CN111024739A - 透射电子显微镜图像畸变的表征方法及表征装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种透射电子显微镜图像畸变的表征方法。透射电子显微镜图像畸变的表征方法包括如下步骤：形成多个第一通孔组；获取样品在一第一参考倍率下的第一透射电子显微镜图像、以及第一目标倍率下的第二透射电子显微镜图像，第一目标倍率低于第一参考倍率；获取第一透射电子显微镜图像中每一第一通孔组内的两个第一通孔之间的第一参考距离、以及第二透射电子显微镜图像中每一第一通孔组内的两个第一通孔之间的第一目标距离；获取第一目标倍率下的透射电子显微镜图像相对于第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变信息。本发明可以获得在低于参考倍率的目标倍率下的透射电子显微镜图像畸变情况，操作简单、便捷。

Description

透射电子显微镜图像畸变的表征方法及表征装置

技术领域

本发明涉及半导体分析技术领域，尤其涉及一种透射电子显微镜图像畸变的表征方法。

背景技术

透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope，TEM)是把经加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上，电子与样品中的原子碰撞而改变方向，从而产生立体角散射。散射角的大小与样品的密度、厚度相关，因此可以形成明暗不同的影像，影像将在放大、聚焦后在成像器件(如荧光屏、胶片、以及感光耦合组件)上显示出来。

集成电路内部的大量半导体结构的关键尺寸都在纳米级，因此，半导体结构关键尺寸信息的获得需要依赖于透射电子显微镜图像，因此，透射电子显微镜图像成像质量的好坏就直接决定了半导体结构量测结果的准确度和精确度。透射电子显微镜中的各硬件本身的缺陷，例如各级磁透镜的像差和像散、相机的缺陷等，都会引起TEM图像畸变，最终导致半导体结构出现较大的量测误差。因此，对透射电子显微镜图像的畸变度进行表征，对于提高半导体结构量测的准确度具有重要意义。但是，当前并没有有效的方法对不同倍率下的透射电子显微镜的图像畸变程度进行表征。

因此，如何对透射电子显微镜的图像畸变程度进行表征，以便于提高半导体结构量测的准确度和精确度，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种透射电子显微镜图像畸变的表征方法及表征装置，用于解决现有技术中无法对透射电子显微镜的图像畸变情况进行有效表征的问题，以提高半导体结构量测的准确度和精确度。

为了解决上述问题，本发明提供了一种透射电子显微镜图像畸变的表征方法，包括如下步骤：

提供一样品；

形成多个第一通孔组，每个所述第一通孔组包括两个贯穿所述样品的第一通孔，且任意两个所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的连线方向互不相同；

获取所述样品在一第一参考倍率下的第一透射电子显微镜图像、以及一待表征的第一目标倍率下的第二透射电子显微镜图像，所述第一目标倍率低于所述第一参考倍率；

获取所述第一透射电子显微镜图像中每一第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的第一参考距离、以及所述第二透射电子显微镜图像中每一第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的第一目标距离；

根据多个所述第一参考距离与多个所述第一目标距离获取所述第一目标倍率下的透射电子显微镜图像相对于所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变信息。

可选的，所述样品为单晶硅样品；形成多个第一通孔组之前，还包括如下步骤：

获取所述单晶硅样品在所述第一参考倍率下的第三透射电子显微镜图像；

根据所述第三透射电子显微镜图像判断所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变度是否小于或等于第一预设值，若否，则对透射电子显微镜进行调试。

可选的，根据所述第三透射电子显微镜图像判断所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变度是否小于或等于第一预设值之前，还包括如下步骤：

所述第三透射电子显微镜图像为所述单晶硅样品在[110]带轴下的图像；

获取所述第三透射电子显微镜图像中(1-11)晶面间距d₁和(-111)晶面间距d₂，并采用如下公式计算所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变度β₀：

β₀＝(d₁/d₂-1)×100％。

可选的，所述第一预设值为0.5％。

可选的，形成多个第一通孔组的具体步骤包括：

根据所述第一参考倍率与待表征的所述第一目标倍率之间的比例关系，调整所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的距离。

可选的，形成多个第一通孔组的具体步骤包括：

采用聚焦电子束辐照所述样品，形成多个所述第一通孔组。

可选的，获取所述第一透射电子显微镜图像中每一第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的第一参考距离的具体步骤包括：

获取所述第一透射电子显微镜图像中每一第一通孔组内的两个所述第一通孔圆心之间的距离作为所述第一参考距离。

可选的，所述第一通孔组的数量为2个，四个所述第一通孔围绕形成一四边形，每一所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的连线为所述四边形的一条对角线。

可选的，根据多个所述第一参考距离与多个所述第一目标距离获取所述第一目标倍率下的透射电子显微镜图像相对于所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变信息的具体步骤包括：

采用如下公式计算所述第一目标倍率下的透射电子显微镜图像相对于所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变度β₁：

β₁＝(A₀ B₁/A₁ B₀-1)×100％；

式中，A₀为所述第一透射电子显微镜图像中一个所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的距离，B₀为所述第一透射电子显微镜图像中另一个所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的距离，A₁为所述第二透射电子显微镜图像中一个所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的距离，B₁为所述第二透射电子显微镜图像中另一个所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的距离。

可选的，还包括如下步骤：

判断所述第一目标倍率下的透射电子显微镜图像相对于所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变度β₁是否小于或等于第二预设值，若是，则于所述样品中形成多个第二通孔组，每个所述第二通孔组包括两个贯穿所述样品的第二通孔，且任意两个所述第二通孔组内的两个所述第二通孔之间的连线方向互不相同，任一所述第二通孔组内的两个所述第二通孔之间的距离大于任一所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的距离；

获取所述样品在所述第一目标倍率下的第四透射电子显微镜图像；

获取所述第四透射电子显微镜图像中每一第二通孔组内的两个所述第二通孔之间的第二参考距离；

获取所述样品在一待表征的第二目标倍率下的第五透射电子显微镜图像，所述第二目标倍率低于所述第一目标倍率；

获取所述第五透射电子显微镜图像中每一第二通孔组内的两个所述第二通孔之间的第二目标距离；

根据多个所述第二参考距离与多个所述第二目标距离获取所述第二目标倍率下的透射电子显微镜图像相对于所述第一目标倍率下的透射电子显微镜图像的畸变信息。

可选的，所述第二预设值为1％。

可选的，所述第一参考倍率为大于或等于190Kx的倍率。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种透射电子显微镜图像畸变的表征装置，包括：

获取模块，用于获取一样品在一第一参考倍率下的第一透射电子显微镜图像、以及所述样品在一待表征的第一目标倍率下的第二透射电子显微镜图像，所述第一目标倍率低于所述第一参考倍率，所述样品中具有多个第一通孔组，每个所述第一通孔组包括两个贯穿所述样品的第一通孔，且任意两个所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的连线方向互不相同；

量测模块，用于获取所述第一透射电子显微镜图像中每一第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的第一参考距离、以及所述第二透射电子显微镜图像中每一第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的第一目标距离；

分析模块，用于根据多个所述第一参考距离与多个所述第一目标距离获取所述第一目标倍率下的透射电子显微镜图像相对于所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变信息。

可选的，所述样品为单晶硅样品；所述获取模块还用于获取所述单晶硅样品在所述第一参考倍率下的第三透射电子显微镜图像；

所述分析模块还用于根据所述第三透射电子显微镜图像判断所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变度是否小于或等于第一预设值，若否，则对透射电子显微镜进行调试。

可选的，所述第三透射电子显微镜图像为所述单晶硅样品在[110]带轴下的图像；所述量测模块还用于获取所述第三透射电子显微镜图像中(1-11)晶面间距d₁和(-111)晶面间距d₂；

所述分析模块还用于采用如下公式计算所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变度β₀：

β₀＝(d₁/d₂-1)×100％。

可选的，所述第一预设值为0.5％。

可选的，所述第一通孔组的数量为2个，四个所述第一通孔围绕形成一四边形，每一所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的连线为所述四边形的一条对角线。

可选的，所述量测模块还用于获取所述第一透射电子显微镜图像中一个所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的距离A₀、所述第一透射电子显微镜图像中另一个所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的距离B₀、所述第二透射电子显微镜图像中一个所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的距离A₁、所述第二透射电子显微镜图像中另一个所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的距离B₁；

所述分析模块还用于采用如下公式计算所述第一目标倍率下的透射电子显微镜图像相对于所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变度β₁：

β₁＝(A₀ B₁/A₁ B₀-1)×100％。

本发明提供的透射电子显微镜图像畸变的表征方法及表征装置，通过在一样品中形成多个通孔组，且每一通孔组内包括两个贯穿所述样品的通孔，以一参考倍率下通孔组内两个通孔之间的距离作为参考值，将目标倍率下所述通孔组内两个通孔之间的目标距离与所述参考值进行比较，从而可以获得在低于所述参考倍率的目标倍率下的透射电子显微镜图像畸变情况，操作简单、便捷，为后续半导体结构在目标倍率下的量测提供了参考，从而有助于提高半导体结构量测的准确度和精确度。

附图说明

附图1是本发明具体实施方式中透射电子显微镜图像畸变的表征方法流程图；

附图2是本发明具体实施方式中的样品在不同倍率下的透射电子显微镜图像的示意图；

附图3是本发明具体实施方式中第二通孔组与第一通孔组的示意图；

附图4是本发明具体实施方式中透射电子显微镜图像畸变的表征装置的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的透射电子显微镜图像畸变的表征方法及表征装置的具体实施方式做详细说明。

当前的透射电子显微镜图像畸变的表征方法，只能应用于高倍率下获得的高分辨率透射电子显微镜图像，而在一些低倍率情况下，由于无法获得高分辨率的透射电子显微镜图像，因此，无法对低倍率下的图像畸变情况进行表征。然而，在半导体工业中，由于半导体结构的尺寸范围往往处于中低倍率的视野范围内，因此，工程师更关心的是这些中低倍率下半导体结构的透射电子显微镜图像是否存在畸变过大的现象。

为了对中低倍率下的透射电子显微镜图像的畸变情况进行表征，本具体实施方式提供了一种透射电子显微镜图像畸变的表征方法及表征装置，附图1是本发明具体实施方式中透射电子显微镜图像畸变的表征方法流程图。如图1所示，本具体实施方式提供的透射电子显微镜图像畸变的表征方法，包括如下步骤：

步骤S11，提供一样品。

具体来说，所述样品可以是任何能够在高倍率下的透射电子显微镜中拍摄出高分辨率图像的样品，例如可以是但不限于单晶硅样品。

步骤S12，形成多个第一通孔组，每个所述第一通孔组包括两个贯穿所述样品的第一通孔，且任意两个所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的连线方向互不相同。

可选的，所述样品为单晶硅样品；形成多个第一通孔组之前，还包括如下步骤：

获取所述单晶硅样品在所述第一参考倍率下的第三透射电子显微镜图像；

根据所述第三透射电子显微镜图像判断所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变度是否小于或等于第一预设值，若否，则对透射电子显微镜进行调试。

可选的，根据所述第三透射电子显微镜图像判断所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变度是否小于或等于第一预设值之前，还包括如下步骤：

所述第三透射电子显微镜图像为所述单晶硅样品在[110]带轴下的图像；

获取所述第三透射电子显微镜图像中(1-11)晶面间距d₁和(-111)晶面间距d₂，并采用如下公式计算所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变度β₀：

β₀＝(d₁/d₂-1)×100％。

可选的，所述第一预设值为0.5％。

可选的，所述第一参考倍率为大于或等于190Kx的倍率。

具体来说，在对低倍率下的透射电子显微镜图像的畸变进行表征之前，先对第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变进行校准，以确保后续获得的相对畸变信息的准确度。若采用上述公式计算得到的所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变度β₀小于或等于所述第一预设值，则确认该倍率下的透射电子显微镜图像可以作为后续低倍率下的透射电子显微镜图像是否发生畸变以及畸变程度的参考标准。若采用上述公式计算得到的所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变度β₀大于所述第一预设值，则说明所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变程度过大，可能会影响后续低倍率下的透射电子显微镜图像是否发生畸变以及畸变程度的确定，此时，可以对该透射电子显微镜进行调校，直至所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变度β₀小于或等于所述第一预设值。

可选的，形成多个第一通孔组的具体步骤包括：

采用聚焦电子束辐照所述样品，形成多个所述第一通孔组。

具体来说，所述样品为厚度为60nm的单晶硅样品。在形成所述第一通孔组的过程中，可以采用高能聚焦电子束(例如能量为200KeV)辐照所述单晶硅样品，从而在所述单晶硅样品中形成多个所述第一通孔组。每一所述通孔贯穿所述单晶硅样品，以便于后续在透射电子显微镜图像中识别所述通孔。所述通孔的截面形状可以为圆形、椭圆形或者任意多边形，本具体实施防水对此不作限定。本具体实施方式中所述的“多个”是指两个以上。

为了简化表征步骤，可选的，所述第一通孔组的数量为2个，四个所述第一通孔围绕形成一四边形，每一所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的连线为所述四边形的一条对角线。

在其他具体实施方式中，本领域技术人员可以根据实际需要设置所述第一通孔组的具体数量，例如所述第一通孔组的数量为3个、4个、5个等。

步骤S13，获取所述样品在一第一参考倍率下的第一透射电子显微镜图像、以及一待表征的第一目标倍率下的第二透射电子显微镜图像，所述第一目标倍率低于所述第一参考倍率。

步骤S14，获取所述第一透射电子显微镜图像中每一第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的第一参考距离、以及所述第二透射电子显微镜图像中每一第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的第一目标距离。

可选的，获取所述第一透射电子显微镜图像中每一第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的第一参考距离的具体步骤包括：

获取所述第一透射电子显微镜图像中每一第一通孔组内的两个所述第一通孔圆心之间的距离作为所述第一参考距离。

附图2是本发明具体实施方式中的样品在不同倍率下的透射电子显微镜图像的示意图。图2中依次示出了所述单晶硅样品在190Kx倍率、150Kx倍率、120Kx倍率、……、nKx倍率下的透射电子显微镜图像，其中，n为小于120的正整数。以下以190Kx倍率为所述第一参考倍率、150Kx倍率为第一目标倍率、所述第一通孔组的数量为2个、所述通孔的截面为圆形为例进行说明。如图2所示，在190Kx倍率下，测量所述第一透射电子显微镜图像中一第一通孔组中的两个通孔A与A’圆心之间的距离A₀，并将此距离作为一个第一参考距离；在190Kx倍率下，测量所述第一透射电子显微镜图像中另一第一通孔组中的两个通孔B与B’圆心之间的距离B₀，并将此距离作为另一个第一参考距离。在150Kx倍率下，测量所述第二透射电子显微镜图像中一第一通孔组中的两个通孔A与A’圆心之间的距离A₁，并将此距离作为一个第一目标距离；在150Kx倍率下，测量所述第二透射电子显微镜图像中另一第一通孔组中的两个通孔B与B’圆心之间的距离B₁，并将此距离作为另一个第一目标距离。

步骤S15，根据多个所述第一参考距离与多个所述第一目标距离获取所述第一目标倍率下的透射电子显微镜图像相对于所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变信息。

可选的，根据多个所述第一参考距离与多个所述第一目标距离获取所述第一目标倍率下的透射电子显微镜图像相对于所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变信息的具体步骤包括：

采用如下公式计算所述第一目标倍率下的透射电子显微镜图像相对于所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变度β₁：

β₁＝(A₀ B₁/A₁ B₀-1)×100％；

式中，A₀为所述第一透射电子显微镜图像中一个所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的距离，B₀为所述第一透射电子显微镜图像中另一个所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的距离，A₁为所述第二透射电子显微镜图像中一个所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的距离，B₁为所述第二透射电子显微镜图像中另一个所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的距离。

举例来说，当从所述第一透射电子显微镜图像及所述第二透射电子显微镜图像中分别测得A₀＝743.5nm、B₀＝799.1nm、A₁＝734.3nm、B₁＝798.8nm时，根据上述公式可以计算得到β₁＝1.21％，即所述第一目标倍率下的透射电子显微镜图像相对于所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变度为1.21％。采用上述方法，可以得到任意倍率下透射电子显微镜的相对图像畸变度。

如图2所示，随着透射电子显微镜倍率的不断减小，所述第一通孔的尺寸不断缩小。当透射电子显微镜的倍率降低到一特定倍率以下时，可能会在量测所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的距离时引入相对误差，从而可能导致特定倍率以下的图像畸变表征不准确。为了解决这一问题，可选的，所述透射电子显微镜图像畸变的表征方法还包括如下步骤：

判断所述第一目标倍率下的透射电子显微镜图像相对于所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变度β₁是否小于或等于第二预设值，若是，则于所述样品中形成多个第二通孔组，每个所述第二通孔组包括两个贯穿所述样品的第二通孔，且任意两个所述第二通孔组内的两个所述第二通孔之间的连线方向互不相同，任一所述第二通孔组内的两个所述第二通孔之间的距离大于任一所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的距离；

获取所述样品在所述第一目标倍率下的第四透射电子显微镜图像；

获取所述第四透射电子显微镜图像中每一第二通孔组内的两个所述第二通孔之间的第二参考距离；

获取所述样品在一待表征的第二目标倍率下的第五透射电子显微镜图像，所述第二目标倍率低于所述第一目标倍率；

获取所述第五透射电子显微镜图像中每一第二通孔组内的两个所述第二通孔之间的第二目标距离；

根据多个所述第二参考距离与多个所述第二目标距离获取所述第二目标倍率下的透射电子显微镜图像相对于所述第一目标倍率下的透射电子显微镜图像的畸变信息。

可选的，所述第二预设值为1％。

附图3是本发明具体实施方式中第二通孔组与第一通孔组的示意图。具体来说，可以从以所述第一参考倍率(例如190Kx)为基准得到的多个不同的第一目标倍率(例如150Kx、120Kx等)下的图像畸变度中，选择一畸变度小于1％的第一目标倍率作为后续低倍率下图像畸变度表征的参考基准。采用与以所述第一参考倍率为基准的方法类似，重新形成多个所述第二通孔组，且任一所述第二通孔组内的两个所述第二通孔之间的距离大于任一所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的距离。例如，如图3所示，在选定的所述第一目标倍率下的所述第四透射电子显微镜图像中，一个所述第二通孔组中的两个所述第二通孔C、C’圆心之间的距离为C₀、另一个所述的第二通孔组中的两个所述第二通孔D、D’圆心之间的距离为D₀，且C₀、D₀均大于A₀、B₀。

在其他具体实施方式中，形成多个第一通孔组的具体步骤包括：

根据所述第一参考倍率与待表征的所述第一目标倍率之间的比例关系，调整所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的距离。

具体来说，也可以在形成所述第一通孔组之前，通过分析所述第一参考倍率与待表征的所述第一目标倍率之间的比例关系，来确定所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的距离，例如所述第一参考倍率与所述第一目标倍率之间的差值越大，则所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的距离越大，一方面可以提高两个所述第一通孔之间距离量测的准确度；另一方面，后续还可以对低于所述第一目标倍率的所述第二目标倍率下的图像畸变情况进行表征，避免形成第二通孔组的工艺。

不仅如此，本具体实施方式还提供了一种透射电子显微镜图像畸变的表征装置。附图4是本发明具体实施方式中透射电子显微镜图像畸变的表征装置的结构框图。所述透射电子显微镜图像畸变的表征装置可以采用如图1-图3所示的方法对透射电子显微镜图像畸变情况进行表征。如图1-图4所示，本具体实施方式提供的透射电子显微镜的表征装置，包括：

获取模块40，用于获取一样品在一第一参考倍率下的第一透射电子显微镜图像、以及所述样品在一待表征的第一目标倍率下的第二透射电子显微镜图像，所述第一目标倍率低于所述第一参考倍率，所述样品中具有多个第一通孔组，每个所述第一通孔组包括两个贯穿所述样品的第一通孔，且任意两个所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的连线方向互不相同；

量测模块41，用于获取所述第一透射电子显微镜图像中每一第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的第一参考距离、以及所述第二透射电子显微镜图像中每一第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的第一目标距离；

分析模块42，用于根据多个所述第一参考距离与多个所述第一目标距离获取所述第一目标倍率下的透射电子显微镜图像相对于所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变信息。

可选的，所述样品为单晶硅样品；所述获取模块40还用于获取所述单晶硅样品在所述第一参考倍率下的第三透射电子显微镜图像；

所述分析模块42还用于根据所述第三透射电子显微镜图像判断所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变度是否小于或等于第一预设值，若否，则对透射电子显微镜进行调试。

可选的，所述第三透射电子显微镜图像为所述单晶硅样品在[110]带轴下的图像；所述量测模块41还用于获取所述第三透射电子显微镜图像中(1-11)晶面间距d₁和(-111)晶面间距d₂；

所述分析模块42还用于采用如下公式计算所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变度β₀：

β₀＝(d1/d2-1)×100％。

可选的，所述第一预设值为0.5％。

可选的，所述第一通孔组的数量为2个，四个所述第一通孔围绕形成一四边形，每一所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的连线为所述四边形的一条对角线。

可选的，所述量测模块41还用于获取所述第一透射电子显微镜图像中一个所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的距离A₀、所述第一透射电子显微镜图像中另一个所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的距离B₀、所述第二透射电子显微镜图像中一个所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的距离A₁、所述第二透射电子显微镜图像中另一个所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的距离B₁；

所述分析模块42还用于采用如下公式计算所述第一目标倍率下的透射电子显微镜图像相对于所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变度β1：

β₁＝(A₀ B₁/A₁ B₀-1)×100％。

本具体实施方式提供的透射电子显微镜图像畸变的表征方法及表征装置，通过在一样品中形成多个通孔组，且每一通孔组内包括两个贯穿所述样品的通孔，以一参考倍率下通孔组内两个通孔之间的距离作为参考值，将目标倍率下所述通孔组内两个通孔之间的目标距离与所述参考值进行比较，从而可以获得在低于所述参考倍率的目标倍率下的透射电子显微镜图像畸变情况，操作简单、便捷，为后续半导体结构在目标倍率下的量测提供了参考，从而有助于提高半导体结构量测的准确度和精确度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (18)

1.一种透射电子显微镜图像畸变的表征方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供一样品；

形成多个第一通孔组，每个所述第一通孔组包括两个贯穿所述样品的第一通孔，且任意两个所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的连线方向互不相同；

获取所述样品在一第一参考倍率下的第一透射电子显微镜图像、以及一待表征的第一目标倍率下的第二透射电子显微镜图像，所述第一目标倍率低于所述第一参考倍率；

获取所述第一透射电子显微镜图像中每一第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的第一参考距离、以及所述第二透射电子显微镜图像中每一第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的第一目标距离；

根据多个所述第一参考距离与多个所述第一目标距离获取所述第一目标倍率下的透射电子显微镜图像相对于所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变信息。

2.根据权利要求1所述的透射电子显微镜图像畸变的表征方法，其特征在于，所述样品为单晶硅样品；形成多个第一通孔组之前，还包括如下步骤：

获取所述单晶硅样品在所述第一参考倍率下的第三透射电子显微镜图像；

根据所述第三透射电子显微镜图像判断所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变度是否小于或等于第一预设值，若否，则对透射电子显微镜进行调试。

3.根据权利要求2所述的透射电子显微镜图像畸变的表征方法，其特征在于，根据所述第三透射电子显微镜图像判断所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变度是否小于或等于第一预设值之前，还包括如下步骤：

所述第三透射电子显微镜图像为所述单晶硅样品在[110]带轴下的图像；

获取所述第三透射电子显微镜图像中(1-11)晶面间距d₁和(-111)晶面间距d₂，并采用如下公式计算所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变度β₀：

β₀＝(d₁/d₂-1)×100％。

4.根据权利要求2所述的透射电子显微镜图像畸变的表征方法，其特征在于，所述第一预设值为0.5％。

5.根据权利要求1所述的透射电子显微镜图像畸变的表征方法，其特征在于，形成多个第一通孔组的具体步骤包括：

根据所述第一参考倍率与待表征的所述第一目标倍率之间的比例关系，调整所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的距离。

6.根据权利要求1所述的透射电子显微镜图像畸变的表征方法，其特征在于，形成多个第一通孔组的具体步骤包括：

采用聚焦电子束辐照所述样品，形成多个所述第一通孔组。

7.根据权利要求1所述的透射电子显微镜图像畸变的表征方法，其特征在于，获取所述第一透射电子显微镜图像中每一第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的第一参考距离的具体步骤包括：

获取所述第一透射电子显微镜图像中每一第一通孔组内的两个所述第一通孔圆心之间的距离作为所述第一参考距离。

8.根据权利要求1所述的透射电子显微镜图像畸变的表征方法，其特征在于，所述第一通孔组的数量为2个，四个所述第一通孔围绕形成一四边形，每一所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的连线为所述四边形的一条对角线。

9.根据权利要求8所述的透射电子显微镜图像畸变的表征方法，其特征在于，根据多个所述第一参考距离与多个所述第一目标距离获取所述第一目标倍率下的透射电子显微镜图像相对于所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变信息的具体步骤包括：

采用如下公式计算所述第一目标倍率下的透射电子显微镜图像相对于所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变度β₁：

β₁＝(A₀ B₁/A₁ B₀-1)×100％；

式中，A₀为所述第一透射电子显微镜图像中一个所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的距离，B₀为所述第一透射电子显微镜图像中另一个所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的距离，A₁为所述第二透射电子显微镜图像中一个所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的距离，B₁为所述第二透射电子显微镜图像中另一个所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的距离。

10.根据权利要求9所述的透射电子显微镜图像畸变的表征方法，其特征在于，还包括如下步骤：

判断所述第一目标倍率下的透射电子显微镜图像相对于所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变度β₁是否小于或等于第二预设值，若是，则于所述样品中形成多个第二通孔组，每个所述第二通孔组包括两个贯穿所述样品的第二通孔，且任意两个所述第二通孔组内的两个所述第二通孔之间的连线方向互不相同，任一所述第二通孔组内的两个所述第二通孔之间的距离大于任一所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的距离；

获取所述样品在所述第一目标倍率下的第四透射电子显微镜图像；

获取所述第四透射电子显微镜图像中每一第二通孔组内的两个所述第二通孔之间的第二参考距离；

获取所述样品在一待表征的第二目标倍率下的第五透射电子显微镜图像，所述第二目标倍率低于所述第一目标倍率；

获取所述第五透射电子显微镜图像中每一第二通孔组内的两个所述第二通孔之间的第二目标距离；

根据多个所述第二参考距离与多个所述第二目标距离获取所述第二目标倍率下的透射电子显微镜图像相对于所述第一目标倍率下的透射电子显微镜图像的畸变信息。

11.根据权利要求10所述的透射电子显微镜图像畸变的表征方法，其特征在于，所述第二预设值为1％。

12.根据权利要求1所述的透射电子显微镜图像畸变的表征方法，其特征在于，所述第一参考倍率为大于或等于190Kx的倍率。

13.一种透射电子显微镜图像畸变的表征装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取一样品在一第一参考倍率下的第一透射电子显微镜图像、以及所述样品在一待表征的第一目标倍率下的第二透射电子显微镜图像，所述第一目标倍率低于所述第一参考倍率，所述样品中具有多个第一通孔组，每个所述第一通孔组包括两个贯穿所述样品的第一通孔，且任意两个所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的连线方向互不相同；

量测模块，用于获取所述第一透射电子显微镜图像中每一第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的第一参考距离、以及所述第二透射电子显微镜图像中每一第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的第一目标距离；

分析模块，用于根据多个所述第一参考距离与多个所述第一目标距离获取所述第一目标倍率下的透射电子显微镜图像相对于所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变信息。

14.根据权利要求13所述的透射电子显微镜图像畸变的表征装置，其特征在于，所述样品为单晶硅样品；所述获取模块还用于获取所述单晶硅样品在所述第一参考倍率下的第三透射电子显微镜图像；

所述分析模块还用于根据所述第三透射电子显微镜图像判断所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变度是否小于或等于第一预设值，若否，则对透射电子显微镜进行调试。

15.根据权利要求14所述的透射电子显微镜图像畸变的表征装置，其特征在于，所述第三透射电子显微镜图像为所述单晶硅样品在[110]带轴下的图像；所述量测模块还用于获取所述第三透射电子显微镜图像中(1-11)晶面间距d₁和(-111)晶面间距d₂；

所述分析模块还用于采用如下公式计算所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变度β₀：

β₀＝(d₁/d₂-1)×100％。

16.根据权利要求15所述的透射电子显微镜图像畸变的表征装置，其特征在于，所述第一预设值为0.5％。

17.根据权利要求13所述的透射电子显微镜图像畸变的表征装置，其特征在于，所述第一通孔组的数量为2个，四个所述第一通孔围绕形成一四边形，每一所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的连线为所述四边形的一条对角线。

18.根据权利要求17所述的透射电子显微镜图像畸变的表征装置，其特征在于，所述量测模块还用于获取所述第一透射电子显微镜图像中一个所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的距离A₀、所述第一透射电子显微镜图像中另一个所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的距离B₀、所述第二透射电子显微镜图像中一个所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的距离A₁、所述第二透射电子显微镜图像中另一个所述第一通孔组内的两个所述第一通孔之间的距离B₁；

所述分析模块还用于采用如下公式计算所述第一目标倍率下的透射电子显微镜图像相对于所述第一参考倍率下的透射电子显微镜图像的畸变度β₁：β₁＝(A₀ B₁/A₁ B₀-1)×100％。

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