CN110869752A - 用于检查样本的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

描述一种检查样本(10)的方法，所述样本具有多层结构(15)，所述多层结构具有布置于第二层(12)的上方的第一层(11)。所述方法包括：将所述样本布置于真空腔室中；将主电子束(20)导引到所述样本(10)上，使得所述主电子束的第一主电子由所述第一层(11)背向散射，以形成第一背向散射电子(21)，并且所述主电子束的第二主电子由所述第二层(12)背向散射，以形成第二背向散射电子(22)；以及检测信号电子来用于取得关于所述第一层(11)和所述第二层(12)两者的空间信息，所述信号电子包括所述第一背向散射电子(21)和所述第二背向散射电子(22)。此外，描述一种包括一个或多个电子显微镜来检查样本(10)的设备，所述样本(10)包括多层结构(15)。

Description

用于检查样本的方法和设备
技术领域
本公开内容涉及一种用于检查样本的方法，此样本具有多层结构，特别是用于显示器制造的大面积基板。更特别是，本文所述的实施方式涉及用于检查样本的方法和设备，特别是用于样本的缺陷的成像、检验和检查的至少一者，所述样本具有多层结构，所述多层结构具有第一层，所述第一层至少部分地布置于第二层的上方。
背景技术
在许多应用中，薄层沉积于基板上，例如是在玻璃基板上。基板常规地在涂布设备的真空腔室中进行涂布。对于一些应用来说，基板利用蒸汽沉积技术在真空腔室中进行涂布。在过去数年间，电子装置及特别是光电装置在价格上大大地减少。此外，显示器中的像素密度已经增加。对于薄膜晶体管(TFT)显示器而言，高密度TFT集成是有利的。尽管装置中的薄膜晶体管(thin-film transistors，TFT)的数量增加，产量仍将增加且制造成本仍将进一步减少。
一般来说，多个层沉积于基板上，例如是玻璃基板上，以形成例如是TFT的电子或光电装置的阵列于基板上。具有例如是形成于上面的多个TFT的多层结构的基板也意指为本文的“样本”。
对于制造TFT显示器及其他多层结构来说，检查已沉积的层来监控样本的质量，特别是监控已沉积的多层结构的质量是有利的。
检查基板可例如是由光学系统执行。然而，多层结构的一些特征的尺寸及将辨识的缺陷的尺寸可能低于光学分辨率，而让一些缺陷对光学系统来说为不可解析的(non-resolvable)。检查样本的小部分也已经利用带电粒子束装置(charged particle beamdevices)执行，带电粒子束装置例如是电子显微镜。然而，通常只有样本的表面可利用传统的电子显微镜进行检查。
因此，有鉴于对提高大面积基板上的显示器的质量的需求增加来说，用于快速地且可靠地检查具有多层结构的样本的改善方法是有需求的。
发明内容
根据实施方式，提出一种检查具有多层结构的样本的方法和一种检查具有多层结构的样本的设备。本公开内容的其他方面、优点和特征通过权利要求书、说明书、及所附的附图更为清楚。
根据一个实施方式，提出一种检查样本的方法，样本具有多层结构，多层结构具有第一层，第一层布置于第二层的上方。所述方法包括：将样本布置于真空腔室中；将主电子束导引到样本上，使得主电子束的第一主电子由第一层背向散射，以形成第一背向散射电子，并且主电子束的第二主电子由第二层背向散射，以形成第二背向散射电子；以及检测信号电子来用于取得关于第一层和第二层两者的空间信息，信号电子包括第一背向散射电子和第二背向散射电子。
在一些实施方式中，基于已检测的所述信号电子，产生提供关于第一层和第二层两者的空间信息的图像。
根据另一个实施方式，提出一种用于检查样本的设备，样本具有多层结构，多层结构具有第一层，第一层布置于第二层的上方。所述设备包括：真空腔室；样本支撑件，所述样本支撑件布置于真空腔室中，其中样本支撑件被配置为支撑样本；和电子显微镜，所述电子显微镜被配置为导引主电子束朝向样本，使得主电子束的第一主电子由第一层背向散射，以形成第一背向散射电子，并且主电子束的第二主电子由第二层背向散射，以形成第二背向散射电子。电子显微镜包括：检测装置，所述检测装置被配置为检测信号电子，所述信号电子包括所述第一背向散射电子和所述第二背向散射电子；和信号处理装置，所述信号处理装置被配置为产生图像，图像提供关于第一层和第二层两者的信息。
根据其他方面，提出一种用于检查样本的设备，样本具有多层结构，多层结构具有第一层，第一层布置于第二层的上方。所述设备包括：真空腔室；样本支撑件，所述样本支撑件布置于真空腔室中，其中样本支撑件被配置为支撑样本；和多个电子显微镜，所述多个电子显微镜用于样本的多个区域的同时检查。每个电子显微镜被配置为导引主电子束朝向样本，使得主电子束的第一主电子由第一层背向散射，以形成第一背向散射电子，并且主电子束的第二主电子由第二层背向散射，以形成第二背向散射电子。电子显微镜包括检测装置，所述检测装置被配置为检测信号电子，所述信号电子分别包括所述第一背向散射电子和所述第二背向散射电子。此外，提供信号处理装置，所述信号处理装置被配置为产生图像，图像包含关于第一层和第二层两者的信息。
附图说明
对本领域技术人员而言为完整及能够实施的公开内容在说明书的剩余部分提出，说明书的剩余部分包括对所附附图的参照，其中：
图1绘示根据本文所述实施方式的用于检查样本的设备的示意截面图；
图2绘示根据本文所述实施方式的用于检查样本的设备的示意截面图；
图3绘示根据本文所述实施方式的用于检查样本的设备的示意截面图；
图4A绘示根据本文所述方法产生的样本的图像；
图4B绘示根据传统的方法产生的样本的图像；和
图5是表示根据本文所述实施方式的用于检查样本的方法的流程图。
具体实施方式
详细的参照现在将以各种示例实施方式完成，各种示例实施方式的一个或多个例子绘示于各附图中。各例子通过说明的方式提供且不意味为限制。例如，所说明或叙述而作为一个实施方式的部分的特征可用于其他实施方式或与其他实施方式结合，以取得其他实施方式。此意指本公开内容包括这样的调整及变化。
在附图的下方说明中，相同附图标记意指相同的部件。只有有关于相应实施方式的相异处进行说明。附图中所示的结构并不一定按实际比例绘示，反而是用以提供较佳地理解实施方式。
本文所使用的术语“样本”包含具有多层结构形成于上面的基板。基板可以是非柔性基板或柔性基板。非柔性基板例如是玻璃基板或玻璃板材，柔性基板例如是卷材(web)或箔。样本可以是已涂布的基板，其中一个或多个材料薄层例如是通过物理气相沉积(physical vapor deposition，PVD)工艺或化学气相沉积工艺(chemical vapordeposition，CVD)涂布或沉积于基板上。特别是，样本可以是用于显示器制造的基板，具有多个电子或光电装置形成于上面。形成于基板上的电子或光电装置一般是薄膜装置，包括薄层的堆叠。例如，样本可以是具有薄膜晶体管(thin film transistors，TFT)的阵列形成于上面的基板，例如是基于薄膜晶体管的基板(a thin film transistor basedsubstrate)。
本文所述的实施方式涉及样本的检查，其中样本包括多层结构，多层结构可形成于基板上。多层结构可包括电子或光电装置，例如是晶体管，特别是薄膜晶体管。基板可以是大面积基板，特别是用于显示器制造的大面积基板。
根据一些实施方式，大面积基板可具有至少1m2的尺寸。尺寸可从约1.375m2(1100mm x 1250mm–第5代)至约9m2，更特别是从约2m2至约9m2或甚至是达到12m2。例如，大面积基板可以是第5代、第7.5代、第8.5代、或甚至是第10代，第5代对应于约1.375m2的基板(1.1m x 1.25m)、第7.5代对应于约4.39m2的基板(1.95m x 2.25m)、第8.5代对应于约5.7m2的基板(2.2m x2.5m)、第10代对应于约9m2的基板(2.88m×3130m)。甚至例如是第11代及第12代的更高代及对应的基板面积可以类似的方式应用。
常规(regular)工艺控制可在制造平面面板、显示器、有机发光二极管(OLED)装置、基于TFT的基板及包括多个电子或光电装置形成于上面的其他样本时有利，OLED装置例如是OLED屏幕。工艺控制可包括常规监控、成像和/或检查特定关键尺寸及缺陷检验。尺寸可涉及在多层结构的顶部层的下方的特征。特别是，检查在钝化层的下方的特征可以是有利的。
然而，检查深层或埋层的特征可能是困难的，因为大部分的检查技术集中于检查样本的顶部表面。例如，使用二次电子(secondary electrons，SE)检查埋层可能为不可行的，因为二次电子信号通常起源于从样本的顶部表面的仅数个纳米(nm)的样本深度及因而不能成像在此深度下方的特征。特别是，利用二次电子检查样本的电子显微镜通常不可使用来检查至少部分地位在深于数个纳米的深度中的特征。
本文所使用的“二次电子”可理解为在例如是主电子束的主带电粒子束击中样本时，样本产生及射出的低能量(<50eV)的电子。二次电子可提供有关于样本表面的几何形状及空间特征的信息，使得扫描电子显微镜(scanning electron microscope，SEM)的二次电子信号可使用来产生样本表面的图像。二次电子一般从样本表面的数个纳米中射出，并且大部分的二次电子具有在数个eV至约10eV的范围中的能量，特别是少于50eV。二次电子可在主电子传送能量至样本材料的“自由(free)”(松散地结合(loosely bound))电子时产生。具有大量的自由电子的金属层一般射出大量的二次电子。
本文所使用的“背向散射电子(Backscattered electrons，BSE)”可理解为基于撞击于样本上，由样本的原子所散射或反射的电子。特别是，主电子束的主电子可撞击于样本上且可由样本的原子弹性地或非弹性地散射回来。一般来说，根据主电子的能量，背向散射电子的能量在多于1keV的范围中，例如是数个keV至10keV或更多。在弹性散射工艺的情况中，背向散射电子的能量可本质上对应于入射的主电子的能量。
由于背向散射电子的高电子能量之故，背向散射电子可能能够从样本的较深层逃逸。因此，背向散射电子可利用，以用于取得有关于基板的较深层或埋层的空间信息，例如是位在样本表面的下方的从数十纳米至数百纳米或甚至更多的层。根据本文所述的实施方式，样本的图像基于背向散射电子信号产生，使得图像可提供不只样本的顶部层的信息，也提供较深层的信息。
重元素比轻元素更强烈地背向散射电子。因此，包括重元素的样本区域于图像中更亮于包括轻元素的区域。因此，背向散射电子可使用，以检测及区别包括不同化学成分的样本的区域。
根据本文所述的实施方式，利用背向散射电子，以检查不同化学成分的层，所述层至少部分地布置于彼此的顶部上。特别是，利用背向散射电子，以了解具有第一层及第二层的多层结构，其中第一层布置于第二层之上方。说明特定样本及节省时间的方法，而用于利用电子显微镜检查及成像具有多层结构的样本，电子显微镜被配置为检测背向散射电子。
图1绘示根据本文所述实施方式的用于检查样本10的设备100的示意截面图。样本10具有多层结构15，多层结构15具有第一层11，布置于第二层12的上方。在一些实施方式中，多层结构15可具有至少部分地布置于彼此的上部的三层、四层、五层或更多层。例如，多层结构15可以是沉积于基板上的电子装置的阵列，电子装置的阵列例如是薄膜晶体管，基板例如是用于显示器制造的大面积基板。
根据实施方式的方法包括布置样本10于真空腔室(未绘示于图1中)中，并且导引主电子束20朝向样本10，使得主电子束20撞击于样本10上。例如，主电子束20可由物镜聚焦于样本上。主电子束20导引于样本10上，使得主电子束20的第一主电子由第一层11背向散射，以形成第一背向散射电子21，并且主电子束的第二主电子由第二层12背向散射，以形成第二背向散射电子22。一般来说，例如是在30°或更少的小反射角度，第一背向散射电子21及第二背向散射电子22于向后方向中从样本反射回来，向后方向本质上相反于主电子束20的入射方向。
因此，检测装置130检测包括第一背向散射电子21和第二背向散射电子22的信号电子，用于取得第一层11和第二层12两者的空间信息。第一背向散射电子21和第二背向散射电子22可同时由检测装置检测，也就是在一个阶段采集工艺(one-stage acquisitionprocess)中。特别是，检测信号可由信号处理装置160处理，信号处理装置160可被配置为基于检测信号产生样本10的至少一区域的图像。信号处理装置160可替代地或另外地被配置为基于检测信号辨识缺陷，测量距离和尺寸和/或检查特征，特征例如是第一层11及第二层12两者的边缘。
由检测装置130检测的信号电子包括第一层11反射的第一背向散射电子21和第二层12反射的第二背向散射电子22两者。在一些实施方式中，检测装置130检测的信号电子可包括其他背向散射电子，其他背向散射电子从一个或多个其他层散射。因此，检测器信号提供有关于第一层11和第二层12两者的空间信息，使得第一层11和第二层12两者可基于检测信号进行检查。
根据本文所述的实施方式，选择主电子束20的参数，使得第一背向散射电子21和第二背向散射电子22从样本10射出。特别是，选择主电子束的电子能量，使得主电子束20的至少一些主电子穿透样本10至第二层12。例如，可设定撞击于样本上的主电子束20的着陆能量(landing energy)，使得至少一部分的主电子穿透至少第一层11且由第二层12散射回来。特别是，样本上的主电子束20的着陆能量可以是5keV或更多，特别是10keV或更多，更特别是30keV或更多，或甚至50keV。在一些实施方式中，样本上的主电子束20的着陆能量可能低于5keV，例如是从1keV至5keV，例如是约3keV。着陆能量可根据将检查的层堆叠的特征选择，例如是根据层的数量和厚度选择。
在一些实施方式中，可设定样本的位置和主电子束20的焦点的尺寸，使得第一背向散射电子21和第二背向散射电子22以高效率来由样本10射出且由检测装置130检测，而同时提供足够的空间分辨率。此外，主电子束的亮度可适当地选择。
根据本文所述的实施方式，利用单阶段取得工艺来取得多层结构的两层或更多层中的空间上的了解，多层结构的两层或更多层布置于彼此的顶部上。换句话说，利用基于一个主电子束的撞击而同时地由样本散射的信号电子来检查包括两层或更多层的层堆叠。根据本文所述的方法，先通过检测第一层散射的第一主射束的电子来收集第一层的信息，且随后通过检测第一层散射的第二主射束的电子来收集第二层的信息可以是非必要的，其中随后收集的信息可于一个图像中处理。基于一个主射束的冲击，第一层11和第二层12两者上的信息反而同时收集。特别是，基于单采集阶段中取得的信息，可产生样本的图像。可取得第二层的下方特征的拓扑(topology)和几何形状的信息，而没有使用任何光谱法(spectroscopic method)，例如是能量色散谱(energy dispersive spectroscopy，EDS)。第一与第二层之间的材料对比反而可直接从基于电子信号产生的图像可见。
本文所述的方法是基于多层结构通常包括多个空间特征的发现，多层结构形成于用于显示器制造的基板上，所述空间特征例如是第一层11和第二层12的边缘、台阶(steps)、孔、开口、凹槽、重叠部分和/或底切(undercuts)，其中第一层11与第二层12之间的重叠部分局部地改变。此外，第一层11和第二层12包括具有不同的原子序数的不同材料，具有不同的背向散射能力。因此，第一层11与第二层12之间的改变重叠部分的区域将分别在检测信号中及由此产生的图像中显现为亮度的特定改变的区域。
在第一例子中，开口可在特定位置形成于第二层中，但未形成于第一层中。第二层可以具有高电子背向散射能力的重材料制造。在基于包括第一背向散射电子和第二背向散射电子的信号电子所产生的图像中，第二层中的开口可显示为减少亮度的区域，使得可测量开口的尺寸。
在第二例子中，第一层11和第二层12应理想地具有对应边缘，形成第一层和第二层两者的端部。然而，在实际样本中可存有底切，使得第二层结束于第一层之前。在基于包括第一背向散射电子和第二背向散射电子的信号电子所产生的图像中，所述的边缘区域可视为不同亮度的至少三个区域，而可测量底切的宽度。特别是，布置于彼此上方的第一层和第二层的区域可在产生的图像中具有一亮度，此亮度不同于仅有第一层存在的区域的亮度。
多层结构的理想几何形状和拓扑可预先得知。因此，通过比较理想几何形状及基于检测信号所产生的图像中的几何形状，根据单阶段采集工艺中收集的信息，第一层和第二层的特征的缺陷检验、计量(metrology)及检查是可行的。
根据本文所述的一些实施方式，样本10的区域利用主电子束20以一个单一时间扫描，并且所述区域的图像是在所述扫描期间基于检测的信号电子产生。产生的图像可提供第一层11和第二层12两者的空间信息。例如，产生的图像的特征可与理想拓扑的对应特征比较，以辨识样本的缺陷。
根据可与本文所述其他实施方式结合的实施方式，此方法可包括基于已检测的信号电子产生多层结构15的图像，其中图像包括第一层11和第二层12两者的空间信息。可提供扫描偏转器布置而用于于样本的上方扫描主电子束20。
此方法可替代地或另外地包括检查第一层11和第二层12，特别是检查第一层11和第二层12的至少一者或两者的边缘的质量。在一些实施方式中，例如是通过自动测量埋层的特定特征的尺寸，或通过自动比较多层结构的已测量的尺寸与理想拓朴的尺寸，可自动地检查第一层11和第二层12。
方法可替代地或另外地包括检验、分析和/或辨识第一层11和第二层12的至少一者或两者的缺陷。
此方法可替代地或另外地包括测量第一层11和第二层12的至少一者或两者的距离或尺寸。例如，可测量多层结构的埋层或深层的特征的尺寸。
此方法可替代地或另外地包括执行重叠测量(overlay metrology)，例如是包括检查第一层和第二层的边缘质量。
在可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式中，多层结构15具有三层、四层、五层或更多层，此三层、四层、五层或更多层至少部分地布置于彼此的顶部上。例如，多层结构15可包括薄膜电子装置的阵列，分别包括三层或更多层。此三层或更多层可至少部分地以具有不同原子序数的不同材料制成，也就是不同Z序数。
例如，此三层或更多层的一层或多层可以是金属层，例如是铜层或银层。此三层或更多层的至少一层可替代地或另外地为透明导电氧化物层(transparent conductiveoxide layer，TCO layer)，例如是氧化铟锡(ITO)层。此三层或更多层的至少一层可替代地或另外地为介电层，例如是绝缘介电层。例如，介电层可至少部分地布置于多层结构的两个导电层之间。在一些实施方式中，可设置至少一个半导体层。
在一些实施方式中，主电子束20的相应主电子由多层结构15的此三层或更多层的每者散射及由检测装置130检测，用于取得此三层或更多层的每者的空间信息，特别是在单阶段采集工艺中。
例如，在一些实施方式中，基于信号电子，可产生图像，信号电子包括由第一层11背向散射的第一背向散射电子21、由第二层12背向散射的第二背向散射电子22、由至少部分地布置于第二层的下方的第三层背向散射的第三背向散射电子、及由至少部分地布置于第三层的下方的第四或其他层背向散射的选择的第四或其他背向散射电子。所述的第一、第二、第三、及其他背向散射电子可对应于冲击在样本上的一个单一主电子束的散射部分。因此，通过例如是以一个单一时间扫描样本，基于在单一阶段取得工艺中的检测信号，可形成包含多层基板的多个层的空间信息的图像。
在一些实施方式中，已检查的样本可包括大面积基板13，用于显示器制造，其中多层结构15例如是通过一个或多个沉积技术形成于样本上。基板可具有1m2或更多，特别是5m2或更多的尺寸。因此，本文所述的方法于真空腔室中执行，真空腔室可包括基板支撑件，被配置为用于支撑大面积基板13，大面积基板13具有1m2或更多，特别是5m2或更多的尺寸。特别是，真空腔室可以是足够大以支承及通过检测背向散射电子检查完整的样本。
多层结构15可包括多个多层电子或光电子装置，例如是晶体管，特别是TFT。在一些实施方式中，样本可以是或包括玻璃面板、显示面板、液晶显示器(LCD)屏幕、TFT屏幕和OLED显示器的至少一者。
设备100可包括直列(in-line)检查设备，直列检查设备包括电子显微镜，电子显微镜系被配置为用于在制造期间直列检查样本，例如是在形成多层结构于基板上之后。例如，电子显微镜200可布置于真空系统中，真空系统被配置为沉积一层或多层于基板上，电子显微镜200例如是可布置于沉积腔室的下游的检查腔室中。
电子显微镜可以是扫描电子显微镜(scanning electron microscope，SEM)，被配置为扫描样本且基于检测信号产生样本的至少一区域的图像。
在一些实施方式中，多层结构15可包括多层特征，多层特征具有非线性或弯曲边缘，其中成像或检查非线性或弯曲边缘。例如，本文所述的方法可适用于成像及检查弯曲特征、不规则特征、弧形(round)特征及埋层的其他非线性特征，埋层可布置于顶部层的下方。
根据可与本文所述其他实施方式结合的实施方式，多层结构15可包括钝化层。钝化层可以是上层，布置于一个或多个埋层的上方。例如，钝化层可以是保护层或屏蔽层。至少第二层12(或第一和第二层两者)可布置于钝化层的下方。因此，可了解布置于钝化层的下方的层的空间特征。特别是，第一层11和第二层12的至少一者可布置于TFT式显示面板的阵列、背面、或前面的任一者上或使用在TFT式显示面板的制造中的基板上。例如，在OLED显示器的情况中，阵列(背面)和前面的至少一者可根据本文所述的方法检查。
第一层11可包括具有第一原子序数的第一材料，具有第一电子背向散射能力，并且第二层12可包括具有第二原子序数的第二材料，具有第二电子背向散射能力。例如，第一材料的Z序数和第二材料的Z序数可差异超过10，特别是超过20。
方法可进一步包括基于已检测的信号电子产生图像，其中第一层和第二层的至少一者的孔、开口、台阶、凹槽、覆盖部分和/或底切分别显现为图像中的特定亮度的区域。
在一些实施方式中，第一层11可包括第一材料，具有第一原子序数。以具有第二原子序数的第二材料所制造的材料残留物可布置于第一层的下方，第二原子序数不同于第一原子序数。这样的材料残留物可包括没有完整地移除的掩模层的剩余物、在先前应用的蚀刻工艺中没有完整地蚀刻掉的层的剩余物、在沉积工艺之后或期间可能已经贴附于下层的粒子、或可能负面影响样本的其他残留物。根据本文所述的实施方式，这样的材料残留物可例如是通过检查产生的图像进行辨识。
主电子束20可具有10keV或更多，特别是30keV或更多的平均电子能量。特别是，主电子束20可具有10keV及15keV之间的电子能量。样本上的主电子束20的着陆能量可以是10keV或更多，特别是30keV或更多。特别是，着陆能量可以是10keV及15keV之间。
如图1中示意性所示，主电子束20聚焦于样本10上。主电子束20可由射束源产生，由沿着射束路径布置的电子光学元件塑形、及由物镜(未绘示于图1中)聚焦。可操作射束源，使得主电子束具有5keV或更多、特别是10keV或更多、和/或50keV或更少的电子能量。沿着射束路径布置的电子光学元件可被配置为使得主电子束以5keV或更多、特别是10keV或更多的高电子能量冲击于样本上。在一些实施方式中，可操作射束源，使得主电子束具有低于5keV的电子能量，例如是1keV及5keV之间。此外，在一些实施方式中，主电子束可以以达5keV的电子能量冲击在样本上。
当主电子束20击中样本10时，多个电子从样本射出，所述电子包括靠近样本表面产生的二次电子25和从样本的各种层散射回来的背向散射电子。一般来说，二次电子信号实质上强于背向散射电子信号。然而，高能量主电子可以以增加的机率从样本背向散射。更特别的是，从样本射出的背向散射电子与二次电子之间的比可在具有增加能量的主电子束的情况下增加。
根据本文所述的一些实施方式，滤波装置可布置于样本10及检测装置130之间，用于滤波将由检测装置130检测的信号电子。特别是，例如是二次电子25的低能量电子可由滤波装置抑制，及仅包括背向散射电子的较高能量电子可允许朝向检测装置130前进。
特别是，滤波装置可抑制从样本10射出的具有低于能量阈值的电子能量的电子，滤波装置可以被配置为负偏压的滤波电极154，布置于样本10及检测装置130之间。
如图1中示意性所示，滤波电极154可设置于样本10的上方，且可被配置为供应排斥力于样本射出的电子上。滤波电极154可使例如是二次电子25的低能量电子偏转回到样本10，而具有大于能量阈值的能量的背向散射电子可传送通过滤波电极154而朝向检测装置130。滤波电极154可以被配置为具有孔的板材电极，或滤波格。
滤波电极154可设定成例如是50V或更多的负电位大小，使得只有具有大于50eV的电子能量的电子可朝向检测装置130传送。如图1中示意性所示，第一背向散射电子21和第二背向散射电子22可传递通过滤波电极154而朝向检测装置130，而二次电子25偏转回到样本10。
滤波电极154可设定成可调可变电位，而可适用于滤波从多层结构15的特地深度范围反射的背向散射电子。可于一些实施方式中提供两个或更多个滤波电极。
在二次电子检测模式中，滤波电极154可设定成一电位而可允许二次电子25通过而朝向检测装置，二次电子25例如是具有低于50eV的电子能量的电子。例如，在二次电子检测模式中，滤波电极154可设定成接地电位或正电位。二次电子可由检测装置130或其他检测装置检测，其他检测装置被配置为检测二次电子。在二次电子检测模式中，可详细地检查样本的表面的拓朴。因此，可选择地聚集或抑制二次电子。
在可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式中，本文所述的方法可包括利用镜筒内检测器136检测第一背向散射电子21和第二背向散射电子22。镜筒内检测器136可理解为检测装置，至少部分地围绕主电子束20的光轴布置。镜筒内检测器136可包括检测开口137，用于让主电子束20传播通过。镜筒内检测器的一个或多个检测区段可至少部分地围绕光轴布置。例如，镜筒内检测器可具有环状及部分地或完整地围绕光轴延伸。镜筒内检测器136可在例如是1°及30°之间的小反射角度检测从样本背向散射的电子。
镜筒内检测器136可包括中央开口，以让主电子束20传播通过镜筒内检测器136。此外，镜筒内检测器136可在射束照射点处对向(subtend)至少几度的方位角。利用几何形状来使得检测装置在主电子束的冲击点处对向够大的方位角允许检测足够强的背向散射电子信号，以也快速地成像下方的层。
在其他实施方式中，可设置其他或额外形式的检测装置。
检测装置130的检测信号可发送到信号处理装置160，信号处理装置160被配置为处理检测信号，例如是用于产生样本的至少一区域的图像，或用于执行缺陷辨识或关键尺寸度量。
本文所述的方法提供用于显示器制造的大面积基板的直列成像，其中可检查可能跨越多层(几个纳米至10nm或更多，数十个纳米，或甚至好几百纳米)的埋入特征。这样的特征一般不可通过检测二次电子来进行检查，二次电子产生于表面的数个纳米中。
在一些实施方式中，设备100的真空腔室可足够大，以于真空条件下布置及检查整个样本，例如是在相同真空系统中制造多层结构的下游。背向散射电子(BSEs)的检测可在低于大气压条件(subatmospheric conditions)下更快速地及更可靠地执行，因为BSEs由空气分子散射且在大气压力下可能无法到达检测装置。例如，本文所述的方法可在少于1mbar，特别是少于0.1mbar的背景压力下执行。电子显微镜的柱体(column)中的压力可甚至更少。
如本文所述的对样本10进行成像提供基于多层结构的多个层的材料的原子序数的元素对比。显示装置的层堆叠的不同材料之间的区分是可行的。所述的不同材料可具有类似的二次电子发射系数，但因相应材料的原子序数的巨大差异而具有广泛变化的BSE发射系数。
图2是根据本文所述实施方式的用于检查样本10的设备100的示意截面图。设备被配置为根据本文所述的方法操作，且可类似于图1中所绘示的设备，使得参照可以上述的说明实现而不于此重复。
设备100包括真空腔室101，其中被配置为支撑样本10的样本支撑件150布置于真空腔室101中。样本支撑件150可被配置为支撑用于显示器制造的大面积基板，特别是具有1m2或更多，特别是5m2或更多，更特别是10m2或更多的尺寸的大面积基板。
设备100进一步包括电子显微镜200，电子显微镜200被配置为导引主电子束20朝向样本10，使得主电子束20的第一主电子由样本的第一层背向散射，以形成第一背向散射电子，并且第二主电子由样本的第二层背向散射，以形成第二背向散射电子。
样本支撑件150可沿着x方向延伸。样本支撑件150可沿着x方向为可移动的，以在真空腔室101中相对于电子显微镜200位移样本10。因此，样本10的一区域可位于电子显微镜200的下方来进行检查。此区域可包含多层结构，例如是将检查的多层电子装置，具有例如是包含于样本上的层中的颗粒(grain)或缺陷。样本支撑件150也可选择地沿着y方向为可移动的，使得样本10可沿着y方向移动，y方向可垂直于x方向。通过于真空腔室101中合适地位移支承样本10的样本支撑件150，样本10的整个范围可在真空腔室101内侧进行检查。
电子显微镜200可包括电子源112，被配置为产生主电子束20。电子源112可以是电子枪(electron gun)，被配置为产生具有达5keV、5keV或更多、特别是10keV或更多、更特别是15keV或更多的电子能量的主电子束。在枪腔室110中，可设置其他射束塑形装置，像是抑制器、提取器(extractor)和/或阳极。射束可对准于射束限制孔(beam limitingaperture)，可调整尺寸以塑形射束，也就是阻挡射束的一部分。电子束源可包括热场发射(TFE)发射器。枪腔室110可排气至10-8mbar至10-10mbar的压力。
电子显微镜200可进一步包括柱体120，其中主电子束20沿着光轴传播通过柱体120。电子光学元件126可沿着光轴布置于柱体120中，其中电子光学元件126可被配置为准直(collimate)、塑形(shape)、偏转、和/或校正(correct)主电子束20。例如，聚光透镜(condenser lens)可设置于柱体120中。聚光透镜可包括磁极片和线圈124。其他电子光学元件可设置而选自由消象散器(stigmator)、校正元件和对准偏转器(alignmentdeflectors)所组成的组，所述校正元件用于色差和/或球面像差，所述对准偏转器用于对准主电子束于物镜140的光轴。
物镜140可设置而用于以达5keV或5keV或更多，特别是10keV或更多，更特别是15keV或更多的着陆能量聚焦主电子束20于样本10上。
如图2中所示，物镜140可具有磁性透镜部件，具有磁极片142和146，并且具有线圈144。上电极152可选择地形成物镜140的静电透镜部件。
此外，可设置扫描偏转器组件170。扫描偏转器组件170可例如是磁性的，但也为静电扫描偏转器组件。扫描偏转器组件170可以是单级组件，如图2中所示。或者，可设置二级或甚至是三级偏转器组件来用于扫描。各级可沿着光轴设置于不同位置处。
电子显微镜200进一步包括检测装置130，被配置为检测包括第一背向散射电子及第二背向散射电子的信号电子。检测信号可供应至信号处理装置160，信号处理装置160被配置为产生图像，图像包含基于检测信号的第一层和第二层两者的空间信息。
电子显微镜200可进一步包括滤波电极154，布置于样本支撑件150与检测装置130之间，例如是在样本支撑件150的上方的短距离处。滤波电极154可被配置为抑制低能量电子，特别是二次电子。例如，滤波电极154可抑制从样本10射出的具有低于例如是50eV的能量阈值的电子能量的电子。此外，滤波电极154可被配置为允许具有高于能量阈值的电子能量的信号电子朝向检测装置130通过。
特别是，包括第一背向散射电子和第二背向散射电子的信号电子可朝向检测装置130传递通过滤波电极154。在一些实施方式中，滤波电极154被配置为设定于负电位，其中负电位可例如是大于50V，以抑制二次电子且允许背向散射电子通过。
在可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式中，检测装置可包括镜筒内检测器136，具有用于主电子束20的开口。镜筒内检测器136可适用于检测具有50eV或更多的能量的信号电子。特别是，镜筒内检测器136可适用于检测具有1keV或更多的能量的背向散射电子。
图3是根据本文所述实施方式的用于检查样本10的设备300的示意截面图。设备300包括真空腔室101和样本支撑件150，样本支撑件150布置于真空腔室101中，用于支撑样本10。真空腔室101可类似于绘示于图2中的真空腔室，使得参照可以上述说明实现。
此外，设备300包括多个电子显微镜310，用于同时检查样本10的多个区域。两个电子显微镜310示例性地绘示于图3中，也就是第一电子显微镜312和第二电子显微镜314。在一些实施方式中，三个或更多个电子显微镜可设置而用于检查样本10的相应区域。所述电子显微镜可类似于图2得电子显微镜200，使得参照可以上述说明实现而不于此重复。
特别是，多个电子显微镜310的各电子显微镜可被配置为导引主电子束朝向样本10，使得主电子束的第一主电子由第一层背向散射成第一背向散射电子，及第二主电子由第二层背向散射成第二背向散射电子。电子显微镜可包括相应的检测装置，被配置为检测信号电子，信号电子包括相应的第一背向散射电子和第二背向散射电子。
信号处理装置可设置以产生图像，此图像包括第一层和第二层两者的信息。在一些实施方式中，各电子显微镜包括相应的信号处理装置。在其他实施方式中，多个电子显微镜310的检测信号可供应至公共信号处理装置，公共信号处理装置可被配置为产生多个电子显微镜310成像的样本的多个区域的图像。图像提供样本10的第一层和第二层两者的空间信息。
第一电子显微镜312可沿着x轴与第二电子显微镜314相距距离335。在图3中所绘示的实施方式中，距离335为第一电子显微镜312的第一光轴与第二电子显微镜314的第二光轴之间的距离。如图3中进一步所示，真空腔室101具有沿着x方向的内部宽度321。根据实施方式，沿着x方向的第一电子显微镜312与第二电子显微镜314之间的距离335可以是至少30cm，例如是至少40cm。根据可与本文所述其他实施方式结合的进一步实施方式，真空腔室101的内部宽度321可在第一电子显微镜312与第二电子显微镜314间的距离335的从250％至450％的范围中。
本文所述的实施方式因而提供一种设备，用于在真空腔室101中利用彼此分隔的两个或更多个电子显微镜检查样本，特别是包括大面积基板。因为样本可由两个或更多个电子显微镜并行检查，所以相较于具有单电子显微镜得实施方式来说可增加产量(throughput)。例如，样本上的第一缺陷可由第一电子显微镜312检查，并且样本的第二缺陷可由第二显微镜检查，其中第一缺陷和第二缺陷的检查并行执行。
根据可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式，电子显微镜可以是扫描电子显微镜，其中根据测量条件，提供具有例如是1至20nm的非常高的分辨率的图像。
根据一些应用，用于检查样本的设备可以是直列设备，也就是设备可与其他制造、测试或处理装置直列设置，所述设备可能包括装载锁定，用于装载及卸载样本于真空腔室中来进行成像。特别是如果设备为直列设备时，真空腔室可包括一个或多个阀，此一个或多个阀可将真空腔室连接至另一腔室。在样本已经导引至真空腔室中之后，此一个或多个阀可关闭。因此，例如是利用一个或多个真空泵，真空腔室中的大气可通过产生技术真空控制。
图4A绘示根据本文所述方法产生的样本10的图像。图4B绘示根据传统的方法产生的相同样本的图像。
样本10包括多层结构15，多层结构15具有多个层，所述层至少部分地布置于彼此的顶部上。所述层可包括具有不同的原子序数的材料，使得所述层对于背向散射电子的能力可不同。例如，多层结构15可包括第一层401，第一层401包括可以是多层结构15的顶部层的第一材料。多层结构可进一步包括布置于第一层401的下方的第二层402、第三层403和第四层404，第二层402包括第二材料，第三层403包括第三材料，第四层404包括第四材料。
在一些实施方式中，多层结构15可构成电子装置，电子装置沉积于基板上。至少一个层可以是提供导电路径或通孔的金属层；至少一个层可以是提供电极的导电层，例如是栅极区域、源极区域或漏极区域；至少一个层可以是介电层；至少一层可以是钝化层；和/或至少一个层可以是半导体层。
当具有预定射束性质的主电子束冲击于样本10上时，主电子束的第一电子由第一层401背向散射，以形成第一背向散射电子，主电子束的第二电子同时由第二层402背向散射，以形成第二背向散射电子，主电子束的第三电子由第三层403背向散射，以形成第三背向散射电子，并且主电子束的第四电子由第四层404背向散射，以形成第四背向散射电子。绘示于图4A中的图像可基于所述的背向散射信号电子产生。
如图4A中清楚地可见，第一至第四层的每者的空间信息可从已检测的背向散射信号电子取得。特别是，可检查层边缘区域，以执行重叠测量，可测量埋层的尺寸，可辨识可能藏于上层的下方的材料残留物，和/或可检验或分析埋层的缺陷。
图4B绘示根据传统的方法产生的图像的比较例子，包括二次电子(SEs)的主要检测和处理。如图4B中清楚地绘示，本质上只有第一层401从产生的图像可见，使得检查样本10的任何埋层不可行。此外，没有关于材料形式和特别是关于调查的样本中的原子的原子序数的信息可在图4B的比较例子中辨识。
图5是表示根据本文所述实施方式的检查样本的方法的流程图。样本包括多层结构，具有至少部分地布置于彼此的顶部上的特征的堆叠，包括布置于第二层12的上方的第一层11。
在方块510中，样本10在低于大气压下布置于真空腔室中。例如，样本布置于真空腔室中的样本支撑件上，使得电子显微镜的主电子束可导引朝向基板的区域。
在方块520中，主电子束20导引至样本上，使得主电子束的第一主电子由第一层11背向散射，以形成第一背向散射电子21，及同时主电子束的第二主电子由第二层12背向散射，以形成第二背向散射电子22。
在方块530中，从样本射出且包括第一背向散射电子21及第二背向散射电子22的信号电子由检测装置检测，用于取得第一层11和第二层12两者的空间信息，特别是在单阶段采集工艺中。样本的区域可在信号电子由检测装置检测时进行扫描。
在选择的方块540中，基于检测信号，由信号处理装置产生样本的至少一区域的图像。图像提供第一层和第二层两者的空间信息，及选择地包括多层结构的其他层的空间信息。
在一些实施方式中，接下来可进行多层结构的缺陷检验或测量及尺寸检查。特别是，可执行重叠测量。
尽管前述内容涉及实施方式，但是在不脱离实施方式的基本范围的情况下，可以设计其它和进一步实施方式，并且实施方式的范围由所附权利要求书确定。

Claims (20)

1.一种检查样本(10)的方法，所述样本具有多层结构(15)，所述多层结构(15)具有第一层(11)，所述第一层(11)布置于第二层(12)的上方，所述方法包括：
将所述样本布置于真空腔室中；
将主电子束(20)导引到所述样本(10)上，使得所述主电子束的第一主电子由所述第一层(11)背向散射，以形成第一背向散射电子(21)，并且所述主电子束的第二主电子由所述第二层(12)背向散射，以形成第二背向散射电子(22)；和
检测信号电子来用于取得关于所述第一层(11)和所述第二层(12)两者的空间信息，所述信号电子包括所述第一背向散射电子(21)和所述第二背向散射电子(22)。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括下述至少一者：
基于已检测的所述信号电子，产生所述多层结构(15)的图像；
检查所述第一层(11)和所述第二层(12)；
检验、分析或辨识所述第一层(11)和所述第二层(12)的至少一者的缺陷；
测量所述第一层(11)和所述第二层(12)的至少一者的距离或尺寸；和
执行重叠测量。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述多层结构(15)具有三层或更多层，所述三层或更多层至少部分地布置于彼此的顶部上，其中所述主电子束(20)的相应的主电子由所述三层或更多层中的每者散射并随后被检测来用于取得关于所述三层或更多层的每者的空间信息。
4.如权利要求1至3的任一项所述的方法，其中所述样本(10)包括用于显示器制造的大面积基板，特别地所述大面积基板具有至少1m2的尺寸。
5.如权利要求1至4的任一项所述的方法，其中所述多层结构(15)包括多个多层电子或光电装置。
6.如权利要求1至5的任一项所述的方法，其中所述多层结构(15)包括多层特征，所述多层特征具有非线性或弯曲边缘，其中对所述非线性或弯曲边缘进行成像或检查。
7.如权利要求1至6的任一项所述的方法，其中所述多层结构(15)包含钝化层，并且其中所述第一层(11)和所述第二层(12)的至少一者布置于所述钝化层的下方。
8.如权利要求1至7的任一项所述的方法，其中所述第一层(11)包括具有第一原子序数的第一材料，所述第一材料具有第一电子背向散射能力，并且所述第二层(12)包括具有第二原子序数的第二材料，所述第二材料具有第二电子背向散射能力，所述方法进一步包括：
基于已检测的所述信号电子，产生图像，其中所述第一层和所述第二层的至少一者的孔、开口、台阶、凹槽、重叠部分和/或底切分别在所述图像中显示为特定亮度的区域。
9.如权利要求1至8的任一项所述的方法，其中所述主电子束(20)利用5keV或更多，特别是10keV或更多的着陆能量撞击所述样本。
10.如权利要求1至9的任一项所述的方法，其中所述第一层(11)包括具有第一原子序数的第一材料，并且其中辨识布置于所述第一层的下方的材料残留物，所述材料残留物包括具有第二原子序数的第二材料。
11.如权利要求1至10的任一项所述的方法，包括利用所述主电子束(20)在单一时间扫描所述样本(10)的区域，并且基于所述扫描期间所检测的所述信号电子，产生所述区域的图像。
12.如权利要求1至11的任一项所述的方法，进一步包括抑制从所述样本(10)射出的电子，所述电子具有低于能量阈值的电子能量。
13.如权利要求1至12的任一项所述的方法，包括利用镜筒内检测器(136)检测所述第一背向散射电子(21)和所述第二背向散射电子(22)，所述镜筒内检测器(136)包括检测开口(137)，用于导引所述主电子束(20)通过所述检测开口(137)。
14.一种用于检查样本(10)的设备(100)，所述样本具有多层结构，所述多层结构具有第一层，所述第一层布置于第二层的上方，所述设备包括：
真空腔室(101)；
样本支撑件(150)，所述样本支撑件布置于所述真空腔室中，其中所述样本支撑件配置为支撑所述样本；和
电子显微镜(200)，所述电子显微镜被配置为导引主电子束(20)朝向所述样本，使得所述主电子束的第一主电子由所述第一层背向散射，以形成第一背向散射电子，并且所述主电子束的第二主电子由所述第二层背向散射，以形成第二背向散射电子；
其中所述电子显微镜(200)包括：检测装置(130)，所述检测装置被配置为检测信号电子，所述信号电子包括所述第一背向散射电子和所述第二背向散射电子；和信号处理装置(160)，所述信号处理装置被配置为产生图像，所述图像包含关于所述第一层和所述第二层两者的信息。
15.如权利要求14项所述的设备，其中所述样本支撑件(150)被配置为支撑用于显示器制造的大面积基板，特别地所述大面积基板具有1m2或更多的尺寸。
16.如权利要求14或15所述的设备，进一步包括滤波电极(154)，位于所述样本支撑件(150)与所述检测装置(130)之间，其中所述滤波电极(154)被配置为抑制低能量电子。
17.如权利要求16所述的设备，其中所述滤波电极(154)被配置为设定在大于50V的负电位，用于抑制二次电子。
18.如权利要求14至17的任一项所述的设备，其中所述检测装置(130)包括镜筒内检测器(136)，具有用于所述主电子束(20)的开口(137)。
19.如权利要求14至18的任一项所述的设备，其中所述电子显微镜(200)进一步包括：
电子源(112)，所述电子源被配置为产生所述主电子束；和
物镜(140)，所述物镜被配置为利用10keV或更多的着陆能量将所述主电子束(20)聚焦到所述样本(10)上。
20.一种用于检查样本(10)的设备(300)，所述样本(10)具有多层结构，所述多层结构具有第一层，所述第一层布置于第二层的上方，所述设备包括：
真空腔室(101)；
样本支撑件(150)，所述样本支撑件布置于所述真空腔室中，其中所述样本支撑件被配置为支撑所述样本；和
多个电子显微镜(310)，所述多个电子显微镜用于所述样本的多个区域的同时检查；
其中每个电子显微镜被配置为导引主电子束朝向所述样本，使得所述主电子束的第一主电子由所述第一层背向散射，以形成第一背向散射电子，并且所述主电子束的个第二主电子由所述第二层背向散射，以形成第二背向散射电子，并且每个电子显微镜包括检测装置(130)，被配置为检测信号电子，所述信号电子包括所述第一背向散射电子和所述第二背向散射电子，
所述设备进一步包括信号处理装置(160)，所述信号处理装置被配置为产生图像，所述图像包含关于所述第一层和所述第二层两者的信息。
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