[发明专利]将3D层析成像中的对准信息从第一组图像转移到第二组图像

说明书

本发明涉及将对准信息从第一组图像转移到第二组图像。获得第一成像模式下的第一组横截面图像，第一横截面图像是在时间Tai拍摄的。获得第二成像模式下的第二组横截面图像，第二横截面图像是在时间Tbj拍摄的，时间Tbj不同于时间Tai。获得第一和第二组横截面图像包括随后去除样品的横截面表面层，并且在第一成像模式或第二成像模式下对样品的新横截面进行成像。在获得第一和第二组横截面图像期间，在第一成像模式和第二成像模式之间进行切换。将对准信息从第一组横截面图像转移到第二组横截面图像，其中转移对准信息包括对准信息的时间相关插值。

技术领域

本发明涉及在切片和图像方法中从2D切片中生成3D层析成像数据。更具体地，本发明涉及将对准信息从第一组图像转移到第二组图像的方法，例如用于获得样品的3D体积图像，例如集成半导体样品。此外，本发明涉及相应的计算机程序产品和相应的检查设备。

背景技术

从nm尺度的样品(例如从nm尺度的半导体样品)生成3D层析成像数据的常见方式是所谓的切片和图像方法，该方法例如由双光束设备精心制作。在这种装置中，两个粒子光学系统以一定角度布置。第一粒子光学系统可以是扫描电子显微镜(SEM)或另一带电粒子显微镜，如例如氦离子显微镜(HIM)。第二粒子光学系统可以是使用例如镓(Ga)离子的聚焦离子束光学系统(FIB)。Ga离子的聚焦离子束(FIB)用于一片一片地切割样品边缘的层(“铣削”)，并且使用扫描电子显微镜(SEM)或HIM对每个横截面进行成像。两个粒子光学系统可以垂直取向或者成45°和90°之间的角度。图1示出了切片和图像方法的示意图：使用FIB光学柱50，在y方向上具有聚焦的离子粒子束51，并且在x-y平面中扫描，从穿过半导体样品10的横截面中去除薄层，以显示新的前表面52作为横截面图像平面11。在下一步骤中，SEM或HIM(未示出)用于扫描成像横截面11的前表面。在该示例中，SEM光轴平行于z方向取向，并且x-y平面光栅中的扫描成像线82扫描横截面图像平面11并形成横截面图像或切片100。通过例如前表面53和54重复这种方法，获得了穿过样品不同深度的2D横截面图像1000序列。两个连续图像切片之间的距离dz可以是1nm-10nm，但是根据具体应用，其他值例如高达25nm或30nm也是可能的。根据这些2D横截面图像1000序列，可以重建集成半导体结构的3D图像。也可以研究集成半导体样品之外的其他样品；然而，研究集成半导体样品极具挑战性。

随着现代集成电路中更精细的细节和更小的特征尺寸，3D断层图像的重建意味着多个挑战。SEM柱的横向平台漂移或漂移可能导致切片间结构横向位置的偏移。FIB切割速率的变化可能导致相交表面的距离变化。图像失真可能导致具有例如枕形(pin-cushion)或剪切失真的横截面图像。图2示出了从x-y横截面图像序列中重建x-z切片的示例。为了简单起见，仅示出了2D横截面图像1000序列的z位置z1、z2和z3处的三个横截面图像100.1、100.2、100.3。随机阶段或SEM漂移导致在z方向上延伸的金属线101的线边缘粗糙度的人为增强，或者平行于z方向延伸的金属线102的宽度的较大变化。

借助于所谓的基准，导出每个切片的横向位置以及层间的距离是一种常见的方法。US9633819B2公开了一种基于暴露于样品顶部的导向结构(“基准”)的对准方法。图3a和3b示出了与基准的对准。如下面将更详细解释，在交叉点52、53和54的FIB切割开始之前，标记结构21和22在垂直于横截面方向的样品顶部形成到沉积材料20中。在对横截面进行切片和成像之后，每个横截面图像还包含基准或对准标记21和22的横截面图像段25和27。第一中心标记21用于执行切片之间的横向对准，而导致两个横截面图像段27的两个外部第二标记22之间的距离用于计算每个切片之间的距离。

然而，将导向结构或基准与感兴趣结构一起成像有多个缺点：