
發布
注冊
/
登錄矢量成像
關注創建者:匿名 創建時間:2026-01-05

矢量成像的實例教程
01/簡介
零波像差雙遠心物鏡以“視場全域波前畸變趨近于零、物像比例恒定”的特性,成為3D NAND、精密微納制造等場景的核心光學器件,但其對成像模型的維度適配性提出嚴苛要求。
二維矢量成像模型雖能滿足平面圖形的偏振態表征需求,卻因忽略深度方向光場耦合與厚掩模衍射效應,無法適配三維堆疊圖形的成像預測。三維矢量成像模型通過全空間矢量光場建模,可精準捕捉雙遠心光路下三維偏振演化與深度衍射規律,成為破解該瓶頸的關鍵。本文以零波像差雙遠心成像為視角,對比二維與三維矢量模型的適配性差異,重點聚焦三維模型的應用機理,為先進三維制程光刻精度提升提供理論支撐。
02/三維矢量成像模型在含相差物鏡中的應用
含像差物鏡下的模型差異
仿真條件與結果對比:
考慮投影物鏡F1視場點的波像差和偏振像差,對比二維與三維矢量成像模型的空間像相對強度分布差異,結果均為10-2量級。
投影物鏡示意圖
投影物鏡F1視場點波像差數據
仿真條件一(45nm線寬一維PSM掩模、X偏振照明):最大絕對差值1.3x10-2、平均絕對值差8.4x10-3、差值均方根9.4x10-3。
二維和三維矢量成像模型仿真結果的差異
仿真條件二(接觸孔掩模、Y偏振照明):最大絕對差值5.0x10-2、平均絕對值差2.8x10-2、差值均方根3.2x10-2。
二維和三維矢量成像模型仿真結果的差異
結論:在成像物鏡為存在像差的非理想系統時,三維矢量成像模型較二維矢量成像模型預測成像特性更精確。
展開 01/簡介
零波像差非雙遠心物鏡憑借“波前畸變趨近于零、適配大視場與復雜物距場景”的優勢,在精密光刻、微納檢測等領域廣泛應用,但其視場邊緣物像比例變化特性,對成像模型的維度適配性提出更高要求。
二維矢量成像模型雖能表征平面圖形偏振態,卻因忽略深度光場耦合、厚掩模衍射及視場-深度耦合效應,無法精準預測三維圖形成像質量。三維矢量成像模型通過全空間矢量光場建模,可精準捕捉非雙遠心光路下三維偏振演化與深度衍射規律,成為破解瓶頸的關鍵。本文以零波像差非雙遠心成像為視角,對比二維與三維模型適配性,重點聚焦三維模型應用機理,為先進三維制程光刻精度提升提供支撐。
02/三維矢量成像模型在零波像差非雙遠心物鏡中的應用
遠心度與模型差異的量化關系
各級衍射光主光線轉動關系示意圖
物鏡像方遠心度衡量:投影物鏡像方主光線方向單位矢量[kx,ky,kz],用kx/kz,ky/kz表示。
模型差異隨kx/kz的變化:kx/kz增大10倍,仿真結果差異增大100倍左右;當kx/kz從10-3變化到10-1時,差異從10-6量級變化到10-2量級。
零像差非雙遠心物鏡下的差異量化
仿真條件:接觸孔掩模、中心點光源X偏振照明、物鏡像方kx/ky=0.1、瓊斯矩陣為單位矩陣。
掩模圖形示意圖
差異結果:二維與三維模型空間像相對強度分布差異在10-2量級,最大絕對差值9.3x10-2、平均絕對值差4.5x10-2、差值均方根5.1x10-2。
二維矢量成像模型與三維矢量成像模型仿真零像差非遠心物鏡成像結果
結論:三維矢量成像模型預測非雙遠心物鏡成像更精確。
展開 01/簡介
零波像差雙遠心物鏡以“視場全域波前畸變趨近于零、物像比例恒定”的特性,成為3D NAND、精密微納制造等場景的核心光學器件,但其對成像模型的維度適配性提出嚴苛要求。二維矢量成像模型雖能滿足平面圖形的偏振態表征需求,卻因忽略深度方向光場耦合與厚掩模衍射效應,無法適配三維堆疊圖形的成像預測。
三維矢量成像模型通過全空間矢量光場建模,可精準捕捉雙遠心光路下三維偏振演化與深度衍射規律,成為破解該瓶頸的關鍵。本文以零波像差雙遠心成像為視角,對比二維與三維矢量模型的適配性差異,重點聚焦三維模型的應用機理,為先進三維制程光刻精度提升提供理論支撐。
02/三維矢量成像模型在零波像差雙遠心物鏡中的應用
零波像差、雙遠心成像時,物鏡三維偏振像差的偏振追跡矩陣與二維偏振像差的瓊斯矩陣可相互轉換。
從瓊斯矩陣轉換為三維偏振追跡矩陣,只需借助物方和像方的變換矩陣:將物方變換矩陣、瓊斯矩陣、像方變換矩陣依次結合,即可得到對應的三維偏振追跡矩陣。
而物方、像方變換矩陣的元素,對應的是“物方局部坐標系在全局坐標系中的坐標”“像方局部坐標系在全局坐標系中的坐標”——這些坐標信息是實現矩陣轉換的基礎支撐。
這一轉換能力,讓零波像差雙遠心物鏡中的偏振像差處理,能在三維與二維矩陣間靈活切換,適配不同的計算與優化場景。
二維-三維坐標系與矩陣轉換
光刻成像模型中x-y坐標系(全局)和i-j坐標系(局部)示意圖如圖所示。
展開 計算三維嚴格矢量成像模型是破解該瓶頸的核心理論工具,其對厚掩模衍射機制的精準建模與三維偏振像差的定量表征,直接決定立體圖形光刻保真度。本文聚焦厚掩模衍射下的光刻成像理論內核,深挖三維矢量模型中偏振像差的作用機理,為先進三維制程光刻精度提升提供關鍵理論支撐。
全局坐標系示意圖
02/厚掩模衍射下的光刻成像理論
在三維矢量成像模型中,掩模圖形結構尺寸接近甚至小于照明光的波長,基爾霍夫薄掩模近似不能準確描述光刻成像性能。利用基爾霍夫近似和嚴格電磁場理論模型得到的掩模衍射近場分布如圖所示。
利用基爾霍夫近似和嚴格電磁場理論模型得到的掩模衍射近場分布
三維厚掩模效應會顯著影響光刻成像性能,必須嚴格求解麥克斯韋方程組,準確獲得三維厚掩模衍射場分布,進而獲得嚴格矢量成像。
而掩模的衍射遠場(也就是投影物鏡入瞳處的電場分布),是多核心參數協同作用的結果:它關聯了平面波的傳播距離、方向余弦,也和三維厚掩模的衍射遠場(由掩模照明角度、自身結構與材料等參數決定)、投影物鏡的透射率函數,以及入射到掩模的平面波函數緊密相關——這一電場分布,正是厚掩模光刻成像的核心基礎輸入。
這套厚掩模衍射下的光刻成像理論,是先進制程中厚掩模場景“高精準光刻”的核心認知支撐,為厚掩模光刻的優化與落地提供了清晰的理論依據。
03/三維矢量成像模型中的三維偏振像差
在三維矢量成像模型中,光學系統入瞳面到出瞳面之間各級衍射光偏振態的變化可用的三維偏振追跡矩陣描述。
物鏡光瞳面上所有坐標點的三維偏振追跡矩陣組成三維偏振像差,可通過光線追跡程序獲取。三維偏振像差獲取程序將整個光瞳離散為網格點,追跡得到所有網格點對應光瞳坐標點的三維偏振追跡矩陣。
展開 當制程節點邁入5nm及以下的精微領域,芯片關鍵尺寸已逼近原子級別,傳統標量成像理論因無法精準捕捉光的偏振特性對成像精度的影響,已難以滿足關鍵尺寸均勻性(CDU)的嚴苛要求,制程升級陷入瓶頸。
在此背景下,二維矢量光刻成像模型應勢而生,憑借對矢量光場與偏振像差的精準把控,成功突破衍射極限,成為先進邏輯芯片制造的核心技術支撐,為7nm、5nm乃至3nm制程的落地注入強勁動力,推動半導體產業實現跨越式發展。
矢量光刻成像模型
二維矢量光刻成像流程簡潔高效且精準可控,每一步都經過嚴苛的技術打磨:光源經定制化照明系統進行勻光、偏振調控后,均勻照射在高精度掩模上,掩模上的二維圖形會對入射光進行選擇性衍射;衍射出的光進入高數值孔徑物鏡系統后,系統會在入瞳與出瞳處通過特殊光學結構完成偏振態、相位及振幅的精準調控,濾除無效雜光,保留有效成像光;最終,經過調控的光在硅片像面精準匯聚,實現高保真成像。
整個過程中,掩模圖形的最終成像光強,由不同照明出瞳點照射形成的像光強疊加而成,這種疊加機制確保了即使在大視場曝光場景下,圖形的邊緣精度與內部均勻性也能得到雙重保障,有效避免了傳統光刻中“邊緣模糊、中心失真”的問題。
02/構造模型
1.物方衍射遠場:
采用傅里葉變換技術,將掩模表面復雜的光場分布轉化為物方衍射遠場Efar,分離不同偏振方向的光場分量特征。而近場光場的形成直接與入射照明光的偏振態有關,通過提前調控照明光偏振方向,可針對性強化關鍵圖形的光場信號。這一技術使掩模光場的捕捉精度達到0.1nm級別,即使面對納米級的掩模圖形細節,也能完整保留光場特征,為后續成像奠定了極致精準的基礎。
展開 
矢量成像的相關專題、標簽、搜索
矢量成像的最新內容
01/簡介
隨著集成電路制程向先進節點迭代,光刻成像的焦面精度對圖形保真度的影響愈發顯著,最佳焦面處的成像性能直接決定芯片制造良率。光源-掩模協同優化(SMO)作為分辨率增強核心技術,其矢量模型因能精準刻畫偏振、三維掩模衍射等效應,成為先進制程優化的關鍵工具,而數值計算的精度與分析深度則是發揮其效能的核心前提。
本文聚焦最佳焦面成像性能,通過搭建標準化仿真條件
此外,該功能還支持物質結構測量與表面缺陷檢測,提升顯微鏡 / 望遠鏡成像質量,并借助相位信息實現高精度 3D 成像;矢量場傳播技術則在光通信、激光加工等領域起關鍵作用,為多模光纖等應用提供精準光束控制方案。
光柵解決方案
軟件的光柵解決方案支持多種結構設計(方波全息光柵、閃耀光柵等),涵蓋納米至毫米級特征尺寸,適用于衍射光柵、光伏系統等場景。
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。
在上述仿真條件下,利用三維矢量成像模型計算空間像的相對強度分布,并與二維矢量成像模型計算的空間像相對強度分布對比。二維和三維矢量成像模型仿真結果的差異如圖所示。
二維和三維矢量成像模型仿真結果的差異
結論:在某些仿真條件下,兩模型仿真結果差異并不明顯。
二維矢量成像模型與三維矢量成像模型仿真零像差非遠心物鏡成像結果
結論:三維矢量成像模型預測非雙遠心物鏡成像更精確。
當物鏡所成像不在無限遠處時,光線經過出瞳面后,其傳播方向在 z 軸上的方向余弦可以表示為:由橫向方向余弦(kx,ky)推導得出的平方根形式,具體會關聯到像面與出瞳面的位置參數(α?、α?、β?、β?)。
二維矢量成像模型雖能滿足平面圖形的偏振態表征需求,卻因忽略深度方向光場耦合與厚掩模衍射效應,無法適配三維堆疊圖形的成像預測。
三維矢量成像模型通過全空間矢量光場建模,可精準捕捉雙遠心光路下三維偏振演化與深度衍射規律,成為破解該瓶頸的關鍵。本文以零波像差雙遠心成像為視角,對比二維與三維矢量模型的適配性差異,重點聚焦三維模型的應用機理,為先進三維制程光刻精度提升提供理論支撐。
03/三維矢量成像模型中的三維偏振像差
在三維矢量成像模型中,光學系統入瞳面到出瞳面之間各級衍射光偏振態的變化可用的三維偏振追跡矩陣描述。
物鏡光瞳面上所有坐標點的三維偏振追跡矩陣組成三維偏振像差,可通過光線追跡程序獲取。三維偏振像差獲取程序將整個光瞳離散為網格點,追跡得到所有網格點對應光瞳坐標點的三維偏振追跡矩陣。
網格化的瓊斯光瞳獲取方法示意圖
5.局部與全局坐標系的變換
二維矢量成像模型假設入瞳面和出瞳面之間各級衍射光的傳播方向與光軸平行,若光軸方向為z軸,瓊斯光瞳建立在與z軸垂直的i?j坐標系。準確仿真像面成像結果需要出瞳面處x?y?z坐標系下的三維偏振矢量,所以二維矢量成像模型在出瞳面處將偏振態從二維i?j坐標系轉換到三維x?y?z坐標系。
光刻技術第4期 | 光刻成像理論6個月前
零波像差非雙遠心、存在波像差:二者成像性能存在差異,三維矢量成像模型更具優勢
二維矢量成像模型與三維矢量成像模型仿真零像差非遠心物鏡成像結果
二維和三維矢量成像模型仿真結果的差異
在成像物鏡為存在像差的非理想系統時,三維矢量成像模型較二維矢量成像模型預測成像特性更精確。
具體來講,多傳感器數據融合原理如下:
(1)多個不同類型傳感器(有源或無源)收集觀測目標的數據;
(2)對傳感器的輸出數據(離散或連續的時間函數數據、輸出矢量、成像數據或一個直接的屬性說明)進行特征提取的變換,提取代表觀測數據的特征矢量Yi;
(3)對特征矢量Yi進行模式識別處理(如聚類算法、自適應神經網絡或其他能將特征矢量Yi變換成目標屬性判決的統計模式識別法等),完成各傳感器關于目標的說明