1 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室，上海 201800
2 超强激光科学与技术重点实验室（中国科学院），上海 201800
极紫外（EUV）光刻是7 nm及以下技术节点芯片大规模量产的关键技术。随着技术节点的减小、工艺复杂性的增加，芯片的良率面临着巨大挑战。边缘放置误差（EPE）是量化多重曝光技术过程中制造图案保真度的最重要指标。EPE控制已成为多重曝光和EUV融合光刻时代最大的挑战之一。EPE是关键尺寸（CD）误差和套刻误差的结合。在EUV光刻中，光学邻近效应和随机效应是引起光刻误差的重要因素。光学邻近效应校正（OPC）可以使EPE最小化。对于最先进的技术节点，EPE通常由随机效应主导，因此需要对EPE进行建模，尤其是需要对随机效应进行严格的建模，以分析影响EPE的关键参数。选择不同的测量手段对关键参数进行测量并优化EPE是提高芯片良率的重要途径。本文首先综述了EPE在EUV光刻中的重要作用，然后讨论了OPC和随机效应、EPE模型及涉及的关键参数，并介绍了关键参数的测量方法，最后总结和展望了与EPE相关的技术。
测量 极紫外光刻光源 套刻 光学邻近效应校正 对准
Author Affiliations
Abstract
1 School of Microelectronics, Shanghai University, Shanghai 200072, China
2 Department of Precision Optics Engineering, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
Overlay (OVL) for patterns placed at two different layers during microchip production is a key parameter that controls the manufacturing process. The tolerance of OVL metrology for the latest microchip needs to be at nanometer scale. This paper discusses the influence on the accuracy and sensitivity of diffraction-based overlay (DBO) after developing inspection and after etching inspection by the asymmetrical deformation of the OVL mark induced by chemical mechanical polishing or etching. We show that the accuracy and sensitivity of DBO metrology can be significantly improved by matching the measuring light wavelength to the thickness between layers and by collecting high-order diffraction signals, promising a solution for future OVL metrology equipment.
diffraction-based overlay overlay metrology accuracy lithography semiconductor microchip Chinese Optics Letters
2023, 21(7): 071204
1 上海大学微电子学院，上海 200072
2 中国科学院上海光学精密机械研究所精密光学工程部（筹），上海 201800
随着芯片特征尺寸的不断减小，借助193 nm准分子光源的浸没式深紫外光刻技术已进入瓶颈，使用多次曝光技术的工艺路线也已到达目前的商用极限。极紫外光刻（EUVL）采用13.5 nm的极紫外光源，被认为是下一代光刻商用化路线必需的技术。综述了激光等离子体13.5 nm EUVL光源的原理和最新进展，分别从驱动光源、靶材、收集镜等关键子系统展开介绍。讨论了激光等离子体光源进一步发展过程中需要解决的问题，如提升激发光功率、提高转换效率及延长光源寿命，特别分析了日本Gigaphoton公司和荷兰ASML公司的EUVL光源装置。
激光与光电子学进展
2022, 59(9): 0922002
1 1.华北电力大学 数理学院, 北京 102206
2 2.华北电力大学 控制与计算机工程学院, 北京 102206
3 3.华北电力大学 环境科学与工程学院 资源与环境系统优化教育部重点实验室, 北京 102206
本研究通过密度泛函理论对氧化石墨烯和金属离子的吸附行为进行理论模拟。基于机器学习方法训练预测模型的过程中, 缺失值采用推荐系统中广泛使用的奇异值分解方法处理, 并用梯度提升机解释了影响吸附能的重要因素。结果发现吸附体系中存在九种特征可为吸附能提供90%的累积重要性, 分别为离子半径、零点振动能量、密立根电荷、沸点、偶极矩、原子量、摩尔定容热容、自旋多重度和键长。定量评估了六种回归方法的预测精度, 包括支持向量回归、岭回归、随机森林、极端随机森林、极端梯度提升和轻梯度提升机。结果表明, 机器学习方法可提供足够的吸附能预测准确性, 其中极端随机森林方法表现出最优的预测性能, 均方误差仅为0.075。该模型用于香兰素吸附金属离子的测试, 验证了基于机器学习训练金属离子吸附能预测模型的可行性, 但仍需进一步提高其泛化能力。本研究基于机器学习预测吸附能, 简化预测过程、节省计算时间, 可为吸附去除金属离子的理论和实验研究提供参考。
机器学习 密度泛函理论 吸附能 金属离子 极端随机森林 machine learning density functional theory adsorption energy metal ions extremely randomized trees
1 1. 数理学院, 华北电力大学, 资源环境系统优化教育部重点实验室, 北京 102206
2 2.控制与计算机工程学院, 华北电力大学, 资源环境系统优化教育部重点实验室, 北京 102206
3 3.环境科学与工程学院, 华北电力大学, 资源环境系统优化教育部重点实验室, 北京 102206
光催化去除水中污染物的研究通常得到的是小样本的离散数据, 利用拟一级动力学模型对实验结果进行模拟和分析, 有时拟合效果较差, 且无法用于数据预测。本研究在离散灰色预测模型(DGM(1, 1))的基础上, 考虑数据的非线性特征并结合等维信息替代思想建立了非线性动态离散灰色模型(EDGM(1, 1,α)), 利用该模型对三元复合材料Bi/BiOCl/Au光催化去除四环素实验所得数据进行了预测, 其平均相对误差和拟合度数据显示: 相比于DGM(1, 1)等3种模型, EDGM(1, 1, α)模型对光催化实验数据具有良好的预测水平, 与实验结果吻合。该预测方法可以用于指导下一步实验, 有望减少实验次数, 降低成本和能耗。
光催化 预测 灰色模型 等维信息替代 photocatalysis predict grey model equivalent substitution method
中国医学科学院北京协和医学院生物医学工程研究所激光医学实验室, 天津 300192
呼气异戊二烯是一种内源性代谢产物, 其含量与人体血液中的胆固醇水平存在关联。 但人体呼气影响因素众多, 寻找其与胆固醇水平诊断参数的定量相关性, 需要对选取的特定人群进行有效的呼吸气体分析(实时、 在线、 高灵敏度、 高选择性、 高精度的大量呼气数据获取)。 光腔衰荡光谱(CRDS)是一种具有极高灵敏度、 稳定性和选择性的光谱技术。 采用目前市场在售的单波长紧凑型半导体紫外激光器, 搭建了一套基于CRDS的呼气异戊二烯分析仪, 该分析仪主要由激光系统、 真空腔体、 光电探测模块以及数据采集模块构成。 线性拟合的结果显示所获得的衰荡信号接近单指数衰减(R2=0.998 39), 符合朗伯-比尔定律。 探究了不同信号平均次数对衰荡信号稳定性的影响, 综合考虑衰荡信号的稳定性和分析仪的响应时间, 采用128次作为实验过程中的信号平均次数。 对呼气异戊二烯分析仪的性能进行了测试, 为了表征分析仪的稳定性, 持续测量了分析仪16 min的真空衰荡时间。 使用氮气、 空气和呼吸样本, 测量了呼气异戊二烯分析仪的重复性和响应速度。 为了测试分析仪的线性度, 测量了不同粒子数密度的异戊二烯标准气体(10×10-9, 30×10-9, 50×10-9, 100×10-9, 200×10-9)的衰荡时间。 最后分析了在224 nm测量异戊二烯存在的光谱干扰问题(NO, N2O和丙酮)。 实验表明: 分析仪具有高的灵敏度(检测极限为0.49×10-9)、 良好的重复性、 稳定性(0.48%)、 近实时的响应速度(1秒测量一个数据)和良好的线性度(R2=0.993 13), 将检测极限提高至现有水平的1/1 000。 研究证明基于CRDS的便携式呼气异戊二烯分析仪可实现对人体呼气异戊二烯的有效分析。
光谱学 光腔衰荡光谱 呼气异戊二烯 痕量分析 Spectroscopy Cavity ringdown spectroscopy Breath isoprene Trace analysis 光谱学与光谱分析
2021, 41(8): 2415
1 华北电力大学 数理学院, 北京 102206
2 华北电力大学 环境科学与工程学院 资源环境系统优化教育部重点实验室, 北京 102206
作为一种窄带隙半导体材料, Bi2WO6在光催化降解有机污染物上具有很大的应用潜力。研究采用水热法合成了Bi2WO6纳米片, 并在可见光照射下研究其对四环素的光催化降解。利用XRD、FESEM、TEM、吸收光谱等对材料进行结构和形貌的表征。实验发现, 在pH=8的四环素溶液中加入50 mg Bi2WO6纳米片, 可见光照射130 min 后, 85%的四环素（50 mL, 50 mg/L）被降解。实验还研究了Bi2WO6纳米片光电化学性质, 通过加入不同的自由基捕获剂研究了光催化降解四环素的反应机理。结果表明, Bi2WO6纳米片具有较高的电子密度和电子空穴分离效率是其具有良好光催化性能的原因。
Bi2WO6纳米片 四环素 光催化 可见光 Bi2WO6 nanosheets tetracycline photocatalytic visible light
为实现图像处理技术在冲压件表面缺陷在线检测中的应用,开发了一套冲压件表面缺陷实时在线快速检测系统。使用基于多模板匹配算法获取图像中冲压件的位置,建立感兴趣区域;提出基于拉普拉斯-高斯(LoG)算子的实时浓淡补正算法实现冲压件表面缺陷的增强;使用大津法和形态学操作实现冲压件表面缺陷位置的提取。系统使用MATLAB实现基于LoG算子的滤波算法;使用LabVIEW实现其余算法,并在其中调用MATLAB 脚本节点;使用多线程技术实现高效的检测算法。经实验,系统能够对生产线上每一个冲压件进行快速检测,并检测出有缺陷的冲压件,整个过程耗时在100 ms以内,能够满足在线实时检测需求。
机器视觉 表面缺陷 多模板匹配 浓淡补正 灰度形态学 激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011501
西安工业大学光电工程学院, 陕西 西安 710021
传统的幕中触发法在计算过幕时刻时是将光幕沿厚度方向的分布理想化为矩形,实际光幕由于镜头成像原理,其厚度呈梯形分布。当光幕之间存在夹角或弹丸斜入射光幕时会引入过幕时刻的提取误差。基于光幕探测器输出信号的幅值与弹丸在光幕中的位置呈线性对应关系,提出了一种弹丸穿过倾斜梯形光幕特征时刻修正算法。通过对光幕厚度的分析,采用迭代修正算法计算出半峰值点和弹道线与光幕中心面交点的时间差,得到弹尾到达光幕中心面的准确时刻。实弹射击表明,修正算法提取过幕时刻精度平均提高7.9%,可以直接用于六光幕天幕立靶测量系统。
六光幕阵列 弹丸飞行参数 光幕厚度分布 过幕特征时刻提取 着靶坐标 six-light-screen array flight parameter of projectile distribution of screen thickness feature moment acquisition impacting coordinate
华中光电技术研究所—武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430223
激光能见度仪用于测量大气能见度,激光回波信号时间测量误差是影响能见度测量精度的重要因素,采用多模式高分辨率时间数字转换器解决了激光回波时间间隔数字化精度问题。在介绍时间数字转换器应用于测量不同范围时间间隔的基础上,设计了一种用于高精度多分辨率测量电路。通过实验验证,不仅短距离测量精度能达到厘米级,远距离测量精度也在米级,测量误差均小于20%,能够满足能见度测量对精度和实时性的要求。
能见度 时间数字转换器 距离分辨率 测量范围 精度 visibility time-to-digital inverters range resolution range of measurement precision
