CN118103665A - 测量样品的方法和实施该方法的显微镜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于以显微镜测量样品(100)的方法(200)，该方法包含以下步骤：测量(S210)该样品(100)的倾角(131、132)；基于该倾角(131、132)校正(S220)该样品(100)的取向；以及扫描(S230)该样品。

Description

测量样品的方法和实施该方法的显微镜

技术领域

本发明大体上有关一种用于以显微镜测量样品的方法、以及实施该方法的显微镜。更具体而言，该方法允许补偿或校正样品定位倾角。

本申请案主张美国专利申请案第17/501,238号的优先权，其内容是以引用方式并入本文供参考。

背景技术

在各种技术领用中，通常不仅需要检查样品表面，还需要检查其整个垂直深度。在某些情况中，可通过使用能够看穿样品的成像装置来使其成为可能。在某些情况中则无法进行，例如因为样品的复杂性或其材料之故。

例如，已知半导体装置中实施有垂直结构。这些结构可为例如垂直连接或电容器阵列，其具有所谓的高深宽比(HAR)结构配置等。通常倾向于检查这些结构如何沿着其垂直方向演变。

图1A说明这类结构的一实例。特别是，图1A示意说明样品100A的截面，其可为例如半导体晶片的一部分。样品100A具有顶表面101，其通常是实质上平坦的。在样品中实施一个或多个通道102A-102N。通道102A-102N可经蚀刻并保持为空的以供用于如所述的后续测量，或填充一个或多个各种层。在实现这种深且窄的通道时，难以控制其于整个晶片间的垂直取向。

应理解，为求表示清晰，样品100A的其他功能元件并未示出。例如，样品100A可包含实施各种电子部件(诸如晶体管、电阻或电容器)的多个水平层107A-107N。通道102A-102N的一个示例功能可为例如填充导电性材料并提供在两个或多个这些层107A-107N之间的互连。因此，通道取向与希望的取向匹配是重要的，其通常是以足够的精确度垂直于晶片表面，但并不限制于此。否则，参照上述示例功能，无法正确建立对功能单元上方或下方的所需接触。作为另一示例，通道可用于实施电容器板，因此通道的未对准会导致电容与设计值不同。

因此，控制通道102A-102N的取向是重要的、且对于制造器件的良率有显著影响。通道102A-102N变得越长，精确控制其特性就越重要。

例如，图1B示意说明样品100B的截面，其中通道102A-102N以相对于垂直方向Y呈角度103存在。为了更佳控制和/或校正制程，制造者倾向了解图1A的情况或图1B的情况是否源于其制程。虽然角度103为相对于垂直方向Y表示，但样品100的顶表面101可为例如晶片表面。在某些情况中，此表面可被视为一参考表面，可使用下述方法来测量针对该参考表面的通道倾角。

因此已经开发出一种方法来评估这类通道102A-102N的垂直演变。如图1C中示意说明，可通过使用蚀刻或研磨构件110来移除样品100B的顶表面101的至少一部分。蚀刻或研磨构件110可为任何已知类型的蚀刻或研磨构件，例如聚焦离子束(FIB)。接着可通过扫描构件120来扫描样品100B的新暴露顶表面，例如扫描式电子显微镜(SEM)、氦离子显微镜(HIM)或通常上的带电粒子显微镜中的电子束。替代或附加上，可使用原子力显微镜(AFM)中的尖端作为能够扫描样品表面的扫描构件，或更一般而言，任何已知类型的扫描构件。虽然图1C中所示研磨实质上平行于顶表面101，但本发明并不限制于此，而且沿其进行研磨的平面可相对于顶表面101倾斜。

通过重复研磨和扫描程序，可逐步获得在样品100B的各个垂直位置处的各个图像。通过基于这些图像重建模型，可确定通道102A-102N的垂直演变。

然而，为了确保正确测量，样品100需要被精确定位。例如，如图1D所示，由于例如粉尘粒子130的存在，使得样品100A(其中通道102A-102N实质垂直对准)可能被定位为其顶表面101相对于水平表面X呈一角度132。

如果未考虑这一点，则在进行上述研磨和扫描方法时，就会发生图1D的情形，其中得自扫描和研磨方法的重建模型将显示出通道102A-102N呈现相对于垂直方向Y的角度131。

发明内容

因此需要提供一种允许显微镜检测出图1D的情形的方法，以能够实现图像样品100的正确体积重建。

此需求通过独立权利要求的特征实现。从属权利要求的特征定义了进一步的实施例。

本发明大体上是基于样品取向中的倾角可被检测、且若需要可校正倾角的概念。例如，可在扫描样品之前对样品的位置进行校正，或样品可被扫描且从截面图像进行的后续体积重建可通过考虑倾角而加以校正。仍可替代地，样品可沿着通过考虑倾角而校正的平面被蚀刻和/或被扫描。

一方面可特别有关一种用于以显微镜测量样品的方法，该方法包含以下步骤：测量该样品的倾角131、132，基于该倾角校正该样品的取向，扫描该样品。

由于此配置，可有利地校正样品的位置以补偿测量的倾角。

在一些实施方式中，该方法更包含以下步骤：检查该倾角是否落入预定区间内。

由于此配置，可有利于不需要校正时避免对样品的位置校正、和/或如果先前的校正不充足时持续校正样品的位置、和/或实施逐步校正方法。

一方面可进一步有关用于以显微镜测量样品的方法，该方法包含以下步骤：测量该样品的倾角，扫描该样品，基于该倾角校正扫描图像中的一体积重建。

由于此配置，可有利地通过考虑倾角的体积重建来校正创建的样品模型，使得样品的体积模型(例如一3D模型)不会受到倾角的影响。

一方面可进一步有关一种用于以显微镜测量样品的方法，该方法包含以下步骤：测量该样品的倾角，基于该倾角校正扫描平面，扫描该样品。

由于此配置，可有利地沿着基于倾角计算的平面(例如平行于倾角的平面)来测量样品，使得扫描所产生的图像可针对倾角而进行补偿。

在一些实施方式中，倾角可包含由样品的预定表面和预定平面所形成的至少一角度。

在一些实施方式中，该预定表面可为顶表面、水平层、侧表面、底部表面中的任一者，该预定平面可为该显微镜的扫描平面。

由于此配置，可有利地测量相对于作为参考的显微镜扫描平面的多个表面的倾角。这使得后续的扫描能够在如前述校正倾角的同时沿着扫描平面执行。

在一些实施方式中，该预定表面可为顶表面、水平层、侧表面、底部表面中的任一者，该预定平面可为一水平面XZ。

由于此配置，可有利地测量相对于作为参考的水平面的多个表面的倾角。这使得能够方便使用水平面来定位该样品。

在一些实施方式中，该测量步骤可通过将光束聚焦于样品上并且测量所产生的焦距来执行。

由于此配置，可有利地轻易且精确进行测量步骤。

在一些实施方式中，该光束可为也用于扫描步骤的扫描光束。

由于此配置，可有利地将显微镜内的相同光束用于多个步骤。

在一些实施方式中，焦点可指向聚焦标记。

由于此配置，可有利地通过适当选择标记的特性来改善聚焦。此外，标记的位置也可被选定，以于该样品的预定位置处实现测量步骤。

在一些实施方式中，该方法可更包含以下步骤：实现一个或多个聚焦标记。

由于此配置，可有利地在样品的选定位置处实现标记。这些位置的定位知识可有利地用于测量步骤中。

在一些实施方式中，测量步骤可通过于样品上反射光束来执行。

由于此配置，可有利地轻易且可靠测量样品的位置。此外，接收反射光束的检测器可配置成直接指出样品何时处于一预定位置，因而允许通过逐步校正将样品定位至该预定位置，其并不需要精确测量样品的位置数值。

在一些实施方式中，测量步骤可包含测量该样品的至少三个点。

由于此配置，可有利地检测与倾角相对应的平面，该平面由这三个点来识别。

在一些实施方式中，该方法可更包含以下步骤：将测量点拟合至识别该倾角的一平面。

由于此配置，可通过从拟合产生的平面来识别倾角平面。

在一些实施方式中，测量步骤可包含以下步骤：测量样品的预定数量的点的步骤、将测量点拟合至一平面的步骤。

由于此配置，可有利地减少从一个或多个错误测量点产生的误差。

在一些实施方式中，该测量步骤可包含以下步骤：测量样品的多个点的步骤，基于预定临界值来移除一个或多个测量点的步骤，以及将测量点拟合至不含移除点的一平面的步骤。

由于此配置，可有利地移除因错误测量而产生的点，并且因而增加倾角测量的精确度。

在一些实施方式中，扫描步骤可包含以下步骤：移除样品的顶表面的至少一部分的步骤、以及扫描样品的步骤。

由于此配置，可有利地逐步于不同高度处扫描样品，因而能够随后沿着其深度或垂直方向重建样品的模型。

在一些实施方式中，该方法可更包含以下步骤：测量样品中的垂直结构。

由于此配置，可有利地确定样品中的垂直结构是否如预期取向，而无因倾角所引起的误差。

在一些实施方式中，该样品可为半导体晶片、或其一部分。

由于此配置，可有利地测量半导体晶片中的垂直结构的演变，较佳为半导体晶片、或其部分，诸如试片(coupons)。

一方面可进一步有关包含处理器和内存的显微镜，其中该内存储存指令，所述指令配置成使处理器控制显微镜、以执行如前述权利要求中任一项所述的方法。

由于此配置，可有利地控制显微镜以实现任何上述优势。

一方面可进一步有关包含指令的计算机程序，当由处理器执行时，所述指令配置成使处理器控制显微镜、以执行上述方法步骤中的任一者。

附图说明

在整个说明书中，为了易于理解而参考附图，其中相同元件标号表示相似的元件，且其中：

图1A至图1D示意说明样品100的透视图，用于描述根据现有技术的用于测量样品的方法的阶段；

图2A示意说明一测量方法200，而图2B和图2C分别示意说明样品100的上视图和侧视图；

图3示意说明一测量方法300；

图4示意说明一测量方法400；

图5示意说明一测量方法500；

图6示意说明样品100的侧视图和用于测量该样品的位置的部件；

图7示意说明测量步骤710；

图8示意说明测量步骤810；

图9示意说明测量步骤930；

图10示意说明一测量方法1000；

图11示意说明一显微镜1100。

具体实施方式

本公开的一些实例大体上提供多个电路或其他电气器件。对于电路和其他电气器件、以及各所提供的功能的所有引用并非旨在限于仅涵盖本文所说明及描述的内容。虽然可对所揭露的各种电路或其他电气器件指定特定标记，但这类标记并非旨在限制电路和其他电气器件的操作范围。这些电路和其他电气器件可基于所需的电气实施方式的特定类型而以任何方式彼此结合和/或分开。应当理解，本文所揭露的任何电路或其他电气器件可包括任何数量的微处理器、图形处理器单元(GPU)、集成电路、内存装置(例如，FLASH、随机存取内存(RAM)、只读存储器(ROM)、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、或其他合适变化例)、以及可彼此共同作用以执行本文所揭露的(多个)操作的软件。此外，任一个或多个电气器件可配置以执行一程序代码，其实现为经程序化以执行所揭任何数量的功能的非瞬时计算机可读取介质。

以下，将参考附图来详细说明本发明的实施例。应理解，下述实施例说明并非以限制概念进行。本发明的范围并未受限于以下所述实施例或附图，其仅为例示性。

附图被视为是示意图，附图中所示元件并不必然按比例绘示。相反，各种元件被呈现使本领域技术人员明白其功能和一般性目的。在附图中所示或在本文中描述的于功能性方块、器件、部件、或其他实体或功能性单元之间的任何连接或耦接也可通过间接连接或耦接来实施。多个部件之间的耦接也可建立于无线连接上。功能性方块可使用硬件、固件、软件、或其组合来实施。

图2A示意说明一测量方法200。图2B和图2C分别示意说明样品100的上视图和侧视图，用于进一步解释方法200和一些选择性特征。

方法200大体上是基于测量样品100的倾角以及在扫描样品之前基于倾角来校正样品的取向的概念。在一些实施方式中，样品100可理解为半导体晶片的一部分，其已经自晶片切割以供分析。这可被称为试片。

特别是，方法200包含一步骤S210，以测量样品100的倾角132。一般而言，倾角可被理解为识别样品的表面相对于预定平面有多少差异的任何数值指示。样品可因而包含由样品100的预定表面和预定平面所形成的至少一个角度。例如，如图1D所示，倾角132可被理解为介于水平面XZ和样品100的顶表面101、或底部表面106之间的角度。在本申请案的情境中，顶表面101可被理解为当样品定位至显微镜时实质对齐于水平面且位于样品100的顶部的一表面。较佳地，顶表面101可被理解为还没有基于显微镜扫描目的(例如参考图9中的步骤S932所述)而经蚀刻、或研磨、基于扫描目的之处理的顶表面的一部分。然而，本发明不限于此，且如图1D所示，倾角131可被理解为是介于垂直平面YZ和样品100的侧表面104、105之间的角度。显然，倾角可表示为具有一特定取向的角度、或角度组合。例如，倾角132可描述为相对于水平XZ平面、沿着XZ平面中的一特定方向的角度。可替代、或附加地，倾角132可描述为相对于水平XZ平面、沿着X方向的第一角度与沿着Z方向相对于水平XZ平面的第二角度的组合。仍可替代、或附加地，倾角132可描述为一平面。

一般而言，倾角可被理解为样品100的预定表面未对准于显微镜的坐标系统中的预定平面的指示。在一些较佳实施方式中，样品100的预定表面可为顶表面101，而预定平面可为显微镜的扫描平面。扫描平面可被理解为在每个扫描操作时显微镜所沿其聚焦扫描构件120的一平面。可替代、或附加地，预定表面可为顶表面101，而预定平面可为水平面XZ。这些实施方式具有利用顶表面101作为样品100的参考表面的优势。这是特别有优势的，因为样品100通常定位至显微镜中使得顶表面101可被测量。然而，将理解，本发明不限于此，其他表面也可被用作样品中的参考表面，诸如侧表面104、105或底部表面106中的任一者。

由于测量步骤S210，因此可测量倾角131、132，即样品100的预定表面相对于预定平面的未对准。本领域技术人员已知有各种方式来测量此倾角。两个特别有利的可能实施方式将于以下参考图2B、图2C和图6来说明。为求描述和解释的清晰，将基于顶表面101的倾角测量来提供说明，然而应当理解，本领域技术人员可获得关于样品100的任何其他表面的类似实施方式。

如图2C所示，测量步骤S210可通过聚焦一光束(例如扫描构件120的光束)于样品100上、并且测量相应聚焦位置或焦距(例如在使用顶表面101作为测量表面时的聚焦高度)来进行。当存在倾角时，光束将聚焦在沿垂直方向Y上的不同点处、在样品100上的对应不同位置XZ处，诸如光束120A、120B所示。在一些实施方式中，为了计算倾角，可测量聚焦高度的绝对值。可替代、或附加地，在一些实施方式中，倾角可由至少两个聚焦点之间的差异得出，诸如ΔH所示。后者方式具有优点在于，不需要相对于一精确特定零值来校准聚焦高度，因为被选定为零值的任何数值在计算各个点之间的高度差异时将被补偿。

在一些较佳实施例方式，用于聚焦和测量焦点的光束可为也用于后续扫描步骤S230的扫描光束120。这具有优点在于，可使用显微镜内的单一设备来计算和执行测量步骤S210和扫描步骤S230两者。

在一些较佳实施方式中，如图2B所示，焦点(即聚焦光束聚焦其上的点)可被引导到聚焦标记240。聚焦标记240通常为具有能够实现或增进自动聚焦程序的形状和/或其他物理特性(诸如任何材料、表面反射性、表面粗糙度等)的结构。因此，通过使用一个或多个聚焦标记240，可有利提供的是，在对应位置处更精确和/或更快速读取样品的位置。此外，如以下将参考图5更详细说明，通过将标记240定位于预定位置处，所述预定位置可放置在预定坐标处。这些坐标的知识可有利地用于后续的倾角确定。这特别可允许避免光束120沿着XZ平面的横向位置的精确测量，因为可通过于使光束120自动聚焦于相应标记(其位置是精确可知的)上来实现精确定位。

本领域技术人员将明白，虽然上述说明是关于用于确定各种样品点的高度并因而确定样品100的倾角的光束120提供的，但本发明不限于此。上述说明特别有利在于，所述显微镜使用光束120作为扫描构件，诸如扫描式电子显微镜(SEM)、氦离子显微镜(HIM)、或通常带电粒子显微镜。然而，本发明并不限于此，例如，通过与原子力显微镜(AFM)的尖端接触来测量样品100的高度可获得样品的倾角，而不是聚焦光束120。

仍可替代、或附加地，在一些实施方式中，测量步骤S210可通过于样品上100反射一光束651来执行。例如，如图6所述，光束发射器650可朝样品100发射一测量光束651。样品的表面(例如顶表面101)可将测量光束651朝检测器660反射。检测器660可为例如一多象限位置传感器，诸如四象限位置传感器，或更具体可为允许确定反射的测量光束651的入射方向和/或位置的任何检测器。

显然，通过适当控制光束发射器650和检测器660，可因此测量沿顶表面101的各个点的高度。可替代、或附加地，顶表面101的取向可有利地通过光束发射器650和检测器660测量，因此可实时确定倾角。

因此已经描述了用于实施测量步骤S210，因而识别样品相对于一预定取向的倾角的各种方式。

方法200可接着更包含一校正步骤S220，以基于所测量的倾角来校正样品100的取向。特别是，样品可被置放在一支撑座上，其取向可被控制以补偿所测量的倾角。

在使用图6所示结构的一些实施方式中，测量光束651可包含一具有预定波长的激光器、或聚焦或准直LED光束。特别是，波长可被设定为通道102A-102N的间距的函数。更具体而言，波长可为大于通道间距至少0.2μm、较佳至少0.5μm，通道间距可为例如小于0.1μm。在一些实施方式中，测量光束可具有大于通道间距的直径，较佳大于至少5倍，甚至较佳大于至少10倍。通过使用波长大于通道间距的光束，光束将不采样微细结构，而是感应表面作为一种有效折射率。主要信号将会是镜面反射(specular reflex)，其被引导到检测器660。当使用多象限检测器660时，可将样品倾斜直到所有象限测量到实质上相同的反射光强度为止。这确保反射光束的表面呈现相对于与发射器650和/或检测器660有关的一已知坐标系统的预定取向。

虽然上述已经提供针对如何配置光信号以允许反射光同时撞击一个以上象限的特定描述，但显然，具体上依样品100的配置而定，本领域技术人员将能够实施数种替代方案。一般而言，当样品的反射表面被定位在一预定取向中时，足以将发射器650和/或检测器660配置成使得反射自样品100的光束能够覆盖多象限检测器660的一个以上象限，较佳为至少三个象限，甚至更佳为至少四个象限。甚至更普遍，足以将发射器650和/或检测器660配置成使得检测器660能够以允许检测器660从检测的信号确定样品100的取向的方式来检测反射自样品100的光束。

反射表面的这种预定取向可在测量步骤S210之前或其之后相对于一已知参考取向加以校准，诸如水平面、或显微镜的聚焦平面。因此，显然，该预定取向可接着用于计算相对于任何参考取向的倾角。可替代、或附加地，若发射器650和检测器660配置成使得该预定取向对应无相对于所选定预定取向的倾角的样品的位置，则这允许在一单个步骤中测量和校正倾角，因此进行步骤S210和S230两者。

例如，发射器650和检测器660可被校准，使得其能够在检测器660上的多象限接收到每象限实质相等光量时，确保样品顶表面平行于预定平面的定位。不需要精确知道预定平面的取向，因为扫描构件120也可相对于相同预定平面来校准，例如通过利用该预定平面、或与其平行的一平面作为扫描平面。因此，通过利用预定平面作为发射器650和检测器550的组合的坐标系统与扫描构件之间的共同参考，样品可以能够确保其用于扫描构件120的操作的取向为无倾角的方式来定位。

因此已经描述了样品如何能够以不含相对于预定平面的倾角的方式定位。如此，即使存在粉尘粒子130、或通常在样品100的倾角的任何非预期因素，可相对于该预定平面而正确定位样品100以进行后续扫描步骤。

方法200可因而更包含扫描该样品100的步骤S230。扫描步骤可利用任何已知技术来实施，例如使用扫描构件120的SEM、氦离子显微镜HIM、或通常的带电粒子显微镜、或AFM等。由于样品100相对于该预定平面的无倾角位置、以及通过利用该预定平面作为扫描步骤S230的参考，使得可正确重建样品100内的垂直结构(诸例如通道102A-102N)的垂直位置。

在一些实施方式中，例如如图3所述，方法200可经修改成包含检查倾角数值的附加步骤S340。特别是，在步骤S210测量该倾角之后，可于步骤S340检查样品的倾角数值是否落在一预定间隔内，诸如可接受的倾角范围。若确定样品的倾角落在该预定可接受范围内，方法300可进行扫描步骤S230。

另一方面，若确定样品的倾角落在预定可接受范围外，则方法可进行校正步骤S220，即基于测量的倾角来校正样品位置。在一些实施方式中，在校正步骤S220之后，方法300可接着进行扫描步骤S230。可替代地，在校正步骤S220之后，方法300可回到测量步骤S210。后者方式可因此确保测量和校正步骤重复进行直到测量的倾角落在可接受范围内为止。这提供了额外优点，即可补偿在校正步骤S220时的样品重新定位期间的可能误差。这可能是例如当用于在校正步骤S220重新定位样品的装置故障或检验结果偏差时的情况。可替代地、或此外，样品100可能在重新定位期间稍微移动，或粉尘粒子130可能会稍微移动，因而导致倾角以非预期方式改变。

此实施方式在测量步骤S210未被配置成输出倾角的精确数值、而仅为指示的情况下也是特别有利的。例如，参考图2C，测量步骤可能指出对应于光束120A的点较高于对应于光束120B的点，其没有精确指出差异性有多大、而仅指出差异落在可接受范围外部。这可通过逐步提高样品100的右部并再次测量倾角来进行校正，直到所测量的倾角落在该可接受范围内为止。

在上述说明中，已经考虑了可在执行扫描步骤S230之前校正倾角。在替代实施方式中，诸如图4的方法400所述，可如前述在步骤S210测量倾角。然而，方法400可进行在其倾斜取向中扫描该样品的扫描步骤S230，而不是重新定位样品以校正倾角。

在这些实施方式中，倾角的数值接着用于步骤S450，基于自扫描步骤S230产生的图像来校正体积重建。也即，可校正基于多次扫描所产生的图像的样品的体积重建或模型的重建，以补偿所测得的倾角，而不是校正样品的位置。本领域技术人员将明白，可实施各种图像转换、和/或图像和/或图像组合的几何操作，以补偿所测得的倾角。这些实施方式具有的优势在于，不需要重新定位样品来校正倾角。

仍可替代地，参考方法200，在步骤S220，可基于倾角来校正扫描平面和/或蚀刻或研磨平面，而不是基于倾角来校正样品取向。

特别是，扫描平面可被校正以补偿倾角。例如，扫描平面可设定为平行于倾角所定义的平面。在具体实施方式中，扫描平面可设定为与倾斜的顶表面101平行。可替代地，扫描平面可设定为平行于沿其研磨顶表面101的平面，其可能不必然平行于顶表面101，而可能相对于顶表面101倾斜。扫描平面可被理解为显微镜沿其扫描样品100的平面。例如，在光学显微镜的情况下，扫描平面可为当样品被扫描时对应于显微镜的聚焦位置的平面。可替代地、或此外，在原子力显微镜的情况下，扫描平面可为对应于测量尖端的零值参考位置的平面。

在一些实施方式中，可替代地、或除基于倾角校正扫描平面之外，可沿着基于倾角而计算的平面来研磨样品。例如，研磨平面可设定为平行于倾角所定义的平面。在具体实施方式中，研磨平面可被校正，以补偿倾角。更具体而言，在一些实施方式中，研磨平面可设定为平行于倾斜的顶表面101，不过本发明并不限于此配置且研磨平面可能相对于倾斜顶表面101倾斜。研磨平面接着可被理解为沿其样品100的顶表面的至少一部分被蚀刻的平面，其是为了在不同深度处扫描样品之目的，诸如参考图1C所述。

因此，显然，基于样品的测量倾角显然可知，可执行各种可能的实施方式以从多次扫描获得样品的重建模型，其通过重新定位样品、校正扫描平面或模型重建来补偿倾角。在一些情况中，可通过一起实施这些技术中的两个或更多个，以利用第一技术校正一部分倾角并利用第二或更多个技术校正一部分倾角。

本发明可因此提供垂直结构(诸如通道102A-102N)沿样品100的垂直方向Y的演变的可靠成像。例如，如图10所示，方法1000与方法200可不同，由于在进一步的步骤S1060测量样品100中的垂直结构102A-102N。显然，图10中所示的步骤S1060结合方法200来进行，其可也结合方法300来进行，或更普遍结合本申请案中所描述的任何其他方法来进行。

通过在倾角已经被校正之后执行步骤S1060，则无论是通过基于倾角校正样品100的位置、聚焦和/或研磨平面、图像、或图像重建，都可避免现有技术中所讨论的问题。

图5说明另一方法500，基于方法200，其不同处在于步骤S560的实施，即实现一个或多个聚焦标记240，如前述说明。通过在测量步骤S210之前允许实施聚焦标记240，可实施具有能实现光束120的更有效率自动聚焦、或光束651的所需反射的特性的聚焦标记。同样在此情况下，为求说明简便，虽已基于方法200来说明方法500，但显然步骤S560可结合本申请案中所述的任何其他方法。

在上述说明中，已经基于各种技术实施方式来描述测量步骤S210，而没有对所要测量样品100的点数量进行具体限制。

在一些实施方式中，测量步骤S210可通过测量样品100的至少三个点来实施。在一些实施方式中，方法可更包含拟合步骤，以将测量点拟合至识别倾角131、132的一平面。这允许确定倾角所定义的平面，其通过所述至少三个点。

此外，如图7所示，测量步骤S710可包含步骤S711，即测量样品100的预定数量的点；以及步骤S712，即将测量点拟合至一平面。在较佳实施方式中，拟合步骤S712可包含将测量点拟合至识别倾角的一平面，即基于任何已知拟合算法计算出最佳拟合测量点的一平面。通过该方法，可正确测量拟合所定义的倾角平面，即使有部分的测量是不正确的。

一般而言，随着点的预定数量增加，测量步骤S711的精确度也会增加。当测量受到随机误差ΔY影响的N个点的Y坐标时，两点之间的拟合斜率误差Δtilt将大致随Δtilt/sqrt(N)的函数下降。因此，在一些实施方式中，可选择点的预定数量N，使得可符合一所需误差等级。在实际实施例中，点的数量N可包含点阵列，较佳为不共线，甚至更佳为跨越最大封闭圆直径的一平面。在一些实施方式中，阵列可包含至少3x3个点。

在一些实施方式中，拟合步骤S712的结果也可提供测量点相对于拟合平面的误差的指标。例如，误差可为点离拟合平面的距离的平均值，尽管明白可以各种方式来计算误差指标。若发现误差高于一预定数，则可断定测量表面不够平坦。这个指标可有利地被使用作为样品不适于测量或存在测量问题的警示。

此外，如图8所示，测量步骤S810可另外包含一步骤S813：基于预定临界值移除多个测量点中的一个或多个点。这允许在预定范围外的点可被排除在拟合之外。这可被称为异常值过滤，且已知有各种算法可用于其实施。这种方式尤其有用于允许移除因测量错误而与剩下的点之间有显著差异量的点。应明白，大量的统计方法可实施用于确定要移除哪些点。例如，可计算出测量点与拟合平面间的标准偏差，并可移除与该平面相距大于标准偏差的预定倍数的点。作为替代例，可使用随机样本一致性(RANSAC)算法来实施步骤S813。方法800可接着进行步骤S712，以拟合不含移除点的测量点。

在上述说明中，已基于各种技术实施方式可能描述扫描步骤S230，诸如通过SEM、HIM或AFM。如图9所示，在一些实施方式中，扫描步骤S930可包含移除步骤S931，即移除样品100的顶部部分101的至少一部分；以及扫描步骤S932，即扫描样品100，例如通过SEM、HIM或AFM测量。可通过任何已知的蚀刻或研磨设备来实施移除、或蚀刻、或研磨步骤，以产生顶表面的至少一部分的移除，例如如图1C所述，因此，移除或蚀刻或研磨平面可如所示平行于顶表面或倾斜。通过重复步骤S931和S932，扫描步骤S930允许在样品100的整个深度、或垂直方向中评估结构的垂直演变。

在较佳实施方式中，在步骤S931实施的表面移除，例如如图C所示，可限于形成小于样品顶表面100的50％的区域。这具有的优势在于，在蚀刻区域周围留下足够的平坦表面以供后续、和/或规律的样品倾角检查。

在一些实施方式中，因此可结合任何所述方法来利用方法900校正倾角。更具体而言，可执行用于步骤S931、S932的每预定循环次数校正倾角的方法。

尽管本发明到目前为止已描述为一方法，但显然本发明的多个实施例可也以其他形式来实施。

特别是，如图11所示，显微镜1100可包含处理器1170、以及内存1171。内存1171可储存配置成使处理器1170控制显微镜1100以执行前述任何方法的任何步骤的指令。在一些实施方式中，显微镜可更包含如所示的扫描构件120、发射器650和检测器660中的任一者。

此外，本发明可通过包含指令的计算机程序来实施，当由处理器(例如处理器1170)执行这些指令时，所述指令配置成使处理器控制一显微镜(例如显微镜1100)，以执行如权利要求1至16中任一项所述的方法200、400、400、500。

因此已经描述如何使用显微镜和/或用于控制显微镜的方法以基于沿样品深度取得的多个扫描图像促成样品模型的重建。所描述的实施例尤其允许移除样品定位中的倾角，以产生可靠的扫描工作流程。

虽然本发明已针对某些较佳实施例进行说明和描述，但本领域技术人员在阅读和理解说明书后将可想到等效例和修改例。本发明包括所有这些等效例和修改例，并仅受限于所附权利要求的范围。

附图标记列表

100 样品

101 顶表面

102A-102N 通道

103 角度

104、105 侧表面

106 底部表面

107A、107N 水平层

110 蚀刻构件

120 扫描构件

130 粉尘粒子

131 角度

132 倾角

200 用于测量样品的方法

S210 测量倾角

S220 校正倾角

S230 扫描样品

240 聚焦标记

300 用于测量样品的方法

S340 检查倾角数值

400 用于测量样品的方法

S450 校正体积重建

650 光束发射器

651 光束

660 检测器

S710 测量倾角

S711 测量点

S712 拟合

S810 测量倾角

S811 测量点

S813 异常值过滤

S930 扫描样品

S931 移除部分的顶表面

S932 扫描样品

1100 显微镜

1170 处理器

1171 内存

1000 用于测量样品的方法

S1060 测量垂直结构

Claims (21)

1.一种用于以显微镜测量样品(100)的方法(200、300、500、1000)，该方法包含下列步骤：

测量(S210、S710、S810)该样品(100)的倾角(131、132)；

基于该倾角(131、132)校正(S220)该样品(100)的取向；以及

扫描(S230、S930)该样品。

2.如权利要求1所述的方法(300)，更包含检查(S340)该倾角(131、132)是否落入预定区间内。

3.一种用于以显微镜测量样品(100)的方法(400、500、1000)，该方法包含下列步骤：

测量(S210、S710、S810)该样品(100)的倾角(131、132)；

扫描(S230、S930)该样品；以及

基于该倾角(131、132)校正(S450)扫描图像(S230、S930)中的体积重建。

4.一种用于以显微镜测量样品(100)的方法(200、300、500、1000)，该方法包含下列步骤：

测量(S210、S710、S810)该样品(100)的倾角(131、132)；

基于该倾角(131、132)校正扫描平面；以及

扫描(S230、S930)该样品。

5.如前述权利要求中任一项所述的方法(200、300、400、500、1000)，其中该倾角(131、132)包含由该样品(100)的预定表面和预定平面所形成的角度。

6.如权利要求5所述的方法(200、300、400、500)，其中该预定表面为顶表面(101)、水平层(107A-107N)、侧表面(104、105)、底部表面(106)中的任一者，且该预定平面为该显微镜的扫描平面。

7.如权利要求5所述的方法(200、300、400、500、1000)，其中该预定表面为顶表面(101)、水平层(107A-107N)、侧表面(104、105)、底部表面(106)中的任一者，且该预定平面为水平面(XZ)。

8.如前述权利要求中任一项所述的方法(200、300、400、500、1000)，其中该测量步骤(S210、S710、S810)是通过聚焦光束于该样品(100)上并且测量产生的焦距来进行。

9.如权利要求8所述的方法(200、300、400、500、1000)，其中该光束为也用于该扫描步骤(S230、S930)的扫描光束(120)。

10.如权利要求8或9所述的方法(200、300、400、500、1000)，其中该焦点指向聚焦标记(240)。

11.如权利要求8至10中任一项所述的方法(500)，更包含实现(S560)一个或多个聚焦标记(240)的步骤。

12.如权利要求1至7中任一项所述的方法(200、300、400、500、1000)，其中该测量步骤(S210、S710、S810)是通过反射光束(651)于该样品(100)上来进行。

13.如前述权利要求中任一项所述的方法(200、300、400、500、1000)，其中该测量步骤(S210、S710、S810)包含测量该样品(100)的至少三个点。

14.如权利要求13所述的方法(200、300、400、500、1000)，更包含将测量点拟合(S712)至识别该倾角(131、132)的平面的步骤。

15.如前述权利要求中任一项所述的方法(200、300、400、500、1000)，其中该测量步骤(S710)包含：

测量步骤(S711)，测量该样品(100)的预定数量的点；以及

拟合步骤(S712)，将所述测量点拟合至一平面。

16.如权利要求1至14中任一项所述的方法(200、300、400、500、1000)，其中该测量步骤(S810)包含：

测量步骤(S711)，测量该样品(100)的多个点；

移除步骤(S812)，基于预定临界值移除一个或多个测量点；以及

拟合步骤(S712)，将所述测量点拟合至不含移除的点的一平面。

17.如前述权利要求中任一项所述的方法(200、300、400、500、1000)，其中该扫描步骤(S930)包含：

移除步骤(S931)，移除该样品(100)的顶表面(101)的至少一部分；以及

扫描步骤(S932)，扫描该样品(100)。

18.如前述权利要求中任一项所述的方法(1000)，更包含测量(S1060)该样品(100)中的垂直结构(102A-102N)的步骤。

19.如前述权利要求中任一项所述的方法(200、300、400、500、1000)，其中该样品(100)为半导体晶片或其一部分。

20.一种显微镜(1100)，包含：

处理器(1170)；以及

内存(1171)，

其中该内存(1171)储存指令，所述指令配置成使该处理器(1170)控制该显微镜(1100)，以执行如前述权利要求中任一项所述的方法(200、300、400、400、500、1000)。

21.一种包含指令的计算机程序，当处理器(1170)执行所述指令时，所述指令配置成使该处理器(1170)控制该显微镜(1100)，以执行如权利要求1至19中任一项所述的方法(200、400、400、500)。