[发明专利]光学特性建模方法及装置、光学参数测量方法

说明书

本发明提供了一种光学特性建模方法及装置、光学参数测量方法，所述光学特性建模方法，包括：获取周期性介质的特性参数，并基于所述特性参数和严格耦合波分析法构建第一耦合波方程组；所述周期性介质关于光束入射平面对称；获取电场的两个正交分量或磁场的两个正交分量的线性组合，并基于所述第一耦合波方程组和所述电场的两个正交分量或所述磁场的两个正交分量的线性组合构建第二耦合波方程组；根据所述周期性介质的对称性简化所述第二耦合波方程组；求解简化后的所述第二耦合波方程组，得到理论光谱。本发明提高了光学建模的效率，以得到理论光谱。

技术领域

本发明涉及光学测量技术领域，尤其涉及一种光学特性建模方法及装置、光学参数测量方法。

背景技术

随着半导体工业向深亚微米技术节点的持续推进，集成电路的线宽不断缩小，集成电路器件介质的设计愈加复杂。因此，只有通过严格的工艺控制才能获得功能完整的电路和高速工作的器件。

光学关键尺寸测量技术是当前半导体制造先进工艺控制中的一个重要部分，具有速度快、成本低、非破坏性等优点。快速准确的光学特性建模计算方法是光学关键尺寸测量的核心要素之一。在诸多光学特性建模计算方法中，严格耦合波分析(Rigorous coupled-wave analysis，RCWA)理论因其建模精度高、适用对象广，普遍应用于周期性介质的光学特性建模计算方法中。

目前常用的光学特性建模计算方法是将材料的介电系数、入射区域的电磁场、样品区域的电磁场以及透射区域的电磁场进行傅里叶级数展开，然后代入到麦克斯韦方程组，形成电场或磁场的两个正交分量的耦合波方程组，得到本征值方程。求解本征值方程以得到耦合波方程组的解，然后得到电场或磁场的两个正交分量的傅里叶系数。然后根据电磁场的连续条件，得到反射电场，然后得到理论光谱。该耦合波方程组如下：

其中，S_y是电场在Y轴方向上的分量的傅里叶系数，S_x是电场在X轴方向上的分量的傅里叶系数，K_x、K_y是对角矩阵，I是单位矩阵。

求解该耦合波方程组可以通过求解矩阵PQ的本征值方程来实现。求解矩阵PQ的本征值方程的时间正比于矩阵P、矩阵Q维度的立方。现有技术中的矩阵P和矩阵Q的维度是2(2M+1)(2N+1)，所以求解矩阵PQ的本征值方程的时间正比于8(2M+1)³(2N+1)³，求解效率比较低下，以致光学建模效率低，进而影响后续理论光谱的生成。

因此，本发明提供了一种光学特性建模方法及装置、光学参数测量方法，提高了光学建模的效率，以得到理论光谱。

发明内容

本发明提供了一种光学特性建模方法及装置、光学参数测量方法，提高了光学建模的效率，以得到理论光谱。

第一方面，本发明提供一种光学特性建模方法，包括：获取周期性介质的特性参数，并基于所述特性参数和严格耦合波分析法构建第一耦合波方程组，所述第一耦合波方程组是关于电场的两个正交分量的傅里叶系数或磁场的两个正交分量的傅里叶系数的耦合波方程组；所述周期性介质关于光束入射平面对称；获取所述电场的两个正交分量或所述磁场的两个正交分量的线性组合，并基于所述第一耦合波方程组和所述电场的两个正交分量或所述磁场的两个正交分量的线性组合构建第二耦合波方程组，所述第二耦合波方程组是关于电场的两个正交分量的傅里叶系数的线性组合或磁场的两个正交分量的傅里叶系数的线性组合的耦合波方程组；根据所述周期性介质的对称性简化所述第二耦合波方程组；求解简化后的所述第二耦合波方程组，得到理论光谱。

其有益效果在于：本发明通过根据所述周期性介质的对称性简化所述第二耦合波方程组，提升了求解所述第二耦合波方程组的效率，进一步提高了光学建模的效率，以得到理论光谱。

可选地，获取所述电场的两个正交分量或所述磁场的两个正交分量的线性组合，包括：获取至少两组电场的两个正交分量的线性组合，或者获取至少两组磁场的两个正交分量的线性组合。