TWI734875B

TWI734875B - 檢查基板的方法和具有複數個指令儲存於其上的電腦可讀取媒體

Info

Publication number: TWI734875B
Application number: TW106143405A
Authority: TW
Inventors: 博海德穆勒; 張雪娜; 彼得努南; 庫普利特賽恩維迪
Original assignee: 美商應用材料股份有限公司
Priority date: 2016-12-12
Filing date: 2017-12-11
Publication date: 2021-08-01
Also published as: KR102260984B1; TW201837865A; KR20190052121A; CN109863573B; WO2018108239A1; CN109863573A

Abstract

提供一種檢查基板的方法。此方法包括：提供基板至一真空腔室中，此基板係為一大面積基板，其中此基板具有一薄膜，薄膜具有沈積在基板上的一晶粒結構；利用一成像帶電粒子束顯微鏡產生一主要帶電粒子束，其中此主要帶電粒子束撞擊在真空腔室中的基板上；以及從基板在主要帶電粒子束撞擊時所釋放的信號粒子產生一個或多個影像，其中此一個或多個影像係為地形影像。

Description

檢查基板的方法和具有複數個指令儲存於其上的電腦可讀取媒體

本揭露內容是有關於低溫多晶矽(Low Temperature Poly Silicon；LTPS)層的檢測以及一種檢查一基板的方法。更具體地，本文所述的實施例有關於一種檢查用於顯示器製造的基板的方法，更具體地有關於用於顯示器製造的大面積基板。

在許多的應用中，需要將薄膜沈積在基板上，例如是在玻璃基板上。傳統上，基板在不同塗佈設備的腔室中進行塗佈。在一些應用上，使用氣相沈積技術在真空中塗佈基板。在過去的幾年中，電子裝置且特別是光電裝置的價格大幅降低。此外，顯示器中的畫素密度不斷增加。對於薄膜電晶體(TFT)顯示器，需要高密度的TFT整合。然而，即使裝置內的薄膜電晶體(TFT)的數量增加，仍盡可能增加產率並盡可能降低製造成本。

增加畫素密度的一個方面是採用低溫多晶矽薄膜電晶體(Low Temperature Poly Silicon-TFT；LTPS-TFT)，LTPS-TFT 可以用於例如液晶顯示器(LCD)或主動式有機發光顯示器(AMOLED displays)。在LTPS-TFT的製造中，閘電極可以用作對電晶體的主動層與源極和汲極的接觸區域進行摻雜的遮罩。這種自對準摻雜的品質可以決定製造流程的產率，因此，需要改進和控制此過程。然而，除了LTPS-TFT的製程之外的其他自對準摻雜應用也可以受益於一改進的製程。

對於此些製程，監控基板的品質以檢查基板是有益的，基板也就是沈積層，具體為低溫多晶矽(LTPS)層。例如，為了顯示器市場，係製造其上沈積有塗層材料層的玻璃基板。顯示器通常在大面積基板上製造，並且基板的尺寸不斷增大。此外，例如是TFT顯示器等之顯示器也在進行不斷的改進。舉例而言，低溫多晶矽(LTPS)是一種可以實現低能耗和改善背光特性的發展。

基板的檢查可以通過例如是光學系統來執行。然而，低溫多晶矽(LTPS)之晶粒邊界處的晶粒結構、晶粒尺寸和晶粒的形貌特別難以用光學系統進行觀察，這是由於晶粒尺寸可能低於光學解析度，使得晶粒對於光學系統而言是不可見的。基板的小部分的檢查亦已經使用帶電粒子束裝置搭配表面蝕刻來進行。表面蝕刻可以增強例如晶界的對比，但免不了破壞玻璃基板，因而是對基板的小片部分而非基板的整體來進行檢查。因此，在檢查基板之後，便不可能繼續處理基板，例如檢查晶粒結構對最終產品的影響。

因此，由於例如對大面積基板上的顯示器的品質的要求越來越高，因此需要一種用於檢查大面積基板的改進方法。

本文提供一種檢查一基板的方法以及使用此方法的一設備。經由申請專利範圍、發明說明及所附圖式的內容，對於本揭露內容所述之多個方面、優點及特徵可進一步明確了解。

根據一實施例，提供一種檢查一基板的方法。此方法包括：提供基板至一真空腔室中，基板係為一大面積基板，其中基板具有一薄膜，此薄膜具有沈積在基板上的一晶粒結構；利用一成像帶電粒子束顯微鏡產生一主要帶電粒子束，其中主要帶電粒子束撞擊在真空腔室中的基板上；以及從基板在主要帶電粒子束撞擊時所釋放的信號粒子產生一個或多個影像，其中此一個或多個影像係為地形影像(topographic images)。

一些實施例中，本文所述的一些創新方法可以在一電腦可讀取媒體中實施。此電腦可讀取媒體具有複數個指令儲存於其上，當指令在被執行時，使一帶電粒子束顯微鏡執行如本文所述的任意一種檢查一基板的方法。

10:基板

42:線

44:點

100:帶電粒子束顯微鏡

110:槍腔室

112:電子束源

120:真空腔室

122、142、146:磁極片

123:聚光器透鏡

124、144:線圈

126:電子光學元件

130:偵測真空區域

132:另一個信號偵測元件

134:光導

136:閃爍器裝置

139:偵測器

140:物鏡

150:基板支撐件

152:上電極

154:下電極

170:掃描致偏器組件

201:開孔

236:閃爍器分段

502、504、506、602、604、606、608、610、612:區塊

在本說明書的其餘部分中，更具體地闡述了對本領域中具有通常知識者而言完整且可實現的揭露內容，其中包括對附圖的參照如下：第1圖係為用於本文所述的一些實施例之一種成像帶電粒子束顯微鏡的側視圖。

第2圖係為用於本文所述的一些實施例之包括一分段閃爍器的一種偵測裝置。

第3A圖係為根據本揭露內容的一些實施例之地形影像。

第3B圖係為根據本揭露內容的一些實施例之多個地形影像所結合的一結合影像。

第4圖係為以現有技術的空氣掃描式電子顯微鏡(SEM)測量的一影像，其中測量了一個被蝕刻的樣品表面。

第5圖係為根據本文所述的一些實施例的方法的流程圖，特別是用於檢查一大面積基板的一方法。

第6圖係為根據本文所述的一些實施例的進一步方法的流程圖，特別是用於校準和檢查例如是用於顯示器製造之一大面積基板的方法。

以下參照圖式對多個實施例進行詳細說明，各個圖式係描述其中的一個或多個例子。各個例子係用於舉例說明而非作為本揭露內容的限制。舉例而言，在一個實施例中說明或敘述的特徵可以使用於其他實施例或與其他實施例結合以衍生再進一步的實施例。本揭露內容包括上述的調整及變化。

在下述有關圖式之說明中，相同的參考編號係指相同的元件。僅對各個實施例之不同之處係進行說明。圖式中的結構並非必然以實際的真實比例繪示，而是用於更佳地理解實施例。

本文所述之「基板」之用語包含非可撓性基板，例如玻璃基板或玻璃板；以及可撓性基板，例如卷材(web)和箔。基板可以是塗佈的基板，其中一層或多層材料塗佈或沈積在基板上，並藉由例如物理氣相沈積(PVD)製程或化學氣相沈積(CVD)製程而完成。

本文所述的實施例有關於大面積基板，特別是用於顯示器市場的大面積基板。根據一些實施例，大面積基板或對應的各個基板支撐件可具有至少1平方公尺的尺寸。此尺寸可以從約1.375平方公尺(1100毫米×1250毫米-第5代)至約9平方公尺，更具體地從約2平方公尺至約9平方公尺或甚至高達12平方公尺。根據本文所述的一些實施例的結構、設備和方法所提供的基板或基板接收區可以是如本文所述的大面積基板。舉例而言，大面積基板或載體可以是第5代(GEN 5)，其對應於約1.375平方公尺的基板(1.1公尺×1.25公尺)；第7.5代(GEN 7.5)，其對應於約4.39平方公尺的基板(1.95公尺×2.25公尺)；第8.5代(GEN 8.5)，其對應於至約5.7平方公尺的基板(2.2公尺×2.5公尺)；或者第10代(GEN10)，其對應於約9平方公尺的基板(2.88公尺×3130公尺)。甚至更高階代，如第11代(GEN 11)和第12代(GEN 12)以及其對應的基板區可以藉由類似地方式實施。

在不限制本申請的保護範圍的情況下，在本文以下之內容中，帶電粒子束裝置例如是帶電粒子束顯微鏡或其部件，將被例示地稱作帶電粒子束裝置，其包括二次粒子或背散射粒子的偵測，二次粒子或背散射粒子例如是電子。多個實施例仍可以應用於用以獲得樣本影像的微粒(corpuscles)之檢測的設備和部件，微粒例如是具有電子或離子、光子、X射線或其他信號形式的二次和/或背散射帶電粒子。當本文述及微粒時，微粒應被理解為光信號，其中微粒是光子以及粒子，而其中微粒是粒子時則是離子、原子、電子或其他粒子。如本文所述，關於偵測的討論和描述是針對掃描電子顯微鏡中的電子而例示地描述。其他類型的帶電粒子，例如正離子，可以被用於各種不同儀器的裝置中。

根據可以與其他實施例組合的本文的一些實施例，一信號(帶電粒子)束或一信號(帶電粒子)子束(beamlet)被稱為一二次和/或背散射粒子束。典型地，信號束或二次束是經由主要束或主要子束撞擊在試樣上而產生。主要帶電粒子束或主要帶電粒子子束是經由一粒子束源而產生，並且被導向且在待檢查或待成像的試樣上偏轉。

第1圖繪示一種帶電粒子束裝置或一種帶電粒子束顯微鏡100。電子束(未示出)可以經由電子束源112而產生。在槍腔室110內可設置另外的束成形裝置(beam shaping means)，例如是抑制件、提取器和/或陽極。束可以與限束孔徑(beam limiting aperture)對準，限束孔徑的尺寸被設計成使束成形，也就是阻擋一部份的束。電子束源艙包括TFE發射器。槍腔室可以被抽真空至10^-8毫巴至10^-9毫巴的壓力。

在帶電粒子束顯微鏡100的束柱的一另外的真空腔室120中可以設置一聚光器透鏡(condenser lens)。舉例而言，聚光器透鏡可以包括一磁極片122和線圈124。在另外的真空腔室中可以設置另外的電子光學元件126。另外的電子光學元件126可以選自由消象散器、用於色差和/或球面像差的校正元件、以及用於將主要帶電粒子束與物鏡(objective lens)140的光軸對準的對準致偏器所組成的群組。

主要電子束可以透過物鏡140而聚焦在基板10上。基板10定位於基板支撐件150上的一基板位置上。當電子束撞擊到基板10上時，信號電子從基板10釋放，且可以由偵測器139所偵測，而信號電子例如是二次和/或背散射電子、和/或x射線。

在第1圖所對應描述的一些實施例中，提供一聚光器透鏡123。在聚光器透鏡與例如限束孔徑之間可以設置一個兩級致偏系統(two-stage deflection system)(未示出)，用於將束對準孔徑，而限束孔徑例如是束成形孔徑(beam shaping aperture)。如第1圖所示，物鏡140具有一磁性透鏡部件，其具有磁極片142和146，並具有線圈144。物鏡將主要電子束聚焦在基板10上。此外，一上電極152和一下電極154形成物鏡140的一個靜電透鏡部件。

此外，可以提供一掃描致偏器組件170。掃描致偏器組件170可以例如是一磁性組件，但較佳為一靜電掃描致偏器組件，其係配置用於高畫素速率。掃描致偏器組件170可以是一單級組件，如第1圖所示。另外，也可以設置一兩級致偏器組件甚至一三級致偏器組件用於掃描。各個級(stage)具有沿光軸的不同位置。

下電極154連接到一電壓源(未示出)。下電極作為物鏡的浸入式透鏡部件的減速電極，浸入式透鏡部件而也就是減速電場(retarding field)透鏡部件，下電極通常處於一電位，此電位使基板上的帶電粒子具有等於或小於2keV的著陸能量，例如是500V或1keV。如第1圖所示，根據一些實施例，基板支撐件150可以設置為接地電位。因此，下電極154可以具有約200V至1kV的正電壓，例如用以產生200eV到1keV的著陸能量。

根據可以與其他實施例組合的本文的一些實施例，可以在基板10的附近使主要帶電粒子束減速，例如是在物鏡內、物鏡後、或其組合。可以經由下電極154，也就是減速電場透鏡，來各別地提供減速。可以經由例如物鏡的靜電透鏡部件來提供減速。舉例而言，更進一步地或替代地，可以施加一減速偏壓電壓到基板10和/或基板支撐件，以提供根據本文所述的一些實施例的一減速電場透鏡部件。物鏡可以是一個靜電-磁性複合透鏡，其具有例如一軸向間隙或徑向間隙，或者物鏡可以是一靜電減速電場透鏡。

根據可以與其他實施例組合的本文的一些實施例，物鏡的下部或邊緣與基板或基板支撐件之間的距離可為1毫米(mm)至3毫米，例如是1.5毫米，而物鏡的下部或邊緣例如是下電極154。在大面積基板上測量的影像的解析度係為低於15奈米，例如是3奈米至12奈米，例如約10奈米，而所述大面積基板例如是具有面積為等於或大於1平方公尺、例如是等於或大於1.5平方公尺的基板。解析度主要由大面積基板的基板支撐件的尺寸以及由基板支撐件的尺寸引起的振動和運動來分隔。

具有等於或小於2keV的著陸能量，特別是等於或小於1keV的著陸能量的優點在於，與高能量電子束相比，撞擊到基板上的主要電子束產生更強的信號。由於沈積在基板上的層很薄，此些層例如是LTPS層，並且由於高能量電子穿透進入基板深處中，也就是到層之下，只有少量電子可以產生包含關於沈積層的信息的偵測器信號。相比之下，例如是具有等於或小於2keV的著陸能量的電子之低能量電子僅穿透進入基板的淺區域，因而提供關於沈積層的更多信息。因此，即使當基板並未進行表面蝕刻時，如本文所述的一些實施例可以提供一改進的影像，例如是晶界的改進的影像。此外，本文所述的一些實施例提供了在大面積基板上的真空條件下的電子顯微鏡影像，其中大面積基板也就是面積為等於或大於1平方公尺的基板。在真空下提供電子顯微鏡影像，藉此容許了具有例如是等於或小於2keV的低著陸能量，例如是等於或小於1keV。

對於高解析度的應用，提供例如是等於或小於2keV的著陸能量、並且在束柱中具有高帶電粒子束能量係為有益的，而等於或小於2keV的著陸能量比方是等於或小於1keV，高帶電粒子束能量例如是等於或大於10keV的束能量，比方是等於或大於30keV。一些實施例可以包括在基板10之前的減速，例如在物鏡內和/或在物鏡與基板10之間的一係數係為等於或大於5，比方是等於或大於10的一係數。對於其他的應用，也可以提供例如是等於或小於2keV的低著陸能量而不需要減速，例如是在束柱內的束能量不高於2keV的情況下。

根據可以與其他實施例組合的本文的一些實施例，係提供具有晶粒的薄膜的電子顯微鏡影像。舉例而言，係提供一部分之沈積在大面積基板上的薄膜的掃描式電子顯微鏡影像。此影像是在允許低能量成像的真空條件下所提供，其中薄膜上的電子束的著陸能量為等於或小於2keV，例如約1keV。因此，與例如是使用空氣掃描式電子顯微鏡(AIR SEM)的高能量電子束成像(<7keV)相比，本揭露內容之關於低能量成像的實施例提供了非破壞性成像。因此，可以在製造光電裝置的過程中提供電子束觀察，而光電裝置例如是製造在大面積基板上的顯示器。

如第1圖所示的帶電粒子束顯微鏡100包括一偵測器139，偵測器139位於一偵測真空區域130中。亦如第2圖所示的偵測器139包括一閃爍器裝置136。閃爍體裝置136具有一開孔201，例如是位於閃爍器裝置的中心的開孔。開孔201用於使主要帶電粒子束的路徑通過偵測器139。

閃爍器裝置136被分段以具有兩個或更多個閃爍器分段236。根據可以與其他實施例組合的本文的一些實施例，可具有四個閃爍器分段，也就是提供一四段偵測器(Quad detector)。四個分段使得可呈現在基板平面的x和y之兩個維度上的地形圖像。各個影像如第3A圖所示。

一光導134連接到各個閃爍器分段236。此外，可為各個光導提供一個光電倍增器或另一個信號偵測元件132。因此，可以與其他實施例組合的本文的一些實施例包括一Everhart-Thornley偵測器裝置，其作為一個偵測器139。一些實施例亦可使用一雪崩光電二極管(avalanche photodiode)作為一信號偵測元件或一微通道板。

根據可以與其他實施例組合的本文的一些實施例，閃爍器裝置可由具有較低帶寬的低噪聲閃爍器製造，這導致較好的信噪比，而此信噪比可更進一步藉由平均閃爍器裝置136的多個片段而改善。例如，閃爍器可具有50奈秒至100奈秒的衰減時間，例如約60奈秒。根據本揭露內容的一些實施例之測量可以具有3MHz至10MHz的畫素速率，例如大約5MHz。

在可以與其他實施例組合的本文的一些實施例中，可使主要帶電粒子束傾斜，以在一預定傾斜束著陸角度下撞擊在基板上。例如，傾斜的主要帶電粒子束可以具有一傾角(相對於基板上的法線)，也就是大於5°、例如是10°至20°、例如是大約15°的一入射角。未傾斜的主要帶電粒子束可以具有小於3°的入射角。根據本文所述的一些實施例，如本文所述的成像帶電粒子束顯微鏡可以經由一個或多個傾斜束來進行成像。因此，3D成像、步驟的成像和其它高度結構的成像可以得到改善。

根據一實施例，可以經由一預透鏡致偏單元(pre-lens deflection unit)而產生具有一傾角的一束傾斜(beam tilt)，此預透鏡致偏單元可以包括兩個致偏線圈(deflection coils)用以將束偏轉離開光軸。由於這兩個級(stage)，束可以被偏轉而看起來像是從與帶電粒子束源的明顯位置重合的一點而出現。預透鏡致偏單元可以配置在帶電粒子源和物鏡之間。一透鏡內致偏單元可以設置在物鏡的場內，使得各個場重疊。透鏡內致偏單元可以是一兩級單元，其包括兩個致偏線圈。透鏡內致偏單元可以重新導向束的方向，使得束在光軸處穿過物鏡的中心，也就是聚焦作用的中心。重新導向就是使得帶電粒子束從一個方向撞擊基板的表面，而此方向實質上與沒有束穿過光軸的方向係為相反。透鏡內致偏單元和物鏡的組合作用將主要帶電粒子束導向回光軸，使得主要帶電粒子束在預定傾斜束著陸角度下擊中樣品。

根據另一實施例，可以經由包括兩個致偏器的一偏轉單元來產生一束傾斜，以將束偏轉離開光軸。由於這兩個級(stage)，束可以被偏轉而看起來像是從與帶電粒子束源的明顯位置重合的一點而出現。預透鏡致偏單元可以配置在帶電粒子源和物鏡之間。在預透鏡致偏單元上方可以設置產生正交電磁場的一維恩濾波器(Wien filter)。帶電粒子束的離軸路徑通過物鏡導致第一色差。維恩濾波器的能量分散效應引入與第一色差相同種類的第二色差。經由適當地選擇維恩濾波器的電場E和磁場B的強度，可以將第二色差調整為與第一色差具有相同的大小但相反的方向。實際上，第二色差實質上補償了基板表面的平面中的第一色差。主要帶電粒子束藉由離軸行進通過物鏡以及物鏡的聚焦作用而傾斜。

根據可以進一步地或替代地應用的另外的一些實施例，亦可以機械式地傾斜束柱以引入一束傾斜，也就是相對於基板的光軸。藉由在束柱內提供一傾斜束路徑來傾斜帶電粒子束提供了在數個束角度之間的更快速的切換，並且與機械運動相比減少了振動的引入。

根據一些實施例，係提供一種檢查基板的設備，特別是檢查用於顯示器製造的基板的設備。此裝置包括如本文所述的一真空腔室。如本文所述，此設備更包括如本文所述的配置在真空腔室中的一基板支撐件。此設備更包括如本文所述的一第一成像帶電粒子束顯微鏡和選擇性的一第二成像帶電粒子束顯微鏡。第二成像帶電粒子束顯微鏡與第一成像帶電粒子束顯微鏡相隔一距離，此距離係為至少5公分至60公分，例如大約25公分至35公分。

如第3A圖所示的影像是低溫多晶矽的晶粒結構的偵測器139之四個分段的影像。在玻璃基板上製造TFT的技術包括非晶矽(a-Si)製程和低溫多晶矽(LTPS)製程。非晶矽製程和低溫多晶矽製程之間的主要差異在於裝置的電氣特性和製程的複雜度。低溫多晶矽(LTPS)TFT具有較高的遷移率(mobility)，但製造低溫多晶矽TFT的製程比較複雜。雖然非晶矽TFT具有較低的遷移率，但製造非晶矽TFT的製程係簡單的。根據本文所述的一些實施例，可以改善並控制製程的低溫多晶矽TFT製程係為有益的。低溫多晶矽TFT製程是本文所述的實施例可以被有益的使用的一個例子。為了製造一個低溫多晶矽TFT，一沈積層因為雷射輻射而局部融化。例如，雷射輻射可具有大約60公分的一寬度。因此，帶電粒子束顯微鏡之間的大約30公分的距離在此區域中便足以提供製程的分析。

本文提供一種檢查一基板的方法，此方法包括在真空腔室中產生主要帶電粒子束，並從信號粒子產生一個或多個影像，其中此一個或多個影像是地形影像。如第3A圖所示，可以藉由分段偵測器對具有一晶粒結構的一薄膜的一部份進行成像而提供地形影像，而分段偵測器例如是具有四個分段的四段偵測器(Quad detector)。如第3A圖所示的多個地形影像可以結合至如第3B圖所示的一結合的視角(combined-perspective)之二次電子影像。根據本文所述的一些實施例，本文所述的影像可以和具有兩個或更多個發光角度例如是四個發光角度的光源之光學影像相比，其中從成像晶粒結構的發光角度數值的陰影可以獲得光學影像。這和以傾斜束進行測量相比是不同的，以傾斜束進行測量是對應至一立體光學影像。

在第3B圖中，已經提供了一種演算法來突顯出LTPS薄膜的晶粒的晶界。如第3A圖所示的地形影像或如第3B圖所示的結合影像可以用於檢測例如是在顯示器工業中的LTPS層，或者其他具有晶粒結構的薄膜層。根據本文所述的方法所觀察的電子束能夠對具有晶粒結構的薄膜進行成像，薄膜例如是具有多個視角的多個LTPS層。可以提供改進的地形信息。這可以更精確地評估晶粒結構。

為了進行比較，第4圖呈現現有技術的測量結果。第4圖呈現了破壞性測量的影像，其中LTPS層已被蝕刻並且用高能量電子束成像。影像表面可呈現線42的大部分，且可以識別與點44對應的峰。顯而易見的是，如第3A圖所示的一個或多個影像或如第3B圖所示的結合影像提供了改進的地形信息，並因此被用於對晶粒結構進行較佳的評估。此外，如第3A圖和第3B圖所示之獲得的影像是非破壞性的。因此，可以根據本文所述的實施例而進一步處理如第3A圖和第3B圖所示之成像的薄膜或一對應的基板。

根據本文所述的一些實施例，一晶粒結構可以藉由晶粒的尺寸、晶粒的形狀、晶粒的分佈、晶粒的面積及其類似特徵來描述。此些參數可以經由對應於上述一個或多個參數的統計分析方法來評估。舉例而言，晶粒結構的晶粒的一特徵係可作為一算術平均值、一二次平均值、一加權的平均值、及/或一中位數值。

根據可以與其他實施例組合的本文的一些實施例，地形信息可以由軟體演算法所使用，例如在例如是LTPS晶粒結構中檢測和分析晶粒結構。晶粒結構特徵的計算亦可以包括分水嶺演算法。基於一個或多個影像的計算可以提供選自以下的晶粒結構的晶粒的至少一個特徵：晶粒結構的晶粒的一面積、晶粒結構的晶粒的一周長、晶粒結構的晶粒的一最小尺寸、晶粒結構的晶粒的一最大尺寸、晶粒結構的晶粒沿一預定方向的一尺寸、以及晶粒結構的晶粒的晶界的一波峰高度，而上述的一個或多個影像即是地形影像或地形影像的結合影像。例如，一個二通道或多通道偵測器用來從自頂向下之SEM影像中的兩個或更多個各別視角之準照明源(quasi illumination sources)進行LTPS地形的成像，其中二通道或多通道偵測器例如是四通道偵測器，而兩個或更多個視角例如是四個不同視角。此些兩個或更多個、例如是四個視角給出表面信息，此表面信息用以對用來描述具有晶粒結構的薄膜的參數之尺寸、均勻性、局部分佈和所有統計數據進行偵測和評估，而具有晶粒結構的薄膜也就是LTPS層。

根據可以與其他實施例組合的本文的一些實施例，晶粒結構的特徵和/或晶粒結構的參數的統計數據可以用來驗證沈積薄膜的一製造方法的製程參數。可以提供一反饋至具有晶粒結構的薄膜的製程。舉例而言，可以藉由根據本文所述的一些實施例之電子束觀察(electron beam review，EBR)來控制一個低溫多晶矽(LTPS)TFT製程。

根據可以與其他實施例組合的本文的一些實施例，用於識別晶粒結構的特徵或者薄膜的晶粒結構的參數的統計數據的演算法可以應用於如第3B圖所示的結合影像。已經發現將這些演算法應用於第3A圖所示的各個地形影像上、並將由此些演算法產生的多個值結合至一結合的值以用來評估晶粒結構可能係有益的。

根據本文所述的一些實施例，可以測量晶粒結構中的晶粒的面積、晶粒結構中的晶粒的周長、及晶粒結構中的晶粒的一個或多個尺寸。舉例而言，可以測量具有大約100奈米至500奈米之尺寸的晶粒。根據可以與其他實施例組合的本文的一些實施例，可以經由掃描基板上方的主要電子束而測量的視域(field of view)可具有高達10微米(μm)的尺寸。

晶粒典型地被一晶界所環繞，晶界具有波峰，波峰可具有等於或小於50奈米的波峰高度。根據可以與其他實施例組合的本文的一些實施例，帶電粒子束顯微鏡的正常操作具有一非傾斜束，也就是束在基板上可以具有等於或小於3°的入射角。波峰的高度可以根據一個或多個地形影像的陰影的長度而決定。陰影的長度可以校準至測量的波峰高度。

為了校準，主要帶電粒子束可以被傾斜至一角度，此角度係等於或大於5°，例如是大約15°。經由一個傾斜束影像或者兩個或多個傾斜束影像，可以測量高度輪廓的一高度，而高度輪廓的高度也就是晶粒的晶界。在具有一晶粒結構的一薄膜上或者是在具有人造校準特徵的一基板上可以得到上述一個傾斜束影像或兩個或多個傾斜束影像，而具有晶粒結構的薄膜例如是低溫多晶矽(LTPS)層。可以從一傾斜束的測量而得到晶粒結構的晶界的高度或者人造校準特徵的絕對值。在移除傾斜並提供正常操作的入射角之後，則可以測量地形影像，且陰影的長度可以被校準至之前的測量高度，其中正常操作的入射角例如是小於3°的傾斜程度，比方是0°的傾斜程度。

根據一些實施態樣，用於檢查用於顯示器製造的大面積基板的設備可以是在線(in-line)設備，也就是可以將此設備與另一個先前的測試或處理過程一致地提供，且與更另一個隨後的測試或處理過程一致地提供，而此設備可能包括一裝載閘(load lock)，裝載閘用以在真空腔室中加載和卸載以成像帶電粒子束顯微鏡成像的基板，成像帶電粒子束顯微鏡例如是掃描式電子顯微鏡(SEM)。由於基板上用於成像的帶電粒子束具有低能量，例如是等於或小於2kV，因此設置在基板上的結構不會被破壞。因此，可以將基板提供至顯示器製造廠中進行進一步處理。如本文所理解的，待測試的基板的數量可以是顯示器製造廠中的基板的全部數量的10%至100%。因此，即使可以將用於檢查且包括成像帶電粒子束顯微鏡的設備提供作為在線工具，仍不必測試生產線中的100%的基板。

真空腔室可包括一個或多個閥，閥可以將真空腔室與另一腔室連接，特別是當此設備是在線設備時。當一基板被導向進入真空腔室之後，便可關閉此一個或多個閥。因此，真空腔室中的氣體氛圍可以經由一真空產生技術而控制，例如可以經由一個或多個真空幫浦來控制。在真空腔室中檢查基板的一個好處是，和例如是在大氣壓下進行相比，真空條件可以有助於使用低能量帶電粒子束來檢查基板。舉例而言，低能量帶電粒子束可具有等於或小於2keV的著陸能量，具體為等於或小於1keV，例如是100eV至800eV。和高能量束相比，低能量束不會穿透到基板裡面的深處，因此可以提供關於例如是基板上的塗佈層之優異的信息。

第5圖係為檢查基板的一些方法的流程圖，例如是用於顯示器製造。如區塊502所示，提供一大面積基板至真空腔室中，其中大面積基板具有一薄膜，此薄膜具有沈積在基板上的一晶粒結構。基板可以作為常規製程的一部分來進行測量，也就是不需要進行類似蝕刻的樣品製備。此外，以下所示的測量步驟是非破壞性的，且基板可以在進行電子束觀察之後進行進一步的處理。如區塊504所示，產生一主要帶電粒子束，並且主要帶電粒子束在真空條件下撞擊大面積基板上的薄膜。真空條件使得基板上可以具有低能量的著落能量，例如可以具有等於或小於2keV的能量，比方是1keV的能量。第5圖中的區塊506是指產生一個或多個地形影像。根據本文所述的一些實施例，地形影像是由非傾斜束產生。非傾斜束對於易於控制電子束顯微鏡是有益的，因而對產量是有利的。地形影像可以經由分段偵測器而產生，因而可以經由一次測量而達到非傾斜束的多個視角。地形影像可以用於決定晶粒結構的一個或多個特性或參數，例如是LTPS層中的晶粒結構。

第6圖係為檢查基板的另一方法的流程圖。為了對以非傾斜束角度測量的地形影像的陰影長度進行校準，主要帶電粒子束可以被傾斜至等於或大於5°的一入射角，例如是10°至20°。上述步驟如區塊602所示。在區塊604中，一區域的一個或多個影像經由一傾斜束而產生。如區塊606所示，從具有一傾斜束的一個或多個影像而測量一結構或特徵的高度。在區塊608 中，用非傾斜束對相同面積和/或在特徵的相同結構進行測量，其中係產生一個或多個地形影像，例如是測試影像。從一個或多個地形影像得到如區塊606所示的以絕對值測量的高度，此高度被校準至在區塊608中所測量的影像的陰影的長度。在區塊608中，利用非傾斜束來測量測試影像，使得陰影的長度可以校準到絕對值的測量高度。此校準如區塊610所示。在區塊612中，經由校準結果並基於陰影長度來將校準用以測量晶粒結構的晶界的波峰的高度。根據本文所述的一些實施例，可以基於區塊602至區塊610產生的校準而重複進行多次區塊612所示的製程。因此，可以一次性或者以一預定的時間間隔規律地提供校準。可以用一非傾斜束在製造過程中之觀察基板的過程中進行測量。校準可用於根據之前完成的校準結果來確定晶粒結構的晶界的高度。這有利於提高測量速度，從而提高產量。舉例而言，校準需要一次進行，並且可以例如每週一次或者甚至一個月一次或者甚至更長時間尺度來進行檢查，而其中持續進行測量。

本揭露內容已揭露一些實施例如上，只要不脫離後附之申請專利範圍所界定之保護範圍，前述實施例可修改以提供其他更進一步之一些實施例，且保護範圍如後附之申請專利範圍所界定。

Claims

一種檢查一基板的方法，該方法包括：提供該基板至一真空腔室中，該基板係為一大面積基板，其中該基板具有一薄膜，該薄膜具有沈積在該基板上的一晶粒結構；利用一成像帶電粒子束顯微鏡產生一主要帶電粒子束，其中該主要帶電粒子束撞擊在該真空腔室中的該基板上；從該基板在該主要帶電粒子束撞擊時所釋放的信號粒子產生一個或多個影像，其中該一個或多個影像係為地形影像；以及從該一個或多個影像計算出該晶粒結構的晶粒的至少一特徵，該晶粒結構的晶粒的該至少一特徵係選自：該晶粒結構的晶粒的一面積、該晶粒結構的晶粒的一周長、該晶粒結構的晶粒的一最小尺寸、該晶粒結構的晶粒的一最大尺寸、該晶粒結構的晶粒沿一預定方向的一尺寸、以及該晶粒結構的晶粒的晶界的一波峰高度。
如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該主要帶電粒子束撞擊在該基板上時的一著陸能量為等於或小於2keV。
如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該一個或多個影像係由一分段偵測器所產生。
如申請專利範圍第2項所述的方法，其中該一個或多個影像係由一分段偵測器所產生。
如申請專利範圍第3項所述的方法，其中該一個或多個影像係由一四段偵測器(Quad detector)所產生，該四段偵測器具有四個分段。
如申請專利範圍第3項所述的方法，其中該一個或多個影像係由具有一傾角的該主要帶電粒子束而產生，該傾角係為等於或小於3°。
如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該一個或多個影像係由具有一傾角的該主要帶電粒子束而產生，該傾角係為等於或小於3°。
如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該晶粒結構的晶粒的該至少一特徵係作為一算術平均值、一二次平均值、一加權的平均值、最小值、最大值、以及一中位數值中的至少一者。
如申請專利範圍第1項所述的方法，其中係使用一分水嶺演算法(watershed algorithm)進行所述計算。
如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該一個或多個影像中的兩個或多個影像係結合以形成一結合影像，並且利用該結合影像進行所述計算。
如申請專利範圍第1項所述的方法，其中係利用該一個或多個影像進行所述計算以形成一個或多個對應計算值，且其中該一個或多個對應計算值係結合的。
如申請專利範圍第1項所述的方法，更包括：經由該晶粒結構的晶粒的該至少一特徵來驗證該薄膜的一製造方法的製程參數。
如申請專利範圍第1項至第7項之任一項所述的方法，更包括：使該主要帶電粒子束傾斜一角度，該角度係為等於或大於5°；測量一高度輪廓的一高度；使該主要帶電粒子束傾斜回到一正常操作的角度；從該基板在該主要帶電粒子束以該正常操作的角度撞擊時所釋放的信號粒子產生一個或多個測試影像，其中該一個或多個測試影像係為地形影像；以及使用測量的該高度對係為地形影像之該一個或多個圖像的一陰影的一長度進行校準。
如申請專利範圍第1項所述的方法，更包括：使該主要帶電粒子束傾斜一角度，該角度係為等於或大於5°；測量一高度輪廓的一高度；使該主要帶電粒子束傾斜回到一正常操作的角度；從該基板在該主要帶電粒子束以該正常操作的角度撞擊時所釋放的信號粒子產生一個或多個測試影像，其中該一個或多個測試影像係為地形影像；以及使用測量的該高度對係為地形影像之該一個或多個圖像的一陰影的一長度進行校準。
如申請專利範圍第1項至第7項之任一項所述的方法，其中該檢查的方法係為一顯示器的一製造方法的一中間製程。
如申請專利範圍第1項至第7項之任一項所述的方法，更包括：利用一另外的成像帶電粒子束顯微鏡產生一另外的主要帶電粒子束，其中該另外的主要帶電粒子束撞擊在該真空腔室中的該基板上；以及從該基板在該另外的主要帶電粒子束撞擊時所釋放的另外的信號粒子產生一個或多個另外的影像，其中該一個或多個另外的影像係為地形影像。
如申請專利範圍第16項所述的方法，其中該主要帶電粒子束和該另外的主要帶電粒子束在撞擊在該基板上之處具有一距離，該距離係為5公分至60公分。
一種具有複數個指令儲存於其上的電腦可讀取媒體，當該些指令在被執行時，使一帶電粒子束顯微鏡執行一種檢查一基板的方法，該方法係為如申請專利範圍第1項至第7項之任一項所述的方法。