【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及一種半導(dǎo)體晶片的檢測(cè)位點(diǎn)處的檢測(cè)體積的三維電路圖案檢測(cè)方法，更具體地，涉及一種用于確定具有提高產(chǎn)率的半導(dǎo)體晶片的檢測(cè)體積中的3d對(duì)象(諸如har結(jié)構(gòu))的參數(shù)的方法、計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品和對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體檢測(cè)裝置。該方法利用對(duì)檢測(cè)體積中的適當(dāng)橫截面表面的減少的數(shù)量或面積進(jìn)行磨削(mill)和成像，并從該橫截面表面圖像和先驗(yàn)信息確定該3d對(duì)象的檢測(cè)參數(shù)。該方法、計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品和裝置可以用于半導(dǎo)體晶片內(nèi)集成電路的定量計(jì)量、缺陷探測(cè)、制程監(jiān)控、缺陷再檢測(cè)(review)和檢測(cè)。
技術(shù)介紹
1、半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)是最佳的人造結(jié)構(gòu)之一，并遭受不同瑕疵。用于定量3d計(jì)量、缺陷探測(cè)、或缺陷再檢測(cè)的裝置正在尋找這些瑕疵。所制造的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)基于先驗(yàn)知識(shí)。該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)由平行于基板的一系列層制造。例如，在邏輯類型樣本中，金屬線在金屬層或har(高縱橫比，high?aspect?ratio)結(jié)構(gòu)中平行行進(jìn)，且金屬貫孔垂直于該金屬層行進(jìn)。不同層中的金屬線之間的角度是0°或90°。另一方面，對(duì)于vnand型結(jié)構(gòu)，已知其橫截面通常為圓形。
2、半導(dǎo)體晶片具有300mm的直徑并由多個(gè)若干位點(diǎn)(所謂的裸芯)構(gòu)成，每個(gè)半導(dǎo)體晶片包括至少一個(gè)集成電路圖案，諸如，例如用于存儲(chǔ)芯片或用于處理器芯片等。在制造期間，半導(dǎo)體晶片經(jīng)歷約1000個(gè)制程步驟，并在該半導(dǎo)體晶片內(nèi)，形成約100個(gè)或更多平行層，包括晶體管層、中間線路層(the?layer?of?the?middle?of?the?line)、和互連層(interconnect?layer)，以及存儲(chǔ)裝置中的多個(gè)存
3、集成電路的縱橫比和層數(shù)不斷增加，并且結(jié)構(gòu)逐漸向第三(垂直)維度增長(zhǎng)。存儲(chǔ)器堆疊體的當(dāng)前的高度逐漸超過(guò)數(shù)十微米。相對(duì)而言，該特征大小變得越來(lái)越小。該最小特征大小或關(guān)鍵尺寸為10nm以下，例如7nm或5nm，并在不久的將來(lái)越來(lái)越接近3nm以下的特征大小。在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度和尺寸向第三維度增長(zhǎng)的同時(shí)，集成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的橫向尺寸正變得越來(lái)越小。因此，以具有高精確度測(cè)量3d以及其疊置中的特征和圖案的形狀、尺寸和定向變得富有挑戰(zhàn)性。
4、隨著對(duì)三維中的帶電粒子成像系統(tǒng)的分辨率的要求越來(lái)越高，對(duì)晶片中的集成半導(dǎo)體電路進(jìn)行檢測(cè)和3d分析變得越來(lái)越富有挑戰(zhàn)性。帶電粒子系統(tǒng)的橫向測(cè)量分辨率通常受到樣本上每個(gè)像素的單個(gè)圖像點(diǎn)或停駐時(shí)間的取樣光柵以及帶電粒子束直徑限制。取樣光柵分辨率可以在成像系統(tǒng)內(nèi)設(shè)定，并且可以適應(yīng)于樣本上的帶電粒子束直徑。典型光柵分辨率為2nm或以下，但光柵分辨率限制可以降低，而沒(méi)有實(shí)體限制。該帶電粒子束直徑具有有限尺寸，這取決于帶電粒子束的操作狀態(tài)和透鏡。該光束分辨率受到光束直徑的大約一半的限制。該分辨率可以低于2nm，例如甚至低于1nm。
5、在nm尺度上從半導(dǎo)體樣本產(chǎn)生3d斷層攝影數(shù)據(jù)的常見(jiàn)方式，是例如由雙射束裝置所詳細(xì)說(shuō)明的所謂的切片與圖像方法。在wo?2020/244795?a1中描述了切片與圖像方法。根據(jù)wo?2020/244795?a1中的方法，在從半導(dǎo)體晶片所提取的檢測(cè)樣本處獲得3d體積檢測(cè)。此方法具有以下缺點(diǎn)：必須破壞晶片才能獲得塊狀的檢測(cè)樣本。該缺點(diǎn)已通過(guò)在進(jìn)入半導(dǎo)體晶片的表面的斜面角下利用切片與圖像方法而解決，如在wo?2021/180600?a1中說(shuō)明。根據(jù)此方法，通過(guò)將該檢測(cè)體積的多個(gè)橫截面表面切片與成像獲得檢測(cè)體積的3d體積圖像。在用于精確測(cè)量的第一示例中，產(chǎn)生檢測(cè)體積的橫截面表面的大數(shù)量n個(gè)，而該數(shù)量n個(gè)超過(guò)100個(gè)或甚至更多個(gè)圖像切片。例如，在具5μm的橫向尺寸以及5nm的切片距離的體積中，對(duì)1000個(gè)切片進(jìn)行磨削與成像。該方法非常耗時(shí)，并且對(duì)于一個(gè)檢測(cè)位點(diǎn)可能需要若干小時(shí)。
6、根據(jù)數(shù)項(xiàng)檢測(cè)任務(wù)，無(wú)需獲得完整3d體積圖像。檢測(cè)的任務(wù)是確定該檢測(cè)體積內(nèi)的半導(dǎo)體對(duì)象(諸如高縱橫比(har)結(jié)構(gòu))中的一組特定參數(shù)。為了對(duì)該組特定參數(shù)進(jìn)行確定，可以減少貫穿體積的圖像切片的數(shù)量。wo?2021/180600a1示出了利用減少的數(shù)量的圖像切片的一些方法。在示例中，該方法應(yīng)用先驗(yàn)信息。從先前確定步驟的單個(gè)橫截面表面和3d體積圖像，可以導(dǎo)出har結(jié)構(gòu)性質(zhì)。
7、然而，在許多情況下，已觀察到wo?2021/180600?a1的方法并未針對(duì)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的一組參數(shù)進(jìn)行確定而提供足夠信息。在一些示例中，已觀察到根據(jù)wo?2021/180600?a1中的方法甚至?xí)a(chǎn)生測(cè)量假影(artefact)。根據(jù)最近的發(fā)展，對(duì)于針對(duì)該組參數(shù)進(jìn)行確定的要求進(jìn)一步提高。在示例中，存儲(chǔ)電路系統(tǒng)包括har結(jié)構(gòu)的若干堆疊體。根據(jù)另一最近的發(fā)展，半導(dǎo)體晶片包括半導(dǎo)體特征的若干不同群組。
8、因此，本專利技術(shù)的目的是利用wo?2021/180600?a1的減少的數(shù)量的橫截面圖像切片方法提供進(jìn)一步改進(jìn)。一般來(lái)說(shuō)，本專利技術(shù)的目的是提供一種晶片檢測(cè)方法，用于檢測(cè)具有高產(chǎn)率和較高的準(zhǔn)確度的檢測(cè)體積中的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。本專利技術(shù)的進(jìn)一步目的是提供一組參數(shù)的快速且可靠測(cè)量方法，該組參數(shù)以具有高精確度并且具有減少的測(cè)量假影描述檢測(cè)體積中的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。本專利技術(shù)的進(jìn)一步目的是提供一種用于確定堆疊體疊置誤差的方法。進(jìn)一步目的是提供一種用于確定特定較高頻率的har結(jié)構(gòu)的扭動(dòng)(wiggling)的方法。本專利技術(shù)的進(jìn)一步目的是提供一種用于確定半導(dǎo)體特征的不同群組中的每一者的一組參數(shù)的方法。本專利技術(shù)的進(jìn)一步目的是在大量制造期間使晶片在監(jiān)控任務(wù)期間的損壞最小化。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、通過(guò)本專利技術(shù)的實(shí)施例中給出的示例所描述的本專利技術(shù)解決該目的。
2、根據(jù)本專利技術(shù)，提供了一種對(duì)具有提高產(chǎn)率的半導(dǎo)體晶片進(jìn)行體積檢測(cè)的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)和方法被配置成用于對(duì)檢測(cè)體積中的適當(dāng)橫截面表面的減少的數(shù)量或面積進(jìn)行磨削和成像，并從橫截面表面圖像確定3d對(duì)象的檢測(cè)參數(shù)。本專利技術(shù)提供了一種用于對(duì)晶片中的檢測(cè)體積進(jìn)行3d檢測(cè)，并且用于確定該檢測(cè)體積內(nèi)的半導(dǎo)體特征中的一組參數(shù)的裝置和方法，該檢測(cè)體積具有高產(chǎn)率、高準(zhǔn)確度和對(duì)晶片減少的損壞。該方法和裝置可以用于半導(dǎo)體晶片內(nèi)集成電路的定量計(jì)量、缺陷探測(cè)、制程監(jiān)控、缺陷再檢測(cè)和檢測(cè)。
3、在本專利技術(shù)的實(shí)施例中，給出了一種用于確定描述第一群組重復(fù)三維結(jié)構(gòu)的第一組l個(gè)參數(shù)的方法。該第一群組重復(fù)三維結(jié)構(gòu)可以例如由存儲(chǔ)裝置的第一多個(gè)高縱橫比(har)結(jié)構(gòu)給出。該第一群組重復(fù)三維結(jié)構(gòu)的參數(shù)在半導(dǎo)體晶片的預(yù)定檢測(cè)體積內(nèi)確定。
4、該方法包括以下步驟：獲得一系列j個(gè)橫截面圖像切片，該獲得一系列j個(gè)橫截面圖像切片包括貫穿檢測(cè)體積的呈第一角度的至少第一橫截面圖像切片以及呈第二角度的第二橫截面圖像切片。該第一角度與第二角度可以為相等或不同。通常，橫截面圖像切片的數(shù)量j為j<20、優(yōu)選為j<10、甚至更優(yōu)選為j&本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種確定第一組L個(gè)參數(shù)的方法，所述第一組L個(gè)參數(shù)描述半導(dǎo)體晶片的檢測(cè)體積內(nèi)的第一群組重復(fù)三維結(jié)構(gòu)，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一角度和所述第二角度相對(duì)于所述半導(dǎo)體晶片的表面在15°至60°之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第一角度與所述第二角度相差超過(guò)5°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述橫截面圖像切片的數(shù)量J為J<20、優(yōu)選為J<10、甚至更優(yōu)選為J＝3或J＝2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其中確定至少第一組測(cè)量橫截面值v1…vN的步驟包括對(duì)所述第一組測(cè)量橫截面值v1…vN中的每一者的所述深度或z定位進(jìn)行所述確定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中在半導(dǎo)體晶片的所述檢測(cè)體積內(nèi)的已知深度的第二特征處進(jìn)行所述深度確定。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述系列J個(gè)橫截面圖像切片的數(shù)量J個(gè)和間隔以及所述第一角度和/或第二角度被調(diào)整，使得在z定位的每個(gè)預(yù)定區(qū)間中，確定所述第一組測(cè)量橫截面值v1…vN的至少兩個(gè)
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其中獲得一系列J個(gè)橫截面圖像切片的所述步驟a)包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述確定所述系列z定位是基于用于確定所述第一多個(gè)M個(gè)(HAR)結(jié)構(gòu)的所述第一組L個(gè)參數(shù)P1,…PL的z定位的預(yù)定最小取樣率。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其中在確定多個(gè)初始參考值Vref(i＝1…M)的步驟中，使用關(guān)于所述半導(dǎo)體晶片的所述檢測(cè)體積內(nèi)的第一多個(gè)M個(gè)高縱橫比(HAR)結(jié)構(gòu)的預(yù)定參考值。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟：從由利用具有切片數(shù)量R>10×J、優(yōu)選為R>1000的多個(gè)R個(gè)橫截面圖像切片的切片和成像所獲得的代表性晶片的代表性檢測(cè)體積的3D體積圖像，確定z定位的預(yù)定順序、或z定位的預(yù)定取樣率、和/或預(yù)定參考值。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟：
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述系列J個(gè)橫截面圖像切片包括貫穿所述檢測(cè)體積的呈所述第二角度的至少一個(gè)第三橫截面圖像切片，其中所述第二角度大于所述第一角度。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟：利用預(yù)定縮放參數(shù)縮放所述第一組測(cè)量橫截面值v1…vN的測(cè)量橫截面值。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中根據(jù)獲得所述測(cè)量橫截面值的所述橫截面圖像切片的角度選擇所述預(yù)定縮放參數(shù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中根據(jù)所述測(cè)量橫截面值的所述深度選擇所述預(yù)定縮放參數(shù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述組參數(shù)P1,…PL描述檢測(cè)體積內(nèi)的所述第一群組重復(fù)三維結(jié)構(gòu)的平均三維結(jié)構(gòu)的傾斜度、曲率、振蕩頻率、振蕩幅度、功率幅度中至少一者。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的方法，其中由存儲(chǔ)裝置的第一多個(gè)高縱橫比(HAR)結(jié)構(gòu)給出所述第一群組重復(fù)三維結(jié)構(gòu)。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至18中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述橫截面值v1…vN是檢測(cè)體積內(nèi)的所述第一群組重復(fù)三維結(jié)構(gòu)的邊緣定位、中心定位、半徑、直徑、偏心度、或橫截面面積的群組中的至少一個(gè)構(gòu)件。
20.根據(jù)權(quán)利要求1至19中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括確定描述第二群組重復(fù)三維結(jié)構(gòu)的第二組L2個(gè)參數(shù)，其包括：
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟：
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的方法，進(jìn)一步包括：
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述重復(fù)三維結(jié)構(gòu)是形成第一多個(gè)HAR結(jié)構(gòu)和第二多個(gè)HAR結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)裝置的高縱橫比(HAR)結(jié)構(gòu)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述第一多個(gè)HAR結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于HAR結(jié)構(gòu)的第一堆疊體，并且所述第二多個(gè)HAR結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于所述第一堆疊體下方的HAR結(jié)構(gòu)的第二堆疊體，并且其中根據(jù)一橫截面圖像特征的深度進(jìn)行所述分組。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟：從所述第一組L個(gè)參數(shù)P1,…PL和所述第二組K個(gè)參數(shù)Q1,…QK，確定HAR結(jié)構(gòu)的所述第一堆疊體與所述第二堆疊體之間的重疊誤差。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述第一群組重復(fù)三維結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于重復(fù)三維結(jié)構(gòu)的第一列或行，并且所述第二群組重復(fù)三維結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于重復(fù)三維結(jié)構(gòu)的第二列或行，并且其中根據(jù)一橫截面圖像特征的橫向定...
【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】
1.一種確定第一組l個(gè)參數(shù)的方法，所述第一組l個(gè)參數(shù)描述半導(dǎo)體晶片的檢測(cè)體積內(nèi)的第一群組重復(fù)三維結(jié)構(gòu)，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一角度和所述第二角度相對(duì)于所述半導(dǎo)體晶片的表面在15°至60°之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第一角度與所述第二角度相差超過(guò)5°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述橫截面圖像切片的數(shù)量j為j<20、優(yōu)選為j<10、甚至更優(yōu)選為j＝3或j＝2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其中確定至少第一組測(cè)量橫截面值v1…vn的步驟包括對(duì)所述第一組測(cè)量橫截面值v1…vn中的每一者的所述深度或z定位進(jìn)行所述確定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中在半導(dǎo)體晶片的所述檢測(cè)體積內(nèi)的已知深度的第二特征處進(jìn)行所述深度確定。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述系列j個(gè)橫截面圖像切片的數(shù)量j個(gè)和間隔以及所述第一角度和/或第二角度被調(diào)整，使得在z定位的每個(gè)預(yù)定區(qū)間中，確定所述第一組測(cè)量橫截面值v1…vn的至少兩個(gè)橫截面值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其中獲得一系列j個(gè)橫截面圖像切片的所述步驟a)包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述確定所述系列z定位是基于用于確定所述第一多個(gè)m個(gè)(har)結(jié)構(gòu)的所述第一組l個(gè)參數(shù)p1,…pl的z定位的預(yù)定最小取樣率。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其中在確定多個(gè)初始參考值vref(i＝1…m)的步驟中，使用關(guān)于所述半導(dǎo)體晶片的所述檢測(cè)體積內(nèi)的第一多個(gè)m個(gè)高縱橫比(har)結(jié)構(gòu)的預(yù)定參考值。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟：從由利用具有切片數(shù)量r>10×j、優(yōu)選為r>1000的多個(gè)r個(gè)橫截面圖像切片的切片和成像所獲得的代表性晶片的代表性檢測(cè)體積的3d體積圖像，確定z定位的預(yù)定順序、或z定位的預(yù)定取樣率、和/或預(yù)定參考值。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟：
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述系列j個(gè)橫截面圖像切片包括貫穿所述檢測(cè)體積的呈所述第二角度的至少一個(gè)第三橫截面圖像切片，其中所述第二角度大于所述第一角度。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟：利用預(yù)定縮放參數(shù)縮放所述第一組測(cè)量橫截面值v1…vn的測(cè)量橫截面值。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中根據(jù)獲得所述測(cè)量橫截面值的所述橫截面圖像切片的角度選擇所述預(yù)定縮放參數(shù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中根據(jù)所述測(cè)量橫截面值的所述深度選擇所述預(yù)定縮放參數(shù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述組參數(shù)p1,…pl描述檢測(cè)體積內(nèi)的所述第一群組重復(fù)三維結(jié)構(gòu)的平均三維結(jié)構(gòu)的傾斜度、曲率、振蕩頻率、振蕩幅度、功率幅度中至少一者...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：D·克洛奇科夫，J·T·紐曼，T·科布，E·福卡，A·阿維沙伊，A·巴克斯鮑姆，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：卡爾蔡司SMT有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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