一種用于獲取樣品參數(shù)信息的匹配方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造工藝中的光學(xué)關(guān)鍵尺寸測量技術(shù)，尤其涉及一種用于獲取 集成電路器件樣品參數(shù)信息的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著半導(dǎo)體工業(yè)向深亞微米技術(shù)節(jié)點(diǎn)持續(xù)推進(jìn)，集成電路器件尺寸不斷縮小，器 件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)愈加復(fù)雜。只有通過嚴(yán)格的工藝控制才能獲得功能完整的電路和高速工作的器 件。
[0003] 光學(xué)關(guān)鍵尺寸【OpticalCritical-Dimension(0〇))】測量技術(shù)是當(dāng)前半導(dǎo)體制 造工藝中一種主流的工藝控制技術(shù)，如圖1和圖2所示，其基本工作原理可描述為：（1)建 立與器件樣品的形貌相對應(yīng)的理論光譜數(shù)據(jù)庫；（2)通過光學(xué)關(guān)鍵尺寸測量設(shè)備獲得樣品 的測量光譜；（3)從理論光譜數(shù)據(jù)庫中尋找與測量光譜最佳匹配的特征光譜，從而確定該 樣品的形貌參數(shù)。
[0004] 基于庫的光譜匹配方法需要大量的數(shù)值計(jì)算，通常在測量之前在專用計(jì)算服務(wù)器 上建立。匹配測量光譜時(shí)，從已經(jīng)建立的理論光譜數(shù)據(jù)庫中找出與測量光譜最佳匹配的光 譜，并索引出各個(gè)參數(shù)值。
[0005] 然而，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，需要測量的集成電路器件樣品的結(jié)構(gòu)形貌越來越 復(fù)雜，由此樣品理論光譜數(shù)據(jù)庫的變量個(gè)數(shù)也更多；并且，工藝控制對測量精度要求越來越 高，理論光譜數(shù)據(jù)庫的變量步長更精細(xì)；同時(shí)為了避免局部的匹配，光譜數(shù)據(jù)庫中參數(shù)范圍 也越來越大。在此情況下，將理論光譜數(shù)據(jù)庫中的光譜逐個(gè)與測量光譜進(jìn)行匹配需要花費(fèi) 大量時(shí)間，效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種用于獲取樣品參數(shù)信息的匹配方法和裝置。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于獲取樣品參數(shù)信息的匹配方法，其中，所述 樣品對應(yīng)包含至少一個(gè)變量的變量集合，其中，所述方法包括以下步驟：
[0008]a獲取完整細(xì)化光譜數(shù)據(jù)庫及對應(yīng)的完整變量集合、精細(xì)步長集合和完整變量范 圍，其中，所述完整細(xì)化光譜數(shù)據(jù)庫基于完整變量范圍和精細(xì)步長集合來生成；
[0009]b獲取與所述精細(xì)步長集合對應(yīng)的粗化步長集合，其中，所述粗化步長集合包括與 所述完整變量集合中的各個(gè)變量分別對應(yīng)的步長；
[0010] C基于所述粗化步長集合和完整變量范圍，由完整細(xì)化光譜數(shù)據(jù)庫中查詢以獲得 包含至少一個(gè)光譜數(shù)據(jù)的第一子光譜集合，其中，所述粗化步長集合中的各個(gè)變量步長大 于所述精細(xì)步長集合中的各個(gè)變量步長；
[0011] d將所述樣品的測量光譜數(shù)據(jù)與所述第一子光譜集合中的至少一個(gè)光譜數(shù)據(jù)分別 進(jìn)行第一匹配操作，以根據(jù)第一匹配結(jié)果確定與所述樣品對應(yīng)的近似參數(shù)信息；
[0012] e根據(jù)所述近似參數(shù)信息來確定所述樣品的所述完整變量范圍的局域變量范圍， 其中，所述局域變量范圍被包含于所述完整變量范圍中；
[0013] f?根據(jù)所述局域變量范圍和所述精細(xì)步長集合，由所述完整細(xì)化光譜數(shù)據(jù)庫中查 詢以獲得包含至少一個(gè)光譜數(shù)據(jù)的第二子光譜集合；
[0014] h將所述樣品的測量光譜數(shù)據(jù)與所述第二子光譜集合中的至少一個(gè)光譜數(shù)據(jù)分別 進(jìn)行第二匹配操作，以根據(jù)第二匹配結(jié)果確定與所述樣品對應(yīng)的精確參數(shù)信息。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，還提供一種用于獲取樣品參數(shù)信息的參數(shù)獲取裝置，其 中，所述樣品對應(yīng)包含至少一個(gè)變量的變量集合，其中，所述參數(shù)獲取裝置包括：
[0016] 第一獲取裝置，用于獲取完整細(xì)化光譜數(shù)據(jù)庫及對應(yīng)的完整變量集合、精細(xì)步長 集合和完整變量范圍，其中，所述精細(xì)步長集合包括與所述變量集合中的各個(gè)變量分別對 應(yīng)的步長；
[0017] 第二獲取裝置，用于獲取與所述完整變量集合對應(yīng)的粗化步長集合，其中，所述粗 化步長集合包括與所述變量集合中的各個(gè)變量分別對應(yīng)的步長；
[0018] 第一查詢裝置，用于基于所述粗化步長集合，由完整細(xì)化光譜數(shù)據(jù)庫中查詢以獲 得包含至少一個(gè)光譜數(shù)據(jù)的第一子光譜集合，其中，所述光譜數(shù)據(jù)庫基于完整變量范圍和 精細(xì)步長集合來生成，所述粗化步長集合中的各個(gè)變量步長大于所述精細(xì)步長集合中的各 個(gè)變量步長；
[0019] 第一匹配裝置，用于將所述樣品的測量光譜數(shù)據(jù)與所述第一光譜子集合中的至少 一個(gè)光譜數(shù)據(jù)分別進(jìn)行第一匹配操作，以根據(jù)第一匹配結(jié)果確定與所述樣品對應(yīng)的近似參 數(shù)信息；
[0020] 確定裝置，用于根據(jù)所述近似參數(shù)信息來確定所述樣品的所述完整變量集合的局 域變量范圍，其中，所述局域變量范圍被包含于所述完整變量范圍中；
[0021] 第二查詢裝置，用于根據(jù)所述局域變量范圍和所述精細(xì)步長集合，由所述完整細(xì) 化光譜數(shù)據(jù)庫中查詢以獲得包含至少一個(gè)光譜數(shù)據(jù)的第二子光譜集合；
[0022] 第二匹配裝置，用于將所述樣品的測量光譜數(shù)據(jù)與所述第二子光譜集合中的至少 一個(gè)光譜數(shù)據(jù)分別進(jìn)行第二匹配操作，以根據(jù)第二匹配結(jié)果確定與所述樣品對應(yīng)的精確參 數(shù)信息。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：基于向下采樣（downsampling)的方法， 通過從已建立的完整細(xì)化光譜數(shù)據(jù)庫中基于較大步長來獲得第一子光譜集合，從而能夠快 速地定位樣品參數(shù)信息所對應(yīng)的變量范圍的區(qū)間，并再次基于較為精細(xì)的步長從該光譜數(shù) 據(jù)庫中再次查詢來獲得第二子光譜集合，在所定位到的局域變量區(qū)間中獲取具有較高精度 的樣品參數(shù)信息，從而能夠大幅減少所需進(jìn)行匹配的光譜數(shù)據(jù)數(shù)量，極大地提高獲取樣品 參數(shù)信息的效率。
【附圖說明】
[0024] 通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它 特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：
[0025] 圖1示意出了一種具有二維周期性光柵結(jié)構(gòu)的被測樣品剖面示意圖；
[0026] 圖2示意出了利用光學(xué)關(guān)鍵尺寸測量技術(shù)對被測樣品進(jìn)行測量的流程圖；
[0027] 圖3示意出了根據(jù)本發(fā)明的一種用于獲取樣品參數(shù)信息的方法流程圖；
[0028] 圖4示意出了本發(fā)明的一種從完整細(xì)化光譜數(shù)據(jù)庫中篩選獲取第一子光譜集合 和第二子光譜集合的示意圖；
[0029] 圖5示意出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的、用于獲取樣品參數(shù)信息的方法流 程圖；
[0030] 圖6示意出了根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施例的、用于獲取樣品參數(shù)信息的方法流 程圖；
[0031] 圖7示意出了根據(jù)本發(fā)明的一種用于獲取樣品參數(shù)信息的參數(shù)獲取裝置的結(jié)構(gòu) 示意圖；
[0032] 圖8示意出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的、用于獲取樣品的參數(shù)獲取裝置的 結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033] 圖9示意出了根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施例的、用于獲取樣品的參數(shù)獲取裝置的 結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034] 附圖中相同或相似的附圖標(biāo)記代表相同或相似的部件。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0036] 首先結(jié)合圖1和圖2來說明光學(xué)關(guān)鍵尺寸的測量原理。其中，圖1示意出了一種 具有二維周期性光柵結(jié)構(gòu)的被測樣品剖面示意圖；圖2示意出了當(dāng)前利用光學(xué)關(guān)鍵尺寸測 量技術(shù)對被測樣品進(jìn)行測量的流程圖。
[0037] 參照圖1，被測樣品為二維周期性光柵結(jié)構(gòu)。光柵的入射層材料(如為空氣）用O^kci)描述。n為材料的折射率，k為材料吸收系數(shù)，是材料的光學(xué)性質(zhì)參數(shù)。從上往下， 第一層為梯形結(jié)構(gòu)層，其材料為，周期為PITCH，用CTCD，B⑶，HT)描述。第二層為薄 膜層，其材料為（n2，k2)，厚度用Thickness描述。再往下為襯底（n3，k3)材料。通常情況， 材料的信息可以通過光學(xué)關(guān)鍵尺寸測量設(shè)備的薄膜測量功能獲知(參照圖2中的A03)。這 樣，樣品的模型就可以用參數(shù)組合V= (TCD，BCD,HT，Thickness)T描述（參照圖2中的A04)， 若一般化描述，可以寫為Vi (其中i=l，2，...，N)為樣品模型全部的參 數(shù)。通過選擇光學(xué)關(guān)鍵尺寸測量設(shè)備（參照圖2中的A01)，進(jìn)而獲取光學(xué)關(guān)鍵尺寸測量設(shè) 備的系統(tǒng)參數(shù)(參照圖2中的A02)，再結(jié)合材料的信息和樣品的參數(shù)化模型，可以用電磁場 數(shù)值計(jì)算方法確定樣品V的理論光譜數(shù)據(jù)，從而建立理論光譜數(shù)據(jù)庫(參照圖2中的A06)。 光譜數(shù)據(jù)的描述形式有反射率Rs和Rp，偏振態(tài)變化的描述tanW和cosA，偏振態(tài)分析的傅 立葉系數(shù)ct和(6,或直接輸出描述散射過程的穆勒矩陣（MuellerMatrix)等形式。
[0038] 通過選擇光學(xué)關(guān)鍵尺寸測量設(shè)備（A01)，樣品的特征光譜s(v，A)可以通過所 選擇的光學(xué)關(guān)鍵尺寸測量設(shè)備獲取，設(shè)測量設(shè)備獲取的測量光譜為SMU)(參照圖2中 的A05),不考慮測量噪聲,可以認(rèn)為S(V，A) =SmO)。如能知道S(V，X)對應(yīng)的參數(shù)組合 V就