CN104076049B - 采用扫描电子显微镜的检查系统 - Google Patents

Abstract

一种检查系统，包括：自动化光学检查装置，用于通过采用光检测检查对象的缺陷；扫描电子显微镜装置，用于通过采用电子束检查所述检查对象的所述缺陷，并且包括真空腔室；基台，位于所述扫描电子显微镜装置下方并与其分离，并且用于支撑所述检查对象；以及传送装置，与所述扫描电子显微镜装置和所述自动化光学检查装置连接，并且用于将所述扫描电子显微镜装置和所述自动化光学检查装置传送到所述基台上方的位置。在所述腔室和所述检查对象之间的间隙存有空气。因此，可以实现对大尺寸检查对象的检查以进行分析而不会损坏检查对象。

Description

采用扫描电子显微镜的检查系统

技术领域

被描述的技术总体上涉及采用扫描电子显微镜的检查系统。

背景技术

一般而言，通过沉积多个薄膜和排线以形成诸如液晶显示器（LCD）和有机发光二极管（OLED）显示器的平板显示器。为了检查在平板显示器的薄膜上杂质或者颗粒的存在、排线的短路，使用了采用自动光学检查器（automatic optical inspection，简称为AOI）单元或者真空扫描电子显微镜（scanning electron microscope，简称为SEM）的检查系统。

自动化光学检查器采用光学系统对检查对象拍照以确定检查对象缺陷的存在。但是，自动化光学检查器仅确定检查对象缺陷的存在、不能确认缺陷的原因，从而必需通过真空扫描电子显微镜分析缺陷的原因。

因真空腔室的尺寸限制，真空扫描电子显微镜（SEM）被限制至待被观察的检查对象的尺寸。虽然已经开发出能够观察最大到30英寸的半导体晶片的真空扫描电子显微镜，但是因为真空腔室的尺寸限制，难以将该真空扫描电子显微镜用于尺寸为730×920mm至2200×2500mm的平板显示器，从而需要在切割检查对象之后对其进行分析。

在增加待被应用于平板显示器的真空腔室尺寸的情况下，由于真空腔室中产生的充电效应，来自位于真空腔室的检查对象的次级电子（secondary electrons，简称为SE）或者背散射电子（back-scattered electrons，简称为BSE）引起干扰；从而使得检查对象的图像观察变得困难。并且由于用于真空腔室的泵，因此可能产生因烃类化合物（HxCx）而引起的碳污染。

同样，在通过使用自动化光学检查器确认检查对象缺陷的存在之后，检查对象被移动到真空扫描电子显微镜处以分析缺陷原因，从而使得检查工序变得复杂；并且在利用真空扫描电子显微镜之前必须切割检查对象，从而使得检查工序变得更为复杂；此外，必须分别安装自动化光学检查器和真空扫描电子显微镜，从而增加了检查系统所占的空间，并且增加了制造成本。

另外，自动化光学检查器对外部振动敏感，从而限制了检测功率。

在背景技术部分公开的信息仅用于增强对所描述技术背景的理解，因此在其中可能包含了并不构成在这个国家对于普通技术人员而言已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的一方面提供了一种采用扫描电子显微镜的检查系统，用于对放置在真空腔室外且在空气中的检查对象执行检查而不受检查对象的尺寸限制。

根据示例性实施例的采用扫描电子显微镜的检查系统，包括：自动化光学检查装置，用于通过采用光检测检查对象的缺陷；扫描电子显微镜装置，用于通过采用电子束检查所述检查对象的所述缺陷，并且包括真空腔室；基台，位于所述扫描电子显微镜装置下方并与其分离，并且用于支撑所述检查对象；以及传送装置，与所述扫描电子显微镜装置和所述自动化光学检查装置连接，并且用于将所述扫描电子显微镜装置和所述自动化光学检查装置传送到所述基台上方的位置，其中，在所述腔室和所述检查对象之间的间隙存有空气。

可以进一步包括：光学显微镜，附着在所述扫描电子显微镜装置上，并且用于把光照射到所述检查对象上以检查所述检查对象。

通过所述自动化光学检查装置可以确认所述检查对象的缺陷的存在，通过所述光学显微镜可以执行所述检查对象的一次缺陷原因分析测试，以及通过所述扫描电子显微镜装置可以执行所述检查对象的二次详细缺陷原因分析测试。

所述扫描电子显微镜装置可以包括：扫描电子显微镜，位于所述真空腔室内，并且用于对所述检查对象扫描所述电子束；以及信号检测器，位于所述真空腔室内，并且用于检测来自所述检查对象的信号。

所述信号检测器可包括：次级电子检测器，用于检测来自所述检查对象的次级电子；背散射电子检测器，用于检测来自所述检查对象的背散射电子；以及特征X射线检测器，用于检测来自所述检查对象的特征X射线。

所述腔室可以进一步包括：膜层；所述膜层可允许来自所述扫描电子显微镜的所述电子束从中穿过，并且被进一步配置成允许来自所述检查对象的所述次级电子、所述背散射电子和所述特征X射线从中穿过，从而使得来自所述检查对象的所述次级电子、所述背散射电子和所述特征X射线可以在所述腔室内被传送。

所述系统可以进一步包括：平坦化装置，与所述基台连接，并且用于调整所述基台的平坦性。

所述系统可以进一步包括：间隔控制装置，与所述扫描电子显微镜装置连接，并且用于调整所述腔室和所述检查对象之间的距离。

所述系统可以进一步包括：膜层颗粒检查和移除装置，用于执行所述膜层的颗粒检查和颗粒移除。

所述膜层颗粒检查和移除装置在采用所述扫描电子显微镜装置对所述检查对象进行检查之前可以执行所述颗粒检查并且从所述膜层移除所述颗粒。

所述系统可以进一步包括：支撑板，用于支撑所述基台和所述传送装置，其中所述膜层颗粒检查和移除装置安装在所述支撑板上。

所述系统可以进一步包括：第一振动控制装置，安装在所述支撑板下方，并且用于测量和消除外部振动以防止在所述扫描电子显微镜装置上由所述外部振动引起的影响。

所述传送装置可以包括：固定部，固定在所述支撑板上；传送部，用于沿着所述固定部进行传送并且支撑所述扫描电子显微镜装置和所述自动化光学检查装置；以及第二振动控制装置，安装在所述固定部和所述传送部之间。

所述系统可以进一步包括：覆盖框，至少部分地围绕所述扫描电子显微镜装置、所述基台和所述传送装置，并且用于阻断磁场和噪音以防止所述磁场和所述噪音影响所述扫描电子显微镜装置。

根据本发明实施例，通过采用包括自动化光学检查装置、扫描电子显微镜装置以及与其连接的光学显微镜的检查系统，可以同时执行检查对象缺陷的存在的确定、在检查对象中产生颗粒的光学图像的取得、检查对象3-D信息的搜集、和成分分析，从而减少检查时间。

此外，将自动化光学检查装置、扫描电子显微镜装置以及与其连接的光学显微镜安装在传送装置，从而可以使其移动到在检查对象上的预定的位置。因此，检查对象的尺寸不受限制。

进一步地，传统的真空扫描电子显微镜具有限定尺寸的真空腔室并且把物体放置在真空腔室中，因此难以对诸如平板显示器的大尺寸检查对象进行检查。但是，根据本发明实施例，将检查对象放置在大气中，并且在扫描电子显微镜装置的腔室和检查对象之间存有空气。因此大尺寸检查对象的检查变为可能，因此可以观察和分析大尺寸检查对象的形状、成分、结构等。

因此，根据本发明实施例，在没有损坏检查对象的前提下，可以检查大尺寸检查对象以用于分析，从而可以实现降低成本和改善产量。

另外，检查对象位于大气中，从而能够避免或最小化因在真空腔室中产生的充电效应而引起的检查对象的图像失真；并且检查对象不会因碳而被污染，进而实现了正确的检查。

如上所述，根据扫描电子显微镜对诸如外部振动、磁场和噪音的外部噪音敏感的特性给检查系统安装平坦化装置和振动控制装置，从而可以最小化在检查系统上外部噪音的影响。

同样，通过安装振动控制装置，可以最小化振动对自动化光学检查和扫描电子显微镜装置的影响，并且可以改善对外部振动敏感的自动化光学检查装置的检测功率。

附图说明

图1为根据示例性实施例的采用扫描电子显微镜的检查系统的示意图。

图2为根据示例性实施例的采用扫描电子显微镜的检查系统的自动化光学检查装置的示意图。

图3为根据示例性实施例的采用扫描电子显微镜的检查系统的基台和扫描电子显微镜装置的放大图。

图4为根据示例性实施例的采用扫描电子显微镜的检查系统的扫描电子显微镜装置的详细图。

图5为根据示例性实施例的采用扫描电子显微镜的检查系统的侧面图。

图6为图5中部分A的放大图。

附图标记说明

1：电子束 10：检查对象

50：自动化光学检查装置

100：扫描电子显微镜装置

200：基台 300：传送装置

400：光学显微镜 500：平坦化装置

600：间隔控制装置 700：电子控制装置

800：支撑板 1000：振动控制装置

具体实施方式

以下，参照附图更详细地说明本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例。本领域普通技术人员应当理解，在未脱离本发明宗旨和范围的前提下所描述的实施例可以以多种方式进行修改。

与本发明无关的部分不再赘述，并且在整个说明书中相同的参考标记标明相同的元件。

以下参考图1至图6说明根据示例性实施例的扫描电子显微镜的检查系统。

图1为根据示例性实施例的采用扫描电子显微镜的检查系统的示意图，图2为根据示例性实施例的采用扫描电子显微镜的检查系统的自动化光学检查装置的示意图，图3为根据示例性实施例的采用扫描电子显微镜的检查系统的基台和扫描电子显微镜装置的放大图，图4为根据示例性实施例的采用扫描电子显微镜的检查系统的扫描电子显微镜装置的详细图，图5为根据示例性实施例的采用扫描电子显微镜的检查系统的侧面图，图6为图5中部分A的放大图。

如图1至图6所示，根据示例性实施例的采用扫描电子显微镜的检查系统包括：自动光学缺陷检测器或者光学检查装置50，用于通过光检查检查对象10缺陷的存在、或者检测检查对象10的一个或多个缺陷；扫描电子显微镜装置100，用于对检查对象10扫描电子束1以检查检查对象10；基台200，与扫描电子显微镜装置100和自动化光学检查装置50分离并设置在它们的下方，并且用于在其上支撑检查对象10；以及传送装置300，用于在基台200上传送扫描电子显微镜装置100和自动化光学检查装置50。传送装置300与扫描电子显微镜装置100和自动化光学检查装置50连接。在实施例中，检查对象10可以为将要或者正在接受检查的平板显示器，例如液晶显示器（LCD）和有机发光二极管（OLED）显示器。

如图2所示，自动化光学检查装置50包括：透镜51；相机52，用于对经由透镜51传输的检查对象10的图像进行拍照；桶管53，用于连接透镜51和相机52；以及控制器54，通过获取由相机52拍照的图像并且比较该图像和参考图案以读取缺陷的存在。自动化光学检查装置50可以快速读出检查对象10缺陷的存在。

如图3所示，扫描电子显微镜装置100包括：真空腔室110，用于维持真空条件；扫描电子显微镜120，位于真空腔室110内，并且用于对检查对象10扫描电子束1；以及信号检测器130，位于真空腔室110内，并且用于检测来自检查对象10的信号。如上所述，扫描电子显微镜120和信号检测器130维持扫描电子显微镜装置100内的真空条件。

扫描电子显微镜120包括：电子枪121，用于发射电子束1；诸如聚光透镜和物镜的电磁透镜122，用于控制电子束1的前进方向；以及光圈123，用于控制前进电子束1的数量。

信号检测器130包括：次级电子检测器131，用于检测由于对检查对象10扫描的电子束1而从检查对象10发射的次级电子（SE）；背散射电子检测器132，用于检测来自检查对象10的背散射电子（BSE）；以及特征X射线检测器133，用于检测来自检查对象10的特征X射线。通过采用信号检测器130，可以测量和分析检查对象10的图像和其成分。

将次级电子检测器131和背散射电子检测器132附着在在扫描电子显微镜120下方，并且将特征X射线检测器133倾斜地安装在扫描电子显微镜120侧表面上。特征X射线检测器133检测位于大气（而不是位于真空腔室110）的检查对象10、以及电子束1的反应所引发产生的特征X射线，从而分析检查对象10的成分。为了最小化特征X射线检测器133在扫描电子显微镜120上的影响，可以控制特征X射线检测器133的角度或者可以将特征X射线检测器133装载在扫描电子显微镜装置100里。因此，可以将角度控制器134安装在特征X射线检测器133上，或者可以将特征X射线检测器取出门111安装在扫描电子显微镜装置100上。

将膜层140安装在扫描电子显微镜装置100下面。膜层140由包含碳（C）、氮（N）、氧（O）或者硅（Si）的非导电材料，以及具有透过率和低吸收率的材料形成，从而使得电子束1、次级电子、背散射电子和特征X射线不被吸收而被传输。对于由碳（C）构成的并且具有优越透过率的膜层140而言，其厚度可以在约10nm至约3μm的范围；并且在这种情况下，膜层140的透过率在90%至100%的范围。当膜层140的厚度在约10nm至约3μm的范围时，能够最小化由物理冲击引起的损坏风险，并且能够最小化电子束的吸收，从而能够将透过率维持在90%至100%。因此，能够适当地执行检查。

膜层140维持扫描电子显微镜装置100的真空条件，并且扫描电子显微镜120内扫描的电子束1同时地穿行且可以照射在检查对象10上。同样，在扫描电子显微镜装置100内发送来自检查对象10的次级电子、背散射电子和特征X射线的检测信号，从而将其传输至次级电子检测器131、背散射电子检测器132和特征X射线检测器133。因此，膜层140允许在扫描电子显微镜装置100和检查对象10之间的空间d中存在空气。进而，虽然现有的真空扫描电子显微镜120受限于真空腔室110的尺寸，从而难以进行对诸如平板显示器的大尺寸检查对象10的检查；但是根据本发明，空气存在于扫描电子显微镜装置100的腔室110和检查对象10之间的间隙中，从而能够将大尺寸检查对象10放置在真空腔室外（即，在房间或者在大气中），进而可以观察和分析大尺寸检查对象的形状、成分、结构等。

因此，在没有损坏检查对象10的前提下，可以检查大尺寸检查对象10以用于分析，从而可以实现降低成本和改善产量。

此外，检查对象10位于大气中，从而能够避免因在真空腔室110中产生的充电效应而引起的检查对象10的图像失真；并且检查对象不会因碳而被污染，由此实现正确的检查。

光学显微镜400附着在扫描电子显微镜装置100上，并将光照射到检查对象10上以检查附着在检查对象10表面上的颗粒2的存在。如上所述，光学显微镜400附着在扫描电子显微镜装置100上，从而通过传送装置300与扫描电子显微镜装置100一起同时移动光学显微镜400。

光学显微镜400最大可放大倍率约为100倍，并且扫描电子显微镜装置100的可放大倍率约为100万倍，从而扫描电子显微镜装置100的分辨率可达到几纳米。

因此，通过自动化光学检查装置50确定检查对象10缺陷的存在，可以通过光学显微镜400执行对具有缺陷的检查对象10的一次缺陷原因分析测试、并且可以通过扫描电子显微镜装置100执行对检查对象10的二次详细缺陷原因分析测试，以获取关于颗粒的形状、尺寸和成分的信息。

如上所述，根据示例性实施例的采用扫描电子显微镜的检查系统包括自动化光学检查装置50、扫描电子显微镜装置100、和与其连接的光学显微镜400，从而可以同时执行检查对象10缺陷的存在、来自具有缺陷的检查对象10的颗粒的光学图像、检查对象10的3-D信息、和成分分析。

基台200可以在X轴、Y轴、和Z轴方向上移动以检查检查对象10的整个区域，并且传送装置300也可以在X轴、Y轴、和Z轴方向上移动以检查检查对象10的整个区域。基台200安装有左销210以从传送机械处接收检查对象10。

将自动化光学检查装置50、扫描电子显微镜装置100、以及在其上附着的光学显微镜400连接在传送装置300上，从而可以迅速地执行采用自动化光学检查装置50的光学测试以及采用扫描电子显微镜装置100和光学显微镜400的显微镜测试；并且可以将扫描电子显微镜120和光学显微镜400同时移动到检查对象10上方的预定位置，从而检查对象10的尺寸不会受到限制。

基台200安装有控制基台200的平坦性的平坦化装置500。在基台200上可以安装多个平坦化装置500，并且平坦化装置500测量基台200的平坦性以控制平坦性，从而防止扫描电子显微镜装置100和检查对象10之间发生物理碰撞。

扫描电子显微镜装置100附着有间隔控制装置600，间隔控制装置600通过采用激光传感器实时地测量扫描电子显微镜装置100和检查对象10之间的距离d，并将信号反馈给传送装置300以控制扫描电子显微镜装置100的位置，从而防止扫描电子显微镜装置100和检查对象10之间发生物理碰撞。

在现有技术中，扫描电子显微镜装置100的下部和检查对象10之间的距离d可以拉近到毫米程度；然而根据示例性实施例的采用扫描电子显微镜的检查系统，通过采用平坦化装置500和间隔控制装置600，可以将扫描电子显微镜装置100的膜层140与检查对象10之间的距离d拉近到微米程度，从而可以改善检查对象10的分析程度。

如上所述，自动化光学检查装置50、扫描电子显微镜装置100、光学显微镜400和间隔控制装置600与传送装置300安装在一起，从而通过传送装置300可以整体地移动自动化光学检查装置50、扫描电子显微镜装置100、光学显微镜400和间隔控制装置600。因此，可通过传送装置300将自动化光学检查装置50、扫描电子显微镜装置100、光学显微镜400和间隔控制装置600同时移动至检查对象10的所有检查位置，而不会受到检查对象10的尺寸限制，从而执行检查工序。

将用于控制在扫描电子显微镜装置100内的电子装置的电子控制装置700安装在传送装置300上。

安装用于支撑基台200和传送装置300的支撑板800，并且在支撑板800上安装膜层颗粒检查和移除装置900。在采用扫描电子显微镜装置100检查检查对象10之前，膜层颗粒检查和移除装置900执行检查和移除附着在膜层140表面的颗粒。因此，可以阻止因附着在膜层140表面的颗粒而引起的对检查对象10执行不完整的检查的现象。

并且，将用于最小化振动的振动控制装置1000安装在检查系统中。振动控制装置1000包括：第一振动控制装置1001，用于去除外部振动；以及第二振动控制装置1002，用于最小化传送装置300的振动。

将第一振动控制装置1001安装在支撑板800下面并且测量和去除外部振动，从而可以防止扫描电子显微镜装置100上因外部振动而引起的影响。虽然在大气中显微镜装置100受外部振动的影响；然而，在示例性实施例中，通过安装第一振动控制装置1001，可以最小化外部振动在扫描电子显微镜装置100上的影响。

如图1、图5和图6所示，将第二振动控制装置1002安装在固定部310和传送装置300的传送部320之间，并且当在固定部310的表面上移动传送部320时在固定部310和传送部320之间产生空气间隙，从而可以水平地移动传送部320而没有摩擦。因此可以最小化振动对与传送部320连接的自动化光学检查装置50和扫描电子显微镜装置100的影响，并且可以改善对外部振动敏感的自动化光学检查装置50的检测功率。

将整体地围绕扫描电子显微镜装置100、基台200和传送装置300的覆盖框1100予以安装。诸如铝（Al）或者坡莫合金的阻断材料形成覆盖框1100，从而防止在周边装置或者周边排线中产生的外部磁场和噪音传输到扫描电子显微镜装置100，由此磁场和噪音不会影响扫描电子显微镜装置100。覆盖框1100可以安装有用于使检查对象10穿过其中以在基台200上进行加载和从基台200上卸载的覆盖门体1110。如上所述，通过安装覆盖门体1110，当对检查对象10执行检查工序时关闭覆盖门体1110，从而使得扫描电子显微镜装置100与外部磁场和噪音完全地屏蔽。

此外，将磁传感器1120安装在覆盖框1100内，从而可以最小化在扫描电子显微镜120上的磁场的影响。因此，可以改善扫描电子显微镜装置100对检查对象10的分析力。

如上所述，根据对诸如外部振动、磁场和噪音的外部噪音敏感的扫描电子显微镜120的特征，在大气中将平坦化装置500和振动控制装置1000安装在检查系统上以检查检查对象10，从而可以最小化外部噪音对检查系统的影响。

虽然结合目前认为具有实用性的示例性实施例对本公开进行了描述，但是应当理解本发明并不限于已公开的实施例，相反地，本发明意在覆盖包含在权利要求书的宗旨和范围内的多种修改和等同替换。

Claims (14)

1.一种检查系统，包括：

自动化光学检查装置，被配置成通过获取检查对象的图像并将所述图像与参考图案进行比较来检测所述检查对象的缺陷；

扫描电子显微镜装置，被配置成通过采用电子束检查所述检查对象的缺陷，并且包括真空腔室；

基台，位于所述扫描电子显微镜装置下方并与其分离，并且被配置成支撑所述检查对象；以及

传送装置，与所述扫描电子显微镜装置和所述自动化光学检查装置连接，并且被配置成将所述扫描电子显微镜装置和所述自动化光学检查装置传送到所述基台上方的位置，

其中，在所述腔室和所述检查对象之间的间隙存有空气。

2.根据权利要求1所述的检查系统，进一步包括：

光学显微镜，附着在所述扫描电子显微镜装置的所述腔室上，并且被配置成把光照射到所述检查对象上以检查所述检查对象。

3.根据权利要求2所述的检查系统，

其中所述自动化光学检查装置被配置成确认所述检查对象的缺陷的存在；

其中所述光学显微镜被配置成进行所述检查对象的缺陷的第一观察；

其中所述扫描电子显微镜装置被配置成进行所述检查对象的缺陷的第二观察。

4.根据权利要求2所述的检查系统，其中，所述扫描电子显微镜装置包括：

扫描电子显微镜，位于所述真空腔室内，并且被配置成对所述检查对象扫描所述电子束；以及

信号检测器，位于所述真空腔室内，并且被配置成检测来自所述检查对象的信号。

5.根据权利要求4所述的检查系统，其中，所述信号检测器包括：

次级电子检测器，被配置成检测来自所述检查对象的次级电子；

背散射电子检测器，被配置成检测来自所述检查对象的背散射电子；以及

特征X射线检测器，被配置成检测来自所述检查对象的特征X射线。

6.根据权利要求5所述的检查系统，其中，所述腔室进一步包括：

膜层，被配置成允许来自所述扫描电子显微镜的所述电子束从中穿过，并且被进一步配置成允许来自所述检查对象的所述次级电子、所述背散射电子和所述特征X射线从中穿过，从而使得来自所述检查对象的所述次级电子、所述背散射电子和所述特征X射线在所述腔室内被传送。

7.根据权利要求2所述的检查系统，进一步包括：

平坦化装置，与所述基台连接，并且被配置成调整所述基台的平坦性。

8.根据权利要求7所述的检查系统，进一步包括：

间隔控制装置，与所述扫描电子显微镜装置连接，并且被配置成调整所述腔室和所述检查对象之间的距离。

9.根据权利要求6所述的检查系统，进一步包括：

膜层颗粒检查和移除装置，被配置成执行所述膜层的颗粒检查和颗粒移除。

10.根据权利要求9所述的检查系统，其中，

所述膜层颗粒检查和移除装置，被配置成在采用所述扫描电子显微镜装置对所述检查对象进行检查之前执行所述颗粒检查并且从所述膜层移除所述颗粒。

11.根据权利要求10所述的检查系统，进一步包括：

支撑板，被配置成支撑所述基台和所述传送装置，

其中，所述膜层颗粒检查和移除装置安装在所述支撑板上。

12.根据权利要求11所述的检查系统，进一步包括：

第一振动控制装置，安装在所述支撑板下方，并且被配置成测量和消除外部振动以最小化或者避免在所述扫描电子显微镜装置上由所述外部振动引起的影响。

13.根据权利要求11所述的检查系统，其中，所述传送装置包括：

固定部，固定在所述支撑板上；

传送部，被配置成沿着所述固定部进行传送并且支撑所述扫描电子显微镜装置和所述自动化光学检查装置；以及

第二振动控制装置，安装在所述固定部和所述传送部之间。

14.根据权利要求11所述的检查系统，进一步包括：

覆盖框，至少部分地围绕所述扫描电子显微镜装置、所述基台和所述传送装置，并且被配置成阻断磁场和噪音以防止所述磁场和所述噪音影响所述扫描电子显微镜装置。