[发明专利]多重图像度量

说明书

多重图像度量。使用源自一条或多条带电粒子束的多张已配准图像执行度量。测量使来自一张图像的在第二图像中不可见的特征组合以确定从单张图像不能确定的关系。在一个实施例中，测量使用来自不同元素地图的特征来确定两个特征之间的关系，如在距离该第二图像上的特征一定距离确定的位置处的该第一图像内的两个特征之间的距离或角度。

技术领域

本发明涉及使用多张图像确定尺寸。

背景技术

“微制造”是具有微米或纳米级特征的极小结构的制造。使用微制造工艺例如来生产集成电路、建造用于读取和写入磁介质的磁头、以及制造微型机械或机电装置。在微制造过程中，需要对临界尺寸进行测量以保证制造工艺正确操作和正在生产的部件符合产品规格。

为了确定微观物体的临界尺寸和其他特征，经常需要获得物体的图像并且然后对图像进行测量。例如，经常使用电子显微镜对微观结构进行观察和测量。

在半导体装置的开发过程中，对装置内存在的化学元素的分布进行测量用来对工艺成功和质量进行监控。一种用于对工件上的多个点处的材料进行标识的技术被称为能量色散X射线谱（EDS或EDX），其可以用于样品的元素分析或化学表征。在EDX中，将电子束引导向样品，并且对响应于电子束而来自样品的X射线的能量进行测量并标绘成直方图以形成光谱。可以将所测量的光谱与各种元素的已知光谱进行比较以确定存在哪些元素和化合物。

EDX可以用来形成示出样品内的元素的空间分布的元素地图。通过在样品上逐点地移动电子束来创建元素地图。可以产生几张地图（每张地图示出单个元素）来示出工件的区域的成分。如电子能量损失能谱（EELS）和高角环形暗场成像（HAADF）的其他技术可以产生非元素图像和元素地图。EELS对电子穿过样品时被吸收的能量进行测量。当电子穿过时，样品内的不同材料引起电子损失不同量的能量，所以可以通过对电子损失的能量量值进行测量来对样品的材料进行标识。对穿过样品的电子的能量进行测量并且通过从初始束中的电子能量中减去现有能量来确定能量损失。EELS不仅可以确定单独元素，而且还可以确定它们的化学状态。HAADF是一种在扫描透射电子显微镜（STEM）中对样品进行绘图的方法。通过使用对样品内的原子的原子数量的变化敏感的环形暗场检测器仅收集高角散射电子来形成图像。

为了在图像上进行测量或执行其他度量活动，对比度必须足够识别出图像中发现的特征。在其他方法中，如钨（W）、钽（Ta）和铪（Hf）较重元素的对比度与如氮（N）、氧（O）和碳（C）的轻元素的对比度不同。不同的元素可以用不同的清晰度出现在不同的图像内。因为不同的元素不可以两者都出现在同一张图像内，所以会难于确定由不同元素组成的特征之间的测量几何关系。

发明内容

本发明的目标在于提供一种对微观空间关系进行测量的高效方法。

本发明的一些实施例提供了一种用于当单张图像自己没有包含足够执行那些活动的单独信息时将来自同一物体的至少两张图像的信息组合起来以执行自动化度量测量的方法。

本发明的一些实施例使用用带电粒子束系统的操作形成的图像。例如，本发明的实施例使用带有多个检测器的扫描电子显微镜（SEM）、带有多个检测器的聚焦离子束（FIB）显微术、带有明场或暗场或各种分段检测器的扫描透射电子显微镜（STEM）或透射电子显微镜（TEM）采集的图像。本发明的一些实施例使用多张图像，每张图像显示工件的一种不同的元素。

为了可以更好地理解以下本发明的详细说明，上文已经相当广泛地概述了本发明的特征和技术优点。下文将描述本发明的附加特征和优点。本领域技术人员应认识到所披露的概念和具体实施例可容易地用作改进或设计用于实施本发明相同目的其他结构的基础。本领域的技术人员还应认识到这些同等构造不脱离如所附权利要求中所阐明的本发明的精神和范围。

附图说明

为了更加彻底地理解本发明及其优点，现在结合附图参考以下说明，其中：