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(cè)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(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)藍(lán)圖（ITRS）規(guī)劃，散射度量作為一種在線、實(shí)時(shí)、無(wú)損、高性價(jià)比的計(jì)量手段，將在新的技術(shù)節(jié)點(diǎn)，對(duì)新材料或新結(jié)構(gòu)的量測(cè)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(shí)影響著其測(cè)量的實(shí)時(shí)效率。因此衍射模擬算法的研究、改進(jìn)與應(yīng)用，是本文的工作重點(diǎn)。
　　本文工作基于國(guó)家重大專項(xiàng)子課題——

2、光學(xué)關(guān)鍵尺寸（OCD）檢測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化的橫向課題展開，是實(shí)現(xiàn)OCD技術(shù)軟件部分的關(guān)鍵。算法方面，以嚴(yán)格耦合波分析法的改進(jìn)與層吸收法結(jié)合嚴(yán)格耦合波分析法的重構(gòu)（傅里葉模態(tài)層吸收法）為重點(diǎn)；應(yīng)用方面以O(shè)CD軟件平臺(tái)的衍射模擬算法模塊的構(gòu)建為重點(diǎn)，相關(guān)的給出一種基于散射度量應(yīng)用的層間錯(cuò)位測(cè)試方法。主要內(nèi)容為：
　　1．綜合當(dāng)前嚴(yán)格耦合波分析法的各類研究成果，全面給出了其實(shí)現(xiàn)過程，并將之作為核心算法實(shí)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(yàn)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(duì)稱技術(shù)的矩陣削減法。其中對(duì)稱技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過程通過介紹課題組研究成果（小角度近似嚴(yán)格耦合波分析法）給出。同時(shí)，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(yán)格耦合波分析法，介紹了一種針對(duì)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(chǎng)構(gòu)造方法，并給出其經(jīng)驗(yàn)性的優(yōu)選原

4、則。對(duì)一些典型周期結(jié)構(gòu)本方法能相對(duì)于非優(yōu)選的法向矢量場(chǎng)與Lalanne經(jīng)驗(yàn)法進(jìn)一步提高2階左右收斂。
　　3．結(jié)合嚴(yán)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(shí)現(xiàn)過程。改進(jìn)原層吸收法中的串聯(lián)倍速算法，提出了兩類全場(chǎng)/散射場(chǎng)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(zhǎng)選擇原則。對(duì)于垂直側(cè)壁薄層結(jié)構(gòu)嚴(yán)格耦合波分析法的計(jì)算效率約為傅里葉模態(tài)層吸收法的2倍；對(duì)于嚴(yán)格耦合波分析法