二维结构的衍射级选择的优化方法技术

本发明专利技术提供了一种选择衍射级数目的方法，所述衍射级数目用于在光学计量中为二维结构产生模拟的衍射信号，通过使用第一衍射级数目和二维结构的假想轮廓产生第一模拟衍射信号。使用第二衍射级数目和与产生所述第一模拟衍射信号相同的假想轮廓以产生第二模拟衍射信号，其中第一衍射级数目和第二衍射级数目是不同的。比较所述第一模拟衍射信号和第二模拟衍射信号。基于对所述第一模拟衍射信号和第二模拟衍射信号的比较，确定选择第一衍射级数目还是第二衍射级数目。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及光学计量，尤其涉及产生模拟衍射信号时所用的对 衍射级数目的选择，所述模拟衍射信号用于二维结构的光学计量测量、处 理和/或模拟。
技术介绍
RCWA、微分技术以及相似的算法已经被广泛的用于研究和设计衍射 结构。通过给定数目的充分薄的平面光栅板条可以近似出周期性结构的轮 廓。具体地，RCWA包括三个主要步骤，即，光栅内场的傅立叶展开；计 算表征衍射信号的常数系数矩阵的特征值和特征向量；从边界匹配情况推 导出线性系统的解。RCWA将此问题分为三个不同的空间区域(1)支 持入射平面波场的空间区域和全部反射的衍射级的总和；(2)光栅结构 和下方的未图案化层，在这些层中，将波场作为与每个衍射级有关的模的 叠加来处理；(3)包括透射波场的衬底。作为对于使用RCWA计算模拟 的衍射信号的细节描述，参考Mu等人申请于2005年5月10日的题为 "CACHING OF INTRA-LAYER CALCULATIONS FOR RAPID REGOUROUS COUPLE-WAVE ANALYSES"的美国专利No. 6891626， 其全部内容通过引用方式结合在这里。在大体上满足能量守恒的情况下，RCWA解法的精确度部分地取决于 在波场的空间谐波展开中保留的项的数目。保留的项的数目是在计算中考 虑的衍射级数目的函数。对于给定的假想轮廓，模拟衍射信号的有效产生 包括在每个波长为衍射信号的横向磁场(TM)分量和/或横向电场(TE) 分量选择最佳的衍射级集合。在数学上，所选择的衍射级越多，模拟就越 精确。但是，衍射级数目越高，计算模拟衍射信号所需要的计算就越多。 而且，计算时间是所使用的级的数目的非线性函数。因此，使每个波长所模拟的衍射级数目尽可能小是非常有用的。但是，不能使衍射级数目任意 地小，因为这可能会导致信息的丢失。与一维结构相比，在考虑二维结构 时，选择合适的衍射级数目的重要性显著的增加了。因为衍射级的数目选 择与具体应用有关，所以有效的选择衍射级数目的方法是非常必要的。
技术实现思路
在一个示例性实施例中，通过使用第一衍射级数目和二维结构的假想 轮廓产生第一模拟衍射信号，来选择衍射级数目，所述衍射级数目用于在 光学计量中为二维结构产生模拟的衍射信号。使用第二衍射级数目和与产 生所述第一模拟衍射信号相同的假想轮廓以产生第二模拟衍射信号，其中 第一衍射级数目和第二衍射级数目是不同的。比较第一模拟衍射信号和第 二模拟衍射信号。基于对第一模拟衍射信号和第二模拟衍射信号的比较， 来确定选择第一衍射级数目还是第二衍射级数目。附图说明图1A是示出了一种示例性实施例的结构图，该实施例中可以利用光 学计量来确定半导体衬底上的结构的轮廓。图1B描绘了示例性一维结构。 图1C描绘了示例性二维结构。图2A是示出了重复结构的衍射信号的级次的结构图。图2B包括对于给定的计算机系统，示出成本作为衍射级数目的函数的曲线图和示出创建模拟衍射信号库所需要的时间作为计算中考虑的衍射级数目的函数的曲线图。图2C描绘了二维重复结构的单位元的示例性正交栅格的俯视图。图2D描绘了二维重复结构的俯视图。图2E是用以表征二维重复结构俯视图的示例性技术。图3A是二维重复结构的衍射级阵列的描绘。图3B包括示出经一维重复结构衍射的衍射级次数目作为波长的函数 的曲线图。图3C包括示出经二维重复结构衍射的衍射级次数目作为波长的函数的曲线图。图4是为二维重复结构选择衍射级数目的示例性过程的流程图。图5为使用高衍射级开始数目确定衍射级数目的示例性过程的流程图。图6为使用低衍射级开始数目确定衍射级数目的示例性过程的流程图。图7A是包括不对称级次选择的确定衍射级数目的示例性过程的流程图。图7B是重复结构的俯视图，示出了固定坐标系统、方位角和周期方向。图8A为示例性实施例中的衍射级选择器的结构图。 图8B为示出实时CD估计仪中的示例性实施例的结构图。 图9为示出利用所选择的衍射级数目产生和使用模拟的衍射信号以及 轮廓的库的示例性实施例的结构图。具体实施例方式为了帮助描述本专利技术，使用了椭圆偏光法光学计量系统以示出概念和 原理。可以理解，相同的概念和原理同样适用于其他光学计量系统，例如 反射计系统等。以相似的方式，可以利用半导体晶圆示出本概念的应用。 这些方法和工艺也同样适用于其他的有重复结构的被加工件。图1A是示出了一种示例性实施例的结构图，在该实施例中，可以利 用光学计量来确定半导体衬底上的结构的轮廓。光学计量系统40包括计 量束源41，计量束源41朝晶圆47上的目标结构59发射束43。计量束43 以入射角0朝向目标结构59发射。通过计量束接收器51测量衍射束49。 衍射束数据57被传递给轮廓应用服务器53。轮廓应用服务器53将测得衍 射束数据57与模拟衍射束数据的库60进行比较，其中模拟衍射束数据表 示目标结构的临界尺寸和分辨率的不同组合。在一个示例性实施例中，选择了与测得衍射束数据57最符合的库60实例。应该理解，尽管频繁使用衍射谱或信号的库和关联的假想轮廓以示 出概念和原理，但本专利技术同样适用于例如在用于轮廓提取的回归、神经网 络和相似方法中的、包括模拟衍射信号和相关的轮廓参数集合的数据空间。所选择的库60实例的假想轮廓和相关的临界尺寸被假定为对应于目 标结构59的特征的实际截面轮廓和临界尺寸。光学计量系统40可以利用 反射计、偏振光椭圆率测量仪或其他光学计量装置以测量衍射束或信号。 由Niu等人于2005年9月13日提交的题为"GENERATION OF A LIBRARY OF PERIODIC GRATING DIFFRACTION SIGNAL"的美国专利 No. 6913900描述了一种光学计量系统，并以引用方式全部结合在这里。 下文中描述了在光学计量中不需要使用库的其他的示例性实施例。术语"一维结构"用在这里以指代有在一个维度变化的轮廓的结构。 例如，图IB描绘了有在一个维度(即x方向)变化的轮廓的周期性光 栅。图IB中描绘的周期性光栅的轮廓在z方向上作为x方向的函数变 化。但是，图IB中描绘的周期性光栅的轮廓在y方向呈现基本上一致的 或连续的。术语"二维结构"用在这里指代有在二个维度变化的轮廓的结构。例 如，图1C描绘了有在两个维度(即x方向和y方向)变化的轮廓的周期 性光栅。图IB中描绘的周期性光栅的轮廓在z方向作为x方向和y方向 的函数变化。图2A是示出了经周期性结构衍射的衍射信号的级次的结构图。入射 计量束或信号74以入射角被投射于结构75上并经结构75衍射，其中衍射 的信号包括零级(在附图中用0表示)，它是衍射束与法线N所成的衍射 角和入射束74与法线N所成的角相等的衍射束。还示出了几个由+1、 +2、 +3、 -1、 -2、 -3和-4表示的更高衍射级。其他更高衍射级和其他公知 为倏逝级的级次没有在此附图中示出。如之前所述，模拟衍射信号被产生以用在光学计量中。对于给定的结 构轮廓有效地产生模拟衍射信号包括对每个波长选择衍射级的数目，以提 供足够的衍射信息而不过度地增加执行衍射模拟的计算步骤。假设对于给定的计算机系统，图2B包括示出成本(cost)作为衍射级数目的函数的曲线图和示出创建模拟衍射信号库所需要的时间作为计算中考虑的衍射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种选择衍射级数目的方法，所述衍射级数目用于在光学计量中为二维结构产生模拟衍射信号，所述方法包括：　ａ）使用第一衍射级数目和二维结构的假想轮廓产生第一模拟衍射信号；　ｂ）使用ａ）中产生所述第一模拟衍射信号所用的相同假想轮廓，用第 二衍射级数目产生第二模拟衍射信号，其中所述第一衍射级数目和第二衍射级数目是不同的；　ｃ）比较所述第一模拟衍射信号和所述第二模拟衍射信号；　ｄ）基于在ｃ）中对所述第一模拟衍射信号和第二模拟衍射信号的比较，来确定选择所述第一衍射级数 目还是所述第二衍射级数目。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：金文，斯里尼瓦斯杜迪，李世芳，
申请(专利权)人：音质技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]