使用半导体结构的图像切片层析成像的参数化X射线散射测量的制作方法

本公开的各种示例一般涉及在包括半导体结构的晶片上执行的x射线散射测量。各种示例具体涉及使用从层析成像测量获得的三维体积图像来参数化这种x射线散射测量。

背景技术：

1、半导体结构的制造通常依赖于对生产线的各个工艺步骤的精确监测：在生产线的工艺步骤中，即使与期望的结构特性存在微小的偏差也可能导致整体产量的下降。通常希望在生产线的早期发现工艺偏差。

2、为此，可以使用在线晶片计量。这里，在至少一些制造工艺步骤(在线质量检查)之间插入计量步骤，即：用于确定半导体结构特性的测量，以控制前述工艺步骤的稳定性。

3、另一方面，制造商依赖于保持生产量，并且通常无法负担使晶片排队等候通过计量工具的损失。

4、因此，在线质量检查通常需要快速测量。

5、对于三维(3-d)nand高深宽比(har)结构，讨论了临界尺寸小角x射线散射测量(cd-saxs)作为监测柱状存储单元链几何特性的方法。参见例如fan，r.ranjit，a.thurber，d.engelhard的“使用x射线散射计量的3d nand柱的高分辨率轮廓”，国际光学工程学会会议记录11611，半导体制造的计量、检验和过程控制xxxv，116110s(2021年2月22日)。

6、除了3d nand之外，其他具有har的新颖结构，比如3d-dram，也有望在不久的将来被使用。这些结构也需要用先进的计量工具，比如cd-saxs，来进行测量。

7、cd-saxs对于在线计量来说足够快，即：能够进行在线质量检查，并且对形状偏差敏感。

8、然而，使用cd-saxs测量进行在线质量检查会有一定的限制和缺点。

9、首先，半导体结构的几何构造偏差的提取通常依赖于实际/测量的散射图案(测量光谱)与预先计算的散射图案(参考光谱)的拟合或匹配；这些参考光谱与半导体结构的预定义的几何偏差(形状偏差)集相关联。通过找到最佳匹配，可以确定具体的形状偏差。有时，多个不同的形状偏差(或通常为多个不同的参数偏差)会导致给定参考光谱的相同变化。因此，参考光谱可能并非总是明确地分辨半导体结构的几何构造。由于没有预先计算意外偏差，在这种情况下的拟合通常会失败。

10、其次，cd-saxs通常只能给出任何周期性排列的半导体结构的平均形状偏差；然而，在测量光谱中捕获了关于cd-saxs测量的视场内的变化的实际跨度的信息。由于晶片或特别是芯片通常在某个被监测的半导体结构之下或之上具有一些其他结构，所以测量光谱也包括相应的背景成分。这会限制评估该半导体结构的形状偏差的可能性，因为不可能分离前景和背景对测量光谱的贡献。

技术实现思路

1、因此，需要参数化x射线散射测量的先进技术。具体而言，需要克服或减轻至少一些上述缺点和限制的技术。

2、在下文中，将公开晶片计量技术。

3、根据示例，可以确定与用于晶片计量的x射线散射测量相关联的一个或多个参数值。这可以基于半导体结构的三维体积图像。此外，可以基于一个或多个参数值来执行使用x射线散射测量的在线晶片计量。

4、公开了一种晶片计量方法。该方法包括执行图像切片层析成像测量(slice-and-image tomographic measurement)以获得包括半导体结构的晶片的一个或多个三维体积图像。该方法还包括基于一个或多个三维体积图像来参数化x射线散射测量。此外，该方法包括，在参数化该x射线散射测量时，执行x射线散射测量以获得该晶片或者包括该半导体结构或另外的半导体结构的一个或多个另外的晶片的一个或多个测量光谱。

5、计算机程序或计算机程序产品或计算机可读存储介质包括程序代码。程序代码可以由至少一个处理器加载和执行。在执行程序代码时，至少一个处理器执行晶片计量方法。该方法包括执行图像切片层析成像测量以获得包括半导体结构的晶片的一个或多个三维体积图像。该方法还包括基于一个或多个三维体积图像来参数化x射线散射测量。此外，该方法包括，在参数化x射线散射测量时，执行x射线散射测量以获得该晶片或者包括该半导体结构或另外的半导体结构的一个或多个另外的晶片的一个或多个测量光谱。

6、公开了一种处理装置。该处理装置包括处理器和存储器，该处理器被配置为从存储器加载程序代码并执行该程序代码。在执行程序代码时，处理器被配置为执行图像切片层析成像测量，以获得包括半导体结构的晶片的一个或多个三维体积图像。处理器还被配置为基于一个或多个三维体积图像来参数化x射线散射测量。处理器还被配置为在参数化x射线散射测量时执行x射线散射测量，以获得该晶片或者包括该半导体结构或另外的半导体结构的一个或多个另外的晶片的一个或多个测量光谱。

7、应该理解的是，在不脱离本公开的范围的情况下，上面提到的特征和下面将要解释的特征不仅可以用在所示的各个组合中，还可以用在其他组合中或者单独使用。

技术特征：

1.一种方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，参数化所述x射线散射测量包括：基于所述半导体结构的几何构造来确定一个或多个参考光谱，所述几何构造是基于所述一个或多个三维体积图像确定的。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，参数化所述x射线散射测量包括：基于所述一个或多个三维体积图像上的所述半导体结构的几何构造的变化来确定多个参考光谱。

4.根据权利要求2所述的方法，其中：

5.根据权利要求2所述的方法，其中：

6.根据权利要求5所述的方法，还包括：基于所述一个或多个另外的三维体积图像来选择性地重新参数化所述x射线散射测量。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，参数化所述x射线散射测量包括：基于所述半导体结构的几何构造来确定用于预测一个或多个参考光谱的信号模型的对象传递函数，所述几何构造是基于所述一个或多个三维体积图像确定的。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，参数化所述x射线散射测量包括：设置所述x射线散射测量的成像参数。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述成像参数被设置为解决基于所述一个或多个三维体积图像确定的所述半导体结构的不同几何构造之间的一个或多个测量光谱的模糊。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述成像参数包括从由x射线辐射的波长、x射线辐射的入射角、x射线辐射的x射线源的加速电压、x射线辐射的偏振、x射线辐射的衍射级、x射线辐射的束形状和x射线辐射的光通量构成的组中选择的至少一个项目。

11.根据权利要求1所述的方法，还包括：基于所述一个或多个测量光谱，确定所述半导体结构或所述另外的半导体结构的几何构造。

12.根据权利要求1所述的方法，还包括：基于所述一个或多个测量光谱，在所述半导体结构或所述另外的半导体结构的制造工艺的生产线内执行在线质量检查。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述图像切片测量是在生产线的线外执行的，并且由所述在线质量检查触发。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述x射线散射测量在生产线中在线执行，而所述图像切片层析成像测量在生产线外离线执行。

15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述半导体结构包括穿过所述晶片的多个层的深度刻蚀的存储器沟道孔。

16.一个或多个机器可读硬件存储装置，包括指令，所述指令能够由一个或多个处理装置运行以执行包括根据权利要求1所述的方法的操作。

17.一种系统，包括：

18.一种方法，包括：

19.一个或多个机器可读硬件存储装置，包括指令，所述指令能够由一个或多个处理装置运行以执行包括根据权利要求18所述的方法的操作。

20.一种系统，包括：

技术总结
可以例如在在线质量检查中研究半导体结构。X射线散射测量，例如CD‑SAXS，可以用于晶片计量。可以基于使用双光束装置的图像切片层析成像测量来配置该X射线散射测量，该双光束装置例如包括聚焦离子束装置和扫描电子显微镜。

技术研发人员：H·M·史蒂潘,T·柯布,E·福卡,A·布克斯鲍姆,D·克洛赫科夫,J·T·纽曼
受保护的技术使用者：卡尔蔡司SMT有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15