OPC技術的案例
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 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。
展開 光刻技術第11期 | 矢量OPC數值計算與分析1
01/簡介
驗證矢量OPC技術對最佳焦面成像保真度的提升效果，對比WP罰函數與GWP罰函數的性能差異。
02/考慮最佳焦面成像圖形保真度的仿真結果
采用WP和GWP兩種罰函數PSM的OPC優化結果如圖所示。針對同一圖形，左側為采用WP的結果，右側為采用GWP的結果。其中，兩種線條圖形的CD均為45nm。光刻系統為照明波長193nm、NA=1.2的浸沒式光刻系統采用相干因子為σ=0.12的圓形照明，對垂直線條采用Y偏振照明，對水平線條采用X偏振照明，掩模為AItPSM型PSM。
為了驗證WP罰函數在降低掩模復雜度方面的作用，在OPC的優化損失函數中分別加入傳統WP和GWP兩種罰函數項，并對比PSM的OPC優化結果，分析WP和GWP在降低掩模復雜度和提高成像質量方面的性能。
仿真通過調整WP和GWP的加權系數權衡成像誤差和掩模復雜度這兩個相互制約的因素。因此，仿真對WP和GWP采用相同的加權系數、從而能夠更加公平地比較兩種罰函數方法。
采用WP和GMP兩種罰函數PSM的OPC優化結果
03/仿真結果
針對垂直密集線條、水平線條的PSM掩模優化：
? 掩模復雜度：用“分割梯形總數”衡量，GWP罰函數使梯形數增多（如垂直線條從688增至818）。
? 成像保真度：用PAE（成像誤差）、CDE（關鍵尺寸誤差）衡量，GWP罰函數更優（如水平線CDE從20nm降至0nm，PAE從872提升至796）。
04/結論
GWP罰函數在平衡掩模復雜度與成像保真度上更具優勢，可在可接受的掩模復雜度增加范圍內，顯著降低成像誤差（CDE）、提升成像質量（PAE）。
展開 光刻技術第1期 | 計算光刻技術介紹
OPC技術歷經“基于規則”到“基于模型”的迭代升級，精度與適配性持續提升。早期基于規則的OPC依賴預設的固定規則表對特定圖形進行標準化修正，雖操作簡便，但面對復雜圖形或微小特征尺寸時校正精度不足。當前主流的基于模型的OPC通過構建全流程仿真體系實現突破：一方面建立涵蓋光源、鏡頭、掩膜等要素的光學成像模型，另一方面融入光刻膠曝光、顯影全過程的物理化學模型，通過仿真模擬精準預測誤差并完成校正。現代基于模型的OPC工具已形成“建模-優化-驗證”完整流程，其中光學模型常采用Hopkins的TCC模型以精準描述成像特性，光刻膠模型則可根據工藝需求選用閾值模型、可變閾值模型等經驗模型。
光源掩模聯合優化（SMO）作為另一項核心技術，聚焦于通過協同優化光源與掩模圖形，降低工藝因子并突破單次曝光的分辨率極限。與傳統“先確定光源再優化掩模”的順向思路不同，SMO采用逆向計算邏輯：以芯片需要成型的目標圖像為出發點，通過精確的成像模型反推計算，得出最佳的掩膜版圖形與光源配置方案。其技術核心是通過優化光瞳填充參數（調控光源能量分布）和掩模版圖修正量，擴大光刻工藝窗口（即保障圖形質量的工藝參數范圍），提升光刻過程的穩定性與容錯性。隨著技術演進，全芯片級的SMO解決方案已逐步落地，有效解決了量產場景下OPC校正結果與SMO優化結果的匹配問題，為技術規模化應用奠定基礎。
從技術發展脈絡來看，OPC技術已完成從“基于規則”到“基于模型”的迭代升級。早期基于規則的OPC技術，主要依賴工程師預設的固定規則表對特定圖形進行標準化修正，這種方式雖操作簡便，但面對復雜圖形時校正精度有限，難以適配特征尺寸不斷縮小的工藝需求。
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OPC UA 獨立于制造商，應用可以用他通信，開發者可以用不同編程語言對他開發，不同的操作系統上可以對他支持。OPC UA 彌補了已有 OPC 的不足，增加了諸如平臺獨立、可伸縮性、高可用性和因特網服務等重要特性。
OPC UA 不再基于分布式組件對象模型（DCOM），而是以面向服務的架構（SOA）為基礎。OPC UA 因此可以連接更多的設備。
今天，OPC UA 已經成為連接企業級計算機與嵌入式自動化組件的橋梁 - 獨立于微軟、 UNIX 或其他操作系統。
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組件對象模型(COM)/分布式組件對象模型(DCOM)的終止
傳統OPC應用之間的數據交換是基于微軟的組件對象模型(COM)技術。因為視窗(Windows)操作系統在世界范圍內得到了廣泛的應用，同時也促進了視窗計算機在自動化中的使用，所以COM技術也為OPC技術的廣泛使用創造了條件。
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傳統OPC應用之間的數據交換是基于微軟的組件對象模型(COM)技術。因為視窗(Windows)操作系統在世界范圍內得到了廣泛的應用，同時也促進了視窗計算機在自動化中的使用，所以COM技術也為OPC技術的廣泛使用創造了條件。在2002年初，微軟發布了新的.NET框架并且宣布COM技術的停止研發。
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組件對象模型(COM)/分布式組件對象模型(DCOM)的終止
傳統OPC應用之間的數據交換是基于微軟的組件對象模型(COM)技術。因為視窗(Windows)操作系統在世界范圍內得到了廣泛的應用，同時也促進了視窗計算機在自動化中的使用，所以COM技術也為OPC技術的廣泛使用創造了條件。在2002年初，微軟發布了新的.NET框架并且宣布COM技術的停止研發。
展開 中國光刻，重大進展！
來源中國科學院，杰夫視點
今日半導體 新聞摘要：6月10日，中國科學院官網刊文稱，上海光機所在計算光刻技術研究方面取得重要進展。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。
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組件對象模型(COM)/分布式組件對象模型(DCOM)的終止
傳統OPC應用之間的數據交換是基于微軟的組件對象模型(COM)技術。因為視窗(Windows)操作系統在世界范圍內得到了廣泛的應用，同時也促進了視窗計算機在自動化中的使用，所以COM技術也為OPC技術的廣泛使用創造了條件。在2002年初，微軟發布了新的.NET框架并且宣布COM技術的停止研發。雖然這不意味著將來的視窗操作系統不支持COM，但作為停止的結果，傳統OPC的基礎技術已經不再發展，或早或晚要被淘汰，所以要尋求新的替換方案。
2
COM 的局限
上世紀90年代，隨著視窗計算機的普及，微軟COM/DCOM技術引入的一組特性，得到了家庭計算機用戶和工業自動化用戶的高度欣賞。這些特性包括了拷貝與粘貼，拖拽與投放，鏈接與嵌入。DCOM還提供了完整的通信基礎架構，并帶有必要的安全機制，諸如授權、鑒權和加密。
DCOM安全機制能夠實現計算機對數據和程序的遠程訪問。但DCOM安全機制同時也對安裝工程師、系統集成商和開發者管理項目提出了挑戰，其中包括了跨越PC的OPC通信。正確地設置DCOM安全功能是非常困難的任務，需要很多專業的知識。作為結果，安裝工程師和系統集成商會例行公事地選擇快速流程，在所有連網的OPC計算機采取寬松的訪問授權，造成大多數保護不起作用且允許非授權遠程訪問。
這種做法與信息技術(IT)安全的要求相違背。在長期運行時，可能會有粗心大意者或者蓄意破壞的人造成損害的危險。
展開 光刻技術第14期 | 矢量SMO數值計算與分析-考慮PW的仿真結果
采用孤立線條、版密集線條和密集接觸孔的OPC和HSMO仿真參數
采用孤立線條、版密集線條和密集接觸孔的OPC和HSMO仿真結果
05/PW擴展效果
損失函數收斂：HSMO在30~35次迭代內可有效降低損失函數，可見下圖。
孤立線條、半密集線條和密集接觸孔HSMO損失函數收斂曲線
PW對比：HSMO可顯著擴展工藝窗口，如孤立線條在EL=3%時，DOF從146nm提升至257nm；OPC對PW擴展效果有限，可見下圖和表格。
初始光源及掩模、OPC和HSMO對應的PW
對應FL=3%、5%和8%的DOF值，以及算法運行時間
06/結論
? 矢量HSMO技術通過聯合優化光源與掩模，可在一維線條、二維接觸孔等圖形中有效擴展工藝窗口（PW），相比僅優化掩模的OPC技術具有更優的工藝變化穩定性。
? 仿真的運行時間與光源矩陣和掩模矩陣的尺寸有關。
07/先進技術與未來發展方向
當前，考慮工藝窗口（PW）的矢量SMO數值計算已實現關鍵突破：標準化仿真條件與精準測量點布設保障了數據可靠性，掩模延拓技術強化了邊緣成像魯棒性，規范化仿真參數與流程則提升了結果可復現性，顯著擴展了先進制程的PW范圍，支撐3nm節點量產良率提升。
未來，技術將向多維融合演進：AI賦能仿真模型實現PW與掩模延拓參數的自適應匹配；融入EUV多物理場耦合計算，提升復雜工藝下PW預測精度；構建跨流程協同框架，聯動掩模制造與刻蝕工藝優化PW。極端制程下，量子化數值模型將成為核心，助力1nm及以下節點PW性能突破。
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#InTouch實例#InTouch訪問名中的DASSIDirect
由Wonderware
中國技術支持部提供。
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。
展開 一套樓宇自控系統設計描述書，非常全面，可以作為素材！
l利用OPC技術支持多種開放式協議（包括BACnet、ARCnet、LONTALK），兼容多種標準接口軟件（包括ODBC、DDE等）
l可即時訪問多個個人計算機圖形工作站，對 Apogee 系統實行監測和控制，也可從系統上獲取報警信息和事件記錄，并為系統提供10M波特率的通訊速度。
網絡數據域：
l采用模塊式智能型控制器，可完全獨立于中央站工作，作為網絡的節點，實現相互間的雙向通訊和數據交換。當系統通訊發生故障時，各個DDC仍然能獨自完成正常的監控功能。
l冷熱源系統監控
業主征集任務說的要求冷熱源系統的控制是由冷水機組廠家完成群控后，通過OPC服務端集成入BAS系統，由BA系統統一監控和管理，具體集成內容和管理界面由深化設計時與各系統的施工和供貨商協調確定，需要各單位的支持和配合。本方案中我們提出冷熱源的控制策略僅供冷熱源群控專業參考。
對制冷機組整體控制可提供對冷水機組運行工況的監測、控制及診斷；可按每天預先編排的時間程序和大樓的冷負荷情況來啟停制冷機組；可將單個機組或整體系統即時和以往累積報告給出；提供對冷卻塔運行工況的監測、控制及診斷；可按每天預先編排的時間程序及負荷來啟停冷卻塔。
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。
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