本發明專利技術屬于半導體制造中的套刻誤差測量領域，具體涉及一種基于穆勒矩陣的納米結構套刻誤差提取方法。本發明專利技術采用穆勒矩陣矩陣對角線上的M13和M31元素，或者M23和M32元素的線性組合分別直接擬合得到一條直線，利用該擬合直線可直接根據測量穆勒矩陣元素得到套刻誤差。該方法可以實現不同周期下一維套刻結構套刻誤差的快速、準確提取。本發明專利技術方法可以實現一維套刻結構的套刻誤差的快速、準確提取。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于半導體制造中的套刻誤差測量領域，具體涉及一種基于穆勒矩陣的納米結構套刻誤差提取方法。
技術介紹
在半導體制造領域，套刻是一種常見的工藝。通過將兩層或多層光柵(或膜系)按照一定的標記堆疊起來，即成為一個典型的套刻結構。然而，由于工藝上的變化因素，套刻結構中上下兩層結構的真實偏移量大小往往和理論設計偏移量大小存在著一定的偏差，該偏差即為套刻誤差。套刻誤差過大，將直接導致相關器件的功能失效。因此，在實際工藝生產線上需要對套刻誤差進行實時測量。目前對套刻誤差進行測量的方式或設備包括掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡和透射電子顯微鏡。然而，這些測量設備或多或少地存在著各種缺點，如對測量樣件的破壞性、時間消耗大、難以集成到工藝線上等。因此，具有非破壞性、測量迅速和易于集成等優點的基于光學的套刻誤差測量方法近些年來被廣泛地加以研究，而其中最具代表性的是基于散射光學的測量技術。在基于散射光學的套刻誤差測量中，需要首先利用正向光學特性建模程序對套刻結構進行光學特性仿真，獲取仿真光譜，仿真光譜可以是反射率、橢偏參數或者穆勒矩陣的形式；再利用逆向參數求解算法來對測量光譜和仿真光譜進行比對，二者相似度最高的一組仿真光譜對應的仿真套刻結構參數值即被認為是真實的套刻結構參數值。在逆向參數求解過程中，采用的逆向參數求取方法可分為非線性回歸法和庫匹配方法，前者需要多次進行迭代求解，對于復雜的套刻結構來說，往往需要消耗大量的時間，而庫匹配方法的耗時主要在于一個搜索過程，然而，庫匹配方法需要預先建立一個龐大的光譜數據庫。為了有效克服這兩種參數提取方式的缺點，國外有學者提出了基于經驗的套刻誤差提取方法，如韓國三星電子的金永南等人提出的一種測量三維復雜套刻結構套刻誤差的基于穆勒矩陣非對角元素的線性經驗提`取方法(Y. N. Kim et al.，Opt. Express, Vol. 17(23),pp. 21336-21343，2009)，美國nanometrics公司李潔等人提出的一種測量一維套刻結構套刻誤差的基于穆勒矩陣非對角元素的經驗提取方法(J. Li et al.，Proc. SPIE，Vol. 7638，pp. 78382C1-78382C10)。利用這些基于經驗的方法，可以快速地提取出套刻結構的套刻誤差值，并且避免了建立龐大耗時耗資源的光譜數據庫。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供，該方法可以實現具有不同周期大小的套刻結構套刻誤差的快速、準確提取。本專利技術提供的，包括下述過程第I步確定套刻偏移量的取值范圍，設定為-Λ/2 Λ/2，A為套刻樣件的周期大小；第2步將范圍-Λ/2 Λ/2等距離散成M個點，對每個點利用正向建模程序計算對應額穆勒矩陣，則M個套刻偏移量值分別對應著M個不同的穆勒矩陣，即有套刻偏移量集合{。1，。2，· · ·，0M}；第3步對套刻偏移量集合IO1, O2, , OJ中的M個套刻偏移量值分別對應著的M個不同的穆勒矩陣中M13、M31、M23和M32元素在所有波長點下的值求和，和值分別記為SM13、SM31、SM23 和 Sm32O 則得到可以得到 M 個 SM13、SM31、SM23 和 Sm32，將 Sm13 與 Smi 一一對應相加，將Sm23和Sm32 —一對應相加，則可以得到兩個集合{SU+S: S2M13+S2M31，. . .，SMM13+SMM31}和(S1m2JS1m32, S2M23+S2M32，· · ·，SmM23+SmM32}；第4 步將集合 IO1, 02，. . .，OJ 和(S1miJS1m31, S2M13+S2M31，, SMM13+SMM31}中每一元素一一對應組成 M 個點{(O1, S1miJS1m31)，(02, S2M13+S2M31)，…，(0M, SMM13+SMM31) I，在笛卡爾坐標系中描繪這些點并一一連接起來，可以發現有一段直線區間，分別記為L 13+M31，這段直線在X坐標上對應的線性范圍分別為Amim311 ΛΜ13+Μ312。同樣地，將集合IO1, O2, , 0Μ}和 IS1m2^S1m32, S2M23+S2M32，· · ·，SmM23+SmM32}中每一元素一一對應組成 M 個點{(O1, S1m2^S1m32)，(02, S2M23+S2M32)，. . .，(0M, Smm2^Smm32M，在笛卡爾坐標系中描繪這些點并一一連接起來，可以得到另一段直線，記為Lm2m32，確定這段線性區間在X坐標上對應的線性范圍，即Am2^321 A 2 .^ M23+M32 第5步設計并制作具有某一名義偏移量Om的套刻樣件。需要保證設計套刻偏移量處于范圍 A M13+M31 A M13+M31 ^ M23+M32 M23+M32 的任意一個之中；第6步對套刻樣件測量其穆勒矩陣，分別計算M13、M31、M23和M32元素中所有波長點下的值之和，分別記作SmMM13，SmeaffiI > 和SmeaM32 ；第7步首先利用SmeaM13+SmeaM31值在直線段LM13+M31上找到對應的點，找到的點坐標記為(o;ea, smeaM13+smeaM31)，Ora即為真實偏移量值Oreal。或者利用值在直線段LM23+M32上找到對應的點，找到的點坐標記為(0廣％ smeaK,+smeam2)，O2-即為真實偏移量值 real。第8步用真實偏移量值Oreal減去名義設計的偏移量值0_，即可得到套刻誤差δ。本專利技術在穆勒矩陣的基礎上，提出了一種針對一維套刻結構套刻誤差的提取方法。該方法利用穆勒矩陣非對角線上的Μ13和Μ31元素，或者Μ23和Μ32元素分別擬合得到了一段線性區間，利用該線性區間可以直接得到套刻誤差值。該方法可以實現不同周期下一維套刻結構套刻誤差的快速、準確提取。本專利技術方法可以實現一維套刻結構的套刻誤差的快速、準確提取。附圖說明圖1是典型的一維套刻結構示意圖；圖2是穆勒矩陣測量原理示意圖；圖3是仿真得到的近似擬合直線。具體實施例方式基于散射光學的套刻誤差測量方法是目前一種比較前沿的研究領域。具體地，基于散射光學的納米結構特征尺寸測量方法又可以分為反射率測量法、橢偏參數法和穆勒矩陣法。其中，由于穆勒矩陣相對于反射率和橢偏參數包含了更為豐富的樣件信息，因此在套刻誤差測量領域獲得了越來越多的研究。本專利技術采用穆勒矩陣矩陣對角線上的M13和M31元素，或者M23和M32元素的線性組合分別直接擬合得到一條直線，利用該擬合直線可直接根據測量穆勒矩陣元素得到套刻誤差。下面將結合套刻誤差測量實例更加詳細地說明本專利技術。本專利技術的內容適用于不同周期級別以下一維套刻誤差的測量領域。本專利技術的具體實現步驟如下(I)確定套刻偏移量的取值范圍，設定為-Λ/2 Λ/2，A為套刻樣件的周期大在本套刻測量實例中，套刻樣件的周期Λ被設定為O. 5μπι，套刻偏移量即為-O. 25 O. 25 μ m。(2)將第⑴步中的范圍-Λ/2 Λ/2等距離散成M個點，即有套刻偏移量集合IO1, O2, ... , 0Μ}。對每個點利用正向建模程序計算對應的穆勒矩陣，則M個套刻偏移量值分別對應著M個不同的穆勒矩陣。一般情況下，M的值越大，則后續擬合得到的直線準確度越高。并且本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于穆勒矩陣的套刻誤差提取方法，包括下述過程：第1步確定套刻偏移量的取值范圍，設定為?Λ/2～Λ/2，Λ為套刻樣件的周期大小；第2步將范圍?Λ/2～Λ/2等距離散成M個點，對每個點計算對應額穆勒矩陣，則M個套刻偏移量值分別對應著M個不同的穆勒矩陣，即有套刻偏移量集合{O1，O2，...，OM}；第3步對套刻偏移量集合{O1，O2，...，OM}中的M個套刻偏移量值分別對應著的M個不同的穆勒矩陣中M13、M31、M23和M32元素在所有波長點下的值求和，和值分別記為SM13、SM31、SM23和SM32；則得到M個SM13、SM31、SM23和SM32，將SM13與SM31一一對應相加，將SM23和SM32一一對應相加，則得到兩個集合{S1M13+S1M31，S2M13+S2M31，...，SMM13+SMM31}和{S1M23+S1M32，S2M23+S2M32，...，SMM23+SMM32}；第4步將集合{O1，O2，...，OM}和{S1M13+S1M31，S2M13+S2M31，...，SMM13+SMM31}中每一元素一一對應組成M個點{(O1，S1M13+S1M31)，(O2，S2M13+S2M31)，...，(OM，SMM13+SMM31)}，在笛卡爾坐標系中描繪這些點并一一連接起來，找到一段直線區間，分別記為LM13+M31，這段直線在x坐標上對應的線性范圍分別為ΛM13+M311～ΛM13+M312；同樣地，將集合{O1，O2，...，OM}和{S1M23+S1M32，S2M23+S2M32，...，SMM23+SMM32}中每一元素一一對應組成M個點{(O1，S1M23+S1M32)，(O2，S2M23+S2M32)，...，(OM，SMM23+SMM32)}，在笛卡爾坐標系中描繪這些點并一一連接起來，得到另一段直線，記為LM23+M32，確定這段線性區間在x坐標上對應的線性范圍，即ΛM23+M321～ΛM23+M322；第5步設計并制作具有某一名義偏移量Onom的套刻樣件，并使設計套刻偏移量處于范圍ΛM13+M311～ΛM13+M312或ΛM23+M321～ΛM23+M322的任意一個之 中；第6步對套刻樣件測量其穆勒矩陣，分別計算M13、M31、M23和M32元素中所有波長點下的值之和，分別記作SmeaM13，SmeaM31、SmeaM23和SmeaM32；第7步首先利用SmeaM13+SmeaM31值在直線段LM13+M31上找到對應的點，找到的點坐標記為(O1mea，SmeaM13+SmeaM31)，O1mea即為真實偏移量值Oreal。或者利用SmeaM23+SmeaM32值在直線段LM23+M32上找到對應的點，找到的點坐標記為(O2mea，SmeaM23+SmeaM32)，O2mea即為真實偏移量值Oreal；第8步用真實偏移量值Oreal減去名義設計的偏移量值Onom，即得到套刻誤差δ。...
【技術特征摘要】
1. 一種基于穆勒矩陣的套刻誤差提取方法，包括下述過程 第I步確定套刻偏移量的取值范圍，設定為-A/2 A/2，A為套刻樣件的周期大小；第2步將范圍-A/2 A/2等距離散成M個點，對每個點計算對應額穆勒矩陣，則M個套刻偏移量值分別對應著M個不同的穆勒矩陣，即有套刻偏移量集合IO1, O2, , 0M}；第3步對套刻偏移量集合IO1, O2, , 0M}中的M個套刻偏移量值分別對應著的M個不同的穆勒矩陣中M13、M31、M23和M32元素在所有波長點下的值求和，和值分別記為SM13、Sm31、Sm23 和 Sm32 ;則到 M 個 Sm13、Sm31、Sm23 和 Sm32，將 Sm13 與 Sm31 '~*■ ~■對應相加，將 Sm23 和Sm32——對應相加，則得到兩個集合(S1m^S1m31, S2M13+S2M31，...，SMM13+SMM31}和(S1m2JS1m32, 第 4 步將集合 IO1, 02，. . .，OJ 和(S1miJS1m31, S2M13+S2M31，. . .，SMM13+SMM31}中每一元素——對應組成 M 個點 KO1, S1miJS1m31)，(02, S2M13+S2M31)， ，(0M, SMM13+SMM31)}，在笛卡爾坐標系中描繪這些點并一一連接起來，找到一段直線區間，分別記為LM13+M31，這段直線在X坐標上對應的線性范圍分別為Amim311 AM13+M31...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉世元，朱金龍，董正瓊，石雅婷，
申請(專利權)人：華中科技大學，
類型：發明
國別省市：
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