光學鄰近修正的案例
光刻技術第2期 | 光刻中的OPC技術
01/簡介
光學鄰近修正（Optical Proximity Correction，簡稱OPC）是半導體制造領域中應用廣泛的光刻分辨率增強技術。該技術的核心作用是通過對掩模版上的圖形進行預先調整，補償光刻過程中因光學鄰近效應產生的圖形失真，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刻設計意圖。
02/OPC技術的應用必要性
OPC技術的應用需求源于芯片線寬尺寸持續微縮帶來的光學鄰近效應加劇問題。在光刻工藝中，光刻機光學系統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生衍射與干涉現象，導致曝光在晶圓上的圖形與掩模版原始設計圖形出現明顯偏差。常見的失真表現包括線端縮短、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，即保障圖形質量的工藝參數范圍急劇縮小；另一方面極端情況下可能導致工藝窗口完全消失，使得芯片制造良率遠低于量產要求。正是為了抵消這些誤差、規避上述風險，OPC技術通過對掩模圖形進行針對性的人為預先修正，成為半導體光刻工藝中不可或缺的關鍵環節。
RBOPC前后對比示意圖
03/光輔助圖形的應用與作用
曝光輔助圖形（Sub-Resolution Assist Feature, SRAF）是OPC技術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構——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，使稀疏圖形區域的光照條件接近密集圖形區域，從而擴大不同圖形布局下的公共工藝窗口。
展開 中國光刻，重大進展！
中科院上海光學精密機械研究所信息光學與光電技術實驗室，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）的快速光學鄰近效應修正技術（Optical proximity correction, OPC）。仿真結果顯示，這技術具有較高的修正效率。
以下是詳細報道
中國科學院上海光學精密機械研究所信息光學與光電技術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）的快速光學鄰近效應修正技術（Optical proximity correction, OPC），仿真結果表明該技術具有較高的修正效率。
光刻是極大規模集成電路制造的關鍵技術之一，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，光刻系統的衍射受限屬性導致明顯的光學鄰近效應，降低了光刻成像質量。在光刻機軟硬件不變的情況下，采用數學模型和軟件算法對照明模式、掩模圖形與工藝參數等進行優化，可有效提高光刻分辨率、增大工藝窗口，此類技術即計算光刻技術（Computational Lithography）。該技術被認為是推動集成電路芯片按照摩爾定律繼續發展的新動力。
OPC技術通過調整掩模圖形的透過率分布修正光學鄰近效應，從而提高成像質量。基于模型的OPC技術是實現90nm及以下技術節點集成電路制造的關鍵計算光刻技術之一。
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光刻技術第10期 | 矢量OPC的優化算法
01/簡介
隨著半導體技術節點向3nm及以下先進制程持續演進，光刻工藝中的光學鄰近效應（OPE）、偏振依賴效應及三維掩模衍射等復雜現象愈發顯著，傳統基于標量近似的光學鄰近修正（OPC）技術已難以滿足納米級圖形復刻的精度要求。矢量成像模型憑借對光場偏振態、矢量傳播及復雜界面相互作用的精準刻畫，成為先進制程OPC技術的核心支撐，而矢量OPC優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，其技術突破已成為集成電路制造領域的關鍵研究課題。
在優化過程中，罰函數的合理引入為平衡成像精度與掩模制造可行性提供了關鍵支撐，二次罰函數、小波罰函數（WP）及廣義小波罰函數（GWP）等不同形式的罰函數，通過梯度約束實現了對掩模復雜度、邊緣平滑性等指標的精準調控，有效規避了過度修正導致的掩模制造難題。在此基礎上，最速下降（SD）算法等經典優化算法憑借其簡潔高效的特性，被廣泛應用于矢量OPC優化流程中，通過梯度信息迭代更新掩模變量，實現目標函數的逐步收斂。
鑒于此，本文聚焦矢量OPC的優化算法體系，系統探討目標函數梯度與掩模變量替換的協同機制，深入分析理想焦面及工藝變化場景下像質評價函數梯度的求解方法，闡釋不同類型罰函數的梯度約束原理，并結合SD算法構建完整的矢量OPC優化流程，為提升先進制程光刻圖形復刻精度及工藝穩健性提供理論支撐與技術參考。
02/目標函數梯度與變量替換
目標函數對掩模變量的梯度目標函數梯度（?F）與各罰函數梯度（?R?、?R?）的加權組合：
為了將OPC優化問題由受約束優化問題轉化為無約束優化問題，采用掩模變量替換將其從離散變為連續優化。
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Ansys Zemax | 如何使用光學制造全息圖修正像差
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概要
本文介紹了利用光學全息圖降低單透鏡像差的方法。在描述了表示全息圖構造光束的兩個 ZMX 文件之后，本文演示了如何在重現文件中設置 OFH。然后解釋了如何輕松地從重現文件中訪問任何結構造光束變量，以實現衍射受限單透鏡的設計。
簡介
光學全息圖 (OFH) 是OpticStudio中最通用的全息圖模型。這個模型需要使用兩個ZMX文件作為構造光，一個ZMX文件表示全息圖重現文件。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
本文所考慮的系統(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全息圖 (OFH)，可將其性能優化至衍射極限。OFH 需要使用三個 ZMX 文件：
放置 OFH 的重現文件
光線 1 的構造文件
光線 2 的構造文件
在這個例子中，重現文件是“ StartingLens.zmx ”，包含放置 OFH 的單透鏡。全息圖構造文件名稱為“ OFHSphericalCorrector_1.zmx ”和“ OFHSphericalCorrector_2.zmx ”。這些 ZMX 文件滿足 OFH 構造文件所需的命名規則（它們的文件名前綴相同，但在末尾附加了“ _1 ”和“ _2 ”的后綴）。
構造文件
“ OFHSphericalCorrector_1.zmx ”是構造文件 1，只包含一個準直光束入射透鏡。
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本文介紹了利用光學全息圖降低單透鏡像差的方法。在介紹了表示全息圖構造光束的兩個 ZMX 文件之后，本文還演示了如何設置以重現示例文件中的 OFH。然后介紹了如何輕松地從重現文件中訪問構造光束的變量，以實現衍射受限單透鏡的設計。（聯系我們獲取文章附件）
簡介
光學全息圖 (OFH) 是 OpticStudio 中最通用的全息圖模型。這個模型需要使用兩個ZMX文件作為構造光，一個 ZMX 文件表示全息圖重現文件。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
本文所考慮的系統 (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全息圖 (OFH)，可將其性能優化至衍射極限。正如之前發布文章“ 如何在OpticStudio中建模全息圖 ”中所解釋的，OFH 需要使用三個 ZMX 文件：
· 放置 OFH 的重現文件
· 光線 1 的構造文件
· 光線 2 的構造文件
在這個例子中，重現文件是“ StartingLens.zmx ”，包含放置 OFH 的單透鏡。全息圖構造文件名稱為“ OFHSphericalCorrector_1.zmx ”和“ OFHSphericalCorrector_2.zmx ”。這些 ZMX 文件滿足 OFH 構造文件所需的命名規則（它們的文件名前綴相同，但在末尾附加了“ _1 ”和“ _2 ”的后綴）。
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><strong>01/技術背景與必要性</strong></p><p><br></p><p class="ql-align-justify">隨著半導體技術節點向28納米以下持續縮小，僅依靠光學鄰近效應修正（OPC）已無法滿足光刻分辨率和工藝窗口的要求。在28納米及以上技術節點，通常采用固定形狀光源（如環型、雙極型等），并基于既定光源通過OPC修正掩模形狀。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，傳統光源難以提供足夠工藝窗口，光源掩模協同優化（SMO）技術應運而生。
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