用于分析三维特征部的方法及系统技术方案

基于第一表面的第一样品图像和第二表面的第二样品图像来分析样品中的多个特征部。所述第一表面包括所述多个特征部的横截面，并且所述第二表面包括所述多个特征部在相对于所述第一表面的不同样品深度处的横截面。所述第二表面是通过铣削所述样品以去除所述第一表面的至少一部分而形成。通过将所述第二图像中多个特征部的所述横截面和所述第一图像中所述多个特征部的对应横截面进行比较来构建所述多个特征部的3D模型。述多个特征部的3D模型。述多个特征部的3D模型。

【技术实现步骤摘要】
用于分析三维特征部的方法及系统


[0001]本描述总体上涉及用于分析三维（3D）特征部的方法和系统，更具体地，涉及使用带电粒子工具生成样品的多个特征部的3D模型。

技术介绍

[0002]许多半导体样品，如三维（3D）NAND和DRAM，包括重复出现的高纵横比特征部。举例来说，数不清的竖直内存通道孔通过蚀刻一叠沉积层而形成。这些特征部的小横截面大小和大纵横比对理解这些特征部的属性以进行质量监控和过程控制提出了挑战。现有的制造检测工具，如光学临界尺寸（OCD）系统和临界尺寸扫描电子显微镜（CD
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SEM），缺乏对高纵横比特征部进行3D剖析所需的成像深度和信号提取能力。需要用于分析这些特征部的高分辨率、高通量和快速剖析方法和系统。

技术实现思路

[0003]在一个实施例中，用于分析样品中的多个特征部的方法包含获取样品的第一表面的第一图像，该第一表面包括多个特征部的横截面；铣削样品以去除第一表面的至少一部分并暴露第二表面，其中第二表面包括多个特征部在相对于第一表面的多个样品深度处的横截面；获取第二表面的第二图像；以及通过将第二图像中第二表面上的多个特征部的横截面与第一图像中第一表面上的多个特征部的对应横截面进行比较，构建多个特征部的3D模型。这样，可快速分析多个特征部，并且根据3D模型显示特征部的属性。在一些实施例中，该方法可使用一个或多个带电粒子工具来实施。
[0004]应理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍在详细描述中另外描述的一些概念。其并不意味着标识所要求保护的主题的关键或必要特征，其范围由详细描述之后的权利要求进行唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文提到或本公开的任一部分中的任何缺点的实施方式。
附图说明
[0005]图1图示了带电粒子显微镜。
[0006]图2是用于分析样品的多个特征部的方法的流程图。
[0007]图3A图示了延迟过程。
[0008]图3B图示了掠射角铣削过程。
[0009]图3C图示了从中拍摄高分辨率图像的样品表面。
[0010]图4A和图4B分别示出了在样品的掠射角铣削之前和之后拍摄的SEM图像。
[0011]图5示出了用于构建特征部的3D模型的方法500。
[0012]图6A和图6B分别示出了图4A和图4B中标识的特征部横截面。
[0013]图7是示出特征部随样品深度的位置偏移的示例图像。
[0014]图8是示出特征部半径随样品深度的变化的示例图像。
[0015]贯穿附图的若干个视图，类似的附图标记指代对应的部分。
具体实施方式
[0016]以下描述涉及用于分析样品中的多个特征部的系统和方法。这些特征部可在形状和大小上基本上相同。这些特征部可规则地并排排列在样品中。具体而言，本文所公开的系统和方法可快速分析具有高纵横比的特征部。举例来说，这些特征部可为半导体样品（如存储器样品）中的通道或孔。分析多个特征部包括生成指示特征部属性的空间分布的3D模型。特征部属性可包括特征部的大小、形状和位置中的一项或多项。举例来说，3D模型可示出临界尺寸（CD）计量的变化和/或特征部随各种样品深度的位置。CD是在半导体晶片上形成的精细图案的尺寸，该尺寸是半导体制造工艺流程中的关键参数。
[0017]一种用于生成高纵横比特征部的3D廓型的方法在Zhong等人于2021年2月17日提交的美国专利申请17/177,529中公开，该专利的全部内容以引用的方式并入本文并用于所有目的，其中使用离子束和电子束对样品进行反复交替铣削和成像。每个样品图像包括在特定样品深度处的特征部的横截面。从样品图像中标识的特征部横截面被组合以重建3D廓型。然而，为了获得孔特性的详细信息，如CD变化、弯曲、扭曲、倾斜和扭结，这些特性可导致柱接触和大量位故障，因此需要大量具有精确切片到切片对准的切片表面。获取覆盖大样品区域（例如，100x100 um2的样品区域）的完整数据集可能需要花费数十小时。
[0018]另一种用于生成高纵横比特征部的3D模型的方法在Stone等人的美国专利US10026590B2中公开，该专利的全部内容以引用的方式并入本文并用于所有目的，该方法公开了暴露样品表面，该暴露样品表面包括多个相邻特征部经由掠射角铣削的横截面。将暴露的样品表面中特征部的横截面图像组合起来，以形成近似于特征部中的一个的3D模型。申请人认识到，基于通过掠射角铣削暴露的单个样品表面的图像生成的3D模型不能示出特征部位置随样品深度的偏移。为了获得该信息，类似于美国专利申请17/177,529中公开的方法，需要铣削和获取多个切片的图像的耗时过程。
[0019]为了解决上述问题，通过比较至少两个高分辨率样品图像（如高分辨率扫描电子显微镜（SEM）图像）中每个特征部的横截面来分析样品中的多个特征部。第一样品图像包括特征部在相同样品深度处的横截面，并且第二样品图像包括特征部在多个样品深度处的横截面。通过比较第一和第二图像中相同特征部的横截面，可提取特征部属性的变化。举例来说，可获得垂直于样品深度的平面中CD和特征部位置的变化。可组合所提取的多个特征部的特征部属性来构建3D模型。
[0020]第一样品图像可通过对第一表面进行成像获得，并且第二样品图像可通过对样品的第二表面进行成像获得。第一和第二样品图像可为通过将电子束定向在沿着样品深度方向、垂直于第一表面的方向上而获取的SEM图像。通过使用离子束从样品中去除材料，可经由延迟过程暴露第一表面。对于圆柱形特征部，第一表面上的特征部的横截面可为基本上圆形的。在一个示例中，通过垂直朝向第一表面的等离子体聚焦离子束（PFIB）去除材料。在另一个示例中，使用平行于第一表面定向的离子束去除材料。离子束可为用于横截面处理的宽束。举例来说，宽离子束的束廓型比PFIB更宽（或更少聚焦）。第一表面应相对平坦，以便于分析第一样品图像中的特征部。可基于表面图像的对比度来评估第一表面的平整度。在获取第一样品图像之后，可通过用离子束铣削样品以去除第一表面的至少一部分来暴露
第二表面。离子束可由液态金属离子源或等离子体离子源生成。离子束以相对于第一表面的锐掠射角射向样品并平行于第二表面。掠射角可为28
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38度。在一个示例中，离子束是聚焦离子束（FIB）。在另一个示例中，离子束是宽离子束。在第二个表面上，与位于距离子源较远的不同特征部横截面（即，在较大的样品深度处）相比，位于距离子源较近的特征部横截面也更靠近第一表面（即，在较小的样品深度处）。在一个示例中，被成像并用于生成3D模型的多个特征部可各自具有在第二表面上的不同样品深度处的横截面。在另一个示例中，多个特征部的子集可在第二表面上的相同样品深度处具有横截面。在一些实施例中，可通过分别拼接第一和/或第二表面的多个样品图像来获得第一和/或第二样品图像，以覆盖更大的感兴趣区域。
[0021]比较来自第一和第二样品图像的特征部的横截面包括标识第一和第二样品图像中的横截面并将标识的横截面映射到对应特征本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于分析样品中的多个特征部的方法，其包含：获取所述样品的第一表面的第一图像，所述第一表面包括所述多个特征部的横截面；铣削所述样品以去除所述第一表面的至少一部分并暴露第二表面，其中所述第二表面包括所述多个特征部在相对于所述第一表面的多个样品深度处的横截面；获取所述第二表面的第二图像；和通过将所述第二图像中所述第二表面上的多个特征部的所述横截面与所述第一图像中所述第一表面上的所述多个特征部的对应横截面进行比较，构建所述多个特征部的3D模型。2.根据权利要求1所述的方法，其另外包含显示构建的3D模型。3.根据权利要求1
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2中任一项所述的方法，其中将所述第二图像中所述第二表面上的多个特征部的所述横截面与所述第一图像中所述第一表面上的所述多个特征部的对应横截面进行比较包括：将所述第二图像中成像的特定特征部的横截面与所述第一图像中成像的所述特征部的横截面进行比较。4.根据权利要求1
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2中任一项所述的方法，其中将所述第二图像中所述第二表面上的多个特征部的所述横截面与所述第一图像中所述第一表面上的所述多个特征部的对应横截面进行比较包括：将所述第二表面上的多个特征部的所述横截面的位置中的一个或多个与所述第一表面上的所述多个特征部的对应横截面进行比较。5.根据权利要求1
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2中任一项所述的方法，其中将所述第二图像中所述第二表面上的多个特征部的所述横截面与所述第一图像中所述第一表面上的所述多个特征部的对应横截面进行比较包括：标识所述特征部在所述第一图像和所述第二图像中的所述横截面。6.根据权利要求5所述的方法，其中将所述第二图像中所述第二表面上的多个特征部的所述横截面与所述第一图像中所述第一表面上的所述多个特征部的对应横截面进行比较另外包括：将标识的横截面映射到对应特征部。7.根据权利要求6所述的方法，其另外包含在所述第一表面上定位基准点，并且所述标识的横截面被映射到利用所述基准点的对应特征部。8.根据权利要求1所述的方法，其另外包含在所述第一表面上定位基准点，并且基于所述第二表面上的所述多个特征部的所述横截面与所述第二图像中的所述基准点的距离来确定所述第二表面上的所述多个特征部的所述横截面的所述样品深度。9.根据权利要求1所述的方法，其另外包含在获取所述第一表面的所述第一图像之前用等离子体聚焦离子束（PFIB）铣削所述样品以暴露所述第一表面。10.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴冰星，钟祯新，刘春晓，
申请(专利权)人：FEI公司，
类型：发明
国别省市：