CN114689630A - 用于对三维特征进行成像的方法和*** - Google Patents
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Abstract
用于对三维特征进行成像的方法和***。用于基于在不同样品深度处的多个基准来铣削样品和对样品进行成像的方法和***包括:在第一样品深度处的第一样品表面上形成第一基准;铣削所述样品表面的至少一部分以在第二样品深度处暴露第二样品表面;在所述第二样品表面上形成第二基准;以及铣削所述第二样品表面的至少一部分以在第三样品深度处暴露包括所关注区域(ROI)的第三样品表面。可基于所述ROI和所述第二基准的图像以及所述第一基准与所述第二基准之间的相对位置来计算在所述第三样品深度处的所述ROI相对于所述第一基准的位置。
Description
技术领域
本发明描述大体上涉及用于对样品内的三维特征进行成像的方法和***,且更具体地说,涉及使用带电粒子显微***来生成三维特征轮廓。
背景技术
带电粒子显微***可用于检测显微制造装置。包括聚焦离子束(FIB)和电子束的双束(dual beam)***可分析在显微制造期间的瑕疵和故障以对显微制造过程进行故障寻找、调整和改进。举例来说,双束***可用于通过切片视图(slice-and-view)工艺来重构样品内的三维特征,其中使用FIB从样品去除材料层以暴露多个样品表面,并且使用扫描电子显微术(SEM)来获得经暴露样品表面的图像。然而,归因于包括样品移位和束漂移的因素的SEM图像中的特征的位移可影响重构的准确度。
一种基于切片视图数据来确定样品内的特征的位置的方法展示在Chitturi等人的美国专利U.S.7348556B2中,其中在紧挨着所关注特征的样品表面处创建参考标记(称为基准)。在切片视图工艺期间获取的每一SEM图像包括经暴露样品表面以及表面基准。基于数据点与SEM图像中的基准之间的距离来测量数据点在每一SEM图像上的位置。然而,申请人认识到,在特征处于样品深处时,可能无法在SEM图像中准确地测量特征与表面基准之间的距离。
发明内容
在一个实施例中,一种方法包括:在第一样品深度处的第一样品表面上形成第一基准;去除第一样品表面的至少一部分以暴露第二样品表面;在第二样品表面上形成第二基准;去除第二样品表面的至少一部分以在第三样品深度处暴露包括所关注区域(regionof interest,ROI)的第三样品表面;获取包括第二基准和在第三样品深度处的ROI的第一样品图像;以及基于第一基准相对于第二基准的第一位置和在第一样品图像中在第三样品深度处的ROI相对于第二基准的第二位置来确定在第三样品深度处的ROI相对于第一基准的位置。以此方式,可准确地测量处于样品深处的特征的位置。
应理解,提供以上概述是为了以简化的形式介绍在详细描述中进一步描述的一些概念。其并不意味着标识所要求保护的主题的关键或必要特征,其范围由详细描述之后的权利要求进行唯一地限定。此外,所要求的主题并不限于解决上文或本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1展示带电粒子显微***。
图2为重构样品内的特征的方法。
图3说明用于确定层厚度的样品表面上的多个基准。
图4A和4B说明通过图2的方法处理的样品。
图5A是通过图2的方法处理的样品的扫描电子显微术图像。
图5B展示通过将多个图像拼接在一起来形成图5A的实例。
图6是使用图2的方法来重构的3D-NAND样品中的通道的三维轮廓。
图7A至7B展示带电粒子束和样品的实例位置。
图8A至8B展示带电粒子束和样品的另一实例位置。
贯穿图式的若干视图,相同的附图标记指代对应部分。
具体实施方式
以下描述涉及用于基于用切片视图技术获取的图像来定位和重构样品内的特征的***和方法。可使用图1中所展示的带电粒子显微***来铣削样品且对样品进行成像。带电粒子显微***可为包括用于铣削样品的聚焦离子束(FIB)和用于获取高分辨率样品图像的电子束(electron beam or e-beam)的双束***。在一个实例中,在使用FIB铣削或去除样品的材料以暴露样品表面或样品截面之后,用电子束获取扫描电子显微术(SEM)图像经暴露表面。通过在样品深度方向上重复铣削样品且对样品进行成像,可获取在各种样品深度处的样品表面(或截面)的一系列SEM图像。可基于SEM图像来重构样品的三维体积。为了在垂直于样品深度方向的平面中对准SEM图像,参考标记或基准可位于或形成于样品的顶部表面上。在一个实例中,样品表面的每一SEM图像可包括用于对准的表面基准。在另一实例中,可在获取SEM图像之前基于表面基准来校准电子束位置。然而,对于在样品的深度方向上延伸长距离的特征,例如在3D-NAND样品中的通道,如果经暴露样品表面的深度超出电子束的焦距,则经暴露样品表面上的表面基准或特征在SEM图像中可能会离焦。其结果是,无法从SEM图像准确地确定特征与表面基准之间的距离。
图2呈现解决以上问题的方法。在去除在样品的深度方向上的材料层时,在不同样品深度处形成多个基准。经去除层在垂直于深度方向的平面中延伸。样品的顶部表面可在样品平面(根据样品轴的XY平面)中。举例来说,第一基准,例如表面基准,位于或形成于与样品的顶部表面上的所关注区域(ROI)不同的位置处。此处,将ROI(或所关注体积)限定为样品的3D体积。样品平面中的ROI的面积可能随着样品深度而改变。ROI可包括所关注特征。特征可为轮廓或面积。表面基准可通过FIB沉积或铣削来形成。替代地,表面基准可通过将样品的顶部表面上的独特特征分配为表面基准来定位。在去除第一样品表面的至少一部分以在第二样品深度处的第二样品表面上暴露ROI之后,定位或形成第二基准。第一样品表面的经去除部分不包括第一基准。第二基准在样品平面中的位置与第一基准不同。在一个实例中,第二基准包括形成于第二样品表面与第一样品表面的其余部分之间的边界(或边缘)。在另一实例中,用FIB将第二基准蚀刻和/或沉积在第二样品表面上。接着去除第二样品表面的至少一部分以在第三样品表面上在第三样品深度处暴露ROI。用在第一焦深处的电子束获取包括第二基准和在第三样品深度处的ROI两者的第一SEM图像。可从第一SEM图像获得在第三样品深度处的ROI相对于第二基准的位置。在一个实例中,通过扫描单个视场(FOV)中的电子束来获取第一SEM图像。此处,SEM图像的FOV是通过单次扫描中的电子束扫描的样品区域。在另一实例中,第一SEM图像是从在第一焦深处获取的多个SEM图像拼接而成。多个SEM图像中的任一个的FOV与至少另一SEM图像的FOV重叠,使得可通过重叠区域中的匹配信号来将多个SEM图像准确地拼接在一起。以此方式,在第一SEM图像中对包括第二基准和在第三样品深度处的ROI的样品平面中的连续区域进行成像。基于在样品平面中ROI相对于第二基准的位置和第二基准相对于的第一基准的位置来确定在样品平面中在第三样品深度处的ROI相对于第一基准的位置。第二基准相对于第一基准的位置可从包括第一和第二基准两者的第二SEM图像获得。用不同焦深获得第一和第二SEM图像,使得SEM图像中的基准和ROI两者对焦以用于准确特征定位和高分辨率特征成像。可在铣削第二样品表面之前或在暴露第三样品表面之后获得第二SEM图像。第一样品深度与第二样品深度之间的差可基于电子束的焦距来确定或通过对样品表面上的多个基准进行成像来以实验方式确定,如图3中所展示。可形成更多基准以暴露处于样品深处的ROI。经铣削的样品类似于包括多个阶梯的台阶,例如图4A至4B和图5A中所展示的经铣削的样品。阶梯高度对于台阶的每一阶梯可为相同的,并且每一基准对应于一个阶梯。以此方式,可以最少的后处理来准确地确定在距表面基准的较大样品深度处的ROI的相对位置。
在另一实例中,在样品中形成每一阶梯包括去除多个层以暴露多个样品表面。获取多个经暴露样品表面的SEM图像以重构样品内的特征。具体地,第一基准形成于或位于第一样品深度处,例如在样品的顶部表面上。在沿着深度方向从第一样品深度到第二更大样品深度铣削或去除材料时,获取经暴露样品表面的多个第一样品图像。第一样品图像中的每一个包括第一基准和在对应样品深度处的ROI。使用电子束的第一焦深获取第一样品图像。可从第一样品图像确定第一样品深度与第二样品深度之间的ROI相对于第一基准的位置。一旦经暴露样品表面的深度(例如总铣削深度)达到第二样品深度,就定位第二基准。在一个实例中,第二基准可使用带电粒子束来形成于第二样品深度处的第二样品表面上。在另一实例中,可在将样品从第一样品深度铣削到第二样品深度时形成第二基准。第二基准可为在将样品从第一深度铣削到第二样品深度时形成的边缘或边界。第一样品深度与第二样品深度之间的深度差为阶梯高度。以实验方式或基于***参数来确定阶梯高度。在沿着深度方向从第二样品深度到第三更大样品深度铣削或去除材料时,获取包括在各种样品深度处的ROI的经暴露样品表面的多个第二样品图像。第二基准在样品平面中的经铣削区域的外部。使用在第二焦深处的电子束来获取第二样品图像。第二样品图像中的每一个包括第二基准和ROI。在一个实例中,基于包括第一基准的第二样品图像中的一个或多个来确定在垂直于样品深度的平面中第二基准相对于第一基准的位置。在另一实例中,基于包括第一基准和第二基准两者的样品图像来确定在垂直于样品深度的平面中第二基准相对于第一基准的位置。因为在第二样品图像中第二基准和ROI两者对焦,所以可准确地确定ROI相对于第二基准的位置。以此方式,基于ROI相对于第二基准的位置以及第二基准相对于第一基准的位置来确定在第二样品深度与第三样品深度之间的深度处的ROI相对于所述第一基准的位置。
可形成更多阶梯以对处于样品深处的ROI进行成像。每一基准对应于阶梯或一定范围的样品深度,其中在所述范围内的经暴露样品表面的所有SEM图像包括其对应基准。另外,样品深度的每一范围或每一阶梯对应于用于获取SEM图像的电子束的不同焦深。因而,在每一个SEM图像中,ROI和至少一个基准在高分辨率下对焦成像。在一些实例中,通过拼接在相同电子束焦深处获取的且具有重叠FOV的多个SEM图像来生成的经暴露样品表面的SEM图像。多个SEM图像的FOV重叠,使得多个SEM图像中的任一个的FOV与多个SEM图像中的至少另一个的FOV重叠。阶梯高度可取决于电子束的性质。基于ROI距最近形成的基准的位置以及最近形成的基准相对于先前形成的基准的位置来确定在具体样品深度处的ROI相对于第一基准的位置。最近形成的基准可为与在垂直于样品深度的平面中的经暴露样品表面上的ROI最接近的基准。在一个实例中,可通过在3D空间中对准SEM图像来重构ROI。可基于在相应SEM图像中对焦的基准的至少一个以及其相应样品深度来对准SEM图像。在另一实例中,可基于在各种样品深度处ROI相对于表面基准的位置来重构所述ROI。在又另一实例中,可从重构的ROI中提取ROI内的3D特征。举例来说,如图6所展示,通过基于ROI距表面基准的距离来对准包括多个通道的ROI来重构3D-NAND样品的在各种样品深度处的多个通道的轮廓。
转向图1,图1为其中实施本发明的双束带电粒子显微镜(CPM)的实施例的高度示意性描绘,更具体地说,其展示FIB-SEM的实施例。***轴展示为轴110。显微镜100包括粒子光柱1,所述粒子光柱产生沿着粒子光轴101传播的带电粒子束3(在此情况下,电子束)。粒子光轴101可与***的Z轴对准。柱1安装在真空室5上,所述真空室包括用于保持/放置样品6的样品架7和一个或多个相关联致动器8。使用真空泵(未描绘)将真空室5排空。借助于电压电源17,视需要,可将样品架7或至少样品6偏置(浮置)到相对于地面的电位。还描绘来真空端口9,其可打开以将物品(组分、样品)引入到真空室5的内部或从内部去除。视需要,显微镜100可包括多个此类端口9。
柱1(在当前情况下)包括电子源10和照明器2。此照明器2包括用于将电子束3聚焦到样品6上的透镜11、13,和偏转单元15(用于执行束3的束导引/扫描)。显微镜M进一步包括控制器/计算机处理设备25以用于尤其控制偏转单元15、透镜11、13和检测器19、21且将从检测器19、21收集的信息显示在显示单元27上。
检测器19、21选自可用于检查响应于(冲击)束3的照射而从样品6发出的不同类型的“受激”辐射的多种可能的检测器类型。检测器19可为用于检测从样品6发出的阴极发光的固态检测器(例如光电二极管)。举例来说,所述检测器可替代地为X射线检测器,例如硅漂移检测器(SDD)或硅锂(Si(Li))检测器。举例来说,检测器21可为呈固态光电倍增管(SSPM)或真空光电倍增管(PMT)形式的电子检测器。这可用于检测从样品6发出的反向散射和/或二次电子。所属领域的技术人员将理解,可在例如所描绘的设置中选择许多不同类型的检测器,包括例如环形/分段式检测器。通过在样品6上扫描束3,包括例如X射线、红外/可见/紫外光、二次电子(SE)和/或反向散射电子(BSE)等受激辐射从样品6发出。因为此类受激辐射是位置敏感的(归因于所述扫描运动),所以从检测器19、21获得的信息也将是位置相依的。此事实允许(例如)来自检测器21的信号用于产生样品6(的部分)的BSE图像,所述图像基本上是随样品6上的扫描路径位置而变的所述信号的映射。
来自检测器19和21的信号沿着控制线(总线)25传递,由控制器26处理,并且显示在显示单元27上。此类处理可包括例如组合、整合、减法、伪着色、边缘增强和所属领域的技术人员已知的其它处理等操作。此外,自动识别过程(例如,如用于粒子分析)可包括在此类处理中。控制器包括处理器和非暂时性存储器以用于存储计算机可读指令。可通过在处理器中执行计算机可读指令来实施本文所公开的方法。
除了上文所描述的电子柱1之外,显微镜100还包括离子光柱31。这包括离子源39和照明器32,并且这些沿着离子光轴34产生/导引离子束33。为了促进对保持器7上的样品6的接近,离子轴34相对于电子轴101倾斜。如上文所描述,此类离子(FIB)柱31可例如用于对样品6执行处理/机械加工操作,例如切割、铣削、蚀刻、沉积等。替代地,离子柱31可用于产生样品6的成像。应注意,例如如果离子源39实现为所谓的NAIS源,则离子柱31可能够随意生成各种不同种类的离子;因此,对离子束33的参考不应必须视为在任何给定时间指定所述束中的特定种类,换句话说,束33可包括用于操作A(例如铣削)的离子种类A和用于操作B(例如植入)的离子种类B,其中种类A和B可选自多种可能的选项。
还说明了注气***(GIS)43,出于执行气体辅助蚀刻或沉积的目的,其可用于进行例如蚀刻或前驱气体等气体的局部注入。举例来说,此类气体可存储/缓存在储集器41中,并且可通过狭窄的喷嘴42施用,以便在轴101和34的相交附近射出。
应注意,此类设置的许多改进和替代方案对于所属领域的技术人员而言将是已知的,例如在(相对大体积的)显微镜100内的受控环境的使用,例如维持若干mbar的背景压力(如在环境SEM或低压SEM中所使用的)。
图2展示用于使用带电粒子显微***(例如图1的带电粒子显微***)来重构样品内的特征的方法200。多个基准形成于或位于不同样品深度处以用于准确地确定在较大样品深度处的特征或ROI的位置。在一个实例中,在通过用FIB去除或铣削样品的多个层来形成阶梯之后形成基准。以实验方式或基于成像束的参数(例如电子束的参数)来确定阶梯的高度。在去除或铣削每一层之后暴露样品表面。用相同的电子束焦深对对应于相同阶梯的经暴露表面进行成像。换句话说,用不同电子束焦深对对应于不同阶梯的样品表面进行成像。
在202处,在样品上以实验方式任选地确定阶梯高度。样品可为用于以下切片视图工艺的同一样品或另一不同样品。可通过使用在各种焦深处的电子束对样品表面上的多个基准进行成像来确定阶梯高度。举例来说,如图3的SEM图像中所展示,三个基准301、302和303通过样品的顶部表面304上的材料的FIB沉积/铣削来形成。通过基准的中心(即,十字的中心)的位置来确定SEM图像中的每一基准的位置。三个基准在不同焦深处用相同FOV多次成像。在每一焦深处,从对应的SEM图像测量基准中的至少两个之间的距离。举例来说,测量基准301与303之间的第一距离310以及基准301与302之间的第二距离320。随着三个基准在调整焦深时移入和移出焦点,基准位置估计的准确度改变。在基准对焦成像时,可更准确地确定基准位置。其结果是,第一和第二距离测量随着焦深的改变而改变。可将其内可准确地测量基准中的至少两个之间的距离的焦深范围设置为阶梯高度。举例来说,在样品表面或多个基准对焦时,首先在SEM图像中测量第一距离310和第二距离320。接着增加电子束的焦深以确定焦深L1,在所述焦深处的来自对焦测量的经测量的第一和第二距离中的任一个的改变超出阈值距离改变。类似地,减小电子束的焦深以确定焦深L2,在所述焦深处的来自对焦测量的经测量的第一和第二距离中的任一个的改变超出阈值距离改变。阶梯高度为L1和L2之间的差。
在204处,确定包括所关注特征的ROI。ROI为样品的3D体积。基于ROI的位置,可确定表面基准在样品表面上的位置。在一个实例中,可基于ROI的所估计的大小和结构来确定用于铣削和成像的最大铣削深度。在另一实例中,可基于ROI的截面图像来确定最大铣削深度。另外,在204处,设置用于铣削和成像的***参数。***参数可包括束参数,例如FIB和电子束的束能量和束电流。可基于样品类型和样品材料来确定FIB束参数。可基于图像分辨率来确定SEM图像的FOV。如果尚未在202处确定阶梯高度,则***参数还可包括阶梯高度。可基于电子束的焦距来确定阶梯高度。举例来说,阶梯高度与电子束的焦距成比例。
在206处,基准形成于或位于样品表面上。如果第一次执行步骤206,则表面基准形成于或位于样品的顶部表面上的ROI附近。表面基准可为样品的顶部表面上的特征。替代地,可通过使用FIB铣削或沉积材料来形成类似于在202处的基准的表面基准。如果之前已执行步骤206,并且样品表面为由FIB铣削产生的经暴露样品表面,则可形成或定位基准。在一个实例中,可通过FIB铣削或沉积来在新经暴露样品表面上形成基准。在另一实例中,可在创建阶梯的铣削过程期间形成基准。举例来说,如SEM图像图5中所展示,基准可为在从样品表面501铣削以暴露样品表面502时形成的边界505的一部分。步骤206进一步包括通过循环210-212-214-216调整电子束的焦深以用于对对应于随后形成的阶梯的经暴露样品表面进行成像。可调整电子束焦深,使得新形成的基准是对焦的。调整焦深可包括在样品深度方向上增加焦深。增量可为阶梯高度。
在208处,如果多个基准已形成于或位于样品上,则任选地获取包括最近形成的两个基准的SEM图像。两个基准位于不同样品深度处。举例来说,两个基准之间的深度差为阶梯高度。可基于SEM图像来确定两个基准之间的相对位置。在一些实例中,SEM图像还可包括ROI。
步骤210、212、214和216形成用于扁平化多个层直到形成阶梯或达到最大铣削深度为止的循环。在去除每一层之后,在206处生成包括ROI和最近形成的基准的SEM图像。
在210处,铣削样品以去除层且暴露包括ROI的样品表面。在206中获取经暴露样品表面上的ROI和最近形成的基准(即,当前基准)的SEM图像。在一个实例中,用在同一FOV中的ROI和基准获取SEM图像。在另一实例中,通过拼接具有重叠FOV的多个SEM图像来生成SEM图像。用相同电子束焦深获取多个SEM图像中的每一个。可基于阶段电流/图像信号与时间的曲线图或预先确定的切削宽度来确定经去除层的厚度。基于经去除层的厚度,更新当前阶梯内的铣削深度以及总铣削深度(即,距样品的顶部表面的铣削深度)。另外,确定经暴露样品表面的样品深度和样品图像。
在212处,方法200将总铣削深度与最大铣削深度进行比较。可在204处确定最大铣削深度。替代地,可基于在210处获取的SEM图像来确定最大铣削深度。如果总铣削深度小于最大铣削深度,则方法200进行到214。如果经暴露表面深度等于或大于最大铣削深度,则切片视图数据收集完成且方法200进行到222。
在214处,将在当前阶梯中的铣削深度与在202或204处确定的阶梯高度进行比较。如果当前层的铣削深度小于阶梯高度,则方法200继续在216处的铣削和SEM成像过程。否则,当前阶梯完成且方法200进行到218以形成新阶梯。另外,在218处将在当前阶梯中的铣削深度设置成零。
在222处,可基于基准来在样品平面中对准样品图像。通过对准样品图像,可重构ROI的3D体积。在一个实例中,对准样品图像包括在各种样品深度处对准ROI。可基于在XY样品平面中ROI相对于表面基准的位置来对准ROI。可基于在样品深度处获取的经暴露样品表面的SEM图像以及基准的相对位置来确定在样品深度处的ROI相对于表面基准的位置。举例来说,如图5中所展示,基于ROI 520在样品表面504的SEM图像中相对于基准512的位置、基准512相对于基准511的位置和基准511相对于基准510的位置来确定ROI 520相对于的表面基准510的位置。在另一实例中,通过使XY平面中的样品图像移位来对准样品图像,使得相同基准的位置对准。
此外,可在222处重构ROI内的一个或多个特征。特征可为从SEM图像分段的区域或轮廓。在一个实例中,通过从ROI的重构3D体积提取特征来重构特征。在另一实例中,首先从SEM图像的范围中提取特征且通过对准3D空间中的经提取的特征来重构所述特征。可基于特征相对于表面基准的位置来在XY样品平面中对准经提取的特征。可基于对应的样品表面的样品深度来沿着Z方向(样品深度)对准经提取的特征。图6展示3D-NAND样品的多个通道的重构轮廓。在特定样品深度处,通道601的轮廓为圆形。归因于通道轮廓的准确对准,可准确地测量在不同样品深度处的每一通道的XY样品平面中的移位。
以此方式,可用最少图像后处理来准确地重构样品的特征(或ROI)。可通过基于对焦基准成像来在SEM图像中准确地定位基准来实现在各种样品深度处的特征或SEM图像的高精度对准。基于在XY样品平面中ROI相对于最近定位的基准的位置以及基准当中的相对位置来估计在较大样品深度处的ROI的XY位置。基于在SEM图像中对焦成像的至少两个基准的位置来测量基准当中的相对位置。
图4A至4B展示由图2的切片视图工艺所创建的台阶的一个实例。样品在XY样品平面中延伸且具有沿着Z轴的样品深度。样品深度在Z轴方向上增加。此处,样品的顶部表面401具有的样品深度为零。表面基准404形成于顶部表面401上。通过重复去除具有层厚度406的多个第一层来形成第一阶梯410。在去除第一层中的每一个之后,暴露样品表面430以用于用在第一焦深处的电子束进行SEM成像。SEM图像中的每一个包括表面基准404和在不大于d1的样品深度处的经暴露样品表面430。第一阶梯具有以实验方式或基于电子束性质确定的阶梯高度d1。在形成第一阶梯之后,暴露第二样品表面402,并且基准405形成于第二样品表面402上。通过去除多个第二层来形成第二阶梯。暴露多个样品表面420和第三样品表面403。可用在第二焦深处的电子束对第二基准405的SEM图像连同样品表面420和第三样品表面403中的任一个进行成像。每一个第二层的厚度可与每一个第一层的厚度相同。第三基准408可形成于第三表面403上以便在较大样品深度处铣削样品且对样品进行成像。作为铣削过程的结果,样品具有图4B中所展示的台阶形式。在一些实施例中,代替在第二样品表面和第三样品表面上形成基准,边界441和442可分别被用作第二基准和第三基准。
图5A展示在XY样品平面中的铣削样品的SEM图像500。三个基准510、511和512形成于第一样品表面501、第二样品表面502和第三样品表面503上。样品深度从第一样品表面501增加到第四样品表面504。每一个样品表面在XY样品平面中延伸。对第四样品表面504和第三基准512进行对焦成像。可基于ROI 520相对于第三基准512的位置和第三基准512相对于第一基准510的位置来确定在第四样品表面上的ROI 520相对于第一基准510的位置。基于包括在第三焦深处获取的ROI和第三基准的SEM图像来确定ROI 520相对于第三基准512的位置。基于第三基准512相对于第二基准511的第一位置和第二基准511相对于第一基准510的第二位置来确定第三基准512相对于第一基准的位置。基于包括第三基准和在第二焦深处获取的第二基准的SEM图像来确定第一位置,并且基于包括第二基准和在第一焦深处获取的第一基准的SEM图像来确定第二位置。第三焦深大于第二焦深。第二焦深大于第一焦深。在一些实施例中,代替在样品表面上形成基准,可在铣削期间固有地形成基准。举例来说,包括在从第一样品表面铣削到第二样品表面时形成的边界506的一部分的区域505可被用作第二基准。
可通过拼接具有重叠FOV的多个SEM图像来获得图5A中的SEM图像。举例来说,如图5B中所展示,可通过拼接具有重叠FOV的三个SEM图像551、552和553来获得图5A的SEM图像。SEM图像551和552在区域521中重叠,并且SEM图像552和553在区域522中重叠。通过匹配重叠区域521和522中的信号,可将三个SEM图像准确地拼接在一起。
图7A至7B和图8A至8B展示FIB和电子束相对于样品的实例位置。样品定向由轴701指示,并且双束***的定向由***轴110指示。图7A展示样品表面703相对于双束***的XY***平面705倾斜到角度704。用从离子源39生成的FIB 33辐射样品表面703。FIB的入射角小于90度。举例来说,用朝向样品表面正交定向的FIB束铣削样品。在铣削且暴露样品表面707之后,倾斜样品使得样品表面707在XY***平面中。样品的Z轴(样品深度方向)垂直于XY***平面705。用朝向经暴露样品表面707正交定向的电子束3获取SEM图像。
在图8A至8B中,对于FIB铣削,样品802被定向成使得样品轴的Z轴具有相对于XY***平面705的角度804。用入射角大于90度的FIB束33铣削样品表面803以暴露样品表面805。对于样品,FIB以相对于样品表面803小于10度的掠射角定向。样品802接着被定向使得样品轴801的Z轴与***轴101的Z轴对准。使用电子束3对样品表面805进行成像,其中电子束朝向样品表面805正交定向。
用于形成在不同样品深度处的多个基准的技术效应为可基于基准的相对位置和包括ROI和基准中的至少一个的SEM图像来推导出ROI相对于表面基准的位置,其中ROI和基准在SEM图像中是对焦的。另外,可准确地测量处于样品深处的特征的位置。对ROI和基准进行对焦SEM成像的技术效应为,可准确地测量ROI与基准之间的位置。
Claims (20)
1.一种用于对样品进行成像的方法,其包括:
将第一基准定位在第一样品深度处的第一样品表面上;
去除所述第一样品表面的至少一部分以暴露第二样品表面;
在所述第二样品表面上形成第二基准;
去除所述第二样品表面的至少一部分以在第三样品深度处暴露包括所关注区域(ROI)的第三样品表面;
获取包括所述第二基准和在所述第三样品深度处的所述ROI的第一样品图像;以及
基于所述第一基准相对于所述第二基准的第一位置、和在所述第一样品图像中在所述第三样品深度处的所述ROI相对于所述第二基准的第二位置,来确定在所述第三样品深度处的所述ROI相对于所述第一基准的位置。
2.根据权利要求1所述的方法,其进一步包括:获取包括所述第一基准和所述第二基准的第二样品图像;以及基于所述第二样品图像来确定所述第一基准相对于所述第二基准的所述第一位置。
3.根据权利要求2所述的方法,其中用在第一焦深处的带电粒子束获取所述第一样品图像,并且用在更低的第二焦深处的所述带电粒子束获取所述第二样品图像。
4.根据权利要求3所述的方法,其进一步包括:
用在所述第二焦深处的所述带电粒子束在所述第一样品深度与第二样品深度之间的第四样品深度处获取第三样品图像,其中所述第三样品图像包括在所述第四样品深度处的所述ROI以及所述第一基准;
基于所述第三样品图像来确定在所述第四样品深度处的所述ROI相对于所述第一基准的位置;以及
通过基于在所述第三样品深度处的所述ROI相对于所述第一基准的位置、和在所述第四样品深度处的所述ROI相对于所述第一基准的位置将在所述第一样品深度和所述第三样品深度处的所述ROI对准,从而根据所述第一样品图像和所述第三样品图像重构所述ROI。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其中用第一带电粒子束去除所述第一样品表面的所述至少一部分,用第二带电粒子束获取所述第一样品图像,并且所述方法进一步包括基于所述第二带电粒子束的焦距来确定所述第一样品深度与所述第二样品深度之间的差。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其中用第一带电粒子束去除所述第一样品表面的所述至少一部分,用第二带电粒子束获取所述第一样品图像,并且所述方法进一步包括在去除所述第一样品表面的所述至少一部分之前,通过对所述第二带电粒子束的多个焦深处的至少两个基准之间的距离进行成像来确定所述第二样品深度。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其中所述第一样品表面为所述样品的顶部表面,所述第一基准为所述顶部表面上的特征。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其进一步包括通过用聚焦离子束沉积或蚀刻所述第一样品表面来形成所述第一基准。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其中在去除所述第一样品表面的所述至少一部分以暴露所述第二样品表面时形成所述第二基准。
10.根据权利要求9所述的方法,其中所述第二基准包括所述第一样品表面与所述第二样品表面之间的边界的一部分。
11.一种用于对样品进行成像的方法,其包括:
将第一基准定位在第一样品深度处的第一样品表面上;
将所述样品从所述第一样品深度铣削到第二样品深度以暴露多个第一样品表面,并且使用在第一焦深处的带电粒子束在经暴露的多个第一样品表面上获取包括所述第一基准和所关注区域(ROI)的多个第一样品图像,其中所述多个第一样品图像中的每一个对应于从所述第一样品深度到所述第二样品深度的所述多个第一样品表面中的一个;
定位第二基准;
将所述样品从所述第二样品深度铣削到第三样品深度以暴露包括所述ROI的多个第二样品表面,并且使用在第二焦深处的所述带电粒子束在经暴露的多个第二样品表面上获取包括所述第二基准和所述ROI的多个第二样品图像,其中所述多个第二样品图像中的每一个对应于从所述第二样品深度到所述第三样品深度的所述多个第二样品表面中的一个;以及
通过基于在所述多个第一图像中的所述第一基准的位置、在所述多个第二图像中的所述第二基准的位置、和所述第一基准相对于所述第二基准的位置将所述多个第一样品图像和所述多个第二样品图像对准,从而重构所述ROI中的特征。
12.根据权利要求11所述的方法,其进一步包括在将所述样品从所述第一样品深度铣削到所述第二样品深度之后获取包括所述第一基准和所述第二基准的第三样品图像;以及基于所述第三样品图像来确定所述第一基准相对于所述第二基准的位置。
13.根据权利要求11所述的方法,其中所述多个第二样品图像中的至少一个包括所述第一基准和所述第二基准,并且所述方法进一步包括基于所述多个第二样品图像中的所述至少一个来确定所述第一基准相对于所述第二基准的位置。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法,其中重构所述特征包括从经对准的所述多个第一样品图像和所述多个第二样品图像中的每一个中的所述ROI提取所述特征,以及基于经提取的特征和其对应的样品深度来重构所述特征。
15.根据权利要求11至13中任一项所述的方法,其进一步包括:
定位第三基准;
将所述样品从所述第三样品深度铣削到第四样品深度以暴露多个第三样品表面,并且使用在第三焦深处的所述带电粒子束在多个经暴露的第三样品表面上获取包括所述第三基准和所述ROI的多个第三样品图像,其中所述多个第三样品图像中的每一个对应于从所述第三样品深度到所述第四样品深度的所述多个第三样品表面中的一个;以及
通过进一步将所述多个第三样品图像与所述多个第一样品图像对准来重构所述特征。
16.根据权利要求11至13中任一项所述的方法,其中将来自多个图像的所述第一样品图像和所述第二样品图像中的一个或多个拼接在一起,其中所述多个图像中的任一个的视场与所述多个图像中的至少另一图像的视场重叠。
17.一种带电粒子显微***,其包括:
样品架,其用于放置样品;
离子束源,其用于将离子束引导向由所述样品架保持的所述样品;
电子束源,其用于将电子束引导向所述样品;以及
控制器,其包括用于存储计算机可读指令的非暂时性存储器,所述计算机可读指令在被执行时使得所述控制器执行以下操作:
将第一基准定位在第一样品深度处的第一样品表面上;
去除所述第一样品表面的至少一部分以暴露第二样品表面;
定位第二基准;
去除所述第二样品表面的至少一部分以在第三样品深度处暴露包括所关注区域(ROI)的第三样品表面;
获取包括所述第二基准和在所述第三样品深度处的所述ROI的第一样品图像;以及
基于所述第一基准相对于所述第二基准的第一位置和在所述样品图像中所述ROI相对于所述第二基准的第二位置,来确定在所述第三样品深度处的所述ROI相对于所述第一基准的位置。
18.根据权利要求17所述的***,其中所述控制器被进一步配置成:获取包括所述第一基准和所述第二基准的第二样品图像;以及基于所述第二样品图像来确定所述第一基准相对于所述第二基准的所述第一位置。
19.根据权利要求18所述的***,其中所述第二样品图像进一步包括在所述第二样品表面上的所述ROI,在去除所述第二样品表面的至少一部分之前获取所述第二样品图像,并且所述控制器被进一步配置成基于所述第一样品图像和所述第二样品图像重构所述ROI。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的***,其中通过扫描视场内的所述电子束来获取所述第一样品图像。
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