CN109863573B - 检查基板的方法和具有指令存储于其上的计算机可读介质 - Google Patents

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Abstract

描述一种用于检查基板的方法。所述方法包括：在真空腔室中提供基板，所述基板是大面积基板，其中所述基板具有薄膜，所述薄膜具有沉积在所述基板上的晶粒结构；用成像带电粒子束显微镜产生一次带电粒子束，其中所述一次带电粒子束撞击在所述真空腔室中的所述基板上；以及从在所述一次带电粒子束撞击时从所述基板释放的信号粒子产生一个或多个图像，其中所述一个或多个图像是形貌图像。

Description

检查基板的方法和具有指令存储于其上的计算机可读介质
技术领域
本公开内容涉及LTPS层鉴定以及一种检查基板的方法。更具体地，本文所述的实施方式涉及一种用于检查用于显示器制造的基板的方法，更具体地涉及用于显示器制造的大面积基板。
背景技术
在许多应用中，需要将薄层沉积在基板上，例如在玻璃基板上。常规地，基板在涂覆设备的不同腔室中进行涂覆。对于一些应用，使用气相沉积技术在真空中涂覆基板。在过去几年中，电子装置并特别是光电装置的价格大幅降低。此外，在显示器中的像素密度不断增加。对于TFT显示器，需要高密度的TFT集成。然而，即使装置内的薄膜晶体管(TFT)的数量增加，仍尽可能希望增加产率并尽可能降低制造成本。
增加像素密度的一个方面是采用LTPS-TFT(LTPS＝低温多晶硅)，LTPS-TFT可以用于例如LCD或AMOLED显示器。在LTPS-TFT的制造期间，栅极电极可以用作对有源层的接触区域向晶体管的源极和漏极掺杂的掩模。这种自对准掺杂的质量可以确定制造工艺的产率。因此，需要改进和控制这种工艺。然而，其它自对准掺杂应用，即除了LTPS-TFT的工艺之外的应用，也可以受益于改进的工艺。
对于这些工艺，检查基板以监测基板的质量(即，沉积层的质量，特别是LTPS层的质量)是有益的。例如，在其上沉积有涂层材料层的玻璃基板被制造以用于显示器市场。显示器通常在尺寸不断增大的大面积基板上制造。此外，诸如TFT显示器的显示器也在进行不断改进。例如，低温多晶硅(LTPS)是其中可关于背光来实现低能耗和改善的特性的一种发展。
对基板的检查可以通过例如光学***来执行。然而，在晶界处的晶粒的LTPS晶粒结构、晶粒尺寸和晶粒形貌特别难以用光学***来审查，因为晶粒尺寸可能低于光学分辨率，使得晶粒对于光学***而言是不可见的。对基板的小部分的检查也已经使用带电粒子束装置结合表面蚀刻来进行。表面蚀刻可以增强例如晶界的对比度，但造成破坏玻璃基板，使得对基板的小片部分而非基板的整体进行检查。因此，在检查基板之后，就不可能继续处理基板，例如检查晶粒结构对最终产品的影响。
因此，鉴于例如对大面积基板上的显示器的质量的要求越来越高，因此需要一种用于检查大面积基板的改进的方法。
发明内容
提供了一种检查基板的方法以及一种利用所述方法的设备。本公开内容的多个方面、益处和特征可从权利要求书、说明书和附图显而易见。
根据一个实施方式，提供了一种用于检查基板的方法。所述方法包括：在真空腔室中提供基板，所述基板是大面积基板，其中所述基板具有薄膜，所述薄膜具有沉积在基板上的晶粒结构；用成像带电粒子束显微镜产生一次带电粒子束，其中所述一次带电粒子束撞击在所述真空腔室中的所述基板上；以及从在一次带电粒子束撞击时从所述基板释放的信号粒子产生一个或多个图像，其中所述一个或多个图像为形貌图像。
在一些实施方式中，本文所述的发明方法可以在计算机可读介质中实施。所述计算机可读介质具有储存在其上的指令，所述指令在被执行时致使带电粒子束显微镜执行如本文所述的方法中的任一种的用于检查基板的方法。
附图说明
在本说明书的其余部分中，更具体地阐述了对本领域的普通技术人员而言完整且可实现的公开内容，其中包括对附图的参考，其中：
图1示出了用于本文所述的实施方式的成像带电粒子束显微镜的侧视图。
图2示出了用于本文所述的实施方式的包括分段闪烁器(scintillator)的检测布置。
图3A示出了根据本公开内容的实施方式的形貌图像。
图3B示出了根据本公开内容的实施方式的由多个形貌图像组合的组合图像。
图4示出了现有技术空气SEM测量的图像，其中测量一个被蚀刻的样品表面。
图5示出了说明根据本文所述的实施方式的方法的流程图，特别是用于检查大面积基板的方法。
图6示出了说明根据本文所述的实施方式的另外的方法的流程图，特别是用于校准和检查大面积基板(例如用于显示器制造的大面积基板)的方法。
具体实施方式
以下将详细参考各种实施方式，这些实施方式的一个或多个示例示出于附图中。各个示例是以用于说明的方式提供，而非意欲作为限制。例如，作为一个实施方式中的一部分而说明或叙述的特征可以用于其它实施方式或与其它实施方式组合以产生进一步实施方式。本公开内容意欲包括这样的修改和变化。
在下述对附图的描述中，相同的参考编号是指相同的部件。仅对各个实施方式的差异进行描述。附图中示出的结构不一定以真实比例示出，而是用于更好地理解实施方式。
本文所述的术语“基板”涵盖非柔性基板(例如玻璃基板或玻璃板)和柔性基板(例如卷材(web)和箔)两者。基板可以是涂覆基板，其中一层或多层材料涂覆或沉积在基板上，例如通过物理气相沉积(PVD)工艺或化学气相沉积(CVD)工艺。
本文所述的实施方式涉及大面积基板，特别是用于显示器市场的大面积基板。根据一些实施方式，大面积基板或相应的基板支撑件可以具有至少1m2的尺寸。该尺寸可以从约1.375m2(1100mm×1250mm——第5代)至约9m2，更具体地从约2m2至约9m2或甚至高达12m2。根据本文所述的一些实施方式的结构、设备和方法提供的基板或基板接收区域可以是如本文所述的大面积基板。例如，大面积基板或载体可以是：第5代(GEN 5)，其对应于约1.375m2的基板(1.1m×1.25m)；第7.5代(GEN 7.5)，其对应于约4.39m2的基板(1.95m×2.25m)；第8.5代(GEN 8.5)，其对应于至约5.7m2的基板(2.2m×2.5m)；或第10代(GEN10)，其对应于约9m2的基板(2.88m×3130m)。甚至更高代，如第11代(GEN 11)和第12代(GEN 12)以及其对应的基板面积可以被类似地实施。
在不限制本申请的保护范围的情况下，在下文中，带电粒子束装置，例如带电粒子束显微镜或其部件，将被示例性地称作带电粒子束装置，其包括对二次粒子或背散射粒子(诸如电子)的检测。实施方式仍可以应用于检测微粒(corpuscles)的设备和部件，以便获得样本图像，微粒诸如呈电子或离子、光子、X射线或其它信号形式的二次和/或背散射带电粒子。当提及微粒时，微粒应理解为光信号，其中微粒是光子以及粒子(其中微粒是是离子、原子、电子或其它粒子)。如本文所述，关于检测的讨论和描述是针对扫描电子显微镜中的电子而示例性地描述。其它类型的带电粒子，例如正离子，可以用于各种不同仪器的装置中。
根据可与其它实施方式组合的本文中的实施方式，信号(带电粒子)束或信号(带电粒子)子束(beamlet)被称为二次和/或背散射粒子束。典型地，信号束或二次束是通过使一次束或一次子束撞击在试样上而产生的。一次带电粒子束或一次带电粒子子束是由粒子束源而产生，并且被引导且并待检查或待成像的试样上被偏转。
图1示出带电粒子束装置或带电粒子束显微镜100。电子束(未示出)可以由电子束源112产生。在枪膛腔室110内可设置另外的束成形装置(beam shaping means)，如抑制件、提取器和/或阳极。束可以与限束孔径(beam limiting aperture)对准，所述限束孔径的尺寸经设计以对束进行整形，即，阻挡一部份束。电子束源舱包括TFE发射器。枪膛腔室可以被抽真空至10-8毫巴至10-9毫巴的压力。
在带电粒子束显微镜100的镜筒的另外的真空腔室120中可以设置聚光透镜(condenser lens)。例如，聚光透镜可以包括极片122和线圈124。在该另外的真空腔室中可以设置另外的电子光学元件126。另外的电子光学元件126可以从由以下项组成的组中选择：消像散器、用于色差和/或球面像差的校正元件、以及用于将一次带电粒子束与物镜(objective lens)140的光轴对准的对准偏转器。
一次电子束可以由物镜140聚焦在基板10上。基板10定位在基板支撑件150上的基板位置上。当电子束撞击到基板10上时，信号电子(例如二次和/或背散射电子)和/或x射线从基板10释放，从而可由检测器139检测。
在参考图1描述的示例性实施方式中，提供了聚光透镜123。在聚光透镜与例如限束孔径(例如束成形孔径)之间可以设置两级偏转***(two-stage deflection system)(未示出)，以用于将束对准孔径。如图1所示，物镜140具有磁性透镜部件，所述磁性透镜部件具有极片142和146，并具有线圈144。物镜将一次电子束聚焦在基板10上。此外，上电极152和下电极154形成物镜140的静电透镜部件。
此外，可以提供扫描偏转器组件170。扫描偏转器组件170可以例如是磁性组件，但优选为静电扫描偏转器组件，其经构造以实现高像素速率。扫描偏转器组件170可以是单级组件，如图1所示。另外，也可以设置两级偏转器组件甚至三级偏转器组件以用于扫描。各个级(stage)设置在沿光轴的不同位置。
下电极154连接到电压源(未示出)。物镜的作为浸入式透镜部件(即，减速场(retarding field)透镜部件)的减速电极的下电极通常处于某一电位，所述电位提供基板上的等于或小于2keV(例如500V或1keV)的带电粒子的着陆能量。如图1示例性地所示，根据一些实施方式，基板支撑件150可以设置为接地电位。因此，下电极154可以具有约200V至1kV的正电压，例如以产生200eV到1keV的着陆能量。
根据可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式，可以使在基板10附近(例如在物镜内、在物镜后、或其组合)的一次带电粒子束减速。可以分别通过下电极154，即，减速场透镜，来提供减速。例如，可以通过物镜的静电透镜部件来提供减速。例如，另外地或替代地，可以施加减速偏压电压到基板10和/或基板支撑件，以便提供根据本文所述的实施方式的减速场透镜部件。物镜可以是静电-磁性复合透镜，所述静电-磁性复合透镜具有例如轴向间隙或径向间隙，或物镜可以是静电减速场透镜。
根据可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式，物镜的下部或边缘(例如下电极154)与基板或基板支撑件之间的距离可为1毫米(mm)至3毫米，例如是1.5毫米。在大面积基板(如是具有面积等于或大于1平方米、例如等于或大于1.5平方米的基板)上测量的图像的分辨率低于15纳米，例如是3纳米至12纳米，例如约10纳米。分辨率主要由大面积基板的基板支撑件的尺寸以及由基板支撑件的尺寸引起的振动和运动来限定。
具有等于或小于2keV(特别是等于或小于1keV)的着陆能量的优点在于，与高能量电子束相比，撞击到基板上的一次电子束产生更强的信号。由于沉积在基板上的层(例如LTPS层)很薄，并且由于高能量电子穿透进入基板深处中，即，到层之下，因此只有少量电子可以产生涵盖关于沉积层的信息的检测器信号。相比之下，低能量电子，例如具有等于或小于2keV的着陆能量的电子，仅穿透进入基板的浅区域，因而提供关于沉积层的更多信息。因此，即使如本文所述的实施方式所提供的当基板并未进行表面蚀刻时，可以提供改进的图像，例如晶界的改进的图像。此外，本文所述的实施方式提供了在大面积基板(即，面积等于或大于1平方米的基板)上的真空条件下的电子显微镜图像。在真空下提供电子显微镜图像允许具有例如等于或小于2keV(例如等于或小于1keV)的低着陆能量。
对于高分辨率应用，提供例如等于或小于2keV(例如等于或小于1keV)的着陆能量并且在镜筒中具有高带电粒子束能量(例如等于或大于10keV的束能量，诸如等于或大于30keV)是有益的。实施方式可以包括在基板10之前(例如在物镜内和/或在物镜与基板10之间)的系数等于或大于5(例如等于或大于10)的减速。对于其它应用，也可以提供例如等于或小于2keV的低着陆能量而不需要减速，例如是在镜筒内的束能量不高于2keV的情况下。
根据可与其它实施方式组合的本文所述的实施方式，提供了具有晶粒的薄膜的电子显微镜图像。例如，提供了沉积在大面积基板上的薄膜的一部分的扫描式电子显微镜图像。所述图像是在允许低能量成像的真空条件下提供的，其中薄膜上的电子束的着陆能量等于或小于2keV，例如约1keV。因此，与例如用AIR SEM的高能量电子束成像(<7keV)相比，本公开内容的关于低能量成像的实施方式提供了非破坏性成像。因此，可以在制造光电装置(例如在大面积基板上制造的显示器)期间提供电子束观察。
如图1所示的带电粒子束显微镜100包括位于检测真空区域130中的检测器139。同时示出于图2的检测器139包括闪烁器装置136。闪烁体装置136具有开孔201，例如是位于闪烁器装置的中心的开孔。开孔201用于使一次带电粒子束的路径通过检测器139。
闪烁器装置136被分段以具有两个或更多个闪烁器分段236。根据可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式，可提供四个闪烁器分段，即，提供四段检测器(Quaddetector)。四个分段使得可呈现在基板平面的x和y的两个维度上的形貌图像。各个图像如图3A所示。
光导134连接到各个闪烁器分段236。此外，可为各个光导提供光电倍增器(photomultiplier)或另一信号检测组件132。因此，可以与本文的其它实施方式组合的一些实施方式包括埃弗哈特-索恩利(Everhart-Thornley)检测器布置，以作为检测器139。一些实施方式也可使用雪崩光电二极管(avalanche photodiode)作为信号检测组件或微信道板。
根据可与其它实施方式组合的本文所述的实施方式，闪烁器装置可由具有较低带宽的低噪声闪烁器制造，这导致较好的信噪比，所述信噪比可更进一步通过平均闪烁器装置136的多个片段而改善。例如，闪烁器可具有50纳秒至100纳秒的衰减时间，例如约60纳秒。根据本公开内容的实施方式的测量可以具有3MHz至10MHz的像素速率，例如大约5MHz。
在可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式中，可使一次带电粒子束倾斜，以使得一次带电粒子束在预定倾斜束着陆角度下撞击在基板上。例如，倾斜的一次带电粒子束可以具有倾角(相对于基板上的法线)，即，大于5°，例如10°至20°、例如大约15°的入射角。未倾斜的一次带电粒子束可以具有小于3°的入射角。根据本文所述的实施方式，如本文所述的成像带电粒子束显微镜可以用于使用一个或多个倾斜束来进行成像。因此，3D成像、阶梯的成像和其它高度结构的成像可以得到改善。
根据一个实施方式，可以由预透镜偏转单元(pre-lens deflection unit)产生具有倾角的束倾斜(beam tilt)，所述预透镜偏转单元可以包括两个偏转线圈(deflectioncoils)用以将束偏转离开光轴。鉴于这种两级(stage)，束可以被偏转而看起来像是从与带电粒子束源的表观位置重合的一点出现。预透镜偏转单元可以布置在带电粒子源和物镜之间。可以在物镜的场内设置透镜内偏转单元，使得各个场重迭。透镜内偏转单元可以是包括两个偏转线圈的两级单元。透镜内偏转单元可以重新引导束的方向，使得束在光轴处穿过物镜的中心，即，聚焦作用的中心。重新引导是指使得带电粒子束从与没有束穿过光轴的方向实质相反的方向撞击基板的表面。透镜内偏转单元和物镜的组合作用将一次带电粒子束引导回光轴，使得一次带电粒子束在预定倾斜束着陆角度下击中样品。
根据另一实施方式，可以由包括两个偏转器的偏转单元来产生束倾斜，以将束偏转离开光轴。鉴于这种两级(stage)，束可以被偏转而看起来像是从与带电粒子束源的表观位置重合的一点而出现。预透镜偏转单元可以布置在带电粒子源和物镜之间。在预透镜偏转单元上方，可以设置产生交叉电磁场的维恩滤波器(Wien filter)。带电粒子束通过物镜的离轴路径导致第一色差。维恩滤波器的能量分散效应引入与第一色差相同种类的第二色差。通过适当地选择维恩滤波器的电场E和磁场B的强度，可以将第二色差调整为与第一色差具有相同的大小但具有与第一色差相反的方向。实际上，第二色差实质上补偿了基板表面的平面中的第一色差。一次带电粒子束通过离轴行进穿过物镜以及物镜的聚焦作用而被倾斜。
根据可例外地或替代地应用的另外的实施方式，也可通过机械式地倾斜镜筒(即，相对于基板的光轴)而引入束倾斜。通过在镜筒内提供倾斜束路径来倾斜带电粒子束提供了在数个束角度之间的更快速的切换，并且与机械运动相比减少了振动的引入。
根据一些实施方式，提供了一种检查基板的设备，特别是检查用于显示器制造的基板的设备。此装置包括如本文所述的真空腔室。此设备进一步包括如本文所述的布置在真空腔室中的基板支撑件。此设备进一步包括如本文所述的第一成像带电粒子束显微镜和选择性的第二成像带电粒子束显微镜。第二成像带电粒子束显微镜与第一成像带电粒子束显微镜相隔一距离，所述距离为至少5厘米至60厘米，例如大约25厘米至35厘米。
如图3A所示的图像是低温多晶硅的晶粒结构的检测器139的四个分段的图像。在玻璃基板上制造TFT的技术包括非晶硅(a-Si)工艺和低温多晶硅(LTPS)工艺。非晶硅工艺和低温多晶硅工艺之间的主要差异在于装置的电气特性和工艺的复杂度。低温多晶硅(LTPS)TFT具有更高的迁移率(mobility)，但制造低温多晶硅TFT的工艺更加复杂。虽然非晶硅TFT具有较低的迁移率，但制造非晶硅TFT的工艺是简单的。根据本文所述的实施方式，低温多晶硅TFT工艺可以被改善并且工艺的控制是有益的。低温多晶硅TFT工艺是本文所述的实施方式可以被有益的使用的一个示例。为了制造低温多晶硅TFT，沉积层因为激光辐射而被局部融化。例如，激光辐射可具有大约60厘米的宽度。因此，带电粒子束显微镜之间的大约30厘米的距离在此区域中可足以提供工艺的分析。
提供了一种检查基板的方法，所述方法包括在真空腔室中产生一次带电粒子束，并从信号粒子产生一个或多个图像，其中此一个或多个图像是形貌图像。如图3A所示，例如，可以通过分段检测器(例如，具有四个分段的四段检测器(Quad detector))对具有晶粒结构的薄膜的部份进行成像而提供四个形貌图像。如图3A的形貌图像可被组合为如图3B所示的组合视角(combined-perspective)的二次电子图像。根据本文所述的实施方式，本文所述的图像可以和具有光源的两个或更多个照明角度(例如四个照明角度)的光学图像相比较，其中从成像晶粒结构的发光角度数值的阴影可以获得光学图像。这和以倾斜束进行测量相比是不同的，以倾斜束进行测量对应于立体光学图像。
在图3B中，已经提供了一种算法来突出LTPS薄膜的晶粒的晶界。如图3A所示的形貌图像或如图3B所示的组合图像可以用于检测(例如在显示器工业中的)LTPS层，或者其它具有晶粒结构的薄膜层。根据本文所述的方法所观察的电子束能够对具有晶粒结构的薄膜(例如具有多个视角的LTPS层)进行成像。可以提供改进的形貌信息。这可以更精确地评估晶粒结构。
为了进行比较，图4示出了现有技术的测量结果。图4示出了破坏性测量的图像，其中LTPS层已被蚀刻并且用高能量电子束进行成像。图像表面可呈现线42的大部分，并且可以识别与点44对应的峰。显而易见的是，如图3A所示的一个或多个图像或如图3B所示的组合图像提供了改进的形貌信息，并因此被用于对晶粒结构进行更好的评估。此外，如图3A和图3B所示的获得的图像是非破坏性的。因此，可以根据本文所述的实施方式而进一步处理如图3A和图3B所示的经成像的薄膜或对应的基板。
根据本文所述的实施方式，晶粒结构可以由晶粒的尺寸、晶粒的形状、晶粒的分布、晶粒的面积及类似特性来描述。此些参数可以经由针对上述一个或多个参数的统计分析方法来评估。例如，晶粒结构的晶粒的特性可被确定为算术平均值、二次平均值、加权平均值、及/或中值。
根据可与其它实施方式组合的本文所述的实施方式，形貌信息可以由软件算法所使用，例如，用于(例如在LTPS晶粒结构中)检测和分析晶粒结构。晶粒结构特性的计算也可以包括分水岭算法(watershed algorithm)。基于一个或多个图像(即，形貌图像或形貌图像的组合图像)的计算可以提供从由一项项组成的群组中选择的晶粒结构的晶粒的至少一个特性：晶粒结构的晶粒的面积、晶粒结构的晶粒的周长、晶粒结构的晶粒的最小尺寸、晶粒结构的晶粒的最大尺寸、晶粒结构的晶粒沿预定方向的尺寸、以及晶粒结构的晶粒的晶界的峰高。例如，二信道或多信道检测器(例如四通道检测器)被用来从自顶向下的SEM图像中的两个或更多个(例如四个)各别视角的准照明源(quasi illumination sources)进行LTPS形貌的成像。此些两个或更多个(例如四个)视角给出表面信息，以用于对用来描述具有晶粒结构的薄膜(即，LTPS层)的参数的尺寸、均匀性、局部分布和所有统计数据进行检测和评估。
根据可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式，晶粒结构的特性和/或晶粒结构的参数的统计数据可以用来验证沉积薄膜的制造方法的工艺参数。可以提供反馈至具有晶粒结构的薄膜的工艺。例如，可以通过根据本文所述的实施方式的电子束观察(electron beam review，EBR)来控制低温多晶硅(LTPS)TFT工艺。
根据可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式，用于识别晶粒结构的特性或者薄膜的晶粒结构的参数的统计数据的算法可以应用于如图3B所示的组合图像。已经发现，将这些算法应用于图3A所示的各个形貌图像上，并将由此些算法产生的多个值组合至组合值以用来评估晶粒结构可能是有益的。
根据本文所述的实施方式，可以测量晶粒结构中的晶粒的面积、晶粒结构中的晶粒的周长、及晶粒结构中的晶粒的一个或多个尺寸。例如，可以测量具有大约100纳米至500纳米的尺寸的晶粒。根据可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式，可以通过扫描基板上方的一次电子束而测量的视域(field of view)可具有高达10微米(μm)的尺寸。
晶粒典型地被具有波峰的晶界所环绕，波峰可具有等于或小于50纳米的峰高。根据可与本文所述的其它实施方式组合的实施方式，带电粒子束显微镜的正常操作是使用非倾斜束，即，束在基板上可以具有等于或小于3°的入射角。波峰的高度可以根据一个或多个形貌图像的阴影的长度而确定。阴影的长度可以校准至测量的峰高。
为了校准，一次带电粒子束可以被倾斜至等于或大于5°，例如是大约15°的角度。可以使用倾斜束图像或者使用两个或更多个倾斜束图像测量高度轮廓的高度，即，晶粒的晶界。在具有晶粒结构的薄膜(例如低温多晶硅(LTPS)层)上或者是在具有人造校准特性的基板上可以获得上述倾斜束图像或两个或更多个倾斜束图像。从利用倾斜束的测量可获得晶粒结构的晶界的高度或者人造校准特性的绝对值。在移除倾斜并提供正常操作的入射角(例如小于3°的倾斜度，诸如0°的倾斜度)之后，则可以测量形貌图像，并且阴影的长度可以被校准至之前的测量高度。
根据一些实施方案，用于检查用于显示器制造的大面积基板的设备可以是在线(in-line)设备，即，可能包括装载锁定(load lock)的设备可以与另一个先前的测试或处理过程线性地提供，并且与又一个随后的测试或处理过程线性地提供，所述装载锁定用以在真空腔室中加载和卸除使用成像带电粒子束显微镜(例如扫描式电子显微镜(SEM))成像的基板。由于基板上用于成像的带电粒子束具有等于或小于2kV的低能量，因此设置在基板上的结构不会被破坏。因此，基板可被提供用于显示器制造厂中的进一步处理。如本文所理解的，待测试的基板的数量可以是显示器制造厂中的基板的全部数量的10％至100％。因此，即使可以将用于检查且包括成像带电粒子束显微镜的设备提供作为在线工具，仍不必测试生产线中的100％的基板。
真空腔室可包括一个或多个阀，所述阀可以将真空腔室与另一腔室连接，特别是当此设备是在线设备时。当基板被引导进入真空腔室之后，便可关闭此一个或多个阀。因此，真空腔室中的气体氛围可以通过产生技术真空(例如使用一个或多个真空泵)来控制。在真空腔室中检查基板的一个好处是，和例如在大气压下进行相比，真空条件可以有助于使用低能量带电粒子束来检查基板。例如，低能量带电粒子束可具有等于或小于2keV的着陆能量，具体为等于或小于1keV，例如是100eV至800eV。和高能量束相比，低能量束不会穿透到基板里面的深处，因此可以提供关于例如基板上的涂覆层的优异的信息。
图5示出了检查基板的方法的流程图，基板例如是用于显示器制造的基板。如框502所示，在真空腔室中提供大面积基板，其中大面积基板具有薄膜，所述薄膜具有沉积在基板上的晶粒结构。可以作为常规工艺的一部分来测量基板，即，不需要进行类似蚀刻的样品制备。此外，以下所示的测量步骤是非破坏性的，并且基板可以在进行电子束观察之后进行进一步处理。如框504所示，产生一次带电粒子束，并且一次带电粒子束在真空条件下撞击大面积基板上的薄膜。真空条件允许在基板上的低能量的着落能量。例如可以提供等于或小于2keV的能量，诸如约1keV的能量。图5中的框506指示产生一个或多个形貌图像。根据本文所述的实施方式，形貌图像是用非倾斜束产生的。非倾斜束有益于容易地控制电子束显微镜，并且因此控制产量。形貌图像可以由分段检测器提供，使得可以经由一次测量获得非倾斜束的多个视角。形貌图像可以用于确定晶粒结构(例如LTPS层中的晶粒结构)的一个或多个特性或参数。
图6示出了检查基板的另一方法的流程图。对于以非倾斜束角度测量的形貌图像的阴影长度的校准，一次带电粒子束可以被倾斜到等于或大于5°的入射角，诸如10°至20°。这如框602中所指示。在框604，产生具有倾斜束的区域的一个或多个图像。如框606所示，从具有倾斜束的一个或多个图像测量结构或特征的高度。在框608中，用非倾斜束对相同面积和/或在相同结构处测量特征，其中产生一个或多个形貌图像，例如测试图像。如框606所示从一个或多个形貌图像以绝对值测量的高度被校准到在框608中测量的图像的阴影的长度。在框608中，用非倾斜束来测量测试图像，使得阴影的长度可以校准到呈绝对值的测量高度。该校准如框610所示。在框612中，通过校准并基于阴影长度，使用校准来测量晶粒结构的晶界的波峰的高度。根据本文所述的实施方式，可以基于框602到框610产生的校准而重复进行框612所示的工艺多次。因此，可以一次或以预定的时间间隔规律地提供校准。可以用非倾斜束在制造工艺中检查基板期间进行测量。根据之前完成的校准，校准可以用来确定晶粒结构的晶界的高度。这有利于提高测量速度，从而提高产量。例如，校准需要进行一次，并且可以例如每周一次或甚至一月一次或甚至以更长时间尺度来进行检查，其中持续进行测量。
尽管上述内容针对一些实施方式，但是在不脱离本发明的保护范围的情况下，可以设计其它和进一步实施方式，并且保护范围由所附权利要求限定。

Claims (18)

1.一种用于检查基板的方法，所述方法包括：
在真空腔室中提供所述基板，所述基板是大面积基板，其中所述基板具有薄膜，所述薄膜具有沉积在所述基板上的晶粒结构；
用成像带电粒子束显微镜产生一次带电粒子束，其中所述一次带电粒子束撞击在所述真空腔室中的所述基板上；
从在所述一次带电粒子束撞击时从所述基板释放的信号粒子产生一个或多个图像，其中所述一个或多个图像是形貌图像；以及
从所述一个或多个图像计算出所述晶粒结构的晶粒的至少一个特性，所述晶粒结构的晶粒的所述至少一个特性包括基于之前完成的校准的所述晶粒结构的晶粒的晶界的峰高。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述一次带电粒子束撞击在所述基板上时的着陆能量等于或小于2keV。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个图像是用分段检测器产生。
4.如权利要求2所述的方法，其中所述一个或多个图像是用分段检测器产生。
5.如权利要求3所述的方法，其中所述一个或多个图像是用具有四个分段的四段检测器(Quad detector)产生。
6.如权利要求3所述的方法，其中所述一个或多个图像以所述一次带电粒子束的等于或小于3°的倾角而产生。
7.如权利要求4所述的方法，其中所述一个或多个图像以所述一次带电粒子束的等于或小于3°的倾角而产生。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述晶粒结构的晶粒的所述至少一个特性被确定为：算术平均值、二次平均值、加权平均值、最小值、最大值、和/或中值中的至少一个。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述计算使用分水岭算法(watershed algorithm)。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个图像中的两个或更多个图像被组合以形成组合图像，并且利用所述组合图像进行所述计算。
11.如权利要求7所述的方法，其中所述计算利用所述一个或多个图像进行，以形成一个或多个对应计算值，并且其中所述一个或多个对应计算值被组合。
12.如权利要求7所述的方法，进一步包括：
通过所述晶粒结构的晶粒的所述至少一个特性来验证所述薄膜的制造方法的工艺参数。
13.如前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括：
将所述一次带电粒子束倾斜到等于或大于5°的角度；
测量高度轮廓的高度；
将所述一次带电粒子束倾斜回正常操作的角度；
从在所述一次带电粒子束以所述正常操作的角度撞击时从所述基板释放的信号粒子产生一个或多个测试图像，其中所述一个或多个测试图像是形貌图像；以及
使用所述测量到的高度对作为形貌图像的所述一个或多个图像的阴影的长度进行校准。
14.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述检查方法是显示器的制造方法的中间工艺。
15.如权利要求1至7中任一项所述的方法，进一步包括：
用另外的成像带电粒子束显微镜产生另外的一次带电粒子束，其中所述另外的一次带电粒子束撞击在所述真空腔室中的所述基板上；以及
从在所述另外的一次带电粒子束撞击时从所述基板释放的另外的信号粒子产生一个或多个另外的图像，其中所述一个或多个另外的图像是形貌图像。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述一次带电粒子束和所述另外的一次带电粒子束在撞击在所述基板上的位置处具有5厘米至60厘米的距离。
17.一种在其上存储有指令的计算机可读介质，所述指令在被执行时致使带电粒子束显微镜执行用于检查基板的方法，所述方法为权利要求1至7中任一项所述的方法。
18.如权利要求17所述的计算机可读介质，其中所述方法进一步包括：
从所述一个或多个图像计算出所述晶粒结构的晶粒的至少一个进一步的特性，所述晶粒结构的晶粒的所述至少一个进一步的特性选自：所述晶粒结构的晶粒的面积、所述晶粒结构的晶粒的周长、所述晶粒结构的晶粒的最小尺寸、所述晶粒结构的晶粒的最大尺寸、以及所述晶粒结构的晶粒沿预定方向的尺寸。
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