光學(xué)鄰近修正
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-05
光學(xué)鄰近修正的實例教程
01/簡介
光學(xué)鄰近修正（Optical Proximity Correction，簡稱OPC）是半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛的光刻分辨率增強技術(shù)。該技術(shù)的核心作用是通過對掩模版上的圖形進行預(yù)先調(diào)整，補償光刻過程中因光學(xué)鄰近效應(yīng)產(chǎn)生的圖形失真，進而擴大工藝窗口，確保晶圓芯片上形成的實際圖形能精準復(fù)刻設(shè)計意圖。
02/OPC技術(shù)的應(yīng)用必要性
OPC技術(shù)的應(yīng)用需求源于芯片線寬尺寸持續(xù)微縮帶來的光學(xué)鄰近效應(yīng)加劇問題。在光刻工藝中，光刻機光學(xué)系統(tǒng)本身存在一定局限性，加之光路傳播過程中不可避免地會發(fā)生衍射與干涉現(xiàn)象，導(dǎo)致曝光在晶圓上的圖形與掩模版原始設(shè)計圖形出現(xiàn)明顯偏差。常見的失真表現(xiàn)包括線端縮短、線寬變窄、直角圖形被圓化等。
這種未修正的圖形失真會產(chǎn)生嚴重后果：一方面會大幅壓縮光刻工藝窗口，即保障圖形質(zhì)量的工藝參數(shù)范圍急劇縮小；另一方面極端情況下可能導(dǎo)致工藝窗口完全消失，使得芯片制造良率遠低于量產(chǎn)要求。正是為了抵消這些誤差、規(guī)避上述風(fēng)險，OPC技術(shù)通過對掩模圖形進行針對性的人為預(yù)先修正，成為半導(dǎo)體光刻工藝中不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
RBOPC前后對比示意圖
03/光輔助圖形的應(yīng)用與作用
曝光輔助圖形（Sub-Resolution Assist Feature, SRAF）是OPC技術(shù)中常用的工藝窗口增強手段，與掩模圖形修正形成有效互補。其核心原理是在稀疏分布的主圖形周圍，添加尺寸遠小于主圖形的輔助結(jié)構(gòu)——這些輔助圖形的尺寸低于光刻機的分辨率閾值，在曝光后不會在晶圓上形成實際成像，但能改變局部光照分布，使稀疏圖形區(qū)域的光照條件接近密集圖形區(qū)域，從而擴大不同圖形布局下的公共工藝窗口。
展開 中科院上海光學(xué)精密機械研究所信息光學(xué)與光電技術(shù)實驗室，提出一種基于虛擬邊（Virtual Edge）與雙采樣率像素化掩模圖形（Mask pixelation with two-phase sampling）的快速光學(xué)鄰近效應(yīng)修正技術(shù)（Optical proximity correction, OPC）。仿真結(jié)果顯示，這技術(shù)具有較高的修正效率。
以下是詳細報道
中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所信息光學(xué)與光電技術(shù)實驗室提出一種基于虛擬邊（Virtual Edge）與雙采樣率像素化掩模圖形（Mask pixelation with two-phase sampling）的快速光學(xué)鄰近效應(yīng)修正技術(shù)（Optical proximity correction, OPC），仿真結(jié)果表明該技術(shù)具有較高的修正效率。
光刻是極大規(guī)模集成電路制造的關(guān)鍵技術(shù)之一，光刻分辨率決定集成電路的特征尺寸。隨著集成電路圖形的特征尺寸不斷減小，光刻系統(tǒng)的衍射受限屬性導(dǎo)致明顯的光學(xué)鄰近效應(yīng)，降低了光刻成像質(zhì)量。在光刻機軟硬件不變的情況下，采用數(shù)學(xué)模型和軟件算法對照明模式、掩模圖形與工藝參數(shù)等進行優(yōu)化，可有效提高光刻分辨率、增大工藝窗口，此類技術(shù)即計算光刻技術(shù)（Computational Lithography）。該技術(shù)被認為是推動集成電路芯片按照摩爾定律繼續(xù)發(fā)展的新動力。
OPC技術(shù)通過調(diào)整掩模圖形的透過率分布修正光學(xué)鄰近效應(yīng)，從而提高成像質(zhì)量。基于模型的OPC技術(shù)是實現(xiàn)90nm及以下技術(shù)節(jié)點集成電路制造的關(guān)鍵計算光刻技術(shù)之一。
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01/簡介
隨著半導(dǎo)體技術(shù)節(jié)點向3nm及以下先進制程持續(xù)演進，光刻工藝中的光學(xué)鄰近效應(yīng)（OPE）、偏振依賴效應(yīng)及三維掩模衍射等復(fù)雜現(xiàn)象愈發(fā)顯著，傳統(tǒng)基于標量近似的光學(xué)鄰近修正（OPC）技術(shù)已難以滿足納米級圖形復(fù)刻的精度要求。矢量成像模型憑借對光場偏振態(tài)、矢量傳播及復(fù)雜界面相互作用的精準刻畫，成為先進制程OPC技術(shù)的核心支撐，而矢量OPC優(yōu)化算法的性能則直接決定了掩模修正的精度、效率及最終光刻良率，其技術(shù)突破已成為集成電路制造領(lǐng)域的關(guān)鍵研究課題。
在優(yōu)化過程中，罰函數(shù)的合理引入為平衡成像精度與掩模制造可行性提供了關(guān)鍵支撐，二次罰函數(shù)、小波罰函數(shù)（WP）及廣義小波罰函數(shù)（GWP）等不同形式的罰函數(shù)，通過梯度約束實現(xiàn)了對掩模復(fù)雜度、邊緣平滑性等指標的精準調(diào)控，有效規(guī)避了過度修正導(dǎo)致的掩模制造難題。在此基礎(chǔ)上，最速下降（SD）算法等經(jīng)典優(yōu)化算法憑借其簡潔高效的特性，被廣泛應(yīng)用于矢量OPC優(yōu)化流程中，通過梯度信息迭代更新掩模變量，實現(xiàn)目標函數(shù)的逐步收斂。
鑒于此，本文聚焦矢量OPC的優(yōu)化算法體系，系統(tǒng)探討目標函數(shù)梯度與掩模變量替換的協(xié)同機制，深入分析理想焦面及工藝變化場景下像質(zhì)評價函數(shù)梯度的求解方法，闡釋不同類型罰函數(shù)的梯度約束原理，并結(jié)合SD算法構(gòu)建完整的矢量OPC優(yōu)化流程，為提升先進制程光刻圖形復(fù)刻精度及工藝穩(wěn)健性提供理論支撐與技術(shù)參考。
02/目標函數(shù)梯度與變量替換
目標函數(shù)對掩模變量的梯度目標函數(shù)梯度（?F）與各罰函數(shù)梯度（?R?、?R?）的加權(quán)組合：
為了將OPC優(yōu)化問題由受約束優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為無約束優(yōu)化問題，采用掩模變量替換將其從離散變?yōu)檫B續(xù)優(yōu)化。
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概要
本文介紹了利用光學(xué)全息圖降低單透鏡像差的方法。在描述了表示全息圖構(gòu)造光束的兩個 ZMX 文件之后，本文演示了如何在重現(xiàn)文件中設(shè)置 OFH。然后解釋了如何輕松地從重現(xiàn)文件中訪問任何結(jié)構(gòu)造光束變量，以實現(xiàn)衍射受限單透鏡的設(shè)計。
簡介
光學(xué)全息圖 (OFH) 是OpticStudio中最通用的全息圖模型。這個模型需要使用兩個ZMX文件作為構(gòu)造光，一個ZMX文件表示全息圖重現(xiàn)文件。本示例所需的三個文件可以在本文的附件中找到。
初始系統(tǒng)
本文所考慮的系統(tǒng)(StartingLens.zmx)由一個簡單的雙凸透鏡組成，工作波長為0.633 nm，像平面位于其近軸焦點處。
從 OPD 光扇圖可以看出，球差是主要的像差：
通過在單透鏡的前表面放置光學(xué)全息圖 (OFH)，可將其性能優(yōu)化至衍射極限。OFH 需要使用三個 ZMX 文件：
放置 OFH 的重現(xiàn)文件
光線 1 的構(gòu)造文件
光線 2 的構(gòu)造文件
在這個例子中，重現(xiàn)文件是“ StartingLens.zmx ”，包含放置 OFH 的單透鏡。全息圖構(gòu)造文件名稱為“ OFHSphericalCorrector_1.zmx ”和“ OFHSphericalCorrector_2.zmx ”。這些 ZMX 文件滿足 OFH 構(gòu)造文件所需的命名規(guī)則（它們的文件名前綴相同，但在末尾附加了“ _1 ”和“ _2 ”的后綴）。
構(gòu)造文件
“ OFHSphericalCorrector_1.zmx ”是構(gòu)造文件 1，只包含一個準直光束入射透鏡。
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光學(xué)鄰近修正的最新內(nèi)容
01/簡介
隨著半導(dǎo)體技術(shù)節(jié)點向3nm及以下先進制程持續(xù)演進，光刻工藝中的光學(xué)鄰近效應(yīng)（OPE）、偏振依賴效應(yīng)及三維掩模衍射等復(fù)雜現(xiàn)象愈發(fā)顯著，傳統(tǒng)基于標量近似的光學(xué)鄰近修正（OPC）技術(shù)已難以滿足納米級圖形復(fù)刻的精度要求。
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</figure><p><br></p><p><strong>01/技術(shù)背景與必要性</strong></p><p><br></p><p class="ql-align-justify">隨著半導(dǎo)體技術(shù)節(jié)點向28納米以下持續(xù)縮小，僅依靠光學(xué)鄰近效應(yīng)修正
綜上，光學(xué)鄰近修正技術(shù)作為光刻工藝的核心支撐，通過掩模圖形修正、SRAF輔助等精準優(yōu)化手段，為芯片制造良率與性能筑牢基礎(chǔ)。其不斷迭代的技術(shù)方法與工具體系，正成為推動半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)持續(xù)向前發(fā)展的關(guān)鍵動力之一。
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概要
本文介紹了利用光學(xué)全息圖降低單透鏡像差的方法。在描述了表示全息圖構(gòu)造光束的兩個 ZMX 文件之后，本文演示了如何在重現(xiàn)文件中設(shè)置 OFH。然后解釋了如何輕松地從重現(xiàn)文件中訪問任何結(jié)構(gòu)造光束變量，以實現(xiàn)衍射受限單透鏡的設(shè)計。
簡介
光學(xué)全息圖 (OFH) 是OpticStudio中最通用的全息圖模型。這個模型需要使用兩個
本文介紹了利用光學(xué)全息圖降低單透鏡像差的方法。在介紹了表示全息圖構(gòu)造光束的兩個 ZMX 文件之后，本文還演示了如何設(shè)置以重現(xiàn)示例文件中的 OFH。然后介紹了如何輕松地從重現(xiàn)文件中訪問構(gòu)造光束的變量，以實現(xiàn)衍射受限單透鏡的設(shè)計。（聯(lián)系我們獲取文章附件）
簡介
光學(xué)全息圖 (OFH) 是 OpticStudio 中最通用的全息圖模型。這個模型需要使用兩個ZMX文件作為構(gòu)造光，一個 ZMX 文件表示全息圖重現(xiàn)文件
本文介紹了利用光學(xué)全息圖降低單透鏡像差的方法。在描述了表示全息圖構(gòu)造光束的兩個 ZMX 文件之后，本文演示了如何在重現(xiàn)文件中設(shè)置 OFH。然后解釋了如何輕松地從重現(xiàn)文件中訪問任何結(jié)構(gòu)造光束變量，以實現(xiàn)衍射受限單透鏡的設(shè)計。(聯(lián)系我們獲取文章附件）
簡介
光學(xué)全息圖 (OFH) 是OpticStudio中最通用的全息圖模型。這個模型需要使用兩個ZMX文件作為構(gòu)造光，一個ZMX文件表示全息圖重現(xiàn)文件
OPC技術(shù)通過調(diào)整掩模圖形的透過率分布修正光學(xué)鄰近效應(yīng)，從而提高成像質(zhì)量。基于模型的OPC技術(shù)是實現(xiàn)90nm及以下技術(shù)節(jié)點集成電路制造的關(guān)鍵計算光刻技術(shù)之一。上海光機所科研人員提出的這種基于虛擬邊與雙采樣率像素化掩模圖形的快速光學(xué)鄰近效應(yīng)修正技術(shù)，能夠?qū)⒉煌愋偷某上袷д鏆w結(jié)為兩種類型的成像異常，即內(nèi)縮異常與外擴異常。
