CN114688964B - 关键尺寸测量校正方法、系统及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种关键尺寸测量校正方法、系统及计算机可读存储介质，关键尺寸测量校正方法包括：采集形貌结构在瞳面的多幅角谱标定图像，根据多幅角谱标定图像标定校正系数；采集形貌结构在瞳面当前的角谱测量图像，根据当前的角谱测量图像以及校正系数计算得到当前的角谱测量图像中测量光斑的校正因子；采用校正因子校正角谱测量图像中的测量光斑，并输出校正后的测量光斑信号。本发明实施例提供一种关键尺寸测量校正方法、系统及计算机可读存储介质，利用离线标定的校正系数实时校正在线测量结果，可校正除光源强度波动外，透过率变化、探测器响应非均匀性、环境温漂及垂向水平向位置漂移等因素产生的CD测量漂移，提高了CD测量的复现性。

Description

关键尺寸测量校正方法、系统及计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及光刻机技术，尤其涉及关键尺寸测量校正方法、系统及计算机可读存储介质。

背景技术

散射测量技术提供了一种非接触式、无损伤、快速、高精度、低成本的半导体形貌参数测量手段，并逐渐成为先进工艺控制(APC)的重要环节，有力地支撑了32nm及以下的技术节点的进一步发展。散射测量技术的测量对象为具有一定周期性的半导体图形结构，主要为光刻胶密集线或孔阵列等。散射测量技术获取的形貌结构参量主要包括Height(高度)、CD(Critical Dimension关键尺寸)、SWA(Side-Wall Angle侧壁角)、OV(套刻)等。

通过将测得的样品角谱图像与模型算法计算所得的角谱图像进行算法匹配以确定所测图形形貌结构参量。基于散射测量装置的CD测量结果对角谱信号强度具有很高的敏感性，测量信号的强度波动会引起CD波动，影响装置的CD测量复现性。

图1为现有设计中一种散射测量装置的结构示意图，如图1所示，该装置的特征是在照明光束达到样品6面前分出一部分光，使之被用于测量样品6角分辨谱的同一探测器4采集到，这样可以使用这束监测光的光强对光源1整体的光源波动进行归一化。采用该归一化方法虽然可以减小光源1波动引起的测量误差，但由于测量光路与监测光路存在差异，该方法无法校正透过率变化、探测器响应非均匀性、环境温漂及垂向水平向位置漂移等因素对测量光斑信号强度的影响。

发明内容

本发明实施例提供一种关键尺寸测量校正方法、系统及计算机可读存储介质，利用离线标定的校正系数实时校正在线测量结果，可校正除光源强度波动外，透过率变化、探测器响应非均匀性、环境温漂及垂向水平向位置漂移等因素产生的CD测量漂移，提高了CD测量的复现性。

第一方面，本发明实施例提供一种关键尺寸测量校正方法，包括：

采集所述形貌结构在瞳面的多幅角谱标定图像，根据所述多幅角谱标定图像标定校正系数；

采集所述形貌结构在瞳面当前的角谱测量图像，根据当前的角谱测量图像以及所述校正系数计算得到当前的角谱测量图像中测量光斑的校正因子；

采用所述校正因子校正所述角谱测量图像中的测量光斑，并输出校正后的测量光斑信号；

其中，所述关键尺寸为所述形貌结构的一个参数。

可选地，采集所述形貌结构在瞳面的多幅角谱标定图像，根据所述多幅角谱标定图像标定校正系数，包括：

采集所述形貌结构在瞳面的多幅角谱标定图像；

获取所述多幅角谱标定图像中测量光斑的光强度以及监测光斑的光强度；

根据所述多幅角谱标定图像中测量光斑的光强度以及监测光斑的光强度标定校正系数。

可选地，根据所述多幅角谱标定图像中测量光斑的光强度以及监测光斑的光强度标定校正系数，包括：

将所述多幅角谱标定图像中测量光斑的光强度以及监测光斑的光强度进行线性拟合；

将线性拟合后多幅角谱标定图像中测量光斑的光强度相对于监测光斑光强度的变化斜率作为校正系数K；

将所述多幅角谱标定图像中监测光斑的光强度的平均值作为校正系数M_Ref。

可选地，采集所述形貌结构在瞳面当前的角谱测量图像，根据当前的角谱测量图像以及所述校正系数计算得到当前的角谱测量图像中测量光斑的校正因子，包括：

采集所述形貌结构在瞳面当前的角谱测量图像；

获取测量光斑截取模板，并采用所述测量光斑截取模板截取当前的角谱测量图像中测量光斑得到截取测量光斑，计算所述截取测量光斑的平均光强度S_Ave；

获取监测光斑截取模板，并采用所述监测光斑截取模板截取当前的角谱测量图像中监测光斑得到截取监测光斑，计算所述截取监测光斑的平均光强度M_Ave；

根据校正系数K、校正系数M_Ref、截取测量光斑的平均光强度S_Ave和截取监测光斑的平均光强度M_Ave计算得到所述校正因子。

可选地，根据校正系数K、校正系数M_Ref、截取测量光斑的平均光强度S_Ave和截取监测光斑的平均光强度M_Ave计算得到所述校正因子，包括：

根据第一公式计算获取所述校正因子Calib_Factor，其中，所述第一公式满足：

Calib_Factor＝[S_Ave-K×(M_Ave-M_Ref)]/S_Ave。

可选地，采用所述校正因子校正所述角谱测量图像中的测量光斑，并输出校正后的测量光斑信号，包括：

将所述校正因子点乘所述角谱测量图像中的测量光斑的光强度得到校正后的测量光斑信号，并输出校正后的测量光斑信号。

可选地，在采集所述形貌结构在瞳面的多幅角谱标定图像，根据所述多幅角谱标定图像标定校正系数之前，还包括：

将工件台基准版上用于校正系数标定的标记移动至物镜视场内；

将所述标记移动至所述物镜焦面位置；

设定测量光束的波长、测量光束的偏振态、照明模式以及曝光时间。

可选地，在采用所述校正因子校正所述角谱测量图像中的测量光斑，并输出校正后的测量光斑信号之后，还包括：

根据校正后的测量光斑信号测量所述关键尺寸的测量复现性；

在所述关键尺寸的测量复现性超出预设值时，重新采集所述形貌结构在瞳面的多幅角谱标定图像，根据所述多幅角谱标定图像重新标定校正系数。

第二方面，本发明实施例提供一种关键尺寸测量校正系统，包括光源、分光棱镜、倾斜反射镜、物镜和探测器；

其中，所述光源提供光束，所述光束被所述分光棱镜分出的测量光束投射至所述样品，被所述样品散射以及反射的测量光束再次经过所述物镜以及所述分光棱镜后投射至所述探测器的第一区域；所述光束被所述分光棱镜分出的监测光束投射至所述倾斜反射镜，被所述倾斜反射镜反射后的监测光束再次经过所述分光棱镜后投射至同一所述探测器上的第二区域，所述第一区域与所述第二区域不交叠；所述样品包括所述形貌结构，所述关键尺寸为所述形貌结构的一个参数；

还包括控制器，所述控制器用于采集所述形貌结构在瞳面的多幅角谱标定图像，根据所述多幅角谱标定图像标定校正系数，采集所述形貌结构在瞳面当前的角谱测量图像，根据当前的角谱测量图像以及所述校正系数计算得到当前的角谱测量图像中测量光斑的校正因子，采用所述校正因子校正所述角谱测量图像中的测量光斑，并输出校正后的测量光斑信号。

第三方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面所述的关键尺寸测量校正方法。

本发明实施例提供的一种关键尺寸测量校正方法，采集形貌结构在瞳面的多幅角谱标定图像，根据多幅角谱标定图像标定校正系数。由于该多幅图像中测量光斑的光强度体现了光源波动、透过率变化等多种因素的影响，故而可以根据多幅角谱标定图像标定校正系数。然后采集形貌结构在瞳面当前的角谱测量图像，根据当前的角谱测量图像以及校正系数计算得到当前的角谱测量图像中测量光斑的校正因子。在校正系数标定后一段较长时间之内，校正系数不发生变化，校正因子跟随当前的角谱测量图像中测量光斑实时发生变化。采用校正因子校正角谱测量图像中的测量光斑，并输出校正后的测量光斑信号。本发明实施例提供的技术方案基于前馈校正可减小测量光斑信号强度波动的校正残差，利用离线标定的校正系数实时校正在线测量结果，可校正除光源强度波动外，透过率变化、探测器响应非均匀性、环境温漂及垂向水平向位置漂移等因素产生的CD测量漂移，提高了CD测量的复现性。

附图说明

图1为现有设计中一种散射测量装置的结构示意图；

图2为现有设计中采用归一化方法时的信号强度变化示意图；

图3为现有设计中采用归一化方法时的关键尺寸测量值变化示意图；

图4为本发明实施例提供的一种关键尺寸测量校正方法流程图；

图5为采用本发明校正方法与采用归一化方法的关键尺寸测量值对比示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种关键尺寸测量校正方法流程图；

图7为本发明实施例提供的另一种关键尺寸测量校正方法流程图；

图8为本发明实施例提供的一种测量光斑的光强度以及监测光斑的光强度线性拟合示意图；

图9为本发明实施例提供的一种测量光斑截取模板的示意图；

图10为本发明实施例提供的一种监测光斑截取模板的示意图；

图11为本发明实施例提供的另一种关键尺寸测量校正方法流程图；

图12为本发明实施例提供的一种用于校正系数标定的标记示意图；

图13为本发明实施例提供的另一种关键尺寸测量校正方法流程图；

图14为本发明实施例提供的一种关键尺寸测量校正系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图2为现有设计中采用归一化方法时的信号强度变化示意图，图3为现有设计中采用归一化方法时的关键尺寸测量值变化示意图，参考图2和图3，光源波动之外的误差源会导致监测光斑信号与测量光斑信号强度波动差异，使测量光斑信号的强度漂移，校正光斑信号(即通过监测光斑信号校正后的测量光斑信号)随着时间的推移发生变化百分比的逐渐上升，因此无法通过监测光斑信号对测量光斑信号有效校正。其中，测量光斑信号代表了测量光斑的光强度，并通过对测量光斑的光强度进行处理得到的信号，例如可以为电流、电压信号，或者可以为图像像素的灰度值信号。类似的，监测光斑信号代表了监测光斑的光强度。由图3可见，采用归一化方法时，随着时间的推移，CD测量值漂移，即CD测量值随着时间的推移发生变化。这影响设备的CD测量复现性。其中，CD为Critical Dimension的简称，即关键尺寸。形貌结构是指在集成电路光掩模制造及光刻工艺中为评估及控制工艺的图形处理精度，特设计一种反映集成电路特征线条宽度的专用线条图形，关键尺寸为形貌结构的一个参数(即参量)。

图4为本发明实施例提供的一种关键尺寸测量校正方法流程图，关键尺寸测量校正方法可以由关键尺寸测量校正系统中控制器执行，控制器可以由软件和/或硬件的方式实现，该测量校正方法可以包括如下步骤：

S101、采集形貌结构在瞳面的多幅角谱标定图像，根据多幅角谱标定图像标定校正系数。

其中，关键尺寸可以为样品上标记的一个参数，或者，关键尺寸还可以为基准版上标记的一个参数，或者，关键尺寸还可以为其他需要测量或者标定的元件上标记的一个参数。瞳面为物镜的光瞳面，即对物镜成像起到光束限制作用的元件所在的平面。角谱标定图像为对校正系数进行标定时探测器所采集的图像。每一幅图像例如可以包括测量光斑。在一些可行的实施方式中，每一幅图像还可以包括测量光斑和监测光斑，测量光斑与监测光斑不交叠，测量光斑与监测光斑分别位于图像中的不同位置。

本步骤中，由于除了光源波动之外，透过率变化、探测器响应非均匀性、环境温漂及垂向水平向位置漂移等因素对测量光斑信号强度产生影响，则多幅图像中的测量光斑具有不同的光强度，该多幅图像中测量光斑的光强度体现了光源波动、透过率变化等多种因素的影响，故而可以根据多幅角谱标定图像标定校正系数。

S102、采集形貌结构在瞳面当前的角谱测量图像，根据当前的角谱测量图像以及校正系数计算得到当前的角谱测量图像中测量光斑的校正因子。

在校正系数标定之后，校正系数的数值可以固定不变，也可以间隔一段较长的时间之后再次对校正系数进行标定。例如，可以定期对关键尺寸测量校正系统进行维护，则可以周期性地执行校正系数的标定流程。对于CD测量复现性误差0.25nm的指标需求，标定校正系数的周期一般为1个月，若实际指标需求要求更低的CD测量复现性误差，则标定周期可以更长。

其中，角谱测量图像为对校正系数进行标定之后探测器实时采集的图像。角谱测量图像与角谱标定图像均为探测器所采集的图像，与角谱标定图像的不同之处仅在于探测器采集图像的时机在对校正系数进行标定之后。采用角谱测量图像与角谱标定图像这两种描述方式是为了便于区分探测器采集图像的时机。

本步骤中，根据当前的角谱测量图像以及步骤S101中获取的校正系数计算得到当前的角谱测量图像中测量光斑的校正因子，故而，在校正系数标定后一段较长的时间之内，校正系数不发生变化，校正因子跟随当前的角谱测量图像中测量光斑实时发生变化。

S103、采用校正因子校正角谱测量图像中的测量光斑，并输出校正后的测量光斑信号。

本步骤中，校正因子可以实时校正当前的角谱测量图像中测量光斑，即消除了光源波动、透过率变化、探测器响应非均匀性、环境温漂及垂向水平向位置漂移等因素对测量光斑信号强度产生的影响，故而输出校正后的测量光斑信号消除了光源波动、透过率变化、探测器响应非均匀性、环境温漂及垂向水平向位置漂移等因素对测量光斑信号强度产生的影响，提高了CD测量复现性。

图5为采用本发明校正方法与采用归一化方法的关键尺寸测量值对比示意图，参考图5，对于2小时的连续CD测量，利用现有设计中归一化方法的测量结果存在大于0.25nm的CD漂移，其CD测量复现性误差为0.22nm(3Sigam)。而采用本发明实施例中的技术方案，可以校正CD漂移，将测量复现性误差提高至0.08nm(3Sigam)。相比于现有设计中采用归一化方法，本发明实施例中的技术方案可减小测量光斑信号强度波动的校正残差，提高CD测量的复现性。其中，3Sigam指的是在3倍统计标准差范围内。

本发明实施例提供的一种关键尺寸测量校正方法，采集形貌结构在瞳面的多幅角谱标定图像，根据多幅角谱标定图像标定校正系数。由于该多幅图像中测量光斑的光强度体现了光源波动、透过率变化等多种因素的影响，故而可以根据多幅角谱标定图像标定校正系数。然后采集形貌结构在瞳面当前的角谱测量图像，根据当前的角谱测量图像以及校正系数计算得到当前的角谱测量图像中测量光斑的校正因子。在校正系数标定后一段较长时间之内，校正系数不发生变化，校正因子跟随当前的角谱测量图像中测量光斑实时发生变化。采用校正因子校正角谱测量图像中的测量光斑，并输出校正后的测量光斑信号。本发明实施例提供的技术方案基于前馈校正可减小测量光斑信号强度波动的校正残差，利用离线标定的校正系数实时校正在线测量结果，可校正除光源强度波动外，透过率变化、探测器响应非均匀性、环境温漂及垂向水平向位置漂移等因素产生的CD测量漂移，提高了CD测量的复现性。

图6为本发明实施例提供的另一种关键尺寸测量校正方法流程图，参考图6，该测量校正方法可以包括如下步骤：

S201、采集形貌结构在瞳面的多幅角谱标定图像。

S202、获取多幅角谱标定图像中测量光斑的光强度以及监测光斑的光强度。

其中，每一幅角谱标定图像可以包括测量光斑和监测光斑，同一幅角谱标定图像中测量光斑与监测光斑不交叠，测量光斑与监测光斑分别位于角谱标定图像中的不同位置。两幅角谱标定图像中测量光斑的光强度可以具有不同的数值，两幅角谱标定图像中监测光斑的光强度可以具有不同的数值。

S203、根据多幅角谱标定图像中测量光斑的光强度以及监测光斑的光强度标定校正系数。

由于多幅角谱标定图像中的测量光斑具有不同的光强度，多幅角谱标定图像中的监测光斑具有不同的光强度，该多幅图像中测量光斑的光强度以及监测光斑的光强度均体现了光源波动、透过率变化等多种因素的影响，故而可以根据多幅角谱标定图像中测量光斑的光强度以及监测光斑的光强度标定校正系数。

S204、采集形貌结构在瞳面当前的角谱测量图像，根据当前的角谱测量图像以及校正系数计算得到当前的角谱测量图像中测量光斑的校正因子。

S205、采用校正因子校正角谱测量图像中的测量光斑，并输出校正后的测量光斑信号。

本发明实施例中，获取多幅角谱标定图像中测量光斑的光强度以及监测光斑的光强度。每一幅角谱标定图像可以包括测量光斑和监测光斑。根据多幅角谱标定图像中测量光斑的光强度以及监测光斑的光强度标定校正系数。由于该多幅图像中测量光斑以及监测光斑的光强度均体现了光源波动、透过率变化等多种因素的影响，故而可以根据多幅角谱标定图像标定校正系数。

图7为本发明实施例提供的另一种关键尺寸测量校正方法流程图，参考图7，该测量校正方法可以包括如下步骤：

S301、采集形貌结构在瞳面的多幅角谱标定图像。

S302、获取多幅角谱标定图像中测量光斑的光强度以及监测光斑的光强度。

S303、将多幅角谱标定图像中测量光斑的光强度以及监测光斑的光强度进行线性拟合。

其中，线性拟合是曲线拟合的一种形式，设x和y都是被观测的量，且y是x的函数：y＝f(x；b)，曲线拟合就是通过x,y的观测值来寻求参数b的最佳估计值，及寻求最佳的理论曲线y＝f(x；b)。y＝f(x；b)为线性函数时的曲线拟合为线性拟合。

图8为本发明实施例提供的一种测量光斑的光强度以及监测光斑的光强度线性拟合示意图，参考图8，示例性地，横坐标代表了角谱标定图像中监测光斑的光强度，纵坐标代表了角谱标定图像中测量光斑的光强度。图8中的每一个数据点代表一幅角谱标定图像，由多幅角谱标定图像中测量光斑的光强度以及监测光斑的光强度进行线性拟合。

S304、将线性拟合后多幅角谱标定图像中测量光斑的光强度相对于监测光斑光强度的变化斜率作为校正系数K。

示例性地，参考图8，由多幅角谱标定图像中测量光斑的光强度以及监测光斑的光强度拟合出的线性方程例如可以满足：y＝0.6849x-2667。拟合相关度为0.9872。则校正系数K为0.6849。

本步骤中，校正系数K多幅角谱标定图像中测量光斑的光强度相对于监测光斑光强度的变化斜率，代表了角谱标定图像中测量光斑的光强度相对于监测光斑光强度的变化趋势。

S305、将多幅角谱标定图像中监测光斑的光强度的平均值作为校正系数M_Ref。

本步骤中，校正系数M_Ref为多幅角谱标定图像中监测光斑的光强度的平均值，代表了多幅角谱标定图像中监测光斑的光强度分布情况。

S306、采集形貌结构在瞳面当前的角谱测量图像。

S307、获取测量光斑截取模板，并采用测量光斑截取模板截取当前的角谱测量图像中测量光斑得到截取测量光斑，计算截取测量光斑的平均光强度S_Ave。

图9为本发明实施例提供的一种测量光斑截取模板的示意图，参考图9，测量光斑截取模板中圆圈内外的区域为“不透光区域”，圆圈内的区域为“透光区域”，通过测量光斑截取模板可以获取到圆圈内的区域大小范围的测量光斑。需要说明的是，“不透光区域”并非是真实的不透光区域，“透光区域”并非是真实的透光区域，测量光斑截取模板并非是带有通光孔的屏，测量光斑截取模板是一种测量光斑截取算法，“不透光区域”是测量光斑截取算法中起到过滤光强信号作用的算法部分，“透光区域”是测量光斑截取算法中起到透过光强信号作用的算法部分，测量光斑截取模板可以根据实际的位置参数设置测量光斑区域。

本步骤中，截取测量光斑为角谱测量图像中测量光斑被测量光斑截取模板截取后的部分，通过计算截取测量光斑在各个像素上的光强度，获得截取测量光斑的平均光强度S_Ave。其中，像素可以为探测器获取的图像中的像素。

S308、获取监测光斑截取模板，并采用监测光斑截取模板截取当前的角谱测量图像中监测光斑得到截取监测光斑，计算截取监测光斑的平均光强度M_Ave。

图10为本发明实施例提供的一种监测光斑截取模板的示意图，参考图10，监测光斑截取模板中圆圈内外的区域为“不透光区域”，圆圈内的区域为“透光区域”，通过监测光斑截取模板可以获取到圆圈内的区域大小范围的监测光斑。需要说明的是，“不透光区域”并非是真实的不透光区域，“透光区域”并非是真实的透光区域，监测光斑截取模板并非是带有通光孔的屏，监测光斑截取模板是一种监测光斑截取算法，“不透光区域”是监测光斑截取算法中起到过滤光强信号作用的算法部分，“透光区域”是监测光斑截取算法中起到透过光强信号作用的算法部分，监测光斑截取模板可以根据实际的位置参数设置监测光斑区域。测量光斑截取模板中“透光区域”与监测光斑截取模板中“透光区域”不交叠。

本步骤中，截取监测光斑为角谱测量图像中监测光斑被监测光斑截取模板截取后的部分，通过计算截取监测光斑在各个像素上的光强度，获得截取监测光斑的平均光强度M_Ave。

S309、根据校正系数K、校正系数M_Ref、截取测量光斑的平均光强度S_Ave和截取监测光斑的平均光强度M_Ave计算得到校正因子。

可选地，本步骤中，可以根据第一公式计算获取校正因子Calib_Factor，其中，第一公式满足：Calib_Factor＝[S_Ave-K×(M_Ave-M_Ref)]/S_Ave。在其他实施方式中，还可以根据其他公式，并采用校正系数K、校正系数M_Ref、截取测量光斑的平均光强度S_Ave和截取监测光斑的平均光强度M_Ave计算得到校正因子。

S310、将校正因子点乘角谱测量图像中的测量光斑的光强度得到校正后的测量光斑信号，并输出校正后的测量光斑信号。

由于探测器获取的图像中的像素阵列排布，且图像中的图形可以通过像素的亮度(或者灰度)组合来示意，因此，角谱测量图像中的测量光斑的光强度就可以用角谱测量图像中的测量光斑的区域所覆盖像素的亮度(或者灰度)来表示，将角谱测量图像中的测量光斑的区域所覆盖像素的亮度(或者灰度)乘以校正因子后，角谱测量图像中的测量光斑的光强度得到校正。校正后的测量光斑信号减小了测量光斑信号强度波动的校正残差，提高了CD测量的复现性。

本发明实施例中，通过对多组测量光斑与监测光斑光强度的比值进行拟合，可以获得校正系数K，计算数据采集时间段内的监测光斑的光强度的平均值可以获得校正系数M_Ref，利用测量光斑截取模板截取测量光斑，可计算测量光斑截取模板内的光斑平均光强度(即截取测量光斑的平均光强度S_Ave)，利用监测光斑截取模板截取监测光斑，可计算监测光斑截取模板内的光斑平均光强度(即截取监测光斑的平均光强度M_Ave)。然后利用相关参数K、M_Ref、S_Ave和M_Ave计算出测量光斑的校正因子，并利用获得的校正因子校正测量光斑，提高CD测量的复现性。

图11为本发明实施例提供的另一种关键尺寸测量校正方法流程图，图12为本发明实施例提供的一种用于校正系数标定的标记示意图，参考图11和图12，该测量校正方法可以包括如下步骤：

S401、将工件台基准版上用于校正系数标定的标记移动至物镜视场内。

其中，工件台上设置有基准版，基准版上设置有用于校正系数标定的标记，标记例如可以为如图12所示的周期性光栅，标记还可以为铬或银反射镜。控制工件台移动，从而带动标记移动至物镜视场内。

S402、将标记移动至物镜焦面位置。

本步骤中，控制标记移动至物镜焦面位置。例如可以调节垂向机构将标记移动至物镜焦面位置，从而使得标记可以被清晰成像。

S403、设定测量光束的波长、测量光束的偏振态、照明模式以及曝光时间。

本步骤中，为了进行CD重复性测量，对应设置相关的测量条件，即设置测量光束的波长、测量光束的偏振态、照明模式以及曝光时间。

S404、采集形貌结构在瞳面的多幅角谱标定图像，根据多幅角谱标定图像标定校正系数。

可选地，在采集形貌结构在瞳面的角谱标定图像时，如果采集时间小于预设采集时间，则继续进行角谱标定图像采集，直至达到预设采集时间。其中，预设采集时间大于或者等于2小时。在采集时间达到预设采集时间后，可以采集到形貌结构在瞳面的足够多的角谱标定图像，从而有利于对校正系数进行有效标定。

S405、采集形貌结构在瞳面当前的角谱测量图像，根据当前的角谱测量图像以及校正系数计算得到当前的角谱测量图像中测量光斑的校正因子。

S406、采用校正因子校正角谱测量图像中的测量光斑，并输出校正后的测量光斑信号。

图13为本发明实施例提供的另一种关键尺寸测量校正方法流程图，参考图13，该测量校正方法可以包括如下步骤：

S501、采集形貌结构在瞳面的多幅角谱标定图像，根据多幅角谱标定图像标定校正系数。

S502、采集形貌结构在瞳面当前的角谱测量图像，根据当前的角谱测量图像以及校正系数计算得到当前的角谱测量图像中测量光斑的校正因子。

S503、采用校正因子校正角谱测量图像中的测量光斑，并输出校正后的测量光斑信号。

S504、根据校正后的测量光斑信号测量关键尺寸的测量复现性。

S505、在关键尺寸的测量复现性超出预设值时，重新采集形貌结构在瞳面的多幅角谱标定图像，根据多幅角谱标定图像重新标定校正系数。

在关键尺寸的测量复现性超出预设值时，需要对当前的校正系数重新校正，以便得到能够对测量光斑具有良好校正效果的校正因子，则需要重新采集形貌结构在瞳面的多幅角谱标定图像，根据多幅角谱标定图像重新标定校正系数。

在关键尺寸的测量复现性未超出预设值时，可以不进行校正系数重新校正，也可以每隔一段较长的时间之后再次对校正系数进行标定。例如，可以定期对关键尺寸测量校正系统进行维护，则可以周期性地执行校正系数的标定流程。

图14为本发明实施例提供的一种关键尺寸测量校正系统示意图，参考图14，关键尺寸测量校正系统包括光源1、分光棱镜2、倾斜反射镜3、物镜5和探测器4。其中，光源1提供光束，光束被分光棱镜2分出的测量光束投射至样品6，被样品6散射以及反射的测量光束再次经过物镜5以及分光棱镜2后投射至探测器4的第一区域。光束被分光棱镜2分出的监测光束投射至倾斜反射镜3，被倾斜反射镜3反射后的监测光束再次经过分光棱镜2后投射至同一探测器4上的第二区域，第一区域与第二区域不交叠。其中，样品6包括形貌结构，形貌结构例如可以为样品6上的标记，关键尺寸为形貌结构的一个参数，因此可以探测和校正形貌结构的关键尺寸。关键尺寸测量校正系统还包括控制器12，控制器12用于采集形貌结构在瞳面的多幅角谱标定图像，根据多幅角谱标定图像标定校正系数，采集形貌结构在瞳面当前的角谱测量图像，根据当前的角谱测量图像以及校正系数计算得到当前的角谱测量图像中测量光斑的校正因子，采用校正因子校正角谱测量图像中的测量光斑，并输出校正后的测量光斑信号。

本发明实施例提供的关键尺寸测量校正系统包括控制器12，控制器12用于执行上述关键尺寸测量校正方法，因此具有使关键尺寸测量校正方法的有益效果，即利用离线标定的校正系数实时校正在线测量结果，可校正除光源强度波动外，透过率变化、探测器响应非均匀性、环境温漂及垂向水平向位置漂移等因素产生的CD测量漂移，提高了CD测量的复现性。

可选地，关键尺寸测量校正系统还可以包括第一透镜8、光阑7、第二透镜9、第三透镜11。第一透镜8位于光源1与分光棱镜2之间的光路上，用于将光源1出射的光束形成为平行光。光阑7位于第二透镜9与分光棱镜2之间的光路上，第二透镜9位于光阑7与倾斜反射镜3之间的光路上，第三透镜11位于分光棱镜2与探测器4之间的光路上。在探测器4上形成的图像10中测量光斑和监测光斑不交叠，测量光斑位于探测器4的第一区域，并在图像10中形成一个较大的圆斑点，监测光斑位于探测器4的第二区域，并在图像10中形成一个较小的圆斑点。

本发明实施例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，该程序被处理器执行时可实现上述实施例所述的关键尺寸测量校正方法。

本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于：电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种关键尺寸测量校正方法，其特征在于，包括：

采集形貌结构在瞳面的多幅角谱标定图像，根据所述多幅角谱标定图像标定校正系数；

采集所述形貌结构在瞳面当前的角谱测量图像，根据当前的角谱测量图像以及所述校正系数计算得到当前的角谱测量图像中测量光斑的校正因子；

采用所述校正因子校正所述角谱测量图像中的测量光斑，并输出校正后的测量光斑信号；

其中，所述关键尺寸为所述形貌结构的一个参数；

根据所述多幅角谱标定图像标定校正系数，包括：

采集所述形貌结构在瞳面的多幅角谱标定图像；

获取所述多幅角谱标定图像中测量光斑的光强度以及监测光斑的光强度；

根据所述多幅角谱标定图像中测量光斑的光强度以及监测光斑的光强度标定校正系数。

2.根据权利要求1所述的关键尺寸测量校正方法，其特征在于，根据所述多幅角谱标定图像中测量光斑的光强度以及监测光斑的光强度标定校正系数，包括：

将所述多幅角谱标定图像中测量光斑的光强度以及监测光斑的光强度进行线性拟合；

将线性拟合后多幅角谱标定图像中测量光斑的光强度相对于监测光斑光强度的变化斜率作为校正系数K；

将所述多幅角谱标定图像中监测光斑的光强度的平均值作为校正系数MRef。

3.根据权利要求2所述的关键尺寸测量校正方法，其特征在于，采集所述形貌结构在瞳面当前的角谱测量图像，根据当前的角谱测量图像以及所述校正系数计算得到当前的角谱测量图像中测量光斑的校正因子，包括：

采集所述形貌结构在瞳面当前的角谱测量图像；

获取测量光斑截取模板，并采用所述测量光斑截取模板截取当前的角谱测量图像中测量光斑得到截取测量光斑，计算所述截取测量光斑的平均光强度S_Ave；

获取监测光斑截取模板，并采用所述监测光斑截取模板截取当前的角谱测量图像中监测光斑得到截取监测光斑，计算所述截取监测光斑的平均光强度M_Ave；

根据校正系数K、校正系数M_Ref、截取测量光斑的平均光强度S_Ave和截取监测光斑的平均光强度M_Ave计算得到所述校正因子。

4.根据权利要求3所述的关键尺寸测量校正方法，其特征在于，根据校正系数K、校正系数M_Ref、截取测量光斑的平均光强度S_Ave和截取监测光斑的平均光强度M_Ave计算得到所述校正因子，包括：

根据第一公式计算获取所述校正因子Calib_Factor，其中，所述第一公式满足：

Calib_Factor＝[S_Ave-K×(M_Ave-M_Ref)]/S_Ave。

5.根据权利要求1所述的关键尺寸测量校正方法，其特征在于，采用所述校正因子校正所述角谱测量图像中的测量光斑，并输出校正后的测量光斑信号，包括：

将所述校正因子点乘所述角谱测量图像中的测量光斑的光强度得到校正后的测量光斑信号，并输出校正后的测量光斑信号。

6.根据权利要求1所述的关键尺寸测量校正方法，其特征在于，在采集所述形貌结构在瞳面的多幅角谱标定图像，根据所述多幅角谱标定图像标定校正系数之前，还包括：

将工件台基准版上用于校正系数标定的标记移动至物镜视场内；

将所述标记移动至所述物镜焦面位置；

设定测量光束的波长、测量光束的偏振态、照明模式以及曝光时间。

7.根据权利要求1所述的关键尺寸测量校正方法，其特征在于，在采用所述校正因子校正所述角谱测量图像中的测量光斑，并输出校正后的测量光斑信号之后，还包括：

根据校正后的测量光斑信号测量所述关键尺寸的测量复现性；

在所述关键尺寸的测量复现性超出预设值时，重新采集所述形貌结构在瞳面的多幅角谱标定图像，根据所述多幅角谱标定图像重新标定校正系数。

8.一种关键尺寸测量校正系统，其特征在于，包括光源、分光棱镜、倾斜反射镜、物镜和探测器；

其中，所述光源提供光束，所述光束被所述分光棱镜分出的测量光束投射至样品，被所述样品散射以及反射的测量光束再次经过所述物镜以及所述分光棱镜后投射至所述探测器的第一区域；所述光束被所述分光棱镜分出的监测光束投射至所述倾斜反射镜，被所述倾斜反射镜反射后的监测光束再次经过所述分光棱镜后投射至同一所述探测器上的第二区域，所述第一区域与所述第二区域不交叠；所述样品包括形貌结构，所述关键尺寸为所述形貌结构的一个参数；

还包括控制器，所述控制器用于采集所述形貌结构在瞳面的多幅角谱标定图像，根据所述多幅角谱标定图像标定校正系数，采集所述形貌结构在瞳面当前的角谱测量图像，根据当前的角谱测量图像以及所述校正系数计算得到当前的角谱测量图像中测量光斑的校正因子，采用所述校正因子校正所述角谱测量图像中的测量光斑，并输出校正后的测量光斑信号；

根据所述多幅角谱标定图像标定校正系数，包括：

采集所述形貌结构在瞳面的多幅角谱标定图像；

获取所述多幅角谱标定图像中测量光斑的光强度以及监测光斑的光强度；

根据所述多幅角谱标定图像中测量光斑的光强度以及监测光斑的光强度标定校正系数。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的关键尺寸测量校正方法。

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