[发明专利]一种获取理论光谱的方法、形貌参数测量方法及装置

说明书

本发明涉及一种获取理论光谱的方法、形貌参数测量方法及装置。周期性结构包括若干周期单元，该方法包括：沿周期性结构底部到顶部的方向Z，将所述形貌模型划分出多个片层；基于每个所述片层在所述方向Z的介质分布，获取相应片层介电系数沿周期方向的连续函数；然后计算每个所述片层的介电系数的傅里叶系数；最后利用严格耦合波分析算法，计算得到周期性结构的理论光谱。本发明避免了对模型划分的片层侧面轮廓的近似，使得RCWA计算中形貌模型的处理更加贴合样品实际形貌模型，得到了每个片层的介电系数的连续函数，提高了介电系数的傅里叶系数计算精度，提高了理论光谱计算精度和计算效率。

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺技术领域，具体涉及一种获取理论光谱的方法、形貌参数测量方法及装置。

背景技术

随着半导体工业向深亚微米技术节点持续推进，集成电路线宽不断缩小，集成电路器件介质设计愈加复杂。只有通过严格的工艺控制才能获得功能完整的电路和高速工作的器件。

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是一种基于模型的方法，因此快速准确的光学特性建模计算是光学关键尺寸测量的核心要素之一。在诸多光学特性建模计算方法中，严格耦合波分析理论(RCWA)因其建模精度高、适用对象广，普遍应用于周期性介质的光学特性建模计算中。

理想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。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样品模型的形貌进行划分，通常的处理方法是将模型划分出一系列的片层，如图3所示，取该片层的高度的中线，如图4所示，中线与模型的交点作垂直衬底表面的垂线，近似为对应的矩形，如图5所示。基于分层的结果，获取每一层的介电系数的傅里叶系数，然后用RCWA算法获取理论光谱。

从图4到图5，此建模方法中对模型的处理是近似的即不精确的，而且得到的介电系数是一个不连续的函数，所以介电系数的傅里叶系数的结果是不精确的，这样会导致理论光谱也是不精确的，计算效率低。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种获取理论光谱的方法、形貌参数测量方法及装置，可以精确计算介电系数的傅里叶系数，提高理论光谱的精确度和计算效率，进而提高了形貌参数测量的精度和效率。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种获取理论光谱的方法，用于周期性结构理论光谱的获取，所述周期性结构包括若干周期单元，包括：

获取所述周期单元的形貌模型，所述形貌模型具有多个形貌参数；

沿周期性结构底部到顶部的方向Z，将所述形貌模型划分出多个片层；

基于每个所述片层在所述方向Z的介质分布，获取相应片层介电系数沿周期方向的连续函数；

基于所述连续函数，分别计算每个所述片层的介电系数的傅里叶系数；

根据所有片层的介电系数的傅里叶系数，利用严格耦合波分析算法，计算得到所述周期性结构的理论光谱。

进一步的，所述基于每个所述片层在所述方向Z的介质分布，获取相应片层介电系数沿周期方向的连续函数，包括：

获取每个所述片层沿所述周期方向上的每一位置处对应的周期介质分布，所述周期介质分布包括D种介质材料沿所述方向Z的分布，D为正整数；

计算每种所述介质材料沿所述方向Z的厚度，并基于所述厚度获取所述每一位置处相应介质材料的权重；