[发明专利]一种光学特性建模方法和装置

说明书

本发明公开了一种光学特性建模方法和装置，该方法包括：将周期介质内的微结构在z方向上划分为N层薄片；针对同一层微结构的薄片，执行如下处理：获取所述薄片在周期空间xy平面上投影的各个封闭区域的几何信息；根据所述几何信息，对所述周期空间进行划分，得到x方向划分的目标积分子区间和y方向划分的目标积分子区间；计算周期介质的介电系数的傅里叶系数和周期介质的介电系数的托普利兹矩阵，以及进行严格耦合波分析，以实现周期介质的光学特性建模，该方法通过对积分区间的划分方法进行优化，从而高效地得到精确的周期介质的介电系数的傅里叶系数和介电系数的托普利兹矩阵。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种光学特性建模方法和装置。

背景技术

在半导体制造检测、光刻掩模板的光学邻近校正、光学散射仿真计算等领域中需要对周期介质的介电系数进行二维傅立叶系数的展开。以半导体检测领域为例，随着半导体制造行业的发展，器件结构随着特征尺寸缩小而越来越复杂，为了保证制造的可靠性一致性等要求，需要对制造过程进行更严格的工艺控制。对制造的器件进行测量是工艺控制中的核心问题之一，光学关键尺寸(optical critical dimension，OCD)测量技术具有速度快、成本低、非破坏性等优点，在半导体制造先进工艺控制中有重要应用。光学关键尺寸测量技术是一种基于模型的方法，因此快速准确的建模计算是光学关键尺寸测量的核心要素之一。

光学关键尺寸测量由两个关键技术支撑，即正向光学特性建模和反向几何参数提取。在诸多正向光学特性建模方法中，严格耦合波分析理论(RCWA)因其建模精度高、适用对象广，普遍应用于周期介质的光学特性建模中。在严格耦合波分析过程中需要求得周期介质的介电系数的傅里叶系数，以及周期介质的介电系数的托普利兹矩阵。

近年来，为了保证关键尺寸(critical dimension，CD)不断缩小时，半导体器件依然保持优良性能，其结构设计也从简单的平面结构逐步转向复杂的三维结构。三维结构主要包括多涂层结构(multi-coatings)，多图案结构(multi-patterns)及曲边结构等。结构越复杂，光学特性建模的计算效率和计算精度的矛盾越突出，现有技术获取较高精度的理论光谱的耗时剧增。

现有技术中提供的周期介质的介电系数的傅里叶系数求解方法往往对周期空间均匀地划分网格，然后以每个网格中心的介电系数作为该网格的介电系数，之后进行二维快速傅里叶变换，得到介电系数的傅里叶系数。计算周期介质的介电系数的托普利兹矩阵，一般是在周期空间内分别沿X方向和Y方向对相应方向上的区间进行均匀划分，然后以每个区间中点的介电系数作为该区间的介电系数，然后在Y方向和X方向上分别积分，接着进行一维快速傅里叶变换得到。现有技术存在如下问题：如果周期空间的划分积分区间较多，虽然可以提高计算精度，但是存在计算耗时的问题，导致影响正向光学特性建模的效率；而如果周期空间的划分积分区间偏少，虽然可以提高计算效率，但是存在计算精度低的问题，导致影响正向光学特性建模的精度。

发明内容

本发明实施例提供一种光学特性建模方法和装置，该方法基于微结构的几何信息对积分区间的划分方法进行优化，从而高效地得到精确的周期介质的介电系数的傅里叶系数和周期介质的介电系数的托普利兹矩阵，最终高效、精确地完成光学特性建模。

第一方面，本发明提供一种光学特性建模方法，其中，该方法包括如下步骤：将周期介质内的微结构在z方向上划分为N层薄片，N为正整数；

针对同一层微结构的薄片，执行如下处理：

获取所述薄片在周期空间xy平面上投影的各个封闭区域的几何信息；

根据所述几何信息，对所述周期空间进行划分，得到x方向划分的目标积分子区间和y方向划分的目标积分子区间。

计算周期介质的介电系数的傅里叶系数和周期介质的介电系数的托普利兹矩阵；利用所述周期介质的介电系数的傅里叶系数和周期介质的介电系数的托普利兹矩阵进行严格耦合波分析，以实现所述周期介质的光学特性建模。