CN110320226A - 一种减弱扫描电子束成像中摩尔纹的扫描方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种减弱扫描电子束成像中摩尔纹的扫描方法，用于对周期性图像进行扫描，包括如下步骤：S01：确定扫描方向为图像的周期性方向，并定义扫描方向为图像的行方向；将图像分为M行N列；S02：将每一行图像分为X个区域，X为大于0的整数；S03：电子束按照无序扫描路径对第1行中每个区域进行扫描，且X个区域中的无序扫描路径相同；S04：重复步骤S03直至完成周期性图像的M行扫描。本发明提供的一种减弱扫描电子束成像中摩尔纹的扫描方法，将扫描电子显微镜中的有序扫描路径变为无序扫描路径，使得扫描电子显微镜在扫描周期性图像时减弱摩尔纹的强度或者消除摩尔纹。

Description

一种减弱扫描电子束成像中摩尔纹的扫描方法
技术领域
本发明涉及集成电路成像领域，具体涉及一种减弱扫描电子束成像中摩尔纹的扫描方法。
背景技术
众所周知，扫描电子显微镜通过控制扫描线圈的电流大小来控制电子束的偏转角度，如图1所示，其中，电流大小与偏转角度成正比，电子束偏转角度越小，在样品上移动的距离越小，从而实现更高的放大倍率。所以，对于特定的放大倍率，电子束偏转角度固定，并且扫描电子显微镜的扫描路径是周期性的，因此，电子束在样品上移动的距离也是等间距的，也即周期性的。
当被扫描图像上包含周期性排列的图案时，图像中周期性排列的图案与电子束的周期性路径叠加在一起，导致在较长周期上格点发生重合，从而产生摩尔纹，如附图2所示；摩尔纹的存在严重干扰对周期性图像细节的辨识。尤其是对于5nm以下的半导体技术节点，很多层次需要采用极紫外光刻机(EUV)进行曝光，且经EUV曝光后的图形周期性更加明显，因此在电子束扫描过程中摩尔纹更加明显。目前，对于扫描电子显微镜扫描之后的图像所存在的摩尔纹问题亟待解决。
发明内容
本发明的目的是提供一种减弱扫描电子束成像中摩尔纹的扫描方法，将扫描电子显微镜中的有序扫描路径变为无序扫描路径，使得扫描电子显微镜在扫描周期性图像时减弱摩尔纹的强度或者消除摩尔纹。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种减弱扫描电子束成像中摩尔纹的扫描方法，用于对周期性图像进行扫描，周期性图像中包含周期性排列的图案；包括如下步骤：
S01：确定扫描方向为图像的周期性方向，并定义扫描方向为图像的行方向；将图像分为M行N列，其中，周期性方向指的是图像中周期性排列的图案的排列方向；M和N均为大于0的整数；
S02：将每一行图像分为X个区域，X为大于0的整数；
S03：电子束按照无序扫描路径对第1行中每个区域进行扫描，且X个区域中的无序扫描路径相同；
S04：重复步骤S03直至完成周期性图像的M行扫描。
进一步地，当所述周期性方向为多个时，确定其中一个周期性方向为扫描方向。
进一步地，M行图像中相同位置的区域的无序扫描路径相同。
进一步地，M行图像中相同位置的区域的无序扫描路径均不相同。
进一步地，M行图像中相同位置的区域的无序扫描路径部分相同。
进一步地，所述步骤S03中电子束按照无序扫描路径进行扫描时，每次扫描的行放大倍率相同。
进一步地，所述电子束的扫描周期为每个区域在行方向上的距离。
进一步地，所述步骤S02将每一行图像等分为X个区域。
进一步地，所述无序扫描路径中电子束的每一次移动轨迹均与图像的行方向不平行。
本发明的有益效果为：本发明利用扫描电子显微镜拍摄周期性样品时，可以减弱摩尔纹的强度或者消除摩尔纹，从而能够更好的分辨周期性图像，排除了摩尔纹的出现会掩盖一些缺陷的可能性，而这种掩盖在更小的技术节点内是致命的。
附图说明
附图1为扫描电子显微镜中电子束的示意图；
附图2为摩尔纹的产生示意图；
附图3为现有技术中电子束的周期性扫描路径示意图；
附图4为实施例1中无序扫描路径示意图；
附图5为实施例2中无序扫描路径示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
现有技术中扫描电子显微镜中电子束对图像进行扫描时，均为有序扫描路径，即每一行图像的扫描路径连接起来为平行于行方向上的直线，如图3所示，扫描电子显微镜中电子束的扫描方向从左到右，电子束扫完一行时，会拉回左侧再次扫描下一行。图3中黑色斑点为电子束束斑，电子束束斑之间的连线即为电子束在扫描过程中的移动路径，图3中可以看出，电子束的移动路径为有序扫描路径，即每一行的扫描路径连接起来为直线，相邻两个电子束束斑之间的间距就是扫描周期，在固定的行放大倍率下，扫描周期不变，所以电子束束斑在图像的行扫描方向上等间距排列。由于现有技术中扫描电子显微镜的电子束均采用有序扫描路径，其扫描周期较小，采用这种方式对包含周期性排列的图案进行扫描时，由于图像的周期性与扫描路径的周期性叠加就会产生如图2所示的摩尔纹。
鉴于摩尔纹的产生是由于周期性图像和周期性扫描路径叠加造成的，为了减弱摩尔纹或者消除摩尔纹，在对周期性图像进行扫描的时候，需要去除扫描的周期性。本发明为了减弱扫描电子束成像中的摩尔纹，核心思想在于将现有技术中电子束的有序扫描路径变为无序扫描路径，即去除了扫描的周期性。具体的，本发明采用如下方式进行扫描：
S01：确定扫描方向为图像的周期性方向，并定义扫描方向为图像的行方向；将图像分为M行N列，其中，周期性方向指的是图像中周期性排列的图案的排列方向；M和N均为大于0的整数。
当图像的周期性方向为多个时，确定扫描方向为其中一个周期性方向。本步骤中确定了扫描方向后，以此扫描方向为图像的行方向，列方向垂直于行方向，以此将图像划分为M行N列，且行列之间的距离与行放大倍率和列放大倍率相关。
S02：将每一行图像分为X个区域，X为大于0的整数。优选的，将每一行图像等分为X个区域，即可以将每一行图像等分为二等分份、三等份等。
S03：电子束按照无序扫描路径对第1行中每个区域进行扫描，且X个区域中的无序扫描路径相同。本发明中无序扫描路径指的是每个区域中扫描路径的连线呈非直线，由于本发明不改变现有技术中扫描设备的结构，因此，同一行图像中两列相邻像素之间的扫描路径仍然是直线型，只是同一区域中扫描路径的连线为非直线。
当X为大于1的整数时，由于在行扫描过程中，每个区域中的扫描路径是无序的，当X个区域中的扫描路径相同时，此时扫描周期变为每一个区域的长度，相比于图3中现有技术中的有序扫描路径，此时的扫描周期变大，这种扫描方法会在更大的周期上才会出现摩尔纹，从而起到减弱摩尔纹的作用。这里X值越大，等分的份数越多，即行方向上的周期越接近有序扫描路径中的扫描周期，减弱摩尔纹的效果也越差；同理，等分的份数越少，行方向上的扫描周期越大，当X＝1时，可以视为在行方向上没有扫描周期，处于完全无序的扫描状态。
当X＝1时，即针对图像的每一次行扫描，电子束均是按照无序扫描路径进行扫描的，这种无序扫描消除了电子束在行方向上的周期性，即使行扫描方向上的图像具有周期性，无周期的无序扫描路径和周期性图像叠加也不会产生摩尔纹，即此时可以起到消除摩尔纹的作用。
电子束进行无序扫描时，其扫描路径相对于行方向所在的直线偏离的范围为纳米级别，具体的偏离容忍度与列放大倍率有关，例如，当行放大倍率为300K时，行扫描路相对于行方向所在的直线的偏离范围为5-10nm；且偏离范围与行放大倍率成反比。由于偏离范围较小，本发明中扫描方法并不会要求改变扫描电子显微镜的其他构成部分，例如信号收集系统、显像管等等均保持不变，只需要改变电子束扫描的路径即可。
优选的，电子束按照无序扫描路径进行扫描时，每次扫描的行放大倍率相同。本发明中无序扫描路径中电子束的每一次移动轨迹均与图像的行方向不平行。
S04：重复步骤S03直至完成周期性图像的M行扫描。
按照行扫描方向的无序扫描方法，可以消除行方向上的摩尔纹；而电子束的每一次行扫描都是独立的(每一行扫描完毕之后电子束被拉回再沿相同的扫描方向进行下一行的扫描)，在确保图像行方向上不具有周期性或者具有较大的周期性的情况下，即可消除扫描图像的摩尔纹。即使图像的列方向也为周期性方向，由于已经定义了行方向为扫描方向，在列方向上不存在扫描过程，也就不可能存在周期性扫描的概念，也就是说列方向上只可能存在周期性排列的图案，不可能存在周期性扫描，因此，列方向上必然是不会出现摩尔纹的。因此，本发明中M行图像中相同位置的区域的无序扫描路径可以都相同，也可以都不相同，也可以部分相同，均不会在列方向上形成摩尔纹。
以下通过两个具体的实施例对本发明进行进一步解释说明：
实施例1
一种减弱扫描电子束成像中摩尔纹的扫描方法，包括如下步骤：
S01：确定扫描方向为图像的周期性方向，定义扫描方向为图像的行方向；将图像分为M行N列，其中，周期性方向指的是图像中周期性排列的图案的排列方向；M和N均为大于0的整数；
S02：将每一行图像等分为2个区域，如图4所示，分别为A区域和B区域；
S03：电子束按照无序扫描路径对第1行中A区域和B区域进行扫描，其中，对A区域扫描时，电子束的移动路径如图4所示，为无序扫描路径，其连线呈非直线；且B区域的无序扫描路径与A区域的扫描路径完全相同。
S04：重复步骤S03直至完成周期性图像的M行扫描。其中，M行图像中A区域的无序扫描路径可以都相同，也可以都不相同，也可以部分相同；M行图像中B区域的无序扫描路径可以都相同，也可以都不相同，也可以部分相同。
实施例2
一种消除扫描电子束成像中摩尔纹的扫描方法，包括如下步骤：
S01：确定扫描方向为图像的周期性方向，定义扫描方向为图像的行方向；将图像分为M行N列，其中，周期性方向指的是图像中周期性排列的图案的排列方向；M和N均为大于0的整数；
S02：电子束按照无序扫描路径对第1行中图像进行扫描，电子束的移动路径如图5所示，为无序扫描路径，其连线呈非直线；
S04：重复步骤S03直至完成周期性图像的M行扫描。其中，M行图像的无序扫描路径可以都相同，也可以都不相同，也可以部分相同。本发明利用扫描电子显微镜拍摄周期性样品时，可以减弱摩尔纹的强度或者消除摩尔纹，从而能够更好的分辨周期性图像，排除了摩尔纹的出现会掩盖一些缺陷的可能性。
以上所述仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用于限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种减弱扫描电子束成像中摩尔纹的扫描方法，用于对周期性图像进行扫描，所述周期性图像中包含周期性排列的图案；其特征在于，包括如下步骤：
S01：确定扫描方向为图像的周期性方向，并定义扫描方向为图像的行方向；将图像分为M行N列，其中，周期性方向指的是图像中周期性排列的图案的排列方向；M和N均为大于0的整数；
S02：将每一行图像分为X个区域，X为大于0的整数；
S03：电子束按照无序扫描路径对第1行中每个区域进行扫描，且X个区域中的无序扫描路径相同；
S04：重复步骤S03直至完成周期性图像的M行扫描。
2.根据权利要求1所述的一种减弱扫描电子束成像中摩尔纹的扫描方法，其特征在于，当所述周期性方向为多个时，确定其中一个周期性方向为扫描方向。
3.根据权利要求1所述的一种减弱扫描电子束成像中摩尔纹的扫描方法，其特征在于，M行图像中相同位置的区域的无序扫描路径相同。
4.根据权利要求1所述的一种减弱扫描电子束成像中摩尔纹的扫描方法，其特征在于，M行图像中相同位置的区域的无序扫描路径均不相同。
5.根据权利要求1所述的一种减弱扫描电子束成像中摩尔纹的扫描方法，其特征在于，M行图像中相同位置的区域的无序扫描路径部分相同。
6.根据权利要求1所述的一种减弱扫描电子束成像中摩尔纹的扫描方法，其特征在于，所述步骤S03中电子束按照无序扫描路径进行扫描时，每次扫描的行放大倍率相同。
7.根据权利要求1所述的一种减弱扫描电子束成像中摩尔纹的扫描方法，其特征在于，所述电子束的扫描周期为每个区域在行方向上的距离。
8.根据权利要求1所述的一种减弱扫描电子束成像中摩尔纹的扫描方法，其特征在于，所述步骤S02将每一行图像等分为X个区域。
9.根据权利要求1所述的一种减弱扫描电子束成像中摩尔纹的扫描方法，其特征在于，所述无序扫描路径中电子束的每一次移动轨迹均与图像的行方向不平行。
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