【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在半导体晶圆的检查位置处检查体积的三维线路图案检查方法，更具体地，涉及一种具有提高的精确度和精度的确定半导体晶圆的检查体积中的诸如har结构的3d对象的参数的方法、计算机程序产品和相应的半导体检查装置。该方法采用对检查体积中的多个横截表面的铣削和成像，并且从具有高精度和高鲁棒性的横截表面图像确定3d对象的检查参数。该方法、计算机程序产品和装置可用于半导体晶圆内集成电路的定量计量、缺陷检测、过程监控、缺陷审查以及检查。
技术介绍
1、半导体结构是最好的人造结构之一，仅具有很少的缺陷。这些罕见的缺陷是缺陷检测或缺陷审查或定量计量装置寻找的特征。被制造的半导体结构基于现有知识(例如来自设计数据)并且被有限数量的材料或过程制造。此外，半导体结构以平行于硅晶圆基底的表面的一系列层制造。例如，在逻辑类型的样品中，金属线在金属层中平行延伸，并且har(高深宽比)结构和通孔垂直于金属层延伸。不同层中的金属线之间的角度是0°或90°。另一方面，对于vnand类型的结构，已知的是它们的横截面平均为圆形并且被布置成垂直于硅晶圆表面的规律光栅。在制造中，晶圆中产生大量的三维半导体结构，其中制造过程经受若干影响。通常而言，半导体结构的边缘形状、区域或覆盖位置可经受所涉及材料的特性、光刻曝光或诸如蚀刻、抛光、沉积或植入的所涉及的任何其他制造步骤的影响。
2、在集成电路的制造中，特征尺寸越来越小。当前最小特征尺寸或临界尺寸在10nm以下(例如7nm或5nm)，并且在不久的将来接近3nm以下。因此，测量图案的边缘形状，以及高精确度
3、随着集成半导体电路的特征尺寸越来越小，并且随着对带电粒子成像系统分辨率的要求越来越高，晶圆中的三维集成半导体结构的检查和三维分析变得越来越具有挑战性。半导体晶圆具有300mm的直径并且由多个若干位置(即所谓的晶粒)组成，每个位置包括诸如用于存储器芯片或用于处理器芯片的至少一个集成电路图案。半导体晶圆执行约1000个过程步骤，并且在半导体晶圆内形成约100个或更多个平行层，包括晶体管层、线的中间层和互连层，以及存储器装置中的多个存储单元的3d阵列。
4、从纳米尺度的半导体样品产生3d断层扫描数据的常用方法是例如由双束装置执行的所谓的切片和成像方法。切片和成像方法在wo2020/244795a1中被描述。根据wo2020/244795a1的方法，在从半导体晶圆提取的检查样品处获得3d体积检查。这种方法的缺点是必须破坏晶圆以获得检查样品。如wo2021/180600a1中所述，通过在进入到半导体晶圆表面的倾斜角度的情况下使用切片和成像方法来解决这一缺点。根据该方法，确定至少第一检查位置，并且通过对检查体积的多个横截表面切片和成像来获得检查体积的3d体积图像。在用于精确测量的第一示例中，产生大量(n个)检查体积的横截表面，其中数量n超过100个甚至更多个图像切片。例如，在横向尺寸为5μm、切片距离为5nm的体积中，铣削和成像1000个切片。关于横截面图像切片的对准和配准，已经提出了多种不同的方法。例如，可以采用参考标记或所谓的基准，或者可以采用基于特征的对准。然而，根据最近的要求和许多应用实例，这些方法需要进一步改进多个横截面图像切片的对准和配准。
5、根据若干检查任务，需要具有更高精度的完整的3d体积图像。在一些应用示例中，某些半导体特征提供低的成像对比度，并且通过这些特征不可能正确计算深度图或对准。在一个示例中，检查的任务是以高精度确定半导体物体，诸如高深宽比(har)机构(检查体积内的结构)的一套特定参数。然而，在某些情况下，wo2021/180600a1中描述的方法没有为确定复杂半导体结构的一套参数提供足够的信息。还观察到的是，在一些示例中，根据wo2021/180600a1的方法甚至产生测量伪影(measurement artefacts)。
6、因此，本专利技术的目的是提供对wo2021/180600a1的方法的进一步改进。大体来讲，本专利技术的目的是提供一种具有更高的精度和更高的鲁棒性的用于检查体积中的三维半导体结构的检查的晶圆检查方法。本专利技术的另一个目的是提供一种高精确度地描述检查体积中的三维半导体结构一套参数的快速可靠的测量方法，即使根据已知深度的第二半导体结构产生的深度图不存在或仅是难以检测。
7、这些目的通过由权利要求书和本专利技术实施例中给出的示例描述的本专利技术来解决。
技术实现思路
1、提供了一种具有提高的精度和鲁棒性的用于半导体晶圆的体积检查的系统和方法。该系统和方法被配置用于检查体积中的多个横截表面的铣削和成像，并且从多个横截表面图像确定3d对象的检查参数。本专利技术提供了一种用于晶圆中的检查体积的3d检查的以及用于高精度地和鲁棒性地的确定检查体积内的半导体特征的一套参数的装置和方法。该方法和装置可被用于定量测量、缺陷检测、过程监控、缺陷审查和半导体晶圆内集成电路的检查。
2、根据本专利技术的一个实施例，提供了一种用于产生半导体晶圆中检查体积的3d体积图像的方法。该方法包括第一步骤，该第一步骤通过迭代并且随后铣削和成像以倾斜角度gf通过检查体积的多个横截表面来获得多个(j个)横截面图像切片。横截面图像切片的数量j为j>200、j>1000或j>5000。该方法还包括从多个(j个)横截面图像切片中确定一组假定已知深度的结构的一套(n个)测量的横截面值u1…un的步骤。假定已知深度的结构是例如半导体晶圆中已知深度的选定层中的连接字线。该方法包括另外的步骤，该步骤从该套(n个)测量的横截面值u1…un确定假定已知深度的该组的结构的一套(w个)建模的横截面值v1…vw。
3、从该组(w个)建模的横截面值v1…vw中，对每个横截面图像切片计算深度图zj(x，y)。由此，从该多个(j个)横截面图像切片和该多个深度图zj(x，y)中获得3d体积图像。使用该组(w个)建模的横截面值，测量的横截面值的测量误差或确定误差被最小化，并且深度图的计算对误差更稳健。此外，使用该组(w个)建模的横截面值，来自例如假定已知深度的结构的低对比度的横截面图像的缺失的深度信息被插值，即使使用稀少的测量信息也可以确定深度图。
4、在一个示例中，每个横截面值表示假定已知深度的结构中的一个结构的边缘位置或中心位置。该套(w个)建模的横截面值v1…vw可以由本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种产生半导体晶圆中的检查体积的3D体积图像的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述横截面值中的每一个横截面值表示所述假定已知深度的结构中的一个结构的边缘位置或中心位置。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述一组(W个)建模的横截面值v1…vW由具有小于N个参数的多个(R个)参数的参数模型描述。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述一组(W个)建模的横截面值v1…vW的所述R个参数通过最小二乘优化从所述一组测量的横截面值v1…vN确定。
5.根据权利要求3或4中任一项所述的方法，其中通过加入第一参数模型S和第二参数模型T来描述所述一组(W个)建模的横截面值v1…vW，所述第一参数模型S表示在每个所述图像切片中所述一组假定已知深度的结构的所述横截面值的横向位置的偏移误差，所述第二参数模型T取决于横截表面的所述铣削角度GF的局部误差。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述一组假定已知深度的结构包括在平行于所述半导体晶圆的表面的多个(M个)层中的结构。
7.根据权利要
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第二套测量的横截面值表示所述一组重复三维结构的横截面的中心位置。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括以下步骤：
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中横截面图像切片的数量J为J>200、J>1000或J>5000。
11.一种产生半导体晶圆中检查体积的3D体积图像的检查系统，包括：
12.根据权利要求11所述的检查系统，还包括：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种产生半导体晶圆中的检查体积的3d体积图像的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述横截面值中的每一个横截面值表示所述假定已知深度的结构中的一个结构的边缘位置或中心位置。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述一组(w个)建模的横截面值v1…vw由具有小于n个参数的多个(r个)参数的参数模型描述。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述一组(w个)建模的横截面值v1…vw的所述r个参数通过最小二乘优化从所述一组测量的横截面值v1…vn确定。
5.根据权利要求3或4中任一项所述的方法，其中通过加入第一参数模型s和第二参数模型t来描述所述一组(w个)建模的横截面值v1…vw，所述第一参数模型s表示在每个所述图像切片中所述一组假定已知深度的结构的所述横截面值的横向位置的...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·克洛奇科夫，E·福卡，J·T·纽曼，T·科布，A·巴克斯鲍姆，A·阿维沙伊，C·黄，
申请(专利权)人：卡尔蔡司SMT有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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