【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术有关一种用于检测样本、特别是半导体样本中的缺陷的方法，其中通过粒子束检查系统生成样本图像。该粒子束检查系统可特别为多粒子束检查系统。
技术介绍
1、随着越来越小且越来越复杂的微结构(诸如，半导体部件)的不断发展，有需要开发且优化用于生产及检查小尺径微结构的平面生产技术及检测系统。举例而言，半导体部件的开发及生产需要监控测试晶片的设计，而平面生产技术需要制程优化以达成高产量的可靠性生产。此外，近来还需要分析用于逆向工程的半导体晶片及客户专属、个别的半导体部件配置。因此，需要能以高产量使用的检查装置，用于以高精确度检查晶片上的微结构。
2、用于生产半导体部件的典型硅晶片直径可达300mm(毫米)。每一晶片分割成30至60个重复区域(“裸芯”)，其中尺寸可达800mm2(平方毫米)。半导体装置包含多个半导体结构，其通过平面集成技术在晶片表面上分层产生。由于生产制程因素，半导体晶片典型上具有平面表面。在此情况下，集成半导体结构的结构尺寸从数微米扩展至5nm的临界尺寸(critical dimension，cd)，其中在不久将来结构尺寸会变得甚至更小；未来，结构尺寸或临界尺寸(cd)预期会小于3nm(纳米)，例如2nm，或甚至小于1nm。在上述小型结构尺寸的情况下，必需在非常大的区域内快速识别出临界尺寸大小的缺陷。针对数个应用，由检测设备提供的关于测量精确度的规格要求甚至更高，例如高到两倍或一个数量级。举例而言，半导体特征件的宽度必需以小于1nm的精确度测量，例如0.3nm或更小，且半导体结构的相对位置必需以小于1n
3、多射束扫描式电子显微镜(multi-beam scanning electron microscope，msem)为带电粒子系统(带电粒子显微镜(charged particle microscope，cpm))领域中相当新颖的发展。举例而言，多射束扫描式电子显微镜揭露于us 7 244 949 b2及us 2019/0355544a1中。在多射束电子显微镜或msem的情况下，样本被多个个别电子束同时照射，该电子束排列在场或光栅中。举例而言，可提供4至10000个个别电子束以作为一次辐射，其中每一个别电子束与邻近的个别电子束分开1至200微米的间距。举例而言，msem具有大约100个个别电子束(“小射束(beamlet)”)，其例如排列在六边形光栅中，其中个别电子束被分开大约10μm的间距。多个带电个别粒子束(一次射束)被聚焦在欲通过共同物镜检查的样本的表面上。举例而言，样本可为固定至安装在可移动台上的晶片支架的半导体晶片。在以带电一次个别粒子束照射晶片表面期间，交互作用产物，例如二次电子或背散射电子，从晶片表面发出。其起点对应于样本(多个一次个别粒子束中的每一个聚焦在其上)上的那些位置。交互作用产物的数量及能量取决于晶片表面的材料组成物及形貌(topography)。交互作用产物形成多个二次个别粒子束(二次射束)，其由共同物镜收集，且其由于多射束检测系统的投射成像系统入射在排列于检测平面中的检测器上。检测器包含多个检测区域，每个区域包含多个检测像素，且检测器捕获多个二次个别粒子束中的每一者的强度分布。在过程中获得例如100μm×100μm的像场。
4、现有技术的多射束电子显微镜包含一系列静电及磁性元件。可设置至少一些静电及磁性元件，以调适多个个别带电粒子束的焦点位置及像散校正(stigmation)。此外，现有技术的具有带电粒子的多射束系统包含一次或二次个别带电粒子束的至少一个交叉平面。此外，现有技术的系统包含检测系统，以使设置更容易。现有技术的多射束粒子显微镜包含至少一个射束偏转器(“偏转扫描仪(deflection scanner)”)，以借助于多个一次个别粒子束进行样本表面区域的集体扫描，以获得样本表面的像场。关于多射束电子显微镜及其操作方法的更多细节描述于2020年5月28日申请的德国专利申请案第102020206739.2号中，其揭露内容在此是以引用方式整个并入本专利申请案供参考。
5、为了检测半导体样本中的缺陷，使用通过扫描式电子显微镜或通过其他粒子束检查系统(诸如，例如前述的msem)获得样本图像。两种常规方法在此基于样本图像与参考图像的比较。此参考图像可为同样通过带电粒子束检查系统(“裸芯与裸芯比较(die-to-diecomparison)”，d2d)记录的参考图像。然而，也有可能直接比较样本图像与所需目标设计，其中可例如基于设计数据生成仿真图像(“裸芯与数据库比较(die-to-databasecomparison)”，d2db)。在两种方法中，欲比较的图像被彼此逐像素(pixel by pixel)比较。若样本图像中相较于参考图像的结构之间有太大的偏差，则将这些偏差检测为缺陷。
6、此类缺陷检测的一问题为样本图像中结构的失真。若发生失真，则样本图像中的结构被改变，例如相较于参考图像中结构的偏移和/或旋转，且样本图像与参考图像之间基于像素的比较的失真导致的偏差随后被标记为缺陷，尽管这些偏差经常不构成真正的缺陷。这类标记非真正缺陷的不期望检测被称为“误判”或“误报”。由于这类误判缺陷，可能无法进行可靠的缺陷检测。
7、失真本身可为仿射失真(affine distortions)或非线性失真。仿射失真的一个实例为样本图像相较于参考图像的旋转。旋转的原因可能不同。第一种可能性为，例如，样本未与粒子束检查系统精确对齐(“错位”)。在此，有可能原则上仅以有限的精确度将样本置于样本支架上。发生旋转的另一成因可为电子透镜：在磁透镜中，带电粒子由于洛伦兹力(lorentz force)而发生旋转。此旋转以粒子束检查系统的相对应校准进行校准，但在粒子束检查系统重新聚焦之后，像场旋转仍规律再次发生。
8、样本图像中的仿射失真的进一步实例可为像素尺寸的各向异性，因为带电粒子束检查系统中的两扫描方向通常彼此独立或可独立设置。
9、非线性失真可例如由于粒子束扫描产生器的非线性而发生。由于此为粒子束检查系统(例如，扫描式电子显微镜)的属性，可通过校准将非线性至少降至某一点。非线性失真的另一来源为样本上的电荷：原则上其无法被校准。
10、在所述的情况下，失真导致样本图像与参考图像之间的差异，且随后导致大量不希望的误判缺陷检测结果。
11、当考虑一简单实例时，有可能理解所提及的失真的含义：观察到样本图像中的结构的旋转，相较于参考图像，此旋转仅为1mrad：假设样本图像的边缘长度为10μm，此旋转导致从左角落至右角落特征偏移0.001rad x 10000nm＝10nm，其中此偏移已与意欲被发现的缺陷的尺寸有相同的数量级。通过将样本图像的结构与参考图像中的相对应结构进行直接比较，在使用常规方法进行基于像素的比较期间从而确定了许多误判缺陷。
12、nakagaki,ryo；honda,toshifumi；nakamae,koji.automatic recognition ofdefe本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于检测样本、特别是半导体样本中的缺陷的方法，包括下列步骤：
2.如权利要求1所述的方法，更包括下列步骤：
3.如前述权利要求中任一项所述的方法，更包括下列步骤：
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，
5.如前述权利要求中任一项所述的方法，
6.如权利要求5所述的方法，
7.如权利要求6所述的方法，
8.如前述权利要求中任一项所述的方法，
9.如前述权利要求中任一项所述的方法，
10.如前述权利要求中任一项所述的方法，更包括下列步骤：
11.如前述权利要求中任一项所述的方法，更包括下列步骤：
12.如权利要求11所述的方法，更包括下列步骤：
13.如前述权利要求中任一项所述的方法，更包括下列步骤：
14.如前述权利要求中任一项所述的方法，
15.如权利要求1至13中任一项所述的方法，
16.如权利要求15所述的方法，
17.如权利要求16所述的方法，其中该多粒子束系统包含用于所述多
18.如权利要求16至17中任一项所述的方法，
19.如权利要求18所述的方法，
20.如权利要求19所述的方法，更包括下列步骤：
21.如权利要求20所述的方法，更包括下列步骤：
22.如权利要求21所述的方法，更包括下列步骤：
23.如权利要求22所述的方法，更包括下列步骤：
24.如权利要求23所述的方法，更包括下列步骤：
25.如权利要求24所述的方法，
26.一种计算机程序产品，包含用于进行如前述权利要求1至25中任一项所述的方法的程序代码。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于检测样本、特别是半导体样本中的缺陷的方法，包括下列步骤：
2.如权利要求1所述的方法，更包括下列步骤：
3.如前述权利要求中任一项所述的方法，更包括下列步骤：
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，
5.如前述权利要求中任一项所述的方法，
6.如权利要求5所述的方法，
7.如权利要求6所述的方法，
8.如前述权利要求中任一项所述的方法，
9.如前述权利要求中任一项所述的方法，
10.如前述权利要求中任一项所述的方法，更包括下列步骤：
11.如前述权利要求中任一项所述的方法，更包括下列步骤：
12.如权利要求11所述的方法，更包括下列步骤：
13.如前述权利要求中任一项所述的方法，更包括下列步骤：
14.如前述权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：T·科伯，J·T·纽曼，U·霍夫曼，S·迈耶，T·C·楚斯特，
申请(专利权)人：卡尔蔡司MultiSEM有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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