用于在半导体制造中使具有聚焦的带电的粒子束的晶圆成像的方法与流程

本发明实施例涉及用于在半导体制造中使具有聚焦的带电的粒子束的晶圆成像的方法。

背景技术：

半导体器件用于各种电子应用中，诸如个人计算机、手机、数码相机和其他电子设备。通常通过以下步骤来制造半导体器件：在半导体衬底上方相继沉积绝缘或介电层、导电层和半导体材料层；以及使用光刻来图案化该多个材料层，以在该多个材料层上形成集成电路(IC)和元件。IC材料和设计的技术进步产生了数代IC，其中，每代IC都具有比上一代IC更小且更复杂的电路。然而，这些进步已经增大了处理和制造IC的复杂程度，并且为了实现这些进步，需要IC处理和制造中的类似发展。

在制造半导体器件器件期间，使用各个处理步骤以在半导体晶圆上制造集成电路。在朝着更小器件尺寸和更高密度的不断演进中，困难因素之一已经是在预定的误差窗口内持续形成较小的临界尺寸的能力。例如，半导体部件尺寸在光刻图案化和蚀刻之后经常受到光学或电学计量检测以确保临界尺寸在可接受的限制内。

尽管用于操作处理步骤的现有方法和器件已经大体上满足其预期目的，但是这些方法和器件不能在所有的方面完全符合要求。结果，提供用于半导体制造操作的工艺控制的解决方案是所期望的。

技术实现要素：

本发明的一些实施例提供了一种用于处理半导体晶圆的方法，包括：在扫描电子显微镜(SEM)中定位所述半导体晶圆；产生指定在所述半导体晶圆的工艺表面上的测试区域的至少部分的图像；在所述测试区域中的 检查点处，调整所述SEM的带电粒子束的状态；以及在调整所述带电粒子束的状态之后，产生所述测试区域的另一部分的图像。

在上述方法中，调整带电粒子束状态的所述操作包括：调整所述测试区域上的所述带电粒子束的焦点位置。

在上述方法中，调整带电粒子束状态的所述操作包括：调整应用于所述带电粒子束的加速电压。

在上述方法中，选择多个检查点，并且在每个所述检查点中调整所述带电粒子束的状态。

在上述方法中，记录所述测试区域的多个图像，并且所述测试区域的面积在从约0.04mm²至约5.7mm²的范围内。

在上述方法中，进一步包括在所述半导体晶圆的工艺面积上方形成绝缘层，其中，在所述第一扫描操作期间，在所述绝缘层上产生正电荷。

在上述方法中，所述绝缘层包括氮化钛。

在上述方法中，在SEM中定位所述半导体晶圆的操作中，所述半导体晶圆由所述SEM的衬底工作台保持，并且所述正电荷通过所述隔离层与电接地的所述衬底工作台分隔开。

根据本发明的另一些实施例，还提供了一种用于检查具有工艺表面的半导体晶圆的方法，包括：通过供应带电粒子束，实施用于使所述半导体晶圆上的所述工艺表面的测试区域的至少部分成像的第一扫描操作；在使所述测试区域完成成像之前，停止所述第一扫描操作；以及通过供应调整的带电粒子束，实施用于使所述测试区域的另一部分成像的第二扫描操作。

在上述方法中，进一步包括：在所述半导体晶圆上方形成绝缘层，其中，所述带电粒子束包括：电子束，并且在所述第一扫描操作的周期期间，在所述绝缘层上产生正电荷。

在上述方法中，所述测试区域由至少一个边界线限定，并且所述第一扫描操作完成在位于所述测试区域中且不与所述边界线重叠的终端扫描点处。

在上述方法中，在所述第一扫描操作和所述第二扫描操作的每个期间，记录多个图像，其中，在所述第一扫描操作期间记录的图像的数量与在所 述第二扫描操作期间记录的图像的数量相同。

在上述方法中，所述带电粒子束被供应为具有第一加速电压，并且所述调整的带电粒子束被供应为具有第二加速电压，其中，所述第一加速电压大于所述第二加速电压。

在上述方法中，进一步包括：在用于在所述测试区域的另一部分上产生聚焦的图像的所述第二扫描操作之前实施焦点跟踪功能。

根据本发明的又一些实施例，还提供了一种用于检查具有工艺表面的半导体晶圆的方法，包括：通过供应带电粒子束，实施用于使所述工艺表面的测试区域的至少部分成像的第一扫描操作；在已经实施第一预设时间周期的所述第一扫描操作之后，停止所述第一扫描操作；以及通过供应调整的带电粒子束，实施用于使所述测试区域的另一部分成像的第二扫描操作。

在上述方法中，进一步包括：在所述半导体晶圆上方形成绝缘层，其中，所述带电粒子束包括：电子束，并且在所述第一扫描操作的周期期间，在所述绝缘层上产生正电荷。

在上述方法中，所述测试区域由至少一个边界线限定，并且所述第一扫描操作完成在位于所述测试区域中且不与所述边界线重叠的终端扫描点处。

在上述方法中，在实施第二预设时间周期的所述第二扫描操作之后，停止所述第二扫描操作，其中，所述第一预设时间周期与所述第二预设时间周期相同。

在上述方法中，所述带电粒子束被供应为具有第一加速电压，并且所述调整的带电粒子束被供应为具有第二加速电压，其中，所述第一加速电压大于所述第二加速电压。

在上述方法中，进一步包括：在用于在所述测试区域的另一部分上产生聚焦的图像的所述第二扫描操作之前，实施焦点跟踪功能。

附图说明

当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本发明 的实施例。应该强调的是，根据工业中的标准实践，对各种部件没有按比例绘制并且仅仅用于说明的目的。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增大或缩小。

图1是根据一些实施例的使用加速的带电粒子作为照明源的显微镜的截面图。

图2是根据一些实施例的具有绝缘层的晶圆的截面图。

图3是根据一些实施例的用于清洗晶圆的方法的流程图。

图4A是根据一些实施例的晶圆的示意图，其中，测试区域限定在晶圆的工艺表面上。

图4B是根据一些实施例的在扫描操作期间的由带电粒子束扫描的半导体晶圆的示意图。

图5A和图5B是根据一些实施例的在扫描操作期间的测试区域的示意图。

具体实施方式

以下公开内容提供了许多用于实现所提供主题的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本发明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件形成为直接接触的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本发明可在各个实例中重复参考标号和/或字母。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。

而且，为便于描述，在此可以使用诸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等的空间相对术语，以便于描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，而在此使用的空间相对描述符可以同样地作相应的解释。应当理解，可以在该方法之前、 期间和之后提供额外的操作，并且对于该方法的其他实施例，可以取代或消除描述的一些操作。

图1是根据一些实施例的在半导体制造工艺中用于检查半导体晶圆5的晶圆检查模块1的截面图。在一些实施例中，晶圆检查模块1包括腔室组件10、图像捕捉组件20、晶圆工作台组件30和图像处理组件40。在一些实施例中，晶圆检查模块1配置为产生半导体晶圆5的放大的图像。晶圆检查模块1的元件可以增加或省略，并且公开的内容不受限于实施例。

腔室组件10限定了用于接收半导体晶圆5以实施晶圆检查工艺的壳11(enclosure)。图像捕捉组件20和晶圆工作台组件30定位在腔室组件10中。在一些实施例中，腔室封装件10包括真空发生器12。真空发生器12配置为在壳11中产生真空。真空发生器12包括，例如，风扇、鼓风机或泵。在一些实施例中，壳11保存在高度真空中，例如，在约10^-6托的压力下操作壳11。因此，在到达半导体晶圆5之前，最小化来自图像捕捉组件20的带电粒子束的散射。

图像捕捉组件20配置为产生并且引导带电粒子束2至半导体晶圆5中。在一些实施例中，图像捕捉组件20包括配置为发射带电粒子束的带电粒子源21。在一些实施例中，带电粒子源21是装有钨丝阴极的电子枪。从电子枪发射带电粒子束。电子枪可以由诸如钨的金属制成，钨在所有金属中具有最高的熔点和最低的蒸汽压。结果，电子枪允许钨被加热以用于电子发射。在一些实施例中，来自带电粒子源21的带电粒子束具有从约100keV至约3000keV的能量。

在一些实施例中，图像捕捉组件20进一步包括布置成列的许多元件以将带电粒子束从带电粒子源21引导至半导体晶圆5。例如，图像捕捉组件20进一步包括盖22、加速电极23、上级聚光器24、下级聚光器25、电磁线圈26、扫描线圈27和检测器28。应该理解，可以增加或省略图像捕捉组件20的元件，并且公开的内容不受限于实施例。

在一些实施例中，盖22配置为成形带电粒子束。盖22可以围绕带电粒子束21并且在盖22的中心具有小孔，电子穿过小孔离开。

在一些实施例中，加速电极23配置为给带电粒子束2提供加速电压。 加速电极23定位在盖22下方以吸引带电粒子束2远离带电粒子源21。通常地，增加加速电压将导致大多数的带电粒子束2(即，原电子)在半导体晶圆5内传输得更深。因此，由检测器28接收的最终图像中的信号较高(并且噪声较低)。

上级聚光器24、下级聚光器25和物镜26配置为减小带电粒子束2的直径。在一些实施例中，上级聚光器24、下级聚光器25和物镜26的每个是包括有电流流过的线圈的电磁透镜。

在一些实施例中，上级聚光器24和下级聚光器25配置为减小电子源的直径并且将较小的聚焦电子束(或光点)放置在半导体晶圆5上。在一些实施例中，在锥形再一次展开之前，上级聚光器24和下级聚光器25使锥形的带电粒子束汇聚成其下方的光点，以及通过物镜再次汇聚回来并且向下汇聚至半导体晶圆5上。由于上级聚光器24和下级聚光器25控制带电粒子束的初始光点的大小，上级聚光器24和下级聚光器25称为光点大小控制件。初始汇聚的直径(又称为交叉点)影响在样本上制造的束的光点的最后直径。

在一些实施例中，物镜26配置为将带电粒子束2聚焦成半导体晶圆5上的光点。对物镜施加的电流的强度改变带电粒子束聚焦在半导体晶圆上的点的位置。带电粒子束可以聚焦在不同的工作距离处(介于下部物镜和半导体晶圆上的焦点之间的距离)。例如，带电粒子束可以聚焦在半导体晶圆5的工艺表面下方。可选地，带电粒子束可以聚焦在半导体晶圆5的工艺表面之上。可选地，带电粒子束可以刚好聚焦在半导体晶圆5的工艺表面处。物镜26可以与图像处理组件40信号通信，例如，电信号线261。

在一些实施例中，扫描线圈27配置为使带电粒子束2在X和Y轴上偏转，以使其以光栅的方式扫描半导体晶圆5的工艺表面的测试区域(未在图1中示出)。扫描线圈27可以包括许多导电板。板的集合布置在带电粒子束沿其经过的路径的周围。通过改变它们之间的电势，可以使带电粒子束偏转。

在一些实施例中，电子检测器28配置为检测从半导体晶圆5产生的辐射束。例如，在带电粒子束2入射至半导体晶圆5内之后，电子检测器28 用于接收从半导体晶圆5射出的次级电子3。在一些实施例中，电子检测器28以预定角度定位在工作台组件30之上或工作台组件30一侧以捕捉在原带电粒子束2碰撞之后从样本表面发射的次级电子3。电子检测器28可以供应为具有在其面上的约10keV正电势，从而吸引从半导体晶圆5的工艺表面发射的次级电子3。电子检测器28可以与图像处理组件40信号通信，例如，电信号线281。

图像处理组件40包括信号处理器41和图像显示器42。在一些实施例中，信号处理器41包括在转移至图像显示器42之前用于处理信号的信号处理单元以产生代表IC的导电部分中的电阻的亮度对比图像，来帮助导电部分的电气故障分析，例如，IC样本的导电互连引线。

图像显示器42显示响应于信号处理器41的输入信号和图像显示器42的输出信号的样本的部分的图像。至信号处理器41的输入信号，例如，来自电子检测器28的电流信号，在由物镜26供应的信息的协助下，通过信号处理器41处理。因此，对应于通过原带电粒子扫描的区域的显示的图像显示在图像显示器42中。

在一些实施例中，图像处理组件40配备有用于调整各种束参数的自动控制器。在一些实施例中，图像处理组件40提供为具有计算机控制的图形用户界面，计算机控制的图形用户界面包括具有电子束电压的各种束参数的显示器。在一些实施例中，图像处理组件40配备有用于检索和存储电子束状态参数的处理系统。

工作台组件30配置为保持、定位、移动和以其他方式操纵半导体晶圆5。在一些实施例中，工作台组件30包括驱动器31和晶圆保持器32。驱动器31，例如，步进马达，耦合至晶圆保持器32以驱动晶圆保持器32。结果，半导体晶圆保持器32被设计和配置为可操作地用于平移运动和旋转运动。

在一些实施例中，晶圆保持器32进一步设计为倾斜的或动态地改变倾斜角。在一些实施例中，物镜26和半导体晶圆5的工艺表面(即，顶面)之间的理想的工作距离是通过驱动器31控制的。可以通过诸如真空夹持或电子卡盘夹持的夹持机构将半导体晶圆5固定在晶圆保持器32上。在一些 实施例中，晶圆保持器32配备有合适的机制以向半导体晶圆5提供电流从而提高检查分辨率。

在一些实施例中，半导体晶圆5通过晶圆保持器32电接地。在一些实施例中，晶圆保持器32带正电荷。带负电荷的电子被吸引至带正电荷的半导体晶圆5并且向其移动。不被半导体晶圆5所吸引的电子可以移动至带正电荷的晶圆保持器32。

半导体晶圆5可以由硅或其他半导体材料制成。可选地或额外地，半导体晶圆5可以包括诸如锗(Ge)的其他元素半导体材料。在一些实施例中，半导体晶圆5由诸如碳化硅(SiC)、砷化镓(GaAs)、砷化铟(InAs)或磷化铟(InP)的化合物半导体制成。在一些实施例中，半导体晶圆5由诸如硅锗(SiGe)、碳化硅锗(SiGeC)、磷砷化镓(GaAsP)或磷化镓铟(GaInP)的合金半导体制成。在一些实施例中，半导体晶圆5包括外延层。例如，半导体晶圆5具有位于块状半导体上面的外延层。在一些其他实施例中，半导体晶圆5可以是绝缘体上硅(SOI)衬底或绝缘体上锗(GOI)衬底。

半导体晶圆5可以具有各种器件元件。在半导体晶圆5中形成的器件元件的实例包括晶体管(例如，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、互补金属氧化物半导体(CMOS)晶体管、双极结晶体管(BJT)、高压晶体管、高频晶体管、p沟道和/或n沟道场效应晶体管(PFET/NFET)等)、二极管和/或其他适用的元件。实施多种工艺以形成器件元件，诸如沉积、蚀刻、注入、光刻、退火和/或其他合适的工艺。

在如图2所示的一些实施例中，在半导体晶圆5的衬底51上方形成绝缘层52。绝缘层52可以直接形成在衬底51上。可选地，其他材料可以形成在绝缘层52和衬底51之间。绝缘层52可以形成在半导体晶圆5上的最外面的位置处并且暴露于外部。然而，应该理解，可以对本发明的实施例作出许多变化和更改。

在一些实施例中，绝缘层52可以由导电层(诸如金属层)覆盖。绝缘层52不形成在半导体晶圆5上的最外面的位置处。从导电层至衬底51的流动路径由绝缘层52阻挡。在一些实施例中，具有形成在导电层和衬底 51之间的多个绝缘层52。

在一些实施例中，省略绝缘层52。在衬底51上方形成多个导电层。但是，由于多个导电层的复合结构，从最外面的导电层至衬底51的电子流动路径由其他导电层52阻挡。

在一些实施例中，绝缘层52是氮化钛。然而，应该理解，可以对本发明的实施例作出许多变化和更改。在一些其他实施例中，绝缘层52选自由二氧化硅、氮化硅和氮氧化硅组成的组。

图3是根据一些实施例示出的用于清洗晶圆的方法100的流程图。为了说明的目的，将结合在图1、图2、以及图4至图5中示出的示意图来描述流程图。对于不同的实施例，可以代替或消除描述的一些阶段。附加部件可以添加在半导体器件结构中。对于不同的实施例，可以替代和消除以下所描述的一些部件。

方法100开始于操作101，其中，半导体晶圆(诸如半导体晶圆5)定位在扫描电子显微镜中(SEM，诸如晶圆检查模块1)。在一些实施例中，通过诸如真空夹持或电子卡盘夹持的夹持机构将半导体晶圆5安装在晶圆保持器32上。在一些实施例中，在半导体晶圆5定位在晶圆保持器32之后，通过驱动驱动器31以上下移动晶圆保持器32来调整物镜26和半导体晶圆5的工艺表面(顶面)之间的工作距离。

在一些实施例中，通过转移模块(未在图中示出)将半导体晶圆5转移至晶圆检查模块1。在一些实施例中，在将半导体晶圆5转移至晶圆检查模块1之前，半导体晶圆5保存于加载锁模块(未在图中示出)中。加载锁模块配置为用于通过将空气与环境分隔开来保护在晶圆检查模块1的壳内的空气。加载锁模块能够产生与壳11相匹配的空气，其中，半导体晶圆5将安排为下一个。

方法100继续操作102，其中，SEM1(诸如，晶圆检查模块1)产生半导体晶圆5的测试区域的至少部分的图像。如图4A所示，在一些实施例中，由半导体晶圆5的工艺表面53上的用户指定测试区域50。测试区域50可以是位于工艺表面53上的任何位置。在一些实施例中，测试区域50的形状是矩形并且具有诸如，边界线501、502、503和504的多个边界线。在 一些实施例中，测试区域50的面积在从约0.04mm²至大约5.7mm²的范围内。然而，应该理解，可以对本发明的实施例作出许多变化和更改。根据要求，测试区域50可以是任何其他形状。

如图4B所示，根据一些实施例，在测试区域50中，一些子帧限定在矩阵中。例如，子帧的一些列(诸如，列510、520和530)在水平方向上布置为彼此邻近。子帧的列510、520和530的每个包括沿着垂直方向按顺序布置的一些子帧(诸如，子帧511、512和513)。

应该理解，如图4B所示，当子帧的列510、520和530的每个仅有六个子帧时，夸大了例证以清楚地说明本发明的方法。子帧的列510、520和530的每个包括在垂直方向上的彼此邻近布置的成百上千个子帧。

为了产生测试区域50的部分的图像，通过图像捕捉组件20实施第一扫描操作。在第一扫描操作开始时，当设置配方时，在一开始设置焦点。调整电磁线圈26和晶圆工作台组件30以确保良好的聚焦。之后，驱动通过图像捕捉组件20产生的带电粒子束2以按照如图4B所示的箭头S1所指示的顺序扫描每个子帧。第一扫描操作的带电粒子束2具有第一带电粒子束状态并且通过电磁线圈26聚焦以具有第一焦距长度。

在一些实施例中，如图5A所示，以光栅的方式通过带电粒子束扫描每个子帧。例如，带电粒子束2沿着一个行扫描路径21(实线)扫描子帧511。之后，带电粒子束2扫描一个与其之前的行扫描路径21相反的束回扫路径22(虚线)。然而，应该理解，可以对本发明的实施例作出许多变化和更改。

在一些实施例中，如图5B所示，带电粒子束2可以以光栅的方式扫描子帧511。带电粒子束2沿着一个行扫描路径21(实线)扫描子帧511。之后，带电粒子束2扫描一个束回扫路径22'(虚线)，其将扫描的行扫描路径21的完成端连接至下一个将要扫描的行扫描路径21的起始端。

在扫描操作中，束回扫的周期介于每两个邻近的行扫描周期之间。在每个行扫描周期期间，将完成通过检测器28的次级电子检测信号的采集。在每个束回扫的周期期间，将不实施通过检测器28的次级电子检测信号的采集。

扫描电子显微镜领域的技术人员将意识到，有各种各样的额外的计量工艺可以添加至SEM的成像功能，包括，例如，X射线成分分析和聚焦的离子束研磨。

在一些实施例中，在带电粒子束2扫描子帧511的整个面积之后，图像处理组件显示和记录子帧511的图像。之后，带电粒子束2在列510等中开始扫描子帧502。如图4B所示，如果列510中最后的子帧506成像，则带电粒子束2继续扫描列520中的子帧510。产生其他子帧的图像的方法可以与用于产生子帧501的图像相同。因此，为了简洁的目的，在此不再次描述。

在一些实施例中，来自带电粒子束2的电子将不容易通过衬底51去除，并且产生电荷积聚问题。电荷可以积聚在绝缘层52中或形成在绝缘层52上方的导电层中。应该理解，尽管省略绝缘层52，也可以产生电荷积聚问题。电荷可以积聚在具有复合结构的多个导电层中。

随着越来越多的电子积聚，将不仅放出用于使测试区域50成像的次级电子，并且还放出充电的电子。结果是，由SEM1产生的图像发光开始越来越亮并且变得失真。

为了解决上述问题，方法100继续操作103，其中，在测试区域50中指定的检查点处调整SEM1的带电粒子束的状态以将带电粒子束2聚焦在测试区域50上。在如图4B所示的一些实施例中，检查点C1指定在子帧523的最后的扫描光点处。当带电粒子束2完成在子帧523的检查点C1的扫描时，停止第一扫描操作。

在一些实施例中，在第一扫描操作停止之后，实施焦点跟踪功能以确保带电粒子束2焦点对准。在焦点跟踪功能中，改变SEM1的许多参数。例如，可以减小带电粒子源21的功率。可以减小供给至加速电极23的加速电压。结果，减小或消除发射至测试区域50中的电子。可选地或额外地，改变供给至电磁线圈26的电流从而调整在测试区域50处的带电粒子束2的焦点。在一些实施例中，通过图像处理组件40自动地实施焦点跟踪功能。在一些实施例中，在由图像处理组件40执行焦点跟踪功能之后，实施手动微调。由于调整带电粒子束的状态，带电粒子束2再次聚焦在测试区域50 上，并且可以产生聚焦图像。

方法100继续操作104，其中，在调整带电粒子束的状态之后，产生测试区域50的另一部分的图像。

为了产生测试区域50的另一部分的图像，在调整带电粒子束2的状态之后，通过图像捕捉组件20实施第二扫描操作。在第二扫描操作中，驱动通过图像捕捉组件20产生的带电粒子束2以按照如图4B所示的箭头S2所指示的顺序扫描每个子帧。在第二扫描操作中用于产生子帧的图像的方法可以与用于产生子帧501的图像的方法相同。因此，为了简洁的目的，在此不再次描述。

第二扫描操作的带电粒子束2具有第二带电粒子束状态并且通过电磁线圈26聚焦以具有第二焦距长度。第二带电粒子束状态不同于第一带电粒子束状态，并且第二焦距长度与第一焦距长度不同。

在如图4B所示的一些实施例中，邻近测试区域50的子帧523的子帧524在第二扫描操作的开始被成像，并且在扫描子帧536之后，完成第二扫描操作。当带电粒子束2完成在子帧536中的检查点C2的扫描时，停止第二扫描操作。之后，实施另一焦点追踪功能。

在一些实施例中，在测试区域中剩余的子帧通过另一扫描操作成像。在每两个扫描操作之间，实施焦点追踪功能。

在一些实施例中，记录在每个扫描操作中的图像的数量相同。即，在第一扫描操作期间记录的图像的数量与在第二扫描操作期间记录的图像的数量相同。在一些实施例中，用于处理每个扫描操作的时间周期相同。即，用于处理第一扫描操作的第一预设时间周期与用于处理第二扫描操作的第二预设时间周期相同。然而，应该理解，可以对本发明的实施例作出许多变化和更改。在一些实施例中，随着测试区域中的扫描面积的增加，记录在每个扫描操作的图像的数量逐渐减少，并且用于每个扫描操作的预设时间周期逐渐消除。

用于检查上述半导体晶圆的机制的实施例使用具有不同状态的带电粒子束来使由客户指定的测试区域成像。在通过带电粒子束扫描测试区域中的面积的部分之后，扫描操作暂时停止，并且实施焦点跟踪功能以确保图 像在接下来的扫描操作中焦点对准。因此，显示和记录清晰并且未失真的图像，并且高灵敏度地检查测试区域中的半导体部件的临界尺寸。因此，质量控制改进，从而导致改进的工艺和改进半导体器件可靠性。此外，由于周期性地实施焦点跟踪功能，尽管电荷积聚在半导体晶圆中的事实，可以指定将要检查的测试区域的更大的面积(在一个实施例中，5.7mm²)。

根据一些实施例，本发明提供了一种用于处理半导体晶圆的方法。该方法包括：将半导体晶圆定位在扫描电子显微镜(SEM)中。该方法进一步包括：产生在半导体晶圆的工艺表面上指定的测试区域的至少部分的图像。该方法还包括：在测试区域中选择的检查点处，调整SEM的带电粒子束的状态。此外，该方法包括：在调整带电粒子束的状态之后，产生测试区域的另一部分的图像。

根据一些实施例，本发明公开了一种用于检查半导体晶圆的方法。该方法包括：通过供应带电粒子束，实施用于使半导体晶圆上的工艺表面的测试区域的至少部分成像的第一扫描操作。该方法还包括：在使测试区域完全成像之前，停止第一扫描操作。该方法还包括：通过供应调整的带电粒子束，实施用于使测试区域的另一部分成像的第二扫描操作。

根据一些实施例，本发明公开了一种用于检查半导体晶圆的方法。该方法包括：通过供应带电粒子束，实施用于使半导体晶圆上的工艺表面的测试区域的至少部分成像的第一扫描操作。该方法还包括：在已经实施第一预设时间周期的第一扫描操作之后，停止第一扫描操作。该方法还包括：通过供应调整的带电粒子束，实施用于使测试区域的另一部分成像的第二扫描操作。

本发明的一些实施例提供了一种用于处理半导体晶圆的方法，包括：在扫描电子显微镜(SEM)中定位所述半导体晶圆；产生指定在所述半导体晶圆的工艺表面上的测试区域的至少部分的图像；在所述测试区域中的检查点处，调整所述SEM的带电粒子束的状态；以及在调整所述带电粒子束的状态之后，产生所述测试区域的另一部分的图像。

在上述方法中，调整带电粒子束状态的所述操作包括：调整所述测试区域上的所述带电粒子束的焦点位置。

在上述方法中，调整带电粒子束状态的所述操作包括：调整应用于所述带电粒子束的加速电压。

在上述方法中，选择多个检查点，并且在每个所述检查点中调整所述带电粒子束的状态。

在上述方法中，记录所述测试区域的多个图像，并且所述测试区域的面积在从约0.04mm²至约5.7mm²的范围内。

在上述方法中，进一步包括在所述半导体晶圆的工艺面积上方形成绝缘层，其中，在所述第一扫描操作期间，在所述绝缘层上产生正电荷。

在上述方法中，所述绝缘层包括氮化钛。

在上述方法中，在SEM中定位所述半导体晶圆的操作中，所述半导体晶圆由所述SEM的衬底工作台保持，并且所述正电荷通过所述隔离层与电接地的所述衬底工作台分隔开。

根据本发明的另一些实施例，还提供了一种用于检查具有工艺表面的半导体晶圆的方法，包括：通过供应带电粒子束，实施用于使所述半导体晶圆上的所述工艺表面的测试区域的至少部分成像的第一扫描操作；在使所述测试区域完成成像之前，停止所述第一扫描操作；以及通过供应调整的带电粒子束，实施用于使所述测试区域的另一部分成像的第二扫描操作。

在上述方法中，进一步包括：在所述半导体晶圆上方形成绝缘层，其中，所述带电粒子束包括：电子束，并且在所述第一扫描操作的周期期间，在所述绝缘层上产生正电荷。

在上述方法中，所述测试区域由至少一个边界线限定，并且所述第一扫描操作完成在位于所述测试区域中且不与所述边界线重叠的终端扫描点处。

在上述方法中，在所述第一扫描操作和所述第二扫描操作的每个期间，记录多个图像，其中，在所述第一扫描操作期间记录的图像的数量与在所述第二扫描操作期间记录的图像的数量相同。

在上述方法中，所述带电粒子束被供应为具有第一加速电压，并且所述调整的带电粒子束被供应为具有第二加速电压，其中，所述第一加速电压大于所述第二加速电压。

在上述方法中，进一步包括：在用于在所述测试区域的另一部分上产生聚焦的图像的所述第二扫描操作之前实施焦点跟踪功能。

根据本发明的又一些实施例，还提供了一种用于检查具有工艺表面的半导体晶圆的方法，包括：通过供应带电粒子束，实施用于使所述工艺表面的测试区域的至少部分成像的第一扫描操作；在已经实施第一预设时间周期的所述第一扫描操作之后，停止所述第一扫描操作；以及通过供应调整的带电粒子束，实施用于使所述测试区域的另一部分成像的第二扫描操作。

在上述方法中，进一步包括：在所述半导体晶圆上方形成绝缘层，其中，所述带电粒子束包括：电子束，并且在所述第一扫描操作的周期期间，在所述绝缘层上产生正电荷。

在上述方法中，所述测试区域由至少一个边界线限定，并且所述第一扫描操作完成在位于所述测试区域中且不与所述边界线重叠的终端扫描点处。

在上述方法中，在实施第二预设时间周期的所述第二扫描操作之后，停止所述第二扫描操作，其中，所述第一预设时间周期与所述第二预设时间周期相同。

在上述方法中，所述带电粒子束被供应为具有第一加速电压，并且所述调整的带电粒子束被供应为具有第二加速电压，其中，所述第一加速电压大于所述第二加速电压。

在上述方法中，进一步包括：在用于在所述测试区域的另一部分上产生聚焦的图像的所述第二扫描操作之前，实施焦点跟踪功能。

虽然详细描述了实施例及它们的优势，但应该理解，在不背离所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，对本发明可作出各种变化、替代和修改。此外，本申请的范围不旨在限制于说明书中所述的工艺、机器、制造、物质组成、工具、方法和步骤的特定实施例。作为本领域的普通技术人员将容易地从本发明中理解，根据本发明，可以利用现有的或今后将被开发的、执行与在本发明所述的对应实施例基本相同的功能或实现基本相同的结果的工艺、机器、制造、物质组成、工具、方法或步骤。因 此，所附权利要求旨在将这些工艺、机器、制造、物质组成、工具、方法或步骤包括在它们的范围内。此外，每一个权利要求构成一个单独的实施例，且不同权利要求和实施例的组合都在本发明的范围内。