一种获取理论光谱的方法和形貌参数的测量方法技术

本发明专利技术公开了一种获取理论光谱的方法和形貌参数的测量方法，用于提高理论光谱计算效率和形貌参数的测量效率。获取理论光谱的方法包括：获取待测量样品的形貌模型，将形貌模型划分为M个分块，获取每个分块的初始形貌参数，浮动初始形貌参数得到多组参考形貌参数；确定每个分块的初始构型和多个参考构型，每个分块的散射特性矩阵组包括初始构型和多个参考构型分别对应的散射特性矩阵；从形貌模型的底部向顶部的顺序依次从每个分块的散射特性矩阵组中分别选取的任意一个散射矩阵进行逐级合并，得到形貌模型入射区的散射特性矩阵；获取入射区的多个散射特性矩阵；获取入射区的多个反射电场，基于多个反射电场得到待测量样品的多个理论光谱。多个理论光谱。多个理论光谱。

【技术实现步骤摘要】
一种获取理论光谱的方法和形貌参数的测量方法


[0001]本专利技术涉及半导体封测
，尤其涉及一种获取理论光谱的方法和形貌参数的测量方法。

技术介绍

[0002]随着半导体制造向精细快速的方向发展，芯片代工厂和器件制造厂面临测量技术的挑战。光学关键尺寸测量(Optical Critical Dimension，OCD)技术通过获取特定被测区域周期性结构的散射信号以及结构的模型从而估计出结构的具体形貌参数，可以满足在新制程和新技术中实现快速精确测量微细结构的需求，并且具有非接触性和非破坏性，能够同时测量多个工艺的形貌参数、实现在线测量等，具有诸多优势，广泛应用于半导体制造工业和光学测量中。
[0003]在OCD测量过程中，需要建立待测量样品的形貌模型，并寻找特定的理论光谱实现与测量光谱的最佳匹配从而确定其形貌参数。目前基于回归过程的匹配方法是一种使用最优化数值技术的方法来完成匹配问题。回归过程的基本思路是根据待测量样品工艺信息，给出形貌参数的名义值作为回归过程的形貌参数初始值，然后搜索一组形貌参数对应的理论光谱与测量光谱实现最佳匹配。在搜索过程中，每次迭代更新需要执行多次的理论光谱计算，所以造成耗时较久，严重影响回归效率，从而降低测量效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供一种获取理论光谱的方法和形貌参数的测量方法，该方法用于提高理论光谱计算效率和形貌参数的测量效率。
[0005]第一方面，本专利技术提供一种获取理论光谱的方法，该方法包括：获取待测量样品的形貌模型，所述形貌模型包括N个初始形貌参数；将所述形貌模型划分为M个分块，并获取每个分块的初始形貌参数；分别多次浮动所述每个分块的至少一个初始形貌参数得到每个分块的多组参考形貌参数；根据所述每个分块的初始形貌参数，确定每个分块的初始构型，根据所述每个分块的多组参考形貌参数，确定每个分块的多个参考构型，其中，所述M个分块的初始形貌参数个数的总和等于N；获取每个分块的散射特性矩阵组，所述每个分块的散射特性矩阵组包括所述每个分块的初始构型对应的散射特性矩阵和所述每个分块的多个参考构型分别对应的散射特性矩阵；从形貌模型的底部向顶部的顺序依次从所述每个分块的散射特性矩阵组中分别选取的任意一个散射矩阵进行逐级合并，以得到所述形貌模型的顶层的散射特性矩阵，由所述形貌模型的顶层的散射特性矩阵向上迭代计算，得到所述形貌模型表层上方的入射区的散射特性矩阵；遍历所述每个分块的散射特性矩阵组中的每一个散射特性矩阵，分别进行所述逐级合并，得到所述形貌模型表层上方的入射区的多个散射特性矩阵；根据所述入射区的多个散射特性矩阵分别获取所述形貌模型表层上方的入射区的多个反射电场，基于所述多个反射电场得到所述待测量样品的多个理论光谱；其中，M、N为大于1的正整数。
[0006]本专利技术提供的获取理论光谱的方法的有益效果在于：区别于现有技术，现有技术通常每次计算理论光谱都是从透射区逐层向上迭代计算得到从透射层传播到入射区的散射特性矩阵，然后得到反射电场，之后得到理论光谱，每次迭代更新需要执行多次的理论光谱计算，所以很耗时；而本专利技术将每个分块的各个构型的散射特性矩阵分别计算并保存下来，在回归过程的形貌参数的每次迭代更新的过程中，用散射特性矩阵合并公式将每个分块的各个构型的散射特性矩阵按照每个分块从下到上的顺序依次合并得到模型顶层的散射特性矩阵，然后向上迭代计算入射区的散射特性矩阵，然后得到反射电场，然后得到多个理论光谱。可见，本专利技术通过计算每个分块的散射特性矩阵然后再合并，因散射特性矩阵合并并不耗时，M个分块需要计算的总的散射特性矩阵数量相比现有技术要少，所以节省了计算时长，提升了回归效率，能够提高光谱计算效率。
[0007]一种可能的实施例中，每次浮动改变所述每个分块的一个初始形貌参数的值。
[0008]一种可能的实施例中，所述逐级合并包括：从至多一个分块的散射特性矩阵组中选取任意一个参考构型对应的散射特性矩阵。
[0009]一种可能的实施例中，该方法中将所述形貌模型划分为M个分块，包括：
[0010]S1,所述N个初始形貌参数作为划分形貌参数集合；
[0011]S2,改变从所述划分形貌参数集合中选取的任意一个形貌参数的值，在改变所述任意一个形貌参数的值之后，将所述形貌模型中变动的结构作为一个分块，并获取该分块对应的初始形貌参数；
[0012]S3,从所述划分形貌参数集合剔除所述分块对应的初始形貌参数，若所述划分形貌参数集合剩余形貌参数个数不为零，则以剩余形貌参数更新所述划分形貌参数集合，并重复S2，直至所述划分形貌参数集合剩余形貌参数的个数为零，所述形貌模型划分结束。
[0013]一种可能的实施例中，所述获取每个分块的散射特性矩阵组，包括：
[0014]针对第i分块，所述第i分块为所述M个分块中的任意一个分块，i为[1，M]中任意整数，均执行如下处理：
[0015]将所述第i分块划分为多个片层；
[0016]从所述第i分块的初始构型的底部片层开始，采用S矩阵算法，计算每个片层的散射特性矩阵并向上逐层迭代计算至所述第i分块的初始构型的顶部片层，得到所述第i分块的初始构型对应的散射特性矩阵；
[0017]针对所述第i分块的各个参考构型，从所述各个参考构型的底部片层开始，采用S矩阵算法，计算每个片层的散射特性矩阵并向上逐层迭代计算至所述第i分块的各个参考构型的顶部片层，得到所述第i分块的各个参考构型分别对应的散射特性矩阵。
[0018]一种可能的实施例中，所述逐级合并满足如下公式：
[0019][0020][0021]其中，为从所述形貌模型的底部向顶部的方向上第j个分块对应的散射特性矩阵，为从所述形貌模型的底部向顶部的方向上第j+1个分块对应的散射特性矩阵，为从所述形貌模型的底部向顶部的方向上第1至第j+1个分块对应散射特性矩阵逐级合并后的矩阵，子矩阵S
12
为反射特性矩阵，用于描述反射特性；子矩阵S
11
和S
21
为散射特性矩阵的子块，用于描述散射特性；子矩阵S
22
为透射特性矩阵，用于描述透射特性，j为整数且j∈[1，M
‑
1]。
[0022]第二方面，本专利技术提供一种形貌参数的测量方法，该测量方法包括：S1，获取待测量样品的测量光谱；S2，获取所述待测量样品的初始形貌模型，所述初始形貌模型包括N个初始形貌参数；S3，采用上述第一方面任意一实施方式所述的获取理论光谱的方法，获取所述待测量样品的多个理论光谱，所述多个理论光谱包括与所述初始形貌模型对应的初始理论光谱；S4，分别获取所述初始理论光谱和所述多个理论光谱中除去所述初始理论光谱外的其他理论光谱的第一拟合误差，基于所述第一拟合误差的梯度和浮动形貌参数的步长更新至少一个所述初始形貌参数，以获取所述待测量样品的参考形貌模型；S5，计算所述待测量样品的参考形貌模型对应的参考理论光谱，并获取所述测量光谱和所述参考理论光谱的第二拟合误差；设定阈值对所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种获取理论光谱的方法，其特征在于，该方法包括：获取待测量样品的形貌模型，所述形貌模型包括N个初始形貌参数；将所述形貌模型划分为M个分块，并获取每个分块的初始形貌参数；分别多次浮动所述每个分块的至少一个初始形貌参数得到每个分块的多组参考形貌参数；根据所述每个分块的初始形貌参数，确定每个分块的初始构型，根据所述每个分块的多组参考形貌参数，确定每个分块的多个参考构型，其中，所述M个分块的初始形貌参数个数的总和等于N；获取每个分块的散射特性矩阵组，所述每个分块的散射特性矩阵组包括所述每个分块的初始构型对应的散射特性矩阵和所述每个分块的多个参考构型分别对应的散射特性矩阵；从形貌模型的底部向顶部的顺序依次从所述每个分块的散射特性矩阵组中分别选取的任意一个散射矩阵进行逐级合并，以得到所述形貌模型的顶层的散射特性矩阵，由所述形貌模型的顶层的散射特性矩阵向上迭代计算，得到所述形貌模型表层上方的入射区的散射特性矩阵；遍历所述每个分块的散射特性矩阵组中的每一个散射特性矩阵，分别进行所述逐级合并，得到所述形貌模型表层上方的入射区的多个散射特性矩阵；根据所述入射区的多个散射特性矩阵分别获取所述形貌模型表层上方的入射区的多个反射电场，基于所述多个反射电场得到所述待测量样品的多个理论光谱；其中，M、N为大于1的正整数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每次浮动改变所述每个分块的一个初始形貌参数的值。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述逐级合并包括：从至多一个分块的散射特性矩阵组中选取任意一个参考构型对应的散射特性矩阵。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述形貌模型划分为M个分块，包括：S1,将所述N个初始形貌参数作为划分形貌参数集合；S2,改变从所述划分形貌参数集合中选取的任意一个形貌参数的值，在改变所述任意一个形貌参数的值之后，将所述形貌模型中变动的结构作为一个分块，并获取该分块对应的初始形貌参数；S3,从所述划分形貌参数集合剔除所述分块对应的初始形貌参数，若所述划分形貌参数集合剩余形貌参数个数不为零，则以剩余形貌参数更新所述划分形貌参数集合，并重复S2，直至所述划分形貌参数集合剩余形貌参数的个数为零，所述形貌模型划分结束。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取每个分块的散射特性矩阵组，包括：针对第i分块，所述第i分块为所述M个分块中的任意一个分块，i为[1，M]中任意整数，均执行如下处理：将所述第i分块划分为多个片层；从所述第i分块的初始构型的底部片层开始，采用S矩阵算法，计算每个片层的散射特性矩阵并向上逐层迭代计算至所述第i分块的初始构型的顶部片层，得到所述第i分块的初
始构型对应的散射特性矩阵；针对所述第i分块的各个参考构型，从所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓雷，张厚道，梁洪涛，施耀明，
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：