TW202300895A - 用於檢查半導體樣本的圖像生成 - Google Patents

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Abstract

提供一種檢查半導體樣本的系統和方法，包括：獲得該樣本的區域的幀序列，該幀序列由被配置成從複數個方向掃描該區域的電子束工具獲取，該序列包括複數個幀組，每組幀從相應方向獲取；以及配準該複數個幀組，並且基於該配準的結果產生該樣本的圖像，包括：針對每個方向，在從該方向獲取的該幀組之間執行第一配準，並且將經配準的幀組組合以生成第一複合幀，從而產生分別對應於該複數個方向的複數個第一複合幀；以及在該複數個第一複合幀之間執行第二配準，並且將經配準的複數個第一複合幀組合以生成該樣本的該圖像。

Description

用於檢查半導體樣本的圖像生成
本公開的主題大體上涉及檢查半導體樣本的領域，並且更具體地，涉及可用於檢查半導體樣本的圖像的生成。
對於與製造元件的超大規模集成相關聯的高密度和高效能的當下需求需要亞微米的特徵、提高的電晶體和電路速度以及改良的可靠性。隨著半導體製程發展，諸如線寬之類的圖案尺寸和其他類型的臨界尺寸持續縮小。這樣的需求需要形成具有高精確度和一致性的元件特徵，其進而使得對製造過程的謹慎監控，包括當元件還是半導體晶圓形式時對元件的自動化檢查成為必要。
可以在待檢查的樣品的製造期間或之後使用藉由非破壞性檢查工具來提供檢查。檢查通常涉及藉由將光或電子引導向晶圓和偵測來自晶圓的光或電子來生成用於樣本的某一輸出（例如，圖像、信號等等）。各種非破壞性檢查工具包括，以非限制性示例舉例，掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡、光學檢驗工具等等。
檢查過程可以包括複數個檢查步驟。在製造過程期間，檢查步驟可以被執行多次，例如在某些層的製造或處理之後等等。另外或替代地，各檢查步驟可以被重複多次，例如用於不同的晶圓位置，或用於具有不同的檢查設置的相同的晶圓位置。
在半導體製造期間的各種步驟中使用檢查過程以偵測和分類樣本上的缺陷，並且執行與計量有關的操作。可以藉由（多個）過程的自動化來提高檢查的效力，例如缺陷偵測、自動缺陷分類(ADC)、自動缺陷評估(ADR)、自動化的與計量有關的操作等等。
根據本公開的主題的某些態樣，提供檢查半導體樣本的電腦化系統，所述系統包括處理和記憶體電路(PMC)，所述處理和記憶體電路(PMC)經配置以：獲得半導體樣本的區域的幀序列，所述幀序列是由經配置以從複數個方向掃描區域的電子束工具獲取，幀序列包括複數組幀，其中每組幀是從相應方向獲取；以及配準複數個幀組，並且基於配準的結果生成半導體樣本的圖像，包括：回應於在從每個方向獲取的幀組之間執行第一配準的決定，針對每個方向，在從所述方向獲取的幀組之間執行第一配準並且將經配準的幀組組合以生成第一複合幀，從而產生分別對應於複數個方向的複數個第一複合幀；以及在複數個第一複合幀之間執行第二配準，並且將經配準的複數個第一複合幀組合以生成半導體樣本的區域的圖像；其中所生成的圖像具有關於從複數個方向中的給定方向掃描的幀的縮小的圖像偽影，並且其中圖像可用於檢查半導體樣本。
除以上特徵之外，以技術上可能的任何期望的組合或排列，根據本公開的主題的這個態樣的系統可以包括以下羅列的特徵(i)到(xii)中的一個或多個： (i). 配準複數組幀並且生成半導體樣本的圖像可以進一步包括，回應於不執行第一配準的決定，針對每個方向，將從所述方向獲取的幀組組合以生成第二複合幀，從而產生分別對應於複數個方向的複數個第二複合幀；以及在複數個第二複合幀之間執行第二配準，並且將經配準的複數個第二複合幀組合以生成半導體樣本的圖像。 (ii). 系統可以進一步包括電子束工具。 (iii). 可以藉由連續地從複數個方向掃描區域和在每次掃描期間從每個方向獲取一個或多個幀來獲得幀序列。 (iv). 電子束工具可以經配置以藉由調整在電子束工具的掃描過程與成像過程之間的同步來補償從不同方向獲取的幀之間的偏移中的至少部分。 (v). 決定可以是基於以下因素中的至少一個：被包括在幀組中的幀的數量和待檢查的樣本的層和/或材料。 (vi). 可以執行第一配準以校正由電子束工具的電子束與半導體樣本之間的一種或多種物理效應導致的在從每個方向獲取的幀組之間的漂移。 (vii). 一種或多種物理效應可以選自由熱膨脹、充電效應和工具公差組成的群組。 (viii). 第一配準可以包括使用歸一化互相關函數在幀組之間執行圖像匹配。 (ix). 在圖像匹配期間被用於當前幀的搜索範圍可以基於在當前幀的至少一個前序幀中標識的至少一個先前漂移。 (x). 可以執行第二配準以校正由從複數個方向掃描區域導致的在複數個第一複合幀之間的偏移。 (xi). 在第二配準中執行的圖像匹配期間被用於當前幀的搜索方向可以基於在獲取當前幀時的掃描方向。 (xii). 複數個方向可以包括兩對或更多對相反的方向，並且執行第二配準可以包括：針對每個給定對的相反的方向，配準與給定對中的相反方向相對應的兩個第一複合幀，並且經將配準的兩個第一複合幀組合以獲得複合幀，從而產生對應於兩對或更多對相反的方向的兩個或更多個複合幀；並且配準兩個或更多個複合幀並將經配準的兩個或更多個複合幀組合以生成半導體樣本的圖像。
根據本公開的主題的其他態樣，提供檢查半導體樣本的方法，所述方法由處理和記憶體電路(PMC)執行並且包括：獲得半導體樣本的區域的幀序列，所述幀序列是由經配置以從複數個方向掃描區域的電子束工具獲取，幀序列包括複數組幀，其中每組幀是從相應方向獲取；並且配準複數組幀和基於配準的結果生成半導體樣本的圖像，包括：回應於在從每個方向獲取的幀組之間執行第一配準的決定，針對每個方向，在從所述方向獲取的幀組之間執行第一配準並且將經配準的幀組組合以生成第一複合幀，從而產生分別對應於複數個方向的複數個第一複合幀；以及在複數個第一複合幀之間執行第二配準，並且將經配準的複數個第一複合幀組合以生成半導體樣本的區域的圖像；其中所生成的圖像具有關於從複數個方向的給定方向掃描的幀的縮小的圖像偽影，並且其中圖像可用於檢查半導體樣本。
加以必要變更，以技術上可能的任何期望的組合或排列，本公開的主題的這個態樣可以包括以上關於系統所羅列的一個或多個特徵(i)到(xii)中的一個或多個。
根據本公開的主題的其他態樣，提供非暫態電腦可讀媒體，所述非暫態電腦可讀媒體包括指令，所述指令在被電腦執行時，導致電腦執行檢查半導體樣本的方法，所述方法包括：獲得半導體樣本的區域的幀序列，所述幀序列是由經配置以從複數個方向掃描區域的電子束工具獲取，幀序列包括複數組幀，其中每組幀是從相應方向獲取；並且配準複數組幀和基於配準的結果生成半導體樣本的圖像，包括：回應於在從每個方向獲取的幀組之間執行第一配準的決定，針對每個方向，在從所述方向獲取的幀組之間執行第一配準並且將經配準的幀組組合以生成第一複合幀，從而產生分別對應於複數個方向的複數個第一複合幀；以及在複數個第一複合幀之間執行第二配準，並且將經配準的複數個第一複合幀組合以生成半導體樣本的區域的圖像；其中所生成的圖像具有相較於從複數個方向中的給定方向掃描的幀的縮小的圖像偽影，並且其中圖像可用於檢查半導體樣本。
加以必要變更，以技術上可能的任何期望的組合或排列，本公開的主題的這個態樣可以包括以上關於系統所羅列的一個或多個特徵(i)到(xii)中的一個或多個。
在以下具體實施方式中，闡明許多細節以便提供對本公開的徹底的理解。然而，本領域技術人員將理解，可以在沒有這些特定細節的情況下實踐本公開的主題。在其他情況下，並未詳述眾所周知的方法、程式、元件和電路以免模糊本公開的主題。
除非另外特別地陳述，否則如自以下討論而顯而易見，應理解本說明書討論通篇使用的諸如「執行」、「獲得」、「掃描」、「決定」、「獲取」、「配準」、「生成」、「組合」、「補償」、「調整」、「校正」等等術語，是指電腦的（多個）動作和/或（多個）過程，其操縱資料和/或將資料變換為其他資料，所述資料表示為物理資料（諸如電子的、數量）和/或所述資料表示物理物件。術語「電腦」應擴展地解釋為覆蓋具有資料處理能力的任何種類的基於硬體的電子設備，以非限制性示例舉例，包括檢查系統、圖像生成系統和在本申請中公開的其相應部分。
本說明書中所用的術語「檢查」應擴展地解釋為覆蓋任何種類的與計量有關的操作，以及在樣本製造期間與樣本中缺陷的偵測和/或分類有關的操作。藉由在待檢查的樣本的製造期間或之後使用非破壞性檢查工具來提供檢查。以非限制性示例舉例，檢查過程可以包括以下操作中的一個或多個：使用相同的或不同的檢查工具進行的運行時掃描（單次或多次掃描）、取樣、評估、測量、分類和/或關於樣本或其部分提供的其他操作。同樣地，檢查可以在待檢查的樣本的製造之前提供，並且可以包括例如生成（多個）檢查配方和/或其他設置操作。注意到，除非另外特定地陳述，否則本說明書中使用的術語「檢查」或其衍生物在檢驗區域的解析度或尺寸上不受限制。以非限制性示例舉例，各種各樣的非破壞性檢查工具包括掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡、光學檢驗工具等等。
本說明書中所用的術語「計量」應擴展地解釋為覆蓋在待檢驗的樣本的製造期間或之後藉由使用檢查和/或計量工具提供的在樣本中的任何種類的測量特性和特徵。以非限制性示例舉例，計量過程可以包括生成測量配方和/或執行運行時測量，其例如是藉由掃描（單次或多次掃描）、評估、測量和/或使用相同的或不同的工具針對樣本或其部分所提供的其他操作。例如藉由採用影像處理技術分析測量結果，諸如測量的圖像。注意，除非另外特別地陳述，否則本說明書中所用的術語「計量」或其衍生物不僅限於測量技術、檢驗區域的測量解析度或尺寸。
本文中所用的術語「非暫態記憶體」和「非暫態存儲媒體」應擴展地解釋為覆蓋適合於本公開的主題的任何易失或非易失的電腦記憶體。
本說明書中所用的術語「樣本」應擴展地解釋為覆蓋任何種類的晶圓、掩模和其他結構，其組合和/或部分被用來製造半導體積體電路、磁頭、平板顯示器和其他半導體製造的製品。
本說明書中所用的術語「缺陷」應擴展地解釋為覆蓋在樣本上或樣本內部形成的任何種類的異常或不期望的特徵。
應理解，除非另外特別地陳述，否則在單獨的實施例的上下文中描述的本公開的主題的某些特徵也可以組合以單個實施例提供。相反地，在單獨的實施例的上下文中描述的本公開的主題的各種特徵也可以單獨地或以任何適合的子組合提供。在以下具體實施方式中，闡明許多細節以便提供對本方法和設備的徹底的理解。
著眼於此，注意圖1，圖1示出了根據本公開的主題的某些實施例的檢查系統的功能框圖。
圖1中示出的檢查系統100可以用於檢查（例如，晶圓和/或其部分的）半導體樣本，作為樣本製造過程的一部分。根據本公開的主題的某些實施例，所示出的檢查系統100包括基於電腦的系統101，基於電腦的系統101能夠在樣本製造期間生成半導體樣本的一個或多個圖像（以下稱為製造過程(FP)圖像，或為了簡便起見只稱為圖像）。FP圖像可用於檢查半導體樣本。系統101在本文中也稱為圖像生成系統。
如上所述，本文中提及的檢查可以解釋為覆蓋任何種類的與計量有關的操作，以及在樣本的製造期間與樣本中缺陷的偵測和/或分類有關的操作。舉例來說，生成的FP圖像可以用於檢查，諸如例如缺陷偵測和/或自動缺陷評估(ADR)和/或自動缺陷分類(ADC)和/或與計量有關的操作。在一些實施例中，系統101可以被配置成在生成的圖像上執行一個或多個計量操作。舉例來說，計量操作可以包括關於樣本或其部分的臨界尺寸(CD)測量。在此情況下，系統101也被稱為計量系統，所述計量系統是檢查系統100的子系統。
系統101可以可操作地連接到一個或多個檢查工具120，一個或多個檢查工具120被配置成掃描半導體樣本和捕獲半導體樣本的幀/圖像以用於檢查樣本。在一些實施例中，檢查工具120中的至少一個具有計量能力並且可以被配置成在捕獲的圖像上執行計量操作。這樣的檢查工具也被稱為計量工具。
本說明書中所用的術語「計量操作」應擴展地解釋為覆蓋用於提取關於半導體樣本上的一個或多個結構元件的計量資訊的任何計量操作程式。舉例來說，提取的計量資訊可以表明以下中的一個或多個：尺寸（例如，線寬、線距、接觸直徑、元件尺寸、邊緣粗糙度、灰度統計數值等等）、元件的形狀、元件內部或元件之間的距離、相關角度、與對應於不同設計水準的元件關聯的覆蓋資訊等等。在一些實施例中，計量操作可以包括測量操作，諸如例如關於樣本上的某些結構執行的臨界尺寸(CD)測量。
本文中所用的術語「檢查工具」應擴展地解釋為覆蓋可被用於與檢查有關的過程的任何工具，以非限制性示例舉例，包括成像、掃描（單次或多次掃描）、取樣、評估、測量、分類和/或其他關於樣本或其部分提供的過程。
舉例來說，可以藉由一個或多個低解析度檢查工具（例如，光學檢驗系統、低解析度SEM等等)來檢查樣本。提供樣本的低解析度圖像資訊的所得的資料（稱為低解析度圖像資料）可以直接或經由一個或多個中間系統被傳輸到系統101。替代地或另外，可以藉由高解析度工具（例如，掃描電子顯微鏡(SEM)或原子力顯微鏡(AFM)或透射電子顯微鏡(TEM)）來檢查樣本。提供樣本的高解析度圖像資訊的所得的資料（稱為高解析度圖像資料）可以直接或經由一個或多個中間系統被傳輸到系統101。
在不以任何方式限制本公開的範圍的情況下，也應注意，檢查工具120可以以各種類型的檢查機器的形式實施，諸如光學成像機器、電子束機器等等。在一些情況下，相同的檢查工具可以提供低解析度圖像資料和高解析度圖像資料。
根據某些實施例，檢查工具中的一個是電子束工具，諸如例如掃描電子顯微鏡(SEM)。SEM是一種電子顯微鏡，其藉由用聚焦的電子束掃描表面來產生樣本的圖像。電子與樣本中的原子相互作用，從而產生各種信號，這些信號包含關於樣本的表面形貌學和組分的資訊。將束的位置與偵測到的信號的強度組合以產生圖像。SEM能夠在半導體晶圓的製造期間精確地測量特徵。舉例來說，SEM工具可以是用於測量圖像中的結構特徵的臨界尺寸的臨界尺寸掃描電子顯微鏡(CD-SEM)。
使用SEM用於CD計量的問題之一涉及充電效應。當被電子束掃描時，半導體樣本收集電荷，並且由電子束導致的表面電荷在樣本上的聚集可能導致掃描故障和圖像偽影，諸如例如總圖像失真和/或圖像清除。這樣的圖像偽影可以導致更加不能夠精確地測量半導體工業中的臨界的集成元件尺寸。因為隨著光刻技術發展，CD變得越來越小，預期電荷聚集將成為CD-SEM計量的更大的變數誤差分量。相對於尺寸和特徵邊緣輪廓，由電荷導致的偽影可能更加顯著，並且由圖像偽影導致的不精確可以形成積體電路製造中的顯著問題。
特別地，從給定方向（例如，從左到右）掃描樣本可以導致樣本的不均勻充電，這可能影響CD測量。舉例來說，假定在樣本的區域中存在線結構。當從與結構的縱軸垂直的一個特定方向，例如從左到右地掃描所述區域時，電子束與不同的表面結構和/或不同的材料不同地相互作用，因此導致在所述區域中的不同的局部充電。舉例來說，在一些情況下，線結構的邊緣將很可能發射更多電子，因此導致表面上的正電荷。由於邊緣表面的正電荷，當束沿著線結構的邊緣到中心並且朝向另一邊緣移動時，束的至少一部分可能被帶正電荷的鄰近的邊緣表面吸引，因此改變其原路徑並且被重新導向鄰近的表面而不是原本的目標目的地。在此情況下，事實上到達目標位置的電子的量與原本應到達的量相比將有所不同，從而影響針對目標位置所生成的SEM信號的精確度。舉例來說，在理想狀況中，表示線結構的SEM信號將典型地具有兩個峰值，這兩個峰值分別表示兩個線邊緣。然而，由於局部充電效應，與第一峰值相比，第二峰值（即，從掃描方向的第二個）將以減小的振幅出現，並且可能有一些偽影。
用於減小充電效應的不同的測量涉及物理地改變/變換待測量的特徵，或創建可以中和電荷的堆疊或塗層。然而，這些測量都需要物理改變晶圓結構，其在實施中很複雜。根據本公開的主題的某些實施例，提出圖像生成方法和系統，其用於減小/減弱由充電效應導致的圖像偽影，而不是試圖減弱充電效應本身。
如圖1中所示出的，系統101包括處理器和記憶體電路系統(PMC) 102，處理器和記憶體電路系統(PMC) 102可操作地與基於硬體的I/O介面126連接。PMC 102被配置成提供作業系統所必需的處理（更多細節參考圖2A、圖2B和圖3），並且包括處理器（未單獨地顯示）和記憶體（未單獨地顯示）。PMC 102的處理器可以被配置成根據電腦可讀指令執行若干功能模組，所述電腦可讀指令被實施在被包括在PMC中的非暫態電腦可讀記憶體上。這樣的功能模組在下文中稱為被包括在PMC中。
根據某些實施例，被包括在PMC 102中的功能模組可以包括第一配準模組104和第二配準模組106。PMC 102可以被配置成經由I/O介面126獲得半導體樣本的區域的幀序列。可以藉由被配置成從複數個方向掃描區域的電子束工具（例如，檢查工具120中的一個）來獲得幀序列。幀序列包括複數組幀，其中每組幀是從相應方向獲取。PMC 102可以被配置成配準複數組幀並且基於配準的（多個）結果生成半導體樣本的圖像。
具體地，第一配準模組104可以被配置成回應於在從每個方向獲取的幀組之間執行第一配準的決定，針對每個方向，在從所述方向獲取的幀組之間執行第一配準，並且將配準的幀組組合以生成第一複合幀，從而產生分別對應於複數個方向的複數個第一複合幀。
第二配準模組106可以被配置成在複數個第一複合幀之間執行第二配準，並且將配準的複數個第一複合幀組合以生成半導體樣本的區域的圖像。由以上過程所生成的圖像具有關於從複數個方向中的給定方向掃描的幀的減小的圖像偽影。圖像可如上所述用於檢查半導體樣本。
系統101、PMC 102和其中的功能模組的操作將參考圖2A、圖2B和圖3進一步詳細說明。
根據某些實施例，系統101可以包括存儲單元122。存儲單元122可以被配置成存儲作業系統101所必需的任何資料，例如與系統101的輸入和輸出相關的資料，以及由系統101生成的中間處理結果。舉例來說，存儲單元122可以被配置成存儲由檢查工具120和/或其衍生物產生的幀。因此，幀可以被從存儲單元122檢取並且被提供到PMC 102用於進一步處理。
在一些實施例中，系統101可以可選地包括基於電腦的圖形化使用者介面(GUI) 124，圖形化使用者介面(GUI) 124被配置成啟用與系統101相關的使用者指定的輸入。舉例來說，可以（例如，藉由GUI 124的顯示形成部件）向使用者呈現樣本的視覺表示，所述視覺表示包括樣本的幀/圖像資料。可以藉由GUI為使用者提供定義某些指令引數的選項。在一些情況下，使用者也可以在GUI上看到操作結果，諸如生成的圖像，和/或其他檢查結果（例如，在生成的圖像上的測量結果）。
如將參考圖2進一步詳細說明，系統101被配置成經由I/O介面126接收幀序列。幀可以包括由檢查工具120產生的幀資料（和/或其衍生物）和/或存儲在一個或多個資料存儲地中的幀資料。幀資料可以包括以下各項中的一項或多項：在製造過程期間由檢查工具捕獲的幀，藉由各種預處理階段獲得的由捕獲的幀衍生的幀，以及基於電腦生成的設計資料的幀（例如，模擬幀、合成幀等等)。注意到，在一些情況下，幀可以包括幀資料和關聯的數位資料（例如，中繼資料、手工打造的屬性等等）。進一步注意到，幀資料可以包括與樣本的所關心的層和/或樣本的一個或多個額外層相關的資料。
系統101進一步被配置成處理所接收的幀和經由I/O介面126將結果或其部分（例如，生成的圖像和/或圖像上的CD測量資料）發送到存儲單元122和/或檢查工具120。
在一些實施例中，除檢查工具120外，檢查系統100可以包括一個或多個檢查模組，諸如例如缺陷偵測模組和/或自動缺陷評估模組(ADR)和/或自動缺陷分類別模組(ADC)和/或與計量有關的模組和/或可用於檢查半導體樣本的其他檢查模組。一個或多個檢查模組可以被實施為獨立電腦，或所述一個或多個檢查模組的功能性（或至少其部分）可以與檢查工具120集成。在一些實施例中，如從系統101獲得的所生成的圖像可以被檢查工具120和/或一個或多個檢查模組（或其部分）使用以用於進一步檢查樣本。
本領域技術人員將容易地理解，本公開的主題的教導不受圖1中所示出的系統束縛；等效物和/或修改的功能性可以以另一方式被鞏固或分解並且可以在任何適當的軟體與固件和/或硬體的組合中被實施。
注意到，在圖1中示出的檢查系統可以在分散式運算環境中實施，其中被包括在PMC 102中的上述功能模組可以分佈在若干本端和/或遠端設備上，並且可以藉由通信網路連結。進一步注意到，在其他實施例中，（多個）檢查工具120、存儲單元122和/或GUI 124中的至少一些可以在檢查系統100外部並且經由I/O介面126與系統101以資料通信的方式操作。系統101可以被實施為與檢查工具共同使用的（多個）獨立電腦。替代地，系統101的相應功能可以至少部分地與一個或多個檢查工具120集成，從而促進和增強檢查工具120在與檢查有關的過程中的功能性。
參考圖2A，描繪了根據本公開的主題的某些實施例的生成可用於檢查半導體樣本的圖像的概括流程圖。
如上所述，由電子束導致的樣本上的充電效應可能導致掃描故障和圖像偽影，諸如例如總圖像失真和/或圖像清除。這樣的圖像偽影可以影響樣本檢查的精確度和效力。舉例來說，藉由電子束工具從特定方向（例如，從左到右）掃描樣本可能導致樣本的不均勻充電，其可能影響CD測量的精確度。
根據本公開的主題的某些實施例，提出圖像生成方法和系統，以用於減小/減弱由充電效應導致的圖像偽影，從而提供具有減小的偽影和特徵一致性的圖像，並且因此改良樣本的檢查結果。
具體地，可以（例如，從（多個）檢查工具120，經由I/O介面126由PMC 102）獲得(202)半導體樣本的區域的幀序列。可以由被配置成從複數個方向掃描區域的電子束工具來獲得幀序列。舉例來說，幀序列可以是由SEM工具捕獲的SEM幀。舉例來說，SEM工具可以是用於測量圖像中的結構元件/特徵的臨界尺寸的臨界尺寸掃描電子顯微鏡(CD-SEM)。幀序列包括複數個幀組，其中各幀組是從複數個方向中的相應方向獲取。
在一些實施例中，複數個方向可以包括一對或多對相反方向。一對相反方向是指彼此在直徑上對置的兩個方向（例如，兩者之間的角度是180度），諸如例如第一方向是左到右，並且第二方向是右到左，或第一方向是頂部到底部，並且第二方向是底部到頂部。舉例來說，在一些情況下，複數個方向包括一對相反方向。在這樣的情況下，圖像序列是從兩個相反方向被捕獲，這也稱為雙向掃描。舉例來說，第一個幀組是從第一方向（例如，從左到右）獲取的，並且第二個幀組是從第二方向（例如，從右到左）獲取的。
舉另一示例來說，複數個方向可以包括多對相反方向。舉例來說，可以從兩對相反方向獲取圖像序列，第一對在左與右之間，第二對在頂部與底部之間。這也稱為四向掃描。因此，分別從四個方向獲取四個幀組。類似地，可以添加一對或多對額外的方向，諸如例如沿著對角線的方向等等，並且，因此，可以從這樣的方向獲取額外的幀組。這樣的從複數個方向掃描樣本區域的方式可以通常稱為N向掃描(N≥2)。
在一些實施例中，可以具體地決定需要多少個方向（和具體哪些方向）用於掃描給定半導體樣本或其區域。舉例來說，可以基於樣本的特定層和/或被包括在樣本的目的地區域中的特定結構元件/特徵來做出這樣的決定。舉例來說，雙向掃描對於諸如例如線之類的結構元件來說可以是足夠的。在這樣的情況下，可以藉由從法向於/垂直於結構元件的主方向（例如，線的縱軸）的方向掃描樣本的區域來獲取幀。在另一示例中，在結構元件包括圓形形狀的接觸件的情況下，可以使用四向掃描或更多方向的掃描用於補償由不同方向引起的充電效應所導致的可能的偽影。因此，在本公開的一些實施例中，所提出的方法可以進一步包括決定用於掃描樣本的區域的複數個方向。舉例來說，可以以工具中的手動配置的形式由使用者做出決定，或以圖像生成方法的一部分的形式由系統101自動地做出決定。替代地，它可以是默認的決定，例如，系統可以預設總是執行雙向掃描或四向掃描等等。這個預設決定因此可以被認為是系統的預決定或預配置。
本文中使用的結構元件或特徵可以指樣本上的任何原始物體，所述原始物體具有帶輪廓的幾何形狀或幾何結構，在一些情況下與其他物體組合（因此形成圖案）。結構元件的示例可以包括一般形狀的特徵，包括諸如例如接觸件、線結構等等。
現在參考圖4，說明根據本公開的主題的某些實施例的在樣本上的目的地區域的幀序列的示例。
根據某些實施例，可以藉由從複數個方向順序地掃描區域，以及在每次掃描期間從每個方向獲得一個或多個幀來獲取幀序列。圖4示出了在四向掃描中獲取的幀序列的示例，四向掃描包括左到右和右到左的第一對方向，以及頂部到底部和底部到頂部的第二對方向。具體地，400示出了其中樣本的目的地區域被從四個方向順序地掃描，並且每次從每個方向獲取一個幀的示例。如圖所示，幀1是從左到右的第一方向獲取的，幀2是從右到左的第二方向獲取的，幀3是從頂部到底部的第三方向獲取的，並且幀4是從底部到頂部的第四方向獲取的。隨後，序列以類似方式繼續，並且幀5到8以這個順序重複。
410示出了其中樣本的目的地區域被從四個方向順序地掃描，並且每次從每個方向獲取兩個幀的另一示例。如圖所示，幀1和幀2是從左到右的第一方向獲取的，幀3和幀4是從右到左的第二方向獲取的，幀5和幀6是從頂部到底部的第三方向獲取的，並且幀7和幀8是從底部到頂部的第四方向獲取的。
不同的掃描順序可以相較於彼此具有不同的優勢。舉例來說，當以如400中示出的方式掃描時，可以預期電荷在樣本的整個表面上散播更均勻，因此對減小聚集的充電效應以及從而導致的圖像偽影有利，而以如410中示出的方式掃描可以減小在從每個方向捕獲的兩個幀之間的漂移量（因為它們以鄰近幀的形式被捕獲，因此不會有多個漂移的問題）。
儘管出於說明性目的，在示例的序列中僅僅示出了八個幀，但應理解，在任一示例中的序列可以以類似的重複的方式繼續。也應理解，在每次掃描中從每個方向獲取的幀的數量不限於如示例中示出的一個或兩個幀。關於複數個方向的掃描的順序也可能與上述所說明的不同，並且可以具有關於上述所描述的不同的優勢。因此，任何其他適合的幀數量與不同的掃描順序的組合可以在本公開中適用和應用。
繼續圖2的描述，包括從複數個方向獲取的複數個幀組的幀序列可以被配準並且基於配準的結果（例如，由PMC 102）生成(204)半導體樣本的圖像。在一些實施例中，配準可以包括在從每個方向獲取的每個幀組中的幀之間的第一配準，以及在來自複數個方向的幀（即，被配準並且被組合的幀）之間的第二配準。在一些情況下，第一配準可以是可選的。舉例來說，可以決定第一配準是否需要被執行，如將在下文中進一步詳細描述的。
根據某些實施例，回應於在從每個方向獲取的幀組之間執行第一配準的決定，針對每個方向，可以在從所述方向獲取的幀組之間（例如，藉由包括在PMC 102中的第一配準模組104）執行(206)第一配準，從而產生經配準的幀組。經配準的幀組可以被組合(206)以生成每個方向的第一複合幀。因此，可以分別對應於複數個方向獲取複數個第一複合幀。
根據某些實施例，執行第一配準的目的是校正在從給定方向獲取的幀組中的幀之間的漂移，所述漂移是由在電子束工具的電子束與半導體樣本之間的一個或多個物理效應導致的。舉例來說，一個或多個物理效應可以選自包括以下各項的群組：熱膨脹、充電效應和工具公差。
熱膨脹是指物理現象，即當半導體樣本（諸如晶圓）被放置在位於保持穩定溫度的腔室中的檢驗平臺上並且被電子束掃描時，晶圓連續地被加熱，這導致晶圓表面的物理膨脹。這樣的熱膨脹可能導致束的原始目標位置漂移。如上所述的充電效應是指由電子束與樣本之間的相互作用導致的表面電荷在樣本上的聚集的物理現象。由於連續的掃描過程，整個區域的表面被以不間斷的方式充電（這也稱為區域充電，與如上所述的局部充電相對），因此影響束在樣本上的實際目的地的至少一部分，這導致幀之間的漂移。工具公差是指與電子束工具本身相關的某些物理差異，或在不同工具之間的差異。舉例來說，在一些情況下，在掃描期間在工具上可能有粒子，和/或可能有零件裝配的機械差異，這些因素可以共同或者單獨地導致幀之間的漂移。
應當注意，列舉以上物理效應僅僅是出於說明和示例性的目的，並且不應被認為是以任何方式限制本公開的範圍。在不同的實施例中，除以上物理效應之外或代替以上物理效應，可以導致可能的漂移的其他物理效應可以被應用。
在一些實施例中，第一配準可以包括執行在從給定方向獲取的幀組中的幀之間的圖案匹配。圖案匹配大體上是指檢查某一圖案或結構的組成部分的存在。舉例來說，圖案匹配可以藉由標識在組的第一幀中的特定結構元件或圖案，並且在組的各剩餘幀中搜索所標識的圖案來執行。圖案匹配可以以不同的方式使用各種各樣的演算法來執行。舉例來說，歸一化互相關函數可以在本公開中使用以推斷或預測圖案的預期位置。
在一些情況下，為了發現匹配的圖案，在圖案匹配期間在當前幀中使用的搜索範圍（例如，搜索半徑和/或搜索方向）可以基於在當前幀的至少一個先前幀中標識的至少一個先前漂移。舉例來說，假定從給定方向獲取的一組幀包括四個幀。在第一幀中標識特定結構元件（例如，線、接觸件或至少其部分）。當在第二幀中搜索特定元件時，例如可以默認或由用戶定義搜索範圍，包括搜索半徑和/或搜索方向，因為沒有參考漂移要考慮。一旦在第二幀中發現元件，就可以識別在兩個幀之間的第一漂移（依據在第一幀與第二幀中的元件位置之間的相對距離和方向）。當在第三幀中搜索相同的結構元件時，第一漂移可以用作在決定其中的特定搜索範圍時的參考。類似地，當在第四幀中搜索相同的元件時，第一漂移和/或第二漂移可以作為用於決定搜索範圍的參考，因此啟用更有效率並且更精確的搜索。
一旦第一配準被執行，針對每個方向獲取經配準的幀組。可以將經配準的幀組組合以生成針對每個方向的第一複合幀。因此，可以分別對應於複數個方向獲得複數個第一複合幀。可以以各種方式執行幀的組合。舉例來說，可以藉由對經配準的幀求和來組合經配準的幀組，在求和期間選擇性地對幀求平均和/或施加權重。
可以（例如，藉由被包括在PMC 102中的第二配準模組106）在複數個第一複合幀之間執行(208)第二配準，從而生成經配準的複數個第一複合幀。經配準的複數個第一複合幀可以被組合(208)以生成半導體樣本的區域的圖像。由以上過程產生的圖像相較於從複數個方向中的給定方向掃描的幀具有減小的圖像偽影（例如，當樣本被從一個方向掃描時，由樣本的不均勻充電導致）。這樣的生成的圖像可用於檢查半導體樣本。
根據某些實施例，執行第二配準是為了校正由從複數個方向掃描區域導致的在複數個第一複合幀之間的偏移。由定向掃描導致的偏移可以與電子束工具的掃描機制有關。舉例來說，來自不同方向的掃描可以用工具中的不同的掃描線圈來實施，並且在掃描線圈之間可能存在過程延遲，所述延遲可以轉化成這樣的偏移。舉例來說，當在給定方向上開始掃描時，當束開始從靜止加速時，總有一個加速期，所述加速期導致所形成的信號的延遲。當從不同的方向掃描時，在加速期期間獲取的信號在形成的幀的不同側駐留，因此導致在從不同方向獲取的幀之間的偏移。應當注意，這只是可以導致在從不同方向獲取的幀之間的偏移的這樣的物理現象的一個示例，並且本公開不局限於導致偏移的任何特定因素或現象。
第二配準可以以與第一配準類似的方式執行，例如藉由在對應於複數個方向的複數個第一複合幀之間執行圖案匹配。圖案匹配可以以與以上參考框206描述的類似方式執行。具體地，在一些實施例中，在圖案匹配期間為了發現匹配的圖案而在當前幀中使用的搜索方向可以基於在獲取當前幀時的掃描方向。
舉例來說，假定在第一配準之後獲取對應於四個掃描方向的四個第一複合幀。當在這些幀中的一個幀中搜索特定圖案時，可以基於生成特定的複合幀的掃描方向來定義優選的搜索方向。舉例來說，如果第一複合幀是基於從第一方向（例如，左到右）獲取的一組幀產生的，那麼在這樣的幀中的優選的搜索方向可以被定義成與第一方向一致。舉例來說，針對X方向（例如，左-右維度）設置的搜索半徑可以相較於針對Y方向（例如，頂部-底部維度）設置的搜索半徑更大。
在一些實施例中，複數個方向可以包括兩對或更多對相反方向。在這樣的情況下，第二配準可以在兩步配準過程中執行，如圖3中所示。具體地，針對每對給定的相反方向，對應於給定對中的相反方向的兩個第一複合幀可以被配準。經配準的兩個第一複合幀可以被組合(302)以獲得複合幀，從而產生對應於兩對或更多對相反方向的兩個或更多個複合幀。所述兩個或更多個複合幀可以被配準，並且經配準的兩個或更多個複合幀可以被組合(304)以生成半導體樣本的圖像，如下文將參考圖6例示。
現在參考圖7，圖示了兩個圖表，其例示了根據本公開的主題的某些實施例的幀之間的漂移和偏移。
如圖所示，702示出了樣本的單向掃描的圖表，即僅僅從一個給定方向掃描樣本。從給定方向獲取包括八個幀的一組幀。圖表的X軸表示組中的八個幀的幀編號，例如，幀1-8。Y軸表示在組中的幀之間導致的漂移量。如上所述，組中的幀之間的漂移可以是由電子束工具的電子束與樣本之間的一個或多個物理效應導致的，諸如例如熱膨脹、充電效應和工具公差等等。在一些情況下，幀之間的漂移呈現線性關係。當漂移至少部分地是由熱膨脹的效應導致時，尤其如此。如在圖表702中表示，關於每個特定幀的漂移量形成線性回歸。
另一方面，704示出了樣本的雙向掃描的圖表，即從兩個方向（例如，一對相反方向）掃描樣本。獲取八個幀的序列，包括兩組幀，其中各組包括從相應方向獲取的四個幀。具體地，從兩個方向順序地掃描樣本，與圖4的400中所示出的類似。因此，從第一方向獲取包括幀1、3、5和7的第一組幀，並且從第二方向獲取包括幀2、4、6和8的第二組幀。因為每組幀在序列中的每隔一個幀進行收集，因此預期雙向掃描中的組中的每兩個鄰近幀之間的漂移量是單向掃描組中的每兩個鄰近幀之間的漂移量的兩倍。舉例來說，圖表702中的幀1與幀2之間的漂移是約1 nm，而圖表704中的幀1與幀3之間的漂移是約2 nm。
因此，當執行第一配準時，為了校正這樣的漂移，應該相應地定義在圖案匹配中使用的搜索半徑。舉例來說，在雙向掃描中，搜索半徑應該至少是單向掃描的搜索半徑的兩倍，並且在四向掃描中，搜索半徑應該至少是單向掃描的搜索半徑的四倍。
如上所述，如在圖表704中所示的第二組幀包括從第二方向獲取的幀2、4、6和8。如圖所示，在第二組幀的漂移量與第一組幀的漂移量之間存在偏移。舉例來說，在幀1（從第一方向獲取）的漂移與幀2（從第二方向獲取）的漂移之間的偏移是約16 nm，並且在幀3與幀4之間的偏移也是如此。如上所述，在從不同方向獲取的幀之間的這一偏移可以是由定向掃描（即，從不同的方向掃描樣本）導致的，這可能與電子束工具的掃描機制有關。如上所述的第二配準是為了校正這樣的偏移。
如在圖7中所示，在從不同方向獲取的幀之間的偏移可以比在從相同方向獲取的幀之間的漂移大得多。因此，在一些情況下，除第二配準之外或代替第二配準，可以採取不同的測量方法來補償這樣的偏移。根據某些實施例，可以執行工具配置優化來解決這個問題。如已知的，電子束工具可以大體上被認為除了別的以外，包括掃描模組和成像模組。掃描模組可以被配置成使用電子束物理地掃描樣本的表面，從而導致基於從樣本發射的電子來偵測到信號。成像模組可以被配置成將偵測到的信號轉化成可以由幀表示的數位形式。兩個模組通常需要完全同步以便生成的幀可以精確地反映生成的信號。
在本公開的一些實施例中，提出相應地調整/調試在掃描過程與成像過程之間的同步以便補償在從不同方向獲取的幀之間的偏移的至少部分。準確的調整或調試可以基於從參考樣本獲得的偏移資料。
舉例來說，在圖7的圖表704的示例中，第二組幀可以利用相對於從掃描過程生成的信號的預配置的延遲來成像，而對於第一組幀則不需要延遲。類似地，在圖4的示例中，當存在從四個方向獲取的四組幀時，在成像過程與掃描過程之間的延遲可以被不同地配置用於生成不同的幀組。
根據某些實施例，當執行從複數個方向獲取的複數組幀的配準和半導體樣本的圖像的生成時，如關於圖2A中的框204所述，可以實施替代的過程來取代步驟206和208。當在一些情況下決定不執行第一配準時，這是適用的，如將關於圖2B詳細地描述的。
現在轉向圖2B，示出了根據本公開的主題的某些實施例的幀配準和圖像生成的替代過程的概括流程圖。
如上所述，在一些實施例中，可以做出決定以決定是否執行第一配準。舉例來說，決定可以是基於以下因素中的至少一個：包括在幀組中的幀的數量，和待檢查的樣本的層（如在製造過程中的製造步驟）和/或材料。舉例來說，在一些情況下，僅僅從每個方向獲取一個幀，即每組幀包括單個幀。在這樣的情況下，不需要在每組幀內執行第一配準。在另一示例中，樣本的某些層可能不會有漂移的問題，這是由於所述層的物理特性，諸如例如所述層的材料、充電、溫度等等。在一些情況下，可以共同或單獨地使用樣本的層和/或材料以用於決定是否有必要執行第一配準。
應當注意，本文中提及的關於第一配準的決定可以由系統101自動地（例如，作為所提出的方法的一部分）或由用戶手動地（例如，作為可調的系統組態）做出。替代地，它可以是預設決定，即系統可以預設總是執行第一配準或默認不執行第一配準。這種預設決定可以因此被認為是系統的預決定或預配置。
根據某些實施例，回應於不執行第一配準的決定，可以將從每個方向獲取的幀組組合(210)以生成第二複合幀，從而產生分別對應於複數個方向的複數個第二複合幀。可以在複數個第二複合幀之間執行第二配準，並且可以將經配準的複數個第二複合幀組合(212)以生成半導體樣本的圖像。
圖5示出了根據本公開的主題的某些實施例的在雙向掃描中的圖像生成過程的示意圖。
如所例示的，獲取四個幀的序列（幀1-4），包括從第一方向（例如，從左到右）獲取的兩個幀（幀1和3），和從第二方向（例如，從右到左）獲取的兩個幀（幀2和4）。針對從相同的方向獲取的幀，可以做出是否執行第一配準510的決定。回應於肯定的決定，幀1和3被配準，並且經配準的兩個幀被組合以生成複合幀502（術語稱為第一複合幀，如上文在第一配準被執行時所述）。類似地，幀2和4被配準，並且經配準的兩個幀被組合以生成複合幀504。替代地，回應於否定的決定，幀1和3僅僅被組合（例如，求和）以生成複合幀502（術語稱為第二複合幀，如上文在第一配準不被執行時所述）。類似地，幀2和4被組合以生成複合幀504。隨後對兩個複合幀502和504執行第二配準520，並且經配準的兩個複合幀被組合以生成樣本的圖像506。
圖6示出了根據本公開的主題的某些實施例的在四向掃描中的圖像生成過程的示意圖。
如所例示的，藉由從四個方向掃描樣本獲取八個幀的序列（幀1-8），包括各自從相應方向獲取的四組幀。每個組包括兩個幀：從第一方向（例如，從左到右）獲取的幀1和5，從第二方向（例如，從右到左）獲取的幀2和6，從第三方向（例如，從頂部到底部）獲取的幀3和7，和從第四方向（例如從底部到頂部）獲取的幀4和8。顯然，四個方向包括兩對相反方向。
類似地，如上文參考圖5所述，可以做出是否執行第一配準510的決定，並且基於決定的結果，針對給定方向，來自每個組的兩個幀可以首先被配準並且隨後被組合，或者僅僅被組合以生成複合幀。因此，可以生成四個複合幀602、604、606和608。
因為存在兩對相反方向，因此可以在兩個步驟525和530中執行在四個複合圖像之間的第二配準。首先，針對每對相反方向，與所述對中的兩個相反方向相對應的兩個第一複合幀首先被配準，並且經配準的兩個第一複合幀被組合以獲得複合幀。舉例來說，與左到右和右到左的相反方向相對應的複合幀602和604被配準和被組合(525)以生成複合幀610。類似地，另兩個複合幀606和608被配準和被組合(525)以生成複合幀612。因此，生成對應於兩對相反方向的兩個複合幀。兩個複合幀610和612隨後被配準和被組合(530)以生成半導體樣本的圖像614。
根據某些實施例，如上文參考圖2A、圖2B和圖3所描述的圖像生成過程可以作為檢查配方的一部分被包括，所述檢查配方可被系統101和/或檢查工具120使用以用於在運行時中檢查樣本，諸如例如執行關於樣本的計量操作。在這樣的情況下，本公開的主題也包括用於在配方設置期期間生成檢查配方的系統和方法，其中配方包括如參考圖2A、圖2B和圖3所描述的步驟（及其各種實施例）。應當注意，術語「檢查配方」應擴展地解釋為覆蓋可以被檢查工具使用以用於執行與如上所述的任何種類的檢查相關的操作的任何配方。
應當注意，在本公開中示出的示例，諸如例如如上所述的從特定例示的方向獲取的幀、配準演算法、圖案匹配演算法和列舉的物理效應等等，僅僅出於示例性目的被示出，並且不應被認為是以任何方式限制本公開。除以上之外，或代替以上，可以使用其他示例。
如本文中描述的圖像生成過程的某些實施例的優點中的一個是提供樣本的圖像，所述圖像具有減小的圖像偽影（例如，當從一個方向掃描樣本時，由樣本的不均勻充電導致的圖像偽影）。當用於半導體樣本的檢查（諸如例如CD測量）時，這樣的生成的圖像可以提供精確度更高的更好的結果。
將理解，本公開的應用不限於在本文中包含的描述中所闡述的或在圖示中所示出的細節。
還將理解，根據本公開的系統可以至少部分地在適當程式設計的電腦上實施。同樣地，本公開考慮電腦可讀的電腦程式用於執行本公開的方法。本公開進一步考慮有形地體現用於執行本公開的方法的可被電腦執行的指令程式的非暫態電腦可讀記憶體。
本公開能夠有其他實施例而且能夠以各種方式來實踐和執行。因此，將理解本文中採用的措辭和術語是出於描述的目的並且不應被認為具有限制性。因而，本領域技術人員將理解，本公開所基於的概念可以容易地被用作用於設計其他結構、方法和系統以用於執行本公開的主題的若干目的的基礎。
本領域技術人員將容易地理解，各種修改和變更可以被應用於如上文所描述的本公開的實施例而不脫離在隨附申請專利範圍中和由其所限定的本公開的範圍。
1-8:幀 100:檢查系統 101:基於電腦的系統 102:處理器和記憶體電路系統 104:第一配準模組 106:第二配準模組 120:檢查工具 122:存儲單元 124:GUI 126:I/O介面 202:步驟 204:步驟 206:步驟 208:步驟 210:步驟 212:步驟 302:步驟 304:步驟 400:方式 410:方式 502:複合幀 504:複合幀 506:圖像 510:第一配準 520:第二配準 525:步驟 530:步驟 602:複合幀 604:複合幀 606:複合幀 608:複合幀 610:複合幀 612:複合幀 614:圖像 702:圖表 704:圖表
為了理解本公開和知道如何可以在實踐中執行本公開，僅以非限制性示例舉例，現將參考附圖描述實施例，其中：
圖1示出了根據本公開的主題的某些實施例的檢查系統的概括框圖。
圖2A示出了根據本公開的主題的某些實施例的生成可用於檢查半導體樣本的圖像的概括流程圖。
圖2B示出了根據本公開的主題的某些實施例的幀配準和圖像生成的替代過程的概括流程圖。
圖3示出了根據本公開的主題的某些實施例的在兩步配準過程中執行的第二配準的概括流程圖。
圖4示出了根據本公開的主題的某些實施例的在樣本上的目的地區域的幀序列的示例。
圖5示出了根據本公開的主題的某些實施例的在雙向掃描中的圖像生成過程的示意圖。
圖6示出了根據本公開的主題的某些實施例的在四向掃描中的圖像生成過程的示意圖。
圖7示出了兩個圖表，其例示根據本公開的主題的某些實施例的幀之間的漂移和偏移。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
202:步驟
204:步驟
206:步驟
208:步驟

Claims (20)

  1. 一種檢查一半導體樣本的電腦化系統，該系統包括一處理和記憶體電路系統(PMC)，該處理和記憶體電路系統(PMC)被配置成： 獲得該半導體樣本的一區域的一幀序列，該幀序列由被配置成從複數個方向掃描該區域的一電子束工具獲取，該幀序列包括複數個幀組，其中每組幀從一相應方向獲取；以及 配準該複數個幀組，並且基於該配準的結果生成該半導體樣本的一圖像，包括： 回應於在從每個方向獲取的該幀組之間執行一第一配準的一決定，針對每個方向，在從該方向獲取的該幀組中之間執行該第一配準，並且將該配準的幀組組合以生成一第一複合幀，從而產生分別對應於該複數個方向的複數個第一複合幀；以及 在該複數個第一複合幀之間執行一第二配準，並且將該配準的複數個第一複合幀組合以生成該半導體樣本的該區域的該圖像； 其中該生成的圖像相較於從該複數個方向中的一給定方向被掃描的一幀具有減小的圖像偽影，並且其中該圖像可用於該半導體樣本的檢查。
  2. 如請求項1所述的電腦化系統，其中配準該複數個幀組和生成該半導體樣本的一圖像進一步包括：回應於不執行該第一配準的一決定，針對每個方向，將從該方向獲取的該幀組組合以生成一第二複合幀，從而產生分別對應於該複數個方向的複數個第二複合幀；以及在該複數個第二複合幀之間執行該第二配準，並且將該配準的複數個第二複合幀組合以生成該半導體樣本的該圖像。
  3. 如請求項1所述的電腦化系統，進一步包括該電子束工具。
  4. 如請求項1所述的電腦化系統，其中藉由從該複數個方向順序地掃描該區域和在每次掃描期間從每個方向獲得一個或多個幀來獲取該幀序列。
  5. 如請求項3所述的電腦化系統，其中該電子束工具被配置成藉由調整在該電子束工具的一掃描過程與一成像過程之間的同步來補償在從不同方向獲取的幀之間的一偏移中的至少部分。
  6. 如請求項1所述的電腦化系統，其中該決定是基於以下因素中的至少一個：被包括在該幀組中的幀的數量，以及待檢查樣本的一層和/或材料。
  7. 如請求項1所述的電腦化系統，其中執行該第一配準以校正由該電子束工具的電子束與該半導體樣本之間的一個或多個物理效應導致的在從每個方向獲取的該幀組之間的漂移。
  8. 如請求項7所述的電腦化系統，其中該一個或多個物理效應包括熱膨脹、充電效應和工具公差。
  9. 如請求項1所述的電腦化系統，其中該第一配準包括使用一歸一化互相關函數在該幀組之間執行圖案匹配。
  10. 如請求項9所述的電腦化系統，其中在該圖案匹配期間在一當前幀中使用的一搜索範圍基於在該當前幀的至少一個先前幀中標識的至少一個先前漂移。
  11. 如請求項1所述的電腦化系統，其中執行該第二配準以校正由從該複數個方向掃描該區域導致的在該複數個第一複合幀之間的偏移。
  12. 如請求項11所述的電腦化系統，其中在該第二配準中執行的一圖案匹配期間在一當前幀中使用的一搜索方向基於在獲取該當前幀時的一掃描方向。
  13. 如請求項1所述的電腦化系統，其中該複數個方向包括兩對或更多對相反方向，並且其中該執行一第二配準包括： 針對每個給定對的相反方向，配準與該給定對中的相反方向相對應的兩個第一複合幀，並將該配準的兩個第一複合幀組合以獲得一複合幀，從而產生對應於該兩對或更多對相反方向的兩個或更多個複合幀；以及 配準該兩個或更多個複合幀，並將該配準的兩個或更多個複合幀組合以生成該半導體樣本的該圖像。
  14. 一種檢查一半導體樣本的電腦化方法，該方法由一處理和記憶體電路(PMC)執行並且包括以下步驟： 獲得該半導體樣本的一區域的一幀序列，該幀序列由被配置成從複數個方向掃描該區域的一電子束工具獲取，該幀序列包括複數個幀組，其中每組幀從一相應方向獲取；以及 配準該複數個幀組並基於該配準的結果生成該半導體樣本的一圖像，包括以下步驟： 回應於在從每個方向獲取的該幀組之間執行一第一配準的一決定，針對每個方向，在從該方向獲取的該幀組之間執行該第一配準，並且將該配準的幀組組合以生成一第一複合幀，從而產生分別對應於該複數個方向的複數個第一複合幀；以及 在該複數個第一複合幀之間執行一第二配準並將該配準的複數個第一複合幀組合以生成該半導體樣本的該區域的該圖像； 其中該生成的圖像相較於從該複數個方向中的一給定方向被掃描的一幀具有減小的圖像偽影，並且其中該圖像可用於該半導體樣本的檢查。
  15. 如請求項14所述的電腦化方法，其中配準該複數個幀組和生成該半導體樣本的一圖像之步驟進一步包括以下步驟：回應於不執行該第一配準的一決定，針對每個方向，將從該方向獲取的該幀組組合以生成一第二複合幀，從而產生分別對應於該複數個方向的複數個第二複合幀；以及在該複數個第二複合幀之間執行該第二配準，並將該配準的複數個第二複合幀組合以生成該半導體樣本的該圖像。
  16. 如請求項14所述的電腦化方法，其中該決定是基於以下因素中的至少一個：被包括在該幀組中的幀的數量，以及待檢查樣本的一層和/或材料。
  17. 如請求項14所述的電腦化方法，其中在該第一配準中執行的一圖案匹配期間在一當前幀中使用的一搜索範圍是基於在該當前幀的至少一個先前幀中標識的至少一個先前漂移。
  18. 如請求項14所述的電腦化方法，其中在該第二配準中執行的一圖案匹配期間在一當前幀中使用的一搜索方向基於在獲取該當前幀時的一掃描方向。
  19. 如請求項14所述的電腦化方法，其中該複數個方向包括兩對或更多對相反方向，並且其中該執行一第二配準之步驟包括以下步驟： 針對每個給定對的相反方向，配準與該給定對中的相反方向相對應的兩個第一複合幀，並將該配準的兩個第一複合幀組合以獲得一複合幀，從而產生對應於該兩對或更多對相反方向的兩個或更多個複合幀；以及 配準該兩個或更多個複合幀，並將該配準的兩個或更多個複合幀組合以生成該半導體樣本的該圖像。
  20. 一種非暫態電腦可讀存儲媒體，該非暫態電腦可讀存儲媒體有形地體現一指令程式，該指令程式在被一電腦執行時，使得該電腦執行檢查一半導體樣本的一方法，該方法包括以下步驟： 獲得該半導體樣本的一區域的一幀序列，該幀序列由被配置成從複數個方向掃描該區域的一電子束工具獲取，該幀序列包括複數個幀組，其中每組幀從一相應方向獲取；以及 配準該複數個幀組並基於該配準的結果生成該半導體樣本的一圖像，包括以下步驟： 回應於在從每個方向獲取的該幀組之間執行一第一配準的一決定，針對每個方向，在從該方向獲取的該幀組中執行該第一配準，並且將該配準的幀組組合以生成一第一複合幀，從而產生分別對應於該複數個方向的複數個第一複合幀；以及 在該複數個第一複合幀之間執行一第二配準並將該配準的複數個第一複合幀組合以生成該半導體樣本的該區域的該圖像； 其中該生成的圖像相較於從該複數個方向中的一給定方向被掃描的一幀具有減小的圖像偽影，並且其中該圖像可用於該半導體樣本的檢查。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4312910B2 (ja) * 1999-12-02 2009-08-12 株式会社日立製作所 レビューｓｅｍ
CN103210482B (zh) * 2010-08-09 2016-06-22 Bt成像股份有限公司 持久性特征检测
US10769761B2 (en) * 2017-06-30 2020-09-08 Kla-Tencor Corp. Generating high resolution images from low resolution images for semiconductor applications
US10446367B2 (en) * 2018-03-07 2019-10-15 Kla-Tencor Corporation Scan strategies to minimize charging effects and radiation damage of charged particle beam metrology system
EP4118674A1 (en) * 2020-03-13 2023-01-18 Carl Zeiss SMT GmbH Method of cross-section imaging of an inspection volumes in wafer
KR20220095472A (ko) * 2020-12-30 2022-07-07 삼성전자주식회사 패턴 분석 시스템 및 상기 시스템을 이용한 반도체 장치 제조 방법

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