TW202037907A - 用於在基板上進行臨界尺寸量測的方法、及用於檢測基板及切割在基板上的電子裝置的設備 - Google Patents

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Abstract

描述了一種用於臨界尺寸量測的方法及設備。此方法包括在一X-Y平面上以此基板的一主要表面來支撐此基板；利用一聚焦離子束柱切割出一缺口，此聚焦離子束柱係相對於此基板的此主要表面的一平面成一第一角度；利用一第一成像帶電粒子束顯微鏡量測相鄰於此缺口的一或多個結構的一第一尺寸及一第二尺寸的至少一者，此第一成像帶電粒子束顯微鏡具有一光軸，此光軸係相對於此基板的此主要表面的此平面成一第二角度，此第二角度係不同於此第一角度，此第一尺寸及此第二尺寸係在此X-Y平面上，且係按比例量測；及利用具有此光軸的此第一成像帶電粒子束顯微鏡，在相對於此X-Y平面成一角度的一方向上，按比例量測此一或多個結構的一第三尺寸。

Description

用於在基板上進行臨界尺寸量測的方法、及用於檢測及切割在基板上的電子裝置的設備
本揭露涉及一種用於檢測一基板的設備及方法。此外，本揭露的實施例一般係涉及一種用於分析電子裝置，例如是大面積基板上的電子裝置的聚焦離子束系統。更特別是，此處所述的實施例係涉及一種用於顯示器製造的在基板(例如是大面積基板)上進行自動化的臨界尺寸量測(critical dimension, CD)的方法。特別是，實施例係涉及一種用於顯示器製造的在基板上進行自動化的臨界尺寸量測的方法、一種用於顯示器製造的大面積基板的檢測方法、以及一種用於顯示器製造的大面積基板的檢測設備及其操作方法。
電子裝置，例如是薄膜電晶體(TFT)、光伏(photovoltaic, PV)裝置、或太陽能電池、及其他電子裝置，已經在大面積基板上製造多年，大面積基板例如是顯示器玻璃面板以及薄、柔性的介質。基板可以是由玻璃、聚合物、或適於形成電子裝置的其他材料所製成。正在進行的工作涉及在具有表面積大大地大於一個平方公尺，例如是兩平方公尺或更大的基板上製造電子裝置，以生產更大尺寸的最終產品、及/或降低各個裝置(例如是像素、薄膜電晶體、光伏、或太陽能電池等)的製造成本。
經常需要分析已經確定為有缺陷的離散裝置(discrete device)，例如是TFT。舉例來說，切換單個像素的電晶體可能具有缺陷，這導致此像素始終處於開啟(on)狀態或始終處於關閉(off)狀態。
聚焦離子束(Focused ion beam, FIB)系統已被用作半導體工業、材料科學、以及生物領域中越來越多的一分析技術。在半導體工業中，聚焦離子束系統使用離子束，以對一晶片(chip)(例如是一樣本)上的一晶粒(die)的一部分進行定點分析。
此外，在許多應用中，檢測基板以監測基板的品質。舉例來說，係製造在其上沉積有塗層材料的玻璃基板，以用於顯示器市場。由於缺陷可能例如是發生在基板處理期間，例如在塗佈基板期間，需要檢測基板，以檢測缺陷並監測顯示器的品質。另外，藉由任何圖案化製程步驟創建的結構的尺寸、形狀、及相對位置(例如是臨界尺寸(critical dimension, CD)的量測)，係藉由掃描式電子顯微鏡(SEM)檢測進行監測及控制。
通常在具有持續增長的基板尺寸的大面積基板上製造顯示器。此外，顯示器，例如是TFT顯示器，係受到持續的改善。基板的檢測可以藉由光學系統來進行。然而，舉例來說，TFT陣列的結構的臨界尺寸量測，需要一解析度，而此解析度無法通過光學檢測來提供。一臨界尺寸量測可以例如是提供在大約十奈米的範圍內的結構的尺寸或結構之間的距離。可以將所得尺寸與期望尺寸進行比較，其中可以認為此尺寸對於評估製造過程的性質是至關重要。
用於顯示器製造的基板通常是具有例如是1平方公尺或更大的面積的玻璃基板。在如此大的基板上的高解析度影像本身就非常具有挑戰性，並且晶片工業的大多數的發現都不適用。此外，以上示例性地描述的用於臨界尺寸量測的選項不適用於大面積基板，因為例如是所得的產量量將不會是所期望的。
據此，給出的例如是對於大面積基板上的顯示器品質的日益增長的需求，需要一種用於檢測大面積基板的改善的設備及方法，舉例來說，特別是其中可以將聚焦離子束技術用於大面積基板，且特別是用於臨界尺寸的量測的方法及設備。
有鑑於上述情況，提供用於顯示器製造的基板的進行臨界尺寸量測的方法、檢測用於顯示器製造的大面積基板的方法、檢測用於顯示器製造的大面積基板的設備、及操作其上的方法。根據說明書及附圖，本揭露的其他方面、優點、及特徵是顯而易見的。
根據一個方面，提供一種用於在一基板上進行臨界尺寸量測的方法。此方法包括：在一X-Y平面上以此基板的一主要表面來支撐此基板；利用一聚焦離子束柱切割出一缺口，此聚焦離子束柱係相對於此基板的此主要表面的一平面成一第一角度；利用一第一成像帶電粒子束顯微鏡量測相鄰於此缺口的一或多個結構的一第一尺寸及一第二尺寸的至少一者，此第一成像帶電粒子束顯微鏡具有一光軸，此光軸係相對於此基板的此主要表面的此平面成一第二角度，此第二角度係不同於此第一角度，此第一尺寸及此第二尺寸係在此X-Y平面上，且係按比例量測；及利用具有此光軸的此第一成像帶電粒子束顯微鏡，在相對於此X-Y平面成一角度的一方向上，按比例量測此一或多個結構的一第三尺寸。
根據另一方面，提供一種用於檢測一基板並在此基板上切割一電子裝置的設備。 此設備包括：一真空腔室；一平臺係設置在此真空腔室中，並且係配置成用以支撐其上具有此電子裝置的此基板；在此平臺上的一聚焦離子束柱，此聚焦離子束柱具有相對於此基板的一主要表面的一平面成一第一角度的射束路徑；及相鄰於此聚焦離子束柱的一第一成像帶電粒子束顯微鏡，具有相對於此基板的此主要表面的此平面成一第二角度的光軸，此第二角度與此第一角度不同，此第二角度係配置成用以減小光學失真，且此第一角度係配置成用以允許沿著此電子裝置的三個方向按比例進行的臨界尺寸量測。
根據另一方面，提供一種用於在一基板上進行臨界尺寸量測的方法。此方法包括利用一掃描帶電粒子束裝置對提供於此基板上的一或多個結構進行成像以獲得一影像，此掃描帶電粒子束裝置的一成像平面係平行於此基板的一主要表面，並且此影像包括在此基板中所產生的一缺口；及沿著一三維坐標系的三個不同方向，按比例量測此影像處的臨界尺寸。
現在將詳細參照多個示例性實施例，在各個圖中繪示出其中的一或多個示例。藉由解釋的方式提供各個示例，且並不意味著限制。舉例來說，作為一個實施例的部分所繪示出或描述的特徵可以在其他實施例上或與其他實施例結合使用，以產生又進一步的實施例。目的是，本揭露包括這樣的修改及變化。
在附圖的以下描述中，相同的附圖標記是指相同的組件。僅描述關於各個實施例的差異。附圖中所示的結構不一定按比例繪製，而是用於更好地理解實施例。
根據可以與此處所述的其他實施例結合的一些實施例，此處所述的基板是有關於大面積基板，特別是用於顯示器市場的大面積基板。根據一些實施例，大面積的基板或相應的基板支撐件可以具有至少1m2 的尺寸，例如至少1.375m2 。尺寸可能從大約1.375平方米(1100mm*1250mm-第5代)至大約9 m2 ，更特別是從大約2 m2 至大約9 m2 ，或甚至高達12m2 。為其提供根據此處所述的實施例的結構、裝置、及方法的基板或基板接收區域，可以是如此處所述的大面積基板。舉例來說，大面積的基板或載體可以是對應於大約1.375m²基板(1.1m*1.25m)的第5代，對應於大約4.39m²基板(1.95m*2.25m)的第7.5代，對應於大約5.7m²基板(2.2m*2.5m)的第8.5代，甚至是對應於大約9m²基板(2.88m*3130m)的第10代。甚至更大的世代，例如是第11代及第12代、以及對應的基板面積也可以類似地實施。必須考慮的是，即使從一個顯示器製造商到另一個顯示器製造商的第5代基板的尺寸可能略有偏離，基板尺寸世代仍可提供固定的工業標準。用於測試的設備的實施例可以例如是具有一第5代基板支撐件或第5代基板接收區域，使得許多顯示器製造商的第5代基板可以由支撐件來支撐。這同樣適用於其他尺寸世代的基板。
然而，本領域通常知識者將理解，本揭露中描述的一或多個優點也可適用於半導體工業中，對此，係將晶片(例如是矽晶片)係用作基板。據此，提供本揭露的實施例，可以用於基板、及用於處理晶片(例如是半導體晶片處理)的應用的領域。
用於大面積基板的電子束檢測(Electron beam review, EBR)是比較年輕的技術，其中整個基板、或分佈在整個基板上的區域被量測。實現例如是20nm或以下，例如是10nm或以下的解析度是非常具有挑戰性的，並且有鑑於基板尺寸的顯著差異，來自晶片成像的以往研究結果(previous finding)可能不適用。例如由於所需的生產量，簡單的升級無法成功。又此外，在期望的解析度下，製程及設備係有利地適於減小大尺寸的振動。又此外，有鑑於期望的生產量以及分佈在大面積基板的區域上的量測位置的可重複性，手動或半自動製程也可能不適合。
考慮到在當前的顯示器製造技術中生產及處理的基板的大尺寸，處理或測試整個基板或分佈在整個基板上的區域，也就是不破壞玻璃，是特別具有挑戰性的。由於基板(例如是大面積基板)的尺寸不斷增加，利用更大的真空腔室對基板進行處理或成像。然而，與較小的真空腔室相比，較大的真空腔室對於不想要的振動更敏感。真空腔室的一或多個振動限制了例如是可以檢測的基板的解析度。特別是，具有尺寸小於一檢測系統的解析度的臨界尺寸，將保持不可見狀態，且因此無法被量測。
根據本揭露的實施例，提供了一種用於在基板上進行臨界尺寸量測的方法。此方法包括：在一X-Y平面上以此基板的一主要表面來支撐此基板，以及利用一聚焦離子束柱切割出一缺口，此聚焦離子束柱係相對於此基板的此主要表面的一平面成一第一角度。利用一第一成像帶電粒子束顯微鏡量測相鄰於此缺口的一或多個結構的一第一尺寸及一第二尺寸的至少一者，此第一成像帶電粒子束顯微鏡係相對於此基板的此主要表面的此平面成一第二角度，此第二角度係不同於此第一角度，此第一尺寸及此第二尺寸係在此X-Y平面上，且係按比例量測。利用具有光軸的此第一成像帶電粒子束顯微鏡，按比例量測此一或多個結構的一第三尺寸。可以利用具有光軸的此第一成像帶電粒子束顯微鏡，在相對於X-Y平面成一角度的方向上量測此一或多個結構的此第三尺寸。舉例來說，此第三方向可以是一Z方向。X、Y及Z可以定義一三維坐標系。
按比例量測三個尺寸，例如是沿著笛卡爾坐標系(X、Y及Z)的尺寸，可致使減小的或零的比例誤差。可以避免一校正計算誤差。又此外，附加地或替代地，由於所有尺寸都是在一個影像中量測的，可以增加檢測系統的生產量、及/或可以減少影像電荷化(image charging)或影像碳化。據此，特別是對於X、Y及Z之間的關係，可以提供更高精度的臨界尺寸量測。舉例來說，影像可以是包括由聚焦離子束所切割的缺口的區域的影像。
第1圖示出根據此處所述的實施例的用於檢測一基板的一設備的側視圖。設備100包括一真空腔室120。設備100更包括可以在其上支撐一基板160的一基板支撐件110。設備100包括一第一成像帶電粒子束顯微鏡130。此外，設備可以包括一第二成像帶電粒子束顯微鏡140。如第1圖所示例性示出，第一成像帶電粒子束顯微鏡130及第二成像帶電粒子束顯微鏡140係配置在基板支撐件110上方。
如第1圖所進一步示出，基板支撐件110係沿著X方向延伸。在第1圖的繪圖平面中，X方向是一左右方向。基板160係設置在基板支撐件110上。基板支撐件110可沿著X方向移動，以相對於第一成像帶電粒子束顯微鏡130及第二成像帶電粒子束顯微鏡140，在真空腔室120中移動基板160。因此，可以將基板160的一區域定位在第一成像帶電粒子束顯微鏡130下方、或第二成像帶電粒子束顯微鏡140下方，以進行臨界尺寸量測。此區域可以包括用於臨界尺寸量測的一結構，此結構係包括在基板上的塗層中或塗層上。根據本揭露的實施例，提供了一聚焦離子束柱(參照例如是第2及5圖)。可以在基板上的塗層中產生一缺口，例如是基板上所提供的一電子設備(例如是薄膜電晶體)。基板支撐件110還可沿著一Y方向(未繪示)移動，使得基板160可沿著Y方向移動，如下所述。藉由適當地移動將基板160保持在真空腔室120內的基板支撐件110，可以在真空腔室120內量測基板160的整個範圍。根據本揭露的實施例，特別是對於大面積基板，用於支撐基板的平臺可以是限於在X方向、Y方向、及Z方向上移動，以及在X-Y平面上旋轉。
第一成像帶電粒子束顯微鏡130與第二成像帶電粒子束顯微鏡140，例如是沿著X方向，以一距離135間隔開來。在第1圖繪示的實施例中，距離135是第一成像帶電粒子束顯微鏡130的中心與第二成像帶電粒子束顯微鏡140的中心之間的距離。特別是，距離135是沿著X方向的一距離，此距離是在由第一成像帶電粒子束顯微鏡所定義的一第一光軸131、與由第二成像帶電粒子束顯微鏡140所定義的一第二光軸141之間。第一光軸131及第二光軸141係沿著一Z方向延伸。第一光軸131可以例如是由第一成像帶電粒子束顯微鏡130的物鏡來定義。類似地，第二光軸141可以例如是由第二成像帶電粒子束顯微鏡140的物鏡來定義。
如第1圖所進一步示出，真空腔室120具有沿著X方向的一內部寬度121。此內部寬度121可以是當沿著X方向通過真空腔室120，從真空腔室120的左壁123至真空腔室120的右壁122而獲得的距離。本揭露的可選方面係涉及相對於例如是和X方向有關的設備100的尺寸，特別是對於在大面積基板上獲得掃描式電子顯微鏡(SEM)影像的實施例。根據實施例，第一成像帶電粒子束顯微鏡130及第二成像帶電粒子束顯微鏡140之間沿著X方向的距離135可以是至少30公分，例如是至少40公分。根據可與此處所述的其他實施例結合的進一步的實施例，真空腔室120的內部寬度121可以是在第一成像帶電粒子束顯微鏡130及第二成像帶電粒子束顯微鏡140之間的距離135的250％至450％的範圍內。據此，可以提供用於臨界尺寸量測的高解析度影像。
如由此處所述的一些實施例所提供的，由於振動的程度係根據真空腔室的尺寸函數而增加，具有減小的尺寸的真空腔室的優點在於可以減小真空腔室的一個或多個振動。據此，也可以有利地減小基板的振動幅度。
根據可與此處所述的其他實施例結合的一些實施例，用於檢測一大面積基板的一設備可以更包括一控制器180。控制器180可以是連接(參見附圖標記182)至基板支撐件110 ，且特別是基板支撐件的一移動單元。此外，控制器180可以是連接至一成像帶電粒子束顯微鏡(例如是第一成像帶電粒子束顯微鏡130及第二成像帶電粒子束顯微鏡140)的一掃描偏轉器組件184。
控制器180包括一中央處理單元(CPU)、一記憶體、及例如是支持電路。為了便於控制用於檢測一大面積基板的設備，CPU可以是可在一工業環境中用於控制多個腔室及子處理器的任何形式的通用電腦處理器(general purpose computer processor)之一者。記憶體係耦接至CPU。此記憶體、或一電腦可讀取媒體，可以是一或多個容易獲得的記憶體裝置，例如是隨機存取記憶體(random access memory)、唯讀記憶體(read only memory)、軟碟(floppy disk)、硬碟(hard disk)、或任何其他形式的局部(local)或遠端(remote)的數位儲存器(digital storage)。支持電路可以是耦接至CPU，以便以習知方式支撐處理器。這些電路包括快取記憶體(cache)、電源、時脈電路(clock circuits)、輸入/輸出電路、及相關的子系統等。檢測過程指令、及/或用於在提供於基板上的一電子裝置中產生一缺口的指令，通常是作為一軟體程序(software routine)存儲在記憶體中，此軟體程序通常被稱為一程式庫(recipe)。此軟體程序也可以是由一第二中央處理器(未繪示)存儲及/或執行，此第二中央處理器係遠離由中央處理器所控制的硬體。當由中央處理器來執行時，此軟體程序將通用電腦轉換成一專用電腦(控制器)，此專用電腦係控制設備的操作，此操作例如是，除了其他事項，用於在成像過程期間控制基板支撐件的定位及帶電粒子束的掃描。儘管本揭露的方法及/或過程係討論為實施為一軟體程序，但是其中揭露的一些方法步驟可以是在硬體中進行、以及是由軟體控制器來進行。如此，實施例可以是由：作為一電腦系統上所執行的軟體、及作為專用集成電路或其他類型的硬體實施方式、或是軟體及硬體的組合來實施。此控制器可以執行或進行根據本揭露的實施例的用於在基板上進行臨界尺寸量測的方法。
如此處所使用的，一成像帶電粒子束顯微鏡可以是適於產生具有2keV或更低，特別是1keV或更低的一著陸能的低能量帶電粒子束。 與高能量射束相比，低能量射束在臨界尺寸量測期間不會影響或劣化一顯示器背板結構。根據可與此處所述的其他實施例結合的又進一步的實施例，帶電粒子能量，例如是電子能量，在粒子束源及基板之間可以是被增加至5keV或更高，例如是10keV或更高。使柱內的帶電粒子加速，係減少帶電粒子之間的相互作用、減少電子光學組件的像差，並且，從而改善成像掃描帶電粒子束顯微鏡的解析度。
第2圖係計量系統200的截面示意圖。計量系統200包括一真空腔室205，此真空腔室205具有第1圖中所述的一平臺或基板支撐件110。平臺或基板支撐件110支撐其上具有一電子裝置(未繪示)的大面積基板。真空腔室205係與在真空腔室205中維持一負壓的一真空幫浦210流體地耦接。聚焦離子束柱145及第一成像帶電粒子束顯微鏡130係至少部分地定位在平臺(例如是基板支撐件110)上方的真空腔室205中。計量系統200還包括一二次電子檢測器215。此二次電子檢測器215係用於在使用聚焦離子束柱145切割電子裝置的期間成像。
與具有一聚焦離子束柱的習知實驗室掃描式電子顯微鏡(LAB SEM)相反，且相對於第3圖中所示的例子解釋了此習知實驗室掃描式電子顯微鏡，本揭露的實施例提供了一或多個量測帶電粒子束顯微鏡，其被定向為具有實質上垂直於基板的一主要表面的一光軸。此外，聚焦離子束柱係以大約45°的第一角度定向。
對於具有聚焦離子束柱的習知實驗室掃描式電子顯微鏡，如第3圖所示，通常使一樣本或基板160相對於一第一成像帶電粒子束顯微鏡130傾斜。基板可以以任意角度被傾斜。舉例來說，使聚焦離子束柱垂直於基板的主要表面(參見附圖標記345)是有利的，因為用聚焦離子束切割的缺口的表面在聚焦離子束中心的周圍為360°平滑。帶電粒子束330通常沿著一光軸被引導(不考慮掃描偏轉)，此光軸係垂直於要用顯微鏡檢測的缺口的表面307。據此，可以量測結構305的尺寸306。然而，為了獲得結構305的層的厚度，根據聚焦離子束切割角度來進行校正，此切割角度可以例如是30°。此外，有鑑於基板的任意傾斜，也可能需要基於掃描式電子顯微鏡的觀察角度的校正。
此外​​，基板160的傾斜導致結構301的量測尺寸302、及結構303的量測尺寸304的失真，也就是光學失真，因為結構不在顯微鏡的影像平面335中。據此，因此具有聚焦離子束柱的典型實驗室掃描式電子顯微鏡需要進行校正計算，其由於角度的關係，導致量測誤差增加。由於影像深度透視而導致的失真更難以校正。
第4A圖示出了根據本揭露的實施例的用於在基板上進行臨界尺寸量測的方法、及用於檢測基板的設備的實施例。一基板160係實質上垂直於一第一成像帶電粒子束顯微鏡130的一光軸。此外，由箭頭445表示的一聚焦離子束柱的一切割角度約為45°。舉例來說，切割角度可以是大約42°至大約48°。根據可以與其他實施例結合的實施例，可以在平臺上提供聚焦離子束柱。聚焦離子束柱具有相對於基板的主要表面的平面成一第一角度的射束路徑，其中此角度例如可以是大約42°至大約48°。
根據本揭露的實施例，有可能在單個掃描式電子顯微鏡影像中量測X尺寸、Y尺寸、及Z尺寸而沒有任何比例誤差。據此，可以減小或避免比例誤差、不引起校正計算誤差、可以增加產量、及/或通常可以改善特別是在X、Y、Z之間的臨界尺寸的精度。通常，由聚焦離子束相對於基板的主要表面的切割角度所提供的第一角度、及由光軸相對於基板的主要表面所提供的第二角度是固定的。
參照第4B圖，示出了具有一或多個結構的電子裝置的成像帶電粒子束顯微鏡的示例性影像，基於45°的切割角度，按比例繪製了臨界尺寸 d。此外，基於顯微鏡的自上而下的影像，按比例繪製了臨界尺寸e及臨界尺寸f。
根據可與此處所述的其他實施例結合的又進一步的實施例，舉例來說，可以將臨界尺寸e與結構的預定尺寸或期望尺寸(也就是在電子裝置的製造期間所預期的尺寸)進行比較。用於臨界尺寸量測的方法可以是決定期望的尺寸。所量測的尺寸e可以是利用期望尺寸e來補償，從而產生一補償因子。可以利用補償因子來校正及/或校準量測的尺寸d。根據一些實施例，可以評估沿著基板的主要表面量測的一第一尺寸、及沿著垂直於主要表面的尺寸所量測的一第三尺寸之間的關係。
根據可與此處所述的其他實施例結合的一些實施例，一種用於臨界尺寸量測的方法可包括獲得一個影像。舉例來說，此一個影像可以是由一或多個幀來提供。從此一個影像量測第一尺寸(在X方向上)、第二尺寸(在Y方向上)、及第三尺寸(在Z方向上)，且係按比例量測。舉例來說，相對於由第一尺寸及第二尺寸所定義的一平面(例如是X-Y平面)，第三尺寸係垂直或具有不同於0°的角度。
根據又進一步的實施例，可以藉由信號電子的一強度信號來量測臨界尺寸。
根據可與此處所述的其他實施例結合的實施例，提供一種用於在一基板上進行臨界尺寸量測的方法。此方法包括利用一掃描帶電粒子束裝置對提供於此基板上的一或多個結構進行成像以獲得一影像，此掃描帶電粒子束裝置的一成像平面係平行於此基板的一主要表面，並且此影像包括在此基板中所產生的一缺口；及沿著一三維坐標系的三個不同方向，按比例量測此影像處的臨界尺寸。此三個不同方向可包括一第一方向、一第二方向及一第三方向，此第一方向及此第二方向係定義與此基板的此主要表面(例如是一X-Y平面)平行的一平面，並且此第三方向係相對於此平面成一角度，特別是大約是垂直於此平面。第三方向可以是Z方向，例如是笛卡爾坐標系。
根據可與此處所述的其他實施例結合的一些實施例，所量測的臨界尺寸係按比例進行量測，並且包括相鄰於切口的一或多個結構的一第一尺寸及一第二尺寸的的至少一者、及一第三尺寸，此第三尺寸是一層厚度。此層厚度可以是第4A圖中所示的結構405的厚度。平行於基板的主要表面的層厚度及臨界尺寸可以被按比例量測。根據可與此處所述的其他實施例結合的一些實施例，影像的聚焦深度可以是大於5µm及/或小於30µm。
第5圖示出了用於檢測大面積基板的設備的另一示例。舉例來說，在第2圖所示的設備中，第一成像帶電粒子束顯微鏡130及第二成像帶電粒子束顯微鏡140係沿著Z方向(也就是垂直於X方向及Y方向)延伸，其中X-Y平面係平行於基板支撐件110。聚焦離子束柱145可以是相對於基板的主要表面，與光軸的角度相比，提供於不同的角度上。根據可與此處所述的其他實施例結合的實施例，聚焦離子束柱相對於基板或基板支撐件的主要表面(基板支撐件的平面，X-Y平面)的角度可以是42°至48°。
第5圖示出了根據此處所述的實施例的用於檢測基板的設備的側視圖。此設備包括一移動單元410。此移動單元410係適於沿著一第一方向，例如是沿著X方向來移動基板支撐件，以將基板支撐件110定位在第一成像帶電粒子束顯微鏡130下方及/或第二成像帶電粒子束顯微鏡140下方。移動單元410可以是適於使基板支撐件110沿著X方向向前及向後(也就是在第5圖中向右及向左)移動。根據可與此處所述的其他實施例結合的實施例，此處所述的設備更包括一移動單元，例如是第5圖中所示的移動單元410。此移動單元可以是適於沿著第一方向移動基板支撐件。此移動單元410可以例如是包括多個個線性致動器(未繪示)，基板支撐件110係放置在此線性致動器上。替代地或附加地，移動單元可以例如是包括用於沿著X方向引導基板支撐件110的一磁性引導系統(未繪示)。如第5圖所示意性繪示，移動單元410係配置在真空腔室120中。
移動單元可以是適於沿著第一方向將基板支撐件從靠近真空腔室的一第一端或壁的位置，移動至靠近真空腔室的一第二端或壁的位置。移動單元可具有沿著第一方向的移動範圍，其中此移動單元可以是適於將基板支撐件移動至此位移範圍內的任意目標坐標。
第5圖所示的設備更包括一其他移動單元(未繪示)，此其他移動單元係適於沿Y方向移動真空腔室120中的基板支撐件110。移動單元410及其他移動單元可以形成適於在一X-Y平面上移動基板支撐件110的共用(common)移動系統。據此，藉由適當地在X-Y平面上移動保持基板的基板支撐件110，可以將設置在基板支撐件110上的基板的任何區域定位在第一成像帶電粒子束顯微鏡130下方或第二成像帶電粒子束顯微鏡140下方，以用於目標部分的臨界尺寸量測。基板支撐件可以是被安裝在其他移動單元上、或在由移動單元及其他移動單元所形成的共用移動系統上。此其他移動單元可以是適於相對於第一成像帶電粒子束顯微鏡及/或相對於第二成像帶電粒子束顯微鏡，移動基板支撐件。此其他移動單元可以是具有沿著第一方向的一移動範圍，其中此移動範圍可以是基板寬度的150%至180%、或是在基板接收區域的相應寬度的範圍內。真空腔室可以是具有沿著第一方向的第一內部尺寸，此第一內部尺寸是沿著第一方向的第一接收區域尺寸的150%至180%。
第5圖所示的設備100更包括適於在真空腔室120中產生一真空的真空幫浦420。真空幫浦420係經由連接件430(例如是一導管)流體地耦接至真空腔室120，其中連接件430連接真空幫浦420及真空腔室。經由連接件430，真空幫浦420可以排空真空腔室。據此，例如是10-1 mbar或以下的壓力可被提供於真空腔室中。在操作期間，真空幫浦420係可振動。經由連接至真空幫浦420及真空腔室120的連接件430，真空幫浦420的機械振動可被傳遞至真空腔室120。據此，不期望的振動可能被傳遞至真空腔室120及/或位於基板支撐件110上的基板(未繪示)。為了減緩真空幫浦420的振動，在設備100中，特別是在連接件430中包括一減振器431。如圖所示，減振器431係經由一第一聯接器432耦接至真空幫浦420，並且經由一第二聯接器433耦接至真空腔室120。
第5圖進一步示出了適於量測真空腔室120的振動的一振動感測器450。舉例來說，振動感測器可以是適於量測真空腔室120的振動的幅度及/或頻率。振動感測器450可進一步適用於量測一或多個方向上的振動。振動感測器450可以是包括適於產生一光束的一光源(未繪示)。此光束可以被引導至真空腔室120上，例如是被引導至真空腔室120的一壁上，其中光束的至少部分可以從真空腔室被反射。振動感測器450可進一步包括一檢測器(未繪示)，此檢測器係用於檢測從真空腔室120反射後的光束。據此，可以藉由振動感測器450收集關於真空腔室120的振動的資訊。此振動感測器可以是一干涉儀。
根據一些實施例，振動感測器係配置用於量測一振動，此振動係影響成像帶電粒子束顯微鏡及基板支撐件之間的相對位置。如第1圖所示。如第5圖所示，有鑑於在真空腔室處產生相對較大的振幅，可以在真空腔室處進行量測。根據又進一步或另外的實施方式，一振動感測器，例如是一干涉儀或一壓電式(piezo)振動感測器，可以是安裝在基板支撐件上以量測成像帶電粒子束顯微鏡的相對位置(及位置變化)，或可以是安裝至成像帶電粒子束顯微鏡以量測基板支撐件的相對位置(及位置變化)。
由振動感測器450所收集的數據可以被傳遞至一控制單元(例如是第1圖中的控制器180)，此數據係有關於成像帶電粒子束顯微鏡及基板支撐件之間的相對位置及/或真空腔室120的振動。使用由振動感測器450所收集的數據，控制單元可以控制設備100。特別是，使用由振動感測器450所收集的數據，控制單元可以控制第一成像帶電粒子束顯微鏡130、第二成像帶電粒子束顯微鏡140、移動單元410、或設備100中所包括的其他組件，例如是如果振動感測器450指示真空腔室範圍的振動超過一預定限制，則暫時停止基板的臨界尺寸量測。又進一步的附加地或替代地，相對位置的量測可以是用於以由相對位置的量測所產生的一適當的校正因子來校正影像。
第6圖示出一成像帶電粒子束顯微鏡，也就是一帶電粒子束裝置500，例如是如此處所述的第一成像帶電粒子束顯微鏡及/或第二成像帶電粒子束顯微鏡。帶電粒子束裝置500包括一電子束柱20，此電子束柱20係提供例如是一第一腔室21、一第二腔室22、及一第三腔室23。第一腔室，也可以稱為一電子腔室(gun chamber)，包括具有一發射器31及抑制器32的電子束源30。
發射器31係連接至電源531，以用於提供發射器一電位。提供給發射器的電位可以是使得電子束被加速至例如是20 keV或更高的能量。據此，發射器可以是被偏壓至-1kV電壓的電位，以提供接地的基板1keV的著陸能量。在一高電位處提供一上電極562，以在較高的能量處引導電子通過柱。
對於第6圖中所示的裝置，可藉由電子束源30來產生一電子束(未繪示)。此射束可以是與射束限制孔徑550對準，射束限制孔徑550的尺寸係設計為使射束成形，也就是阻擋射束的一部分。此後，射束可以通過射束分離器580，射束分離器580係將來自一信號電子束(也就是來自信號電子)的初級電子束分離。此初級電子束可以是藉由物鏡聚焦在基板160上。基板160係位於基板支撐件110上的一基板位置上。在電子束衝擊至基板160上時，從基板160釋放出信號電子，例如是二次及/或反向散射的電子或X射線，這可以是由一檢測器598來檢測。
第6圖所繪示的示例性實施例中，提供了一聚光透鏡520及一射束成型或射束限制孔徑550。二階段(two-stage)偏轉系統540係設置在聚光透鏡及射束限制孔徑550(例如是一射束成型孔徑)之間，用於使射束與孔徑對準。可以是藉由一抽取器或是藉由陽極，來使電子加速至柱中的電壓。可以例如是由聚光透鏡520的上電極、或是由一其他電極(未繪示)來提供抽取器。
如第6圖所示，物鏡具有一磁性透鏡組件561，此磁性透鏡組件561具有下磁極片64、上磁極片63、及線圈62，此線圈62係將初級電子束聚焦在基板160上。基板160可以是定位在基板支撐件110上。第6圖中所示的物鏡包括形成物鏡的磁性透鏡組件60的上磁極片63、下磁極片64、及線圈62。此外，上電極562及下電極530係形成物鏡的靜電透鏡部件。
此外，在第6圖所繪示的實施例中，提供了掃描偏轉器組件570。掃描偏轉器組件570(也參見第1圖中的掃描偏轉器組件184)可以例如是磁性的，但優選地是一靜電掃描偏轉器組件，其被配置用於高像素率。掃描偏轉器組件570可以是一單階段(single stage)組件，如第6圖所示。可替代地，還可以提供一二階段或甚至是一三階段偏轉器組件。各個階段係沿著光軸2設置在不同的位置上。
下電極530係連接至一電源(未繪示)。第6圖中繪示的實施例係示出下磁極片64的下方的下電極530。下電極是作為物鏡的浸沒透鏡組件(也就是減速場鏡組件)的減速電極，此下電極通常是在一電位，以提供基板上的帶電粒子的一著陸能量，此著陸能量是2keV或更低，例如是500 V或1keV。
射束分離器580適於分離初級電子及信號電子。射束分離器可以是一維恩過濾器(Wien filter)及/或可以是至少一磁性偏轉器，以使信號電子偏轉離開光軸2。接著，藉由一射束彎曲器591(例如是一半球形射束彎曲器)及一透鏡595來將信號電子引導至檢測器598。可以提供其他元件，例如是濾光器596。根據又進一步的修改，檢測器可以是一分段檢測器，此檢測器係配置成用於取決於樣本處的起始角度來檢測信號電子。
第一成像帶電粒子束顯微鏡及第二成像帶電粒子束顯微鏡可以是一成像帶電粒子束顯微鏡類型的帶電粒子束裝置，例如是第6圖所示的帶電粒子束裝置500。
第7圖繪示一種檢測基板的方法、或在基板上(特別是在大面積基板上)進行臨界尺寸量測的方法。利用一聚焦離子束，以一第一角度切割出一缺口(參見方框702)。此第一角度可以是大約45°。一或多個成像帶電粒子束顯微鏡在X-Y平面(也就是平行於基板平臺或平行於基板的主要表面的一平面)上，以一第二(不同的)角度按比例量測(參見方框704)。此第二角度可以是大約90°。第二角度也可以是有利地選擇為具有短的工作距離，同時能夠將大面積基板的多個位置定位在帶電粒子束顯微鏡下方。舉例來說，工作距離可以是小於1mm，例如是700µm或更小。此外，如方框706所示，按比例量測提供於Z方向上的尺寸。舉例來說，可以從一個影像量測出三個尺寸，例如是一三維坐標系的三個不同方向上的三個尺寸。
本揭露的實施例具有以下的多個優點中的至少一者：可以提供臨界尺寸量測而沒有比例誤差，特別是在三個不同方向上，例如是在三維坐標系的X、Y及Z方向上。可以減少或避免校正計算誤差。一個影像可以提供三個不同方向的臨界尺寸量測。可以增加生產量，並且可以減少充電及/或碳化。因此，可以提供高精度的臨界尺寸量測結果，特別是對於三維坐標系(例如是X、Y及Z)的不同方向。又此外，臨界尺寸量測可以是在大面積基板上提供一高解析度，例如是低於10 nm。可以減少大面積基板上電子束檢測(EBR)的解析度限制，以實現更高的解析度。特別是對於大面積基板，可以在三維坐標系的三個不同方向上進行臨界尺寸量測。
雖然上述內容是關於實施例，但可在不背離基本範圍的情況下，設計出其他及更進一步的實施例，且範圍係由下列的申請專利範圍而定。
2:光軸 20:電子束柱 21:第一腔室 22:第二腔室 23:第三腔室 30:電子束源 31:發射器 32:抑制器 60:磁性透鏡組件 62:線圈 63:上磁極片 64:下磁極片 100:設備 110:基板支撐件 120:真空腔室 121:內部寬度 122:右壁 123:左壁 130:第一成像帶電粒子束顯微鏡 131:第一光軸 135:距離 140:第二成像帶電粒子束顯微鏡 141:第二光軸 145:聚焦離子束柱 160:基板 180:控制器 182:標記 184:掃描偏轉器組件 200:計量系統 205:真空腔室 210:真空幫浦 215:二次電子檢測器 301:結構 302:尺寸 303:結構 304:尺寸 305:結構 306:尺寸 307:表面 330:帶電粒子束 335:影像平面 345:標記 405:結構 410:移動單元 420:真空幫浦 430:連接件 431:減振器 432:第一聯接器 433:第二聯接器 445:箭頭 450:振動感測器 500:帶電粒子束裝置 520:聚光透鏡 530:下電極 531:電源 540:二階段偏轉系統 550:射束限制孔徑 561:磁性透鏡組件 562:上電極 570:掃描偏轉器組件 580:射束分離器 591:射束彎曲器 595:透鏡 596:過濾器 598:檢測器 702,704,706:方框 d,e,f:臨界尺寸
為了能夠理解本揭露上述特徵的細節，可參照實施例，得到對於簡單總括於上之本揭露更詳細的敘述，其中一些實施例在附圖中示出。然而，應注意的是，附圖僅示出示例性實施例，因此不應被認為是對其範圍的限制，可允許其他等效實施例。在說明書的其餘部分中，包括參考附圖，對本領域之通常知識者進行了全面而有利的揭露，其中： 第1圖示出根據此處所述的實施例的用於檢測一基板的一設備的側視圖； 第2圖係根據此處所述的實施例的用於檢測一基板的一計量系統設備的截面示意圖； 第3圖示出在具有一聚焦離子束柱(FIB柱)的一計量系統中檢測一樣本的一典型配置的側視圖； 第4A圖示出根據本揭露的實施例的在具有一聚焦離子束柱的一計量系統中檢測一樣本的一配置的側視圖； 第4B圖示出對應於第4A圖的用於檢測一系統的一設備的影像； 第5圖示出根據此處所述的實施例的具有聚焦離子束柱的用於檢測一基板的一設備的側視圖，其中此設備包括用於減少振動的組件； 第6圖示出根據此處所述的實施例的成像帶電粒子束顯微鏡的側視圖，也就是用於檢測一基板的一示例性設備的側視圖；及 第7圖示出根據本揭露的實施例的例如是用於顯示器製造的一大面積基板上的自動臨界尺寸量測的一方法的流程圖。
130:第一成像帶電粒子束顯微鏡
160:基板
405:結構
445:箭頭
d:臨界尺寸

Claims (20)

  1. 一種用於在一基板上進行臨界尺寸量測的方法，包括： 在一X-Y平面上以該基板的一主要表面來支撐該基板； 利用一聚焦離子束柱切割出一缺口，該聚焦離子束柱係相對於該基板的該主要表面的一平面成一第一角度； 利用一第一成像帶電粒子束顯微鏡量測相鄰於該缺口的一或多個結構的一第一尺寸及一第二尺寸的至少一者，該第一成像帶電粒子束顯微鏡具有一光軸，該光軸係相對於該基板的該主要表面的該平面成一第二角度，該第二角度係不同於該第一角度，該第一尺寸及該第二尺寸係在該X-Y平面上，且係按比例量測；及 利用具有該光軸的該第一成像帶電粒子束顯微鏡，在相對於該X-Y平面成一角度的一方向上，按比例量測該一或多個結構的一第三尺寸。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該第一尺寸或該第二尺寸是在該基板上的距離，特別是在該X-Y平面上的距離。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該第一角度是大約42°至大約48°。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該第二角度是大約89°至大約91°。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述的方法，更包括： 對包括該缺口的該基板的一區域進行成像以獲得一影像，其中量測一第一尺寸及一第二尺寸的至少一者係基於該影像，並且其中量測該第三尺寸係基於該影像。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的方法，其中量測該第一尺寸、該第二尺寸、及該第三尺寸的至少一者，係藉由該影像的一強度信號來量測的臨界尺寸量測。
  7. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述的方法，更包括： 決定要按比例量測的該第一尺寸或該第二尺寸的一期望尺寸； 基於該期望尺寸，校正要按比例尺量測的該第三尺寸。
  8. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述的方法，其中該第一角度及該第二角度是固定的。
  9. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述的方法，其中用於支撐該基板的一平臺係限制於在X方向、Y方向、及Z方向上的移動，以及在該X-Y平面上的旋轉。
  10. 一種用於在一基板上進行臨界尺寸量測的方法，包括： 利用一掃描帶電粒子束裝置對提供於該基板上的一或多個結構進行成像以獲得一影像，該掃描帶電粒子束裝置的一成像平面係平行於該基板的一主要表面，並且該影像包括在該基板中所產生的一缺口；及 沿著一三維坐標系的三個不同方向，按比例量測該影像處的一臨界尺寸。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的方法，其中該三個不同方向包括一第一方向、一第二方向及一第三方向，該第一方向及該第二方向係定義與該基板的該主要表面平行的一平面，並且該第三方向係相對於該平面成一角度，特別是大約是垂直於該平面。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的方法，其中該平面是一X-Y平面，並且該第三方向是Z方向。
  13. 如申請專利範圍第10至12項中任一項所述的方法，其中該臨界尺寸包括與該缺口相鄰的一或多個結構的一第一尺寸及一第二尺寸以及一第三尺寸的至少一者，該第三尺寸係一層厚度。
  14. 如申請專利範圍第10至12項中任一項所述的方法，其中該影像的一聚焦深度可以是大於5µm及小於30µm的至少一者。
  15. 一種用於檢測一基板並在該基板上切割一電子裝置的設備，該設備包括： 一真空腔室； 一平臺係設置在該真空腔室中，並且係配置成用以支撐其上具有該電子裝置的該基板； 在該平臺上的一聚焦離子束柱，該聚焦離子束柱具有相對於該基板的一主要表面的一平面成一第一角度的射束路徑；及 相鄰於該聚焦離子束柱的一第一成像帶電粒子束顯微鏡，具有相對於該基板的該主要表面的該平面成一第二角度的光軸，該第二角度與該第一角度不同，該第二角度係配置成用以減小光學失真，且該第一角度係配置成用以允許沿著該電子裝置的三個方向按比例進行的臨界尺寸量測。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的用於檢測該基板並在該基板上切割該電子裝置的設備，其中該第一角度是大約42°至大約48°。
  17. 如申請專利範圍第15至16項中任一項所述的用於檢測該基板並在該基板上切割該電子裝置的設備，其中該第二角度是大約89°至大約91°。
  18. 如申請專利範圍第15至16項中的任一項所述的用於檢測該基板並在該基板上切割該電子裝置的設備，該平臺提供一基板接收區域，更包括： 一第二成像帶電粒子束顯微鏡及該第一成像帶電粒子束顯微鏡之間具有一距離，該距離至少是該基板接收區域的尺寸的30％至70％的至少一者，並且至少為30公分。
  19. 如申請專利範圍第15至16項中的任一項所述的用於檢測該基板並在該基板上切割該電子裝置的設備，更包括： 一控制器，包括：一處理器、及存儲一指令的一記憶體，當由該處理器執行時該指令時，致使該設備執行如申請專利範圍第1至9項中任一項所述之方法。
  20. 如申請專利範圍第18項所述的用於檢測該基板並在該基板上切割該電子裝置的設備，其中該真空腔室具有一內部尺寸，該內部尺寸為該基板接收區域的150%至180%。
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