CN111868632A - 检查工具和检查方法 - Google Patents

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Abstract

描述了一种检查半导体样本的方法，样本包括具有多个开口的结构，这些开口位于结构的顶层，方法包括以下步骤：‑使用SEM生成结构的图像；‑通过以下方式检查多个开口中的一个开口：‑基于图像确定开口的尺寸；并且‑基于图像的对比度来确定开口的打开状态；‑基于开口的所确定的尺寸和所确定的打开状态两者来确定开口的质量。

Description

检查工具和检查方法
相关申请的交叉引用
本申请要求在2018年3月13日提交的EP申请18161533.7的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明涉及一种基于SEM的检查工具、检查方法和光刻设备。
背景技术
光刻设备是一种机器，其将期望的图案施加到衬底上，通常施加到衬底的目标部分上。光刻设备可以用于例如集成电路(IC)的制造。在这种情况下，可以使用图案化装置，该图案化装置或者被称为掩模或掩模版，以生成待形成在IC的个别层上的电路图案。该图案可以转移到衬底(例如硅晶圆)上的目标部分(例如包括部分管芯、一个管芯或几个管芯)上。图案的转移通常通过成像到被提供在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。通常，单个衬底将包含连续图案化的临近目标部分的网络。传统的光刻设备包括所谓的步进器，其中通过将整个图案一次曝光到目标部分上来辐射每个目标部分，传统的光刻设备还包括所谓的扫描器，其中通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描所述图案，同时沿与该方向平行或反平行的方向同步扫描衬底来辐射每个目标部分。也可以通过将图案压印到衬底上来将图案从图案化装置转移到衬底上。
典型地应用于光刻设备中的辐射束可以是例如DUV辐射束(例如具有248nm或193nm的波长)或EUV辐射束(例如具有11nm或13.5nm的波长)。
集成电路的制造通常可能需要堆叠多个层，由此需要精确地对齐这些层。没有这种对齐，层之间的所需连接可能有缺陷，导致集成电路的故障。
通常，集成电路的一个底层或多个底层将包含最小的结构，例如晶体管或其组件。后续层的结构通常更大，并且能够将底层中的结构连接到外界。鉴于此，在集成电路的底部中，两层的对齐将是最具挑战性的。
为了确保电路或电路层被适当地图案化，通常使用诸如电子束检查工具等的检查工具来检查衬底。这样的工具可以例如应用于评估例如由光刻设备执行的某些工艺步骤是否如预期的那样执行。
期望改进电子束检查工具的性能，例如当前可用的高分辨率SEM。
发明内容
期望改进电子束检查工具的性能，尤其是期望基于由诸如电子束检查工具等的检查工具执行的测量，获得关于光刻设备或工艺的性能的更详细的反馈。
为了解决这些问题，根据本发明的一个方面，提供了一种检查半导体样本的方法，该样本包括具有多个开口的结构，这些开口位于该结构的顶层中，该方法包括以下步骤：
-使用SEM生成结构的图像；
-通过以下方式检查一个开口或多个开口：
-基于所述图像确定一个开口或多个开口的尺寸；并且
-基于图像的对比度来确定一个开口或多个开口的打开状态；
-基于所确定的尺寸和所确定的打开状态两者来确定一个开口或多个开口的质量。
根据本发明的另一方面，提供了一种检查半导体样本的方法，该样本包括具有多个开口的结构，这些开口位于该结构的顶层中，该方法包括以下步骤：
-生成结构的图像；
-通过以下方式检查一个开口或多个开口：
-基于图像确定一个开口或多个开口的尺寸；并且
-确定顶层与开口之间或者顶层与多个开口之间的对比度；
-基于所确定的尺寸和所确定的对比度两者来确定一个开口或多个开口的质量。
根据本发明的另一个方面，提供了一种检查工具，包括：
-对象台，被配置成保持样本，样本包括具有多个开口的结构，这些开口位于该结构的顶层中；
-电子束源，被配置成生成电子束；
-束操纵器，被配置成将电子束引导到样本上；
-检测器，被配置成检测由电子束与样本的相互作用引起的样本的响应信号；
-处理单元，被配置成：
о从检测器接收响应信号；
о基于响应信号生成结构的图像；
о通过以下方式检查多个开口中的一个开口：
-基于图像确定开口的尺寸；并且
-基于图像的对比度来确定开口的打开状态；
-基于开口的所确定的尺寸和所确定的打开状态两者来确定开口的质量。
附图说明
现在将仅通过示例的方式参考示意附图来描述本发明的实施例，在附图中，相应的附图标记表示相应的部分，并且其中：
图1示出根据本发明的实施例的光刻设备；
图2示出根据本发明的实施例的检查工具；
图3a和3b示意地示出根据本发明的检查工具的顶视图和侧视图；
图4和图5示意地示出使用电子束的扫描过程的截面图；
图6示意地示出包括多个开口的结构的SEM图像。
图7示意地示出电子束穿过一层中的两个开口的扫描。
图8示意地示出SEM图像的详细视图。
图9示意地示出多个开口的对比度分布。
图10示意地示出根据本发明的检查工具的更详细的实施例。
具体实施方式
图1示意地示出根据本发明的一个实施例的光刻设备。该设备包括：照射系统(照射器)IL，被配置成调节辐射束B(例如UV辐射或任何其它合适的辐射)；掩模支撑结构(例如掩模台)MT，被构造成支撑图案化装置(例如掩模)MA并且与被配置成根据确定的参数精确地定位图案化装置的第一定位装置PM连接。该设备还包括衬底台(例如晶圆台)WT或“衬底支撑件”，被构造成保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶圆)W并且与被配置成根据确定的参数精确地定位衬底的第二定位装置PW连接。该设备还包括投射系统(例如折射式投射透镜系统)PS，投射系统被配置成将由图案化装置MA赋予辐射束B的图案投射到衬底W的目标部分C(例如包括一个或多个管芯)上。
照射系统可以包括各种类型的光学组件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学组件、或其任意组合，以用于引导、成形、或控制辐射。
掩模支撑结构支撑图案化装置，即承受图案化装置的重量。以依赖于图案化装置的取向、光刻设备的设计和其它条件(例如图案化装置是否保持在真空环境中)的方式，掩模支撑结构保持图案化装置。掩模支撑结构可以使用机械、真空、静电或其它夹持技术来保持图案化装置。掩模支撑结构可以是框架或台，例如，其可以根据需要是固定的或可移动的。掩模支撑结构可以确保图案化装置例如相对于投射系统处于期望的位置。这里使用的术语“分划板”或“掩模”可以认为与更通用的术语“图案化装置”同义。
这里使用的术语“图案化装置”应该被广义地解释为表示能够用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束以在衬底的目标部分上创建图案的任何装置。应当注意，例如如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征，则被赋予辐射束的图案可能不与衬底的目标部分中的期望图案精确对应。通常，被赋予辐射束的图案将对应于在目标部分中创建的装置中的特定功能层，例如集成电路。
图案化装置可以是透射的或反射的。图案化装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列和可编程LCD面板。掩模在光刻中是公知的，并且包括诸如二元、交替相移和衰减相移的掩模类型以及各种混合掩模类型。可编程反射镜阵列的一个示例采用小反射镜的矩阵排列，每个小反射镜可以单独倾斜，以便在不同方向上反射入射的辐射束。倾斜的反射镜在由反射镜矩阵反射的辐射束中赋予图案。
这里使用的术语“投射系统”应广义地解释为包括任何类型的投射系统，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电型的光学系统或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的或对于诸如使用浸没液体或使用真空等的其它因素所适合的那样。这里使用的术语“投射透镜”可以认为与更通用的术语“投射系统”同义。
如这里所描述的，该设备是透射型的(例如采用透射掩模)。备选地，该设备可以是反射型的(例如采用如上所述类型的可编程反射镜阵列，或采用反射掩模)。
光刻设备可以是具有两个(双级)或更多衬底台或“衬底支撑件”(和/或两个或更多个掩模台或“掩模支撑件”)的类型。在这种“多级”机器中，可以并行地使用附加的台或支撑件，或者可以在一个或多个台或支撑件上执行预备步骤，同时将一个或更多个其它台或支撑件用于曝光。
光刻设备也可以是这样的类型，其中衬底的至少一部分可以被具有相对较高折射率的液体、例如水覆盖，以便填充投射系统和衬底之间的空间。浸没液体也可以被施加到光刻设备中的其它空间，例如掩模和投射系统之间。浸没技术可以用于增加投射系统的数值孔径。这里使用的术语“浸没”并不意味着诸如衬底等的结构必须沉浸在液体中，而是仅意味着在曝光期间液体位于投射系统和衬底之间。
参考图1，照射器IL接收来自辐射源SO的辐射束。例如当该源是准分子激光器时，该源和光刻设备可以是分离的实体。在这种情况下，不认为该源构成了光刻设备的一部分，并且辐射束借助于束输送系统BD从源SO传输到照射器IL，该束输送系统包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器。在其它情况下，例如当源是汞灯时，源可以是光刻设备的集成部分。源SO和照射器IL，如果需要的话与光束输送系统BD一起，可以被称为辐射系统。
照射器IL可以包括调节器AD，调节器被配置成调节辐射束的角强度分布。通常，至少可以调节照射器的光瞳面中的强度分布的外部和/或内部径向范围(通常分别称为σ外部和σ内部)。此外，照射器IL可以包括各种其它组件，例如积分器IN和聚光器CO。照射器可以用于调节辐射束，以在其横截面中具有期望的均匀性和强度分布。
辐射束B入射到保持在掩模支撑结构(例如，掩模台MT)上的图案化装置(例如，掩模MA)上，并且通过图案化装置来图案化。在穿过掩模MA后，辐射束B经过投射系统PS，所述投射系统将该束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位装置PW和位置传感器IF(例如干涉测量装置、线性编码器或电容传感器)，衬底台WT可以精确地移动，例如以便在辐射束B的路径中定位不同的目标部分C。类似地，例如在从掩模库中机械取出掩模后或在扫描期间，可以使用第一定位装置PM和另一个位置传感器(图1中未明确示出)将掩膜MA相对于辐射束B的路径进行精确定位。通常，借助于形成第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)，可以实现掩模台MT的移动。类似地，可以使用形成第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现衬底台WT或“衬底支撑件”的移动。在步进器的情况下(与扫描器相反)，掩模台MT可以仅连接到短行程致动器，或者可以是被固定的。可以使用掩模对齐标记M1、M2和衬底对齐标记P1、P2来对齐掩模MA和衬底W。尽管如所示的衬底对齐标记占据了专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间中(这些被称为划线对齐标记)。类似地，在掩模MA上提供一个以上的管芯的情况下，掩模对齐标记可以位于管芯之间。
所描述的设备可以用于以下模式中的至少一个模式中：
1.在步进模式中，掩模台MT或“掩模支撑件”和衬底台WT或“衬底支撑件”基本上保持静止，同时将赋予辐射束的整个图案一次投射到目标部分C上(即，单次静态曝光)。然后，衬底台WT或“衬底支撑件”在X和/或Y方向上移动，使得可以曝光不同的目标部分C。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单次静态曝光中成像的目标部分C的尺寸。
2.在扫描模式中，同步扫描掩模台MT或“掩模支撑件”和衬底台WT或“衬底支撑件”，同时将赋予辐射束的图案投射到目标部分C上(即单次动态曝光)。衬底台WT或“衬底支撑件”相对于掩模台MT或“掩模支撑件”的速度和方向可以通过投射系统PS的放大(缩小)和图像反转特性来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单次动态曝光中目标部分的宽度(在非扫描方向上)，而扫描运动的长度确定了目标部分的高度(在扫描方向上)。
3.在另一个模式中，掩模台MT或“掩模支撑件”保持基本静止，保持可编程图案化装置，并且衬底台WT或“衬底支撑件”被移动或扫描，同时赋予辐射束的图案被投射到目标部分C上。在这种模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在衬底台WT或“衬底支撑件”的每次移动之后或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新可编程图案化装置。这种操作模式可以容易地应用于利用可编程图案化装置的无掩模光刻，所述可编程图案化装置例如是上面提到的可编程反射镜阵列类型。
还可以采用上述使用模式的组合和/或变化或者完全不同的使用模式。
在所示的实施例中，光刻设备还包括根据本发明的检查工具IT。这种检查工具IT可以例如使得能够确定结构的特性，尤其是存在于由光刻设备处理的衬底W的感兴趣区域上或感兴趣区域中的掩埋结构的特性。在一个实施例中，如将在下面更详细地讨论的，检查工具可以包括用于检查衬底的电子束源。
在一个实施例中，第二定位装置PW可以被配置成将衬底W定位在检查工具IT的操作范围内。在这样的实施例中，检查工具IT可以例如被配置成确定所提到的结构的特性，例如电特性、材料特性和/或几何特性。在一个实施例中，该信息可以随后被提供给光刻设备的控制单元，并且在曝光过程期间被使用，例如通过基于该信息来控制照射系统、投射系统中的一个或多个或定位装置中的一个定位装置。
在所示的实施例中，光刻设备可以被配置成向辐射束施加DUV辐射。在这种情况下，图案化装置MA可以是透射式图案化装置，并且投射系统PS可以包括一个或多个透镜。
备选地，根据本发明的光刻设备可以被配置成向辐射束施加EUV辐射。在这种情况下，图案化装置MA可以是反射式图案化装置，并且投射系统PS可以包括一个或多个反射镜。在这种实施例中，该设备可以包括一个或多个真空室，用于容纳照射系统IL和/或投射系统PS。
根据本发明的一个方面，光刻设备可以包括根据本发明的检查工具，以便执行待处理或已经处理的在线或离线衬底检查。
根据本发明的一个方面，提供了一种被配置成检查诸如半导体衬底等的对象的检查工具。图2示意地示出这种检查工具10的实施例。根据本发明，检查工具10包括电子束源11，进一步也称为e束源11。这种电子束源11通常是已知的，并且可以应用于本发明中以将电子束12投射到例如衬底的对象13的区域上。在所示的实施例中，对象13通过夹持机构13.4、例如真空夹具或静电夹具被安装到对象台13.2。对象的被投射电子束的区域也可以称为样本。这种电子束源11例如可以用于生成具有从0.2keV到100keV的能量范围的电子束12。电子束源11通常可以具有一个或多个透镜，用于将电子束12聚焦到直径为大约0.4到5nm的点上。在一个实施例中，电子束源11还可以包括可以偏转电子束12的一个或多个扫描线圈或偏转板。通过这样做，电子束12可以例如沿着X轴和Y轴(垂直于X轴和Z轴)偏转，XY平面平行于对象的表面，使得对象的区域可以被扫描。在本发明的实施例中，电子束源被配置成将多个电子束投射到感兴趣区域的相应多个子区域上。通过这样做，可以扩大每单位时间可以检查或检验的感兴趣区域。此外，在本发明的实施例中，电子束源可以被配置成生成具有不同能量水平的电子束。如下面将更详细解释的，根据对于一个电子束或多个电子束所施加的能量水平，可以检查不同的部分或结构，例如掩埋结构。
当这种电子束12撞击在表面上时，将发生表面上的相互作用和与表面下方的材料的相互作用，导致暴露的表面发出辐射和电子。通常，当电子束12与样本相互作用时，构成该束的电子将在被称为相互作用体积的泪滴形体积内通过散射和吸收来释放能量。电子束和样本之间的能量交换通常将导致以下情况的组合：
-通过非弹性散射来发射二次电子，
-发射电子，所述电子通过与所述样本的弹性散射相互作用而被反射或反向散射出所述相互作用体积，
-发射X射线，和
-发射电磁辐射，例如在从深UV到IR的范围内。
后者发射电磁辐射通常被称为阴极发光或CL光。
在本发明的实施例中，检查工具10还包括用于检测二次电子的检测器15和用于反向散射由样本发射的电子的检测器15.1。在图2中，箭头14表示发射的二次电子或反向散射电子。
在所示的实施例中，检查工具还包括控制单元17或处理单元，例如包括微处理器、计算机等，用于处理由检测器15和15.1检测的发射的二次电子或反向散射电子。
在一个实施例中，控制单元17包括用于从检测器15、15.1接收信号15.2的输入端子17.2，信号15.2表示检测到的发射的二次电子或反向散射电子。
在一个实施例中，控制单元还可以具有输出端子17.4，用于输出控制信号11.2以控制电子束源11。在一个实施例中，控制单元17可以控制电子束源11以将电子束12投射到待检查对象的感兴趣区域上，例如半导体衬底上。
在一个实施例中，控制单元17可以被配置成控制电子束源11以扫描感兴趣区域。
在这样扫描对象的感兴趣区域期间，检测器可以从感兴趣区域的不同部分接收二次电子或反向散射电子14。作为一个示例，所施加的电子束可以例如具有直径为1至4nm的横截面，而感兴趣区域为100nm×100nm。这样，当扫描了感兴趣区域时，检测器15、15.1可能已经捕获了对穿过感兴趣区域的电子束的响应，其中所检测的信号由针对每个被照射像素的所检测的电子组成。像素尺寸可以例如小于或大于电子束的横截面。
图3A和3B示意地示出根据本发明的实施例的检查工具50的顶视图和截面图。所示的实施例包括壳体51、一对装载端口52，装载端口用作接口以接收待检查的对象并且输出已检查的对象。所示的实施例还包括称为EFEM的对象转移系统、设备前端模块53，设备前端模块被配置成将对象处理和/或运输到装载端口，和处理和/或运输来自装载端口的对象。在所示的实施例中，EFEM 53包括配置成在EBI系统50的装载端口和装载锁55之间运输对象的操作机器人54。装载锁55是在壳体51外部和EFEM中出现的大气条件与在检查工具50的真空室56中出现的真空条件之间的接口。在所示的实施例中，真空室56包括电子光学系统57，电子光学系统被配置成将电子束投射到要被检查的对象上，例如半导体衬底或晶圆。检查工具50还包括定位装置58，定位装置被配置成相对于由电子光学系统57生成的电子束移动对象59。
在一个实施例中，定位装置可以包括多个定位器的级联布置，例如用于在基本水平的平面中定位对象的XY级，和用于在垂直方向上定位对象的Z级。
在一个实施例中，定位装置可以包括粗略定位器和精细定位器的组合，粗略定位器被配置成在相对大的距离上提供对象的粗略定位，精细定位器被配置成在相对小的距离上提供对象的精细定位。
在一个实施例中，定位装置58还包括用于在由检查工具50执行的检查过程期间保持对象的对象台。在这种实施例中，对象59可以通过夹具、例如静电夹具夹紧到对象台上。这种夹具可以集成在对象台中。
可以有利地应用诸如SEM等的检查工具来检查结构，尤其是这种结构的几何特性或材料特性。这在图4和图5中示意地示出。图4高度示意地示出包括多层和不同材料的半导体结构400的截面图。如图4中示意示出的结构400包括第一材料的底层402和第二材料的顶层408，当沿着X方向传播时，第二层具有拓扑变化，尤其是增加的高度。图4还示意地示出撞击在结构400的顶表面412上的电子束410。虚线414表示的是电子束410的相互作用体积，即，在该体积处由于施加的电子束可以生成二次电子或反向散射电子。可以注意到，虽然电子束可以具有仅几nm的直径，但是取决于材料性质和着陆能量，相互作用体积将典型地具有较大的直径，例如10至1000nm。图4还示出电子束向右扫描(由箭头420指示)，从而沿X轴移动相互作用体积414。在所述扫描期间，相互作用体积414将跟随样本的表面412。这样，在这种扫描移动期间，相互作用体积414将受到形貌变化、即在位置x＝x0处发生的高度阶跃的影响。结果，所检测的二次电子和/或反向散射电子的量也将受到影响。
图4的底部示意地示出在电子束410沿X方向扫描期间所检测到的检测器信号I。如可以看到的，当电子束410接近高度阶跃时，在检测器信号I中可能出现减小450，而当电子束410已经通过高度阶跃时，出现短暂的增加460。如本领域技术人员将理解的，检测器信号I的这种变化的出现因此可以用于确定样本的层中的高度阶跃的位置。
通常，检测到的二次电子和/或反向散射电子的量可能受到形貌变化和由电子束检查的材料的材料性质的影响。后一种效应在图5中示意地示出。
图5高度示意地示出包括多层和不同材料的半导体结构500的截面图。如图5中示意示出的结构500包括第一材料的底层502和顶层508，顶层的左部508.1和顶层的右部508.2由不同的材料制成。图5还示意地示出撞击在结构500的顶表面512上的电子束510。虚线514表示的是电子束510的相互作用体积，即，在该体积处由于施加的电子束可以生成二次电子或反向散射电子。图5还示出电子束向右扫描(由箭头520指示)，从而沿X轴移动相互作用体积514。在所述扫描期间，相互作用体积514将跟随样本的表面512。因此，在这种扫描移动期间，相互作用体积514将受到材料变化的影响，即在位置x＝x0处的顶层508中发生的材料转变的影响。结果，所检测的二次电子和/或反向散射电子的量也将受到影响。
图5的底部示意地示出在电子束510沿X方向扫描期间所检测到的检测器信号I。如可以看到的，当电子束510穿过材料转变部(在位置x＝x0处)时，检测信号I减小并且随后再次在不同的水平保持恒定。注意，根据用于层部分508.1和508.2的材料，也可能发生信号I的增加。
如上所述，通过SEM对结构进行扫描能够确定在样本上发生的材料转变和形貌转变或者在样本上的结构。因此，这种扫描可以用于检查这种样本，并且评估在形貌/几何形状和材料方面是否存在所需的或预期的结构。
根据本发明，提出一种基于SEM的检查方法，该检查方法能够以更精确的方式对在衬底或样本上所执行的光刻工艺进行质量评估。这种光刻工艺例如可以包括利用图案化的辐射束来图案化衬底、尤其是在衬底上提供的抗蚀剂层的工艺，以及显影图案化的抗蚀剂层的后续工艺。作为这种图案化和显影的结果，可以预期在衬底上有特定的结构。使用SEM检查工具，可以确定实际结构并且将实际结构与预期结构进行比较。根据本发明的方法特别适合于检查包括顶层、例如抗蚀剂层的结构，其中例如通过光刻曝光工艺、随后通过显影工艺来制造多个开口。这种工艺通常用作在顶层下面的结构或层中蚀刻接触孔的准备，由此经由顶层中的开口施加蚀刻剂。
为了使这种蚀刻工艺有效，重要的是顶层中的开口都具有正确的尺寸并且足够深，以使蚀刻剂到达要在其中形成接触孔的层。在本发明的含义内，后一标准或参数也可以通过顶层中的开口在底部处打开的数量来量化；即，开口是否形成穿过顶层的通孔。因此，后一标准也可以称为开口的打开状态；其中打开状态可以在开口在底部处完全打开和开口在底部处完全闭合之间变化。
为了评估这两个参数或标准，根据本发明的检查方法利用包括多个开口的结构的SEM图像。
在图6中示意地示出这种SEM图像600。图6示意地示出包括设置有多个开口的抗蚀剂层的样本的SEM图像600。所示的抗蚀剂层特别包括多个显影不良的开口。结果，SEM图像包括多个不同大小的暗点和灰点610，这些点指示抗蚀剂层中的开口。从SEM图像可以看出，表示开口的点的尺寸有很大的变化，这表明开口直径中的很大变化。此外，可以观察到在点位置处的强度(由灰度值表示)中的很大变化。
为了评估在衬底或样本中生成的开口的质量，根据本发明的检查方法提出使用双重标准，即评估两个参数，这两个参数都可以使用SEM图像来评估。尤其是，基于SEM图像，评估开口的尺寸和开口的打开状态。这在图7中示出。图7示意地示出样本700的截面图，该样本包括被提供在层720中的一对开口710.1、710.2，该层例如是抗蚀剂层，该层被提供在半导体衬底的层730的顶部上。
图7的底部示意地示出当电子束740用于沿X方向扫描两个开口时作为位置的函数的检测器信号。关于被扫描的开口，可以指出，这两个开口具有不同的直径(D1相对于D2)并且具有不同的深度；尤其是开口710.1一直延伸穿过层720，开口710.1因此也可以被称为通孔或开口，而开口710.2则不被称为通孔或开口。结果，当扫描第一开口710.1时获得的检测器信号可以基本上不同于当扫描第二开口710.2时获得的检测器信号。尤其是当探测第一开口710.1的中心时感知的检测器信号I1将取决于电子束740与衬底的层730的材料的相互作用，而当探测第二开口710.2的中心时感知的检测器信号I2将主要取决于电子束740与层720的材料的相互作用。结果，通常，从探测通孔或开口710.1所得出的检测器信号与从探测未完全打开的开口710.2所得出的检测器信号之间存在明显的区别。在图7中，检测器信号I＝I0是指在开口710.1和710.2外部检测到的强度。关于当扫描在底部处仍然闭合的开口时观察到的强度I2，可以指出该强度将根据开口的实际深度d而变化。开口710.2的深度d越小，测量的强度I2将越大。
如从图7的底部曲线图中可以看出，在两个开口的边缘附近，可以观察到轻微的信号增加I＝Imax。当扫描穿过感兴趣区域的结构时，可以因此检索感兴趣区域的二维强度图，感兴趣区域例如包括多个开口。在使用SEM扫描例如在图6中所示的多个开口的情况下，可以通过将所测量的强度(即例如由SEM的检测器所捕获的强度图)转换成灰度值来获得诸如图像600的图像，由此强度等级I＝I1可以表示为黑色，而I＝Imax可以表示为白色。
在本发明的一个实施例中，诸如SEM图像600的SEM图像用于确定被扫描的结构的各种参数。这样的参数例如包括结构的开口的尺寸和开口的打开状态，即开口是否是实际的通孔。如将参考图8所说明，存在各种选项来确定这些参数。
图8示出图6的SEM图像的更详细视图800。图8示意地示出结构中4×4开口的矩阵的SEM图像。如本领域技术人员将理解的，可以基于强度图或灰度值通过图像处理技术确定所检查的感兴趣区域中的开口的位置。当观察沿线A和B的强度变化时，可以容易地评估线A穿过开口，而线B穿过未设置开口的结构区域。通过评估沿多条线(例如水平和垂直两者)的强度或灰度变化，可以精确地确定开口的位置。基于此，然后可以确定开口内部的强度值或灰度值Iin，这些可以例如对应于图7中所示的强度值I1和I2，以及开口外部的强度值或灰度值Iout，例如对应于图7的强度值I0。
在一个实施例中，强度I0或Iout，即开口外部的强度(或灰度值)可以被确定为在开口外部的不同位置处的平均强度。开口内部的强度值I1、I2或Iin例如可以确定为在开口中心处测量的强度或者开口中心附近的平均强度。一旦知道了开口外部的强度Iout和开口内部的强度Iin，就可以针对每个开口计算开口外部的强度和开口内部的强度之间的差。这种差可以被称为对比度。这样，基于所捕获的SEM图像的强度或灰度值，可以为每个被扫描的开口确定对比度值。
在本发明的一个实施例中，此对比度值用于判断开口是否为贯通开口；即对比度值可以用于确定开口的打开状态。在这样的实施例中，当开口的对比度值超过阈值时，开口的对比度值可以用于将开口限定为贯通开口。例如，对比度的阈值可以基于多个开口的对比度的比较。备选地，阈值可以例如基于所确定的最高对比度值。参照图6和图8，可以提到的是，对于显示为基本上黑色的那些开口，例如图8中所示的开口800.1和800.2，将观察到最高的对比度值。基于可以被称为最大对比度值Cmax的这些开口的对比度值，例如可以确定，为了限定为贯通开口，开口的对比度应当至少为最大对比度值Cmax的90％。
作为备选方案，开口的打开状态可以例如基于对比度分布。例如，可以通过确定由SEM扫描的多个开口的对比度来获得这种对比度分布。在一个实施例中，被测量或检查的多个开口存在于同一样本上。然而备选地，可以组合各自包括多个开口的不同样本的测量，以确定对比度分布。基于对比度分布，可以随后确定特定开口的打开状态。在一个实施例中，可以将曲线拟合应用于对比度分布。作为这种曲线拟合的一个示例，可以提到高斯曲线拟合。
图9示意地示出当确定多个开口的对比度时可以获得的对比度分布900，以及拟合到该对比度分布的高斯曲线910。在图9的曲线图中，沿水平轴示出对比度C，而沿垂直轴示出具有特定对比度的开口数量Y。如可以看到的，除了一些具有差对比度或低对比度的开口外，该分布的相当大的部分相当好地符合高斯分布。可以认为很可能的是，这些开口显影不充分，即它们不是贯通开口。在本发明的实施例中，高斯曲线被拟合到对比度分布并且被用于限定已经被检查的开口的打开状态。这种限定可以例如基于分布的方差σ。作为一个示例，线920表示高斯分布910的-3σ线。具有低于-3σ线的对比度值的任何开口例如可以被认为是有缺陷的，即，不充分地打开。值得提及的是，-3σ线的对比度值的使用仅仅是一个示例。备选地，也可以考虑其它值，例如-4.5σ线或-2.5σ线的对比度值。
除了确定由SEM检查的结构中开口的打开状态外，根据本发明的检查方法还包括基于所获得的SEM图像确定开口的尺寸。
在一个实施例中，所确定的尺寸可以是开口的直径。
在一个实施例中，开口的直径可以基于沿着穿过开口的线的强度或灰度来确定。作为这种线的一个示例，例如可以参考图8中所示的线A。沿着所述线的强度通常以与图7底部处所示的曲线图类似的方式变化；如可以看到的，与开口外部的平均强度或正常强度相比，在一个开口或多个开口的边缘附近，强度稍微升高(到级别Imax)。在图8中可以观察到类似的效果，示出开口的边缘比其周围的区域更亮一些。这样，可以基于检测到强度升高的位置来确定或近似开口的直径，该强度升高是相对于开口外部的区域中的强度升高。
作为备选方案，可以将椭圆拟合算法应用于SEM图像以确定或估计开口的直径。这种椭圆拟合算法例如可以利用开口的边缘处的升高的强度，或者开口内的对比度值或强度值。作为一个示例，这种椭圆拟合算法可以寻找椭圆的位置和直径，由此在预定阈值以下的开口内的所有强度值都在椭圆内。备选地，可以寻找包含在开口内所发现的并且低于预定阈值的所有对比度值的椭圆。例如可以使用上述方法中的任何一种方法来找到圆800.3和800.4。
一旦确定了开口的直径，就可以基于所确定的几何形状来执行开口的质量评估。在一个实施例中，将所确定的开口直径与允许的或可接受的直径范围进行比较；即，当确定的直径在允许或可接受的范围内时，开口的尺寸被认为是可接受的。
注意，以与上述讨论类似的方式，开口的尺寸、尤其是开口的直径的质量评估可以基于通过确定多个开口的直径而获得的直径分布。一旦获得这样的直径分布，就可以对该直径分布应用曲线拟合，例如高斯曲线拟合。然后，这种拟合曲线可以用于确定哪个直径范围被认为是可接受的。
根据本发明，提出了一种检查方法，由此基于双重标准对结构中的开口进行质量评估，所述结构例如半导体衬底或样本上的抗蚀剂层。尤其是当所评估的开口的尺寸是可接受的并且开口的打开状态是可接受的时，结构的开口的质量被认为是可接受的。
在根据本发明的检查方法的实施例中，SEM图像可以用于确定开口的尺寸和开口的打开状态。
也可以在根据本发明的检查工具中实施根据本发明的检查方法。这种检查工具可以例如包括：
-对象台，被配置成保持样本，样本包括具有多个开口的结构，这些开口位于结构的顶层中；
-电子束源，被配置成生成电子束；
-束操纵器，被配置成将电子束引导到样本上；
-检测器，被配置成检测由电子束与样本的相互作用引起的样本的响应信号；和
-处理单元，被配置成：
о从检测器接收响应信号；
о基于响应信号生成结构的图像；
о通过以下方式检查多个开口中的开口：
-基于图像确定开口的尺寸；并且
-基于图像的对比度来确定开口的打开状态；
-基于开口的所确定的尺寸和所确定的打开状态两者来确定开口的质量。
使用这种检查工具，可以检查已经由光刻设备处理过的并且例如已经在抗蚀剂层中被图案化有多个开口的衬底，抗蚀剂层随后被显影，以便评估图案化工艺的精度。
图10示意地示出根据本发明的检查工具200的更详细的实施例，检查工具可以被配置成执行根据本发明的检查方法。检查工具200包括称为电子枪210的电子束源和成像系统240。
电子枪210包括电子源212、抑制电极214、阳极216、一组孔径218和聚光器220。电子源212可以是如上所述的肖特基发射器或改进的肖特基发射器。通过阳极216的正电荷可以提取电子束202，并且可以通过使用可调孔径218来控制电子束202，可调孔径可以具有不同的孔径尺寸以消除孔径外部的不必要的电子束。为了会聚电子束202，将聚光器220施加到电子束202，这也提供放大。图10中所示的聚光器220可以例如是能够会聚电子束202的静电透镜。另一方面，聚光器220也可以是磁透镜。
成像系统240例如可以包括消隐器248、一组孔径242、检测器244、四组偏转器250、252、254和256、一对线圈262、磁轭260和电极270。电极270可以用于延迟和偏转电子束202，并且还可以具有静电透镜功能。此外，线圈262和磁轭260可以被配置到磁性物镜。
偏转器250和256可以应用于将电子束202扫描到大视场，而偏转器252和254可以用于将电子束202扫描到小视场。所有偏转器250、252、254和256可以控制电子束202的扫描方向。偏转器250、252、254与256可以是静电偏转器或磁性偏转器。磁轭260的开口面向样本300，样本使磁场浸入样本300中。另一方面，电极270放置在磁轭260的开口下方，并且因此样本300将不会被损坏。为了校正电子束202的色差，延迟器270、样本300和磁轭260或其一部分可以形成透镜以消除电子束202的色差。检查工具200还包括处理单元310，处理单元例如可以被实现为处理器、微处理器、控制器或计算机，处理单元310被配置成从检查工具的一个检测器或多个检测器(例如检测器244)接收响应信号，并且将响应信号处理为扫描或检查的结构或样本300的图像。尤其，当扫描或检查的样本设置有多个开口时，处理单元310可以被配置成，
通过以下方式检查多个开口中的开口：
-基于扫描或检查的结构的图像来确定开口的尺寸；并且
-基于所述图像的对比度来确定开口的打开状态；
-基于开口的所确定的尺寸和所确定的打开状态两者来确定开口的质量。
本发明能够评估用于在半导体样本的层中生成多个开口的光刻工艺的质量。根据本发明，这种质量评估基于在样本图像中观察到的对比度和一个开口或多个开口的尺寸。
尽管上面关于通过扫描电子显微镜的应用描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，本发明还可以有利地应用于其它类型的检查工具。可以提及的这种工具的示例是：
-带电粒子束工具
-X射线成像系统，
-EUV成像系统
-扫描电子显微镜
-低能电子显微镜
-自旋极化低能电子显微镜，或
-光学检查工具。
因此，根据本发明，这样的工具可以被配置成执行检查半导体样本的以下方法，该样本包括具有多个开口的结构，这些开口位于结构的顶层中：
-生成结构的图像；
-通过以下方式检查一个开口或多个开口：
-基于图像确定所述一个开口或多个开口的尺寸；并且
-确定顶层与所述开口之间或者顶层与多个开口之间的对比度；-基于所确定的尺寸和所确定的对比度两者来确定一个开口或多个开口的质量。
如上所述，使用双重标准来检查半导体样本中的开口使得能够更准确地评估使用样本的光刻处理所获得的开口的质量
可以使用以下条款来进一步描述实施例：
1.一种检查半导体样本的方法，样本包括具有多个开口的结构多个开口位于结构的顶层中，方法包括以下步骤：
-使用SEM生成结构的图像；
-通过以下方式检查一个开口或多个开口：
-基于图像确定一个开口或多个开口的尺寸；并且
-基于图像的对比度来确定一个开口或多个开口的打开状态；
-基于所确定的尺寸和所确定的打开状态两者来确定一个开口或多个开口的质量。
2.根据条款1的方法，其中对比度包括在图像上在开口的内部和开口的外部观察到的强度的差。
3.根据条款1的方法，其中开口的尺寸包括开口的直径，并且确定开口的直径包括对图像应用椭圆拟合算法。
4.根据条款1的方法，其中开口的尺寸包括开口的直径，并且其中基于沿着穿过图像的线的强度分布来确定开口的直径，线在图像上穿过开口。
5.根据前述条款中任一项的方法，其中确定开口的打开状态包括将图像的对比度与阈值对比度进行比较。
6.根据条款1的方法，其中确定开口的打开状态的步骤包括：
-对于多个开口，将对比度确定为在开口的内部和开口的外部观察到的强度的差；
-确定对于多个开口获得的多个对比度的对比度分布；
-基于分布确定开口的打开状态。
7.根据条款5的方法，还包括步骤：对对比度分布执行曲线拟合，并且基于拟合曲线确定开口的打开状态。
8.根据前述条款中任一项的方法，其中当所确定的尺寸在预定范围内时并且当打开状态被认为是可接受时，开口的质量被认为是可接受的。
9.根据条款8的方法，其中当开口的对比度在预定范围内或高于预定阈值时，开口的打开状态被认为是可接受的。
10.一种检查工具，包括：
-对象台，被配置成保持样本，样本包括具有多个开口的结构，多个开口位于结构的顶层中；
-电子束源，被配置成生成电子束；
-束操纵器，被配置成将电子束引导到样本上；
-检测器，被配置成检测由电子束与样本的相互作用引起的样本的响应信号；
-处理单元，被配置成：
о从检测器接收响应信号；
о基于响应信号生成结构的图像；
о通过以下方式检查一个开口或多个开口：
-基于图像确定开口的尺寸；并且
-基于图像的对比度来确定开口的打开状态；
-基于开口的所确定的尺寸和所确定的打开状态两者来确定开口的质量。
11.一种光刻设备，包括：
照射系统，被配置成调节辐射束；
支撑件，被构造成支撑图案化装置，图案化装置能够在辐射束的横截面上将图案赋予辐射束以形成图案化的辐射束；
衬底台，被构造成保持衬底；和
投射系统，被配置成将图案化的辐射束投射到衬底的目标部分上，其中设备还包括根据条款10的检查工具。
12.一种检查半导体样本的方法，样本包括具有多个开口的结构，多个开口位于结构的顶层中，方法包括以下步骤：
-生成结构的图像；
-通过以下方式检查一个开口或多个开口：
-基于图像确定一个开口或多个开口的尺寸；并且
-确定顶层与开口之间或者顶层与多个开口之间的对比度；
-基于所确定的尺寸和所确定的对比度两者来确定一个开口或多个开口的质量。
13.根据条款12的方法，其中使用带电粒子束工具、X射线成像系统、EUV成像系统、扫描电子显微镜、低能电子显微镜、自旋极化低能电子显微镜或光学检查工具生成结构的图像。
尽管在本文中可以具体参考光刻设备在IC制造中的使用，但应该理解的是，本文所述的光刻设备可以具有其它应用，例如集成光学系统的制造、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。本领域技术人员将理解，在这种备选应用的上下文中，这里使用的术语“晶圆”或“管芯”可以认为分别与更通用的术语“衬底”或“目标部分”同义。这里提到的衬底可以在曝光之前或之后在例如轨道(通常将抗蚀剂层施加到衬底并且使曝光的抗蚀剂显影的工具)、计量工具和/或检查工具中进行处理。在可应用的地方，这里的公开内容可以应用于这种和其它衬底处理工具。此外，例如为了创建多层IC，可以不止一次地处理衬底，因此这里使用的术语衬底还可以指已经包含多个处理层的衬底。
尽管以上已经可以对本发明的实施例在光学光刻的上下文中的使用进行具体参考，但是应当理解，本发明可以用于其它应用，例如压印光刻，并且在上下文允许的情况下，不限于光学光刻。在压印光刻中，图案化装置中的形貌限定了在衬底上创建的图案。图案化装置的形貌可以被压入到提供给衬底的抗蚀剂层中，在衬底上通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来固化抗蚀剂。在抗蚀剂固化之后，将图案化装置移出抗蚀剂，在抗蚀剂中留下图案。
这里使用的术语“辐射”和“束”包含所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如具有约365、248、193、157或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如具有5至20nm范围内的波长)，以及粒子束，例如离子束或电子束。
在上下文允许的情况下，术语“透镜”可以指各种类型的光学组件中的任何一种或组合，包括折射型、反射型、磁性型、电磁型和静电型的光学组件。
尽管上面已经描述了本发明的具体实施例，但是应当理解，本发明可以以不同于所述的方式实施。例如，本发明可以采取包含描述如上所公开的方法的一个或多个机器可读指令序列的计算机程序的形式，或者采取具有存储在数据存储介质中的这种计算机程序的数据存储介质(例如半导体存储器、磁盘或光盘)的形式。
以上描述旨在是说明性的而非限制性的。因此，对于本领域技术人员来说，在不背离下面阐述的权利要求的范围的情况下，可以对所描述的本发明进行修改是显而易见的。

Claims (10)

1.一种检查半导体样本的方法，所述样本包括具有多个开口的结构，所述多个开口位于所述结构的顶层，所述方法包括以下步骤：
-使用SEM生成所述结构的图像；
-通过以下方式检查一个开口或所述多个开口：
-基于所述图像确定所述一个开口或所述多个开口的尺寸；并且
-基于所述图像的对比度来确定所述一个开口或多个开口的打开状态；并且
-基于所确定的所述尺寸和所确定的所述打开状态两者来确定所述一个开口或所述多个开口的质量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述对比度包括在所述图像上在所述开口的内部和所述开口的外部观察到的强度的差。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述开口的所述尺寸包括所述开口的直径，并且确定所述开口的所述直径包括对所述图像应用椭圆拟合算法。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述开口的所述尺寸包括所述开口的直径，并且其中基于沿着穿过所述图像的线的强度分布来确定所述开口的所述直径，所述线在所述图像上穿过所述开口。
5.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述开口的打开状态包括将所述图像的所述对比度与阈值对比度进行比较。
6.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述开口的打开状态的步骤包括：
-对于多个开口，将对比度确定为在所述开口的内部和所述开口的外部观察到的强度的差；
-确定对于所述多个开口获得的所述多个对比度的对比度分布；并且
-基于所述分布确定所述开口的所述打开状态。
7.根据权利要求5所述的方法，还包括以下步骤：对所述对比度分布执行曲线拟合，并且基于拟合曲线确定所述开口的所述打开状态。
8.根据权利要求1所述的方法，其中当所确定的所述尺寸在预定范围内时并且当所述打开状态被认为是可接受时，所述开口的所述质量被认为是可接受的。
9.根据权利要求8所述的方法，其中当所述开口的对比度在预定范围内或高于预定阈值时，所述开口的所述打开状态被认为是可接受的。
10.一种检查工具，包括：
-对象台，被配置成保持样本，所述样本包括具有多个开口的结构，所述多个开口位于所述结构的顶层中；
-电子束源，被配置成生成电子束；
-束操纵器，被配置成将所述电子束引导到所述样本上；
-检测器，被配置成检测由所述电子束与所述样本的相互作用引起的所述样本的响应信号；以及
-处理单元，被配置成：
o从所述检测器接收所述响应信号；
o基于所述响应信号生成所述结构的图像；并且
o通过以下方式检查一个开口或所述多个开口：
-基于所述图像确定所述开口的尺寸；并且
-基于所述图像的对比度来确定所述开口的打开状态；并且
-基于所述开口的所确定的所述尺寸和所确定的所述打开状态两者来确定所述开口的质量。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113008160B (zh) 2020-02-24 2023-02-10 长江存储科技有限责任公司 用于半导体芯片表面形貌计量的系统和方法
CN111406198B (zh) 2020-02-24 2021-02-19 长江存储科技有限责任公司 用于半导体芯片表面形貌计量的系统和方法
WO2021168613A1 (en) * 2020-02-24 2021-09-02 Yangtze Memory Technologies Co., Ltd. Systems and methods for semiconductor chip surface topography metrology
CN111386441B (zh) 2020-02-24 2021-02-19 长江存储科技有限责任公司 用于半导体芯片表面形貌计量的系统
CN114419013B (zh) * 2022-01-21 2022-11-01 南京航空航天大学 一种基于机器视觉的三维织造导向棒在线安插检测方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6363167B1 (en) * 1998-03-03 2002-03-26 Kabushiki Kaisha Toshiba Method for measuring size of fine pattern
US6366688B1 (en) * 1998-06-13 2002-04-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for contact failure inspection in semiconductor devices
US6414308B1 (en) * 1999-03-12 2002-07-02 International Business Machines Corporation Method for determining opened/unopened semiconductor contacts using a scanning electron microscope
US20130223723A1 (en) * 2010-06-02 2013-08-29 Hitachi High-Technologies Corporation Pattern measuring apparatus, and pattern measuring method and program
US20150243568A1 (en) * 2014-02-21 2015-08-27 Globalfoundries Inc. Inline residual layer detection and characterization post via post etch using cd-sem
US20160071688A1 (en) * 2013-04-22 2016-03-10 Hitachi High-Technologies Corporation Sample Observation Device
US20170194125A1 (en) * 2015-12-31 2017-07-06 Applied Materials Israel Ltd. Cd-sem technique for wafers fabrication control
US20180047148A1 (en) * 2016-08-10 2018-02-15 Zeta Instruments, Inc. Optical measurement of opening dimensions in a wafer

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5721042B2 (ja) * 2010-10-20 2015-05-20 株式会社ニコン 顕微鏡システム
KR102170119B1 (ko) * 2013-12-18 2020-10-27 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 검사 방법 및 장치, 및 리소그래피 장치
JP6420839B2 (ja) * 2014-02-20 2018-11-07 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． リソグラフィ装置及びデバイス製造方法
CN107111240A (zh) * 2014-12-17 2017-08-29 Asml荷兰有限公司 使用图案形成装置形貌引入的相位的方法和设备

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6363167B1 (en) * 1998-03-03 2002-03-26 Kabushiki Kaisha Toshiba Method for measuring size of fine pattern
US6366688B1 (en) * 1998-06-13 2002-04-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for contact failure inspection in semiconductor devices
US6414308B1 (en) * 1999-03-12 2002-07-02 International Business Machines Corporation Method for determining opened/unopened semiconductor contacts using a scanning electron microscope
US20130223723A1 (en) * 2010-06-02 2013-08-29 Hitachi High-Technologies Corporation Pattern measuring apparatus, and pattern measuring method and program
US20160071688A1 (en) * 2013-04-22 2016-03-10 Hitachi High-Technologies Corporation Sample Observation Device
US20150243568A1 (en) * 2014-02-21 2015-08-27 Globalfoundries Inc. Inline residual layer detection and characterization post via post etch using cd-sem
US20170194125A1 (en) * 2015-12-31 2017-07-06 Applied Materials Israel Ltd. Cd-sem technique for wafers fabrication control
US20180047148A1 (en) * 2016-08-10 2018-02-15 Zeta Instruments, Inc. Optical measurement of opening dimensions in a wafer

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