TWI631343B - 檢測帶電荷試件表面的方法及裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種用掃描式探針顯微鏡(1060)之探針(1070)檢測試件表面(120)的方法，該試件表面(120)具有電位分佈(850)，且該方法包含下列步驟：(a)判定該試件表面(120)之至少一個第一部分區域(820)之電位分佈(850)；以及(b)修改在該試件表面(120)之至少一個第一部分區域(820)中的電位分佈(850)，及/或在掃描該試件表面(120)之至少一個第二部分區域(830)之前修改該掃描式探針顯微鏡(1060)之探針(1070)之一電位。

Description

檢測帶電荷試件表面的方法及裝置
本發明係關於檢測帶電荷試件表面的方法及裝置。
奈米技術的進步致使生成具有日益小型結構元件的部件變得可能。為了顯示及處理該等奈米結構，需要使用可在多個維度上掃描該等結構的工具，以使圖像可從這些工具之測量資料產生。再者，為了產生微結構化部件，需要使用光罩，其該等佈局圖樣元件可將該等部件或奈米結構之該等微小結構元素投影於施加至晶圓的光阻中。
掃描式電子顯微鏡(Scanning electron microscope，SEM)係用於分析局部試件的功能強大工具，其電子束可以非常精細地聚焦，以使在該焦點處的射束直徑在該單一位數奈米範圍內。此測量儀器掃描在試件之表面上方的電子束。在該等電子與該試件之交互作用之該等效應之中，係產生該等二次電子(Secondary electrons，SE)和背向散射電子(Back-scattered electrons，BSE)。
然而，若待檢測試件具有顯著表面電荷，則掃描式電子顯微鏡之解析度和所產生該等圖像之品質急劇下降。在圖1中，即例示這個問題。若試件表面具有正電荷，則電子束生成設置於該試件表面上的結構元件之過大圖像。另一方面，若該試件之表面帶負電荷，則該SEM形成該結 構元件之過小圖像。舉例來說，當檢測所顯影光阻或在晶圓上的部件之光罩之結構元件之關鍵尺寸(Critical dimension，CD)及/或定位誤差時，這可在判定該製程良率上導致很大的不確定性。
掃描式探針顯微鏡(Scanning probe microscopes，SPM)同樣係具奈米技術的功能強大分析工具。SPM用探針尖端掃描試件或其表面，因而生成該試件表面之寫實表面形貌(topography)。依介於該測量尖端與該試件表面之間的交互作用之種類而定，在例如也稱為原子力顯微鏡(Atomic force microscopes，AFMs)的掃描穿隧顯微鏡(Scanning tunneling microscopes，STMs)或掃描力顯微鏡(Scanning force microscopes，SFMs)的不同類型之SPM之間進行區分。舉例來說，掃描力顯微鏡藉由其探針尖端或測量尖端以非常小的距離(即在幾奈米之範圍內)(非接觸模式)或者在碰觸該表面時(接觸模式)通過該探針表面上方掃描試件表面。
因此若在試件或其表面上有電荷分佈，亦即該試件表面和該AFM之測量尖端處於不同電位，則補償電流可能在該測量尖端與該試件表面之間有接觸時或與該試件有很小距離時流動，或可能發生電閃燃，而這些可導致精細測量尖端及/或敏感試件之損傷或破壞。圖2例示此點。
絕緣及/或半導體試件之充電可藉由用電子束或一般用帶電荷粒子束輻射該試件而引起。再者，即使裝卸(handling)試件仍可能導致其表面之靜電電荷。若該試件係待處理之晶圓，則塗佈製程及/或蝕刻製程也可能導致該試件之充電。
因此，該試件表面之充電對使用掃描式電子顯微鏡或掃描式探針顯微鏡進行的檢測來說實在非所需。
在具有導電表面的試件之情況下，充電可藉由將該試件接地而避免。在電絕緣或半導體試件之情況下，表面電荷可藉由在待檢測試件之表面上氣相沉積薄導電層而防止。然而，對許多應用來說皆無法做到後者，特別是每當該等前述所提及分析工具用於例如微結構化半導體部件之 生成或光罩之生成時。
作者K.M.Satyalakshmi等人在2000年11/12月《真空科學與技術期刊》(J.Vac.Sci.Technol.)第18(6)卷第3122-3125頁的論文「在低能量電子束微影中的電荷誘發圖樣變形」(Charge induced pattern distortion in low energy electron beam lithography)中，揭露有關判定電子束之偏向為在入射點附近所生成試件表面上的電荷分佈之函數的研究。
為防止電荷在半導體部件之結構元件之生成期間妨害其測量，美國專利US 5 736 863提出在個別晶片之間的該等中間空間中施加接地測試結構。
美國專利早期公開US 2002/0 070 340 A1說明使用不同能量之兩個電子束，具有<1之電子產生率的較低能量束補償>1的較高能量束之電子產生率，以使無表面電荷發生。
為補償表面電荷，美國專利US 6 507 474 B1提出用電荷感測器測量該表面之充電，並借助於靜電消除器(ioniser)進行補償。
美國專利早期公開US 2004/0 051 040 A1揭示一種掃描式電子顯微鏡，其以由於該電子輻射結果的光阻體積改變維持盡可能小的方式，控制該電子束之輻射強度。
該等前述文件主要係關於避免或減少電荷。
美國專利早期公開US 2004/0 211 899 A1說明使用一個或多個靜電計(electrometers)以判定晶圓表面之充電。
然而，靜電計具有無法局部而只能大面積(即在平方毫米至平方厘米之範圍內)測量電荷分佈的缺點。
本發明因此述及當試件表面具有電位分佈時，用帶電荷粒子束及/或掃描式探針顯微鏡檢測其表面的方法及裝置之提供問題。
依據本發明之示例性具體實施例，此問題藉由如申請專利範圍第1項之方法進行解決。在一個具體實施例中，用掃描式探針顯微鏡之探針檢測具有電位分佈的試件表面的方法包含下列步驟：(a)判定該試件表面之至少一個第一部分區域之電位分佈；以及(b)修改在該試件表面之至少一個第一部分區域中的電位分佈，及/或在掃描該試件表面之至少一個第二部分區域之前修改該掃描式探針顯微鏡之探針之電位。
得知在待藉由掃描式探針顯微鏡之探針或測量尖端進行掃描的試件表面之區域中的電位分佈，可防止精細探針及/或敏感試件受到損傷或甚至破壞。再者，可避免由於很大補償電流的SPM之探針之過度磨損。此外，消除或至少減少介於該探針與該試件之間的電位差，允許防止藉由該探針所記錄之掃描或測量資料之錯誤解譯。此電位差之減少可藉由對在該掃描式探針顯微鏡之掃描範圍內的局部電位分佈具有效應、對該測量尖端之電位具有效應、或對該局部電位分佈和對該測量尖端之電位兩者皆具有效應的措施而促成。
依據另一態樣，若在該試件表面之至少一個第一部分區域中的電位分佈之絕對值超過第一臨界值，則進行步驟(b)。
若介於掃描式探針顯微鏡之測量尖端與該探針表面之電位分佈之間的電位差僅具有低數值，例如小於1伏特，則省略用於減少此小電位差的措施可能具優勢。結果，該測量消耗(expenditure)可減少。
進一步態樣也包含下列步驟：若在該試件表面之至少一個第一部分區域中的電位分佈之絕對值小於或等於該第一臨界值，則用該掃描式探針顯微鏡之探針掃描該試件表面之至少一個第二部分區域。
若判定在待掃描試件表面之一部分周圍的局部電位分佈顯示該所測量到局部電位分佈之絕對值未超過第一臨界值，則該試件表面之一部分可進行掃描而沒有對該探針和該試件的風險。該第一臨界值較佳為外部預設，並可能依所使用測量尖端和該試件之表面之材料及/或表面形貌 而定。
依據另一態樣，修改該掃描式探針顯微鏡之探針之電位包含向該探針施加電壓，其實質上對應於在該試件表面之至少一個第二部分區域中的所判定電位分佈。
藉由將該掃描式探針顯微鏡之測量尖端帶至與待掃描之局部試件表面相同的電位，該掃描或測量資料沒有任何系統測量誤差，並可以簡單方式進行分析。
該表達式在此和在該說明書之其他點上，「實質上」意指當依據該先前技術使用測量儀器時，在所發生測量誤差之該等限值內的所測量到變量之規範。
在又另一態樣中，修改在該試件表面之至少一個第一部分區域中的電位分佈包含用帶電荷粒子束輻射該試件表面。
試件表面之現有電荷可藉由將具有相反電荷的電荷載體施加於該試件表面之第一部分區域而補償。
依據較佳實施態樣，修改該電位分佈包含將電漿放電施加於該試件表面之至少該第一部分區域。
電漿含有具有正負號的自由電荷載體。試件之正負電荷兩者皆可藉由適當地執行該製程而用電漿大量地放電。
具優勢態樣也包含下列步驟：依該試件表面之至少一個第一部分區域之所判定電位分佈而定，固定該帶電荷粒子束之輻射劑量，及/或依該試件表面之至少一個第一部分區域之所判定電位分佈固定該電漿放電之時段。
具優勢的是，使該局部輻射劑量或電漿燃燒期間時段適宜該局部電位分佈，以盡可能放電該試件表面之部分區域及/或另一方面避免損傷該試件。
較佳態樣也包含下列步驟：若該至少一個第一部分區域之所 判定電位分佈之絕對量超過大於該第一臨界值的第二臨界值，則修改在該試件表面之至少一個第一部分區域中的電位分佈。
就該絕對值而論，局部電位分佈可能具有(例如在仟伏特之範圍內)難以且涉及很大消耗，或甚至不可能將該掃描式探針顯微鏡之測量尖端帶至此電位的很大數值。在這種情況下，具優勢的是，使在該試件表面上的局部電位分佈減少為該SPM之測量尖端之電位可與之適宜的程度。
又另一態樣也包含下列步驟：(a)再次判定至少在該試件表面之第一部分區域中的電位分佈；以及(b)若在該至少一個第一部分區域中的電位分佈之絕對值小於或等於該第一臨界值，則用該掃描式探針顯微鏡之探針掃描該試件表面之至少一個第二部分區域；或(c)若在該試件表面之至少一個第一部分區域中的電位分佈之絕對值超過該第一臨界值並小於該第二臨界值，則再次修改在該試件表面之至少一個第二部分區域中的電位分佈，及/或在掃描該至少一個第二部分區域之前修改該探針之電位。
在第一處理步驟中，就該絕對值而論的非常大電位分佈，可帶至使SPM之探針可在該預期區域中用於掃描而具有或沒有電位適宜的程度。依據該第一製程步驟，可具優勢地查看在該SPM之探針之掃描範圍內的可能剩餘電位分佈是否小於預設臨界值。
依據具優勢態樣，該第一臨界值在於0.1伏特-20伏特、較佳為0.2伏特-15伏特、更佳為0.5伏特-10伏特、且最佳為1伏特-5伏特之電壓區間中。依據另一態樣，該第二臨界值在於25伏特-50,000伏特、較佳為30伏特-20,000伏特、更佳為40V-10,000V、且最佳為50伏特-5，000V之電壓區間中。
如以上已陳述，若就該絕對值而論，在該試件表面之第一部分區域中的電位分佈小於或等於該第一臨界值，則該試件表面之第二部分區域可能用該掃描式探針顯微鏡之探針安全地進行掃描。若在該第一部分區域中的電位分佈就該絕對值而論大於該第一臨界值，但是就該絕對值而 論小於該第二臨界值，則該掃描式探針顯微鏡之探針之電位可適宜該試件表面之電位分佈。然而，若該電位分佈之絕對值超過該第二臨界值，則較佳為就該絕對值而論減少該試件表面之電位分佈。
依據進一步態樣，該試件表面之至少一個第一部分區域包含該試件表面之至少一個第二部分區域。
依據具優勢態樣，該試件表面之至少一個第二部分區域具有400μm2、較佳為200μm2、更佳為100μm2、且最佳為50μm2之表面積。依據進一步態樣，該試件表面之至少一個第一部分區域大於該試件表面之至少一個第二部分區域1.2之係數、較佳為1.5之係數、更佳為2之係數、且最佳為5之係數。
依據另一態樣，該掃描式探針顯微鏡包含一掃描力顯微鏡。
依據本發明之第二示例性具體實施例，本申請案所述及問題藉由如申請專利範圍第10項之方法進行解決。在一個具體實施例中，用掃描式粒子顯微鏡之帶電荷粒子束檢測具有電位分佈的試件表面的方法包含下列步驟：(a)判定該試件表面之至少一個第一部分區域之電位分佈；(b)根據在步驟(a)中所判定用該帶電荷粒子束處理該試件表面之至少一個第二部分區域的電位分佈校正該掃描式粒子顯微鏡之至少一個設定；及/或(c)用該掃描式粒子顯微鏡之帶電荷粒子束掃描該試件表面之至少一個第一部分區域；以及(d)藉助在步驟(a)中所判定電位分佈校正從該至少一個第二部分區域之掃描資料產生的掃描式粒子顯微鏡之圖像。
根據該已知的電位分佈，掃描式粒子顯微鏡之圖像其後可在後處理製程中進行處理，且該表面電荷所引起該等假影可至少部分地加以校正。憑藉該試件表面之電位分佈之知識，也可能選擇掃描式粒子顯微鏡之一個或多個設定以使不管該等表面電荷存在，該預期部分區域仍在該試件表面之部分區域之處理製程中精確地處理，且該粒子束在入射至該部分區域上時具有該等預期參數。
具優勢態樣也包含下列步驟：從在步驟(c)中所生成掃描資料判定該電位分佈。
較佳為從當掃描該試件表面之部分區域時已得到的資料記錄，查明在此電位區域中優勢的電位分佈和該試件表面之所掃描部分區域之圖像兩者。該圖像隨後可根據該所查明電位分佈進行其後處理。這避免了用於查明存在於該試件上的資料的第一掃描，在用於記錄該掃描式粒子顯微鏡之圖像的部分區域之其後掃描期間改變該電位分佈的問題，以使該圖像之後處理並非基於在該圖像之記錄期間主要的該等表面電荷之實際分佈。
依據進一步態樣，該掃描式探針顯微鏡之至少一個設定包含：更改放大率、更改焦點、更改消像散器(stigmator)、更改加速電壓、更改射束位移、調整該掃描式粒子顯微鏡之粒子源之位置及/或更改光闌(stop)。再者，附接至該掃描式粒子顯微鏡的粒子偵測器之該等設定可進行修改，特別是在能量選擇及/或能量敏感偵測器之情況下的能量標度。
此外，依據進一步態樣，該試件表面之至少一個第二部分區域之處理包含提供用於在該試件表面之至少一個第二部分區域中沉積材料的至少一種蝕刻氣體及/或至少一種前驅氣體。
以上所界定方法之第二具體實施例可能用於借助於粒子束誘發蝕刻製程去除在第二部分區域中的過量材料，及/或藉由粒子束誘發沉積製程在該第二部分區域中沉積缺漏材料。允許該粒子表面之充電之該等效應可在這些製程中至少部分地做到的事實，意指這些製程可以更精確地引導方式進行，因此可加以改進。
又另一態樣也包含下列步驟：在步驟(d)中逐像素地校正該掃描式粒子顯微鏡之圖像，及/或在步驟(b)中逐像素地校正該掃描式粒子顯微鏡之至少一個設定。
判定該電位分佈可根據該掃描式粒子顯微鏡之圖像之個別 像素進行。這使得可能在圖像後處理中個別地校正該等像素。此外，在該試件之處理製程中的掃描式粒子顯微鏡之設定可像素精確地加以控制。
依據具優勢態樣，校正從在步驟(d)中的掃描資料產生的掃描式粒子顯微鏡之圖像包含校正光罩之結構元件之關鍵尺寸及/或定位誤差、設置於晶圓上的光阻之結構元件及/或在晶圓上的部件之結構元件。
依據又另一態樣，該掃描式粒子顯微鏡包含一掃描式電子顯微鏡。
依據進一步態樣，判定該試件表面之至少該第一部分區域之電位分佈包含藉助該試件表面之至少一個第一部分區域之頻譜儀分析二次電子之能量分佈，該等二次電子在用掃描式粒子顯微鏡之粒子束掃描該試件表面之至少一個第一部分區域期間產生。
所產生該等二次電子有關該數量和關於其能量分佈兩者加以分析的事實，意指伴隨該材料組成和該試件表面形貌，該帶電荷表面之電位分佈可附加地進行研究。
在另一具優勢態樣中，判定該試件表面之至少一個第一部分區域之電位分佈包含判定該等二次電子之能量分佈之位移。
依據具優勢態樣，判定該等二次電子之能量分佈之位移關於實質上沒有電位的試件表面進行。
在本申請案中，該接地電位表示用於判定在該試件上的表面放電所引起電位分佈的參考點。
在有益態樣中，判定該等二次電子之分佈之位移包含在該試件表面之至少一個第一部分區域上方施加一電場。依據又另一態樣，該電場之該等場線指向遠離該試件表面。
憑藉試件表面之部分區域之正充電，所產生該等二次電子僅一些可由於該等表面電荷之引力效應而離開在此區域中的試件表面。基於此原因，在這種情況下，所產生該等二次電子僅一些可用於分析該試件。 藉由施加補償該等表面電荷之效應的電場，可能實質上所產生該等二次電子之整個頻譜皆可傳達進行其後分析。
依據具優勢態樣，判定該試件表面之至少一個第一部分區域之電位分佈包含判定在該試件表面之至少一個第一部分區域中的反向散射電子之能量分佈之最大值，該等反向散射電子在掃描該試件表面之至少一個第一部分區域期間產生。
該等反向散射電子之峰值也伴隨該等二次電子之能量頻譜之位移而查明的事實，舉例來說，意指可能消除頻譜儀之零點起伏或歸因於該萃取場的不確定性。
依據具優勢態樣，一種用掃描式探針顯微鏡之探針檢測具有電位分佈的試件表面的裝置具有：(a)判定該試件表面之至少一個第一部分區域之電位分佈的裝置；以及(b)若在該試件表面之至少一個第一部分區域中的電位分佈之絕對值超過第一臨界值，則修改該試件表面之至少一個第一部分區域之電位分佈的裝置，及/或在掃描該試件表面之至少一個第二部分區域之前修改該掃描式探針顯微鏡之探針之電位的裝置。
依據又另一態樣，該裝置係專為依據該等以上態樣之一進行該等方法步驟所設計。
依據具優勢態樣，一種用掃描式粒子顯微鏡之帶電荷粒子束檢測具有電位分佈的試件表面的裝置包含：(a)判定該試件表面之至少一個第一部分區域之電位分佈的裝置；(b)根據用該帶電荷粒子束處理該試件表面之至少一個第二部分區域的所判定電位分佈校正該掃描式粒子顯微鏡之至少一個設定的裝置；及/或(c)用該掃描式粒子顯微鏡之帶電荷粒子束掃描該試件表面之至少一個第一部分區域的裝置；以及(d)藉助該所判定電位分佈校正從該至少一個第二部分區域之掃描資料產生的掃描式粒子顯微鏡之圖像的裝置。
依據又另一態樣，該裝置係專為依據以上所明確說明該等態 樣之一進行該等方法步驟所設計。
最後，在又另一具優勢態樣中，該裝置包含至少一台頻譜儀。
100、200、300、500、700、800‧‧‧圖式
110‧‧‧帶電荷試件
120‧‧‧試件表面
130‧‧‧結構元件
140‧‧‧電位分佈
150‧‧‧電荷分佈
160‧‧‧掃描式電子顯微鏡(SEM)
165‧‧‧輸出
170‧‧‧電子
172‧‧‧光軸
174‧‧‧軌跡
175‧‧‧電子束
176‧‧‧路徑
178‧‧‧所掃描尺寸
180‧‧‧實際尺寸
184‧‧‧路徑移動
188‧‧‧較小尺寸
250‧‧‧原子力顯微鏡(AFM)
255‧‧‧壓電致動器
260‧‧‧探針
265‧‧‧可移動槓桿臂
270‧‧‧測量尖端
275‧‧‧安裝件
280‧‧‧電壓閃燃
310‧‧‧相異特定材料(及/或表面形貌)峰值
320‧‧‧彈性峰值
400‧‧‧測量裝置
402‧‧‧真空腔室
405‧‧‧試件台
420‧‧‧掃描式粒子顯微鏡
422‧‧‧粒子槍
424‧‧‧柱
426‧‧‧電子光學元件或射束光學元件
428‧‧‧帶電荷粒子束
430‧‧‧光柵
435‧‧‧第一測量點
440‧‧‧頻譜儀-偵測器組合
445‧‧‧能量頻譜儀
450、455‧‧‧偵測器
452‧‧‧第一儲存槽
454、464‧‧‧閥
456、466‧‧‧氣體饋入
458、468‧‧‧噴嘴
460‧‧‧離子源
462‧‧‧第二儲存槽
470‧‧‧電腦系統
472‧‧‧掃描單元
474‧‧‧設定單元
476‧‧‧評估單元
480‧‧‧顯示器
710‧‧‧清楚峰值
720、740、750、760‧‧‧峰值
730‧‧‧所位移峰值
810‧‧‧部分
820‧‧‧第一部分區域
830‧‧‧第二部分區域
840‧‧‧缺陷
850‧‧‧二維(2D)電位分佈
860、865‧‧‧剖面線
870、875‧‧‧一維(1D)電位分佈
1000‧‧‧裝置；設備
1060‧‧‧原子力顯微鏡(AFM)/掃描式探針顯微鏡
1062‧‧‧測量尖端
1064‧‧‧槓桿臂
1066‧‧‧壓電致動器
1068‧‧‧安裝件
1070‧‧‧探針
1075‧‧‧測量點
1100、1200、1300‧‧‧流程圖
1110-1150、1210、1220、1240、1260、1270、1280、1310-1370‧‧‧步驟
1230、1250‧‧‧決策方塊
下列實施方式參照所附圖式說明本發明之目前較佳示例性具體實施例：圖1例示當用電子束檢測帶電荷表面時的問題之態樣；圖2象徵當用掃描式探針顯微鏡之探針掃描帶電荷試件表面時的課題之態樣；圖3呈現電子束入射至試件上產生的該等電子之示意能量頻譜；圖4透過一種判定帶電荷試件表面之局部電位分佈的裝置呈現示意剖面，該裝置也能用於產生該帶電荷試件表面之一部分之圖像，以及用於處理該帶電荷試件表面；圖5顯示具有多頻道頻譜儀內建於該軸外柱中的掃描式電子顯微鏡之柱狀圖，並呈現二次電子之模擬軌跡；圖6將二次電子之所測量到頻譜顯示為試件之表面電位之函數；圖7將根據二次和反向散射電子之能量所導出頻譜，示意地再現為該試件表面之電位之函數；圖8在該圖像之上部部分示意地顯示具有結構元件(其有缺陷)的試件之一部分、在該圖像之中間部分表示來自該圖像之上部部分的試件部分之電位分佈之平面圖，並在該圖像之下部部分沿著兩條剖面線呈現兩個一維電位分佈；圖9將該關鍵尺寸之變化顯示為在該試件表面上的電位之函數；圖10透過結合掃描式粒子顯微鏡和掃描式探針顯微鏡的裝置呈現示意剖面；圖11顯示用掃描式探針顯微鏡之探針檢測帶電荷試件表面的第一方 法之該等基本步驟之流程圖；圖12用更詳細程度顯示來自圖11的第一方法之流程圖；以及圖13給出用掃描式粒子顯微鏡之帶電荷粒子束檢測帶電荷試件表面的第二方法之流程圖。
依據本發明檢測帶電荷試件表面的兩種方法之較佳具體實施例，以下連同進行這些方法的該等相關聯裝置，藉由帶電荷電子束和原子力顯微鏡(AFM)之探針之範例更詳細地進行解說。然而，依據本發明的該等方法不限於以下所討論該等範例。而是，它們可用於任何帶電荷粒子束和任何掃描式探針顯微鏡。此外，應用依據本發明的方法不限於以下所提及該等試件。而是，該帶電荷粒子束和該探針可能用於檢測任何電絕緣及/或半導體試件。
圖1之圖式100透過帶電荷試件110和掃描式電子顯微鏡160之輸出165顯示示意剖面。試件110可例如為光罩之電絕緣基板。試件110可為待處理晶圓或可由晶圓上的光阻實現。試件110在其表面120上具有引起電位分佈的表面電荷之分佈。在該圖像之左側部分，試件表面120具有正電荷140。在該圖像之右側部分，試件表面120顯示過量之負電荷150。參考標記140和150用於表示在試件表面120上的表面電荷之分佈和該等帶電荷表面所引起該等電位分佈兩者。
試件表面120之電荷140、150可能由帶電荷粒子束引起，例如掃描式電子顯微鏡(SEM)之電子束175。試件表面120之電位分佈140、150舉例來說當在晶圓上的電漿製程及/或在設置於晶圓上的光阻上的處理製程之情況下用離子束處理試件110時，可由處理製程生成。再者，試件110之電荷可能舉例來說藉由裝卸試件110而引起。
在圖1之圖式100中所表示試件110之部分中，表面電荷 140、150之分佈具有均勻密度。然而，這不表示應用在此所討論該等方法的先決條件。而是，在本申請案中所呈現該等方法和裝置也可應付在很小橫向距離內變化的電荷密度改變。此問題以下在圖8之討論之上下文中進行解說。
在圖1之範例中，偏向系統165使電子束175偏向，並在試件表面120上方加以掃描以判定結構元件130之該等尺寸。舉例來說，結構元件130可為光微影成像圖罩之吸收體結構之元件。同樣地，結構元件130可為光罩已投影至光阻中的元件。在另一範例中，結構元件130係晶圓之晶片之元件。
如在圖式100之圖像之左側部分所呈現，掃描結構元件130的電子束175藉由在光軸172之方向上的試件表面附近的試件表面120之正電荷140之引力效應而偏向，並依循軌跡174。沒有電位分佈140，電子束175將依循路徑176。在電子束175所產生的SEM圖像中，所掃描尺寸178似乎大於結構元件130之實際尺寸180。
藉由類推，圖1之圖像之右側部分例示在電子束之電子170之路徑移動184上的帶負電荷150試件表面120之斥拒效應(repellent effect)。由於電荷分佈150結果在試件表面120附近的電子束175之附加偏向，在從該掃描資料產生的SEM圖像中的結構元件130之實際尺寸180似乎具有較小尺寸188。
若電荷之狀態(即在待掃描區域周圍的試件表面120之局部電位分佈140、150)成功地判定，則SEM 160之電子束175之掃描或測量資料之錯誤解譯可加以校正。而且，當由電子束175和一種或多種製程氣體處理例如結構元件130時，可藉由SEM 160之該等參數之適合設定確定結構元件130實際上在預期區域中進行處理。
圖2之圖式200例示當在帶電荷150試件表面120上方掃描原子力顯微鏡250時的問題。圖式200之試件110之部分與圖式100之圖 像之左側部分相同。AFM 250包含一壓電致動器255，借助於其AFM 250之探針260可在試件110之表面120上方進行掃描。探針260包含一可移動槓桿臂265，其在下文中指稱為懸臂265。附接至懸臂265之自由末端的是測量尖端270。懸臂265和測量尖端270可整體配置或配置為兩個連接部件。在與懸臂265相對的壓電致動器255之末端處，AFM 250拴緊於安裝件275。安裝件275正常係接地。因此，AFM 250之測量尖端270通常處於接地電位。當接地的測量尖端270更接近帶電荷150試件表面120時，電閃燃280可在帶電荷150試件表面120與測量尖端270之間發生。在該非接觸操作模式下的AFM 250之測量尖端270之距離可能進入該單一位數奈米範圍內。精細測量尖端270之直徑同樣可能在此範圍內。基於此原因，介於測量尖端270與試件表面120之間即使很小的電位差或幾伏特之電壓仍足以生成很大峰值電場強度，這可導致不受控制之電壓閃燃280。
不受控制電壓閃燃280可能損傷或破壞精細測量尖端270。在測量尖端270在其自由末端處具有較大曲率半徑之情況下，電壓閃燃280導致測量尖端270之快速磨損。更重要的是，當不受控制電壓閃燃280發生時，解譯掃描或測量資料非常困難。最後，介於試件表面120與測量尖端270之間的電壓閃燃280可能損傷敏感的試件表面120，結果可能破壞試件110。
因此，重要的是得知在AFM 250之掃描區域中的電位分佈150，以能藉由適合對策抵消該所說明問題。
在用電子束之電子170輻射試件110期間，電子170與試件110交互作用。入射電子束175與試件110之該等原子之交互作用過程產生電子。在該交互作用過程中所產生之該等電子有一些可離開試件表面120，且由一台或多台偵測器偵測到並用於產生試件表面120之SEM圖像。圖3之圖式300示意地顯示電子束175所產生該等電子之能量頻譜。此圖示可從L.Reimer所著作的書《掃描式電子顯微鏡》(Scanning Electron Microscopy) 中取得。試件120所發出該等電子之能量頻譜分成兩個主要群組。具有高達50eV之動能的低能量電子稱為二次電子(SE)。所有其他所產生的電子指稱為背向散射電子(BSE)，其頻譜能量分佈範圍從50eV實質上最高可達該入射電子束(E=e.U)之電子170之動能。
若試件110之表面120沒有表面電荷，則該等二次電子之能量頻譜顯示在幾伏特之範圍內的相異特定材料(及/或表面形貌)峰值310。在大約50eV至大約2keV之能量範圍內，特定材料峰值同樣可能在歐傑電子(Auger electrons，AE)所引起反向散射電子之頻譜中發生。在反向散射電子之能量頻譜之上部末端處有彈性峰值320，其由實質上具有入射電子175之動能、從試件表面120反射的電子所引起。接著在此峰值320下方係所謂的低損耗電子(Low Loss Electron，LLE)範圍，其包括該等反向散射電子，其能量通常低於入射電子175之動能10eV至100eV。該LLE範圍也包含電漿激發(電漿子損耗(plasmon losses))之範圍，以使在此頻譜範圍內相對較少反向散射電子離開試件表面120。
圖4以剖面示意地顯示裝置400或測量裝置400之數個部件，其在真空腔室402中具有掃描式粒子顯微鏡420。在圖4之範例中，掃描式粒子顯微鏡420係掃描式電子顯微鏡(SEM)420。作為粒子束的電子束具有實質上不會損傷試件110或僅在輕微程度上的優勢。然而，其他帶電荷粒子束也係可能，例如聚焦離子束(Focused Ion Beam，FIB)系統之離子束(圖4未表示)。
SEM 420包含作為基本部件的一粒子槍422和一柱424，其中設置電子光學元件或射束光學元件426。電子槍422生成電子束428，且電子或射束光學元件426聚焦電子束428，並將其在柱424之輸出處引導至可與圖1和圖2之試件110相同的試件110上。
試件110設置於試件台405上。如在圖4中由該等箭頭所象徵，試件台405可相對於SEM 420之電子束428在三個空間方向上移動。
在電子束428離開設置於柱424中的電子光學元件426的柱424之下部末端處，光柵430拴緊於在裝置400中的柱424，這在圖4中藉由範例表示。借助於此光柵，可離開試件表面120的該等二次電子之能量可設定。
頻譜儀-偵測器組合440根據能量區別電子束428在第一測量點435處所產生該等二次電子及/或試件110所反向散射電子，然後將它們轉換成電測量信號。該測量信號隨後傳達至電腦系統470之評估單元476。
為節省能量，頻譜儀-偵測器組合440可能包括一過濾器或一過濾器系統，以區別在該能量中的該等電子(圖4未表示)。在文獻中已習知數種類型之用於電子的能量過濾器或頻譜儀。其範例係使用磁場或靜電場、例如形式為柱狀鏡分析儀(Cylindrical mirror analysers，CMAs)或柱狀偏向分析儀(Cylindrical deflection analysers，CDAs)的減速電場(retarding-field)頻譜儀、偏向頻譜儀。再者，可使用可同時實質上判定該等二次電子及/或該等反向散射電子之整個能量頻譜的多頻道頻譜儀。
像是頻譜儀-偵測器組合440，能量分析頻譜儀可設置於SEM 420之柱424外部。然而，也可在SEM 420之柱424中設置頻譜儀和該相關聯偵測器。在圖4所表示範例中，頻譜儀445和偵測器450構建於SEM 420之柱424中。除了頻譜儀-偵測器組合440之外或作為替代例，頻譜儀445和偵測器450可在裝置400中使用。頻譜儀-偵測器組合440可包括與頻譜儀445相同類型之頻譜儀，或不同類型。
圖5之圖式500再現設置於該電子束之軸外部的柱424中的多頻道頻譜儀之模擬軌跡。圖5和以下圖6可從A.Khursheed所著作的書《掃描式電子顯微鏡光學元件與頻譜儀》(Scanning Electron Microscope Optics and Spectrometers)中取得。圖6將二次電子之頻譜能量分佈之測量顯示為試件表面120之表面電位140、150之函數，其已借助於構建於該柱外部上的浸沒透鏡頻譜儀進行記錄。二次電子之峰值310之強度和能量相關 位置隨著試件表面120之表面電位140、150之函數而改變。
再次參照圖4，裝置400亦可視需要具有用於偵測入射電子束428在測量點435處所產生之該等光子的偵測器455。偵測器455可舉例來說以頻譜方式解析該等所產生光子之能量頻譜，由此允許得出關於表面120之組成或接近試件110之表面各層的結論。
此外，測量裝置400可包含一離子源460，其針對試件110或其表面120係電絕緣或半導體並具有負表面電荷的情況，在測量點435之區域中提供低能量離子。借助於離子源460，試件表面120之負電荷可局部地並以受控制方式減少。
若試件表面120具有舉例來說藉由裝卸試件110而引起的正表面電荷之非所需分佈，則電子束428可用於減少試件表面120之電荷。再者，可使用電漿放電以從試件表面120去除表面電荷140、150。
電腦系統470包含一掃描單元472，其在該試件上方掃描電子束428。掃描單元472控制SEM 420之柱424中的偏向元件(圖4未表示)。再者，電腦系統470包含一設定單元474，以設定及控制SEM 420之該等各種參數。可由設定單元474設定的參數可為例如：該放大率、電子束428之焦點、該消像散器之一個或多個設定、該射束位移、該電子源之位置及/或一個或多個光闌(圖4未表示)。再者，連接至SEM 420的粒子偵測器之該等設定可加以修改。特別是，使能量選擇及/或能量敏感偵測器之能量標度適宜具優勢。
再者，電腦系統470包含一評估單元476，其可分析及儲存頻譜儀-偵測器組合440及/或頻譜儀445和偵測器450以及也可能偵測器455之該等測量信號。由於在裝置400中有至少一台能量頻譜儀445，因此評估單元476可判定電子束428所產生該等二次電子之頻譜分佈。如以上已提及，該等二次電子之頻譜分佈依試件表面120之電位分佈而定。
圖7之圖式700在該等各種局部圖式(A)、(B)和(C)中，示 意地例示依電位分佈而定的該等所產生之二次電子和該等反向散射之電子之頻譜分佈dN(E)/dE之變化。所使用頻譜儀445之類型判定偵測器440、450之一或兩者所產生信號之類型。這進而指定哪些操作在偵測器440、450之一或兩者所供應主要測量信號上進行。若偵測器440、450已發出依能量區間(即dN(E)/dE)所產生之二次電子和反向散射之電子之數量，則其已提供圖7所表示頻譜。若頻譜儀445係減速電場頻譜儀，則其發出所謂的S曲線，其導數生成圖7所表示頻譜分佈。該S曲線之導數可舉例來說由電腦系統470之評估單元476得到。
在該上部部分圖式(A)中，試件表面120沒有表面電荷，亦即US=0V。以類似於圖3的方式，該頻譜能量分佈之導數在該等二次電子之區域中具有清楚峰值710。在入射至試件110上的電子428之動能附近，該頻譜dN(E)/dE具有反向散射之電子之峰值720。
該中間部分圖像(B)表示若試件表面120具有負電荷分佈150(US<0V)，則根據該能量所導出的電子產生率。表面電荷150之推斥力使得可能一方面更多二次電子可離開該表面，且另一方面該等二次電子之頻譜朝向更大動能位移。特徵在於能量Umax的部分圖像(A)之峰值720，在該部分圖像(B)中變成所位移峰值730，其峰值能量由Umax和該表面電位US組成。從此，由於負表面電荷150之推斥力，入射至試件110上的電子束428失去該等反向散射之電子在來自電位分佈場的最大能量之區域中獲得的若干能量，因此峰值740關於該部分圖像(A)之峰值720實質上維持沒有任何位移。
圖式700之下部部分圖像(C)以頻譜解析方式將該變量dN(E)/dE顯示為該等所產生電子之能量之函數，表面120具有正電位140(US>0V)。該正電位分佈之引力防止伴隨低於e．US動能的二次電子離開試件表面120，其中e係基本電荷。依該電位之量值而定，可用於分析的電子數量因此急劇地減少。結果，判定朝向較低能量位移的峰值750僅間接地 進行，因此僅可以用很大的誤差測量。
電場在試件表面120上方產生的事實，意指在該部分圖像(C)中的該等二次電子之頻譜可朝向更大能量位移該電場所界定絕對值，以使其峰值750可以可靠地偵測到。評估單元476隨後在數值上考慮到電場之效應。舉例來說，藉由向附接至SEM 420之柱424之輸出的光柵430施加電位，電腦系統470之設定單元474可在試件表面120上方生成所界定靜電場。關於峰值760，指稱以上該中間部分圖像(B)之討論。
在圖式700之該等示意部分圖像(A)、(B)和(C)中，應注意該x軸具有非線性標度。再者，為清楚表示，所有該等部分圖像之該等峰值皆在高度上正規化。圖3之能量分佈之頻譜之該等進一步結構，為清楚表示已在圖7之圖式700中加以抑制。而且，這些結構正常只有在高度解析頻譜儀中才可見。
如從圖式700迄今之討論顯而易見，該等所產生電子N(E)之整個能量頻譜不必進行測量以分析在該頻譜dN(E)/dE中的峰值之位移。而是，其足以研究該等二次電子N(ESE)之頻譜。這可舉例來說用更簡單的頻譜儀445及/或用更大的頻譜解析度進行。另一方面，針對反向散射電子之最大能量附加判定峰值720、740、760使得可能消除頻譜儀445及/或頻譜儀-偵測器組合440之零點起伏，及/或歸因於該萃取場的原因之不確定性。
圖式700之討論顯示(特別是與圖4至圖6之該等解說搭配)，該二次電子分佈之頻譜最適合偵測試件表面120之電位分佈140、150。用於處理試件110的製程可能在該第一臨界值之區域中及其上方促成電荷。裝卸試件110可能促成該試件之很大局部電荷(其符號可為正或負)，以使該試件之局部電位之絕對值可能到達1keV之區域。原則上，電子束175可就該絕對值而論，將該試件充電至對應於電子束175之該等電子之動能的電位。為判定該電位分佈，高度帶正電荷試件表面120之電位藉由用SEM 420之電子束428掃描該試件而減少至在幾伏特之範圍內的電壓。
在其電子產生率>1的能量範圍內(通常係具有中等動能的情況)，電子束428自身可在幾伏特之範圍內促成試件表面120之正電荷。另一方面，具有高能量電子的電子束可導致該試件表面之高度負電荷(可為數百伏特)。
再次參照圖4，裝置400較佳為具有若干用於處理試件110之表面120之一個或多個缺陷的各種氣體或前驅氣體的不同儲存槽。在藉由範例所給出的裝置400中，顯示兩個儲存槽。然而，裝置400亦可具有兩個以上用於處理試件110的儲存槽。可與SEM 420之電子束428共用之第一儲存槽452儲存前驅氣體或沉積氣體，以在試件表面120及/或結構元件130上沉積材料。第二儲存槽462含有可借助用於蝕刻試件表面120及/或結構元件130的蝕刻氣體。
每個儲存槽452、462皆分別配備其自身的閥454和464，以在試件110之表面120上電子束428之入射435位置處，控制每單位時間所提供氣體粒子量或氣體流率。再者，兩個儲存槽452、462具有其自身的氣體饋入456、466，其末端係接近在試件110上的電子束428之入射435點的噴嘴458、468。在圖4藉由範例所表示的裝置400中，閥454、464內建於該儲存槽附近。在替代性具體實施例中，閥454、464可分別設置於對應噴嘴458或468附近(圖4未顯示)。每個儲存槽452、462皆可具有其所自身用於該個別溫度設定及控制的元件。該溫度設定使得每種氣體皆可能進行冷卻和加熱兩者。此外，氣體饋入456、466同樣可能分別具有其所自身用於在該反應位置處(圖4同樣未顯示)設定及監測提供該等氣體的溫度的元件。
圖4之裝置400可具有泵系統以生成及維持該所需真空。為清楚表示，該泵系統在圖4中未顯示。此外，裝置400可包括一抽吸萃取裝置(圖4同樣未表示)。該抽吸萃取裝置與泵或泵系統結合使得可能，在分解前驅氣體期間所生成且並非該局部化學反應所需的該等碎片或成分，實 質上可在原點處從裝置400之真空腔室402萃取出。由於非所需的該等氣體成分在其可在裝置400之真空腔室402中被分送及沉降之前，在腔室外部的試件110上的電子束428之入射點處局部地泵送出去，因此防止污染真空腔室402。
為引發蝕刻反應或沉積過程，較佳為在圖4藉由範例所給出的裝置400中僅使用所聚焦之電子束428。
根據圖8之圖式800，試件110之處理現在根據蝕刻製程進行說明，在該蝕刻製程中考慮到存在於該處理區域中的電位分佈之該等問題。圖8在該上部部分圖像中顯示試件110之表面120之部分810。試件110可能與圖1之試件110之一部分重合。結構元件130具有過量吸收體材料所引起的缺陷840。此過量材料和因此的缺陷840將藉由電子束所誘發之蝕刻製程去除。為此目的，在第二部分區域830中的試件表面借助於電子束428和蝕刻氣體進行處理。第二部分區域830因此表示用於校正該缺陷的處理表面。為確保該處理製程不會受到在該處理表面附近的電位峰值干擾，含有第二部分區域830的第一部分區域820用電子束428進行掃描。
在該掃描期間所記錄的資料(即該掃描資料)一方面可用於查明在試件表面120上的缺陷840之位置和大小。如在圖7之上下文中所討論，電子束428之掃描資料可用於查明在部分810或第一部分區域820上方該等表面電荷之局部分佈。圖式800之中間部分圖像示意地顯示表面電荷850之二維(Two-dimensional，2D)分佈或2D電位分佈850之平面圖。
圖式800之下部部分圖像顯示沿著剖面線860和865所測量的一維(One-dimensional，1D)電位分佈870和875。在圖8所表示範例中，在結構元件130和缺陷840內的電位已遍布在數電子伏特之範圍內的低正數值UMIN860,865，而且其在結構元件130和缺陷840上方係恆定。然而，這不是應用在此所說明該等方法的先決條件。表面電荷850之密度朝向在第一部分區域820和第二部分區域830之右側上的邊界增加。沿著剖面線860 所測量的1D電位分佈870，在第一部分區域820之右側上的邊界附近具有最大值(UMAX860)。1D電位分佈870在第二部分區域830之右側上的邊界處具有第一最大值UMAX875,1，且在第一部分區域820之右側上的邊界處具有第二大的最大值UMAX875,2。在圖8所表示範例中，在該第一部分區域之該等邊界區域中，電荷850之表面密度沒有任何過度地妨害在第二部分區域830中的掃描資料之圖像評估及/或在該第二部分區域中的缺陷840之處理的電位峰值。
缺陷840及其周圍之SEM圖像可從第一部分區域820之掃描資料建立，並在顯示器480上顯示。該SEM圖像可包含該第一部分區域820或僅該較小的第二部分區域。哪種表示較具優勢係由在第一部分區域820中的電位分佈850之類型所判定。若所查明電位分佈850未提供任何在所產生SEM圖像中的第一部分區域820之邊界區域不含任何顯著假影的指示，則整個第一部分區域820皆可在顯示器480上顯示。除此之外，該圖像顯示受限於第二部分區域830。如已提及，圖像處理通常在第二部分區域830中進行。
根據同樣從該掃描資料判定的電位分佈850，該掃描資料可加以校正，因此可產生至少部分地消除電位分佈850、870所引起SEM圖像之該等假影的SEM圖像。
可根據電位分佈850使用各種方法校正此掃描資料。一方面，可能使用在第二部分區域830內的電位分佈850之2D平均值作為該校正的基礎。在第一部分區域820及/或第二部分區域830內的該等各種區域(即結構元件130、缺陷840和表面120)中的電荷分佈之加權可自由地選定。也可能在第二部分區域830之部分面積上方形成平均值，並將其用於該校正。舉例來說，電位850的平均值可能針對5×5或10×10像素而形成。最後，該所討論方法允許判定用於校正該掃描資料的自身電位值之第一部分區域820及/或第二部分區域830之每個像素。
可將所查明該等校正值儲存於電腦系統470之記憶體中。所查明電位分佈850亦可顯示在電腦系統470之顯示器480上。根據所顯示部分810之第二部分區域830之電位分佈850，可確立哪種方法最適合針對該掃描資料查明該校正值。
如以上已陳述，伴隨來自已在第二部分區域830之掃描期間進行記錄的掃描資料的電位分佈850，SEM圖像可產生並在顯示器480上顯示。此具體實施例較佳，但是第一部分區域820之一次掃描足以同時產生圖像資料與校正資料。在替代性具體實施例中，自身掃描可能分別執行以一方面記錄圖像資料，且另一方面記錄在第一部分區域820中的電位分佈850。針對電位分佈850所判定的該等校正值，可用於至少部分地校正該SEM圖像之該等假影。缺陷840之位置和大小藉由該所校正或改進之SEM圖像，以最佳可能方式進行判定。
根據缺陷840之所校正SEM圖像，缺陷840可藉由在該電子束之入射435點處借助於電子束428和供應蝕刻氣體462的蝕刻而消除。針對該蝕刻製程，SEM 420之該等參數在這種情況下設定以使不管帶電荷表面120，在於其中電子束428在該蝕刻製程期間進行掃描的第二部分區域830中，該等電子實際上也在針對其所預期位置處入射至具有該預期能量的試件表面120上。若有需要，則該蝕刻製程中斷，且電位分佈850此時再次在第二部分區域830中進行查明。若電位分佈850已顯著改變，則SEM 420之該等參數重新調整，以使最佳化電子束428可再次用於該進一步蝕刻製程。該蝕刻操作不必為了在試件表面120那時判定電位分佈850而特定地中斷。而是，表面電荷850之電位可在電子束428在第二部分區域830上方進行掃描而沒有蝕刻氣體462時進行判定，以查看消除缺陷840的進展。在替代性具體實施例中，表面電荷850之電位可在該正在進行的蝕刻製程期間(即未關閉蝕刻氣體462)進行判定。
為校正SEM圖像，評估單元476含有一種或多種演算法， 其係專為從該等測量信號或頻譜儀-偵測器組合440之掃描資料及/或從頻譜儀445和偵測器450產生圖像資料所設計。而且，在後處理製程中，評估單元476用針對電位分佈850、870的該等校正值校正該圖像資料，因而校正表面電荷140、150、850引起的圖像資料之假影。舉例來說，憑藉在試件表面120上的電位之已知分佈，該等電子之軌跡可針對每個圖像點皆進行模擬，且其在試件表面120上的入射點可計算出。如此，可建立可用於計算所校正SEM圖像的位移向量之2D繪圖。
圖9表示將該關鍵尺寸或CD之改變說明為試件表面120之電位140、150、850之函數的校準曲線之範例。借助於此曲線，若已知在該掃描資料之記錄中的電位分佈，則CD值可以簡單方式加以校正。
又再次參照圖4，電腦系統470可能整合於裝置400中或可能形成為其自身之裝置。電腦系統470可能配置為硬體、軟體、韌體或其組合。
圖10之裝置1000例示圖4(於其中附加地整合原子力顯微鏡(AFM)1060)之裝置400之組合。AFM 1060在此點上可看作任何掃描式探針顯微鏡之範例，且僅用於例示該等測量原理。裝置400已在圖4之說明中廣泛地涵蓋。在此點上，指稱此討論。AFM 250根據圖2說明為掃描式探針顯微鏡之範例。
憑藉安裝件1068，AFM 1060拴緊於裝置1000。AFM 1060之壓電致動器1066之上部末端連接至安裝件1068。壓電致動器1066之另一末端承載AFM 1060之探針1070。探針1070包含一槓桿臂1064或懸臂1064；以及一測量尖端1062，其係懸臂1064在其自由末端處所固持。測量尖端1062在測量點1075處與試件110或其表面120交互作用。AFM 1060由電腦系統470進行控制或監測。
AFM 1060之探針正常由壓電致動器1066就來自安裝件1068的電位而論進行絕緣。若並非這種情況，則在壓電致動器1066與探針 1070之間及/或在壓電致動器1066與安裝件1068之間插入電絕緣層。饋入線路在壓電致動器1066中從探針1070經由安裝件1068引導至電壓源；在圖10中既未表示該饋入線路亦未表示該電壓源。如此，可能將懸臂1064和測量尖端1062帶至關於接地電位所界定電壓，因此使其適宜試件表面120之電位分佈850。
為在測量尖端1062與試件表面120之間避免不受控制之電壓閃燃280，SEM 420之電子束428掃描試件表面120之第一部分區域820。如以上所說明，由此所得到的掃描資料由電腦系統470用於生成SEM圖像和電位分佈850。如以上所陳述，總平均值(即整個第二部分區域830的平均值)可從電位分佈850以各種方式形成。在測量尖端1062在第二部分區域830上方之掃描期間，其電位適宜該總平均值或該各自局部平均值。或者，各種局部平均值皆可從電位分佈850判定，且測量尖端1062之電位可適宜第二部分區域830之剛剛所掃描之部分。而且，可能在對應轉換至該AFM掃描之坐標系統中之後進入2D電位分佈850之每個像素，以減少介於局部試件表面120與AFM 1060之測量尖端1062之間的電壓。
若就該絕對值而論，電位分佈850具有使該電位適宜這些電位值不可能沒有損傷或甚至破壞探針1070之風險的大數值，則電位分佈850之絕對量舉例來說藉由用帶電荷粒子輻射而減少。接著，如以上所陳述，在第二部分區域830中的電位分佈850再次用電子束428進行測量。若該電位分佈隨後具有對測量尖端1062無害的絕對值，則第二部分區域830由AFM 1060之測量尖端1062進行掃描，如以上所說明。
圖11之流程圖1100表示用掃描式探針顯微鏡1060之探針1070檢測試件表面120的方法之步驟。該方法開始於步驟1110。在第一步驟1120中，電位分佈850在試件表面120之第一部分區域820中判定。在第二步驟1130中，修改在試件表面120之第一部分區域820中的所判定之電位分佈850，及/或修改掃描式探針顯微鏡1060之探針1070之電位。最 後，在第三步驟1140中，試件表面120之第二部分區域830用掃描式探針顯微鏡1060之探針1070進行掃描。該方法結束於步驟1150。
圖12之流程圖1200更詳細地例示用掃描式探針顯微鏡1060之探針1070檢測試件表面120的方法。該方法開始於步驟1210。在第一步驟1220期間，判定在試件表面120之第一部分區域820中的電位分佈850。然後，在決策方塊1230中，分析電位分佈850是否超過預設第二臨界值。若是如此，則在步驟1240，修改該電位分佈。接著，在決策方塊1230中，再次查看該所修改電位分佈之絕對量是否仍大於該第二臨界值。若該所修改電位分佈維持小於該第二臨界值，則該方法前往決策方塊1250，其中研究該所修改電位分佈是否大於第一臨界值。若是如此，則在步驟1260，修改在試件表面120之第一部分區域820中的電位分佈，及/或修改掃描式探針顯微鏡1060之探針1070之電位。其後，在步驟1270，試件表面120之第二部分區域830用掃描式探針顯微鏡1060之探針1070進行掃描。若在決策方塊1250中確立該電位分佈小於該第一臨界值，則該方法前往步驟1270，並用掃描式探針顯微鏡1060之探針1070掃描試件表面120之第二部分區域830。該方法結束於步驟1280。
最後，圖13之流程圖1300又再次總結用掃描式粒子顯微鏡420之帶電荷粒子束428檢測試件表面120的所說明方法之該等步驟。該方法開始於步驟1310。在下一個步驟1320中，進行判定試件表面120之第一部分區域820之電位分佈850。該方法隨後分支。其可在處理試件表面120之第二部分區域830的步驟1330中，根據所判定電位分佈850進行校正掃描式粒子顯微鏡420之一個或多個設定。該方法隨後可能結束於步驟1340。該方法也可能從步驟1330前往步驟1350，其中用該掃描式粒子顯微鏡之帶電荷粒子束428掃描試件表面120之第一部分區域820。在步驟1360中，校正從第二部分區域830之掃描資料產生的掃描式粒子顯微鏡之圖像，隨後藉助所判定電位分佈850進行。該方法其後結束於步驟1370。而且，可 能在進行步驟1320之後，該方法前往步驟1350而不進行步驟1330。在此具體實施例中，該方法又再次在進行步驟1360之後結束於步驟1370。

Claims (23)

  1. 用掃描式探針顯微鏡(1060)之探針(1070)檢測試件表面(120)的方法，該試件表面(120)具有一靜電電荷之一電位分佈(850)，該方法包含下列步驟：a.判定該試件表面(120)之至少一個第一部分區域(820)之靜電電荷之電位分佈(850)；以及b.修改在該試件表面(120)之至少一個第一部分區域(820)中的靜電電荷之電位分佈(850)，及/或在掃描該試件表面(120)之至少一個第二部分區域(830)之前修改該掃描式探針顯微鏡(1060)之探針(1070)之一電位，其中修改該掃描式探針顯微鏡(1060)之探針(1070)之電位包含對該探針(1070)施加一電壓，其實質上對應於在該試件表面(120)之至少一個第二部分區域(830)中的靜電電荷之所判定電位分佈(850)。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，若在該試件表面(120)之至少一個第一部分區域(820)中的靜電電荷之電位分佈(850)之一絕對值超過一第一臨界值，則進行步驟(b)。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，也包含下列步驟：若在該試件表面(120)之至少一個第一部分區域(820)中的靜電電荷之電位分佈(850)之一絕對值小於或等於該第一臨界值，則用該掃描式探針顯微鏡(1060)之探針(1070)掃描該試件表面(120)之至少一個第二部分區域(830)。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，修改在該試件表面(120)之至少一個第一部分區域(820)中的靜電電荷之電位分佈(850)包含用一帶電荷粒子束輻射該試件表面(120)。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，修改該靜電電荷之電位分佈(850)包含對該試件表面(120)之至少該第一部分區域(820)施加一電漿放電。
  6. 如申請專利範圍第4項或第5項之方法，也包含下列步驟：依該至少一個第一部分區域之靜電電荷之所判定電位分佈(850)而定，固定該帶電荷粒子束之一輻射劑量及/或固定該電漿放電之一時段。
  7. 如申請專利範圍第1項之方法，也包含下列步驟：若該至少一個第一部分區域(820)之靜電電荷之所判定電位分佈(850)之絕對量超過大於該第一臨界值的一第二臨界值，則修改在該試件表面(120)之至少一個第一部分區域(820)中的靜電電荷之電位分佈(850)。
  8. 如申請專利範圍第7項之方法，也包含下列步驟：a.再次判定至少在該試件表面(120)之第一部分區域(820)中的靜電電荷之電位分佈(850)；以及b.若在該至少一個第一部分區域(820)中的靜電電荷之電位分佈(850)之絕對值小於或等於該第一臨界值，則用該掃描式探針顯微鏡(1060)之探針(1070)掃描該試件表面(120)之至少一個第二部分區域(830)；或c.若在該試件表面(120)之至少一個第一部分區域(820)中的靜電電荷之電位分佈(850)之絕對值超過該第一臨界值並小於該第二臨界值，則再次修改在該試件表面(120)之至少一個第二部分區域(830)中的靜電電荷之電位分佈(850)，及/或在掃描該至少一個第二部分區域(830)之前修改該探針(1070)之電位。
  9. 如申請專利範圍第1項之方法，該試件表面(120)之至少一個第一部分區域(820)包含該試件表面(120)之至少一個第二部分區域(830)。
  10. 用掃描式粒子顯微鏡(420)之帶電荷粒子束(428)檢測試件表面(120)的方法，該試件表面(120)具有一靜電電荷之一電位分佈(850)，該方法包含下列步驟：a.判定該試件表面(120)之至少一個第一部分區域(820)之靜電電荷之電位分佈(850)；b.根據在步驟(a)中所判定以用該帶電荷粒子束(428)處理該試件表面(120)之至少一個第二部分區域(830)的靜電電荷之電位分佈(850)，校正該掃描式粒子顯微鏡(420)之至少一個設定，其中該掃描式粒子顯微鏡(420)之至少一個設定包含：更改一放大率、更改一焦點、更改一消像散器(stigmator)、更改一加速電壓、更改一射束位移、調整該掃描式粒子顯微鏡(420)之粒子源之一位置及/或更改一光闌(stop)；及/或c.用該掃描式粒子顯微鏡(420)之帶電荷粒子束(428)掃描該試件表面(120)之至少一個第一部分區域(820)；以及d.基於在步驟(a)中所判定靜電電荷之電位分佈(850)校正從該至少一個第二部分區域(830)之掃描資料產生的掃描式粒子顯微鏡之一圖像，其中校正從該掃描資料產生的掃描式粒子顯微鏡之該圖像包含校正一光罩之一結構元件(130)之一關鍵尺寸及/或一定位誤差、設置於一晶圓上的一光阻之一結構元件(130)及/或在一晶圓上的一部件之一結構元件(130)。
  11. 如申請專利範圍第10項之方法，也包含下列步驟：從在步驟(c)中所生成之掃描資料判定該靜電電荷之電位分佈(850)。
  12. 如申請專利範圍第10項之方法，處理該試件表面(120)之至少一個第二部分區域(830)包含：為在該試件表面(120)之至少一個第二部分區域(830)中沉積材料而提供至少一種蝕刻氣體(462)及/或至少一種前驅氣體(452)。
  13. 如申請專利範圍第10項之方法，也包含下列步驟：在步驟(d)中逐像素地校正該掃描式粒子顯微鏡之圖像，及/或在步驟(b)中逐像素地校正該掃描式粒子顯微鏡(420)之至少一個設定。
  14. 如申請專利範圍第10項之方法，判定該試件表面(120)之至少一個第一部分區域(820)之靜電電荷之電位分佈(850)包含藉助該試件表面(120)之至少一個第一部分區域(820)之一頻譜儀(445)分析二次電子之一能量分佈，該等二次電子在用一掃描式粒子顯微鏡(420)之一粒子束(428)掃描該試件表面(120)之至少一個第一部分區域(820)期間產生。
  15. 如申請專利範圍第14項之方法，判定該試件表面(120)之至少一個第一部分區域(820)之靜電電荷之電位分佈(850)包含判定該等二次電子之能量分佈之一位移。
  16. 如申請專利範圍第15項之方法，判定該等二次電子之能量分佈之位移關於實質上沒有電位的一試件表面(120)進行。
  17. 如申請專利範圍第15項或第16項之方法，判定該等二次電子之分佈之位移包含在該試件表面(120)之至少一個第一部分區域(820)上方施加一電場。
  18. 如申請專利範圍第14項之方法，判定該試件表面(120)之至少一個第一部分區域(820)之靜電電荷之電位分佈(850)包含在該試件表面(120)之至少一個第一部分區域(820)中判定反向散射電子之能量分佈之一最大值，該等反向散射電子在掃描該試件表面(120)之至少一個第一部分區域(820)期間產生。
  19. 用掃描式探針顯微鏡(1060)之探針(1070)檢測試件表面(120)的裝置(1000)，該試件表面(120)具有一靜電電荷之一電位分佈(850)，該設備(1000)包含a.判定該試件表面(120)之至少一個第一部分區域(820)之靜電電荷之電位分佈(850)的裝置；以及b.若在該試件表面(120)之至少一個第一部分區域(820)中的靜電電荷之電位分佈(850)之一絕對值超過一第一臨界值，則修改該試件表面(120)之至少一個第一部分區域(820)之靜電電荷之電位分佈(850)的裝置，及/或在掃描該試件表面(120)之至少一個第二部分區域(830)之前修改該掃描式探針顯微鏡(1060)之探針(1070)之一電位的裝置，其中修改該掃描式探針顯微鏡(1060)之探針(1070)之電位包含對該探針(1070)施加一電壓，其實質上對應於在該試件表面(120)之至少一個第二部分區域(830)中的靜電電荷之所判定電位分佈(850)。
  20. 如申請專利範圍第19項之裝置(1000)，該裝置(1000)係專為如申請專利範圍第1項至第9項和第15項至第18項之一進行該等方法步驟所設計。
  21. 用掃描式粒子顯微鏡(420)之帶電荷粒子束(428)檢測試件表面(120)的裝置(400)，該試件表面(120)具有一靜電電荷之一電位分佈(850)，包含：a.判定該試件表面(120)之至少一個第一部分區域(820)之靜電電荷之電位分佈(850)的裝置；b.根據用該帶電荷粒子束(428)處理該試件表面(120)之至少一個第二部分區域(830)的靜電電荷之所判定電位分佈(850)校正該掃描式粒子顯微鏡(420)之至少一個設定的裝置，其中該掃描式粒子顯微鏡(420)之至少一個設定包含：更改一放大率、更改一焦點、更改一消像散器(stigmator)、更改一加速電壓、更改一射束位移、調整該掃描式粒子顯微鏡(420)之粒子源之一位置及/或更改一光闌(stop)；及/或c.用該掃描式粒子顯微鏡(420)之帶電荷粒子束(428)掃描該試件表面(120)之至少一個第一部分區域(820)的裝置；以及d.基於該所判定該試件表面(120)之至少一個第一部分區域(820)之靜電電荷之電位分佈(850)校正從該至少一個第二部分區域(830)之掃描資料產生的掃描式粒子顯微鏡之一圖像的裝置，其中校正從該掃描資料產生的掃描式粒子顯微鏡之該圖像的該等裝置包含校正一光罩之一結構元件(130)之一關鍵尺寸及/或一定位誤差、設置於一晶圓上的一光阻之一結構元件(130)及/或在一晶圓上的一部件之一結構元件(130)。
  22. 如申請專利範圍第21項之裝置(400)，該裝置(400)係專為如申請專利範圍第10項至第19項之一進行該等方法步驟所設計。
  23. 如申請專利範圍第21項或第22項之裝置(400)，該裝置(400)包含至少一個頻譜儀(445)。
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