻技術的核心作用，未來將深耕計算光刻領域，此文章為該系列第一篇，后續將持續更新計算光刻系列文章，推動計算光刻技術突破，助力光電產業發展。
01/簡介
計算光刻技術作為分辨率增強技術的重要延伸，其核心定義是借助計算機輔助技術，提升光刻工藝中圖形轉移的保真度。這一技術的出現，與集成電路產業的發展需求密切相關——隨著芯片特征尺寸持續縮小，傳統光刻技術逐漸逼近物理極限，分辨率提升遭遇瓶頸，而計算光刻通過數值建模與工藝仿真優化的核心路徑，成為突破這一瓶頸、提高光刻分辨率的關鍵解決方案。
該技術的核心體系涵蓋光學成像物理仿真、光學鄰近效應校正以及光源-掩膜協同優化等關鍵技術。其作用機制在于，通過專業軟件對光刻系統的核心元素（包括光源、掩膜版、光學鏡頭等）進行精準模擬與參數優化，從技術層面助力光刻機突破硬件限制，更精準地刻蝕芯片的微小結構。最終，這一技術不僅實現了光刻分辨率的顯著提升，還有效保障了芯片生產的良率，為集成電路向更小特征尺寸發展提供了核心支撐。
02/關鍵技術原理與方法
在計算光刻的核心技術體系中，光學鄰近效應校正（OPC）與光源掩模聯合優化（SMO）是兩大關鍵技術，二者從不同維度提升圖形轉移精度與光刻分辨率，共同構筑起計算光刻的技術核心。
光學鄰近效應校正（OPC）以修正光刻后圖形缺陷和變形為核心目標，是保障圖形復刻精度的基礎技術。
展開 趨膚效應&鄰近效應
考慮到交流電的集膚效應，為了有效地利用導體材料和便于散熱，發電廠的大電流母線常做成槽形或菱形母線；另外，在高壓輸配電線路中，利用鋼芯鋁絞線代替鋁絞線，這樣既節省了鋁導線，又增加了導線的機械強度，這些都是利用了集膚效應這個原理。
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鄰近效應
鄰近效應: 當高頻電流在兩導體中彼此反向流動或在一個往復導體中流動時，電流會集中于導體鄰近側流動的一種特殊的物理現象。
原因：如圖4，雙線傳輸線的兩根導線分別通過方向相反的交流電流時，各自產生的交變磁場相互在相鄰的另一根導線上產生渦流。這種由相鄰導線上的電流在本導線激發的渦流與本導線原有的工作電流疊加，使導體中的實際電流分布向截面中接近相鄰導線的一側（內側）集中。
圖4 兩反向電流導線之間磁場分布
分別對相鄰導線通反向交變電流和相鄰導線通同向交變電流進行仿真，結果見下圖5和圖6。
圖5 相鄰導線通反向交變電流
圖6 相鄰導線通同向交變電流
趨膚效應與鄰近效應在傳輸線中往往是孿生現象，其結果都是使導體的有效電阻增加，工作衰減增大。
展開 AI賦能超表面設計 | 突破光學設計局限
對于傳統光刻工藝而言，光學鄰近效應校正（OPC）本身就是改善設計偏差的重要環節。人工智能能夠提供更準確的掩膜圖案，從而實現對復雜超表面單元結構的精準投影曝光，降低特征尺寸（CD）的變化率，提高超表面器件的效率。
AI 提升超表面圖像輸出質量
人工智能與深度學習技術在圖像后處理領域應用廣泛，例如在智能手機中，通過合并多張圖像來提高圖像質量。對于超表面來說，類似的計算處理后端同樣能夠提升輸出的圖像質量，甚至可以改善其固有的性能限制。
完全依靠特定的結構設計來消除超表面在較大視場和較小 F 數成像時的色差，存在較大難度，而通過深度神經網絡（DNN）的計算后處理，則能依據超透鏡獲取的圖像得到高質量的彩色圖像。也就是說，我們先 “預知” 超表面的像差，在此基礎上，再借助人工智能來 “推算” 真實的圖像。
AI與圖像后處理案例（來自原文）
OAS 光學軟件的超表面設計功能非常便捷，該功能將構建更為高效、精準的超表面設計流程，進一步推動光學領域的發展。OAS 光學軟件已在超表面設計中展現卓越效能，為科研人員和工程師提供技術保障。
展開 光刻技術第18期 | 非線性壓縮感知理論
01/簡介
隨著集成電路制程推進至90nm及以下節點，光學鄰近效應校正（OPC）、光源掩模聯合優化（SMO）等計算光刻技術已成為保障光刻成像精度的核心支撐。其中，壓縮感知（CS）技術憑借稀疏性約束降維的核心優勢，在光源優化（SO）中實現了高效的參數尋優，大幅降低了計算復雜度。
然而，當優化對象轉向掩模時，線性CS理論的局限性愈發凸顯——掩模圖形的像素級調控與光刻成像之間存在顯著的非線性映射關系，這種非線性源于掩模三維衍射、光致抗蝕劑化學反應等多物理效應疊加，導致線性模型難以精準刻畫優化目標與掩模參數的關聯，直接影響OPC的校正精度與SMO的協同優化效能。
為破解這一瓶頸，非線性壓縮感知（NCS）理論應運而生，其通過非線性映射構建信號與觀測的關聯，能夠適配掩模優化場景中的復雜非線性特性。與線性CS相比，非線性CS理論的核心突破在于重構模型對非線性關系的精準表征，而迭代公式則為非凸優化問題提供了高效的求解路徑，二者共同構成了掩模優化場景下計算光刻技術的理論核心。
本文聚焦非線性壓縮感知理論的工程化應用需求，從掩模-成像的非線性機理出發，系統解析非線性CS重構模型的構建邏輯，深入推導關鍵迭代公式的演化過程，為OPC、SMO等技術的精度提升提供理論支撐。
02/仿真非線性CS重構模型
在先進光刻的非線性優化場景中，非線性CS重構算法（IHTs、Newton-IHTs、L-BFGS）是破解復雜運算難題的核心工具——它們既能精準適配非線性光刻的優化需求，更能通過梯度、Hessian矩陣的協同作用加速收斂，在保障優化精度的同時，大幅提升計算效率。
展開 
光刻技術第3期 | 光刻中的SMO技術
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</figure><p><br></p><p class="ql-align-justify"><br></p><p class="ql-align-justify"><br></p><p><strong>02/SMO的基本概念與必要性</strong></p><p><br></p><p>光源掩模協同優化（SMO）是面向極小尺寸圖形光刻的核心分辨率增強技術，核心目標是通過同步優化光刻工藝中的光源與掩模參數，改善超小尺寸技術節點的光刻工藝窗口與光學成像表現。</p><p><br></p><p>在28納米及以上技術節點，光刻工藝通常采用環形、雙極型等固定形狀光源，光學鄰近效應校正（OPC）技術僅需基于既定光源對掩模形狀進行修正，即可滿足工藝需求。但當技術節點推進至14納米及以下時，圖形尺寸逼近193納米浸沒式光刻的物理極限，傳統固定光源已無法提供足夠工藝窗口，此時SMO技術成為破解這一瓶頸的有效方案。
展開 光學相干斷層掃描的上皮散射自發熒光強度校正——一個模型的研究
Hyun - Spie Bios – 2013 Proc. of SPIE Vol. 8565 85652S-2
本文以實驗結合光學軟件FRED來驗證熒光介質上覆蓋散射層的影響，結合AF-OCT系統能夠減少由于上皮組織增厚引起的假陽性，增強AF疾病檢測的功效。
摘要：
在本文中，我們通過模擬組織的自發熒光（AF）特性進行了模型的研究。我們組合了光學相干斷層掃描（OCT）和AF成像系統，依據散射層的厚度和濃度來測量AF信號的強度。使用由生成的OCT圖像計算得到的厚度和散射濃度，結合AF-OCT系統能夠估計由上皮組織散射引起的AF損耗。我們定義了一個校正因子來計算上皮組織中的散射損耗，并且計算了一個校正散射AF信號。我們認為校正散射AF將會減少在早期呼吸道病變檢測中的診斷誤檢率，誤檢是由混合因子產生，如增加的皮層厚度和炎癥。
關鍵詞：光學相干斷層掃描；自發熒光；光散射；模型；光線光學；OCT A-line數據
1.簡介
自發熒光（AF）成像是一項已實現的技術，使用藍光來激發自然組織熒光。通過收集高風險區域進行活檢識別，已經證明這項技術對于癌癥的早期檢測和癌的分期是及其有效的。雖然通過白光成像可以容易的檢測浸潤癌，原位癌和高度的癌前病變的檢測卻十分棘手。白光成像中的變化十分微小，然而，AF成像可以清楚地對比這種病變。當受到藍光照射時，正常的組織會發出強烈的綠色AF，而異常組織則缺少這種AF輻射。
盡管AF成像可以方便的檢測原位癌，對于良性組織的異?，F象也是十分敏感的。例如，上皮組織的厚度未必就與癌癥相關，但是它確實減少了由散射產生的AF信號，導致了假陽性。因此，將癌癥與其他非危險異?，F象區別開來可以極大地增加治療的療效。
展開 從頭了解光刻機！
目前光學光刻技術的發展方向主要表現為縮短曝光光源波長、提高數值孔徑和改進曝光方式。
移相掩模
光刻分辨率取決于照明系統的部分相干性、掩模圖形空間頻率和襯比及成象系統的數值孔徑等。相移掩模技術的應用有可能用傳統的光刻技術和i線光刻機在最佳照明下刻劃出尺寸為傳統方法之半的圖形，而且具有更大的焦深和曝光量范圍。相移掩模方法有可能克服線/間隔圖形傳統光刻方法的局限性。
隨著移相掩模技術的發展,涌現出眾多的種類, 大體上可分為交替式移相掩膜技術、衰減式移相掩模技術；邊緣增強型相移掩模, 包括亞分辨率相移掩模和自對準相移掩模；無鉻全透明移相掩模及復合移相方式( 交替移相+ 全透明移相+ 衰減移相+ 二元鉻掩模) 幾類。尤其以交替型和全透明移相掩模對分辨率改善最顯著, 為實現亞波長光刻創造了有利條件。
全透明移相掩模的特點是利用大于某寬度的透明移相器圖形邊緣光相位突然發生180度變化, 在移相器邊緣兩側衍射場的干涉效應產生一個形如“刀刃”光強分布, 并在移相器所有邊界線上形成光強為零的暗區, 具有微細線條一分為二的分裂效果, 使成像分辨率提高近1 倍。
光學曝光技術的潛力, 無論從理論還是實踐上看都令人驚嘆, 不能不刮目相看。其中利用控制光學曝光過程中的光位相參數, 產生光的干涉效應,部分抵消了限制光學系統分辨率的衍射效應的波前面工程為代表的分辨率增強技術起到重要作用, 包括: 移相掩模技術、光學鄰近效應校正技術、離軸照明技術、光瞳空間濾波技術、駐波效應校正技術、離焦迭加增強曝光技術、表面成像技術及多級膠結構工藝技術。
展開 SYNOPSYS 光學設計軟件課程二十三：參數優化研究+光線追跡失敗校正
我們很好奇如果我們激活僅在 SYNOPSYS? 中發現的自動光線故障校正功能會發生什么。我們將 SYNOPSYS 命令更改為
SYNOPSYS 100 0 FIX
并重新運行優化
現在我們看到該程序已經糾正了之前發生過的每一個故障。Florian 無法優化的初始鏡頭現在都能產生可觀的解決方案?，F在，在以前全黑的區域的邊界處有一些非常輕微的混亂，我們將其歸因于更改了光線失效校正程序對該起點的影響。這些變化有時會使鏡頭更接近另一個相交的區域。
這項非常簡單的研究只涉及兩個變量的優化。如果我們將 CV 1 添加到變量列表會發生什么？
試試看吧！（邊界有些偏移，散亂的斑點不再出現。）
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展開 光學系統衍射效應分析棘手？OAS 軟件菲涅爾衍射來解惑
菲涅爾衍射案例分析
簡介
菲涅爾衍射作為光學領域中一種關鍵的衍射現象，其核心特征在于考慮光波的波前曲率，并用菲涅耳積分對衍射圖樣進行精準描述。與夫瑯禾費衍射相比，菲涅爾衍射主要展現光通過小孔或障礙物后，在近場（即距離衍射屏較近的區域）形成的獨特衍射圖樣。本案例使用 OAS 光學軟件，對菲涅爾衍射現象展開細致模擬與分析，旨在為相關領域的研究和實際應用提供有力的技術支撐與理論參考。
案例設置與操作
光源參數配置
為精準模擬菲涅爾衍射現象，本案例構建了特定的光學系統。系統中設置了一個簡易光束光源，其半孔徑為 1mm，波長設定為 0.6283μm。該波長處于可見光波段，在光學實驗和實際應用中具有典型性。同時，將光源與探測器之間的距離設定為 1mm，這一距離配置符合菲涅爾衍射近場研究的條件，能夠有效捕捉近場范圍內衍射圖樣的特征。
光源與探測系統建模
OAS 光學軟件擁有強大的建模能力，可實現對各類光學系統的精確構建。在本案例中，軟件成功完成了簡易光束光源的參數化建模，準確設置了光源的半孔徑和波長參數，確保光源的特性與設計要求完全吻合。對于探測器，軟件通過內置的光學探測模塊進行配置，精準設定了光源與探測器之間的距離參數，為菲涅爾衍射圖樣的探測搭建了穩定的模擬環境，保障了后續數據采集的準確性。
波前追跡與衍射模擬
在本案例中，軟件對光束光源發出的光波進行了全面且精確的波前追跡，詳細計算了光波在傳播過程中的波前曲率變化，以及通過傳播到達探測器過程中的相位和振幅演變?；诜颇e分原理，軟件對光波在探測器處的疊加效果進行計算，從而精準模擬出菲涅爾衍射條紋，為后續的分析提供了清晰、直觀的可視化結果。
展開 SYNOPSYS 光學設計軟件課程二十七：理解冷反射效應
事實上，表面8上的冷反射效應變得比我們的目標更大。為什么？這個鏡頭來自專利文獻，我們懷疑原設計師完全忽略了冷反射效應。當我們重新優化它時，我們發現它很容易控制。
但現在表面9的冷反射低于我們的極限。我們也為該表面添加目標并重新優化，然后在表面10處執行相同的操作，結果很好?，F在所有表面都接近或超過極限。
冷反射效應通常不難控制，但是如果你忘記查看NAR列表，并且不控制值，你可能最終得到一個非常糟糕的結果。
醫療領域雙折射效應分析遇瓶頸？OAS 光學軟件開辟新徑
（Maltese測試儀的三維追跡圖）
（Maltese測試儀的探測器結果圖）
（Maltese測試儀的分析平面偏振圖）
總結
這種清晰的干涉圖樣直觀地展示了雙折射效應在特定光學系統下的表現結果，與理論預期相符，驗證了所構建光學系統以及 OAS 光學軟件仿真計算的準確性。通過對該干涉圖樣的分析，能夠深入研究雙折射樣本的光學特性，為相關科學研究與實際應用提供有力的光學分析數據支持。
[VirtualLab論文] 鋁合金Al6061中缺陷對金剛石車削光學元件衍射效應的影響
[圖片]
