基于严格耦合波理论的散射场显微镜建模与分析

摘要

半导体和微机电等产业的迅速发展都对研发出能提高并打破常规衍射极限的光学显微技术以满足测量需求提出了迫切的要求。散射场显微测量技术是目前世界临界尺寸测量研究的热点，主要解决半导体加工、微机电等行业在线、非接触、快速尺寸测量。
　　散射场测量是一种基于模型的对比测量方法。采用严格耦合波分析算法对一维微纳米周期结构散射测量进行正向光学建模，它在光栅区域严格地求解麦克斯韦方程，将麦克斯韦方程的求解问题化为一个求特征函数的问题，得到光栅区域由特征函数耦合起来的电磁场表达式，再在光栅区域与其他区域的交界面上求解边界条件得到最终衍射效率的值。
　　根据算法的理论推导过程和计算特点，结合MATLAB语言的特点和优势，采用面向结构的编程方法，实现严格耦合波分析算法并从精确性、快速性和一般测量特性三个方面对算法进行评估。结果表明，严格耦合波分析理论能达到精确和高效的目的。
　　详尽讨论了TE模和TM模下一维周期结构高度、线宽和占空比的测量特性。总体而言，TE模下光栅的测量特性要优于TM模下的。在理论上，TE模下线宽的测量能达到纳米级分辨率。严格耦合波分析理论对一维微纳米周期结构所表现出的良好的测量特性，为散射测量提供了科学性和可行性依据。

目录

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致谢

摘要

1 绪论

1．1 选题来源

1．2 课题背景

1．3 散射测量原理

1．4 本文的主要研究内容和创新点

2 严格耦合波分析算法及程序实现

2．1 衍射理论概述

2．2 一般情形下严格耦合波分析算法

2．3 TE模态下严格耦合波分析算法

2．4 TM模态下严格耦合波分析算法

2．5 算法的程序实现

2．6 本章小结

3 严格耦合波分析算法评估

3．1 精确性

3．2 快速性

3．3 一般测量特性

3．4 本章小结

4 微纳周期结构散射测量特性

4．1 高度测量特性

4．2 周期测量特性

4．3 占空比测量特性

4．4 本章小结

5 总结与展望

5．1 论文总结

5．2 未来工作的展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况