一种获取理论光谱的方法和形貌参数的测量方法与流程

1.本发明涉及半导体封测技术领域，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。


背景技术：

2.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。
3.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。


技术实现要素：

4.本发明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。
5.第一方面，本发明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。
6.本发明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；而本发明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，本发明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。
7.一种可能的实施例中，每次浮动改变所述每个分块的一个初始形貌参数的值。
8.一种可能的实施例中，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。
9.一种可能的实施例中，该方法中将所述形貌模型划分为m个分块，包括：
10.s1,所述n个初始形貌参数作为划分形貌参数集合；
11.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；
12.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。
13.一种可能的实施例中，所述获取每个分块的散射特性矩阵组，包括：
14.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，本发明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；设定阈值对所述第二拟合误差进行判定，若所述第二拟合误差不小于阈值，基于所述参考形貌模型，重复s3-s4，直至所述第二拟合误差小于阈值；s6，将所述第二拟合误差小于阈值时的所述参考形貌模型所对应的形貌参数的值为所述待测量样品的形貌参数的测量值。
[0023]
本发明提供的形貌参数的测量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；而本发明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在z方向上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，本发明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，在提升了回归效率的同时，进一步地也提高了形貌参数的测量效率。
[0024]
一种可能的实施例中，所述第一拟合误差为均方误差、均方根误差或拟合优度中的至少一种；所述第二拟合误差为均方误差、均方根误差或拟合优度中的至少一种。
[0025]
另一种可能的实施例中，更新后的初始形貌参数的值为所述第一拟合误差的梯度与浮动形貌参数的步长的乘积和更新前初始形貌参数的值的和。
[0026]
在其它可能的实施例中，所述s5中采用严格耦合波分析法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。
附图说明
[0027]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]
图1和图2为不同形貌构型示意图；
[0029]
图3和图4为本技术实施例提供的一种形貌模型的分层示意图；
[0030]
图5为本技术实施例提供的一种获取理论光谱的方法流程示意图；
[0031]
图6为本技术实施例提供的一种形貌模型的分块方式示意图；
[0032]
图7为本技术实施例提供的一种形貌参数浮动后的构型示意图；
[0033]
图8为本技术实施例提供的一种形貌模型的分层方式示意图；
[0034]
图9为本技术实施例提供的一种形貌参数的测量方法流程示意图；
[0035]
图10为本技术实施例提供的一种获取理论光谱的装置示意图；
[0036]
图11为本技术实施例提供的一种形貌参数的测量装置示意图；
[0037]
图12为本技术实施例提供的一种电子设备构型示意图。
具体实施方式
[0038]
目前光学关键尺寸测量技术是当前半导体制造工艺中先进工艺控制的一个重要部分，具有速度快、成本低、非破坏性等优点，在半导体制造先进工艺控制中有重要应用。光学关键尺寸测量技术总体可概括为两个步骤：光谱获取过程，即获取样品的散射信号并处理为测量光谱；光谱匹配过程，即建立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。其中，光谱匹配过程首先根据样品的工艺信息建立
样品周期性结构的形貌模型，形貌模型包括一组形貌参数，形貌模型是任意二维或三维形貌结构，根据周期性结构的光散射原理，可以计算出具体形貌参数确定的形貌模型对应的样品散射的理论光谱。变化形貌参数就会有不同的样品理论光谱。光谱匹配过程就是寻找一组形貌参数，具有该形貌参数的样品的理论光谱与测量光谱实现最近匹配。这样，就可以用这组最佳匹配的形貌参数估计被测样品的实际形貌，从而实现了样品的形貌参数的测量。
[0039]
目前已经实现根据形貌模型计算对应的理论光谱，具体可以由数值计算方法实现，其代表性的数值方法是：严格波耦合分析理论(rigorous coupled-wave analysis，rcwa)。理论情况下半导体制造工艺中设计的样品形貌的侧壁角是直角，如图1所示，不需要对形貌模型进行划分就可以基于rcwa得到理论光谱，但实际上因半导体加工工艺如光刻、刻蚀等过程的限制，样品的实际形貌会出现圆顶、底脚、底切等复杂特征或侧壁角度变化不为90度情况，如图2所示。在这种情况下，需要根据严格耦合波分析算法的要求去对形貌模型进行划分，通常的处理方法是将二维模型划分为一系列的长方形片层或对三维模型划分出一系列长方体片层，划分结果如图3所示。对于复杂形貌模型的rcwa建模，求解反射或者透射系数矩阵时存在数值不稳定的问题，为保证数值稳定性，采用散射特性矩阵算法。散射特性矩阵用于描述物质的散射特性，用符号s表示，并且为了方便描述，又记为子矩阵s
12
为反射特性矩阵，可用于描述反射特性；子矩阵s
11
和s
21
为散射特性矩阵的子块，可用于描述散射特性；子矩阵s
22
为透射特性矩阵，可用于描述透射特性。在光学测量中，入射光照射样品，产生反射光和透射光。样品表面上面的区域称为入射区，样品表面下面的区域称为透射区，如图4所示。散射特性矩阵算法计算形貌模型的理论光谱的步骤是从透射区开始，计算每一层的散射特性矩阵并向上逐级迭代计算，最终得到从透射区传播到入射区的散射特性矩阵，然后用入射区的散射特性矩阵计算得到反射系数矩阵以及形貌模型的理论光谱。
[0040]
现有技术中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，所以很耗时，本发明提出了一种提高理论光谱计算效率的方法。
[0041]
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对现有技术方案和本发明实施例中的技术方案作进一步详细的说明。
[0042]
如图5所示，本发明提供一种获取理论光谱的方法，该方法包括如下步骤：
[0043]
s501，获取待测量样品的形貌模型，以及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。
[0044]
其中，所述形貌模型包括n个初始形貌参数，其中，m个分块的初始形貌参数个数的总和等于n，m和n为大于1的正整数。
[0045]
一种可能的实施方式中，上述s501中，将所述形貌模型划分为m个分块，包括如下步骤：
[0046]
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。
[0047]
示例性地，待测量样品的形貌模型如图6所示，该形貌模型的初始形貌参数包括(tcd1,bcd1,ht1,tcd2,bcd2,ht2)。该形貌模型被划分两个分块，将(tcd1,bcd1,ht1,tcd2,bcd2,ht2)作为划分形貌参数集合，改变划分形貌参数集合中选取的任意一个形貌参数的值，例如，参见附图7，将tcd1浮动为tcd1+δtcd1，将所述形貌模型中跟随tcd1浮动而变动下面的结构作为一个分块a，位于下面的分块a的初始形貌参数包括(tcd1,bcd1,ht1)；从划分形貌参数集合(tcd1,bcd1,ht1,tcd2,bcd2,ht2)中剔除分块a的初始形貌参数，得到更新后的划分形貌参数集合(tcd2,bcd2,ht2)，重复上述划分分块的过程，可以得到位于上面的分块b，分块b的初始形貌参数包括(tcd2,bcd2,ht2)。
[0048]
s502，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，以及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。
[0049]
示例性地，每次浮动改变所述每个分块的一个初始形貌参数的值，针对图6中的分块a的初始形貌参数包括(tcd1,bcd1,ht1)，将tcd1浮动为tcd1+δtcd1，得到一组参考形貌参数(tcd1+δtcd1,bcd1,ht1)，该组参考形貌参数(tcd1+δtcd1,bcd1,ht1)对应的参考构型如图7所示。另外，还可以分别对bcd1和ht1进行浮动，得到另外两组参考形貌参数(tcd1,bcd1+δbcd1,ht1)和(tcd1,bcd1,ht1+δht1)，以及参考形貌参数(tcd1,bcd1+δbcd1,ht1)对应的参考构型和参考形貌参数(tcd1,bcd1,ht1+δht1)对应的参考构型。
[0050]
类似地，针对图6中位于上面的分块b的初始形貌参数包括(tcd2,bcd2,ht2)，依次对tcd2、bcd2和ht2进行浮动，可以得到三组参考形貌参数(tcd2+δtcd2,bcd2,ht2)、(tcd2,bcd2+δbcd2,ht2)和(tcd2,bcd2,ht2+δht2)，以及三组参考形貌参数对应的参考构型。
[0051]
s503，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。
[0052]
结合上述图6所示的示例来说，位于下面的分块a的初始构型对应形貌参数(tcd1,bcd1,ht1)，首先计算该分块a初始构型的散射特性矩阵。分块a的形貌参数浮动后的参考构型有(tcd1+
△
tcd1,bcd1,ht1)、(tcd1,bcd1+
△
bcd1,ht1)和(tcd1,bcd1,ht1+
△
ht1)。计算形貌参数(tcd1+
△
tcd1,bcd1,ht1)对应的参考构型的散射特性矩阵，计算形貌参数(tcd1,bcd1+
△
bcd1,ht1)对应的参考构型的散射特性矩阵，计算形貌参数(tcd1,bcd1,ht1+
△
ht1)对应的参考构型的散射特性矩阵，最终得到分块a的散射特性矩阵组，该分块a的散射特性矩阵组共包括4个散射特性矩阵。
[0053]
类似的，位于下面的分块b的初始构型对应形貌参数(tcd2,bcd2,ht2)，首先计算该分块b初始构型的散射特性矩阵。分块b的形貌参数浮动后的参考构型有(tcd2+
△
tcd2,
bcd2,ht2)、(tcd2,bcd2+
△
bcd2,ht2)和(tcd2,bcd2,ht2+
△
ht2)。计算形貌参数(tcd2+
△
tcd2,bcd2,ht2)对应的参考构型的散射特性矩阵，计算形貌参数(tcd2,bcd2+
△
bcd2,ht2)对应的参考构型的散射特性矩阵，计算形貌参数(tcd2,bcd2,ht2+
△
ht2)对应的参考构型的散射特性矩阵，最终得到分块b的散射特性矩阵组，该分块b的散射特性矩阵组共包括4个散射特性矩阵。
[0054]
该实施例中，对每个分块对应的每一个初始形貌参数分别进行浮动，从而得到分块a和b的散射特性矩阵组各包含4个散射特性矩阵。可以理解的是，根据实际需求，也可以对每个分块对应的部分初始形貌参数进行浮动，例如，分块a的形貌参数浮动后的参考构型有(tcd1+
△
tcd1,bcd1,ht1)和(tcd1,bcd1+
△
bcd1,ht1)，相应的，得到分块a的散射特性矩阵组包含3个散射特性矩阵。
[0055]
s504，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。
[0056]
s505，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。
[0057]
s506，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。
[0058]
一种可能的实施例中，上述s503中计算每个分块的初始构型和多个参考构型分别对应的散射特性矩阵，包括：
[0059]
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：
[0060]
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；
[0061]
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。
[0062]
示例性地，可以对图6所示的形貌模型中的分块a和分块b分别在z方向上划分为5个片层，如图8所示，然后每个分块的散射特性矩阵的计算步骤是：在z方向上，从分块a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分块a的初始构型的顶部片层，最终得到分块a的初始构型对应的散射特性矩阵。针对所述分块a的任意一个参考构型，从所述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分块a的各个参考构型的顶部片层，得到所述分块a的该参考构型对应的散射特性矩阵。类似的，本实施例还可以计算得到分块b的初始构型对应的散射特性矩阵，以及分块b的各个参考构型分别对应的散射特性矩阵。
[0063]
进一步地，用散射特性矩阵合并公式将每个分块的所有构型对应的散射特性矩阵按照每个分块在z方向从底部到上层的顺序依次逐级合并，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，所述散射特性矩阵的逐级合并公式满足如下公式：
[0064][0065][0066]
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]。
[0067]
本发明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；而本发明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，本发明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。
[0068]
基于上述获取理论光谱的方法，本发明还提供一种形貌参数的测量方法，如图9所示，该方法包括：
[0069]
s901，获取待测量样品的测量光谱。
[0070]
s902，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。
[0071]
s903，采用上述任一实施例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。
[0072]
s904，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。
[0073]
s905，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；利用所述设定阈值对所述第二拟合误差进行判定，若所述第二拟合误差不小于所述设定阈值，基于所述参考形貌模型，重复s903-s904，直至所述第二拟合误差小于阈值。
[0074]
一种可能的实施方式中，所述s905中采用严格耦合波分析法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。
[0075]
s906，将所述第二拟合误差小于所述设定阈值时的所述参考形貌模型所对应的形貌参数的值为所述待测量样品的形貌参数的测量值。
[0076]
应理解，上述实施例中，所述第一拟合误差为均方误差、均方根误差或拟合优度中的至少一种；所述第二拟合误差为均方误差、均方根误差或拟合优度中的至少一种。
[0077]
一种可能的实施方式中，更新后的初始形貌参数的值为所述第一拟合误差的梯度与浮动形貌参数的步长的乘积和更新前初始形貌参数的值的和。
[0078]
仍以图6所述的形貌模型为例，将分块a对应的形貌参数(tcd1+
△
tcd1，bcd1，ht1)的散射特性矩阵与分块b对应的形貌参数(tcd2，bcd2，ht2)的散射特性矩阵用散射特性矩阵合并公式合并，得到模型顶层的散射特性矩阵，再向上迭代计算得到形貌模型表层上方的入射区的散射特性矩阵，之后得到入射区的反射电场，得到第一次合并两个分块的理论光谱，该理论光谱对应的形貌参数为(tcd1+
△
tcd1，bcd1，ht1，tcd2，bcd2，ht2)。
[0079]
同样的，将分块a对应的形貌参数(tcd1，bcd1+
△
bcd1，ht1)的散射特性矩阵与分块b对应的形貌参数(tcd2，bcd2，ht2)的散射特性矩阵用散射特性矩阵合并公式合并，得到模型顶层的散射特性矩阵，再向上迭代计算得到形貌模型表层上方的入射区的散射特性矩阵，之后得到入射区的反射电场，得到第二次合并两个分块的理论光谱，该理论光谱对应的形貌参数为(tcd1，bcd1+
△
bcd1，ht1，tcd2，bcd2，ht2)。
[0080]
同样的，将分块a对应形貌参数(tcd1,bcd1,ht1+
△
ht1)的散射特性矩阵与分块b对应形貌参数(tcd2,bcd2,ht2)的散射特性矩阵用散射特性矩阵合并公式合并，得到模型顶层的散射特性矩阵，再向上迭代计算得到形貌模型表层上方的入射区的散射特性矩阵，然后得到入射区的反射电场，得到第三次合并两个分块的理论光谱，该理论光谱对应的形貌参数为(tcd1,bcd1,ht1+
△
ht1,tcd2,bcd2,ht2)。
[0081]
同样的，将分块a对应形貌参数(tcd1,bcd1,ht1)的散射特性矩阵与分块b对应形
貌参数(tcd2+
△
tcd2,bcd2,ht2)的散射特性矩阵用散射特性矩阵合并公式合并，得到模型顶层的散射特性矩阵，再向上迭代计算得到形貌模型表层上方的入射区的散射特性矩阵，然后得到入射区的反射电场，得到第四次合并两个分块的理论光谱，该理论光谱对应的形貌参数为(tcd1,bcd1,ht1,tcd2+
△
tcd2,bcd2,ht2)。
[0082]
同样的，将分块a对应形貌参数(tcd1,bcd1,ht1)的散射特性矩阵与分块b对应形貌参数(tcd2,bcd2+
△
bcd2,ht2)的散射特性矩阵用散射特性矩阵合并公式合并，得到模型顶层的散射特性矩阵，再向上迭代计算得到形貌模型表层上方的入射区的散射特性矩阵，然后得到入射区的反射电场，得到第五次合并两个分块的理论光谱，该理论光谱对应的形貌参数为(tcd1,bcd1,ht1,tcd2,bcd2+
△
bcd2,ht2)。
[0083]
同样的，将分块a对应形貌参数(tcd1,bcd1,ht1)的散射特性矩阵与分块b对应形貌参数(tcd2,bcd2,ht2+
△
ht2)的散射特性矩阵用散射特性矩阵合并公式合并，得到模型顶层的散射特性矩阵，再向上迭代计算得到形貌模型表层上方的入射区的散射特性矩阵，然后得到入射区的反射电场，得到第六次合并两个分块的理论光谱，该理论光谱对应的形貌参数为(tcd1,bcd1,ht1,tcd2,bcd2,ht2+
△
ht2)。
[0084]
同样的，将分块a对应形貌参数(tcd1,bcd1,ht1)的散射特性矩阵与分块b对应形貌参数(tcd2,bcd2,ht2)的散射特性矩阵用散射特性矩阵合并公式合并，得到模型顶层的散射特性矩阵，再向上迭代计算得到形貌模型表层上方的入射区的散射特性矩阵，然后得到入射区的反射电场，得到第七次合并两个分块的理论光谱，该理论光谱对应的形貌参数为(tcd1,bcd1,ht1,tcd2,bcd2,ht2)。
[0085]
综上，针对初始形貌参数为(tcd1,bcd1,ht1,tcd2,bcd2,ht2)的形貌模型，因为有6个形貌参数，浮动每个形貌参数对应的理论光谱所以是6个理论光谱。所以总共需要计算7个理论光谱。一个理论光谱对应一组形貌参数，7个理论光谱对应7组形貌参数，7个理论光谱和7组形貌参数的对应关系如下表：
[0086]
形貌参数理论光谱(tcd1,bcd1,ht1,tcd2,bcd2,ht2)第一个理论光谱(tcd1+
△
tcd1,bcd1,ht1,tcd2,bcd2,ht2)第二个理论光谱(tcd1,bcd1+
△
bcd1,ht1,tcd2,bcd2,ht2)第三个理论光谱(tcd1,bcd1,ht1+
△
ht1,tcd2,bcd2,ht2)第四个理论光谱(tcd1,bcd1,ht1,tcd2+
△
tcd2,bcd2,ht2)第五个理论光谱(tcd1,bcd1,ht1,tcd2,bcd2+
△
bcd2,ht2)第六个理论光谱(tcd1,bcd1,ht1,tcd2,bcd2,ht2+
△
ht2)第七个理论光谱
[0087]
仍结合上述例子对比来说，现有技术计算理论光谱是从透射区开始，计算每一层的散射特性矩阵并向上逐层迭代计算，最终得到从透射区传播到入射区的散射特性矩阵，然后用入射区的散射特性矩阵计算得到反射系数矩阵以及形貌模型的理论光谱。针对10个片层，所以7个理论光谱共需迭代计算7
×
10＝70次散射特性矩阵。
[0088]
而利用本实施例提供的计算方法来计算每个分块的散射特性矩阵，一个分块的1个构型包含5个片层以及3个形貌参数，一个分块的初始构型是对应的每次迭代更新的初始形貌参数，浮动每个分块的每个形貌参数得到3个构型，也就是说一个分块需要计算4个构型，所以一个分块总共计算了5
×
4＝20次散射特性矩阵，两个分块总共计算了20+20＝40次
散射特性矩阵，并且散射特性矩阵合并7次来得到7个理论光谱，考虑合并不耗时，而40次散射特性矩阵远小于70次散射特性矩阵，计算次数减少，因此计算耗时变短，获取理论光谱的效率更高，这样提升了回归效率和形貌参数测量效率。
[0089]
基于上述获取理论光谱的方法，在本技术的一些实施例中，本技术实施例公开了一种获取理论光谱的装置，如图10所示，该装置1000用于实现以上各个方法实施例中记载的方法，其包括：
[0090]
获取单元1001，用于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。
[0091]
划分单元1002，用于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。
[0092]
参考构型确定单元1003，用于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。
[0093]
散射特性矩阵计算单元1004，用于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。
[0094]
合并计算单元1005，用于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。
[0095]
上述方法实施例涉及的各步骤的所有相关内容均可以援引到对应功能模块的功能描述，在此不再赘述。
[0096]
基于上述形貌参数测量方法，在本技术的一些实施例中，本技术实施例公开了一种形貌参数测量装置，如图11所示，该装置1100用于实现以上各个方法实施例中记载的方法，其包括：
[0097]
获取单元1101，用于获取待测量样品的测量光谱；以及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；采用上述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。
[0098]
计算单元1102，用于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；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；利用设定阈值对所述第二拟合误差进行判定，若所述第二拟合误差不小于所述设定阈值，基于所述参考形貌模型，重复上述步骤，直至所述第二拟合误差小于所述设定阈值。
[0099]
形貌参数确定单元1103，将所述第二拟合误差小于所述设定阈值时的所述参考形
貌模型所对应的形貌参数的值为所述待测量样品的形貌参数的测量值。
[0100]
上述方法实施例涉及的各步骤的所有相关内容均可以援引到对应功能模块的功能描述，在此不再赘述。
[0101]
在本技术的另一些实施例中，本技术实施例公开了一种电子设备，如图12所示，该电子设备1200可以包括：一个或多个处理器1201；存储器1202；显示器1203；一个或多个应用程序(未示出)；以及一个或多个计算机程序1204，上述各器件可以通过一个或多个通信总线1205连接。其中该一个或多个计算机程序1204被存储在上述存储器1202中并被配置为被该一个或多个处理器1201执行，该一个或多个计算机程序1204包括指令。其中该一个或多个计算机程序1204被存储在上述存储器1202中并被配置为被该一个或多个处理器1201执行，该一个或多个计算机程序1204包括指令，上述指令可以用于执行如图5或图9及相应实施例中的各个步骤。
[0102]
本技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被计算机执行时实现上述方法实施例所述方法。具体效果可以参加上述实施例。
[0103]
本技术还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品被计算机执行时实现上述方法实施例所述方法。具体效果可以参加上述实施例。
[0104]
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部构型划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0105]
在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0106]
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：快闪存储器、移动硬盘、只读存储器、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0107]
以上所述，仅为本技术实施例的具体实施方式，但本技术实施例的保护范围并不局限于此，任何在本技术实施例揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本技术实施例的保护范围之内。因此，本技术实施例的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。