一种用于光学散射的库匹配方法、系统、服务器及存储介质技术方案

本发明专利技术涉及一种用于光学散射的库匹配方法、系统、服务器及可读存储介质，本发明专利技术通过针对待测目标建立理论光谱库，设置形貌参数的名义值，而后对形貌参数理论光谱库插值，得到所述形貌参数名义值对应的插值理论光谱，并通过测量得到测量光谱，计算测量光谱与理论光谱的偏差值，偏差值不满足阈值条件时，对所述形貌参数名义值进行更新，直至偏差值满足阈值条件，实现了在不影响提取准确度的情况下提高提取速度，解决了现有技术中存在的提取速度慢、提取准确度低的技术问题。提取准确度低的技术问题。提取准确度低的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于光学散射的库匹配方法、系统、服务器及存储介质


[0001]本专利技术涉及光学散射
，特别涉及一种用于光学散射的库匹配方法、系统、服务器及存储介质。

技术介绍

[0002]光学散射测量方法，也称为光学关键尺寸(optical critical dimension，OCD)测量方法，其基本原理可以概括为：一束具有特殊偏振态的偏振光投射至待测样品表面，通过测量待测样品的反射光，获得偏振光在反射前后偏振态的变化，进而从中提取出待测样品的形貌参数，例如光刻、刻蚀等工艺中所获得纳米光栅的线宽、线高、侧壁角、深度、周期、粗糙度等形貌参数。
[0003]与扫描电子显微镜、原子力显微镜等微观形貌测量手段相比，光学散射测量技术具有速度快、成本低、无接触、非破坏等优点，因而在先进工艺在线监测领域获得了广泛应用。然而，扫描电子显微镜、原子力显微镜等测量手段可以直接获得待测样品微观形貌参数，是一种“所见即所得”的测量手段；与之相反，光学散射测量技术获得的仅是一组关于入射波长或入射角度分布的光强信号及其他派生信号，如反射率、椭偏参数、穆勒矩阵等，需要通过一定的数据分析手段才能从测量信号中提取出待测样品的形貌参数。
[0004]光学散射测量中采用的数据分析方法，其基本原理可概括为：在样品形貌参数的合理浮动范围内寻找一组样品形貌参数值，使得其对应的理论光谱与样品测量光谱之间的偏差最小，则该组形貌参数值被认为是待测样品对应的形貌参数。寻找这样一组样品形貌参数的过程，也称为样品待测参数提取过程，其实现主要包括两种方法：非线性回归方法和库匹配方法。
[0005]基于非线性回归方法的待测形貌参数提取，以最小化理论光谱与测量光谱之间的偏差为优化目标，从待测形貌参数的名义值出发，通过计算迭代方向与迭代步长获得一系列中间迭代参数点，使得理论光谱与测量光谱的偏差朝着最小化不断演化，直至偏差小于某个预设阈值。其优点在于，在参数空间中搜索待测参数值时一般沿着目标函数梯度下降的方向搜索，而非对整个参数空间进行搜索，目标函数收敛效率比较高。其缺点在于，每次通过计算确定一个迭代方向与步长，都需要针对多组不同形貌参数计算对应的理论光谱(以下称该过程为正向建模过程)。由于光学散射测量中的正向建模过程涉及复杂偏微分方程的构造与求解，计算效率较为低下，进而导致基于非线性回归算法的待测形貌参数提取效率难以满足实际生产运用中在线实时监测的要求。
[0006]库匹配方法的实现过程分为离线和在线两个阶段。在离线阶段，首先确定样品待测形貌参数浮动范围，然后执行离散化并计算离散网格参数点对应的理论光谱，构造理论光谱库。在在线阶段，仅需计算测量光谱与库中的理论光谱的偏差并从中挑选出偏差最小的理论光谱，其对应的形貌参数即为待测参数的最终测量结果。由于耗时的建库过程被放置在离线阶段完成，因此与非线性回归算法相比，库匹配在线阶段的计算效率得到了极大提升，也是目前实际用于在线监测的主要手段。然而，传统库匹配方法只在库中已有光谱上
进行搜索，所得测量结果始终落在建库所用的离散网格点上，因此测量结果的准确性始终受网格离散步长限制。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供一种用于光学散射的库匹配方法、系统、服务器及存储介质，以解决现有技术中存在的处理速度与处理准确性不可兼得的技术问题。
[0008]本专利技术解决上述技术问题，本专利技术提出一种用于光学散射的库匹配方法，所述用于光学散射的库匹配方法包括以下步骤：
[0009]S1、确定待测目标的形貌参数的浮动区间，并以设定的离散步长对所述形貌参数执行离散化处理以获得多个离散网格点，仿真计算每个离散网格点对应的理论光谱，以建立理论光谱库；
[0010]S2、对所述待测目标进行测量，得到测量光谱；
[0011]S3、对所述待测目标的所述形貌参数赋值并记为名义值x，所述名义值x在所述形貌参数的浮动区间内；
[0012]S4、以所述名义值x对所述理论光谱库进行插值，获取所述名义值x对应的插值理论光谱f(x)，并计算所述插值理论光谱f(x)与所述测量光谱的偏差值；
[0013]S5、比较所述偏差值与预设偏差值；
[0014]S51、当所述偏差值小于所述预设偏差阈值时，将所述名义值x作为所述待测目标的所述形貌参数的提取值；
[0015]S52、当所述偏差值大于或等于所述预设偏差阈值时，
[0016]获取所述名义值x的紧邻值x+Δh及所述紧邻值x+Δh对应的理论光谱f(x+Δh)，所述紧邻值x+Δh与所述名义值x之间相差微小偏移量Δh；
[0017]基于所述名义值x对应的所述插值理论光谱f(x)及所述紧邻值x+Δh对应的所述理论光谱f(x+Δh)，获取所述名义值x对应的所述插值理论光谱f(x)的梯度
[0018]基于所述梯度计算所述名义值x的迭代步长；
[0019]以所述迭代步长更新所述形貌参数的名义值x，并重复步骤S4
‑
S5，直至所述偏差值小于预设偏差阈值，以获取所述待测目标的形貌参数的提取值。
[0020]优选地，所述步骤S4中，以所述名义值x对所述理论光谱库进行插值，获取所述名义值x对应的插值理论光谱f(x)，具体包括：
[0021]在所述多个离散网格点中找到与所述名义值x最相近的网格点x
′
；
[0022]以所述最相近的网格点x
′
为中心点，筛选出若干个所述离散步长范围内的网格点，组成插值点集；依据插值点集中离散网格点对应的理论光谱构造光谱插值函数，并计算所述名义值x对应的插值理论光谱f(x)。
[0023]优选地，所述微小偏移量Δh在所述名义值x的10％以内。
[0024]优选地，所述步骤S52中，所述基于所述名义值x对应的插值理论光谱f(x)及所述紧邻值x+Δh对应的理论光谱f(x+Δh)，获取所述名义值x对应的插值理论光谱f(x)的梯度具体包括：
[0025]在所述多个离散网格点中找到与所述名义值x最相近的网格点x
′
，且x＝x
′
+h，h为
x与x
′
之间的距离差值；
[0026]在所述名义值x最相近的网格点x
′
处对所述名义值x对应的插值理论光谱f(x)和所述紧邻值x+Δh对应的理论光谱f(x+Δh)进行二阶泰勒展开，计算得出所述名义值x对应的插值理论光谱f(x)的梯度
[0027][0028]其中，x＝[x1,
…
x
i
,
…
x
m
]T
，x
′
＝[x
′1,
…
x
′
i
，
…
x
′
m
]T
，h＝[h1，
…
h
i
，
…
h
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]T
，Δh＝[Δh1，
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于光学散射的库匹配方法，其特征在于，所述用于光学散射的库匹配方法包括以下步骤：S1、确定待测目标的形貌参数的浮动区间，并以设定的离散步长对所述形貌参数执行离散化处理以获得多个离散网格点，仿真计算每个离散网格点对应的理论光谱，以建立理论光谱库；S2、对所述待测目标进行测量，得到测量光谱；S3、对所述待测目标的所述形貌参数赋值并记为名义值x，所述名义值x在所述形貌参数的浮动区间内；S4、以所述名义值x对所述理论光谱库进行插值，获取所述名义值x对应的插值理论光谱f(x)，并计算所述插值理论光谱f(x)与所述测量光谱的偏差值；S5、比较所述偏差值与预设偏差值；S51、当所述偏差值小于所述预设偏差阈值时，将所述名义值x作为所述待测目标的所述形貌参数的提取值；S52、当所述偏差值大于或等于所述预设偏差阈值时，获取所述名义值x的紧邻值x+Δh及所述紧邻值x+Δh对应的理论光谱f(x+Δh)，所述紧邻值x+Δh与所述名义值x之间相差微小偏移量Δh；基于所述名义值x对应的所述插值理论光谱f(x)及所述紧邻值x+Δh对应的所述理论光谱f(x+Δh)，获取所述名义值x对应的所述插值理论光谱f(x)的梯度基于所述梯度计算所述名义值x的迭代步长；以所述迭代步长更新所述形貌参数的名义值x，并重复步骤S4
‑
S5，直至所述偏差值小于预设偏差阈值，以获取所述待测目标的形貌参数的提取值。2.根据权利要求1所述的用于光学散射的库匹配方法，其特征在于，所述步骤S4中，以所述名义值x对所述理论光谱库进行插值，获取所述名义值x对应的插值理论光谱f(x)，具体包括：在所述多个离散网格点中找到与所述名义值x最相近的网格点x
′
；以所述最相近的网格点x
′
为中心点，筛选出若干个所述离散步长范围内的网格点，组成插值点集；依据插值点集中离散网格点对应的理论光谱构造光谱插值函数，并计算所述名义值x对应的插值理论光谱f(x)。3.根据权利要求1所述的用于光学散射的库匹配方法，其特征在于，所述微小偏移量Δh在所述名义值x的10％以内。4.根据权利要求1所述的用于光学散射的库匹配方法，其特征在于，所述步骤S52中，所述基于所述名义值x对应的插值理论光谱f(x)及所述紧邻值x+Δh对应的理论光谱f(x+Δh)，获取所述名义值x对应的插值理论光谱f(x)的梯度具体包括：在所述多个离散网格点中找到与所述名义值x最相近的网格点x
′
，且x＝x
′
+h，h为x与x
′
之间的距离差值；在与所述名义值x最相近的网格点x
′
处对所述名义值x对应的插值理论光谱f(x)和所述紧邻值x+Δh对应的理论光谱f(x+Δh)进行二阶泰勒展开，计算得出所述名义值x对应的
插值理论光谱f(x)的梯度插值理论光谱f(x)的梯度其中，x＝[x1，...x
i
，...x
m
]T，x
′
＝[x
′1，...x
′
i
，...x
...

【专利技术属性】
技术研发人员：马骏，张厚道，史玉托，李伟奇，郭春付，陶泽，
申请(专利权)人：上海精测半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：