增强的截面特征测量方法

技术领域

本公开内容大体涉及分析半导体晶片上的结构元件的特征，且更具体来说，本公开内容涉及使用来自两个不同倾斜角度的在线测量来计算和/或分析半导体晶片上的结构元件的截面特征。

背景技术

集成电路是通过复杂的多阶段制造处理所制造的非常复杂的装置。这样的制造处理可包括纳米级的数千个处理步骤。除其他事项外，使用计量以通过控制多个方面(如设计到处理的灵敏度和处理变化)并确保最终装置符合某些预设参数和/或图案来监控这些复杂装置的制造处理。与预设参数和/或图案的偏差可能导致制造故障，这可能会不利影响集成电路的电气特性。

为了减少制造故障、测量和减少处理差异并减少与预设尺寸的偏差，某些计量工具和成像系统(如临界尺寸扫描电子显微镜(CD-SEM))可用于扫描在半导体晶片上形成的结构元件。现有的计量工具提供了晶片及晶片上的结构元件的自上而下的视图。对于晶片上的二维图案而言，这种视图可能足够准确，但对于三维图案而言，这种视图可能不够准确。

发明内容

以下是本公开内容的简化概述，以提供对本公开内容的一些方面的基本理解。此概述不是本公开内容的广泛概述。此概述既不意欲识别本公开内容的关键要素或重要要素，也不意欲描述本公开内容的特定实施方式的任何范围或权利要求书的任何范围。此概述的唯一目的是以简化的形式呈现本公开内容的一些概念，来作为稍后呈现的更详细描述的序言。

本公开内容的实施方式可对应于一种用于分析半导体晶片上的结构元件的特征的方法。方法可使用计量工具在线测量结构元件。进行测量的步骤可包括以下步骤：以第一倾斜角扫描结构元件上的第一位置并产生第一检查图像，及以第二倾斜角扫描结构元件上的第二位置并产生第二检查图像。计量工具也通过比较第一检查图像和第二检查图像来形成比较表示，且可从比较表示来计算结构元件的特征。

本公开内容的其他实施方式可对应于一种用于分析半导体晶片上的多个结构元件的多个特征的方法。方法可使用计量工具在线测量多个结构元件。进行测量的步骤可包括以下步骤：以第一倾斜角扫描多个结构元件并产生作为多个结构元件的第一表示的第一检查图像，及以第二倾斜角扫描多个结构元件并产生作为多个结构元件的第二表示的第二检查图像。方法可进一步包括使用计量工具来通过比较第一检查图像和第二检查图像而形成比较表示，并从比较表示来计算多个结构元件的多个特征。

本公开内容的其他实施方式可对应于一种系统，该系统包括计量工具，该计量工具用于通过(例如)以第一倾斜角和第二倾斜角扫描结构元件来在线测量结构元件。计量工具也可用于产生第一检查图像和第二检查图像，并通过比较第一检查图像和第二检查图像来形成比较表示。计量工具也可基于比较表示来计算结构元件的特征。

附图说明

在附图的图式中通过示例而非限制的方式示出了本公开内容，在附图中相同的附图标记指示相同的元件。应当注意，在本公开内容中对“一(an)”或”一个(one)”实施方式的不同参照不一定是同一实施方式，且这种参照意味着至少一个。

图1A示出了根据本公开内容的实施方式的用于分析交叉结构元件的特征的计量系统的示例环境；

图1B示出了根据本公开内容的实施方式的示例临界尺寸扫描电子显微镜(CD-SEM)；

图2A示出了示例性结构元件的透视图；

图2B示出了图2A的结构元件的截面；

图2C示出了示例性弯曲结构元件的截面；

图3是根据本公开内容的某些实施方式的用于分析半导体晶片上的结构元件的特征的示例方法的流程图；

图4A和图4B示出了根据本公开内容的示例性实施方式的响应于CD-SEM分别以5度和12度扫描的半导体晶片所产生的检查图像；

图4C和图4D示出从图4A和图4B的检查图像产生的波形；

图4E是半导体晶片上的结构元件的图形表示；

图4F和图4G示出了根据本公开内容的实施方式的根据对准图的示例性高度计算，该对准图是通过对准和重叠来自图4C和图4D的波形图而产生的。

图5是可在其中操作本公开内容的实施方式的示例计算机系统的方块图。

具体实施方式

本公开内容的实施方式涉及用于分析半导体晶片上的结构元件或多个结构元件的一个特征或多个特征的方法。特征可以是如高度或侧壁角度的截面特征。结构元件可以是二维的或三维的，且可具有锋利的或弯曲的边缘。进行分析是为了测量(多个)结构元件是否匹配预设尺寸。可在开发制造处理时和/或在监控现有制造处理的性能时执行此分析。这样的分析控制了设计到处理的灵敏度和处理变化，且也可称为计量学。

计量学的目标之一是确定所检查的结构元件是否包括与临界尺寸的偏差。此检查通常通过提供了测量这些偏差所需的高分辨率的带电粒子束成像完成。

典型的测量结构元件是具有两个相对侧壁的线。线的底部宽度的测量涉及测量线的顶部宽度及测量其侧壁。仅使用俯视图(其中扫描线的电子束垂直于基板)测量结构元件线的临界尺寸可能会导致错误的结果，尤其是当这些侧壁中的其中一个侧壁具有负的侧壁角度使得侧壁的上端遮盖了该侧壁的下端时。

为了解决这些不准确性，引入了使电子束的电子倾斜成为可能的CD-SEM工具。圣塔克拉拉市的应用材料公司的NanoSem 3D是一种全自动CD-SEM，其具有允许电子倾斜及扫描电子束的机械倾斜的柱体，从而可从若干方向以各种倾斜角度扫描晶片表面。

随着技术的进步及在相同区域中包括更多计算能力的期望，晶片上的结构元件开始垂直发展(形成三维图案)。减少预设尺寸和所制造的结构元件之间的差异，除其他因素外，还取决于结构元件特征的准确且可靠的近似值。现有的计量工具和成像系统(如CD-SEM)提供的自上而下的视图可为半导体晶片上的二维结构元件提供足够准确的测量，但不能为三维结构元件提供足够准确的测量。若半导体上的结构元件的测量有缺陷，则可能会降低设计到处理的灵敏度且处理差异可能会持续存在，这可能会导致半导体晶片缺陷和所制造的集成电路的电气特性受损。

本公开内容的各方面通过提供用于分析半导体晶片上的结构元件的方法和系统来解决上述和其他缺陷。若所测量的结构元件与预设参数有很大差异，则可调整处理参数以微调处理，以产生与预设尺寸匹配的结构元件。

可通过包括除其他部件之外的计量工具(其可包括临界尺寸扫描电子显微镜(CD-SEM))的系统来执行分析。计量工具可通过进行在线测量来扫描半导体晶片及其上的结构元件，该在线测量使用以第一倾斜角和第二倾斜角(第二倾斜角与第一倾斜角不同)倾斜(经由电子倾斜或物理倾斜)的电子束。可在附近的位置执行扫描，以获得结构元件特征的可靠的近似值。

计量工具可产生分别与从第一倾斜角和第二倾斜角获得的扫描相对应的第一检查图像和第二检查图像。此后，计量工具可从每个检查图像产生第一波形图和第二波形图。可比较第一检查图像和第二检查图像以形成比较表示。在一些实施方式中，可将第一波形图和第二波形图(分别是第一检查图像和第二检查图像的图形表示)对准和重叠(例如，通过计量工具)，从而形成对准图(来作为比较表示)。可从比较表示(例如，对准图)中提取数据，且使用该数据以计算并得出正在被分析的特征的近似值(例如，通过计量工具)。然后，得出针对该正在被分析的特征的近似值可使计算出的值与该特征的预选值进行比较，以确定是否发生了无法达到预选值的随机的、系统的或孤立的故障。

本公开内容的优势包括但不限于改进的系统和方法，其用于在不形成参考结构的情况下准确且可靠地近似半导体晶片上的三维弯曲结构元件的截面特征的值。

图1A示出了根据本文所公开的实施方式的计量系统600的示例环境。一般来说，计量系统600可包括计量工具610(其具有检测器620和倾斜的电子束630)和制造工具650。计量工具610也可包括处理装置502，其可为在图5中更详细讨论的计算机系统的一部分。

如图1A所示，计量系统600包括计量工具610，计量工具610可用于从物体上的三维特征的物体(例如，半导体晶片上的结构元件)的在线测量和检查提供信息。检查可以是半导体制造处理的一部分，且可在物体的制造期间进行。在一个实施方式中，计量工具610可包括将关于图1B描述的性质的临界尺寸扫描电子显微镜(CD-SEM)。

图1B描绘了示例性的CD-SEM 100，其可在本文所公开的实施方式中作为计量工具的部分。CD-SEM 100可包括用于产生可从阳极104提取的电子束101的电子枪103。CD-SEM100也可包括用于将电子束101聚焦在物体105的表面105a上的物镜112。可将电子束101的倾斜角对准，以允许在倾斜模式下进行在线测量。倾斜模式可用来通过使用粒子束来测量表面上的结构元件来检查样品的表面(例如，半导体晶片的表面)，该粒子束沿与样品表面形成一定角度的轴撞击到样品上(也称为“倾斜入射角”)。可通过各种倾斜机制来获得倾斜模式，这些各种倾斜机制如但不限于电子倾斜(也称为“e-倾斜(e-tilt)”)或物理倾斜。可通过使电子束偏转来实现电子倾斜，从而可通过单独偏转或结合电子束聚焦来产生倾斜入射角。可通过机械倾斜物体来实现物理倾斜。

CD-SEM 100也可包括用于检测由被扫描物体105产生的次级电子的检测器16(也对应于图1A中的检测器620)。检测信号可由计量工具610的计算机系统500(在图5中描述)处理，且具体来说检测信号可由可具有图像处理能力且可产生检查图像的处理装置502处理。处理装置502还可被构造成从这些检查图像产生波形。处理装置502也可被构造为实现算术计算，该算术计算可用于分析检查图像和从其产生的波形。

回到图1A，计量工具610可用于扫描半导体晶片上的一个结构元件或多个结构元件。可通过进行在线测量来进行扫描，该在线测量使用以第一倾斜角和第二倾斜角倾斜的电子束(电子倾斜或物理倾斜)。当计量工具610包括CD-SEM时，CD-SEM可使用倾斜工具630的电子束(类似于图1B中的电子束101)以一定的倾斜角将电子束发射到半导体晶片(类似于图1B中的物体105)。作为响应，半导体晶片可产生可选地为次级电子形式的输出。可由检测器620(类似于图1B中的检测器16)检测次级电子。作为响应，处理装置(如图5中的处理装置502)可处理来自检测器的输出，且可以可选地产生描绘半导体晶片的输出。在一些实施方式中，来自检测器的可选输出可以是如图4A和图4B所示的检查图像。可处理所得到的检查图像以产生如图4C和图4D所示的波形。处理装置502可根据某些指令来比较检查图像且可选地产生比较表示。例如，处理装置502可通过重叠由两次扫描产生的两个波形来形成对准图，这两次扫描是通过使用倾斜的电子束以两个不同的倾斜角进行在线测量而获得的。处理装置502接着可基于比较表示(例如，对准图)来计算结构元件的特征(或多个结构元件的多个特征)。处理装置502也可实现算术计算，该算术计算可用于分析检查图像和/或由此产生的波形。这些检查图像和相应波形可提供半导体晶片上的三维结构元件的截面特征的信息，且可帮助确定在制造处理期间是否发生了无法达到预选值的孤立故障或系统故障。

可将计量工具610构造成通过例如处理装置(如图5中的处理装置502)，以将所计算的特征与选定参数进行比较并产生确定输出645，确定输出645指示所计算的特征与选定参数相比是否在可接受的偏差内。与选定参数相比可接受的偏差可为约±30％或更少、约±25％或更少、约±20％或更少、约±15％或更少、约±10％或更少、约±9％或更少、约±8％或更少、约±7％或更少、约±6％或更少、约±5％或更少、约±4％或更少、约±3％或更少、约±2％或更少、±1％或更少、或约±0.5％或更少。可根据以下的方程式1来计算偏差百分比：

在某些实施方式中，可由可响应于算法来自动执行检查的机器(例如，使用如图5中的计算机系统500的计算机系统，且具体来说是使用如图5中的处理装置502的处理装置)来完成将所计算的特征与选定参数进行比较以产生确定输出645的步骤。在其他实施方式中，将所计算的特征与选定参数进行比较的步骤可使用来自人类的输入，人类可将所计算的特征与选定参数进行手动比较。

可使用确定输出645来产诸如实验设计和/或要调整的处理参数的一组指令，可最终提供该组指令给制造工具650。这组指令可使制造工具650制造具有不同处理参数的(多个)半导体晶片。制造工具650可经构造以基于输出645、这组指令和其他可选的中间处理单元来维持现有的制造处理、调整制造处理或停止制造处理。例如，若输出645指示所计算的特征与选定参数相比在可接受的偏差内，则这组指令将向制造工具650指示可维持原地制造处理。若确定输出645指示所计算的特征与选定参数相比在可接受的偏差之外，则可提供一组指令以产生和实施实验设计和/或调整某些处理节点以改变制造处理，以便最佳化设计到处理的灵敏度和/或减少处理变化和/或减少与选定参数的偏差。

在一些实施方式中，计量工具610和制造工具650可以是位于相同位置或不同位置的不同工具，且可包括相同或不同的计算机系统，如计算机系统500或以不同模式操作且包括单个计算机系统500的单个工具。

在一些实施方式中，可在分布式环境中实施计量系统600，在该分布式环境中，计量工具610(其各种组件，如处理装置502)和制造工具650经由网络彼此耦合。

图2A示出了可被建构在半导体晶片上的示例性的结构元件200的透视图。结构元件具有第一侧壁212(在本文中也称为“右横向截面”)、第二侧壁216(在本文中也称为“左横向截面”)和顶部214。尽管图2A中描绘的示例性结构元件具有尖锐边缘，但本文所论述的结构元件包括具有尖锐边缘及具有弯曲边缘的结构元件。

图2B示出了图2A的示例性结构元件200的截面图。如CD-SEM的计量工具可提供结构元件200的自上而下的视图。电子束可以第一倾斜角α

可对方程式2和方程式3进行进一步数学运算以得出以下的方程式4和方程式5：

当计算如图2A和图2B所描绘的具有尖角的结构元件的特征时，方程式2至方程式5提供了接近的近似值。然而，实际上，构建在半导体晶片上的结构元件可如图2C所示弯曲。根据本文所公开实施方式的测量方法可用于在算术和图形上计算弯曲结构元件的特征。

结构元件的各种特征可能是令人感兴趣的，包括但不限于高度、角度取向、宽度及截面形状。本文所公开的方法和系统系针对于三维弯曲结构元件的截面特征的分析，这些三维弯曲结构元件不太可能用现有方法精确地计算。

图3描绘了用于分析结构元件的特征的方法300的流程图。结构元件可在半导体晶片上且可为纳米尺度。可由处理逻辑执行方法300，该处理逻辑可包括硬件(例如，电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码、装置的硬件、集成电路等)、软件(例如，在处理装置上运行或执行的指令)或上述组合。在一些实施方式中，方法300可由图1A的计量工具610执行。

如图3所示，方法可在方块310处开始，其使用计量工具(如图1A中的计量工具610)通过使用倾斜(电子倾斜或物理倾斜)的电子束以第一倾斜角对结构元件上的第一位置进行在线测量来进行扫描。根据方块320，计量工具可基于该在线测量来产生半导体晶片的第一检查图像(例如，图4A)。第一检查图像可用于产生第一波形(例如，图4C)。根据方块330，处理逻辑随后可使计量工具610通过使用倾斜(电子倾斜或物理倾斜)的电子束以第二倾斜角对结构元件上的第二位置进行在线测量来进行扫描。根据方块340，计量工具接着可基于该在线测量来产生半导体晶片的第二检查图像(例如，图4B)。第二检查图像可用于产生半导体晶片的第二波形，例如，图4D。

第一倾斜角和第二倾斜角的范围可各自为0度以上至大约15度。第一倾斜角和第二倾斜角可彼此不同。在一些实施方式中，第二倾斜角可大于第一倾斜角。在某些实施方式中，第二倾斜角可以是大约15度，且第一倾斜角可以是大约10度、大约8度、大约5度或大约3度。在其他实施方式中，第二倾斜角可以是大约12度，且第一倾斜角可以是大约8度、大约5度或大约3度。在其他实施方式中，第二倾斜角可以是大约10度，且第一倾斜角可以是大约5度或大约3度。本文未明确列出的其他组合也是可能的。倾斜角的差越大，根据本文所公开的方法的截面特征的最终近似值将越精确。

在一些实施方式中，第一倾斜角和/或第二倾斜角可大于15度(例如，20度)。例如，更大的倾斜角可通过机械倾斜以使被扫描的物体机械地倾斜来获得。

如图4A和图4B所例示，所产生的检查图像是半导体晶片上的结构元件的图示。灰阶强度的变化(即，检查图像中的颜色对比)表示检测器从其检测到的次级电子中感知到的结构元件的深度的变化。

在某些实施方式中，检查图像可被转换成作为像素的函数的灰阶的波形图，例如，图4C和图4D。例如，图4A描绘了在以5度的倾斜角扫描半导体晶片(例如，扫描图4E的结构元件410、420、430、440和450)之后产生的检查图像。图4A的检查图像检测到五个结构元件410A、420A、430A、440A和450A，这五个结构元件分别对应于图4C的波形图中的结构元件410C、420C、430C、440C和450C。

图4B描绘了在以12度的倾斜角扫描半导体晶片(例如，扫描图4E的结构元件410、420、430、440和450)之后产生的检查图像。图4B的检查图像检测到五个结构元件410B、420B、430B、440B和450B，这五个结构元件分别对应于图4D的波形图中的结构元件410D、420D、430D、440D和450D。

在某些实施方式中，可通过在检查图像中选择要被处理及被转换为灰阶的部分(例如，图4A中的部分460A和图4B中的部分460B)来从检查图像(例如，图4A和图4B的那些检查图像)产生波形(例如，图4C和图4D的那些波形)以作为像素图的函数。

尽管可用图形方式呈现本公开内容的某些部分，但应当理解，两个波形图之间的最小值的识别、最大值的识别和最小偏移点的识别都可通过算术计算(例如，通过取一阶导数和二阶导数)来得出。可在背景(即，在不产生检查图像、波形或经对准的波形图的情况下)中执行算术计算。本公开内容也意欲涵盖这种计算。

在这些波形图中，每个结构元件包括两个最大值和两个最小值。第一最大值(示例表示成Max 1)可对应于弯曲的结构元件的左横向侧(在图4E中，在结构元件420上以Max 1图示)。第一最小值(示例表示成Min 1)可对应于弯曲的结构元件的顶部(在图4E中，在结构元件420上以Min 1图示)。第二最大值(示例表示成Max 2)可对应于弯曲的结构元件的右横向侧(在图4E中，在结构元件420上以Max 2图示)。第二最小值(示例表示成Min 2)可对应于结构元件之间的空间(在图4E中，在结构元件420上以Min 2图示)。

返回至图3中的方法300，根据方块350，随后处理逻辑可通过比较第一检查图像和第二检查图像来使计量工具(例如610)形成比较表示。在某些实施方式中，比较检查图像可包括将(分别从第一检查图像和第二检查图像产生的)第一波形和第二波形对准以形成如图4F和图4G所示的对准图(以作为比较表示)。可通过识别第一波形和第二波形之间的最小偏移点(即锚定点)来对准第一波形和第二波形。在一些实施方式中，波形之间的最小偏移点(即锚定点)可以是结构元件的一者的左横向截面(例如，图4C中的结构元件420C的Max 1可与图4D中的结构元件420D的Max 1对准)。在某些实施方式中，基于结构元件的一者来对准第一波形和第二波形的步骤可仅用于计算该结构元件的截面特征。在这样的实施方式中，针对每个结构元件重新对准第一波形和第二波形(基于多个不同的锚定点来形成多个对准图)，以分别地且独立地计算半导体晶片上的多个结构元件的多个特征。可将此方法称为分别锚定每个特征。例如，参看图4C和图4D，可通过对准结构元件410C和410D的第一峰Max 1来形成第一对准图；可通过对准结构元件420C和420D的第一峰Max 1来形成第二对准图；可通过对准结构元件430C和430D的第一峰Max 1来形成第三对准图；可通过对准结构元件440C和440D的第一峰Max 1来形成第四对准图；及可通过对准结构元件450C和450D的第一峰Max 1来形成第五对准图。接着可从对应的对准图为每个结构元件计算多个特征(即，可从第一对准图计算出结构元件410的截面高度；可从第二对准图计算出结构元件420的截面高度；依此类推)。

在其他实施方式中，单个对准图可用于计算多个结构元件的多个特征(即，对准一个结构元件的波形对准了其他波形)。例如，参看图4C和图4D，可通过对准结构元件410C和410D的第一峰Max 1来形成单个对准图。结构元件420、430、440和450的第一峰可在该单个对准图中自身对准，且可跳过针对每个结构元件的单独锚定。

在某些实施方式中，计量工具可扫描半导体晶片上的特定位置(例如，通过使用倾斜的电子束来进行在线测量)，并产生检查图像和要被分析的单个结构元件的对应波形。在其他实施方式中，可用第一倾斜角度扫描多个结构元件(例如，通过使用倾斜的电子束来进行在线测量)以产生包括多个结构元件的第一表示的第一检查图像。随后可用第二倾斜角度扫描多个结构元件(例如，通过使用倾斜的电子束来进行在线测量)，以产生包括多个结构元件的第二表示的第二检查图像。可将本实施方式中的第一检查图像和第二检查图像进行比较以形成如前所述的比较表示。

回到图3，根据方块360，处理逻辑可进一步从比较表示中计算结构元件的特征。计算特征可包括自在第二检查图像中识别的第二临界尺寸(且可选地，从第二检查图像中产生的第二波形)减去在第一检查图像中识别的第一临界尺寸(且可选地，从第一检查图像中产生的第一波形)，以得到临界尺寸之差。参看图4C和图4D，第一临界尺寸(E

若像素与长度单位(例如，纳米)之间的关系是已知的(例如，一个像素等于0.5nm)，则可将像素的差(E

当来自多个结构元件的多个特征时，可针对每个结构元件重复上述计算。

根据方块370，计量工具可使所计算的特征与选定参数进行比较，以确定是否已发生无法达到选定参数的孤立故障或系统故障。若所计算的特征的值与选定参数相比在约30％或更少(或另一可接受的偏差)以内，则根据方块390，现有的制造处理可继续根据现有程序在半导体晶片上制造结构元件。否则，根据方块380，可重新评估制造处理。重新评估制造处理可涉及自动调整处理、完全停止处理，或产生和实施实验设计以进一步评估制造处理并确定可调整制造处理中的哪些节点。可将关于制造处理的重新评估的指令提供给(在图1中的)制造工具650，且除其他因素之外可受到(在图1中的)输出645的影响。

与选定参数相比可接受的偏差可以为约±30％或更少、约±25％或更少、约±20％或更少、约±15％或更少、约±10％或更少、约±9％或更少、约±8％或更少、约±7％或更少、约±6％或更少、约±5％或更少、约±4％或更少、约±3％或更少、约±2％或更少、约±1％或更少、或约±0.5％或更少。可根据上文的方程式1计算偏差百分比。

图5示出了计算机系统500的示例机器，在其中可执行用于使机器执行本文所论述的测量方法中的任何一个方法或多个方法的一组指令。在替代实施方式中，可将机器连接(例如，联网)到LAN、内部网络、外部网络和/或互联网络中的其他机器。机器可在客户端-服务器网络环境中以服务器或客户端机器的身份运行、可作为同级间(或分布式)网络环境中的同级机器，或也可作为云端计算架构或环境中的服务器或客户端机器。

机器可以是个人计算机(PC)、平板计算机、机顶盒(STB)、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、网络设备、服务器、网络路由器、交换器或桥接器，或任何能执行一组指令(顺序指令或其他指令)的机器，该组指令指定该机器要执行的动作。此外，尽管示出了单个机器，但术语“机器”也应被视为包括机器的任何集合，这些机器单独地或共同地执行一组(或多组)指令以执行本文所论述的测量方法中的任何一个测量方法或多个测量方法。

示例的计算机系统500包括经由总线530彼此通信的处理装置502、主存储器504(例如，只读存储器(ROM)、闪存存储器、如同步DRAM(SDRAM)或Rambus DRAM(RDRAM)等的动态随机存取存储器(DRAM))、静态存储器506(例如，闪存存储器、静态随机存取存储器(SRAM)等)和数据储存装置518。

处理装置502代表一个或多个通用处理装置，如微处理器、中央处理单元等。更具体来说，处理装置可为复杂指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器、或实现其他指令集的处理器，或是实现指令集组合的处理器。处理装置502也可为一个或多个专用处理装置，如特殊应用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、网络处理器等。处理装置502经构造以执行指令526，以执行本文所论述的操作和步骤(例如，上文关于计量工具610所论述的操作和步骤)。

计算机系统500可进一步包括网络接口装置508，以通过网络520进行通信。计算机系统500也可包括视频显示单元510(例如，液晶显示器(LCD)或阴极射线管(CRT))、字母数字输入装置512(例如，键盘)、光标控制装置514(例如，鼠标)、图形处理单元522、信号产生装置516(例如，扬声器)、图形处理单元522、视频处理单元528和音频处理单元532。

数据储存装置518可包括机器可读取储存介质524(也称为计算机可读取介质)，在其上储存体现本文所述的测量方法或功能中的任何一者或多者的一组或多组指令或软件526。在计算机系统500执行指令526的过程中，指令526也可全部或至少部分地驻留在主存储器504内和/或处理装置502内，主存储器504和处理装置502也构成机器可读取储存介质。

在一个实施方式中，指令526包括用于实施与对半导体晶片上的结构元件的特征进行分析相对应的功能的指令(例如，图1A的计量工具610)。尽管在示例实施方式中将机器可读取储存介质524显示为单个介质，但术语“机器可读取储存介质”应被认为包括储存一组或多组指令的单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式数据库和/或相关联的高速缓存和服务器)。术语“机器可读取储存介质”也应被认为包括能够储存或编码一组指令以由机器执行且使机器执行本公开的任何一个或多个测量方法的任何介质。因此，术语“机器可读取储存介质”应被认为包括但不限于固态存储器、光学介质和磁性介质。

已根据对计算机存储器内的数据位的操作的算法和符号表示的角度来呈现前述详细描述的一些部分。这些算法的描述和表示是数据处理领域的普通技术人员用于以最有效的方式向所属技术领域中其他普通技术人员传达其工作实质的方式。在本文中，算法通常被认为是导致期望结果的自洽操作序列。这些操作是需要对物理量进行物理操纵的操作。通常，尽管不是必须的，这些量采取能够被储存、组合、比较和以其他方式操纵的电信号或磁信号的形式。主要出于通用的原因，有时已证明将这些信号称为位、值、元素、符号、字元、项、数字等是方便的。

然而，应当牢记，所有这些和类似术语均应与适当的物理量相关联，且仅是应用于这些量的方便标签。除非从上文论述明显地具体另外指出，否则应理解，在整篇说明书中，利用如“识别”或“确定”或“执行(execute)”或“执行(perform)”或“收集”或“创建”或“发送”等之类的术语的论述是指计算机系统或类似电子计算装置的行动和处理，这些行动和处理将表示成计算机系统寄存器和存储器中的物理(电子)量的数据操纵或向其他数据转换，该其他数据类似表示成计算机系统存储器或寄存器或其他此类信息储存装置中的物理量。

本公开内容也涉及用于执行本文中的操作的设备。此设备可被具体构造成用于预期目的，或可包括由储存在计算机中的计算机程序选择性地启动或重新配置的通用计算机。可将此种计算机程序储存在计算机可读取储存介质中，该计算机可读取储存介质如但不限于任何类型的包括软盘的磁盘、光盘、CD-ROM和磁光盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、EPROM、EEPROM、磁卡或光卡或任何类型的适用于储存电子指令的介质，每者皆耦接到计算机系统总线。

本文提出的算法和显示与任何特定的计算机或其他设备不是固有地相关。各种通用系统可与根据本文的教导的程序一起使用，或构建更专用的设备来执行此方法可证明是方便的。将在以下说明中阐述用于这些各种系统的结构。另外，没有参考任何特定的程序语言来描述本公开内容。应当理解，可使用多种程序语言来实现如本文所述的本公开内容的教导。

可将本公开内容提供为计算机程序产品或软件，其可包括其上储存有指令的机器可读取介质，这些指令可用于对计算机系统(或其他电子装置)进行编程以执行根据本公开内容的处理。机器可读取介质包括用于以机器(例如，计算机)可读取的形式储存信息的任何机制。例如，机器可读取(例如，计算机可读取)介质包括机器(例如，计算机)可读取储存介质，如只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)、磁盘储存介质、光学储存介质、闪存存储器装置等。

示例

下述示例经阐述以帮助理解本发明，且下述示例当然不应解释为具体限制本文描述和要求保护的发明。本发明的这些变化(包括现在已知或以后开发的所有等同物的替换)将在所属技术领域的普通技术人员的能力范围内，且在配方上的改变或实验设计上的细微改变应被认为属于本文并入的本发明的范围。

图4F示出了根据本文所公开的方法的三维结构元件的截面高度的分析。通过使用具有倾斜能力的电子束的CD-SEM，通过进行在线测量以5度的第一倾斜角对半导体晶片进行扫描并产生第一检查图像(图4A)。将来自第一检查图像的部分(用框460A表示)转换成第一波形(图4C)。将第一波形绘制为灰阶来作为像素图的函数。再次使用具有倾斜能力的电子束的CD-SEM，通过进行在线测量以12度的第二倾斜角对同一半导体晶片进行扫描并产生第二检查图像(图4B)。将来自第二检查图像的部分(由框460B表示)转换成第二波形(图4D)。也将第二波形绘制为灰阶来作为为像素图的函数。

在一实施方式中获得了本示例中的检查图像(图4A和图4B)，该实施方式中CD-SEM中的电子束沿提供右边缘和侧壁的视图的方向倾斜(即，当方位角为0度时)，如图2C中的箭头所描绘。通过改变方位角，电子束也可指向其他方向。在一些实施方式中，可将电子束指向从上到下方向、从下到上方向、从右到左方向、或从左到右方向。本文所公开的方法可应用于从各种电子束扫描方向获得的检查图像(和相应的波形)且不限于示例中所示的方向。

将第一波形(图4C)和第二波形(图4D)对准并重叠以产生图4F中描绘的对准图。基于左边缘对准(也称为左横向截面对准)来对准波形。对于选定的结构元件(例如，420C和420D)，识别了对应于弯曲的三维结构元件的右下角(例如，图2C中的接触点240)的第二最小值Min 2，且表示其像素编号。与第一波形(5度)中的420C的Min 2对应的像素编号为216。与第二波形(12度)中的420D的Min 2对应的像素编号为229。像素编号之差经计算为13。对于每个像素来说，像素与长度单位之间的关系为0.5纳米。因此，13个像素对应于6.5纳米。将这些计算值代入方程式4中，以得出弯曲的三维结构元件的高度的近似值。计算如下所示：

如图4G所示，在相同的对准图中对不同的结构元件执行了类似的计算。与第一波形(5度)中的430C中的Min 2对应的像素编号为348。与第二波形(12度)中的430D中的Min 2对应的像素编号是361。将这些值代入方程式4中，以得出弯曲的三维结构元件的高度的近似值。计算如下所示：

在前述说明书中，已参照本公开内容的特定示例实施方式描述了本公开内容的实施方式。显而易见的是，在不脱离如所附权利要求书中所阐述的本公开内容的实施方式的更广泛的精神和范围的情况下，可对这些实施方式进行各种修改。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而不是限制性的。

在整个说明书中对“一个实施方式”或“一实施方式”的引用是指结合该实施方式描述的特定特征、结构或特性包括在至少一个实施方式中。因此，在整个此说明书中各处出现的短语“在一个实施方式中”或“在一实施方式中”不一定皆指向同一个实施方式。另外，术语“或”意欲表示包括性的“或”而不是排他性的“或”。当在本文中使用术语“大约(about)”或“大约(approximately)”时，其意欲表示所呈现的标称值精确在±10％以内。

尽管以特定顺序图示和描述了本文方法的操作，但可改变每种方法的操作顺序，从而可以相反的顺序执行某些操作，或可至少部分与其他操作同时执行某些操作。在另一个实施方式中，可用周期性方式和/或交替方式进行指令或不同操作的子操作。