三維RCWA方法及其在集成電路中的應用.pdf

1、在集成電路制作過程中,芯片表面上的復雜微觀電路結構刻蝕可以視為眾多微小的周期性光柵結構刻蝕的集合。嚴格耦合波分析法( RCWA, Rigorous Coupled-Wave Analysis)是一種能夠精確求解周期光柵結構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,就被人們廣泛的運用于各種周期光柵衍射問題的研究之中。若同時結合回歸算法等優(yōu)化方法,將計算得到的反射率譜線與檢

2、測樣品的實驗反射率譜線進行對比,就可以間接獲得光柵結構的關鍵尺寸(CD, Critical Dimension)和剖面輪廓。關鍵尺寸光學測量儀(OCD, Optical Critical Dimension)就是以此為基礎,利用集成電路制作工藝中刻蝕尺寸的反饋達到CD檢測的目的。
　　針對上述觀點,本論文以三維RCWA方法及其在集成電路制作過程中的應用為主要的研究對象。在認真理解現(xiàn)有理論和技術原理的基礎后,將其集成到用于制作工藝中

3、對集成電路元器件進行CD檢測的OCD軟件系統(tǒng)中。本文工作概要如下:
　　首先,對三維RCWA方法的數(shù)值計算過程進行了系統(tǒng)的分析和歸納。通過對RCWA分析方法的認真理解,包括平面衍射、錐角衍射以及多層均勻膜衍射,總結了該理論中相對介電常數(shù)傅里葉級數(shù)的引進過程,并在現(xiàn)有的傅里葉系數(shù)求解方法基礎上,推導了光柵xy平面圓角模型的傅里葉系數(shù)求解附加項。
　　其次,運用C++實現(xiàn)了三維光柵衍射的RCWA數(shù)值仿真平臺,并將仿真結果與提供的

4、現(xiàn)有RCWA軟件計算結果進行比較,得出了相吻合的計算結果。將該仿真功能集成到OCD軟件后,只需在圖形界面中輸入對應的光柵模型參數(shù),便可以得到理論上的反射率譜線。
　　接著,結合數(shù)據(jù)庫postgreSQL實現(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算需要花費大量時間,引入反射率譜線數(shù)據(jù)庫,可以在線上檢測樣品CD時越過仿真的計算過程,從而提高檢測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