三維RCWA方法及其在集成電路中的應(yīng)用.pdf

1、在集成電路制作過程中,芯片表面上的復(fù)雜微觀電路結(jié)構(gòu)刻蝕可以視為眾多微小的周期性光柵結(jié)構(gòu)刻蝕的集合。嚴(yán)格耦合波分析法( RCWA, Rigorous Coupled-Wave Analysis)是一種能夠精確求解周期光柵結(jié)構(gòu)中電磁波衍射問題的方法,自從1981年它被M. G. Moharam和T. K. Gaylord系統(tǒng)的提出后,就被人們廣泛的運(yùn)用于各種周期光柵衍射問題的研究之中。若同時(shí)結(jié)合回歸算法等優(yōu)化方法,將計(jì)算得到的反射率譜線與檢

2、測(cè)樣品的實(shí)驗(yàn)反射率譜線進(jìn)行對(duì)比,就可以間接獲得光柵結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵尺寸(CD, Critical Dimension)和剖面輪廓。關(guān)鍵尺寸光學(xué)測(cè)量?jī)x(OCD, Optical Critical Dimension)就是以此為基礎(chǔ),利用集成電路制作工藝中刻蝕尺寸的反饋達(dá)到CD檢測(cè)的目的。
　　針對(duì)上述觀點(diǎn),本論文以三維RCWA方法及其在集成電路制作過程中的應(yīng)用為主要的研究對(duì)象。在認(rèn)真理解現(xiàn)有理論和技術(shù)原理的基礎(chǔ)后,將其集成到用于制作工藝中

3、對(duì)集成電路元器件進(jìn)行CD檢測(cè)的OCD軟件系統(tǒng)中。本文工作概要如下:
　　首先,對(duì)三維RCWA方法的數(shù)值計(jì)算過程進(jìn)行了系統(tǒng)的分析和歸納。通過對(duì)RCWA分析方法的認(rèn)真理解,包括平面衍射、錐角衍射以及多層均勻膜衍射,總結(jié)了該理論中相對(duì)介電常數(shù)傅里葉級(jí)數(shù)的引進(jìn)過程,并在現(xiàn)有的傅里葉系數(shù)求解方法基礎(chǔ)上,推導(dǎo)了光柵xy平面圓角模型的傅里葉系數(shù)求解附加項(xiàng)。
　　其次,運(yùn)用C++實(shí)現(xiàn)了三維光柵衍射的RCWA數(shù)值仿真平臺(tái),并將仿真結(jié)果與提供的

4、現(xiàn)有RCWA軟件計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較,得出了相吻合的計(jì)算結(jié)果。將該仿真功能集成到OCD軟件后,只需在圖形界面中輸入對(duì)應(yīng)的光柵模型參數(shù),便可以得到理論上的反射率譜線。
　　接著,結(jié)合數(shù)據(jù)庫postgreSQL實(shí)現(xiàn)了建立三維光柵反射率譜線數(shù)據(jù)庫的功能。三維RCWA反射率譜線的仿真計(jì)算需要花費(fèi)大量時(shí)間,引入反射率譜線數(shù)據(jù)庫,可以在線上檢測(cè)樣品CD時(shí)越過仿真的計(jì)算過程,從而提高檢測(cè)樣品與模型之間的匹配效率,使得集成電路制作工藝中三維光柵形貌C