发明名称 带电粒子线检查设备及使用该检查设备之半导体装置制造方法
摘要 一种电子线检查设备,具备有:拥有:将来自电子源之一次电子线照射至检查对象,且可将经由前述一次电子线之照射所放出的二次电子影像予以投影之电子光学系、以及检出藉由电子光学系而投影之二次电子像之检出器之电子光学装置70;保持检查对象,对应电子光学系而可进行相对移动的载物台装置50;可将清净气体灌入检查对象,以阻止尘埃附着于前述检查对象之小型环境装置20;可收纳载物台装置,并将其控制在真空状态的工作室31;配置在小型环境装置与前述工作室之间,各自独立,同时可在真空气体中进行控制之至少一对的加载室41、42;透过加载室内,将检查对象供给至载物台装置的装载机60。
申请公布号 TWI294632 申请公布日期 2008.03.11
申请号 TW094129608 申请日期 2001.06.27
申请人 荏原制作所股份有限公司;东芝股份有限公司 发明人 中筋护;野路伸治;佐竹彻;山雅规;金马利文;曾布川拓司;吉川省二;村上武司;渡边贤治;狩努;大和田伸;西藤睦;山崎裕一郎;永井隆光;长滨一郎太
分类号 H01J49/48(2006.01);H01J37/09(2006.01);H01J37/28(2006.01) 主分类号 H01J49/48(2006.01)
代理机构 代理人 洪武雄 台北市中正区博爱路35号9楼;陈昭诚 台北市中正区博爱路35号9楼
主权项 1.一种检查设备,系将带电粒子或电磁波中任一者 照射至检查对象,以检查该检查对象之检查设备, 其特征在于具备有: 可在真空中进行控制,以检查检查对象之工作室; 可将产生之带电粒子或电磁波中任一者,作为光束 的光束产生机构; 将该光束引导照射到保持于前述工作室中的检查 对象,以检出检查对象所产生之二次带电粒子,并 引导至影像处理系的电子光学系; 藉由该二次带电粒子,形成影像之影像处理系; 根据该影像处理系的输出,显示及/或记忆检查对 象之状态资讯之资讯处理系; 对应前述光束,以可相对移动方式保持检查对象之 载物台装置;可保全检查设备,以搬出或搬入前述 工作室之搬出入机构;而前述搬出入机构,具备有: 将清净气体导入前述检查对象中,以防止灰尘附着 于前述检查对象的小型环境装置; 设置在前述小型环境装置及前述工作室之间,各自 独立,同时可在真空气体中进行控制之至少一对装 载室; 具备有可在前述小型环境装置及前述工作室之间 搬送前述检查对象的搬送装置,及可在前述其中一 个装载室及前述载物台装置之间搬送前述检查对 象之另一搬送装置之载置机。 2.如申请专利范围第1项所记载之检查设备,其中, 该设备具有: 可对配置在前述工作室内的前述检查对象照射带 电粒子,以减少前述检查对象带电不均的预先充电 装置;以及对前述检查对象施加电位的电位施加机 构。 3.如申请专利范围第1项所记载之检查设备,其中, 前述载置机具备有:各自独立,且可进行气体控制 之第1装载室及第2装载室;在第1装载室内外进行前 述检查对象搬送的第1搬送装置;设置在前述第2装 载室中,可在前述第1装载室内与前述载物台装置 之间进行搬送前述检查对象的第2搬送装置。 4.如申请专利范围第1项所记载之检查设备,其中, 该检查设备中还具备有: 为了决定对应前述电子光学系之前述检查对象之 位置,而观察前述检查对象表面以控制定位之校准 控制装置;及 检出前述载物台装置上之前述检查对象座标之雷 射干涉测距装置, 藉由前述校准控制装置,可利用存在于检查对象中 的图案,以决定检查对象的座标。 5.如申请专利范围第1项所记载之检查设备,其中, 前述检查对象的位置定位系包含: 在前述小型环境空间内所进行之概略位置定位; 及在前述载物台装置上进行的XY方向位置定位及 旋转方向的位置定位。 6.如申请专利范围第1项所记载之检查设备,其中, 前述电子光学系具备有: 利用电场与磁场正交位场,将前述2次带电粒子偏 向至前述检测器方向的EB偏向器; 装设在前述物镜与前述被检查试料之间,对前述光 束之照射光轴呈大致轴对称形状,可控制前述被检 查试料之前述电子线照射面中的电场强度的电极 。 7.如申请专利范围第1项所记载之检查设备,其中, 该设备含有: 可入射带电粒子及,与带电粒子呈大致反向行进的 二次带电粒子,并对前述带电粒子或二次带电粒子 进行选择性偏向之EB分离器,而用以产生电场之电 极,系由三对以上的非磁性导电体电极所构成,并 以形成大致圆筒的方式而予以配置。 8.如申请专利范围第1项所记载之检查设备,其中, 该设备具备有: 可事先藉由带电粒子,照射检查前之被检查区域之 带电粒子照射部。 9.如申请专利范围第1项所记载之检查设备,其中, 该设备具备有: 将前述检查对象中的带电电荷均一化或降低之机 构。 10.如申请专利范围第1项所记载之检查设备,其中, 前述设备,至少在前述检测机构检出前述二次带电 粒子像的期间内,会对前述试料供给较前述带电粒 子能量低的电子。 11.如申请专利范围第1项所记载之检查设备,其中, 前述载物台系XY载物台,该载物台收容在工作室内, 且藉由静压轴承,以非接触方式支撑在工作室中, 收容该载物台的工作室进行真空排气, 在该带电粒子束装置的该试料面上,照射带电粒子 束之部分的周围,设置有:可对试料面上的带电粒 子束所照射区域进行排气的差动排气机构。 12.如申请专利范围第1项所记载之检查设备,其中, 前述设备具备一种装置,可将试料载置在XY载物台, 并在真空状态下将该试料移动至任意位置,以对试 料面照射带电粒子束, 该XY载物台中,装设有:由静压轴承支撑的非接触支 持机构;以及藉由差动排气控制的真空密封机构, 该试料面上的带电粒子束所照射之位置与,该XY载 物台的静压轴承支持部之间,设有使电导变小的分 隔装置, 带电粒子束照射区域与静压轴承支持部之间会产 生压力差。 13.如申请专利范围第1项所记载之检查设备,其中, 该设备包含有: 可分别在前述试料上取得部分重叠且相互位移的 复数被检查区域影像的影像取得机构; 记忆基准影像的记忆机构; 藉由比较前述影像取得机构所获得的多数被检查 区域影像,及前述记忆机构所记忆的前述基准影像 ,以判断前述试料缺陷的缺陷判断机构。 14.如申请专利范围第1项乃至第3项中任一项所记 载之检查设备,其中,前述检查设备系用来检出半 导体装置制造制程中途或其后的晶圆缺陷。 15.一种EB分离器,系入射有1次带电粒子线,及与第1 带电粒子线呈反向行进的第2带电粒子线,可选择 性地将前述第1带电粒子线及第2带电粒子线予以 偏向的EB分离器,其中, 用以产生电场的电极,系由三对以上的非磁性导电 体电极所构成,并呈圆筒状而配置,而且, 将产生磁场的平行平板磁极,配置在构成前述三对 以上的非磁性导电体电极的圆筒外侧,并在前述平 行平板电极对面周边部形成突起。 16.如申请专利范围第15项所记载之EB分离器,其中, 所产生之磁场磁力线之通路中,前述平行平板磁极 间以外的通路的大部分,呈与构成前述三对以上的 非磁性导电体电极的圆筒同轴的圆筒形状。 17.如申请专利范围第15项之EB分离器,其中,前述平 行平板磁极系一种永久磁铁。 18.一种检查设备,系使用申请专利范围第15项所记 载之EB分离器,其中, 前述第1带电粒子线或第2带电粒子线之任一方,系 一种照射被检查试料之一次带电粒子线,而另一方 则为藉由前述一次带电粒子线之照射,而由前述试 料所产生之二次带电粒子线。 19.一种检查设备,系具有:带电粒子照射部;透镜系; 偏向器;EB滤波器(维纳滤波器);及二次带电粒子检 测器,且藉由前述透镜系、偏向器及EB滤波器,将 带电粒子由前述带电粒子照射部照射到试料被检 查区域,再将由试料产生的二次带电粒子,藉由前 述透镜系、偏向器、EB滤波器在前述二次带电粒 子检测器中成像,以使该电讯号形成为影像来检查 的映射投影型电子线检查设备,其特征在于具备: 事先藉由带电粒子照射检查前之被检查区域之带 电粒子照射部, 其中,前述带电粒子系一种电子、正或负离子、或 电浆;而且, 前述带电粒子的能量系在100eV以下。 20.如申请专利范围第19项所记载之检查设备,其中, 前述带电粒子的能量系在30eV以下。 21.如申请专利范围第18项乃至第20项中任一项之检 查设备,其中,前述检查设备系用来检查半导体装 置制程途中之图案。 22.一种摄像装置,系将光束产生装置所放出之带电 粒子束照射至对象,并以检测器检出由对象中释放 出来的二次带电粒子,以进行前述对象资讯的收集 ,及对象缺陷之检查的摄像装置,其特征在于具备 有:将前述对象所带电之电荷予以均一化或减低化 之机构。 23.如申请专利范围第22项所记载之摄像装置,其中, 前述机构,系配置在前述光束产生装置与前述对象 之间,并具备有可控制前述带电电荷的电极。 24.如申请专利范围第22项所记载之摄像装置,其中, 前述机构系设计为在计测时间的空档时间内进行 动作。 25.如申请专利范围第22项所记载之摄像装置,其中, 具备有:至少一个以上之可将复数带电粒子照射于 前述对象之一次光学系;至少一个以上之可将前述 对象所放出的电子引导至一个以上的检测器的二 次光学系, 前述复数一次带电粒子束,系藉由前述二次光学系 的距离分解能,而照射在相互分离的位置上者。 26.如申请专利范围第22项乃至第25项中任一项所记 载之摄像装置,其中,前述摄像装置为用来检查装 置之制造制程途中的晶圆缺陷。 27.一种检查试料缺陷的检查设备,系包含以下机构 : 可分别取得在前述试料上进行部分重叠并相互位 移之复数被检查区域影像之影像取得机构;及 记忆基准影像的记忆机构; 藉由比较经前述影像取得机构取得之复数被检查 区域影像与,记忆于前述记忆机构中的基准影像, 以判断前述试料缺陷的缺陷判断机构。 28.如申请专利范围第27项所记载之检查设备,其中, 复含有: 将一次带电粒子线分别照射在前述复数被检查区 域,并由前述试料释出二次带电粒子线之带电粒子 照射机构, 而前述影像取得机构,系藉由检查由前述复数被检 查区域所释出的二次带电粒子线,依次取得该复数 被检查区域之影像。 29.如申请专利范围第28项所记载之检查设备,其中, 前述带电粒子照射机构中,具备有: 释出一次带电粒子之粒子源;与偏向一次带电粒子 的偏向机构, 藉由前述偏向机构,可将由前述粒子源释出的一次 带电粒子予以偏向,并藉此将该一次带电粒子依次 照射到前述复数被检查区域。 30.如申请专利范围第27项乃至第29项中任一项所记 载的检查设备,其中,包含有: 将一次带电粒子照射到试料的一次光学系;及 将二次带电粒子引导至检测器的二次光学系。 31.如申请专利范围第27项乃至第29项中任一项所记 载之检查设备,其中,前述检查设备系用来检查加 工中或完成品之晶圆缺陷。 32.一种检查方法,系将带电粒子或电磁波中任一者 照射至检查对象,再对该检查对象进行检查之检查 方法,其特征在于具备有: 可在真空状态中进行控制,并检查检查对象之工作 室; 将带电粒子或电磁波中任一者当作光束来产生之 光束产生机构; 将该光束引导并照射在保持于工作室内的检查对 象,以检测由检查对象所产生之二次带电粒子,并 引导至影像处理系的电子光学系; 藉由该二次带电粒子来形成影像之影像处理系; 根据该影像处理系之输出,显示及/或记忆检查对 象之状态资讯的资讯处理系;及 对应前述光束,以可相对移动方式保持检查对象之 载物台装置, 可藉由检测检查对象,将前述光束正确对准检查对 象; 可将前述光束偏向至所测出之前述检查对象所希 望的位置; 可利用前述光束,照射前述检查对象表面之前述所 希望位置; 可检出前述检查对象所产生之二次带电粒子; 可藉由前述二次带电粒子形成影像; 可根据前述影像处理系之输出,显示及/或记忆检 查对象之状态资讯。 图式简单说明: 第1图为显示本发明之检查设备之主要构成要素的 立体图,其系沿着第2图之A-A线观测的图。 第2图为第1图所示检查设备之主要构成要素之俯 视图,(A)为沿着第1图之B-B线观测的图。 (B)为显示本发明之基板搬入设备之其他实施例之 概略剖视图。 第3图系显示第1图之小型环境装置的剖视图,其系 沿着C-C线观测的图。 第4图系显示第1图之装载机室图,其系沿着第2图之 D-D线观测的图。 第5图为晶圆架之放大图,[A]为侧视图,[B]为沿着[A] 之E-E线观测之剖视图。 第6图为显示主壳体支撑方法之变形例图。 第7图为显示主壳体支撑方法之变形例图。 第8图为显示第1图之检查设备之电子光学装置的 概略构成模式图。 第9图为显示EB分离器之电子束偏向部构造之剖视 图。 第10图为沿着第9图之A-A线观测之剖视图。 第11图为用以说明本发明实施例装置之全体构成 图。 第12图为电极之斜视图,系显示电极以轴对称方式 呈现圆筒状时之斜视图。 第13图为电极之斜视图,系显示电极以轴对称方式 呈现圆盘状时之斜视图。 第14图系显示晶圆与物镜之间之电压分布的曲线 图。 第15图系显示电子线装置之二次电子检出动作之 流程图。 第16图为本发明之EB分离器的剖视图。 第17图系显示本发明之EB分离器的电场分布图。 第18图系显示本发明之充电装置一实施形态之重 要部位的概略构成图。 第19图系显示充电装置之其他实施形态之概略构 成图。 第20图系显示充电装置之另一实施形态之概略构 成图。 第21图系显示充电装置之另一实施形态之概略构 成图。 第22图系显示本发明之摄像装置之一实施形态模 式图。 第23图系显示将第22图之摄像装置之对象所带电之 电荷均一化或低减化之动作时间图。 第24图为具备与本发明其他实施形态相关之充电 装置之缺陷检查设备的概略构成图。 第25图为具备与本发明其他实施形态相关之充电 装置之缺陷检查设备的概略构成图。 第26图为具备与本发明之另一实施形态相关之充 电装置之缺陷检查设备的概略构成图。 第27图为显示与第24图乃至第26图之实施形态相关 之缺陷检查设备之晶圆检查流程之流程图。 第28图系用以说明与第24图乃至第26图之实施形态 相关之缺陷检查设备之晶圆缺陷检测方法具体例 图,(A)显示图案缺陷检出,(B)显示线宽检测,(C)显示 电位对比检测。 第29图为电位施加机构之显示图。 第30图为电子束校准机构说明图,[A]为侧视图,[B]为 俯视图。 第31图为晶圆校准控制装置之概略说明图。 第32图为本发明之带电束装置一实施形态之真空 室及XY载物台的显示图,[A]为前视图,[B]为侧视图。 第33图为本发明之带电束装置之其他实施形态之 真空室及XY载物台的显示图。 第34图为本发明之带电束装置之另一实施形态之 真空室及XY载物台的显示图。 第35图,为本发明之带电束装置之另一实施形态之 真空室及XY载物台的显示图。 第36图,为本发明之带电束装置之另一其他实施形 态之真空室及XY载物台的显示图。 第37图为本发明之带电束装置一实施形态之真空 室及XY载物台的显示图。 第38图为第37图所示设置于设备中之作动排气机构 之一例的显示图。 第39图为第37图所示设备之气体循环配管系统的显 示图。 第40图为显示装设在镜筒中之光学系及检出系之 一例之概略图。 第41图为本发明之变形例之缺陷检查设备的概略 构成图。 第42图为藉由第41图所示缺陷检查设备取得之复数 被检查影像及基准影像例的显示图。 第43图为显示第41图所示缺陷检查设备之晶圆检查 的主程序流程图。 第44图为第43图所示复数被检查影像资料取得制程 (步骤1304)之子程序之详细流程图。 第45图为第43图所示比较制程(步骤1308)之子程序之 详细流程图。 第46图为第41图所示缺陷检查设备之检测器的具体 构成例显示图。 第47图显示在半导体晶圆表面上,进行部分重叠并 相互错位之复数被检查区域之概念图。 第48图为本发明其他实施形态之电子线装置的概 略图,其中(A)为概略说明图。 (B)图为显示利用(A)所示实施形态中之复数一次电 子线,对试料进行扫瞄时之样态之概略俯视图。 第49图为第48图之实施形态之更详细的说明图,(A) 为说明图,(B)为用以说明同一实施形态中一次电子 线之照射方法图。 第50图系显示本发明之半导体设备制造方法之一 实施例之流程图。 第51图为显示形成第50图所示晶圆制程核心之缩影 步骤制程的流程图;(A)为光阻层形成制程,(B)为缩 影制程。 第52图显示映射投影型电子线检查设备一例之概 略构成。 第53图系显示由矩形区域所释出之二次电子的动 态图。 第54图为以往之EB分离器的电场分布显示图。 第55图为以往之带电束装置之真空室及XY载物台的 显示图,[A]为前视图,[B]为侧视图。 第56图为显示使用于第1图之XY载物台之静压轴承 与差动排气机构之关系图。
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