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光掩模光掩模，也叫半導體光罩，是半導體光刻工藝中的高精密工具，主要由基板和不透光材料組成，起到光刻機與大硅片的橋梁和紐帶作用。從規?？矗?em>光掩膜僅約占芯片總成本的13%，其價值遠低于占比38%的硅片，關注度更是與硅片相去甚遠。但小小的光掩膜價值卻非比尋常，它不僅是芯片制造中必不可少的核心材料之一，其質量的好壞更是直接決定芯片最終的性能。全球領先的光掩模制造商的總部也大多設在日本。

點擊藍字 關注我們 01/簡介隨著集成電路制程向3nm及以下先進節點演進，光刻成像系統中的光學衍射、掩模三維效應與光致抗蝕劑非線性響應相互疊加，使光源-掩模協同優化（SMO）成為保障圖形保真度與芯片良率的核心技術。

01/簡介隨著集成電路制程向3nm及以下節點突破，光刻系統的光學畸變、掩模三維衍射及光致抗蝕劑非線性響應等效應疊加，使光源-掩模協同優化（SMO）成為保障成像精度的核心技術。

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。

這允許統一設置2D和3D的掩模模擬項目。由于光線從基板下方進入，光線的傳輸方向為+Z方向。 相位分布如下圖所示： 相移區域的影響清晰可見，導致開口上方光束的180度相位差。同時光場的S和P分量也顯示出相位差：

這允許統一設置2D和3D的掩模模擬項目。由于光線從基板下方進入，光線的傳輸方向為+Z方向。 相位分布如下圖所示： 相移區域的影響清晰可見，導致開口上方光束的180度相位差。同時光場的S和P分量也顯示出相位差：

優化后的入耦合光柵為鋸齒形結構，鍍銀層后非偏振光平均衍射效率達0.747，為整個波導系統提供了高效的光耦合能力。圖4 （a）入射耦合光柵結構示意圖；（b）入射耦合光柵衍射耦合效率Zemax精準驗證隨機掩模光柵的成像性能在隨機掩模光柵的設計中，掩模的隨機分布是否會影響成像質量，是方案可行性的關鍵驗證點。

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。

因此，無掩模光刻的發展方向之一就是對“數字掩模”的空間光場進行像素化的多自由度(如振幅、相位、偏振、空間位置等)調制，并且結合已有的移相掩模、光學臨近修正、多重曝光技術、反演計算光刻技術等分辨增強技術，在增強打印分辨率的同時提高圖形制備的保真度并減小光刻圖形的畸變。圖14 微納3D打印的最小線間距結構。

同時光場的S和P分量也顯示出相位差:在項目文件中，設置傅里葉變換后處理，得到掩模的透射衍射階數:

這反過來將需要在屏蔽抗蝕劑和底層材料、光掩模技術和計量方面取得進步。 過去五年來，兩家公司一直在技術上合作：ASML、imec 將 EUV 光刻技術提升到高數值孔徑。

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。

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。

同時光場的S和P分量也顯示出相位差:在項目文件中，設置傅里葉變換后處理，得到掩模的透射衍射階數:

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。

圖中第一列為光源圖形，從黑色到白色代表[0,1]的連續光強區間；第二列為掩模圖形，黑色和白色分別代表阻光區域和透光區域；第三列為光刻膠中的成像。圖(b)為目標圖形。圖形是CD=45mm，占空比為1：1的密集線條圖形。下圖展示了不同技術對密集線條圖形的仿真結果，通過PAE（成像誤差）指標對比各技術的成像保真度提升效果。

以下分別采用SD算法和CG為例，說明HSMO的優化流程： 采用SD算法的HSMO流程圖 采用CG算法的HSMO流程圖04/光源后處理（提升可制造性）像素化SMO技術能夠對每個光源點的光強進行優化，雖然具有較高的優化自由度，但也會導致光源圖形較為復雜。研究表明，當光源的光瞳填充率過大時會減小光刻PW。

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。

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。

模擬結果2 擴散器系統產生的光圖樣強度分布傳輸器提取2 雙擊光路徑圖中的Stored Transmission打開編輯對話框傳輸器(transmission)提取2 點擊Show按鈕顯示光路中的transmission.