TWI718174B - 用以測量及/或修正樣本表面之表面形貌體的裝置及方法 - Google Patents

Abstract

本文件係描述一用以測量及/或修正一樣本的一表面上或下之表面形貌體及/或次表面形貌體之裝置。該系統係包含一樣本載體，一或多個頭，及一支撐結構。該支撐結構係包含一參考表面，其用以提供一定位參考物。該等頭係與該樣本載體及該支撐結構分離，且該裝置係進一步包含一揀取及放置操縱器，該揀取及放置操縱器係配置成將該等頭定位於各別工作位置。該操縱器係包含一握器及一致動器以供移動該握器，其中該致動器係配置成在一與該參考表面呈橫向的方向提供一動作。該握器係配置成自該橫向動作接合及釋放該等各別的頭。本文件亦描述一用以測量及/或修正一樣本的一表面上的表面形貌體之方法。

Description

用以測量及/或修正樣本表面之表面形貌體的裝置及方法

發明領域

本發明係有關一用以測量及/或修正一樣本的表面上或下之表面形貌體及/或次表面形貌體之裝置，系統係包含一樣本載體，其用以支撐該樣本而曝露該表面而能夠作該測量及/或修正，一或多個頭，其包括表面測量設備或表面修正設備中的至少一者，及一支撐結構，其用以支撐該至少一或多個頭，其中該支撐結構係包含一參考表面，以提供一定位參考物而能夠將該一或多個頭的各者定位在一各別工作位置。本發明進一步有關一使用一如上文界定的裝置之方法。

背景

一掃描探針顯微術裝置係用來映繪一樣本的一樣本表面上之奈米結構。此裝置可包含一探針以供掃描一物體的表面，及一或多個動作致動器以供能夠使探針相對於該 樣本作動作。在一實施例中，一探針係包含一探測梢端，該探測梢端係安裝在一懸臂上，該懸臂係配置成帶領探測梢端接觸於取樣表面以能夠作掃描，及一Z位置偵測器，以當探測梢端接觸於樣本表面時決定探測梢端沿著一Z方向之一位置(本文中，Z方向係為與該樣本表面呈橫向之方向)。

如上文所述的掃描探針顯微術(SPM)裝置、諸如原子力顯微術(AFM)裝置係例如被應用在半導體業中掃描一表面上的半導體拓樸結構。此技術的其他用途係見於生藥業、奈米科技、及科學應用。特別來說，以一顯微探針作測量係可使用於臨界量測術(CD量測術)、輪廓測定、粒子掃描及缺陷檢視、應力與粗度測量。AFM微影術係容許以很高精確度作表面的視覺化，而能夠以次奈米解析度作表面元件的視覺化。

然而，顯微探針的很高解析度及精確度就產出量(throughput)而言係需付出效能的代價。產出量係隨著物體面積與該顯微探針所能解析的最小細部面積之比值而縮放。對於巨觀維度的物體，這係導致顯著的處理時間，其對於實用來說可能不切實際或至少為麻煩並與製造程序中的線上使用根本不相容。

現今係可取得高產出量掃描探針顯微術裝置，其中複數個感測器頭可藉由一數量的臂而相對於一樣本表面被定位。雖然可同時施加複數個感測器頭以供掃描，藉此增加效率及產出量，係欲進一步增加效率及產出 量，以例如供工業製造程序中使用。

發明概要

本發明之一目的係為提供一用以測量及/或修正一樣本的一表面上或下的表面形貌體及/或次表面形貌體之高產出量裝置及方法。

根據第一態樣，係提供一用以測量及/或修正一樣本的一表面上或下的表面形貌體及/或次表面形貌體之裝置，該系統係包含：一樣本載體，其用以支撐該樣本而曝露該表面而能夠作該測量及/或修正，一或多個頭，其包括表面測量設備或表面修正設備中的至少一者，及一支撐結構，其用以支撐該一或多個頭，其中該支撐結構係包含一參考表面，以提供一定位參考物而能夠將該一或多個頭的各者定位在一各別工作位置，其中該等頭係與該樣本載體及該支撐結構分離以便不與其連接，且其中該裝置進一步包含一揀取及放置操縱器，該揀取及放置操縱器係配置以供握持該等頭的各別者並將其定位在其各別工作位置，其中該操縱器係包含一握器及一致動器以供將該握器及該參考表面相對於彼此移動，其中該致動器係配置成在一與該參考表面呈橫向的方向提供一動作，且其中該握器係配置成自該橫向動作接合及釋放該等各別的頭。

‘表面形貌體’及‘次表面形貌體’用語係有關於一樣本的表面上或下且可被感測及/或修正之任何形貌體。此等形貌體係可為結構性形貌體，諸如高度差、脊、 孔、突件、凹痕或類似物。此等形貌體亦可包括一樣本中之不同材料的結構或內部結構或層。該等用語亦包括可測量及/或可修正之樣本的表面或表面下之任何其他機械、電氣及/或化學性質。範例係為表面或次表面形貌體的掃描探針顯微術(SPM)，諸如原子力顯微術(AFM)，經由掃描電容力顯微術的電氣性質測量，經由力頻譜術或接觸共振方法測量彈性及勁性(stiffness)，經由掃描熱探針顯微術測量熱性質，等等。

在本發明的裝置中，係配置一揀取及放置操縱器以供揀起個別頭的各者(例如感測器頭或處理頭)，並將其放置在一各別工作位置中。頭可被放置在支撐結構上靠近彼此，以便容許同時在複數個區位中測量或修正表面形貌體。該等區位係可在一密集配置中配置成併列狀靠近彼此。

特別在本發明的裝置中，操縱器的握器係藉由致動器在與支撐結構的參考表面呈橫向之方向被移動。因此，握器從上方揀起頭的各者，而將頭往上揚升且使其移動至所欲的工作位置。在部分實施例中，因為所欲的工作位置為已知(或甚至受監測)且頭的實際區位被測量，定位系統係可為一閉迴路定位系統。各別的頭隨後下降(亦在橫向方向)以被放置於支撐結構上。頭可例如被直接放置於支撐結構的參考表面上，但亦可依意願進行一不同表面上之放置。由於頭能夠在一與參考表面呈橫向的方向揚升及下降之緣故，頭係可被放置成併列狀靠近彼此，原因是頭 的放置在此維度不受阻於任何障礙物。並且，若沒有用以從該側揀起頭之機械手臂或任何其他操縱器，頭並不需要配備有轉接器或任何其他結構。這進一步在側向方向降低了頭的尺寸。因此，係可保持盡可能小型之頭的足跡、以及包括放置頭所需的空間之頭的足跡。因此，大量的頭係可併列狀放置在參考表面上，而容許在一密集形態中作同時測量。

根據本發明的一實施例，支撐結構係可至少在一與參考表面呈平行的方向相對於樣本載體移動，裝置進一步包含一階台致動器，以供使支撐結構相對於樣本載體及操縱器移動，階台致動器係配置成供支撐結構移動於至少一容許表面形貌體作該測量及/或修正之第一位置、與一容許頭對於該等工作位置作放置及移除之第二位置之間。

在此實施例中，頭可在第二位置中藉由操縱器被放置於支撐結構上，其後，支撐結構被移動至第一位置，其中可進行表面形貌體的測量及/或修正。

例如，在一其中樣本載體以待處理表面朝下來固持樣本之實施例中，在一密集形態中，其上已放置有處理頭之支撐結構係可在樣本載體底下被移動，以從下方進行樣本表面上的表面形貌體之測量及/或修正。

根據本發明的另一實施例，握器係包含下列的至少一者，以供與各別的頭作接合：夾固元件，諸如吸夾，磁性夾固元件，靜電夾固元件或撓性夾固元件，撓性 或可旋轉指以供握持；或以重力為基礎的接合元件，諸如結構性形貌體，一脊，一鉤，一邊緣，一槽，以供與各別頭的一結構合作。如同將瞭解，一握器係可以一數量的方式作設計，以供將頭在一垂直方向揀取及放置在表面上。並且，可一起使用上述元件的組合以容許頭作握持。

根據本發明的另外其他實施例，一或多個頭係包含一接合開口或接合元件中的至少一者，該接合開口或接合元件係配置於頭的一上側，且其中握器係包含該接合開口或接合元件中的至少另一者，其中接合開口及接合元件係相互對應，以便容許接合元件接收於接合開口中而能夠作該接合。在這些實施例中，位於頭上之接合開口或接合元件係配置於頭的一上側。特別來說，這係防止必須從該側接合頭，且其因此甚至進一步降低了頭的足跡尺寸以及將頭放置在表面上所需的空間。在此實施例中，頭原則上可直接被放置成彼此相鄰，且潛在地甚至抵靠住彼此。

然而根據部分實施例，握器係包含一含有接合元件之可旋轉延伸物，且其中以令接合元件在接合元件的一第一旋轉性位置中配合經過接合開口同時在接合元件的一第二旋轉性位置中能夠作該接合之方式使得接合元件及接合開口被對應地定形。在這些實施例中，被對應地定形之接合元件及接合開口係對準於彼此，且接合元件延伸經過接合開口。然後，接合元件及接合開口係可相對於彼此旋轉，俾使接合元件不再對準於開口。這容許握器將頭揀起並使其移動至各別的工作位置。可以反向次序進行頭 的放置：使頭下降，使接合元件相對於接合開口旋轉以便將兩者對準，及使元件往回移動經過開口以釋放頭。根據又另一實施例，接合元件及接合開口係被定形成多角形，諸如三角形、正方形、或矩形、五角形、六角形、七角形、八角形、或另一多角形。

然而，根據其他實施例，握器及頭係包含一用以形成一運動安裝座之相互合作的接合結構，該運動安裝座係包括被配置於握器或頭中的任一者上之至少三個結構性元件，該等至少三個結構性元件係與被配置於握器或頭中的另一者上之至少三個槽合作。在各別頭的各者放置期間利用一運動安裝座係容許以高精確度將這些頭放置於各別的工作位置中並在其放置期間防止頭產生滑移。參考表面係可由一很敏感並可能容易因為滑移而損害之光學參考格柵組成。一運動安裝座通常係施加與三個槽合作之三個結構性元件並且設計成在組件放置期間令幾何維度不受過多拘束或過少拘束，藉此防止滑移。

根據其中接合元件及接合開口被定形成多角形之部分特定實施例，至少三個結構性元件或至少三個槽係配置於接合元件及接合開口之該多角形狀的一或多個角落中。例如，在一其中接合元件及接合開口被定形成三角形之實施例中，結構性元件係可設置成接近接合元件上之三角形的角落。運動安裝座之對應的槽可隨後例如在三角形的各兩角落之間設置於接合開口之周邊的周圍。接合元件係可隨後***接合開口中，並旋轉以便遵循運動安裝 座使至少三個結構性元件對準於至少三個槽。這些實施例係容許合併了具有很小足跡以及能夠精確放置頭而不滑移之優點。

根據包含如上述的一運動安裝座之又其他實施例，握器係配置成在頭朝向及遠離支撐結構之動作期間將頭相對於參考表面維持在傾斜定向中。藉由將頭相對於參考表面維持在一輕微傾斜定向中，頭朝向支撐結構下降時，運動安裝座的三個結構性元件將後續從其相關聯的槽被釋放，依據頭的何者部份碰觸到支撐結構的表面而定。這係容許頭在表面上之高度精確的放置。

根據其又另一實施例，握器係包含三個指，各指係包含一夾固構件，以供界定該接合期間與一各別頭之一接觸點，其中該等指的各者係經由一可釋放連接件被連接至握器，其中可釋放連接件係可經由經過指之機械性接觸轉移作操作，以供容許指相對於握器之固定或移動，依據各別的頭與支撐結構之接觸而定。在此實施例中，運動安裝座的槽及結構性接觸元件係可例如設置於三個指的各者與握器之可釋放連接件中。運動安裝座的結構性元件係可藉由機械性接觸轉移而從其槽被釋放：一旦藉由頭的一部份與支撐結構的表面產生接觸，頭與接觸到表面的部份相關聯之相關聯的指之間的力係可導致可釋放連接件被釋放，以便釋放指在頭上之作用。因此，頭的一相關聯部份與支撐結構接觸時，三個指的各者係被釋放。可釋放連接件之此釋放係可例如導致指的縮回或旋轉遠離頭，或一 不同作用而造成頭被釋放。

根據一特定實施例，可釋放連接件係可為一磁性或一靜電元件。元件的磁性或靜電力係可為相對微弱，以便在頭接觸到支撐結構的表面時立即將指釋放。

根據上文所提供實施例的任一者之裝置係可例如為一掃瞄探針顯微術裝置，諸如一原子力顯微術裝置。然而，本發明並不限於使用在掃瞄探針顯微術裝置、或一般來說顯微術裝置中，並可施用至其他類型的裝置，其中可在操作期間檢查或修正樣本表面上的表面形貌體、諸如奈米結構。

尚且，根據另一態樣，提供一用以測量及/或修正一樣本的一表面上或下的表面形貌體及/或次表面形貌體之方法，其中利用一包含下列各物之裝置進行該方法：一樣本載體，其用以支撐樣本；一支撐結構，其包含一參考表面；及一或多個頭，其包括表面測量設備或表面修正設備中的至少一者，頭係與樣本載體及支撐結構分離。該方法係包含利用一揀取及放置操縱器將一或多個頭放置在支撐結構上之複數個工作位置；及藉由該等頭上的該表面測量設備或表面修正設備進行表面形貌體的該測量及/或修正；其中放置一或多個頭之步驟係包含：利用一握器而與頭的各別一者作接合；在與參考表面呈橫向的一方向，利用該操縱器的一致動器使握器及參考表面相對於彼此移動；及在各別工作位置從握器釋放各別的頭。

根據第二態樣的一實施例，該方法進一步包 含：在進行表面形貌體的修正的測量之步驟前，利用一階台致動器使支撐結構在一與參考表面呈平行的方向相對於樣本載體移動，至少在一容許表面形貌體作該測量及/或修正之第一位置與一容許頭對於該等工作位置作放置及移除之第二位置之間進行該移動。

又根據本發明的其他實施例，一接合之步驟係包含使握器或各別的頭中之至少一者的一接合元件接收在握器或各別的頭中之另一者中之一被對應定形的接合開口中，接合元件或接合開口的該各別一者係設置於頭的一上側。

2‧‧‧探針頭

3‧‧‧壓電型驅動器

4‧‧‧樣本載體

5‧‧‧樣本表面

6‧‧‧晶圓/樣本

8‧‧‧探針

9‧‧‧懸臂

10‧‧‧探針梢端

13‧‧‧表面元件

15‧‧‧雷射束

16‧‧‧雷射

18‧‧‧光電二極體

20‧‧‧偵測器及回饋電子件

23‧‧‧原子力顯微術裝備

25‧‧‧量測術框架

26‧‧‧第三或第四調整致動器

26-1,26-2‧‧‧定位致動器

27‧‧‧樣本載體/樣本固持件

29‧‧‧操縱器

30‧‧‧可移式框架結構

31‧‧‧軌

33‧‧‧操縱器臂

34‧‧‧握器

35,36,59,60‧‧‧夾固元件

40‧‧‧感測器頭

44‧‧‧階台致動器

45‧‧‧延伸臂

46‧‧‧量測術框架25之下部份

48‧‧‧支撐結構/支撐階台

50‧‧‧參考表面

52‧‧‧正確工作位置/所欲的工作位置

55,56‧‧‧撓性夾固元件

63,64,67,68‧‧‧可旋轉指

65,90,91,92,98,99‧‧‧球接觸件

66‧‧‧邊緣或槽

69‧‧‧接合元件

70‧‧‧指

71‧‧‧指/夾固元件

73‧‧‧可釋放連接件

80‧‧‧接合開口

81‧‧‧較精細的接合元件

82‧‧‧旋轉性延伸臂

85,86,87‧‧‧槽

95‧‧‧磁鐵

96‧‧‧反制元件

A‧‧‧第一模式

B‧‧‧第二模式

Rx,Ry,Rz‧‧‧繞與x、y、z軸平行的軸線之旋轉方向

將參照附圖藉由本發明的部分特定實施例之描述來進一步說明本發明。詳細描述係提供本發明的可能實行方式之範例，但不被視為描述落在範圍內的僅有實施例。本發明的範圍係在申請專利範圍中界定，且該描述係被視為繪示本發明而不受限制。在圖中：圖1係示意性繪示一典型的先前技藝原子力顯微鏡之工作原理；圖2a及2b係示意性繪示本發明的一實施例；圖3係示意性繪示根據本發明之利用一裝置或系統所可達成之測量區位的密度；圖4係示意性繪示根據本發明之一用以將一感測器頭定位於一參考格柵上之方法的一實施例；圖5係示意性繪示根據本發明之一用以將一感測器頭 定位於一參考格柵上之方法的一實施例；圖6係示意性繪示根據本發明之一用以將一感測器頭定位於一參考格柵上之方法的一實施例；圖7係示意性繪示根據本發明之一用以將一感測器頭定位於一參考格柵上之方法的一實施例；圖8係示意性繪示根據本發明之一用以將一感測器頭定位於一參考格柵上之方法的一實施例；圖9a及9b係示意性繪示根據本發明之一用以將一感測器頭定位於一參考格柵上之方法的一實施例及一接合元件；圖10係示意性繪示根據本發明之一用以將一感測器頭定位於一參考格柵上之方法的一實施例。

詳細說明

圖1係示意性繪示一典型的先前技藝原子力顯微鏡之工作原理。在圖1中，一探針頭2係包含用於一探針8的X、Y及Z方向動作之壓電型驅動器3。探針8係由一具有一探針梢端10之懸臂9組成，探針梢端10係配置以供掃瞄一樣本6的一樣本表面5。在掃瞄期間，一顫動壓電(未圖示)或諸如光熱致動、靜電等其他致動部件係可在振動模式中驅動懸臂(例如靠近共振頻率)，以能夠使探針梢端在表面上作敲拍。將一振動動作施加至探針梢端之方式係為熟悉該技藝者已知。

藉由與樣本表面5呈平行在X及Y方向移動 探針梢端10(或替代地，藉由在X及Y方向移動基材表面，同時維持在X及Y方向被固定之探針梢端的位置)來進行樣本表面5的掃瞄。探針梢端10藉由一z方向壓電驅動器被帶領成緊鄰於表面5。一旦位於位置中，探針梢端10係在z方向振動，俾使其在其掃瞄期間重覆地碰觸表面5。在同時間，一雷射16係以雷射束15照射探針梢端。利用用以接收所反射雷射束15之光電二極體18來決定Z方向的精密位置。

使用一樣本載體4攜載樣本表面5。使用偵測器及回饋電子件20進行設置於探針頭2上的壓電驅動器3之驅動。在同時間，偵測器及回饋電子件20係接收如同利用光電二極體18所決定之經偵測的z位置。此原理係容許表面元件、諸如樣本6的表面5上之表面元件13作很精密的映繪。例如利用如圖1繪示的一技術所進行之原子力顯微術係容許表面上的很小結構及形貌體、例如具有典型奈米維度的奈米結構(例如甚至<1nm，例如細到0.4nm的個別聚合物弦線(strings))之映繪。如上文所描述，由於表面的映繪必須以高精密度進行，進行該方法的速度相當慢。

然而，本發明不限於原子力顯微術，而是亦可與用以修正此等小尺度表面形貌體之其他掃瞄探針顯微術方法及/或程序合併施用。本發明係藉由能夠在一基材或樣本6的一表面5之複數個區位中作表面形貌體的同時映繪而容許大幅地改良此效能。在此方面，本發明係提議在一支撐結構表面、例如一包括一參考格柵的參考表面上之 多重區位部署複數個感測器頭。可隨後藉由相對於感測器頭掃瞄整體樣本、或以一不同的適當方式來提供一掃瞄動作。

在圖2a中，一原子力顯微術裝備23係包含一量測術框架25。從量測術框架25懸設一樣本載體27，樣本載體27經由複數個定位致動器26-1及26-2被附接至量測術框架25，以供將樣本載體27例如定位在一用以進行測量的正確高度位準。樣本載體27係攜載一晶圓6，其表面5必須藉由原子力顯微術作檢驗。熟悉該技藝者可取得不同方法以供從樣本載體27懸設晶圓6。例如，樣本載體可包含不同類型的夾，諸如吸夾或機械夾或類似物。

在裝備23的一不同部份中，一支撐結構48係在一操縱器29底下被固持就位，支撐結構48係固持一包含一光學參考格柵之參考表面50。操縱器29包含一包括一軌31之可移式框架結構30。可移式框架結構30可與參考表面50呈平行、例如在一出入紙面的方向被移動。這係容許一包含一握器34之操縱器臂33觸及參考表面50上的任何所欲區位(只要支撐結構48被定位於操縱器29底下即可)。操縱器29係容許從一儲存區位揀起複數個感測器頭40的各者，並將各別的頭40放置在參考表面50上之一所欲的工作位置52上。在圖2a中，感測器頭40的一者係已經居留在參考表面50上之其所欲的工作位置中，且另一感測器頭40被下降朝向所欲的工作位置52。

在搬運感測器頭40之同時，握器34係藉由一 包括夾固元件35及36之夾固機構來固持感測器頭40。在圖2a所繪示的實施例中，夾固元件35及36係為可繞一位居握器34的基底之鉸鏈作旋轉之可旋轉指。一旦操縱器29已經將所有感測器頭40放置在參考表面50上，階台致動器44係容許將支撐結構48移動朝向晶圓6底下的測量位置。可藉由階台致動器44透過使延伸臂45延伸來進行此作用。熟悉該技藝者可瞭解：存在有大量的替代方法以供將支撐結構48從操縱器29底下的其第一位置移動朝向樣本固持件27底下的其第二位置。因此，階台致動器44若不具有一臂45，係可實行一完全不同類型的階台致動器機構。例如，亦可能使支撐階台48為自我推進式，或可藉由一空氣支承物或磁性懸浮而徘徊橫越量測術框架25之下部份46的表面。並且，量測術框架25在其下部份46中可包含軌，具有或不具有支承物，以將支撐結構48移動至其第二位置。熟悉該技藝者係可知道具有可被施加用來移動支撐結構48之替代性解決方案，而不脫離本發明。

在圖2b中，支撐階台48係被定位在樣本載體27底下的其第二位置中。如同從圖2b接著所示，來到參考表面50上，已經在一第一位置中藉由操縱器放置複數個感測器頭40。雖然圖2b示意性繪示五個感測器頭，感測器頭可藉由操縱器在參考表面上以一很密實配置作放置，且因此位居參考表面50上之感測器頭40的數量係可遠大於圖2b所建議者。例如，圖3中亦繪示感測器頭40的一密集配置，從上方顯示一參考表面50，其中感測器頭40繪示成正 方形。如同可見，甚至在圖3所繪示的密集配置中，只要可減小用以放置感測器頭40之足跡，晶圓的表面50上之感測器頭40數量的密度係可增加。

回到圖2b，支撐結構48係設置在用以攜載晶圓6之樣本載體27底下。在支撐結構48藉由致動器44及延伸臂45定位於其第二位置中之後，樣本載體27係可能已下降，俾使感測器頭40上之探針的各者能夠精確地進行表面上的測量。如同將瞭解，務必使得晶圓6的表面5在感測器頭40之探針各者的可測量範圍內保持平置。因為可能欲具有奈米尺度的精確度，可施加不同技術以供在感測器頭40的工作位置局部地將感測器頭40的一者之一探針的高度相對於晶圓6的表面5輕微地調整至正確位準。例如，感測器頭40的各者可包含一額外的壓電致動器，其係容許調整探針的z位置。可藉由樣本載體27的致動器26-1及26-2來調整整體晶圓6相對於感測器頭40之整體平置。如同將瞭解，圖2b的圖式係為二維示意圖，實際上，可使用一第三或甚至一第四調整致動器26以概括地使晶圓對準於探針或感測器頭40的位置。

可藉由操縱器29施加不同方法以將感測器頭40放置在支撐結構48上的參考表面50上。圖4至10中係示意性繪示複數種不同的放置方法，且將在下文作討論。圖4、5、6、7、8、9b及10的各者係顯示操縱器29的握器34處於第一模式A，其中它係固持感測器頭同時將它放置在表面50上；以及處於第二模式B，其中它已經在正確工 作位置52中釋放感測器頭40。如同可瞭解，為了使握器34及參考表面50相對於彼此移動，操縱器係可配置以供移動這些元件的任一者或兩者。因此，操縱器係可包含一致動器，以供在與參考表面50呈平行之一方向移動握器34或移動包含參考表面50之支撐結構48，或兩者。並且，握器34係可朝向參考表面50下降，或包含參考表面50之支撐結構48係可升高，藉以將頭放置在參考表面50上。熟悉該技藝者能夠選擇本發明的一最適當實行方式，而不脫離其範圍。

圖4所繪示的範例係顯示一包含撓性夾固元件55及56之握器34，撓性夾固元件55及56係在搬運期間將感測器頭40於其周邊的一顯著部份(或全部)周圍作支撐。為了將感測器頭40放置在表面50上及從感測器頭40釋放撓性夾固元件55及56，可在感測器頭40與參考表面50之間施加一力，該力係夠大足以從夾固元件55及56拉取感測器頭40。例如，一旦感測器頭40已被放置在參考表面50上，可經過參考框架50在感測器頭40與支撐結構48之間施加一磁力。

在圖5所繪示的另一實施例中，握器34係藉由夾固元件59及60固持感測器頭40。雖然圖5以橫剖面繪示，握器34可包含三個夾固元件諸如59及56，以在三個位置中將感測器頭40沿其周邊周圍作支撐。在部分實施例中，這三個夾固區位可形成一運動安裝結構。

在圖6中，握器34係包含可旋轉指63及64。指係包含結構性元件諸如球接觸件65，球接觸件65係與感 測器頭40上的一邊緣或槽66合作。在感測器頭作放置之後，如模式B所繪示，指63及64係往外旋轉以從握器34釋放感測器頭40。

在圖7的實施例中，握器34亦包含可旋轉指67及68，然而，在模式B中，感測器頭40作放置之後，這些可旋轉指67及68係輕微地往內旋轉。位於指67及68的端點之接合元件69係可例如與感測器頭40的上部份中之接合開口合作，以容許被握器34握持。

在圖8所繪示的實施例中，握器34亦包含指70及71，指70及71藉由可釋放連接件73被連接至握器。在模式A中，可釋放連接件73係扣持指70及71的端部份。如同從模式B接下來，一旦與夾固元件71相關聯之感測器頭40的一部份碰觸到參考表面50，可釋放連接件73係藉由機械性接觸轉移來釋放夾固元件71。機械性接觸轉移係與一元件的致動相關，其係對於在所實行處的裝置或該元件之一不同部份中的一機械性接觸具有回應性。在本實例中，碰觸到參考表面50之感測器頭40係改變位於夾固元件71及可釋放連接件73處之力均衡，俾使可釋放連接件73被釋放。例如，元件73可為一弱磁鐵，且接觸元件71的端點在一將其從可釋放連接件73拉離之方向藉由一彈簧力被輕微地偏壓。當感測器頭40被握器34固持之時(例如模式A所繪示)，重力係夠強足以將被微弱偏壓的接觸元件71拉向可釋放連接件73，其在該處被磁鐵固持就位。當參考表面50作碰觸時，重力係減小，且可釋放連接件係釋放夾 固元件71，其被彈簧力拉回。可添加彈簧的減振以防止夾固元件71太過猛烈的動作。

在圖9a中，繪示一較精細的接合元件81。接合元件81從一旋轉性延伸臂82懸設。在三角形接合元件81的角落中，係設有三個槽85、86及87。圖9a中亦繪示感測器頭40的上部份，其包含一接合開口80。以一種使接合元件81配合經過接合開口80之方式，令接合開口80的形狀對應於接合元件81的形狀。在感測器頭40內部，三個球接觸件90、91及92係在其角落之間的中間處設置於接合開口80的周邊。藉由使接合元件81延伸經過接合開口80，且將其旋轉超過60°，槽85、86及87係分別對準於球接觸件90、91及92，並且接合元件81的往上拉取係將揚升感測器頭40。特別來說，接觸件90、91及92的球以及對應的槽85、86及87係一起形成一運動安裝座，其係被設計用來將感測器頭40維持就位，而不在任何維度(x、y、z、Rx、Ry、Rz；其中Rx至Rz係為繞與x、y、z軸平行的軸線之旋轉方向)將其作過多拘束或過少拘束。

圖9b示意性繪示合作的接合元件81及接合開口80如何一起工作，以容許感測器頭40精確放置於參考表面50上。在模式A中，握器34已經使接合元件81延伸經過接合開口80，且藉由運動安裝座予以固持就位，圖中顯示其球接觸件91及92。感測器頭40以一輕微傾斜方式被固持，俾使感測器頭40的一點將先碰觸到參考表面50。當發生此作用時，如模式B繪示，球接觸件92的第一者係從槽 87脫離。在感測器頭40放置到參考表面50上期間，三個球接觸件90、91及92將後續從相關聯的槽85、86及87被釋放。

圖10繪示另一實施例。此處，握器34係包含由一磁鐵85組成之夾固元件，磁鐵85作用在由感測器頭40所固持的一反制元件96上。握器34進一步包含落入感測器頭40上的相關聯的槽中之球接觸件98、99(及一第三球接觸件(未圖示))。將感測器頭40放置在參考表面50上時，磁鐵95係操作以釋放感測器頭。替代地，接觸元件98及99的各者係為磁性，且可後續被釋放，如同模式B於圖10所繪示。

本發明已經就其部分特定實施例作描述。將瞭解圖式所顯示的實施例及本文的描述係意圖僅供繪示用途而無意以任何方式或手段限制本發明。咸信本發明的操作及建構將從上文描述及附圖得知。熟悉該技藝者將瞭解本發明不限於本文所述的任何實施例且可以作修改，且其應被視為位於申請專利範圍的範疇內。並且，運動學倒置物係視為被固有地揭露並位於本發明的範圍內。在申請專利範圍中，任何參照代號皆不被詮釋成限制申請專利範圍。在此描述或附帶的申請專利範圍中之‘包含’及‘包括’用語係不應該以排他或窮舉意義、而是應該以包括性意義作詮釋。因此，本文的‘包含’表示用語並未排除了除任一請求項所列者外亦存在有其他的元件或步驟。尚且，‘一’用語不應該被詮釋成‘唯一’，而是用來指‘至少一’，且不 排除複數個。未被特定或明顯地描述或請求的形貌體係可在其範圍內被額外地包括於本發明的結構中。諸如“用以...之部件”等表示語應該被讀成：“被組構以...之組件”或“被建構以...之構件”，且應該被詮釋成包括所揭露結構之均等物。比如“臨界”、“較佳”、“特別較佳”等表示用語係無意限制本發明。概括可作出熟悉該技藝者所知之添加、刪除及修改，而不脫離由申請專利範圍決定之本發明的精神及範圍。本發明係可以本文所特定描述者以外的方式實行，並僅受限於附帶的申請專利範圍。

5‧‧‧樣本表面

6‧‧‧晶圓/樣本

25‧‧‧量測術框架

26‧‧‧第三或第四調整致動器

27‧‧‧樣本載體/樣本固持件

29‧‧‧操縱器

30‧‧‧可移式框架結構

31‧‧‧軌

33‧‧‧操縱器臂

34‧‧‧握器

35,36‧‧‧夾固元件

40‧‧‧感測器頭

44‧‧‧階台致動器

45‧‧‧延伸臂

46‧‧‧量測術框架25之下部份

48‧‧‧支撐結構/支撐階台

50‧‧‧參考表面

52‧‧‧正確工作位置/所欲的工作位置

Claims (16)

1. 一種用以測量及/或修正樣本的表面上或下之表面形貌體及/或次表面形貌體之裝置，該裝置係包含：一樣本載體，其用以支撐該樣本而暴露該表面以供能夠作該測量及/或修正；一或多個頭，其包括表面測量設備或表面修正設備中的至少一者；及一支撐結構，其用以支撐該一或多個頭；其中該支撐結構係包含一參考表面，以提供一定位參考物而能夠將該一或多個頭的各者定位在一各別工作位置，其中該等頭係與該樣本載體及該支撐結構分離以便不與其連接，且其中該裝置進一步包含一揀取及放置操縱器，該揀取及放置操縱器係配置以供握持該等頭的各別者並將其定位於該參考表面上在其各別工作位置處，其中該操縱器係包含一握器及一致動器，以供將該握器及該參考表面相對於彼此移動，其中該致動器係配置成在一與該參考表面呈橫向的方向提供一動作，且其中該握器係配置成自該橫向動作接合及釋放該等各別的頭，用以將該等頭放置在該參考表面上。
2. 如請求項1之裝置，其中該支撐結構係可在至少一與該參考表面呈平行的方向相對於該樣本載體移動，該裝置進一步包含一階台致動器，以相對於該樣本載體及該操縱器移動該支撐結構，該階台致動器係配置成於至少一容許該等表面形貌體作該測量及/或修正之 第一位置、與一容許該等頭對於該等工作位置作放置及移除之第二位置之間移動該支撐結構。
3. 如請求項1或2之裝置，其中該握器為了與該等各別的頭作接合而包含下列項目中的至少一者：夾固元件，諸如吸夾、磁性夾固元件、靜電夾固元件、或撓性夾固元件；用於握持之撓性或可旋轉指；或以重力為基礎的接合元件，諸如結構性形貌體、一脊、一鉤、一邊緣、一槽，以供與該等各別頭的一結構合作。
4. 如請求項1之裝置，其中該一或多個頭係包含一接合開口或接合元件中的至少一者，該接合開口或接合元件係配置於該等頭的一上側，且其中該握器係包含該接合開口或接合元件中的至少另一者，其中該接合開口及接合元件係相互對應，以便容許該接合元件接收於該接合開口中以能夠作該接合。
5. 如請求項4之裝置，其中該握器係包含一含有該接合元件之可旋轉延伸物，且其中以一令該接合元件在該接合元件的一第一旋轉性位置中配合經過該接合開口同時在該接合元件的一第二旋轉性位置中能夠作該接合之方式，使得該接合元件及該接合開口被對應地定形。
6. 如請求項5之裝置，其中該接合元件及該接合開口係被定形成多角形，諸如三角形、正方形或矩形、五角形、六角形、七角形、八角形、或另一多角形。
7. 如請求項1之裝置，其中該握器及該 等頭係包含一用以形成一運動安裝座之相互合作的接合結構，該運動安裝座係包括被配置於該握器或該等頭中的任一者上之至少三個結構性元件，該等至少三個結構性元件係與被配置於該握器或該等頭中的另一者上之至少三個槽合作。
8. 如請求項6或7之裝置，其中該等至少三個結構性元件或至少三個槽係配置於該接合元件及該接合開口之多角形狀的一或多個角落中。
9. 如請求項7之裝置，其中該握器係配置成在該等頭朝向及遠離該支撐結構之動作期間將該等頭相對於該參考表面維持在一傾斜定向中。
10. 如請求項9之裝置，其中該握器係包含三個指，各指係包含一夾固構件，以供界定該接合期間與一各別頭之一接觸點，其中該等指的各者係經由一可釋放連接件連接至該握器，其中該可釋放連接件係可經由經過該等各別指之機械性接觸轉移作操作，以容許該等指相對於該握器之固定或移動，依據該各別的頭與該支撐結構之接觸而定。
11. 如請求項10之裝置，其中該可釋放連接件係包含一磁性元件。
12. 如請求項8之裝置，其中該握器係配置成在該等頭朝向及遠離該支撐結構之動作期間將該等頭相對於該參考表面維持在一傾斜定向中。
13. 如請求項1或2之裝置，其中該裝置係 為一掃描探針顯微術裝置，諸如一原子力顯微術裝置。
14. 一種用以測量及/或修正樣本的表面上或下之表面形貌體及/或次表面形貌體之方法，其中使用一包含下列各物的裝置進行該方法：一樣本載體，其用以支撐該樣本；一支撐結構，其包含一參考表面；及一或多個頭，其包括表面測量設備或表面修正設備中的至少一者，該等頭係與該樣本載體及該支撐結構分離；該方法係包含下列步驟：利用一揀取及放置操縱器將該一或多個頭放置在該支撐結構的該參考表面上之複數個工作位置；及藉由該等頭上的該表面測量設備或表面修正設備進行表面形貌體的該測量及/或修正；其中放置該一或多個頭之步驟係包含：利用一握器而與該等頭的各別一者作接合；在與該參考表面呈橫向的一方向，利用該操縱器的一致動器使該握器及該參考表面相對於彼此移動；及將該等各別的頭從該握器釋放在該等各別工作位置，用以使該等頭放置在該參考表面上。
15. 如請求項14之方法，其進一步包含：在進行該等表面形貌體的修正的測量之步驟前，利用一階台致動器，在一與該參考表面呈平行的方向相對於該樣本載體移動該支撐結構，該移動係在至少在一容許該等表面 形貌體作該測量及/或修正之第一位置、與一容許該等頭對於該等工作位置作放置及移除之第二位置之間進行。
16. 如請求項14或15之方法，其中接合之步驟係包含使該握器或該各別的頭中之至少一者的一接合元件接收在該握器或該各別的頭中之另一者中之一對應定形的接合開口中，該接合元件或接合開口的該各別一者係設置於該等頭的一上側。

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