周期結(jié)構(gòu)的衍射模擬算法及其應(yīng)用研究.pdf

1、散射度量是半導(dǎo)體微電子制造領(lǐng)域中工藝過程控制與關(guān)鍵尺寸（CD）測量的重要技術(shù)手段，它廣泛應(yīng)用于微電子制造領(lǐng)域。根據(jù)2011年國際半導(dǎo)體技術(shù)藍圖（ITRS）規(guī)劃，散射度量作為一種在線、實時、無損、高性價比的計量手段，將在新的技術(shù)節(jié)點，對新材料或新結(jié)構(gòu)的量測發(fā)揮重要作用。周期結(jié)構(gòu)的衍射模擬算法是散射度量的重要部分，切實影響著其測量的實時效率。因此衍射模擬算法的研究、改進與應(yīng)用，是本文的工作重點。
　　本文工作基于國家重大專項子課題——

2、光學(xué)關(guān)鍵尺寸（OCD）檢測系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化的橫向課題展開，是實現(xiàn)OCD技術(shù)軟件部分的關(guān)鍵。算法方面，以嚴格耦合波分析法的改進與層吸收法結(jié)合嚴格耦合波分析法的重構(gòu)（傅里葉模態(tài)層吸收法）為重點；應(yīng)用方面以O(shè)CD軟件平臺的衍射模擬算法模塊的構(gòu)建為重點，相關(guān)的給出一種基于散射度量應(yīng)用的層間錯位測試方法。主要內(nèi)容為：
　　1．綜合當(dāng)前嚴格耦合波分析法的各類研究成果，全面給出了其實現(xiàn)過程，并將之作為核心算法實施于OCD軟件的算法模擬模塊。主要包括典

3、型結(jié)構(gòu)的介電系數(shù)函數(shù)的Toeplitz矩陣的構(gòu)造方法、特征問題矩陣的構(gòu)造方法（Lalanne經(jīng)驗法與法向矢量法）、階梯近似下的多層結(jié)構(gòu)傳輸矩陣法、應(yīng)用對稱技術(shù)的矩陣削減法。其中對稱技術(shù)的實現(xiàn)過程通過介紹課題組研究成果（小角度近似嚴格耦合波分析法）給出。同時，以上所有方法均應(yīng)用于本文所述傅里葉模態(tài)層吸收法中。
　　2．基于嚴格耦合波分析法，介紹了一種針對具有任意可解析邊界的典型周期結(jié)構(gòu)的快速法向矢量場構(gòu)造方法，并給出其經(jīng)驗性的優(yōu)選原

4、則。對一些典型周期結(jié)構(gòu)本方法能相對于非優(yōu)選的法向矢量場與Lalanne經(jīng)驗法進一步提高2階左右收斂。
　　3．結(jié)合嚴格耦合波分析法與層吸收法，給出了傅里葉模態(tài)層吸收法的完備實現(xiàn)過程。改進原層吸收法中的串聯(lián)倍速算法，提出了兩類全場/散射場模型下的源形式，并分析了它們區(qū)別，最后通過數(shù)值分析歸納出一種適用于傅里葉模態(tài)層吸收的空間步長選擇原則。對于垂直側(cè)壁薄層結(jié)構(gòu)嚴格耦合波分析法的計算效率約為傅里葉模態(tài)層吸收法的2倍；對于嚴格耦合波分析法