CN102141377B - 光学关键尺寸检测设备中用户自定义轮廓的方法 - Google Patents

Abstract

目前用户使用光学关键尺寸(OCD)检测设备时，需要将新的轮廓告知光学关键尺寸检测设备商制成轮廓模板后才能进行光谱计算，时间周期长、保密性差。本发明提供了在光学关键尺寸检测设备中用户自定义轮廓的方法，其中建立轮廓模板的方法包括如下步骤：i.获取至少两个控制点和基准点的位置信息；ii.获取至少一对所述控制点之间的连线的几何规律；所述控制点和基准点的位置信息和连线的几何规律作为所述轮廓模板的数据，相应几何规律的所述连线用于连接位于相应位置的所述控制点，以形成作为所述轮廓模板的图形。通过使用本发明提供的方案，用户可以自定义轮廓，不必将其轮廓信息告知光学关键尺寸检测设备商，缩短了时间，保密性好。

Description

光学关键尺寸检测设备中用户自定义轮廓的方法

技术领域

本应用涉及半导体制造工艺的光学关键尺寸(OCD)检测设备中的各种形状的样品轮廓模型化。

背景技术

半导体工艺中的许多特征尺寸可以反应在专门设计用于测量的区域里。目前有各种成像技术应用于半导体工艺的特征尺寸测量，如扫描电子显微镜(CD-SEM)、原子力显微镜(AFM)，可实现高精度的CD尺寸、沟槽深度尺寸的检测，但其检测过程复杂，对样品具有破坏性，无法实现在线检测。光学关键尺寸(Optical CriticalDimensions，OCD)检测设备通过获取的被测区域周期性结构的光学散射信号以及周期结构的模型从而估计出结构的特征尺寸。光学关键尺寸检测方法具有非接触性、非破坏性、同时检测多个工艺特征、可实现工艺的在线检测等诸多优势，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检测愈精细结构的方向迅速发展。

基于周期性结构光学散射原理的光学关键尺寸检测方法检测的流程如图1所示。A01为反射式光谱仪获取样品测量光谱的模块。反射式光谱仪的光源经过起偏器入射至样品的被测周期性结构区域，经过样品的反射，反射光中包含了样品的结构、材料等信息。反射光通过检偏器被反射式光谱仪(spectrometer)的探测器接收。反射式光谱仪将接收到的信号处理为包含了样品信息的测量光谱A05。本发明不仅适用于A01示意的反射光信号是波长的函数的反射式光谱仪，同样适用于透射光信号是波长的函数的透射式光谱仪以及光信号是散射角的函数的光散射仪(scatterometer)或光信号是波长及散射角的函数的光谱散射仪(spectrometer-scatterometer)等，这是因为样品结构没变。在下面的描述中，我们就用反射式光谱仪(简称光谱仪)作为代表。A02为用参数描述样品光栅轮廓，即样品轮廓模型化的模块。样品的周期性结构如果其周期数足够多，则其对光谱仪入射光的反射特性为光学光栅。周期性结构可以是二维也可以是三维结构。若样品仅仅在一个方向呈周期性分布，即为二维光栅。若样品在两个方向均呈周期性分布，则为三维光栅。二维光栅在材料分布呈周期性变化的剖面称之为主剖面，如在笛卡尔坐标系中平行于XOZ面。A03是光谱仪的光学参数模块，为光谱仪测量光栅反射的信号时设置光学参数。A04是材料的复折射率模块。在A02用参数描述样品的光栅轮廓时，每一个基本图形对应其范围内为同一种材料。材料的光学复折射率包括折射率和吸收系数。在A02将光栅建模参数化之后，结合A03光谱仪光学参数和A04不同波长下材料的复折射率的信息，就可以用数值分析的方法(如严格波耦合分析)计算样品理论光谱A06。通过参数化描述后，一组参数即对应待测样品的一个可能轮廓，计算该组参数对应的理论光谱，就可以得到样品可能轮廓的理论光谱。如某一组参数其对应的理论光谱在参数可能的全部范围内与测量光谱A05实现最佳匹配，则就可以用这组参数对应的轮廓估计待测样品光栅的轮廓。A07模块就是这样寻找一组轮廓参数使其对应的理论光谱与测量光谱实现最佳匹配的过程。A08即完成光谱最佳匹配后，输出模型的轮廓参数，最终实现样品关键尺寸测量。

从上述的光学关键尺寸检测的流程可以知道，A02参数描述样品光栅轮廓是计算样品理论光谱的前提。如果没有对光栅轮廓建模进行参数化实现样品轮廓的模型化，就无法计算理论光谱，这样就谈不上通过匹配光谱来估计待测样品的轮廓了。二维光栅在主剖面(在此剖面内材料呈周期性分布，设为XOZ面，则在Y方向材料均匀分布不变化)单个周期内二维轮廓由若干基本的二维几何图形组成，将这些几何图形参数化就可以实现光栅轮廓的参数化。三维光栅在两个方向材料均呈周期性分布，设为X和Y方向，可以使用三个平行于XOZ、YOZ、XOY的剖面的二维几何图形描述。XOZ和YOZ剖面使用二维光栅类似的方法描述。在不同的Z值处的XOY剖面的形状与XOZ和YOZ的图形有关，可以用以下方程统一描述的具有对称规则的图形。

${\left(\frac{x^2}{a^2\left(z\right)}\right)}^{\frac{1}{1-r}}+{\left(\frac{y^2}{b^2\left(z\right)}\right)}^{\frac{1}{1-r}}=1$

a，b均是z的函数，由XOZ、YOZ剖面的二维图形确定。r为XOY剖面内的形状因子。因此，二维轮廓的描述是参数描述光栅轮廓的基本。如图1中A02的描述的样品结构，光栅的上方材料(如为空气)复折射率为(n1，k1)，n为材料的折射率，k为材料吸收系数。从上依次往下，光栅层其材料为(n2，k2)，周期为(PITCH)，单个周期内的几何图形的形状为梯形，用(TCD，BCD，HT)描述，TCD为梯形的上底边宽度，BCD为梯形的下底边宽度，HT为梯形的高度，TCD，BCD在工艺中表征关键尺寸。再往下为衬底(n3，k3)材料。这样，二维轮廓就可以简单地用几何图形--梯形描述，用参数(TCD，BCD，HT)将梯形参数化，即实现二维轮廓的参数化。因此，A02中的二维轮廓可以用(TCD，BCD，HT)参数化。

随着半导体工业的发展，光学关键尺寸检测设备检测的周期结构越来越复杂和精细方能满足制造工艺检测的需要。复杂精细的周期结构需要描述为若干基本的二维几何图形组合。光学关键尺寸检测设备通常提供这些基本的二维图形模板，供用户组合这些模板以完成所需要的轮廓建模和参数化。如图2A所示为最基本的几何图形-梯形。通常情况下，描述二维光栅轮廓的梯形左右对称，这样可以用以下几组参数将梯形参数化：(TCD，BCD，HT)，(MCD，BCD，HT)，(BCD，SWA，HT)，(TCD，SWA，HT)。各参数的为图2A中的定义。用户可以根据需要，确定其中的一组用于描述梯形的二维轮廓。在基本轮廓为梯形的基础上，增加若干特征的图形模板可以进一步用于描述复杂的轮廓。如图2B用参数(w，w’)描述梯形状图形底部圆角，图2C用参数(w，w’)描述梯形状图形顶部圆角，图2D用参数T描述凹弓形腰，图2E用参数T描述凸弓形腰，图2F用参数(w，w’)描述内凹刻槽，图2G用参数(w，w’)描述外凸刻槽，图2H用参数T描述凸圆顶，图2I用参数T描述凹圆顶。对于工艺中经常碰到的隔离层，也可以用相应的图形描述。如图2J可以用参数(w，w’，h)描述梯形隔离层，如图2K可以用参数(w，h)描述椭圆形的隔离层。

光学关键尺寸检测设备可以利用图2中的基本图形模板，给待测器件的二维轮廓建立较为复杂的模型。如图3所示，二维轮廓主体为梯形状，有椭圆形的隔离层。可以由一个上部顶角和下部底角带有图2B和图2C的特征的梯形和图2k的椭圆隔离层组成。这样，此二维轮廓可以用以下一组参数描述(TCD，BCD，HT，w₁，w′₁，w₂，w′₂，w₃，w′₃)。

尽管如此，可是任何一个光学关键尺寸检测设备能够提供给用户的内置的轮廓模板是有限的，而且提供的模板形状也是有限的，通常是半导体成熟工艺中当前已经遇到的形状。这样，用户使用这些光学关键尺寸检测设备测量器件，在二维轮廓图形用户界面中给器件轮廓建模时，就只能用有限的内置轮廓模板来建立他们的轮廓。如果用户测量新开发的器件采用新的制造工艺，器件的轮廓是以前没有用过的，这样无法用光学关键尺寸检测设备中内置的图形模板给器件轮廓建立模型。用户要对这样的新器件进行测量，需要用户将新的轮廓信息告诉光学关键尺寸检测设备商，由设备商与用户合作将新的轮廓模板加入到光学关键尺寸检测设备中。这样，必然增加因为等待光学关键尺寸检测设备的升级而影响新器件的开发时间，同时也给客户的商业秘密的安全性带来隐患。为此，本发明中，我们创造了一种全新的、有效的、可以让最终用户输入各种，优选地任意二维解析轮廓的方法。这种方法极大地增强了我们最终用户输入他们所希望的二维解析轮廓的能力，可以大大地减少了这样的交货时间。这种方法也极大地增强了他们公司商业秘密的安全性，因为光学关键尺寸检测设备的终端用户无需将那些轮廓信息暴露给光学关键尺寸检测设备制造商。

发明内容

在所有目前的光学关键尺寸检测设备中，每一个版本中内置的轮廓模板都是有限的。用户告知光学关键尺寸检测设备制造商需要在它的设备中支持什么样的二维轮廓之后通常会有六个月的等待时间。经常会有这样的情况发生：光学关键尺寸检测设备刚刚发行，而用户就对其它在发行的版本中不容易支持的二维轮廓感兴趣。因此，对于光学关键尺寸检测所需要的轮廓模板来说，用户永远在前面而光学关键尺寸检测设备厂商永远在后面。本发明使用数学公式解析器可以允许用户输入各种决定轮廓模板的公式，因此新方法可以提供给用户让他们只要一想到就可以建立好各种二维轮廓。用户无需等待六个月就可以用光学关键尺寸检测设备检验上面有这些周期排列轮廓的晶片。

本发明包括如何建立各种二维解析轮廓的模板，以及利用已建立的模板给各种复杂的二维轮廓建立模型。在我们的方法中，我们根据器件的工艺信息或扫描电子显微镜(CD-SEM)图片设计出二维轮廓草图，然后在草图中指定具体的控制点，根据控制点和连接这些点的曲线(包括直线)来拆分每一个轮廓。用户可以使用自己定义的数学公式描述控制点和控制点之间的曲线，我们提供了数学公式解析器可以实现模板轮廓的解析，轮廓模板实行参数化和图形化。因此这种方法可以保证我们的最终用户能够建立任何样品的轮廓，哪怕需要用到内置模板中并未包含的轮廓模板。

(一)设计轮廓草图，在草图中指定具体的控制点，并根据该轮廓模板需要的具体参数确定控制点在XOZ平面的位置规律。如图4所示，为样品电子显微镜图片。在此图片中我们可以看到，轮廓近似梯形，可以用梯形来描述该轮廓，因此，首先划出轮廓的草图为梯形。并确定坐标系(x，z)，并去梯形下部的中心点为原点P₀。将梯形的四个顶点P₁，P₂，P₃，P₄确定为控制点。控制点确定的原则是：两个控制点之间的轮廓线可以用一种数学规律描述，图形的轮廓将完全由控制点决定。P₀点的坐标为(xbase＝0，zbase＝0)。如果将模板假定为z轴对称的图形，用(TCD，BCD，HT)三个参数描述此梯形，则可以确定控制点平面位置规律，即用P(x，z)的坐标表示。当然，完全可以用其它参数组描述梯形并确定控制点，这完全取决于用户在对样品轮廓建立模型时的实际需要。原点P₀作为图形模板的基准点也为一个控制点，基准点的坐标可以在使用该模板时设定具体数值，这样就可以在建立样品轮廓模型时将此模板对应的图形放置于任何位置，能够准确地描述与其它模板图形的相对位置关系。所有控制点的坐标如下：

P₀：xbase＝0，zbase＝0

P₁：x₁＝xbase+BCD/2，z₁＝zbase

P₂：x₂＝xbase+TCD/2，z₂＝z₁+HT

P₃：x₃＝x₂-TCD，z₃＝z₂

P₄：x₄＝x₁-BCD，z₄＝z₁

当确定基准点(xbase＝0，zbase＝0)和模板参数(TCD，BCD，HT)后，以上控制点坐标可以通过数学公式解析器计算出控制点坐标的具体数值。

(二)依次确定相邻控制点之间的几何规律，用参数方程描述的解析曲线(包括直线)将这些控制点连接起来，最终形成一个完整的轮廓。此轮廓对应为一个轮廓模板，可以供用户在给样品建立模型进行轮廓分拆时作为其中的一个组成模板。连接控制点P₁，P₂的曲线其参数方程的形式如下：

$\left\{\begin{array}{c}t=[a,b,N]\\ x=f(t,P_1,P_2)\\ z=g(t,P_1,P_2)\end{array}\right.$

其中t为参变量，x，z为曲线在(x，z)面的解析形式的几何规律。t∈[a，b]，即a，b分别为参变量的最小、最大值。在模板图形化时，通过N将曲线离散化，用依次量(N+1)个点P(x，z)之间的线段近似表示曲线。即控制点P₁，P₂之间用(N+1)点表示之间的变化规律。

t＝{t₀，t₁，...，t_n，...，t_N}，t_n＝a+n(b-a)/N

x＝{f(t₁，P₁，P₂)，f(t₂，P₁，P₂)，...，f(t_N，P₁，P₂)}

z＝{g(t₁，P₁，P₂)，g(t₂，P₁，P₂)，...，g(t_N，P₁，P₂)}

通过数学公式解析器可以计算出上述(N+1)个点P(x，z)的坐标的具体值。N足够大时，可以达到用户希望的曲线用系列线段近似的精度。因此N的大小由用户根据曲线的数学特征确定。如直线N＝1，即两个点就可以完全描述控制点之间的连接关系了。如两个控制点P₁(x₁，z₁)，P₂(x₂，z₂)之间为直线，这可以用以下参数方程描述：

$\left\{\begin{array}{c}t=\left[\mathrm{0,1,1}\right]\\ x=x_1+t(x_2-x_1)\\ z=z_1+t(z_2-z_1)\end{array}\right.$

(三)将样品的轮廓分解成若干个基本的图形，每个图形选定一个已经建立好的轮廓模板，完成样品轮廓的建模，同时，根据每个模型的参数及模板图形之间的位置关系，确定用于描述样品轮廓的一组相互之间独立的参数，这样该组参数的具体值就对应一个具体的样品轮廓。在完成轮廓建模后，轮廓就实现了参数化。给这组参数赋予具体值，就可以根据参数图形化模型，重建样品轮廓。变化这组参数，就可以得到若干理论的样品轮廓，从而计算出理论光谱，找到与待测样品测量光谱最佳匹配的理论光谱，得到对应的一组参数，这组参数就可以描述待测样品的关键尺寸。

上述内容如图5所示，左边为模型建立的过程，此过程将轮廓参数化。右边为轮廓重建的过程，此过程将参数赋予具体值，可以得到一个参数化了的样品轮廓，用于图形化和理论光谱的计算。B03选定的轮廓模板为上文(一)和(二)所描述的方法建立的模板。每个建立好的模板提供B03基准点坐标和一组模板参数给用户设定。设定B03可以使用具体的数值和数学表达式描述。数学表达式中可以有已经设定了的模板的基准点坐标和参数以及B05样品轮廓全局的参数，这样可以灵活地描述它们之间的关系。而B05样品轮廓参数也并非简单地将各个模板的参数组合，而是可以保证轮廓全局参数中相互之间是独立的，与各模板参数的关系在B04中用数学关系式描述。B07、B08、B09在建立模板时已经设定了对应的表达式，各模板之间的关系也在B04中进行了设置，因此，在B06中给轮廓参数赋值后，可以通过数学公式解析器计算出全部的数值，从而将模板对应的图形用若干线段将其离散(B10)。最终输出的图形B11可以提供给光学关键尺寸检测设备其它部件使用从而完成样品测量。

根据本发明的第一个方面，提供了一种在光学关键尺寸检测设备中用于建立轮廓模板的方法，包括如下步骤：

ii.获取至少两个控制点及基准点的位置信息；

iii.获取至少一对所述控制点之间的连线的几何规律；

所述控制点和基准点的位置信息和连线的几何规律作为所述轮廓模板的数据，相应几何规律的所述连线用于连接位于相应位置的所述控制点，以形成作为所述轮廓模板的图形。

进一步地，提供了一种在光学关键尺寸检测设备中建立样品轮廓的模型的方法，该方法包括如下步骤：

-接收来自用户的、将所述样品轮廓拆分为至少一个轮廓部分的输入；

-对于各轮廓部分，使用根据前述方面的方法建立相应的轮廓模板，和/或调用使用根据前述方面的方法已建立的相应的轮廓模板；

-接收来自用户的、对所述各轮廓模板各自的轮廓参数的设定；

-使用所述各轮廓模板以及各自的轮廓参数的设定，将所述各轮廓模板组合为所述样品轮廓的模型。

更进一步地，提供了一种在光学关键尺寸设备中重建样品的轮廓的方法，该方法包括如下步骤：

-使用根据前述进一步的方面的方法建立样品的轮廓的模型；

-根据对所述样品轮廓的模型中使用的各轮廓模板的轮廓参数的所述设定，将所述轮廓参数的值赋值给描述所述各轮廓模板的控制点以及控制点之间的相应连线的参数方程的数学表达式中该所述轮廓参数，其中，所述设定包括轮廓参数的具体值、取值范围或包含其它轮廓参数的表达式；

-根据被赋值的控制点以及参数方程，计算各轮廓模板的所述控制点的位置以及之间的连线上的至少两个离散点的位置，连线上的离散点的数量依据该连线的几何规律和轮廓图形所需的精度确定，依次连接相邻离散点的线段得到模板对应的图形，从而重建样品的轮廓。

相应地，根据本发明的第二个方面，提供了一种在光学关键尺寸检测设备中用于建立轮廓模板的装置，包括：

-第二单元，用于获取至少两个控制点以及基准点的位置信息；

-第三单元，用于获取至少一对所述控制点之间的连线的几何规律，相应几何规律的所述连线用于连接位于相应位置的控制点，以形成作为所述轮廓模板的图形。

进一步地，提供了一种在光学关键尺寸检测设备中建立样品轮廓的模型的装置，包括：

-第一接口，用于接收来自用户的、将所述样品轮廓拆分为至少一个轮廓部分的输入；

-根据前述第二个方面提供的用于建立轮廓模板的装置；

-第二接口，用于接收来自用户的指令：对于各轮廓部分，使用该用于建立轮廓模板的装置建立相应的轮廓模板，和/或调用使用该用于建立轮廓模板的装置已建立的相应的轮廓模板；

-第三接口，用于接收来自用户的、对所述各轮廓模板各自的轮廓参数的设定；

-处理单元，用于使用所述各轮廓模板以及各自的轮廓参数的设定，将所述各轮廓模板组合为所述样品轮廓的模型。

更进一步地，提供了一种在光学关键尺寸检测设备中重建样品的轮廓的装置，包括：

-根据前述进一步的方面所提供所述建立样品轮廓的模型的装置；

-赋值单元，用于根据对所述样品轮廓的模型中的各轮廓模板的轮廓参数的所述设定，将所述轮廓参数的值赋值给描述所述各轮廓模板的控制点以及控制点之间的相应连线的参数方程的数学表达式中的该所述轮廓参数，其中，所述设定包括轮廓参数的具体值、取值范围或包含其它轮廓参数的表达式；

-计算单元，用于根据被赋值的控制点以及参数方程，计算各轮廓模板的所述控制点的位置以及之间的连线上的至少两个离散点的位置，连线上的离散点的数量依据该连线的几何规律和轮廓图形所需的精度确定，依次连接相邻离散点的线段得到模板对应的图形，从而重建样品的轮廓。

附图说明

通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，能够更容易地理解本发明的特征、目的和优点。其中，相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件与部分。

图1是基于光学散射原理的光学关键尺寸检测的一般流程示意图；

图2是目前光学关键尺寸检测设备提供的常用二维轮廓模板；

图3是目前光学关键尺寸检测设备利用轮廓模板建立的样品轮廓模型；

图4是本发明建立二维解析轮廓的模板时设计的轮廓草图；

图5是本发明建立样品轮廓模型，并将模型参数化，根据参数的具体值图形化模型，重建样品模型轮廓；

图6是本发明实施例之一----如何建立二维解析轮廓模板，需要建立的目标模板的图形示意图。

图7是本发明实施例建立图6模板时的参数设置的截屏，控制点坐标数学表达式设置，曲线参数方程数学表达式设置；

图8是本发明实施例之二----利用轮廓模板给样品轮廓建立模型并参数化，目标样品轮廓的示意图；

图9是将图8样品轮廓进行分解的图形1的模板建立的参数设置的截屏，控制点坐标和曲线参数方程数学表达式设置；

图10是将图8样品轮廓进行分解的图形2的模板建立的参数设置的截屏，控制点坐标和曲线参数方程数学表达式设置；

图11是本发明实施例之二的利用两个模板建立样品轮廓时对模板参数和基准点的设置的截屏，样品轮廓的参数及其范围和参数的离散取值。

具体实施方式

以下对根据本发明的实施例进行描述。

(一)首先以一个实例说明如何建立一个参数方程描述的轮廓模板的方法和装置。如图6所示，设用户要建立该图示意的轮廓模板。基准点P0设为x0z坐标系的原点。控制点为P1，P2，P3，P4。其中P4P1，P2P3之间的连接为直线。而P1P2之间的连接为被调制的正弦曲线，P1P2之间的被调制的周期数为N(图中所示N＝3)，被调制的振荡幅度为A，P3P4之间的连接也为被调制的正弦曲线，P3P4之间的调制的周期数为M(图中所示M＝2)，被调制的振荡幅度也为A。控制点P1，P2与P4，P3关于轴0z对称。用户可以设置模板的基准点为P0：x0＝xbase，z0＝zbase，模板的参数为(TCD，BCD，HT，A)，其意义如图6所示。其中被调制的正弦曲线的周期数M，N为内部设置参数，如设定为M＝2，N＝3当然，如果用户愿意将其作为模板参数也是完全可以的。

在建立轮廓模板时，首先，用于建立轮廓模板的装置的第一单元接收用户输入的轮廓参数。如图7A所示。(TCD，BCD，HT，A)为轮廓参数，(xbase，zbase)为基准点P0的坐标“Value”中的数值表示默认的数值。“Visible”打“√”表示公共的轮廓参数，在使用该模板构成轮廓模型以及将轮廓模型实例化为样品轮廓时该参数可以用数值或数学表达式设定。这样，该模板中的参数(TCD，BCD，HT，A，xbase，zbase)可以在使用模板是设定。不打“√”的参数表示私有的轮廓参数，即固定的轮廓参数，用于建立所述轮廓模板时使用。图7A中对应的数值仅仅表示默认值，将在使用模板时由用户重新设置，而参数(M，N)为内部参数，在建立模板时就设定值。可以理解，在其他的实施方式中，参数(M，N)也可以是公共的，可以在构成轮廓模型以及建立样品轮廓时所设定。

而后，第二单元接收用户输入的设置控制点坐标的值或数学表达式。如图7B所示。表达式中可以使用图7A中出现的参数符号，也可以使用已经设置好了的控制点的坐标符号。

接着，第三单元接收用参数方程设置连接控制点的曲线。如图7C所示，参数方程的参变量t的形式为[a，b，N](其意义前文已叙述)，坐标变量(x，z)用数学表达式描述，可以使用图7A和图7B中出现的符号。其中P1P2和P3P4为被调制的正弦曲线。参变量的N＝200，用户可以根据需要设定。

这样，前述输入的轮廓参数、控制点的坐标以及连接控制点的曲线方程作为轮廓模板的数据。

优选地，用于建立轮廓模板的装置可以在图形用户界面上绘制出相应位置的控制点，以及使用相应参数方程的曲线将控制点连接起来，供用户查看。

(二)下面以一个实施例说明基于轮廓模板建立样品轮廓模型的方法和装置，以及将轮廓模型参数化并依据具体的参数值重建轮廓的方法和装置。

设有如图8所示的轮廓的样品，轮廓可以分解成两个基本图形-图形1和图形2。图形1为基本的梯形。图形2为极径呈正弦变化的椭圆，即基本图形为一个椭圆，极径被一个正弦函数调制。

首先，建立轮廓的轮廓模型的装置的第一接口接收来自用户的、将所述轮廓拆分为两个轮廓部分的输入。

而后，第二接口接收来自用户的指令：对于各轮廓部分，使用实施方式(一)中的用于建立轮廓模板的装置建立相应的轮廓模板，和/或调用使用实施方式(一)中的用于建立轮廓模板的装置已建立的相应的轮廓模板。设现有的模板中没有这两个模板，那么首先定制好这两个模板，模板定制的过程已经(一)所描述的过程。图形1梯形的模板定制如图9所示，模板参数为(TCD，BCD，HT)，基准点为P0。控制点为P 1，P2，P3，P4。控制点之间的曲线用直线的参数方程描述。图形2极径呈正弦变化的椭圆定制如图10所示。关于“极径呈正弦变化的椭圆”的几何规律做以下说明。设有如下椭圆方程：

$\left\{\begin{array}{c}x=A^{\′}\cos \left(2\mathrm{\πt}\right)=\mathrm{\β}A\cos \left(2\mathrm{\πt}\right)\\ y=B^{\′}\cos \left(2\mathrm{\πt}\right)=\mathrm{\β}B\sin \left(2\mathrm{\πt}\right)\end{array}\right.$

极径被正弦函数调制即：

β＝α(1+csin(8πt+π/2))

这样A′，B′为正弦函数，即A，B被正弦函数调制，在

$t=[\frac{n}{4},\frac{n+1}{4}],n=\mathrm{0,1,2,3}$

内变化一个周期，在x，z轴处交点位置不变化，需如下限制：

$\mathrm{\β}\left(\frac{n}{4}\right)=\±1,n=\mathrm{0,1,2,3}$

这样α＝1/(1+c)，c为调制的幅度。模板的参数为椭圆长短轴(Dx，Dz)，控制点为Pa，Pb，基准点设为Pa。A，B，c为参数方程描述方便设置的内部参数，仅为模板内部使用。

依据图5所描述的过程可以将建立样品轮廓模型。其中图形1选定模板1，梯形模板基准点和参数设定如图11A所示。图形2选择模板2，极径呈正弦变化的椭圆的基准点和参数设定如图11B所示。在这里，样品轮廓的全局参数选用相互之间独立的参数组VAR_CD，VAR_HT，VAR_SWA，VAR_Dx，VAR_Dz这五个参数。参数的意义在图8中已有描述。

之后，第三接口接收来自用户的、对所述各轮廓模板各自的轮廓参数的设定。就可以设置轮廓参数变量的变化范围和具体取值。如图11C所示。

接着，处理单元使用所述各轮廓模板以及各自的轮廓参数的设定，将所述各轮廓模板组合为所述样品轮廓模型。

在实际使用时，需要根据样品轮廓模型中的轮廓模板各自的轮廓参数的设定，将每组值赋予轮廓模型，每一组具体值对应一个具体轮廓。

具体的，重建样品的轮廓的装置的赋值单元根据对轮廓模型中的各轮廓模板的轮廓参数的设定，将所述轮廓参数的值赋值给描述所述各轮廓模板的控制点以及控制点之间的相应连线的参数方程的数学表达式中的该所述轮廓参数，其中，设定包括轮廓参数的具体值、取值范围或包含其它轮廓参数的表达式。例如，“VAR_Value”的格式为[a，b，N]即在a到b的范围内取N个的离散值，如VAR_CD的格式为[70，90，5]，即其取值为{70，75，80，85，90}。“Nominal”为参数的标称值。如模板一的轮廓参数TCD由表达式“VAR_CD-2*VAR_HT/tan(pi*VAR_SWA/180)”描述，其中VAR_CD，VAR_HT，VAR_SWA将由这些样品轮廓的全局参数具体取值给赋值，而模板一中的控制点P3的x坐标为表达式“x3＝x2-TCD”，TCD即由模板一的轮廓参数TCD的表达式计算出来的具体值给赋值。

而后，计算单元，用于根据被赋值的控制点以及参数方程，计算各轮廓模板的所述控制点的位置以及之间的连线上的至少两个离散点的位置，连线上的离散点的数量依据该连线的几何规律和轮廓图形所需的精度确定，依次连接相邻离散点的线段得到模板对应的图形，从而重建样品的轮廓。图11C变量对应的标称值通过图形化其对应的轮廓图形即为图8所示。

之后，光学关键尺寸检测设备可以根据样品的轮廓进行后继处理。例如，计算出对应的理论光谱，就可以得到一个理论光谱库。从理论光谱库中找出与样品测量光谱最佳匹配的理论光谱，其对应的理论轮廓即为样品轮廓，其参数为测量的关键尺寸。

以上的第一、第二、和第三单元，第一、第二、第三接口及处理单元，以及赋值单元和计算单元都可以通过运行软件或固件的处理器来实现。该软件或固件被存储在存储器中并被微处理器所运行来执行以上的功能。这些单元和接口也可以通过被编程的控制芯片或专门设计的数字电路来实现。本领域的一般技术人员根据上面所教导的本发明的发明构思，可以以各种方式来实现本发明。

尽管在附图和前述的描述中详细阐明和描述了本发明，应认为该阐明和描述是说明性的和示例性的，而不是限制性的；本发明不限于所上述实施方式。

那些本技术领域的一般技术人员可以通过研究说明书、公开的内容及附图和所附的权利要求书，理解和实施对披露的实施方式的其他改变。在权利要求中，措词“包括”不排除其他的元素和步骤，并且措辞“一个”不排除复数。在本发明的实际应用中，一个零件可能执行权利要求中所引用的多个技术特征的功能。权利要求中的任何附图标记不应理解为对范围的限制。

Claims (7)

1.一种在光学关键尺寸检测设备中重建样品轮廓的方法，该方法包括如下步骤：

-第一接收步骤：接收来自用户的、将所述样品轮廓拆分为至少一个轮廓部分的输入；

-对于各轮廓部分，建立相应的轮廓模板，和/或调用已建立的相应的轮廓模板；

-第二接收步骤：接收来自用户的、对所述各轮廓模板各自的轮廓参数的设定；

-组合步骤：使用所述各轮廓模板以及各自的轮廓参数的设定，将所述各轮廓模板组合为所述样品轮廓模型；

-根据对所述样品轮廓的模型中使用的各轮廓模板的轮廓参数的所述设定，将所述轮廓参数的值赋值给描述所述各轮廓模板的控制点以及控制点之间的相应连线的参数方程的数学表达式中该所述轮廓参数，其中，所述设定包括轮廓参数的具体值、取值范围或包含其它轮廓参数的表达式；

-根据被赋值的控制点以及参数方程，计算各轮廓模板的所述控制点的位置以及之间的连线上的至少两个离散点的位置，连线上的离散点的数量依据该连线的几何规律和轮廓图形所需的精度确定，依次连接相邻离散点的线段得到模板对应的图形，从而重建样品的轮廓；

其中，该轮廓模板是采用下面方法而被建立：

ii.接收用户输入的至少两个控制点以及基准点的位置信息，其中，该基准点是该轮廓模板的原点，用于在建立样品轮廓模型时将该轮廓模板对应的图形放置于任何位置，能够准确地描述与其它模板图形的相对位置关系；

iii.接收用户输入的至少一对所述控制点之间的连线的几何规律；

所述控制点和基准点的位置信息和连线的几何规律作为所述轮廓模板的数据，相应几何规律的所述连线用于连接位于相应位置的所述控制点，以形成作为所述轮廓模板的图形；

其中，所述控制点位置、基准点位置、连线的几何规律的参数方程使用具体的数值和数学表达式描述。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，建立轮廓模板的方法还包括如下步骤：

i.获取所述轮廓模板的至少一个轮廓参数；

所述步骤ii获取由所述至少一个轮廓参数描述的、所述控制点的位置信息；

所述步骤iii获取作为这一对所述控制点之间连线的几何规律的参数方程，该方程包括这一对控制点的位置以及表征该连线几何特征的参数，也可以包含轮廓模板的轮廓参数；

所述步骤ii获取描述轮廓模板对应的图形在样品轮廓中具体位置的基准点；

所述轮廓模板的数据还包括所述轮廓参数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤i包括以下至少一项：

-获取至少一个公共的轮廓参数，所述公共的轮廓参数用于建立所述轮廓模板时使用，并且用于建立样品轮廓模型和由模型重建样品轮廓时由用户所设定；

-获取若干个私有的轮廓参数，所述私有的轮廓参数用于建立所述轮廓模板时使用。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一接收步骤接收来自用户的、将所述样品轮廓拆分为至少两个轮廓部分的输入；

所述第二接收步骤还接收来自用户的、以所述至少两个轮廓模板各自的基准点来描述的所述至少两个轮廓模板对应的图形的位置；

所述组合步骤根据所述至少两个轮廓模板对应图形的位置，将所述至少两个轮廓模板组合为所述样品轮廓模型。

5.一种在光学关键尺寸检测设备中重建样品的轮廓的装置，包括：

-第一接口，用于接收来自用户的、将所述样品轮廓拆分为至少一个轮廓部分的输入；

-用于建立轮廓模板的装置；

-第二接口，用于接收来自用户的指令：对于各轮廓部分，使用该用于建立轮廓模板的装置建立相应的轮廓模板，和/或调用使用该用于建立轮廓模板的装置已建立的相应的轮廓模板；

-第三接口，用于接收来自用户的、对所述各轮廓模板各自的轮廓参数的设定；

-处理单元，用于使用所述各轮廓模板以及各自的轮廓参数的设定，将所述各轮廓模板组合为所述样品轮廓的模型；

-赋值单元，用于根据对所述样品轮廓的模型中的各轮廓模板的轮廓参数的所述设定，将所述轮廓参数的值赋值给描述所述各轮廓模板的控制点以及控制点之间的相应连线的参数方程的数学表达式中的该所述轮廓参数，其中，所述设定包括轮廓参数的具体值、取值范围或包含其它轮廓参数的表达式；

-计算单元，用于根据被赋值的控制点以及参数方程，计算各轮廓模板的所述控制点的位置以及之间的连线上的至少两个离散点的位置，连线上的离散点的数量依据该连线的几何规律和轮廓图形所需的精度确定，依次连接相邻离散点的线段得到模板对应的图形，从而重建样品的轮廓；

其中，用于建立轮廓模板的装置包括：

-第二单元，用于接收用户输入的至少两个控制点以及基准点的位置信息；

-第三单元，用于接收用户输入的至少一对所述控制点之间的连线的几何规律，相应几何规律的所述连线用于连接位于相应位置的控制点，以形成作为所述轮廓模板对应的图形；

其中，所述控制点位置、基准点位置、连线的几何规律的参数方程使用具体的数值和数学表达式描述。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，用于建立轮廓模板的装置包括：

-第一单元，用于获取所述轮廓模板的至少一个轮廓参数；

所述第二单元用于获取由所述至少一个轮廓参数描述的、所述控制点的位置信息；

所述第三单元用于获取作为所述连线的几何规律、包括这一对所述控制点的位置信息的参数方程。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一接口接收来自用户的、将所述样品轮廓拆分为至少两个轮廓部分的输入；

所述第三接口还接收来自用户的、以所述至少两个轮廓模板各自的基准点来描述的所述至少两个轮廓模板对应的图形的位置；

所述处理单元根据所述至少两个轮廓模板对应图形的位置，将所述至少两个轮廓模板组合为所述样品轮廓的模型。

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