严格耦合波的分析建模算法与其在光学散射测量中的应用研究

《严格耦合波的分析建模算法与其在光学散射测量中的应用研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringImplementationandApplicationofRigorousCoupled-WaveAnalysisinOpticalScatterometryCandidate:MaYuanMajor:MechatronicEngineeringSupervisor:ProfessorLiuShiyuanHuazhongUniversityof

2、ScienceandTechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,2012独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向

3、国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在______年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要目前，由于光学散射测量具有快速、无接触、非破坏、低成本等特点，在纳米制造的在线测量中得到了广泛的应用。光学散射测量由两个关键技术支撑，即正向光学特性

4、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因其建模精度高、适用对象广，普遍应用于周期性纳米结构的光学特性建模中。本文阐述了基于严格耦合波分析的建模理论与方法，实现了基于严格耦合波分析的光学特性建模计算，评估了该算法性能，并提出了一种估计收敛级次以实现快速建模的方法，最后研究了其在光学散射测量中的应用。分别针对一维周期结构和二维周期结构，简要阐述了严格耦合波分析理论的原理，在此基础上建立了基于严格耦合波分析的光学特性计算模型，并推导实现了相应建模算法。为验证该算法的精确度，与商用建模软件

5、比较，对于一维和二维周期-7-3结构的求解精度分别达到了10和10量级。通过仿真分析，评估了基于严格耦合波分析的正向建模求解算法的稳定性、收敛性、计算精度和计算效率。针对一维矩形光栅收敛级次和结构参数、光学参数进行了大量仿真分析，发现了收敛级次与光栅周期的近似线性关系和随入射波长的变化规律。通过进一步仿真分析发现收敛级次随波长-周期比的变化规律，实现了预估未知结构的收敛级次，并取得了较为满意的结果。建立了基于严格耦合波分析的纳米结构反射光谱、椭偏光谱和穆勒偏振光谱计算模型，并通过改变结构参数和套刻误差定性分析了基于

6、反射光谱测量、椭偏光谱测量和穆勒偏振光谱测量的灵敏度。通过仿真分析，发现穆勒偏振光谱测量方法通过改变方位角，可获取待测结构更为丰富的光谱信息，且对套刻误差方向性敏感，因而可实现更为灵敏的纳米测量。本学位论文开展的研究，将有助于纳米结构基于散射光谱测量法中快速、精确光学特性建模计算。关键词：严格耦合波分析，纳米结构，光学散射，建模，仿真，收敛级次，灵敏度I华中科技大学硕士学位论文AbstractTheopticalcriticaldimension(OCD)metrology,alsocalledscatterome

7、try,isoneofthewell-knownopticaltechniquesthathasgainedconsiderableinterestintheindustrialenvironmentbecauseitisfast,noncontact,nondestructive,andoflow-cost,comparedtoothertechniques.Currently,therigorouscoupled-waveanalysis(RCWA)methodhasbeenwidelyusedinOCDmet

8、rologyfortheopticalmodelingofperiodicstructures.ThisthesisinvestigatestheimplementationofRCWA,aswellasitsapplicationinOCDmetrology.TheprincipleandimplementationofRCWAisintroducedfo