CN116490769A - 使用fib对角线切口的孔倾斜角测量 - Google Patents

Abstract

一种评估包括多个孔的样本区域的方法，其中该方法包括：通过使用第一带电粒子束扫描该区域来拍摄该区域的第一图像；评估第一图像以确定多个孔中的第一孔与第二孔之间的第一中心到中心距离；以一定角度在该区域内的包括第二孔的区中铣削出对角线切口，使得在铣削区域中第二孔所在的铣削样本上表面相对于第一孔所在的样本上表面凹陷；随后，通过使用第一带电粒子束扫描该区域来拍摄该区域的第二图像；评估第二图像以确定多个孔中的第一孔与第二孔之间的第二中心到中心距离；及将第二中心到中心距离与第一中心到中心距离进行比较。

Description

使用FIB对角线切口的孔倾斜角测量

交叉引用

本申请主张于2020年10月23日提交的第17/079,297号美国申请的优先权，该案的公开内容以引用方式全文并入本中以用于所有用途。

背景技术

在研究电子材料及将此种材料制造成电子结构的处理中，电子结构的样本可用于显微镜检查，以进行故障分析及器件验证。例如，可用聚焦离子束(focused ion beam；FIB)和/或扫描电子显微镜(scanning electron microscope；SEM)铣削及分析包括一个或多个集成电路(integrated circuit；IC)或其上形成的其他电子结构的样本(如硅、氮化镓或其他类型的晶片)以研究晶片上形成的电路或其他结构的特定特性。

在晶片上形成的可能导致缺陷的结构的一个特征是孔以一定角度蚀刻，而不是像期望的那样被垂直蚀刻。例如，在深孔中(如用于VNAND元件的过孔)，即使是微小的非预期角度也会导致器件有缺陷。为进行说明，参看图1，图1是在基板110上形成的部分形成的半导体元件100的简化横截面视图。如图1所示，基板110可具有在其上形成的多个交替层，如层120及130。深孔140可被蚀刻穿过这些层到达特征150。作为示例，孔140可以是填充有金属或导电材料的通孔，该金属或材料提供与特征150的电连接。在蚀刻孔140时，如果以稍微倾斜的角度(例如，角度α)蚀刻孔，使得形成孔160而不是孔140，则孔160可能无法接触特征150，且希望在通孔140与特征150之间建立电路径的任何电路皆可能有缺陷。

另外，图1A仅为基板110的横剖面，且因此仅示出了沿着两个轴(例如，X轴及Z轴)的样本(半导体器件100)。孔160蚀刻的角度可在X轴及Y轴中的任一个或两个上与理想的垂直孔错位。图1B是基板110的表面170的简化图示，其中形成了特征150。如图1B所示，孔160可在X及Y方向上与结构150错位(相较于期望的通孔140)。在一些应用中，给定在样本上表面之下的特征150的深度，蚀刻偏差小到一度的倾斜孔160会导致该孔与特征150或基板110内的其他结构以不期望的距离错位。

可能难以准确检测在诸如半导体元件100的结构中形成的倾斜角度孔。因此，需要对检测倾斜孔进行改进。

发明内容

本公开内容的实施方式提供了用于检测在诸如半导体晶片的样本中形成的倾斜孔的方法及系统。实施方式可评估样本，该样本包括蚀刻到样本中的两个或更多个孔，并且确定这些孔是以倾斜角度形成的，还是以与样本表面成90度角垂直形成的。根据一些实施方式，样本中包含两个或更多个孔的区域可通过使用扫描电子显微镜以垂直于样本表面的角度进行成像，并随后用聚焦离子束沿着对角线切口(diagonal cut)进行铣削。在对角线铣削之后，可以用相同的法向角度拍摄该区域的第二图像，并将该两个图像进行比较，以确定相邻孔的中心到中心距离(center-to-center distance)是否随着深度而变化。

若孔被完全垂直地蚀刻(即相对于基板表面成90度角)，则相邻孔之间的中心到中心距离将在整个铣削深度内保持恒定。另一方面，若这种处理检测到在基板表面蚀刻的孔的中心到中心距离与在铣削深度处的中心到中心距离相比存在差异，则孔是以倾斜的非垂直角度(即，除90度以外的角度)蚀刻的，并且一些实施方式可确定蚀刻倾斜孔的实际角度。

在一些实施方式中，提供了一种评估包括多个孔的样本区域的方法，该方法可包括：通过使用第一带电粒子束扫描包括多个孔的样本区域来拍摄该区域的第一图像；评估第一图像以确定多个孔中的第一孔与第二孔之间的第一中心到中心距离；以一定角度在区域(region)内的包括第二孔的区(area)中铣削出对角线切口，使得被铣削的区中的第二孔所在的铣削样本上表面相对于第一孔所在的样本上表面凹陷；随后，通过使用第一带电粒子束扫描包括第一及第二孔的样本区域，以拍摄该区域的第二图像；评估第二图像以确定多个孔中的第一孔与第二孔之间的第二中心到中心距离；及将第二中心到中心距离与第一中心到中心距离进行比较。

在一些实施方式中，提供了一种用于评估诸如上述样本的系统。该系统可包括真空腔室；被配置为在样本评估处理期间将样本保持在真空腔室中的样本支撑件；被配置为将第一带电粒子束导入真空腔室中的扫描电子显微镜(scanning electron microscope；SEM)柱；被配置为将第二带电粒子束导入真空腔室中的聚焦离子束(focused ion beam；FIB)柱；处理器及耦合到处理器的存储器。该存储器可包括多个计算机可读指令，当由处理器执行时，这些指令使得系统：通过使用第一带电粒子束扫描包括多个孔的样本区域来拍摄该区域的第一图像；评估第一图像以确定多个孔中的第一孔与第二孔之间的第一中心到中心距离；以一定角度在区域内的包括第二孔的区中铣削出对角线切口，使得被铣削的区中第二孔所在的铣削样本上表面相对于第一孔所在的样本上表面凹陷；随后，通过使用第一带电粒子束扫描包括第一孔及第二孔的样本区域，以拍摄该区域的第二图像；评估第二图像以确定多个孔中的第一孔与第二孔之间的第二中心到中心距离；并将第二中心到中心距离与第一中心到中心距离进行比较。

又一些实施方式涉及一种非暂时性计算机可读存储器，其储存通过以下方法用于评估样本区域(如上述样本)的指令：通过使用第一带电粒子束扫描包括多个孔的样本区域来拍摄该样本区域的第一图像；评估第一图像以确定多个孔中的第一孔与第二孔之间的第一中心到中心距离；以一定角度在区域内的包括第二孔的区中铣削出对角线切口，使得被铣削的区中的第二孔所在的铣削样本上表面相对于第一孔所在的样本上表面凹陷；随后，通过使用第一带电粒子束扫描包括第一孔及第二孔的样本区域，以拍摄该区域的第二图像；评估第二图像以确定多个孔中的第一孔与第二孔之间的第二中心到中心距离；及将第二中心到中心距离与第一中心到中心距离进行比较。

本文描述的实施方式的各种实现方案可包括以下特征的一个或多个。该方法可进一步包括确定孔倾斜的角度β。该方法可进一步包括：若角度β大于预定值，则从制造流水线上剔除样本。第一个孔可在该区域的以一定角度铣削的区之外。样本可放置在评估工具的真空腔室中，该评估工具包括扫描电子显微镜(scanning electron microscope；SEM)柱及聚焦离子束(focused ion beam；FIB)柱，并且第一图像和第二图像可用SEM柱捕获，而铣削可用FIB柱执行。样本可以是半导体晶片。

在一些实施方式中，孔倾斜的角度β可根据以下公式确定:

其中α是对角线切口的角度，x是在第一图像中测量的第一孔与第二孔之间的中心到中心的距离，并且Δx是在对角线切口之前及之后第二倾斜孔的精确位置的差异且θ是第一虚线与第二虚线之间的角度，该第一虚线平分第一图像中的第一孔与第二孔的中心，该第二虚线平分最初成像的第二孔的中心与第二图像中第二孔中心。

在一些实施方式中，能够以在第一水平面内倾斜的角度来蚀刻多个孔，可在第一水平面内铣削样本，并且可根据以下公式确定孔倾斜的角度β：

其中α是对角线切口的角度，x是在第一图像中测量的第一孔与第二孔之间的中心到中心的距离，并且Δx是第二图像与第一图像的中心到中心的测量值之差。

为了更好地理解本公开内容的性质及优点，应当参考以下描述及附图。然而，应该理解的是，每个附图仅是为了说明的目的而提供的，并不意欲作为对本公开内容范围的限制的定义。此外，作为一般规则，除非描述中有明显相反的内容，否则在不同附图中的元素使用相同的附图标记的情况下，元素大体在功能或目的上相同或至少相似。

附图说明

图1A是样本的简化横截面视图，该样本具有以倾斜角度穿过样本的一部分而形成的孔；

图1B是图1A中绘示的样本表面的简化图示，该图绘示了在X及Y方向上错位的孔，其中特征形成在样本表面；

图2是根据本公开内容的一些实施方式的样本评估系统的简化图示；

图3是描绘根据本公开内容的一些实施方式的与评估样本的方法相关联的步骤的流程图；

图4A是其中蚀刻有多个孔的半导体晶片的简化横截面视图；

图4B是根据本文公开的一些实施方式的图4A所示的半导体晶片在可评估的区域中形成对角线切口之后的简化横截面视图；

图5是根据一些实施方式的图4B所示的半导体晶片的简化横截面视图连同被评估区域的数学表示；

图6是绘示根据一些实施方式的样本评估的简化图示；

第7A及7B图是绘示根据一些实施方式的样本评估的简化示意图；及

图8是根据一些实施方式的半导体晶片上的区的简化图示，该区可包括孔，可评估这些孔以确定孔是否以倾斜角度被蚀刻。

具体实施方式

本公开内容的实施方式涉及用于检测在诸如半导体晶片的样本中形成的倾斜孔的方法及系统。实施方式可评估包括有蚀刻到样本中的两个或更多个孔(例如，来自数千或数百万个等间距孔的阵列的孔，这些孔意欲具有相同的轮廓)的样本，并确定这些孔是否以与样本表面成90度的角度蚀刻到样本中，或者这些孔是否以非垂直的倾斜角度蚀刻到样本中。根据一些实施方式，包含两个或更多个孔的样本区域可使用扫描电子显微镜以垂直于样本表面的角度进行成像，且随后用聚焦离子束沿着对角线切口进行铣削。在对角线铣削之后，可以使用相同的法向角度拍摄该区域的第二图像，并将两个图像进行比较，以确定孔的中心到中心的距离是否随着深度而变化。

若孔被垂直蚀刻(即，相对于基板表面成90度角)，相邻孔之间的中心到中心的距离将在整个铣削深度内保持恒定。另一方面，若这种处理检测到在基板表面蚀刻的孔的中心到中心的距离与在铣削深度的中心到中心距离相比存在差异，则孔的蚀刻角度是倾斜的非垂直角度(即，除90度以外的角度)，并且一些实施方式可确定蚀刻倾斜孔的实际角度。

示例性样本评估系统

为了更佳地理解及领会本公开内容，首先参考图2，图2是根据本公开内容实施方式的适于检测倾斜孔的评估系统的简化示意图。样本评估系统200可用于半导体晶片上形成的结构的缺陷检查及分析以及其他操作。

系统200可包括真空腔室210及扫描电子显微镜(scanning electronmicroscope；SEM)柱220及聚焦离子束(focused ion beam；FIB)柱230。在处理操作期间，支撑元件250(例如，样本支撑基座)可在处理操作中支撑腔室210内的样本255(例如，半导体晶片)，其中样本255(有时在本文中称为“物体”或“样本”)受到来自FIB或SEM柱中的一者的带电粒子束的作用。支撑元件250也可根据处理需要在两个柱220与230的视场之间移动真空腔室210内的样本。

对于某些操作，一种或多种气体可被输送到正在由气体供应单元260处理的样本中。为了简化说明，气体供应单元260在图2中被示为喷嘴，但是应当注意，气体供应单元260可包括气体储存器、气体源、阀、一个或多个入口及一个或多个出口及其他元件。在一些实施方式中，与向样本的整个上表面输送气体不同，气体供应单元260可被配置为在暴露于带电粒子束的扫描图案的样本区中向样本输送气体。例如，在一些实施方式中，气体供应单元260具有测得为数百微米(例如，在400-500微米之间)的喷嘴直径，该喷嘴直径被配置成将气体直接输送到样本表面中包含带电粒子束扫描图案的相对小的部分。在各种实施方式中，第一气体供应单元260可被配置为将气体输送至设置在SEM柱220下方的样本，而第二气体供应单元260可被配置为将气体输送至设置在FIB柱230下方的样本。

SEM柱220及FIB柱230连接到真空腔室210，使得由任一带电粒子柱产生的带电粒子束在撞击样本255之前传播通过真空腔室210内形成的真空环境。SEM柱220可通过使用带电粒子束照射样本，检测由于照射而发射的粒子，并基于检测到的粒子产生带电粒子图像来产生样本255中一部分的图像。FIB柱230可通过使用一个或多个带电粒子束照射样本来铣削样本255(例如，在样本255上钻孔)，以形成横截面，并且也可使横截面平滑化。横截面可包括第一材料的一个或多个第一部分及第二材料的一个或多个第二部分。横截面也可包括其他材料的额外部分。方便的是，平滑化操作通常涉及利用与样本铣削相关的较小加速电压。

粒子成像及铣削处理各自通常包括在正在成像或铣削的样本的特定区上以恒定速率来回扫描带电粒子束(例如，以光栅扫描模式扫描)。如本区技术人员所知晓的，耦合到带电粒子柱的一个或多个透镜(未示出)可实践扫描图案。被扫描的区通常是样本总面积的极小一部分。例如，样本可以是直径为200或300毫米的半导体晶片，而晶片上扫描的每个区可以是宽度和/或长度以微米或数十微米测量的矩形区。

在一些实施方式中，为了评估包括蚀刻到样本中的两个或更多个孔的样本255，可用FIB柱230沿着对角线切口铣削样本，且随后用SEM柱220以自上而下的模式(即，以垂直于样本255表面的角度)进行成像。此种处理可检测以一角度蚀刻的孔的中心到中心距离的差异，若孔以90度垂直蚀刻，则不会出现此种差异。下文参照图3至图8图描述使用此种技术检测倾斜孔的更多细节。

尽管没有在图2中示出，但是系统200可包括一个或多个控制器、处理器或其他硬件单元，其通过执行储存在一个或多个计算机可读存储器中的计算机指令来控制系统200的操作，这对于本领域技术人员而言是众所周知的。举例而言，计算机可读存储器可包括固态存储器(如随机存取存储器(random access memory；RAM)和/或只读存储器(read-onlymemory；ROM)，其可以是可编程的、可快速更新的，和/或类似者)、盘片驱动器、光储存装置或类似的非暂时性计算机可读储存介质。

沿对角线切口铣削样本

如上所述，本公开内容中阐述的实施方式可用于评估样本，如样本255，其包括蚀刻到样本中的两个或更多个孔。可用聚焦离子束沿对角线切口铣削样本，且随后用扫描电子显微镜束以垂直于样本表面的角度进行成像。此种处理可检测与基板的较深部分相比，基板的表面是否存在孔的中心到中心距离的差异。若蚀刻的孔完全垂直(即，相对于基板表面成90度角)，相邻孔之间的中心到中心的距离将在整个铣削深度保持恒定。另一方面，若此种处理检测到在基板表面蚀刻的孔的中心到中心的距离与在铣削深度的中心到中心的距离相比存在差异，则实施方式可确定这些孔是以非垂直角度(即，除90度以外的角度)蚀刻的，并且可确定蚀刻孔的实际角度。

为了说明，参看图3，该图是示出与根据本公开内容的一些实施方式的方法300相关联的步骤的流程图，比参看图4A及图4B，其是进行了方法400的步骤的半导体晶片400的简化横截面视图。半导体晶片400可包括多个孔，如数千或数百万个小特征尺寸、高深宽比孔的阵列，这些孔形成为穿过在区域425中在半导体基板410上形成的一个或多个层420，区域425可根据本公开内容的实施方式进行评估。仅出于说明的目的，半导体晶片400被示为具有两个垂直蚀刻孔440及两个以角度β蚀刻的孔460，此角度导致非垂直的“倾斜”孔。包括重叠区域中示出的孔440及460仅是为了解释的目的。本领域技术人员将理解，半导体晶片400实际上将在区域425中仅包括这一组孔440或这一组孔460中的一者，区域425可根据本文公开的方法进行评估。为了进一步简化下文的论述，有时蚀刻到半导体晶片400中的孔在下文统称为“孔440、460”。由于半导体晶片400仅包括一组孔440或一组孔460，此种描述被理解为是指无论是哪一组孔，给定样本晶片400实际包括：孔440或孔460。本公开内容中描述的实施方式教导了一种确定半导体晶片400是包括垂直定向孔(如孔440)还是倾斜孔(如孔460)的方法。

图4A及图4B中也示出了在半导体晶片400内的深处形成的结构450，孔440、460意欲直接形成在该结构450上方。作为一个非限制性示例，孔440可以是穿过介电材料的一层或多层420形成的过孔，并且结构450可以是形成在基板410上的存储器单元或类似电子元件的一部分。结构450不必存在于所有样本中，且本公开内容中描述的实施方式可检测孔440、460是垂直形成还是倾斜形成，无论诸如结构450的结构是否形成在孔下方。

方法300的初始步骤可包括在扫描电子显微镜(如图2所示的SEM柱220)的视场下移动晶片400，并且使用自上而下的模式在包括孔440、460阵列的区域中拍摄晶片的初始图像(方块310)，在自上而下的模式中，SEM束垂直于晶片400的表面430。可使用例如已知的图像分析技术来评估初始图像，以确定阵列中的一对孔之间的中心到中心的距离(方块320)。在一些实施方式中，确定中心到中心距离的成对的孔可以是为如图4A及图4B所示的相邻孔。然而，在其他实施方式中，孔不需要相邻，并且可被多个其他孔分隔开。作为简单的非限制性示例，在具有5列100个孔(即，100行)的孔阵列中，方块320可确定第1列第10行的第一孔与第1列第40行的第二孔之间的中心到中心距离。或者，方块320可确定第1列第10行的第一孔与第5列第10行的第二孔之间的中心到中心距离。如本领域技术人员可理解的，当在方块320中确定中心到中心的距离时，可选择阵列中的任何两个孔，前提是在方法300的后续步骤中选择这些孔之间具有相同预期间距的孔以用于比较。

接下来，半导体晶片400可在聚焦离子束柱(如图3所示的FIB柱230)的视场下移动，并且包括成像孔的区域可用对角线切口470进行铣削(方块330)。如图4B所示，可以以角度α形成对角线切口470，使得切口470在与孔440、460中的第一个孔被蚀刻的位置稍微间隔开的区域425a中开始，并且随着切口延伸到孔440、460中的第二个孔被蚀刻的区域425b而变得更深。

在形成对角线切口470之后，半导体晶片400可被移动回到SEM柱的视场下，并且可使用相同的自上而下模式拍摄区域425中的晶片的包括有在方块310成像的相同的孔的第二图像(方块340)，在该自上而下模式中，与用于第一图像的SEM束相同，SEM束垂直于晶片400的表面430。可评估第二图像，以通过使用例如与用于确定第一图像中的孔的中心到中心的距离的相同图像分析技术来确定由对角线切口470所限定的表面处的已经在方块320中确定了中心到中心的距离的相同两个孔之间的中心到中心的距离(方块350)。

接下来，可将(在方块350中确定的)第二中心到中心距离与(在方块320中确定的)第一中心到中心距离进行比较，以确定两次测量之间是否存在差异，并评估孔是否以不期望的倾斜角度被蚀刻(方块360)。例如，如图4B所示，若形成在晶片400中的孔是倾斜孔460，则孔之间的中心到中心的距离将随着对角线切口而增大。因此，两个测量值相差Δx。另一方面，若中心到中心的距离不租着对角线切口变化(即，Δx＝0)，则在晶片400中形成的孔是以与表面430成90度角蚀刻到晶片中的垂直孔。可理解，对于孔460的给定倾斜角度β，较高角度的对角线切口将导致区425b中更深的切口及更大的Δx。

除了确定样本400中蚀刻的孔是垂直孔440还是倾斜孔460之外，在一些实施方式中，也可计算孔的实际角度β。如前所述，若在方块320与350之间测量的中心到中心的距离没有差异，则在一些情况下，可假设孔是垂直的，如孔440。另一方面，若在方块320与350中测量的中心到中心的距离之间存在差异，则可得出孔是倾斜的结论，如孔460，并且一些实施方式可使用下文描述的技术的一者来计算孔的精确倾斜角度β(例如，在方块360中)。

轴上孔倾斜角测量

例如，一些实施方式块330可包括额外的子步骤，以确定孔440、460是否在铣削出对角线切口470之前以倾斜角度被蚀刻及倾斜方向。例如，在一些实施方式中，方块330可包括形成初始对角线切口，以确定切口前及切口后的孔之间的中心到中心距离是否改变，并且若距离确实改变，则使用成像技术来确定孔460倾斜的方向。一旦方向被确定，则第二对角线切口(即，对角线切口处470)可在倾斜方向上在正在被评估的区域中形成。随后，此种实施方式可使用以下公式计算蚀刻倾斜孔460的角度β：

其中β是孔的倾斜角度，α是对角线切口470的角度(角度已知，且与角度β在同一水平面上)，x是在方块320中测量的第一孔与第二孔之间的中心到中心的距离，Δx是在方块360中确定的在方块320与350的中心到中心的测量值之间的差异，h是第二孔在方块360中成像的铣削深度与其在方块320中成像的深度之间的距离。图5是根据一些实施方式及的图4B所示半导体晶片的简化横截面视图及上述公式(1)所评估的区域的数学表示。

公式(1)可简化为以下：

在图6的简化图示中相对于两个倾斜孔460来描述距离Δx。如图6所示，从铣削操作之前拍摄的第一图像测量的一对倾斜孔460(邻近区域425a的第一孔及区域425b中的第二孔)之间的中心到中心的距离(例如，在方块320中从晶片400的第一图像测量)被示为第一图像中两个孔的中心460a之间的距离x。图6还示出了在晶片沿着对角线切口470被铣削之后从晶片400拍摄(例如，如在方块340中拍摄)的第二图像中所表示的区域425b中的孔的中心460b，其中区域425b中的倾斜孔460的中心从孔中心460a移动到孔中心460b(这是由于拍摄第二图像时所处的深度及倾斜孔的角度所导致的)。

一旦计算出倾斜角，就可使用该角度(例如，由在半导体晶片400上制造电子元件的制造商使用)来确定倾斜角是否在可接受的制造公差内，或者是否剔除晶片400。

离轴孔倾斜角测量

在其他实施方式中，角度α及β不需要在相同的方向上，且因此不包括额外的子步骤，如上文结合方块330描述的那些步骤。例如，图7A是绘示当对角线切口470与倾斜孔460不在同一水平面上，并在比较一对倾斜孔460的第一图像(例如，在方块320中测量并且由两个孔中心460a之间的距离x示出)与这些倾斜孔460的第二图像(例如，在方块340期间拍摄的第二图像中，区域425b中的孔中心已经移动到孔中心460b)时，区域425b中的孔的位置变化的简化图示。相反，对角线切口470的方向与倾斜孔的方向可相差某个未知的角度。

此种实施方式仍然可使用以下公式计算蚀刻倾斜孔460的角度β：

其中，β是孔的倾斜角度，α是对角线切口470的角度(角度已知，但是与角度β的方向是离轴的)，x是在铣削前的第一图像中测量的第一孔与第二孔之间的中心到中心的距离，Δx是对角线切口之前及之后倾斜孔的精确位置的差异，h是铣削后的第二图像中第二孔成像的铣削深度与第一图像中第二孔成像的深度之间的距离，而θ是第一虚线480和第二虚线482之间的角度，第一虚线480平分最初成像时的两个孔460的孔中心460a，第二虚线482评平分最初成像时区域425b中孔的孔中心460a及第二图像中区域425b中孔的孔中心460b，如图7A所示。

公式(3)可简化为：

且公式(4)可简化为：

一旦计算出倾斜角，就可使用该角度(例如，由在半导体晶片400上制造电子元件的制造商使用)来确定倾斜角是否在可接受的制造公差内，或者是否剔除晶片400。

在一些情况下，即使孔以不希望的倾斜角度被蚀刻，第一图像和第二图像中的孔之间的中心到中心的距离也可能不会改变。即，给定角度θ及偏移Δx的特定组合，中心到中心的距离可能不会改变。为了进行说明，参看图7B，图7B是绘示当对角线切口470与倾斜孔460不在同一水平面上且每个图像中的孔之间的中心到中心距离相同时，一对倾斜孔460的铣削前及铣削后的图像之间的孔的位置变化的简化图示。

如图7B所示，在如本文所述对角线铣削之前，一对倾斜孔460间隔开距离X(例如，如每个孔的孔中心460a之间的距离X所示)。在对角线铣削处理之后，区域425b中的倾斜孔的中心从位置460a移动到位置460b。尽管位置460b与位置460a间隔开距离Δx，但是区域425b中的孔实际上与邻近区域425a的孔相距相同的距离X。因此，若孔之间的中心到中心的距离改变或者孔之间的方向(方位角)改变，一些实施方式可确定孔以某一倾斜角度被蚀刻(方块360)。换言之，若孔之间的中心到中心距离以及孔之间的方向(方位角)保持不变，则实施方式可确定孔被垂直蚀刻。具有多个孔的样本的示例

为了提供本公开内容中阐述的实施方式的一些方面的上下文，参看图8，图8是根据一些实施方式的半导体晶片上的可包括相邻的孔的区的简化图示，可评估这些孔以确定这些孔是否以倾斜角度被蚀刻。具体地，图8包括晶片800的俯视图及晶片800的特定部分的两个放大视图。晶片800可以是例如200毫米或300毫米的半导体晶片，并且可包括形成在其上的多个集成电路810(在所示的示例中为52个)。集成电路810可处于制造的中间阶段，并且本文描述的去层(delayering)技术可用于评估及分析集成电路的一个或多个区域820。例如，图8的展开图A描绘了集成电路810一者的多个区域820，这些区域可根据本文描述的技术进行评估及分析。展开图B描绘了那些区域820中的一个，其包括形成在其中的孔阵列830。

本公开内容的实施方式可通过捕获区域820的第一SEM图像，如上所述沿着对角线切口铣削区域820，且随后拍摄区域820的第二SEM图像来分析及评估区域820中的孔。SEM图像可例如通过根据光栅图案在区域内来回扫描SEM束来完成，如在图8的展开图B中以简化格式绘示的扫描图案850。铣削处理可通过根据类似的光栅图案在区域内来回扫描FIB束来对区域820进行铣削，其中光束从开始部分850a到结束部分850b逐行扫描，其中每条扫描线被铣削得比前一条扫描线稍长，使得铣削区域820具有一定角度，其中铣削区域的深度在结束部分850b比在开始部分850a更深。

以上说明书中对方法的任何引用应比照适用于能够执行该方法的系统，并在应比照适用于储存指令的计算机程序产品，这些指令一旦被执行就会使得该方法被执行。类似地，以上说明书中对系统的任何引用应比照适用于可由系统执行的方法，应比照适用于储存可由系统执行的指令的计算机程序产品；并且说明书中对计算机程序产品的任何引用都应比照适用于当执行储存在计算机程序产品中的指令时可执行的方法，并且应比照适用于被配置为执行储存在计算机程序产品中的指令的系统。

出于解释的目的，上文的描述使用了特定的术语来提供对所描述的实施方式的全面理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，为了实践所描述的实施方式，这些特定的细节并非是必需。例如，尽管上述公开的数个具体实施方式使用示例性半导体晶片作为样本，但是本公开内容的实施方式可用于对包括在除半导体晶片之外的基板上形成的纳米结构的其他类型的样本进行去层。因此，本文描述的特定实施方式的前述描述是出于说明及描述的目的而呈现的，并非意欲穷举或将实施方式限制于所公开的精确形式。此外，尽管上文公开了本公开内容的不同实施方式，但是在不脱离本公开内容的实施方式的精神及范围的情况下，可以以任何合适的方式组合特定实施方式的具体细节。

此外，对于本领域技术人员而言显而易见的是，鉴于上述教导，诸多修改及变化是可能的。例如，尽管图3绘示了根据一些实施方式的步骤的特定顺序，但是该顺序在其他实施方式中可进行变化。作为一个特定示例，在一些实施方式中，可在捕获第一图像和第二图像之后的任何适当时间确定第一图像和第二图像中相邻孔之间的中心到中心距离。作为另一个示例，在一些实施方式中，单个图像可用于在方块320与方块350两者中确定孔的中心到中心的距离。例如，样本中形成的孔通常是具有相同间距的孔的大型阵列的一部分。在方块340中拍摄的单个图像可捕捉被铣削区域中的孔及被铣削区域之外的与该区域内的孔处于相同的孔阵列中的孔。由于阵列中的孔的间距是一致的，因此在一些实施方式中，方块360可将在方块330中铣削的区域内的孔的中心到中心的距离与铣削区域外的孔的中心到中心的距离进行比较。

因为本公开内容的所示实施方式在大部分情况下可使用本领域技术人员已知的电子部件及电路来实现，所以为了理解及领会本公开内容的基本概念，并且为了不混淆或偏离本公开内容的教导，对这些细节的解释不会超过如上所述认为必要的程度。

Claims (20)

1.一种评估包括多个孔的样本区域的方法，所述方法包括以下步骤：

通过使用第一带电粒子束扫描包括所述多个孔的所述样本区域，以拍摄所述区域的第一图像；

评估所述第一图像以确定所述多个孔中的第一孔与第二孔之间的第一中心到中心距离；

以一定角度在所述区域内的包括所述第二孔的区中铣削出对角线切口，使得被铣削的所述区中的所述第二孔所在的铣削所述样本的上表面相对于所述第一孔所在的所述样本的上表面凹陷；

随后，通过使用所述第一带电粒子束扫描包括所述第一孔及所述第二孔的所述样本区域，以拍摄所述区域的第二图像；

评估所述第二图像以确定所述多个孔中的第一孔与第二孔之间的第二中心到中心距离；及

将所述第二中心到中心距离与所述第一中心到中心距离进行比较。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：确定所述孔倾斜的角度β。

3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括以下步骤：若所述角度β大于预定值，则从制造流水线上剔除所述样本。

4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：根据以下公式确定所述孔倾斜的角度β：

其中α是对角线切口的角度，x是在所述第一图像中测量的所述第一孔与所述第二孔之间的所述中心到中心的距离，并且Δx是所述对角线切口之前及之后所述第二孔的所述精确位置的差异且θ是在第一虚线与第二虚线之间的角度，所述第一虚线平分所述第一图像中的所述第一孔与所述第二孔的中心，所述第二虚线平分最初成像的所述第二孔的中心与所述第二图像中所述第二孔的所述中心。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一孔在所述区域的以一定角度铣削的所述区之外。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个孔以在第一水平面内倾斜的角度被蚀刻，并且所述样本在所述第一水平面内被铣削。

7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括以下步骤：根据以下公式确定在所述多个孔倾斜的位置处的所述孔倾斜的角度β：

其中α是对角线切口的角度，x是在所述第一图像中测量的所述第一孔与所述第二孔之间的所述中心到中心的距离，并且Δx是所述第二图像及所述第一图像的所述中心到中心的测量值的差。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述样本位于包括扫描电子显微镜(SEM)柱及聚焦离子束(FIB)柱的评估工具的真空腔室中，并且所述第一图像及所述第二图像是使用所述SEM柱拍摄的，并且所述铣削是使用所述FIB柱执行的铣削。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述样本是半导体晶片。

10.一种用于评估包括多个孔的样本区域的系统，所述系统包括：

真空腔室；

样本支撑件，所述样本支撑件被配置为在样本评估处理期间将所述样本保持在所述真空腔室中；

扫描电子显微镜(SEM)柱，所述扫描电子显微镜柱被配置为将第一带电粒子束导入所述真空腔室中；

聚焦离子束(FIB)柱，所述聚焦离子束柱被配置为将第二带电粒子束导入所述真空腔室中；

处理器及耦合到所述处理器的存储器，所述存储器包括多个计算机可读指令，当由所述处理器执行时，所述指令使得所述系统：

通过使用第一带电粒子束扫描包括所述多个孔的所述样本区域，以拍摄所述区域的第一图像；

评估所述第一图像以确定所述多个孔中的第一孔与第二孔之间的第一中心到中心距离；

以一定角度在所述区域内的包括所述第二孔的区中铣削出对角线切口，使得被铣削所述区中的所述第二孔所在的铣削所述样本的上表面相对于所述第一孔所在的所述样本的上表面凹陷；

随后，通过使用所述第一带电粒子束扫描包括所述第一孔及所述第二孔的所述样本区域，以拍摄所述区域的第二图像；

评估所述第二图像以确定所述多个孔中的第一孔与第二孔之间的第二中心到中心距离；及

将所述第二个中心到中心的距离与所述第一个中心到中心的距离进行比较。

11.根据权利要求10所述的用于评估样本的系统，其中所述处理器进一步使所述系统确定所述孔倾斜的一角度β。

12.根据权利要求10所述的用于评估一样本的系统，其中所述处理器进一步使所述系统根据以下公式确定所述孔倾斜的角度β：

其中α是对角线切口的角度，x是在所述第一图像中测量的所述第一孔与所述第二孔之间的所述中心到中心的距离，并且Δx是所述对角线切口之前及之后所述第二孔的所述精确位置的差异且θ是第一虚线与第二虚线之间的角度，所述第一虚线平分所述第一图像中的所述第一孔与所述第二孔的中心，所述第二虚线平分最初成像的所述第二孔的中心与所述第二图像中所述第二孔的所述中心。

13.根据权利要求10所述的用于评估样本的系统，其中所述多个孔以在第一水平面内倾斜的角度被蚀刻，并且所述处理器进一步使所述系统在所述第一水平面内铣削所述样本。

14.根据权利要求13所述的用于评估样本的系统，其中所述处理器进一步使得所述系统根据以下公式确定在所述多个孔倾斜的位置处的所述孔倾斜的角度β：

其中α是对角线切口的角度，x是在所述第一图像中测量的所述第一孔与所述第二孔之间的所述中心到中心的距离，并且Δx是所述第二图像及所述第一图像的所述中心到中心的测量值的差。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的用于评估样本的系统，其中所述第一孔在所述区域的以一定角度铣削的所述区之外。

16.一种非暂时性计算机可读存储器，其储存指令以用于通过以下步骤评估包括多个孔的样本区域：

通过使用第一带电粒子束扫描包括所述多个孔的所述样本区域，以拍摄所述区域的第一图像；

评估所述第一图像以确定所述多个孔中的第一孔与第二孔之间的第一中心到中心距离；

以一定角度在所述区域内的包括所述第二孔的区中铣削出对角线切口，使得被铣削的所述区中的所述第二孔所在的铣削所述样本的上表面相对于所述第一孔所在的所述样本的上表面凹陷；

随后，通过使用所述第一带电粒子束扫描包括所述第一孔及所述第二孔的所述样本区域，以拍摄所述区域的第二图像；

评估所述第二图像以确定所述多个孔中的第一孔与第二孔之间的第二中心到中心距离；及

将所述第二中心到中心距离与所述第一中心到中心距离进行比较。

17.根据权利要求16所述的非暂时性计算机可读存储器，其中用于评估所述区域的所述指令进一步包括用于确定所述孔倾斜的角度β的指令。

18.根据权利要求16所述的非暂时性计算机可读存储器，其中用于评估所述区域的所述指令进一步包括用于根据以下公式确定所述孔倾斜的角度β的指令：

其中α是对角线切口的角度，x是在所述第一图像中测量的所述第一孔与所述第二孔之间的所述中心到中心的距离，并且Δx是所述对角线切口之前及之后所述第二孔的所述精确位置的差异且θ是第一虚线与第二虚线之间的角度，所述第一虚线平分所述第一图像中的所述第一孔与所述第二孔的中心，所述第二虚线平分最初成像的所述第二孔的中心与所述第二图像中所述第二孔的所述中心。

19.根据权利要求16所述的非暂时性计算机可读存储器，其中所述多个孔以在第一水平面中倾斜的角度被蚀刻，并且用于评估所述区域的所述指令进一步包括根据以下公式确定在所述多个孔倾斜的位置处所述孔倾斜的角度β的指令：

其中α是对角线切口的角度，x是在所述第一图像中测量的所述第一孔与所述第二孔之间的所述中心到中心的距离，并且Δx是所述第二图像及所述第一图像的所述中心到中心的测量值的差。

20.根据权利要求16至19中任一项所述的非暂时性计算机可读存储器，其中所述第一孔在所述区域以一定角度铣削的所述区之外。