TWI911305B - 使用ｆｉｂ對角線切割的孔傾斜角量測 - Google Patents

Abstract

一種評估包括複數個孔的樣本區域的方法，其中該方法包括：透過用第一帶電粒子束掃描該區域來拍攝該區域的第一圖像；評估第一圖像以決定複數個孔中的第一孔與第二孔之間的第一中心到中心距離；以一角度在包括第二孔的區域內的區域中研磨對角線切割，使得第二孔所在的研磨區域中的樣本上表面相對於第一孔所在的樣本上表面凹陷；隨後，透過用第一帶電粒子束掃描該區域來拍攝該區域的第二圖像；評估第二圖像以決定複數個孔中的第一孔與第二孔之間的第二中心到中心距離；及將第二中心到中心距離與第一中心到中心距離進行比較。

Description

使用FIB對角線切割的孔傾斜角量測

本申請案主張於2020年10月23日提交的美國申請案第17/079,297號的優先權，此案揭示內容以引用方式全文併入本案中以用於所有用途。

本揭示案係關於使用FIB對角線切割進行孔傾斜角量測。

在研究電子材料及將此種材料製造成電子結構的製程中，電子結構的樣本可用於顯微鏡檢視，以進行故障分析及元件驗證。例如，可用聚焦離子束(focused ion beam; FIB)及/或掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope; SEM)研磨及分析包括一或更多個積體電路(integrated circuit; IC)或其上形成的其他電子結構的樣本，如矽、氮化鎵或其他類型的晶圓，以研究晶圓上形成的電路或其他結構的特定特性。

在晶圓上形成的可能導致缺陷的結構的一個特徵是以一角度蝕刻的孔，而不是期望的垂直蝕刻。例如，在深孔中，如用於VNAND元件的通孔，即使是微小的非預期角度亦會導致元件有缺陷。為進行說明，參看第1圖，第1圖是在基板110上形成的部分形成的半導體元件100的簡化橫剖面視圖。如第1圖所示，基板110可具有在其上形成的多個交替層，如層120及130。深孔140可經蝕刻穿過該等層到達特徵150。作為實例，孔140可為填充有金屬或導電材料的通孔，該金屬或材料提供與特徵150的電連接。若在蝕刻孔140時，以稍微傾斜的角度（例如，角度α）蝕刻孔，使得形成孔160而不是孔140，則孔160無法接觸特徵150，且意欲在通孔140與特徵150之間具有電路徑的任何電路皆可能有缺陷。

另外，第1A圖僅為基板110的橫剖面，且因此僅示出了沿著兩個軸（例如，X軸及Z軸）的樣本（半導體元件100）。孔160的蝕刻角度可在X軸及Y軸中的任一個或兩個上與理想的垂直孔不對準。第1B圖是基板110的表面170的簡化圖示，其中形成了特徵150。如第1B圖所示，孔160可在X及Y方向上與結構150不對準（相較於期望的通孔140）。在一些應用中，給定了在樣本上表面之下的特徵150的深度，蝕刻小至偏離一度的傾斜孔160會導致該孔與特徵150或基板110內的其他結構不對準達不期望的距離。

可能難以準確偵測在諸如半導體元件100的結構中形成的傾斜角度孔。因此，需要對偵測傾斜孔進行改進。

本揭示案的實施例提供了用於偵測在諸如半導體晶圓的樣本中形成的傾斜孔的方法及系統。實施例可評估樣本，該樣本包括蝕刻到樣本中的兩個或更多個孔，並且決定該等孔是以傾斜角度形成的，還是以與樣本表面成90度角垂直形成的。根據一些實施例，樣本中包含兩個或更多個孔的區域可藉由使用掃描電子顯微鏡以垂直於樣本表面的角度成像，且隨後用聚焦離子束沿著對角線切割處進行研磨。在對角線研磨之後，可以相同的法向角度拍攝該區域的第二圖像，並將該兩個圖像進行比較，以決定相鄰孔的中心到中心的距離是否隨著深度而變化。

若孔為完全垂直蝕刻（即相對於基板表面成90度角），則相鄰孔之間的中心到中心的距離將在整個研磨深度內保持恆定。另一方面，若此種製程偵測到在基板表面蝕刻的孔的中心到中心距離與在研磨深度處的中心到中心距離相比有差異，則以傾斜的非垂直角度（即，除90度以外的角度）蝕刻孔，並且一些實施例可決定蝕刻傾斜孔的實際角度。

在一些實施例中，提供了一種評估包括複數個孔的樣本區域的方法，該方法可包括：透過用第一帶電粒子束掃描包括複數個孔的樣本區域來拍攝該區域的第一圖像；評估第一圖像以決定複數個孔中的第一孔與第二孔之間的第一中心到中心距離；以一角度在包括第二孔的區域（region）內的區域（area）中研磨對角線切割處，使得第二孔所在的研磨區域中的樣本上表面相對於第一孔所在的樣本上表面凹陷；隨後，透過用第一帶電粒子束掃描包括第一及第二孔的樣本區域，拍攝該區域的第二圖像；評估第二圖像以決定複數個孔中的第一孔與第二孔之間的第二中心到中心距離；及將第二中心到中心距離與第一中心到中心距離進行比較。

在一些實施例中，提供了一種用於評估諸如上述樣本的系統。該系統可包括真空室；樣本支撐件，被配置為在樣本評估過程中將樣本保持在真空室中；掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope; SEM)柱，其被配置為將第一帶電粒子束導入真空室；聚焦離子束(focused ion beam; FIB)柱，被配置為將第二帶電粒子束導入真空室；處理器及耦合到處理器的記憶體。該記憶體可包括複數個電腦可讀指令，當由處理器執行時，該等指令使得系統：透過用第一帶電粒子束掃描包括複數個孔的樣本區域來拍攝該區域的第一圖像；評估第一圖像以決定複數個孔中的第一孔與第二孔之間的第一中心到中心距離；以一角度在包括第二孔的區域內的區域中研磨對角線切割處，使得第二孔所在的研磨區域中的樣本上表面相對於第一孔所在的樣本上表面凹陷；隨後，透過用第一帶電粒子束掃描包括第一及第二孔的樣本區域，拍攝該區域的第二圖像；評估第二圖像以決定複數個孔中的第一孔與第二孔之間的第二中心到中心距離；並將第二中心到中心距離與第一中心到中心距離進行比較。

又一些實施例涉及一種非暫時性電腦可讀記憶體，其透過以下方法儲存用於評估樣本區域（如上述樣本）的指令：透過用第一帶電粒子束掃描包括複數個孔的樣本區域來拍攝該樣本區域的第一圖像；評估第一圖像以決定複數個孔中的第一孔與第二孔之間的第一中心到中心距離；以一角度在包括第二孔的區域內的區域中研磨對角線切割處，使得第二孔所在的研磨區域中的樣本上表面相對於第一孔所在的樣本上表面凹陷；隨後，透過用第一帶電粒子束掃描包括第一及第二孔的樣本區域，拍攝該區域的第二圖像；評估第二圖像以決定複數個孔中的第一孔與第二孔之間的第二中心到中心距離；及將第二中心到中心距離與第一中心到中心距離進行比較。

本文描述的實施例的各種實現可包括一或更多個以下特徵。該方法可進一步包括決定孔傾斜的角度β。該方法可進一步包括若角度β大於預定值，則從製造流水線上剔除樣本。第一個孔可在以一角度研磨的區域的一區域之外。樣本可放置在評估工具的真空室中，該評估工具包括掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope; SEM)柱及聚焦離子束(focused ion beam; FIB)柱，並且第一及第二圖像可用SEM柱捕獲，而研磨可用FIB柱進行。樣本可為半導體晶圓。

在一些實施方式中，孔傾斜的角度β可根據以下公式決定: 其中α是對角線切割的角度，x是在第一圖像中量測的第一孔與第二孔之間的中心到中心的距離，而Δx是在對角線切割之前及之後第二傾斜孔的精確位置的差異，且θ是在第一圖像中平分第一孔與第二孔之中心的第一虛線與平分最初成像的第二孔中心與第二圖像中第二孔中心的第二虛線之間的角度。

在一些實施方式中，可在第一水平面內以傾斜的角度蝕刻複數個孔，可在第一水平面內研磨樣本，並且可根據以下公式決定孔傾斜的角度β： 其中α是對角線切割的角度，x是在第一圖像中量測的第一孔與第二孔之間的中心到中心的距離，而Δx是第二圖像與第一圖像的中心到中心的量測值之差。

為了更好地理解本揭示案的性質及優點，應當參考以下描述及附圖。然而，應該理解的是，每個附圖僅是為了說明的目的而提供的，並不意欲作為對本揭示案範疇的限制的定義。此外，作為一般規則，除非描述中有明顯相反的內容，否則在不同附圖中的元件使用相同的元件符號的情況下，元件大體在功能或目的上相同或至少相似。

本揭示案的實施例涉及用於偵測在諸如半導體晶圓的樣本中形成的傾斜孔的方法及系統。實施例可評估包括蝕刻到樣本中的兩個或更多個孔（例如，來自數千或數百萬個等間距孔的陣列的孔，該等孔意欲具有相同的輪廓）的樣本，並決定該等孔是否以與樣本表面成90度的角度蝕刻到樣本中，或者該等孔是否以非垂直的傾斜角度蝕刻到樣本中。根據一些實施例，包含兩個或更多個孔的樣本區域可用掃描電子顯微鏡以垂直於樣本表面的角度成像，且隨後用聚焦離子束沿著對角線切割處進行研磨。在對角線研磨之後，可以相同的法向角度拍攝該區域的第二圖像，並將兩個圖像進行比較，以決定孔的中心到中心的距離是否隨著深度而變化。

若垂直蝕刻孔（即相對於基板表面成90度角），相鄰孔之間的中心到中心的距離將在整個研磨深度內保持恆定。另一方面，若此種製程偵測到在基板表面蝕刻的孔的中心到中心的距離與在研磨深度的中心到中心距離相比有差異，則孔的蝕刻角度是傾斜的非垂直角度（即，除90度以外的角度），並且一些實施例可決定蝕刻傾斜孔的實際角度。 示例性樣本評估系統

為了更佳地理解及領會本揭示案，首先參考第2圖，第2圖是根據本揭示案實施例的適於偵測傾斜孔的評估系統的簡化示意圖。樣本評估系統200可用於半導體晶圓上形成的結構的缺陷檢查及分析以及其他操作。

系統200可包括真空室210及掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope; SEM)柱220及聚焦離子束(focused ion beam; FIB)柱230。在處理操作期間，支撐元件250（例如，樣本支撐基座）可在處理操作中支撐腔室210內的樣本255（例如，半導體晶圓），其中樣本255（有時在本文中稱為「物件」或「樣本」）受到來自FIB或SEM柱中一者的帶電粒子束的作用。支撐元件250亦可根據處理需要在兩個柱220與230的視場之間移動真空室210內的樣本。

對於某些操作，一或更多種氣體可被輸送到正在由氣體供應單元260處理的樣本中。為了簡化說明，氣體供應單元260在第2圖中被示為噴嘴，但是應當注意，氣體供應單元260可包括氣體儲存器、氣體源、閥、一或更多個入口及一或更多個出口及其他元件。在一些實施例中，氣體供應單元260可被配置為在曝露於帶電粒子束的掃描圖案的樣本區域中向樣本輸送氣體，而不是向樣本的整個上表面輸送氣體。例如，在一些實施例中，氣體供應單元260具有測得的數百微米（例如，在400-500微米之間）的噴嘴直徑，該噴嘴直徑被配置成將氣體直接輸送到樣本表面中包含帶電粒子束掃描圖案的相對小的部分。在各種實施例中，第一氣體供應單元260可被配置為將氣體輸送至安置在SEM柱220下方的樣本，而第二氣體供應單元260可被配置為將氣體輸送至安置在FIB柱230下方的樣本。

SEM柱220及FIB柱230連接到真空室210，使得由任一帶電粒子柱產生的帶電粒子束在撞擊樣本255之前傳播穿過真空室210內形成的真空環境。SEM柱220可透過用帶電粒子束照射樣本、偵測由於照射而發射的粒子，並基於偵測到的粒子產生帶電粒子圖像來產生樣本255中一部分的圖像。FIB柱230可透過用一或更多個帶電粒子束照射樣本來研磨樣本255（例如，在樣本255上鑽孔），以形成橫剖面，並且亦可平滑橫剖面。橫剖面可包括第一材料的一或更多個第一部分及第二材料的一或更多個第二部分。橫剖面亦可包括其他材料的額外部分。方便的是，平滑操作通常涉及利用與樣本研磨相關的較小加速電壓。

每個粒子成像及研磨製程通常皆包括在正在成像或研磨的樣本的特定區域上以恆定速率來回掃描帶電粒子束（例如，以光柵掃描模式掃描）。如熟習此項技術者所知，耦合到帶電粒子柱的一或更多個透鏡（未示出）可實施掃描圖案。被掃描的面積通常是樣本總面積的極小一部分。例如，樣本可為直徑為200或300毫米的半導體晶圓，而晶圓上掃描的每個區域可為寬度及/或長度以微米或數十微米量測的矩形區域。

在一些實施例中，為了評估包括蝕刻到樣本中的兩個或更多個孔的樣本255，可用FIB柱230沿著對角線切割處研磨樣本，且隨後用SEM柱220以自上而下的模式（即，以垂直於樣本255表面的角度）成像。此種製程可偵測以一角度蝕刻的孔的中心到中心距離的差異，若孔以90度垂直蝕刻，則不會出現此種差異。下文參照第3-8圖描述使用此種技術偵測傾斜孔的更多細節。

儘管沒有在第2圖的任一圖中示出，但是系統200可包括一或更多個控制器、處理器或其他硬體單元，其透過執行儲存在一或更多個電腦可讀記憶體中的電腦指令來控制系統200的操作，此對於一般技藝人士而言是眾所熟知的。舉例而言，電腦可讀記憶體可包括固態記憶體（如隨機存取記憶體(random access memory; RAM)及/或唯讀記憶體(read-only memory; ROM)，其可為可程式化的、快閃記憶體可更新的，及/或類似者）、磁碟機、光儲存裝置或類似的非暫時性電腦可讀儲存媒體。 沿對角線切割處研磨樣本

如上所述，本揭示案中闡述的實施例可用於評估樣本，如樣本255，其包括蝕刻到樣本中的兩個或更多個孔。可用聚焦離子束沿對角線切割處研磨樣本，且隨後用掃描電子顯微鏡束以垂直於樣本表面的角度成像。此種製程可偵測與基板的較深部分相比，基板的表面是否存在孔的中心到中心距離的差異。若蝕刻的孔完全垂直（亦即，相對於基板表面成90度角），相鄰孔之間的中心到中心的距離將在整個研磨深度保持恆定。另一方面，若此種製程偵測到在基板表面蝕刻的孔的中心到中心的距離與在研磨深度的中心到中心的距離相比有差異，則實施例可決定該等孔是以非垂直角度（即，除90度以外的角度）蝕刻的，並且可決定蝕刻孔的實際角度。

為了說明，參看第3圖，該圖是示出與根據本揭示案的一些實施例的方法300相關聯的步驟的製程圖，及參看第4A圖及第4B圖，其是進行了方法400的步驟的半導體晶圓400的簡化橫剖面視圖。半導體晶圓400可包括多個孔，如數千或數百萬個小特徵尺寸、高深寬比孔的陣列，該等孔穿過半導體基板410上在區域425中的形成一或更多個層420形成，該區域425可根據本揭示案的實施例進行評估。僅出於說明的目的，半導體晶圓400被示為具有兩個垂直蝕刻孔440及兩個以角度β蝕刻的孔460，此角度導致非垂直的「傾斜」孔。包括重疊區域中示出的孔440及460僅是為了解釋的目的。一般技藝人士將理解，半導體晶圓400實際上將在區域425中僅包括一組孔440或一組孔460中的一者，區域425可根據本文揭示的方法進行評估。為了進一步簡化下文的論述，有時蝕刻到半導體晶圓400中的孔在下文統稱為「孔440、460」。由於半導體晶圓400僅包括一組孔440或一組孔460，此種描述被理解為指示無論是哪一組孔，給定樣本晶圓400實際包括：孔440或孔460。本揭示案中描述的實施例教導了一種決定半導體晶圓400是包括垂直定向孔（如孔440）還是傾斜孔（如孔460）的方法。

第4A圖及第4B圖中亦示出了在半導體晶圓400內的深處形成的結構450，孔440、460意欲直接形成在該深度上方。作為一個非限制性實例，孔440可為穿過介電材料的一或更多層420形成的通孔，並且結構450可為形成在基板410上的記憶體單元或類似電子元件的一部分。結構450不必存在於所有樣本中，且本揭示案中描述的實施例可偵測孔440、460是垂直形成還是傾斜形成，無論諸如結構450的結構是否形成在孔下方。

方法300的初始步驟可包括在掃描電子顯微鏡（如第2圖所示的SEM柱220）的視場下移動晶圓400，並且使用自上而下的模式在包括孔440、460陣列的區域中拍攝晶圓的初始圖像（方塊310），在自上而下的模式中，SEM束垂直於晶圓400的表面430。可使用例如已知的圖像分析技術來評估初始圖像，以決定陣列中的一對孔之間的中心到中心的距離（方塊320）。在一些實施例中，決定了中心到中心距離的成對的孔可為如第4A圖及第4B圖所示的相鄰孔。然而，在其他實施例中，孔不需要相鄰，並且可由多個其他孔分開。作為簡單的非限制性實例，在具有5列100個孔（即100行）的孔陣列中，方塊320可決定第1列第10行的第一孔與第1列第40行的第二孔之間的中心到中心距離。或者，方塊320可決定第1列第10行的第一孔與第5列第10行的第二孔之間的中心到中心距離。如一般技藝人士可理解的，當在方塊320中決定中心到中心的距離時，可選擇陣列中的任何兩個孔，前提是在方法300的後續步驟中選擇該等孔之間具有相同預期間距的孔以用於比較。

接下來，半導體晶圓400可在聚焦離子束柱（如第3圖所示的FIB柱230）的視場下移動，並且包括成像孔的區域可用對角線切割470處研磨（方塊330）。如第4B圖所示，對角線切割470可以角度α形成，使得切割470在與孔440、460中的第一個孔被蝕刻的位置稍微間隔開的區域425a中開始，並且隨著切割延伸到孔440、460中的第二個孔被蝕刻的區域425b而變得更深。

在進行對角線切割470之後，半導體晶圓400可在SEM柱的視場下向後移動，並且可拍攝區域425中的晶圓的第二圖像，該區域包括在方塊310（方塊340）中使用相同的自上而下模式成像的相同的孔，其中SEM束垂直於晶圓400的表面430，與用於第一圖像的SEM束相同。可評估第二圖像，以決定在由對角線切割470限定的表面處的相同兩個孔之間的中心到中心的距離，該兩個孔之間的中心到中心的距離已在方塊320中藉由使用例如已知的用於決定第一圖像中的孔的中心到中心的距離的相同圖像分析技術來決定（方塊350）。

接下來，可將第二中心到中心距離（在方塊350中決定）與第一中心到中心距離（在方塊320中決定）進行比較，以決定兩次量測之間是否存在差異，並評估孔是否以不期望的傾斜角度被蝕刻（方塊360）。例如，如第4B圖所示，若形成在晶圓400中的孔是傾斜孔460，則孔之間的中心到中心的距離將沿對角線切割而增大。因此，兩個量測值相差Δx。另一方面，若中心到中心的距離不沿著對角線切割變化（即，Δx = 0），則在晶圓400中形成的孔是以與表面430成90度角蝕刻到晶圓中的垂直孔。可理解，對於孔460的給定傾斜角度β，較高角度的對角線切割將導致區域425b中更深的切割及更大的Δx。

除了決定樣本400中蝕刻的孔是垂直孔440還是傾斜孔460之外，在一些實施例中，亦可計算孔的實際角度β。如前所述，若在方塊320與350之間量測的中心到中心的距離沒有差異，則在一些情況下，可假設孔是垂直的，如孔440。另一方面，若在方塊320與350中量測的中心到中心的距離之間存在差異，則可得出結論，孔是傾斜的，如孔460，並且一些實施例可使用下文描述的技術之一者來計算孔的精確傾斜角度β（例如，在方塊360中）。 軸上孔傾斜角量測

例如，一些實施例塊330可包括額外的子步驟，以決定孔440、460是否在研磨對角線切割470之前以傾斜角度及傾斜方向被蝕刻。例如，在一些實施例中，方塊330可包括進行初始對角線切割，以決定切割前及切割後的孔之間的中心到中心距離是否改變，並且若距離確實改變，則使用成像技術來決定孔460傾斜的方向。一旦方向被決定，則第二對角線切割（即，對角線切割處470）可在傾斜方向上在正在評估的區域中形成。隨後，此種實施例可使用以下公式計算蝕刻傾斜孔460的角度β： 其中β是孔的傾斜角度，α是對角線切割470的角度（角度已知，且與角度β在同一水平面上），x是在方塊320中量測的第一孔與第二孔之間的中心到中心的距離，Δx是在方塊360中決定的方塊320與350之間的中心到中心的量測值的差異，h是第二孔在方塊360中成像的研磨深度與其在方塊320中成像的深度之間的距離。第5圖是第4B圖所示半導體晶圓的簡化橫剖面視圖，及根據一些實施例及上述公式(1)所評估的區域的數學表示。

公式(1)可簡化為以下： 距離Δx在第6圖相對於兩個傾斜孔460的簡化圖示中描述。如第6圖所示，從研磨操作之前拍攝的第一圖像量測的一對傾斜孔460（鄰近區域425a的第一孔及區域425b中的第二孔）之間的中心到中心的距離（例如，在方塊320中從晶圓400的第一圖像量測）被示為第一圖像中兩個孔的中心460a之間的距離x。第6圖亦示出了區域425b中的孔的中心460b，如在晶圓400沿著對角線切割470被研磨之後的為晶圓400拍攝（例如，如在方塊340中拍攝）的第二圖像中所表示的，其中區域425b中的傾斜孔460的中心（已經由於拍攝第二圖像的深度，及傾斜孔的角度）從孔中心460a移動到孔中心460b。

一旦計算出傾斜角，就可使用該角度（例如，由在半導體晶圓400上製造電子元件的製造商）來決定傾斜角是否在可接受的製造允差內，或者是否剔除晶圓400。 離軸孔傾斜角量測

在其他實施例中，角度α及β不需要在相同的方向上，且因此不包括額外的子步驟，如上文結合方塊330描述的彼等步驟。例如，第7A圖是繪示在比較一對傾斜孔460的第一圖像（例如，在方塊320中量測的並且由兩個孔中心460a之間的距離x示出）與該等傾斜孔460的第二圖像（例如，在方塊340期間拍攝的第二圖像中，區域425b中的孔中心已經移動到孔中心460b）時，且對角線切割470與傾斜孔460不在同一水平面上時，區域425b中的孔的位置變化的簡化圖示。相反，對角線切割470的方向與傾斜孔的方向可相差一未知的角度。

此種實施例仍然可使用以下公式計算蝕刻傾斜孔460的角度β： 其中，β是孔的傾斜角度，α是對角線切割470的角度（角度已知，但是與角度β的方向是離軸的），x是在第一研磨前圖像中量測的第一孔與第二孔之間的中心到中心的距離，Δx是對角線切割之前及之後傾斜孔的精確位置的差異，h是第二研磨後圖像中第二孔成像的研磨深度與第一圖像中第二孔成像的深度之間的距離，而θ是最初成像時平分兩個孔460的孔中心460a的第一虛線480與最初成像時平分區域425b中孔的孔中心460a及第二圖像中區域425b中孔的孔中心460b的第二虛線482之間的角度，如第7A圖所示。

公式(3)可簡化為：

且公式(4)可簡化為：

一旦計算出傾斜角，就可使用該角度（例如，由在半導體晶圓400上製造電子元件的製造商）來決定傾斜角是否在可接受的製造允差內，或者是否剔除晶圓400。

在一些情況下，即使孔以不希望的傾斜角度被蝕刻，第一及第二圖像中的孔之間的中心到中心的距離亦可能不會改變。即，給定角度θ及偏移Δx的特定組合，中心到中心的距離可能不會改變。為了說明，參看第7B圖，第7B圖是繪示當對角線切割470與傾斜孔460不在同一水平面上，且每個圖像中的孔之間的中心到中心距離相同時，一對傾斜孔460的研磨前及研磨後圖像之間的孔的位置變化的簡化圖示。

如第7B圖所示，在如本文所述對角線研磨之前，一對傾斜孔460間隔開距離X（例如，如每個孔的孔中心460a之間的距離X所示）。在對角線研磨製程之後，區域425b中的傾斜孔的中心從位置460a移動到位置460b。儘管位置460b與位置460a間隔開距離Δx，但是區域425b中的孔實際上與鄰近區域425a的孔相距同一距離X。因此，若孔之間的中心到中心的距離改變或者孔之間的方向（方位角）改變，一些實施例可決定孔以某一傾斜角度被蝕刻（方塊360）。換言之，若孔之間的中心到中心距離及孔之間的方向（方位角）保持不變，則實施例可決定孔被垂直蝕刻。 具有複數個孔的樣本的實例

為了提供本揭示案中闡述的實施例的一些態樣的上下文，參看第8圖，第8圖是半導體晶圓上的一區域的簡化圖示，該區域可包括相鄰的孔，根據一些實施例，可評估該等孔以決定該等孔是否以傾斜角度被蝕刻。具體地，第8圖包括晶圓800的頂視圖及晶圓800的特定部分的兩個放大視圖。晶圓800可為例如200毫米或300毫米的半導體晶圓，並且可包括形成在其上的多個積體電路810（在所示的實例中為52個）。積體電路810可處於製造的中間階段，並且本文描述的分層技術可用於評估及分析積體電路的一或更多個區域820。例如，第8圖的展開圖A描繪了積體電路810之一的多個區域820，該等區域可根據本文描述的技術進行評估及分析。展開圖B描繪了彼等區域820中的一個，其包括形成在其中的孔陣列830。

本揭示案的實施例可透過捕獲區域820的第一SEM圖像，如上所述沿著對角線切割研磨區域820，且隨後拍攝區域820的第二SEM圖像來分析及評估區域820中的孔。SEM圖像可例如透過根據光柵圖案在區域內來回掃描SEM束來完成，如在第8圖的展開圖B中以簡化格式繪示的掃描圖案850。研磨製程可透過根據類似的光柵圖案在區域內來回掃描FIB束來研磨區域820，其中光束從開始部分850a到結束部分850b逐行掃描，其中每條掃描線被研磨得比前一條掃描線稍長，使得研磨區域820具有一角度，其中研磨區域的深度在結束部分850b比在開始部分850a更深。

以上說明書中對方法的任何引用應適當修正後應用於能夠執行該方法的系統，並在適當修正後應用於儲存指令的電腦程式產品，該等指令一旦被執行就會導致該方法的執行。類似地，以上說明書中對系統的任何引用應適當修正後應用於可由系統執行的方法，應適當修正後應用於儲存可由系統執行的指令的電腦程式產品；並且說明書中對電腦程式產品的任何引用都應適當修正後應用於當執行儲存在電腦程式產品中的指令時可執行的方法，並且應適當修正後應用於被配置為執行儲存在電腦程式產品中的指令的系統。

出於解釋的目的，上文描述使用了特定的術語來提供對所描述的實施例的全面理解。然而，對於熟習此項技術者而言顯而易見，實施所描述的實施例並非必需特定的細節。例如，儘管上述揭示的數個具體實施例使用示例性半導體晶圓作為樣本，但是本揭示案的實施例可用於對包括在除半導體晶圓之外的基板上形成的奈米結構的其他類型的樣本進行分層。因此，本文描述的特定實施例的前述描述是出於說明及描述的目的而呈現的，並非意欲窮舉或將實施例限制於所揭示的精確形式。此外，儘管上文揭示了本揭示案的不同實施例，但是在不脫離本揭示案的實施例的精神及範疇的情況下，可以任何合適的方式組合特定實施例的具體細節。

此外，對於一般技藝人士而言顯而易見，鑒於上述教導，諸多修改及變化是可能的。例如，儘管第3圖繪示了根據一些實施例的步驟的特定順序，但是該順序在其他實施例中可變化。作為一個特定實例，在一些實施例中，可在捕獲第一及第二圖像之後的任何適當時間決定第一及第二圖像中相鄰孔之間的中心到中心距離。作為另一個實例，在一些實施例中，單個圖像可用於決定方塊320與方塊350中的孔的中心到中心的距離。例如，樣本中形成的孔通常是具有相同間距的大孔陣列的一部分。在方塊340中拍攝的單個圖像可捕捉被研磨區域中的孔及被研磨區域之外的孔，後者孔與該區域內的孔處於相同的孔陣列中。由於陣列中的孔的間距是一致的，因此在一些實施例中，方塊360可將在方塊330中研磨的區域內的孔的中心到中心的距離與研磨區域外的孔的中心到中心的距離進行比較。

因為本揭示案的所示實施例在大部分情況下可使用熟習此項技術者已知的電子部件及電路來實現，所以為了理解及領會本揭示案的基本概念，並且為了不混淆或偏離本揭示案的教導，對該等細節的解釋不會超過如上所述認為必要的程度。

100:半導體元件 110:基板 120:層 130:層 140:孔 150:特徵 160:孔 170:表面 200:樣本評估系統 210:真空室 220:柱 230:柱 250:支撐元件 255:樣本 260:氣體供應單元 300:方法 310:步驟 320:步驟 330:步驟 340:步驟 350:步驟 360:步驟 400:晶圓 410:半導體基板 420:層 425:區域 425a:區域 425b:區域 430:表面 440:孔 450:結構 460:傾斜孔 460a:中心 460b:中心 470:對角線切割 480:第一虛線 482:第二虛線 800:晶圓 810:積體電路 820:區域 830:孔陣列 850:掃描圖案 850a:開始部分 850b:結束部分 x:距離 △x:差異 h:距離 X:方向 Y:方向 α:角度 β:角度 θ:角度

第1A圖是樣本的簡化橫剖面視圖，該樣本具有以傾斜角度穿過樣本的一部分形成的孔；

第1B圖是第1A圖中繪示的樣本表面的簡化圖示，該圖繪示了在X及Y方向上不對準的孔，其中特徵形成在樣本表面；

第2圖是根據本揭示案的一些實施例的樣本評估系統的簡化圖示；

第3圖是描繪根據本揭示案的一些實施例的與評估樣本的方法相關聯的步驟的流程圖；

第4A圖是其中蝕刻有多個孔的半導體晶圓的簡化橫剖面視圖；

第4B圖是根據本文揭示的一些實施例，在可評估的區域中進行對角線切割之後，第4A圖所示的半導體晶圓的簡化橫剖面視圖；

第5圖是根據一些實施例的第4B圖所示的半導體晶圓的簡化橫剖面視圖，及被評估區域的數學表示；

第6圖是繪示根據一些實施例的樣本評估的簡化圖示；

第7A及7B圖是繪示根據一些實施例的樣本評估的簡化示意圖；及

第8圖是根據一些實施例的半導體晶圓上的區域的簡化圖示，該區域可包括孔，可評估該等孔以決定孔是否以傾斜角度被蝕刻。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

400:晶圓

410:半導體基板

420:層

425:區域

425a:區域

425b:區域

430:表面

440:孔

450:結構

460:傾斜孔

460a:中心

460b:中心

470:對角線切割

Claims (20)

1. 一種評估包括複數個孔的一樣本區域的方法，該方法包括以下步驟：透過用一第一帶電粒子束掃描包括該複數個孔的該樣本區域，拍攝該區域的一第一圖像；評估該第一圖像以決定該複數個孔中的第一孔與第二孔之間的一第一中心到中心距離；以一角度在包括該第二孔的該區域內的一區域中研磨一對角線切割，使得該第二孔所在的該研磨區域中的該樣本的一上表面相對於該第一孔所在的該樣本的一上表面凹陷；隨後，透過用該第一帶電粒子束掃描包括該第一孔及該第二孔的該樣本區域，拍攝該區域的一第二圖像；評估該第二圖像以決定該複數個孔中的第一孔與第二孔之間的一第二中心到中心距離；及將該第二中心到中心距離與該第一中心到中心距離進行比較。
2. 如請求項1所述的方法，進一步包括以下步驟：決定該等孔傾斜的一角度β。
3. 如請求項2所述的方法，進一步包括以下步驟：若該角度β大於一預定值，則從一製造流水線上剔除該樣本。
4. 如請求項1所述的方法，進一步包括以下步驟：根據以下公式決定該等孔傾斜的一角度β：其中α是對角線切割的角度，x是在該第一圖像中量測的該第一孔與該第二孔之間的該第一中心到中心距離，而Δx是該對角線切割之前及之後該第二孔的精確位置的一差異，並且θ是在該第一圖像中平分該第一孔與該第二孔之中心的一第一虛線與平分最初成像的該第二孔的一中心與該第二圖像中該第二孔的該中心的一第二虛線之間的角度。
5. 如請求項1所述的方法，其中該第一孔在以一角度研磨的該區域的該區域之外。
6. 如請求項1所述的方法，其中該複數個孔以在一第一水平面內傾斜的一角度被蝕刻，並且該樣本在該第一水平面內被研磨。
7. 如請求項6所述的方法，進一步包括以下步驟：根據以下公式決定該等孔傾斜的一角度β，該複數個孔以該角度β傾斜：其中α是對角線切割的角度，x是在該第一圖像中量測的該第一孔與該第二孔之間的該第一中心到中心距離，而Δx是該第二圖像及該第一圖像的該等中心到中心的量測值之一差。
8. 如請求項1至7中任一項所述的方法，其中該樣本位於包括一掃描電子顯微鏡(SEM)柱及一聚焦離子束(FIB)柱的一評估工具的一真空室中，並且用該SEM柱拍攝該第一圖像及該第二圖像，並且用該FIB柱進行研磨。
9. 如請求項8所述的方法，其中該樣本是一半導體晶圓。
10. 一種用於評估包括複數個孔的一樣本區域的系統，該系統包括：一真空室；一樣本支撐件，被配置為在一樣本評估製程中將該樣本保持在該真空室中；一掃描電子顯微鏡(SEM)柱，其被配置為將一第一帶電粒子束導入該真空室；一聚焦離子束(FIB)柱，被配置為將一第二帶電粒子束導入該真空室；一處理器及耦合到該處理器的一記憶體，該記憶體包括複數個電腦可讀指令，當由該處理器執行時，該等指令使得該系統：透過用一第一帶電粒子束掃描包括該複數個孔的該樣本區域，拍攝該區域的一第一圖像；評估該第一圖像以決定該複數個孔中的第一孔與第二孔之間的一第一中心到中心距離；以一角度在包括該第二孔的該區域內的一區域中研磨一對角線切割，使得該第二孔所在的該研磨區域中的該樣本的一上表面相對於該第一孔所在的該樣本的一上表面凹陷；隨後，透過用該第一帶電粒子束掃描包括該第一孔及該第二孔的該樣本區域，拍攝該區域的一第二圖像；評估該第二圖像以決定該複數個孔中的第一孔與第二孔之間的一第二中心到中心距離；及將該第二個中心到中心的距離與該第一個中心到中心的距離進行比較。
11. 如請求項10所述的用於評估一樣本區域的系統，其中該處理器進一步使該系統決定該等孔傾斜的一角度β。
12. 如請求項10所述的用於評估一樣本區域的系統，其中該處理器進一步使該系統根據以下公式決定該等孔傾斜的一角度β：其中α是對角線切割的角度，x是在該第一圖像中量測的該第一孔與該第二孔之間的該第一中心到中心距離，而Δx是該對角線切割之前及之後該第二孔的精確位置的一差異，並且θ是在該第一圖像中平分該第一孔與該第二孔之中心的一第一虛線與平分最初成像的該第二孔的一中心與該第二圖像中該第二孔的該中心的一第二虛線之間的角度。
13. 如請求項10所述的用於評估一樣本區域的系統，其中該複數個孔以在一第一水平面內傾斜的一角度被蝕刻，並且該處理器進一步使該系統在該第一水平面內研磨該樣本。
14. 如請求項13所述的用於評估一樣本區域的系統，其中該處理器進一步使得該系統根據以下公式決定該等孔傾斜的一角度β，該複數個孔以該角度β傾斜：其中α是對角線切割的角度，x是在該第一圖像中量測的該第一孔與該第二孔之間的該第一中心到中心距離，而Δx是該第二圖像及該第一圖像的該等中心到中心的量測值之一差。
15. 如請求項10至14中任一項所述的用於評估一樣本區域的系統，其中該第一孔在以一角度研磨的該區域的該區域之外。
16. 一種非暫時性電腦可讀記憶體，其儲存用於透過以下步驟評估包括複數個孔的一樣本區域的指令：透過用一第一帶電粒子束掃描包括該複數個孔的該樣本區域，拍攝該區域的一第一圖像；評估該第一圖像以決定該複數個孔中的第一孔與第二孔之間的一第一中心到中心距離；以一角度在包括該第二孔的該區域內的一區域中研磨一對角線切割，使得該第二孔所在的該研磨區域中的該樣本的一上表面相對於該第一孔所在的該樣本的一上表面凹陷；隨後，透過用該第一帶電粒子束掃描包括該第一孔及該第二孔的該樣本區域，拍攝該區域的一第二圖像；評估該第二圖像以決定該複數個孔中的第一孔與第二孔之間的一第二中心到中心距離；及將該第二中心到中心距離與該第一中心到中心距離進行比較。
17. 如請求項16所述的非暫時性電腦可讀記憶體，其中用於評估該區域的該等指令進一步包括用於決定該等孔傾斜的一角度β的指令。
18. 如請求項16所述的非暫時性電腦可讀記憶體，其中用於評估該區域的該等指令進一步包括用於根據以下公式決定該等孔傾斜的一角度β的指令：其中α是對角線切割的角度，x是在該第一圖像中量測的該第一孔與該第二孔之間的該第一中心到中心距離，而Δx是該對角線切割之前及之後該第二孔的精確位置的一差異，並且θ是在該第一圖像中平分該第一孔與該第二孔之中心的一第一虛線與平分最初成像的該第二孔的一中心與該第二圖像中該第二孔的該中心的一第二虛線之間的角度。
19. 如請求項16所述的非暫時性電腦可讀記憶體，其中該複數個孔以在一第一水平面中傾斜的一角度被蝕刻，並且用於評估該區域的該等指令進一步包括根據以下公式決定該等孔傾斜的一角度β的指令，該複數個孔以該角度β傾斜：其中α是對角線切割的角度，x是在該第一圖像中量測的該第一孔與該第二孔之間的該第一中心到中心距離，而Δx是該第二圖像及該第一圖像的該等中心到中心的量測值之一差。
20. 如請求項16至19中任一項所述的非暫時性電腦可讀記憶體，其中該第一孔在以一角度研磨的該區域的該區域之外。