一种生成样品的光谱数据库及获取参数信息的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体制造工艺中的光学关键尺寸测量技术，尤其涉及一种生成集成 电路器件样品的光谱数据库及获取样品参数信息的方法和装置。
【背景技术】
[0002] 近年来，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。
[0003] 光学关键尺寸（00)，OpticalCritical-Dimension)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，其基本工作原理可描述为：（1)根据样品的工艺信息建 立样品周期性结构的形貌模型，其中形貌模型由样品轮廓结构参数决定；（2)建立与样品 的形貌模型相对应的理论光谱库，相应地，变化形貌模型的参数，就有不同的样品理论光 谱，其中理论光谱库中数据的描述形式有反射率Rs和Rp、透射率Ts和Tp、偏振态变化的描 述tan1Ij和cos△、偏振态分析的傅立叶系数a和0、直接输出描述散射过程的穆勒矩阵 (MuellerMatrix)等；（3)通过光学关键尺寸测量设备获得的样品的测量光谱；（4)从理论 光谱库中寻找与测量光谱最佳匹配的特征光谱，从而确定该样品的形貌参数。OCD测量方法 可以实现CD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。
[0004] 如图1所示，被测样品区域为二维周期性结构。光栅的入射层材料(如空气)用其光 学性质参数（Ii1,ki)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=CTCD,B⑶，HT，Thickness) T描述，若一般化描述，可以写为V= (Vtl,V1,. . .，VN_)T，Vi,i=0,. . .，N-I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。
[0005] 样品的特征光谱s(v，A)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SMU)，在不考虑测量噪声的情况下S(V，M=Sm(X)。则找到S(V，X)对应的V就可 获得测量参数。其思路是：查找理论光谱S(/，A)与测量光谱sM(A)能够最佳匹配的一个 参数组合/=(VAV/，. . .，V/)T，则被测样品的形貌就可以用参数V1'V2'.. .，V/表示。
[0006] 因此，需建立一种建立光谱数据库并进行光谱匹配的方法。思路为：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。假设样品结构需要用I个参数描述，即V= (V1,V2, ...V1)T，每个变量对应的 参数范围为ViminWVimax,i=l，. .I，变量步长为AVi,从而可以确定每个变量的离散值为：
[0007] Vr
[0008] 设第i个变量在范围ViminWVimax内等间隔有Ji个离散值，每个值为：
[0009] Vij=Viffli^jAVi
[0010] 将所有变量的离散值进行组合，可以用类似以下的方法索引每一个参数组合：
[0011]
【主权项】
1. 一种生成样品的光谱数据库及获取样品参数信息的方法，其中，所述样品对应的光 谱数据库包含至少一个变量的变量集合，其中，所述方法包括W下步骤： a根据所述样品的所述变量集合的第一变量范围和第一变量步长生成相应的第一光谱 数据库，所述第一光谱数据库包括一个或多个第一光谱数据； b将所述样品的测量光谱数据与第一光谱数据库中的各个第一光谱数据分别进行第一 匹配操作，W根据第一匹配结果确定与所述样品对应的第一参数信息； C根据所述第一参数信息确定所述样品的所述变量集合的第二变量范围和第二变量步 长，W生成与该第二变量范围和第二变量步长相对应的第二光谱数据库，所述第二光谱数 据库包括一个或多个第二光谱数据； d将所述测量光谱数据与所述各个第二光谱数据分别进行第二匹配操作，W根据第二 匹配结果确定与所述样品对应的第二参数信息，从而得到相应的样品参数信息。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括W下步骤： -当所述第一参数信息为所述第一变量范围的边界值时，获取新的第一变量范围； -根据所述新的第一变量范围和所述第一变量步长来生成新的第一光谱数据库，W基 于所述新的第一光谱数据库来执行步骤b ; 其中，所述步骤C包括： -当所述第一参数信息不为所述第一变量范围的边界值时，根据所述第一参数信息确 定所述样品的所述变量集合的第二变量范围和第二变量步长，W生成与该第二变量范围和 第二变量步长相对应的第二光谱数据库。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括W下步骤： -当所述第二参数信息为所述第二变量范围的边界值时，获取新的第二变量范围； -根据所述新的第二变量范围和所述第二变量步长来生成新的第二光谱数据库，W基 于所述新的第二光谱数据库来执行所述步骤d。
4. 根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述根据所述第一参数信息确定所 述样品的所述变量集合的第二变量范围的步骤包括： -