[发明专利]一种用于获取样品参数信息的方法和装置

说明书

本申请实施例的目的是提供一种用于获取样品参数信息的方法和装置。本申请实施例的方法包括：获取样品的变量相关信息，其中，所述变量相关信息包括所述样品的变量集合中各个变量的初始值和值范围区间；计算所述各个变量在其值范围区间内浮动时各个值点对应的理论光谱，其中，每个变量浮动时，其它变量处于初始值或范围最佳值；通过将所述样品的测量光谱数据与计算得到的理论光谱进行比对，确定各个变量的范围最佳值和值范围区间；通过重复计算理论光谱和确定各个变量的范围最佳值和值范围区间的步骤，不断调整各个变量的值范围区间，直至满足预定结束条件，从而得到相应的样品参数信息。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及用于获取样品参数信息的方法和装置。

背景技术

半导体工业遵循摩尔定律向深亚微米技术节点持续推进，集成电路器件的尺寸不断缩小，器件结构设计愈加复杂。器件的测量面临较大挑战，只有通过严格的尺寸控制才能获得完整的电路功能和保持器件高速工作，因此器件的关键尺寸成功地在线测量对提高良率极为必要。然而，图形尺寸和设计规则的缩小，以及新制程和新材料不断引入独特的测量要求，使得在线测量面临着全新挑战。

光学关键尺寸(Optical Critical-Dimension,OCD)测量技术是半导体制造工艺中一种常用的关键尺寸测量技术，OCD测量方法可以实现关键尺寸及其它形貌尺寸的测量，并且具有非接触性、非破坏性、同时测量多个工艺特征、可实现工艺的在线测量等诸多优势，因此越来越广泛地应用于半导体制造工业中，并朝着更快速更准确地测量愈精细结构的方向迅速发展。

图1示出了一种示例性的被测样品的二维周期性结构。如图1所示，光栅的入射层材料(如空气)用其光学性质参数(n₁,k₁)描述，n为材料的折射率，k为材料吸收系数。从上往下，第一层为周期为PITCH的梯形光栅层，其材料为(n₂,k₂)，用(TCD,BCD,HT)描述；第二层为薄膜层，其材料为(n₃,k₃)，厚度用Thickness描述；第三层为衬底，其材料为(n₄,k₄)。通常情况下材料的信息可以通过薄膜测量技术获知。因此，样品模型可以用参数向量v＝(TCD,BCD,HT,Thickness)^T描述，若一般化描述，可以写为v＝(V₀,V₁,...,V_N-1)^T，V_i,i＝0,...,N-1为各层结构全部的参数。根据光散射理论，对于特定的样品v，理论光谱的数值可以用一组复杂理论方程确定。

样品的特征光谱s(v,λ)可以通过光学关键尺寸测量设备获取，若获取的测量光谱为s_M(λ)，在不考虑测量噪声的情况下s(v,λ)＝s_M(λ)。则找到s(v,λ)对应的v就可获得测量参数。其思路是：查找理论光谱s(v^*,λ)与测量光谱s_M(λ)能够最佳匹配的一个参数组合则被测样品的形貌就可以用参数表示。

现有的建立光谱数据库并进行光谱匹配的方法包括：根据有关工艺获知待测样品可能的偏移量；建立模型并设置模型各个变量参数的浮动范围和浮动步长，其中，各个变量的步长设置基于测量光谱的噪声情况，以及各个参数测量精度要求，并由灵敏度分析来确定。

以上基于库的光谱匹配方法需要大量的理论光谱数据计算，并且在匹配测量光谱时，从已经计算完成的理论光谱库中找出与待匹配的测量光谱最佳匹配并索引出各个参数的值，同样需要进行大范围的大量的匹配计算。