TW201324646A - 檢查裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種用以削減檢測裝置之交換作業所伴隨之時間耗損的檢查裝置,具備有:接收試料所放出之電子束,而取得顯示試料之影像資料的複數個檢測裝置11、12;用以使電子束入射至複數個檢測裝置11、12中的一個的切換機構M;其中,係將複數個檢測裝置11、12配置於同一容器MC內。複數個檢測裝置11、12可以是,具備將電子束變換為電性訊號之電子感應器的檢測裝置、與具備將電子束變換為光、再使該光變換為電性訊號之光感應器的檢測裝置的任意組合。切換機構M可以是機械式移動機構或電子束偏向器。
Description
本發明係關於取得電子束或是光信號的檢測裝置。具體而言,本發明係關於一種將2個以上的檢測裝置配置在一個鏡筒內,並可藉由根據電子或光的信號量以及S/N而選擇檢測器來使用,從而進行試料表面之影像檢測及測定的檢查裝置。
可使用該檢查裝置有效進行試料表面之構造評價、放大觀察、材質評價、電性導通狀態等的檢查。因此,本發明係關於一種使用上述檢查裝置,在高精度、高可靠性且高處理量下進行檢查的方法,以及,進行裝置(Device)製造程序中的圖案(pattern)檢查的裝置製造方法。
在先前的檢查裝置中,檢測電子或光時,係交替使用具備檢測電子之電子感應器的檢測裝置以及具備檢測光的光感應器的檢測裝置。特別是在取得由同一對象物所送出之電子或光而檢測電子、光量以及變化量,或取得影像時,係如上述,交替使用檢測裝置。例如,根據利用CCD(charge coupled device,電荷耦合裝置)檢測裝置所檢測之條件調整電子或光之入射條件後,將CCD檢測裝置置換為TDI
(time delay integration,時間延遲積分)檢測裝置來進行對象物的高速檢察、測定等。亦即,若利用TDI感應器調整入射條件的話,由於調整入射條件時的像的倍率較低,因此在接收從試料而來之二次電子的MCP(微通道板(microchannel plate))中會產生二次電子接觸的部份以及未接觸的部份,而使MCP產生局部性損壞。因此,入射條件之調整主要是利用CCD感應器來進行。
先前之檢查裝置之一例如第28圖與第29圖所示。第28圖之(A)顯示CCD檢測裝置300。CCD檢測裝置300之CCD感應器301以及相機302被設置在大氣中。由試料(無圖示)放出之二次電子,經MCP303放大後入射至螢光板,變換為顯示試料之像的光信號。由螢光板304輸出的光信號,透過形成於真空容器MC的饋通(feed through)305並經由大氣側的光學透鏡306收歛成像於CCD感應器301,而於相機302形成試料的像。
另一方面,第28圖之(B)顯示TDI檢測裝置310,TDI感應器311設置在真空容器MC內。在其前段中經介FOP(fiber optic plate;光纖光學板)312等光傳達裝置而設置螢光板313,由試料發出的二次電子經由MCP314進入螢光板313,在此變換為光信號傳達至TDI感應器311。由TDI感應器311輸出之電性訊號係透過設在導通部315的針腳(pin)316傳達至相機317。
因此,在第28圖的情況下,CCD檢測裝置300到TDI檢測器的交換,係交換凸緣(flange)以及設置於凸緣之必
要零件一式的單元(unit)。亦即,進行大氣開放,取出CCD檢測裝置300的凸緣與螢光板304、光學透鏡306、CCD感應器301,接著,安裝TDI檢測器310之饋通凸緣315、螢光板313、FOP312、TDI感應器311以及相機317的單元。以TDI檢測裝置310交換CCD檢測裝置300時,係以與上述順序相反的順序進行作業。此外,有時係利用光學系統放大發自於觀察之試料的光或電子,並放大擴大之電子與光後,再利用檢測裝置觀察經放大的信號。
另一方面,在第29圖之(A)以及(B)中,係於真空容器MC內配置MCP303、314與螢光板304、313。因此,在第29圖所示構成中,在交換CCD檢測裝置300與TDI檢測裝置310時,會變成交換設置於大氣中的要素,亦即,交換包含螢光透鏡306、CCD感應器301以及相機302之單元組,與包含TDI感應器311、相機317以及光學透鏡318之單元組。
此種檢測裝置所取得之檢測結果作成試料之影像資料,並藉由與每一晶粒做比較而檢查試料之缺陷的裝置係一般所熟知的(關於該裝置,請參考日本特開平5-258703號公報以及日本特開平6-188294號公報)。
使用如上所述之先前方式的話,必須花費大量的時間在交換檢測裝置時所產生的組裝、真空廢棄、調整等作業上,此外也必須進行因交換檢測裝置所衍生的電子或光的軸中心調整作業。例如,第28圖所示,考慮在真空容器MC內將使二次電子束變換為光信號的CCD檢測裝置300
予以更換為TDI檢測器310時,會依照順序進行裝置之停止、淨化、大氣開放、檢測裝置之更換、真空排氣、調節(conditioning)等耐壓調整、光束軸的調整等的作業,作業所需時間一次約50至100小時。因此,電子光學系統的調整與條件作業一年若進行10次,則每次均會產生上述作業,而所需要的時間將達到500至1000小時。
做為解決關於第28圖之上述問題的方式,係如第29圖所示之先前所使用的構成。該構成,如第29圖所示,由於在真空容器MC內設有MCP303、314與螢光板304、313,因此很容易在大氣中將CCD感應器301與相機302的單元交換成TDI感應器311與相機317的單元。但是,卻會產生因無法取得廣角視野之密封式光學玻璃所形成之饋通305所致之MTF(Modulation Transfer Function,調變轉換函數)劣化的問題。結果,一般會在螢光板的位置形成1×1至10×10mm程度的視野,而為了取得更寬廣的視野,必須避免因光學玻璃平坦度不良或不均一性所導致的MTF的劣化以及焦點變動,此外,必須取視野之5至6倍程度的光學透鏡來防止MTF劣化與亮度劣化。達成上述目的之光學透鏡系統需要高精度且高價格的透鏡,例如會花費10至15倍的成本。此外,光學系統的尺寸會變大5至15倍,因此當裝置之高度受限時將無法使用。
為解決上述問題點,本發明提供一種檢查裝置,具備:接收試料所放出之電子束,取得顯示前述試料之影像
資料的複數個檢測裝置;使前述電子束入射至前述複數個檢測裝置的其中一個之切換機構;且將前述複數個檢測裝置配置於同一真空容器。
此外,本發明提供一種缺陷檢查裝置,係具備有:一次光學系統,具有放出一次電子束的電子槍,並將該一次電子束導入試料;以及二次光學系統,將試料所放出之二次電子束導入檢測系統,其中,前述檢測系統具備有:進行電子束之光軸調整的第1EB-CCD感應器;進行試料之攝影的EB-TDI感應器;以及根據由前述EB-TDI感應器所得之攝像進行缺陷部位的評價的第2EB-CCD感應器。
此外,本發明係提供一種缺陷檢查方法,係藉由缺陷檢查裝置來檢查試料之缺陷,該缺陷檢查裝置在真空容器內具有:將一次電子束導入試料之一次光學系統,以及將試料所放出之二次電子束導入檢測系統之二次光學系統,該缺陷檢查方法之特徵為:利用前述EB-CCD感應器調整光軸;利用前述EB-TDI感應器進行試料像的攝影;由前述EB-TDI感應器所攝影之影像特定試料之缺陷部位;利用前述EB-CCD感應器進行前述試料之缺陷部位的攝影;
比較前述EB-TDI感應器所攝影之缺陷部位的影像與前述EB-CCD感應器所攝影之缺陷部位的影像,判斷其為擬似缺陷或真缺陷。
如上所述,本發明係可將複數個檢測裝置設置於真空容器中,而利用該檢測裝置中的一個,來檢測電子或光的信號。根據取得之電子或光的信號的量或S/N比(Signal-Noise Ratio,信號-雜訊比)等,選擇適合之檢測裝置,並使信號入射至所選擇之檢測裝置而進行必要的檢測動作。
藉此,較諸於先前,具備有:不僅可削減交換檢測裝置所需的時間,並可在必要時即時使用最適當的裝置,而實施光束條件調整、檢查、測定等的作業。此外,可避免光學透鏡或透鏡系統所致之MTF的劣化與像的偏斜,使畫質劣化降低至最小限度,而對檢測裝置傳送信號。此外,MTF與對比係作為解析度的指標。
例如,利用CCD檢測裝置進行靜止影像與光軸的調整,然後,不必進行先前所需要的檢測裝置之交換作業,而直接使光束入射至TDI檢測裝置取得影像,而以高速進行試料表面之檢查、測定、觀察。
以往,係在調整各種使用條件時進行檢測裝置的交換,因此一般而言必須進行年平均10次左右的交換作業。換言之,在交換作業上每年需使用10×100=1000小時,利用本發明,可減少上述時間上的損失。此外,對真空容器進行大氣開放時,會有碎片或灰塵附著在真空容器之內壁
與真空容器內之零件的風險,本發明可去除上述風險。此外,由於可防止大氣開放所導致之真空零件的表面氧化,因此可消除因零件氧化所致之不穩定動作所產生的影響,而得以安定使用由電磁或磁極所產生之電壓或磁束。特別是,在與電子束衝突之NA開口等的小徑的光圈中,大氣開放時,由於大氣之水分與氧氣附著於光圈而可能促進污染物之附著、產生,而藉由本發明,將可解決上述問題。
調整用以將晶圓等之試料表面所產生之電子束導入檢測裝置的電子光學系統時,在感應器常有信號集中的情形。亦即,感應器中,會產生信號強度高的區域與低的區域同時存在的狀態。結果,在信號強的區域中會產生損壞,使感應器感度不均一,使用形成上述不均一感度之感應器時,由於將在該不均一之區域所取得之影像予以顯示的信號會變小,因此會使測定結果產生大變化,而發生擬似缺陷。例如,即使入射電子等的強度均一,發生損壞之區域的輸出信號強度也會變動,因此所獲得之感應器輸出結果上會呈現不均一。因上述感應器輸出之不均一,會產生測定失誤係可想而知的。藉由本發明可解決上述問題。
在本發明之檢測裝置中,照射於試料的光束,可以是電子束、UV光、DUV光、雷射光等的光,亦可為電子束與光的組合。關於電子束,只要使用反射電子、二次電子、後方散亂電子以及奧格電子(Auger electron)中的其中一種,即可取得所要的影像。使用UV光、DUV光、雷射光等光時,係利用光電子檢測影像。另外,亦可使用上述光
照射於試料表面時所產生的散亂光來檢測試料表面的缺陷。為了將UV光、DUV光、雷射光等光導入試料表面,若使用石英纖維或中空纖維即可有效達成。
照射試料表面的光束,在併用電子束與光時,可解決僅使用電子束時因表面之電位充電之故而產生變化無法進行均一之電子照射的問題。因此藉由使用可進行與表面電位無關之照射的光,即可安定且有效地取得用於取得影像之試料表面的電子。例如,在試料上照射UV光時,除了產生光電子外,也會形成許多在準安定狀態下被激發的電子,因此在該處照射電子束時會增加自由電子,結果便可有效進行二次電子放出。
藉由將本發明之檢查裝置適用在製程途中的晶圓缺陷檢查上,即可以高處理量製造良率佳的半導體裝置。
1‧‧‧電子槍
2‧‧‧透鏡系
3‧‧‧維那濾波器
4‧‧‧對物透鏡系
5‧‧‧電極
6‧‧‧電源
7‧‧‧透鏡系
8‧‧‧檢測單元
9‧‧‧影像處理部
10‧‧‧埠
11‧‧‧CCD檢測裝置
12‧‧‧TDI檢測裝置
13‧‧‧EB-CCD感應器
14,61‧‧‧MCP
15,62‧‧‧螢光板
16‧‧‧FOP
17‧‧‧TDI感應器
18‧‧‧針腳
19‧‧‧相機
21‧‧‧旋轉桿
41‧‧‧偏向器
42‧‧‧配線
43‧‧‧饋通凸緣
44‧‧‧相機
51‧‧‧EB-TDI感應器
63,71‧‧‧光學透鏡
64‧‧‧CCD感應器
91‧‧‧屏蔽區塊
92,93,94‧‧‧EB-CCD感應器
95‧‧‧屏蔽孔
102‧‧‧閘閥門
111,131‧‧‧開口
112‧‧‧屏蔽區塊
113‧‧‧電路基板
114‧‧‧屏蔽孔
115‧‧‧風箱
116‧‧‧饋通凸緣
117‧‧‧饋通部
118‧‧‧相機
119‧‧‧滾珠螺桿機構
120‧‧‧旋轉馬達
121‧‧‧導軌
132‧‧‧圓筒構件
133‧‧‧空氣致動機構
134‧‧‧凸緣
135‧‧‧活塞
136‧‧‧全向密封材
137‧‧‧氣密室
138‧‧‧孔
141‧‧‧圓筒構件
142‧‧‧筒狀軸桿
145,147‧‧‧齒輪
148‧‧‧旋轉致動器
151‧‧‧電子源
152,155,157,159,160,161,163,191,195,196,197,198,200,201,203‧‧‧透鏡
153,154,158,162,192,198,200,202‧‧‧光圈
156‧‧‧E×B濾光器
164‧‧‧對準器
171‧‧‧UV光發生源
193,194‧‧‧變焦透鏡
196‧‧‧電子束
211‧‧‧晶粒
212‧‧‧凹槽
222,223‧‧‧四方型對準標記
400‧‧‧半導體檢查裝置
401‧‧‧晶圓匣保持具
402‧‧‧微環境裝置
403‧‧‧主箱室
404‧‧‧裝載箱室
405‧‧‧載物台裝置
406‧‧‧裝載器
407‧‧‧電子光學裝置
409‧‧‧對位控制裝置
412‧‧‧升降機構
413‧‧‧微環境空間
414‧‧‧箱室
415‧‧‧氣體循環裝置
416‧‧‧排出裝置
417‧‧‧預對位器
418‧‧‧頂壁
419‧‧‧底壁
420‧‧‧周壁
421‧‧‧出入口
422‧‧‧吸入導管
423‧‧‧風扇
424‧‧‧導管
426‧‧‧工作室
427‧‧‧箱室主體
428‧‧‧台架
429‧‧‧防震裝置
430‧‧‧箱室支撐裝置
431‧‧‧框架構造體
432,439‧‧‧底壁
433,440‧‧‧頂壁
434,441‧‧‧周壁
436‧‧‧第1裝載室
437‧‧‧第2裝載室
438‧‧‧箱室主體
442‧‧‧分隔牆
435,443,445‧‧‧出入口
446‧‧‧出入口
447,448,450‧‧‧閘門裝置
449,469‧‧‧門
452‧‧‧固定工作台
453‧‧‧Y工作台
454‧‧‧X工作台
455‧‧‧旋轉台
456‧‧‧支持器
457‧‧‧晶圓載置面
458,459‧‧‧伺服馬達
460,461‧‧‧編碼器
462‧‧‧第1搬運單元
463‧‧‧第2搬運單元
464‧‧‧驅動部
465‧‧‧機械臂
466‧‧‧軸
467‧‧‧把持裝置
472‧‧‧前機械臂
480‧‧‧電子線對準機構
481‧‧‧載置面
482,483‧‧‧法拉第杯
第1-1圖係顯示半導體檢查系的整體構成的圖。
第1-2圖係顯示本發明之荷電粒子線裝置的一個實施例的檢查裝置的主要構成要素的立面圖,係沿著第1-3圖的線A-A所觀察的圖。
第1-3圖係第1-2圖所示之檢查裝置的主要構成要素的平面圖,係沿著第1-2圖之線B-B所觀察的圖。
第1-4圖係顯示第1-3圖所示之構成之變形例圖。
第1-5圖係顯示第1-2之微環境裝置的剖面圖,係沿著線C-C所觀察的圖。
第1-6圖係顯示第1-2圖之裝載箱室的圖,係沿著第
1-3圖之線D-D所觀察的圖。
第1-7圖係顯示電子線對準機構之構成的圖,(A)為其側面圖,(B)為其平面圖。
第2圖係顯示檢查裝置之一般性構成的圖。
第3圖係概略性地顯示本發明之檢查裝置的第1實施例的圖。
第4圖係概略性地顯示本發明之檢查裝置的第2實施例的圖。
第5圖係概略性地顯示本發明之檢查裝置的第3實施例的圖。
第6圖係概略性地顯示本發明之檢查裝置的第4實施例的圖。
第7圖係概略性地顯示本發明之檢查裝置的第5實施例的圖。
第8圖係概略性地顯示本發明之檢查裝置的第6實施例的圖。
第9圖係概略性地顯示第8圖所示EB-TDI感應器的構成的圖。
第10圖係用以說明第8圖所示EB-TDI感應器的動作的圖。
第11圖係概略性地顯示本發明之檢查裝置的第7實施例的圖。
第12圖係概略性地顯示本發明之檢查裝置的第8實施例的圖。
第13圖係概略性地顯示本發明之檢查裝置的第9實施例的圖。
第14圖係概略性地顯示本發明之檢查裝置的第10實施例的圖。
第15圖係概略性地顯示本發明之檢查裝置的第11實施例的圖。
第16圖係概略性地顯示本發明之檢查裝置的第12實施例的圖。
第17圖係顯示使用於本發明之檢查裝置的移動機構的一例的圖。
第18圖係顯示使用於本發明之檢查裝置的移動機構的其他例的圖。
第19圖係顯示使用於本發明之檢查裝置的移動機構的另一例的圖。
第20圖係顯示本發明之檢查裝置之整體構成的第1例的圖。
第21圖係顯示本發明之檢查裝置之整體構成的第2例的圖。
第22圖係顯示本發明之檢查裝置之整體構成的第3例的圖。
第23圖係顯示本發明之檢查裝置之整體構成的第4例的圖。
第24圖(A)至(C)係說明本發明之檢查裝置所進行之分步與重複的圖。
第25圖(A)及(B)係顯示本發明之檢查裝置所進行之分步與重複中的對準標記圖。
第26圖係顯示構成半導體裝置製造方法之工程的流程圖。
第27圖係顯示構成第26圖之晶圓處理工程的工程的流程圖。
第28圖(A)及(B)係用以說明先前之檢查裝置的圖。
第29圖(A)及(B)係用以說明先前之檢查裝置的圖。
首先,使用第1-1圖說明半導體檢查系統之整體構成。半導體檢查系統係由檢查裝置、電源閂鎖、控制閂鎖、影像處理單元、成膜裝置、蝕刻裝置等構成。乾式泵等粗略抽取泵係放置在潔淨室外。檢查裝置內部的主要部份,係由:電子束真空容器、真空搬運系統、收容有工作台的主箱室(housing);除振台;及渦輪分子泵等構成。
僅由功能觀察檢查系統時,電子光學系統係由:電子槍、透鏡等,搬運系統係由:真空搬送機器人、大氣搬送機器人、晶圓匣裝載器、各種位置感應器等構成。
成膜裝置、蝕刻裝置、洗淨裝置(無圖示)可併排設置在檢查裝置附近,或與檢查裝置組合。該等裝置係用在例如試料之帶電控制或是試料表面的清潔。使用濺鍍方式時,可使一台同時具備制膜以及蝕刻的功能。
雖未加以圖示,但可依照使用用途將其關連裝置排列設置在檢查裝置附近,或使該等關連裝置與檢查裝置組合使用。亦或是,將上述關連裝置組裝在檢查裝置中。例如可將化學式機械研磨裝置(CMP;Chemical Mechanical Polishing)與洗淨裝置組裝在檢查裝置,或是,將CVD(化學蒸鍍法)裝置組裝在檢查裝置,在該情況下,可節約設置面積以及搬送試料的單元數量,並可獲得縮短搬送時間等優點。同樣地亦可將電鍍裝置等成膜裝置組裝在檢查裝置中。同樣地亦可組合光微影裝置來使用。
以下,參照圖面,針對本發明之檢查裝置的一實施例,說明檢查作為檢查對象之表面形成有圖案之基板(亦即晶圓)的半導體檢查裝置。
在第1-2圖以及第1-3圖中,係以立面圖以及平面圖顯示本實施例之半導體檢查裝置的主要構成要素。本實施例之半導體檢查裝置400係具備有:將收納有複數片之晶圓W的晶圓匣予以保持的晶圓匣保持具401;微環境裝置402;劃分工作室的主箱室403;配置於微環境裝置402與主箱室403之間,劃分二個裝載室的裝載箱室404;將晶圓由晶圓匣保持具401裝填至配置於主箱室403內的工作台裝置405上的裝載器406;以及安裝在真空箱室的電子光學裝置407,該等裝置係以第1-2圖以及第1-3圖所示位置關係配置。
半導體檢查裝置400另外具備有:配置在真空的主箱室403內的預充電單元408;對晶圓W施加電位之電位施
加機構(無圖示);電子線對準機構(在後文以第1-7圖說明);以及構成用以進行工作台裝置上之晶圓W的定位的對位控制裝置409的光學顯微鏡410。
晶圓匣保持具401係能夠保持複數個(在本實施例中為2個)晶圓匣c(例如,Asist社製的SMIF、FOUP的閉合式晶圓匣),該晶圓匣c係將複數片(例如25片)之晶圓W係以平行並列在上下方向的狀態予以收納。在本實施例中,係為自動裝填晶圓匣c的形式,例如具備升降台411、以及使該升降台上下移動的升降機構412,晶圓匣c係構成可在第1-3圖之鏈線所示狀態下自動安裝到升降台上的型態,安裝後,可自動旋轉至以第1-3圖之實線所示狀態而朝向往小型裝置內之第1搬送單元的回動軸線。
此外,收納在晶圓匣c內的基板(亦即晶圓W)係接受檢查之晶圓,上述檢查係在半導體製造工程中處理晶圓之製程後,或製程途中進行。具體而言,接受成膜工程、CMP、離子注入等之基板(亦即晶圓W)、表面形成有配線圖案的晶圓、或是尚未形成配線圖案的晶圓,係被收納在晶圓匣內。為了將收容在晶圓匣內的晶圓以多數片在上下方向隔開地平行排列之方式予以配置,而形成能夠上下移動第1搬運單元之機械臂,俾使其可保持於後述之第1搬運單元與任意位置的晶圓。
在第1-2圖乃至第1-5圖中,微環境(minienvironment)裝置402具有:劃成氣氛控制之微環境空間413的箱室414;用以使潔淨空氣之氣體在微環境空間413內循環以進
行氣氛控制的氣體循環裝置415;回收被供給至微環境空間413內的部份空氣且予以排出的排出裝置416;配設於微環境空間413內使檢查對象之基板(亦即晶圓)大致定位的預對位器417。箱室414具有頂壁418、底壁419以及包圍四周的周壁420,而形成將微環境空間413從外界阻斷的構造。此外,在微環境空間內設有用以觀察潔淨度的感應器,在潔淨度惡化時可將裝置停機(shut down)。
在箱室414之周壁420中鄰接晶圓匣保持具401的部分形成有出入口421。亦可在出入口421附近設置眾知之構造的閘門裝置,使之得以由微環境裝置側關閉出入口421。氣體供給單元亦可設在微環境空間外側而非內部。
排出裝置416具備有:位於前述搬運單元之晶圓搬運面下側的位置,且配置於搬運單元下部的吸入導管422;配置在主箱室414的外側的風扇423;以及連接吸入導管422與風扇423的導管424。該排出裝置416係利用吸入導管422吸引流動於搬運單元周圍下方可能因搬運單元而產生的包含塵埃的氣體,再藉由導管424以及風扇423排出至主箱室414的外側。
配置於微環境空間413內的預對位器417,係以光學方式或機械方式檢測出形成於晶圓W的定向平面(orientation flat)(係指形成於圓形晶圓外圍的平坦部分,以下稱之為定向平面)、或形成於晶圓W外圍緣的1個或1個以上的V型的缺口(亦即凹槽),並預先以大約±1度之精度將晶圓之軸線O-O周圍的旋轉方向的位置予以
定位。預對準器係負責進行檢查對象的大略位置的定位。
在第1-2圖以及第1-3圖中,劃分工作室426的主箱室403係具備有箱室主體427,該箱室主體427係以配置在台架上428上的振動阻斷裝置(亦即防振裝置)429上的箱室支撐裝置430所支撐。箱室支撐裝置430具備有組裝成矩形的框架構造體431。箱室主體427配設固定在框架構造體431上,且具備有:裝載於框架構造體上的底壁432;頂壁433;以及連接底壁432以及頂壁433包圍四周的周壁434,將工作室426從外部隔離。
在該實施例中,箱室主體以及箱室支撐裝置430係被組裝成剛構造,而設置有台架428之地面所產生的振動對該剛構造的傳達係由防振裝置429阻止。在箱室主體427的周壁434中之鄰接後述之裝載箱室的周壁中,形成有晶圓出入用的出入口435。工作室426係藉由公知構造的真空裝置(無圖示)保持在真空環境下。台架428的下方配置有控制裝置整體動作的控制裝置2。
在第1-2、1-3、以及1-6圖中,裝載箱室404係具備有劃分第1裝載室436與第2裝載室437的箱室主體438。箱室主體438係具有:底壁439;頂壁440;包圍四周的周壁441;分隔第1裝載室436與第2裝載室437的分隔牆442。在分隔牆442中形成有用以在兩裝載室間進行晶圓之傳送的開口,亦即出入口443。此外,鄰接周壁441之微環境裝置以及主箱室的的部份形成有出入口444以及445。該裝載箱室404的箱室主體438係被裝載於箱室支撐
裝置430的框架構造體431上,並以該構造體支撐。因此,地面的振動也不會傳達至上述裝載箱室404。
裝載箱室404之出入口444與微環境裝置的箱室414的出入口446係被整合在一起,於該處設有選擇性阻止微環境裝置413與第1裝載室436之連通的閘門裝置447。此外,裝載箱室404之出入口445與箱室主體427的出入口435亦被整合在一起,且於該處設有選擇性密封阻止第2裝載室437與工作室426之連通的閘門裝置448。
此外,形成於分隔壁442的開口中,設有可利用門449關閉開口並選擇性地密封阻止第1以及第2裝載室間之連通的閘門裝置450。
在第1裝載室436內,配設有可將複數(在本實施例中為2片)之晶圓以上下分隔且呈水平的狀態下進行支撐的晶圓架451。裝載室436以及437可藉由包含無圖示之真空泵的公知構造的真空排氣系(無圖示)進行氣氛控制,使之呈高真空狀態(真空度為10-5至10-6Pa)。在該情況下,可將第1裝載室436作為低真空室而予以保持在低真空氣氛,而將第2裝載室437作為高真空室而予以保持在高真空氣氛,而有效防止晶圓的汙染。藉由採用上述構造,可將收容於裝載室內而接著立即將進行缺陷檢查的晶圓予以搬運至工作室內,而不會有所遲滯。藉由採用上述裝載室,可提升多波束型電子線裝置原理以及缺陷檢查的通過量,並儘可能地將保管狀態必須是高真空狀態的電子線源周邊的真空度設定在高真空度狀態。
第1以及第2裝載室436以及437係分別連接真空排氣配管與惰性氣體(例如乾燥純氮)用的導管配管(均無圖示)。藉此,各裝載室內的大氣壓狀態即可藉由惰性氣體導管(注入惰性氣體避免惰性氣體以外的氧氣等附著在表面)達成。
此外,在使用電子線之本發明的檢查裝置中,作為電子光學系統之電子線源所使用的代表性六硼化鑭(LaB6)等被加熱至可放出熱電子線程度的高溫狀態時,為避免縮短其使用壽命,要儘可能地避免接觸到氧氣等為重點,在將晶圓搬入配置有電子光學系統之工作室的前階段中,藉由進行上述氣氛控制,即可確實實行。
載物台裝置405具備有:配置在主箱室403之底壁432上的固定工作台452;在固定工作台上朝Y方向(在第1-2圖中與紙面垂直的方向)移動的Y工作台453;在Y工作台上朝X方向(在第1-2圖為左右方向)移動之X工作台454;可在X工作台上旋轉的旋轉台455;以及配置在旋轉台455上的支持器456。以可鬆開之方式將晶圓保持在該支持器456之晶圓載置面457上。支持器亦可以是利用機械或靜電夾盤而以可脫離的方式來把持晶圓的公知構造。
載物台裝置405係藉由使用伺服馬達(servo motor)、解碼器(encoder)以及各種感應器(無圖示),使上述複數的工作台產生作動,從而將位於載置面457上由支持器保持的晶圓相對於電子光學裝置所照射之電子線而以高精度定位於X方向、Y方向以及Z方向(在第1-2圖中為上
下方向)、以及與晶圓的支持面呈鉛直的軸線的周圍方向(θ方向)。此外,Z方向的定位,例如只要可使支持器上的載置面的位置朝Z方向微調即可。此時,載置面的基準位置係利用微細徑雷射所進行之位置測定裝置(使用干擾計原理的雷射干擾測距裝置)檢測,藉由未圖示其位置之反饋電路控制,同時進行或以取代的方式測定晶圓的凹槽或定向平面的位置,以檢測對應晶圓之電子線的平面位置、旋轉位置,再藉由可進行微小角度控制的步進馬達等使之旋轉並進行控制。
為盡量避免在工作室內產生灰塵,載物台裝置用的伺服馬達458,459以及編碼器460,461,係配置在主箱室403的外側。
亦可藉由將對應電子線的晶圓的旋轉位置與X、Y位置輸入後述之信號檢測系統或影像處理系統而達到所獲得之信號的基準化。
裝載器406具備有:配置於微環境裝置402之箱室414內的機器人式的第1搬運單元462;以及配置於第2裝載室437內之機器人式的第2搬運單元463。
第1搬運單元462係具有,和驅動部464相關聯而可在軸線O1-O1周圍旋轉的多節式機械臂465。多節式機械臂可使用具任意構造的類型,在本實施例中,係具有被組裝成可相互轉動的3個部份。第1搬運單元462的機械臂465的一部份,亦即驅動部464側的第1部分,係被安裝在可利用設在驅動部464內之公知構造的驅動機構(無圖
示)進行轉動的軸466上。機械臂465除了可藉由軸466繞著軸線O1-O1周圍轉動外,還可藉由各部分間的相對旋轉而整體地往軸線O1-O1之半徑方向伸縮。與機械臂465的軸466距離最遠的第3部分的前端,設有公知構造的機械式夾盤或靜電夾盤等用以把持晶圓的把持裝置467。驅動部464可藉由公知構造的升降機構往上下方向移動。
該第1搬運單元462係使機械臂465朝向由晶圓匣保持器所保持的2個晶圓匣c中的其中一方的方向M1或M2而伸出機械臂,將收容在晶圓匣c內的晶圓載置於機械臂上,或利用安裝在機械臂前端的夾盤(無圖示)予以把持取出。然後,使機械臂收縮(第1-3圖所示狀態),並使機械臂旋轉至可朝預對位器417之方向M3伸長的位置,並在該位置停住。接著,機械臂會再度伸出而將保持在機械臂的晶圓載置於預對位器417。以與上述操作方式相反的方式從預對位器417接收晶圓後,機械臂再度旋轉,並停止於可朝第2裝載室436伸長的位置(方向M4),以將晶圓放置於第2裝載室436內的晶圓座451上。
此外,以機械方式把持晶圓時,係把持晶圓的周緣部(距離周緣約5mm的範圍)。這是因為晶圓除周緣部外全面形成有裝置(Device)(電路配線),若把持到該部分將導致裝置之破壞、缺陷之產生。
第2搬運單元463基本上與第1搬運單元構造相同,不同點僅在於,晶圓的搬運僅在晶圓夾451與載置台裝置的載置面上之間進行。
在上述裝載器406中,第1以及第2搬運單元462以及463,係以將晶圓保持在水平狀態之方式下,進行由保持在晶圓匣保持器的晶圓匣到配置於工作室426內的載置台裝置405的晶圓搬送、以及與之相反的晶圓搬送;搬送單元的機械臂,單純只會在由晶圓匣取出晶圓或將晶圓***匣內、將晶圓載置於晶圓夾盤或由晶圓夾盤取出晶圓以及將晶圓載置於載置台裝置以及由該裝置取出時,才進行上下動。因此,大型的晶圓、例如直徑為30cm的晶圓的移動也能夠順利進行。
接著,依照順序說明將晶圓從被晶圓匣支持器支撐的晶圓匣c搬送至配置於工作室426內之載置台裝置405的過程。在本實施例中,當晶圓被安設至晶圓匣保持器401之升降台411上方時,升降台411會藉由升降機構412降下使晶圓匣c與出入口421整合。晶圓匣與出入口421整合後,設置於晶圓匣的外罩(無圖示)會打開,另外在晶圓匣c與微環境的出入口421之間會配置筒狀覆蓋物而將晶圓匣內以及微環境空間內與外部阻斷。另外,在微環境裝置402側設有用以開閉出入口421之閘門裝置時,該閘門裝置會產生作動以打開出入口421。
另一方面,第1搬運單元462之機械臂465會在朝向方向M1或M2之其中一方的狀態下(在本說明中為M1的方向)停止,當出入口421打開時機械臂會伸出並以其前端接收收容在晶圓匣內的晶圓的其中一片。
利用機械臂465取出晶圓後,機械臂會收縮,使閘門
裝置產生作動而關閉出入口(有閘門裝置時),接著,機械臂465會在軸線O1-O1周圍轉動而形成往方向M3伸長的狀態。接著,機械臂會伸出而將載置於前端或是由夾盤所把持的晶圓載置於預對位器417上,再利用該預對位器417將晶圓的旋轉方向的轉向(與晶圓平面垂直的中心軸線的周圍的方向)定位在預定的範圍內。完成定位後,搬運單元462,會使從預先對位器417接收晶圓至機械臂前端後的機械臂收縮,並形成可朝方向M4伸長的姿勢。接著閘門裝置447的門469會移動以打開出入口446以及444,使機械臂465得以伸出而將晶圓載置於第1裝載室436內的晶圓夾盤451的上段側或下段側。此外,如前所述,在打開閘門裝置將晶圓交付給晶圓夾盤451前,形成於分隔牆442的開口係以閘門裝置450的門449在氣密狀態予以封閉。
在第1搬運單元462所進行之搬運晶圓的過程中,潔淨空氣會以層流狀由設置在微環境裝置之箱室上的氣體供給單元470流出(以向下流動方式),以避免塵埃在搬運途中附著於晶圓上面。搬運單元周邊的部份空氣係由排出裝置416之吸入導管422吸引而排出箱室之外。剩下的空氣則介由設在箱室底部的回收導管471回收並再度返回至氣體供給單元470。
利用第1搬運單元462使晶圓載置於裝載箱室404之第1裝載室436內的晶圓夾盤451後,關閉閘門裝置447,以封閉裝載室436內。然後,當將惰性氣體充填於第1裝
載室436內並壓出空氣後,亦使該惰性氣體排出使該裝載室436內形成真空氣氛。該第1裝載室的真空氣氛只要是低真空度即可。得到一定程度之裝載室436內的真空度後,閘門裝置450會作動而打開門449所密閉的出入口442,第2搬運單元463的機械臂472會伸出並利用前端的把持裝置由晶圓座451上接收1片晶圓(載置於前端上方或是利用安裝在前端的夾盤把持)。接收晶圓後使機械臂收縮,且閘門裝置450再度作動而以門449關閉出入口443。
此外,在閘門裝置450打開前,機械臂472會形成朝晶圓夾盤451方向N1伸長的姿勢。此外,如前述,在閘門裝置450打開前,以閘門裝置446的門473封閉出入口445、435,藉由形成氣密狀態阻止第2裝載室437內與工作室426的連通,並進行第2裝載室437的真空排氣。
閘門裝置450關閉出入口443後,於第2裝載室437內再度進行真空排氣,使之得以以較第1裝載室436內高的真空度形成真空。在該期間,第2搬運單位462的機械臂旋轉至可朝工作室426內之載置台裝置405方向伸長的位置。另一方面,在工作室426內的載置台裝置中,Y工作台453係第1-3圖中往之上方移動至使X工作台454之中心線X0-X0與通過第2搬運單元463之轉動軸線O2-O2的X軸線X1-X1大約一致的位置為止,另外,使X工作台454移動至第1-3圖中最接近左側位置的位置,並在該狀態下待機。
第2裝載室437形成與工作室426略相同之真空狀態
時,閘門裝置448的門473會移動而打開出入口445、435,使機械臂伸出讓保持晶圓的機械臂的前端接近工作室426內的載置台裝置。接著,將晶圓載置於載置台裝置405的載置面457上。完成晶圓之載置後機械臂收縮,使閘門裝置448關閉出入口445、435。
以上,係針對將晶圓匣c內的晶圓搬運至載置台裝置上的動作進行說明,放置於載置台裝置並完成處理的晶圓由載置台裝置回到晶圓匣c內時係進行與前述相反的動作而返回。此外,為了在晶圓夾盤451中載置複數的晶圓,可在利用第2搬運單元於晶圓夾盤與載置台裝置之間搬運晶圓的期間,利用第1搬運單元在晶圓匣與晶圓夾盤之間進行晶圓之搬運,以有效率地進行檢查處理。
第1-7圖的(A)以及(B),係顯示電子線對準機構的一例的圖。電子線對準機構480在旋轉台455(第1-2圖)上係具備有:設置於晶圓W之載置面481之側部的複數個位置的複數個法拉第杯(faraday cup)482、483。各法拉第杯係用以測定光束電流,法拉第杯482例如係使用在大約2μm ψ的細光束,而法拉第杯483則使用在例如大約30μm ψ的粗光束上。細光束用的法拉第杯482係藉由將旋轉台455步送來測定光束分布(beam profile),粗光束用的法拉第杯483係測定光束的總電流量。法拉第杯482、483係配置成其上表面成為與載置於載置面481上的晶圓W的上表面相同高度。如此一來,即可常時監視電子槍所放出的一次電子線。其原因係,電子槍並非固定放出
一定的電子線,其放出量會在使用期間內產生變化之故。
第2圖係為同時顯示試料以及檢測系統的位置關係以及檢查裝置之電子光學系統的一般構成的圖。電子光學系統設在真空容器內,具備有:放出一次電子束使之導入試料SL而照射試料SL的一次電子光學系統(以下,僅稱之為一次光學系統)PR;以及由試料SL放出,將二次電子束導入檢測系統DT的二次電子光學系統(以下,僅稱之為二次光學系統)SE。一次光學系統PR係使電子束照射在檢查對象之試料SL表面的光學系統,具備有:放出電子束的電子槍1;由集束電子槍1所放出之一次電子束的靜電透鏡形成的透鏡系統2;維那濾波器(亦即E×B分離器3);以及對物透鏡系統4;其中,電子槍所放出的一次電子束的光軸,與照射試料SL之電子束的照射光軸(與試料表面呈垂直)形成傾斜。對物透鏡4與試料SL之間,配置有電極5,該電極5與一次電子束之照射光軸形成軸對稱的形狀,並透過電源6進行電壓控制。
二次光學系統SE具備有:可通過利用E×B分離器3而由一次光學系統分離的二次電子的靜電透鏡所構成的透鏡系統7。該透鏡系統7具有放大二次電子像的放大透鏡的功能。檢測系統DT具備有配置在透鏡系7的成像面的檢測單元8以及影像處理部9。
本發明,係關於以上所說明之檢查裝置中的檢測單元的改良,以下,參照圖面詳述本發明之檢查裝置的實施例。此外,綜蓋全圖,同一參照數字係代表相同或同樣的構成
要素。
第3圖,係概略顯示本發明之檢查裝置的第1實施例的圖,具備有:於一個容器內配置具有電子感應器的檢測裝置與具有光感應器的檢測裝置。同圖中,在真空容器MC內部,CCD檢測裝置11與TDI檢測裝置12係設置成,使CCD檢測裝置11之EB-CCD(electron bombardment charge coupled device)感應器13位於較接近試料之側。在圖中,CCD檢測裝置11與TDI檢測裝置12的電子入射面與圖面呈垂直。EB-CCD感應器13係以可藉由設在真空容器MC外部之移動機構朝圖之左右方向平移移動的方式支撐。藉此,EB-CCD感應器13可選擇性地移動於用於接收電子束的位置以及使電子束e直接入射於TDI檢測裝置12的位置,而可選擇性地使用CCD檢測裝置11與TDI檢測裝置12。在此,移動機構M移動至EB-CCE感應器接收電子束的位置時,會使EB-CCD感應器移動至對應EB-CCD感應器之光軸、透鏡條件(透鏡強度、光束偏向條件)與對應EB-TDI感應器之光軸、透鏡條件(透鏡強度、光束偏向條件)一致的位置上。該定位條件,係藉由利用EB-CCD以及EB-TDI由具有已知圖案之試料取得影像而進行機械式修正。此外,雖無圖示,但CCD檢測裝置11具備有:連接EB-CCD感應器13之相機、控制器、幀擷取卡(frame grubber board)、PC等,可進行EB-CCD感應器13之輸出的取入、影像顯示、CCD檢測裝置11的控制。
EB-CCD感應器13具備有呈二次元配列的複數個畫
素,用以接收試料所放出之電子束e並輸出顯示試料之二次元影像的信號。當電子束e直接入射時,EB-CCD感應器13會獲得對應入射之電子束的能源的增益,亦即,係一種可進行電子放大並達成充電蓄積的感應器,於每一畫素中蓄積充電,並於規定時間(例如33Hz)讀出並作為1幀(frame;又稱圖框)之二次元像的電性訊號輸出。例如,EB-CCD感應器13,係使用畫素數650(水平方向)×485(垂直方向)、畫素尺寸14μm×14μm、1幀取得頻率33Hz、增益100至1000。此時,EB-CCD感應器13係以入射電子的能源決定,例如在入射能源4keV時,可取得增益300。增益可根據EB-CCD感應器13之構造進行調整。
另一方面,TDI檢測裝置12具備有:將試料所放出之電子束e放大的MCP14;接收放大之電子束變換為光的螢光板15;傳達螢光板15所發出的光的FOP16;以及接收FOP16之光信號的TDI感應器17。TDI感應器17的輸出,與第28圖之(B)所示相同,係透過針腳18傳至相機19。此外,MCP14係在需要電子放大時設置,因此有時可予以省略。
MCP14、螢光板15、FOP16以及TDI感應器17係形成於1個封裝體,TDI感應器17的輸出針腳,係利用引線接合(wire bonding)等其他的連接手段,連接於導通部FT的針腳18。在TDI感應器17以高速進行作動且畫素數較大時,需要大量的針腳,例如100至1000支。相機19係根據用以取入影像之控制訊號進行影像信號的輸出入。此
外,雖無圖示,但除相機19之外,另配設有相機19用的電源、控制器,以及取得相機19之影像訊號進行處理的影像處理系統統。藉由加工該影像處理系統統所取得之影像資料即可算出影像評估值,例如,使用在缺陷檢查時,可進行缺陷部位、缺陷種類、缺陷尺寸等的抽出處理及上述影像顯示。
作為實現選擇性地使用CCD檢測裝置時與使用TDI檢測裝置12時的機構,係在真空容器MC外部設置移動機構M而與EB-CCD感應器13進行機械性連結。為進行EB-CCD感應器以及EB-TDI感應器之光軸對準與透鏡條件調整而使用CCD檢測裝置11時,係使移動機構M產生作動,使EB-CCD感應器13的中心移動至電子束e的光軸位置。在該狀態下可使電子束e入射至EB-CCD感應器13,獲得顯示試料的二次元像的影像訊號。結束光軸等的調整後,使用TDI檢測裝置12時,可利用移動機構M將EB-CCD感應器移動至離開電子光學系統之光軸的位置,例如,將其移動至不會影響電子像或電子軌道的距離(例如隔離5至300mm左右的位置)。如此一來由試料射出的電子束e可在不受EB-CCD感應器13的干擾下入射至TDI檢測裝置12的MCP14。此外,最好在移動機構M與EB-CCD感應器13連結的部分設置充電防止用的屏蔽(shield)(關於此點於後文詳述)。藉由具有上述機構,在進行光軸等的調整時,由於未使用TDI,故可避免MCP產生局部性損傷,且,由於EB-CCD感應器與EB-TDI感
應器係設在同一個真空容器中,因此可避免破壞真空環境並省略EB-CCD感應器與EB-TDI感應器的交換作業。
此外,由於EB-CCD感應器之作動係在調整光軸等時進行,故針對放入晶圓匣內的晶圓的第1枚晶圓,使EB-CCD感應器以及EB-TDI感應器進行作動,而其他晶圓則只需使EB-TDI感應器進行作動即可,此外,亦可每隔預定板數的晶圓使EB-CCD感應器進行作動而再度調整光軸等。
第4圖,係概略顯示本發明之檢查裝置的實施例2的圖。第3圖所示移動機構M只能夠朝1軸方向(例如X方向)平移移動。於此,第4圖所示第2實施例,係取代該移動機構,形成可使移動機構M移動朝3軸(X、Y以及Z方向)移動的構成,並以可對電子光學系統的光軸中心進行微調的方式構成EB-CCD感應器13的中心。此外,為了調整電子光學系統的光軸,可在EB-CCD感應器13的前段(試料側)配置電子偏向機構,以調整電子束的位置。
第5圖(A)至(C),係概略顯示本發明之檢查裝置之實施例3的圖,(A)為由正面所見之圖,(B)以及(C)為由側面所見之圖。如圖所示,該實施例之移動機構M並非利用1軸或3軸方向的移動而是利用旋轉移動。此外,在該實施例中,由於並不需要電子放大,故TDI檢測裝置12不配設MCP。
在第5圖(A)中,旋轉桿21的一端係連結內建必要
之電路或基板等的平板狀的EB-CCD感應器13的一端,旋轉桿21的另一端係連結移動機構M。第5圖(B)以及(C)係由移動機構M之方向觀看(A)所示構成的圖,使用CCD檢測裝置11時,係移動成,使EB-CCD13感應器13的感應面成為與電子束e垂直,俾使電子束e入射到EB-CCD感應器13。使用TDI檢測裝置12時,如(C)所示,利用移動機構M使旋轉桿21旋轉而移動成,使EB-CCD感應器與電子光學系統的光軸呈平行。因此,電子束e會入射於螢光板15而變換為光信號,該光信號則介由FOP16入射於TDI感應器17。
利用第5圖所示旋轉的移動機構,相較於利用第3圖以及第4圖所說明之1軸或3軸方向的移動的移動機構,具有將尺寸以及重量例如減低至1/2至1/10的優點。
第6圖係概略顯示本發明之檢查裝置之實施例4的圖,其係取代實施例1以及3中的1個EB-CCD感應器而設置2個EB-TDI感應器,而得以由上述EB-CCD感應器與TDI檢測裝置12中選擇其中一個。亦即,移動機構M係與2個性能不同的EB-CCD感應器131、132連結。例如,EB-CCD感應器131其畫素尺寸為14×14μm,EB-CCD感應器132其畫素尺寸為7×7μm,上述EB-CCD感應器視其畫素尺寸大小具有不同的電子像分解能。亦即,小畫素尺寸(7μm)所獲得之影像,較諸於大畫素尺寸(14μm)可獲得2倍以上分解能的電子像。此外,EB-CCD感應器的設置不侷限於2個,可視實際需要,配設3個以上
的EB-CCD感應器。
EB-CCD感應器131、EB-CCD感應器132以及TDI檢測裝置12的3個裝置設置於同一真空容器MC內的檢查裝置的使用係例如下所示。將EB-CCD感應器131的畫素尺寸設定為14×14μm,將EB-CCD感應器132的畫素尺寸設定為7×7μm時,EB-CCD感應器131係使用在電子束的光軸調整、影像調整、電子像取得條件的抽出等。接著,利用移動機構M使EB-CCD感應器131移動至與光軸分離的位置,使電子束得以入射於螢光板15。透過螢光板15由電子轉換而成的光信號會介由FOP16入射於TDI感應器17。如此利用TDI感應器17之輸出,相機19連續拍攝電子像。藉此,可進行例如LSI用晶圓的缺陷檢查或曝光用遮罩的檢查等。使用由EB-CCD感應器131所抽出之電子光學系統的設定條件或以該設定條件為參考,而於相機19中以TDI檢測裝置12進行攝影。上述攝影可與缺陷檢查同時(亦即在線上)進行或在攝影後(亦即離線後)進行。
在缺陷檢查中,可獲得缺陷場所、種類、大小等資訊。在TDI檢測裝置12之攝影與缺陷檢查後,再次使移動機構M產生作動,並使EB-CCD感應器132移動至光軸位置,以利用EB-CCD感應器132進行攝影。此時,由於已事先取得TDI檢測裝置12之攝影所得之缺陷檢查結果,而得知缺陷產生位置,為了進行缺陷之詳細評估乃利用EB-CCD感應器132進行攝影。此時,除了可利用EB-CCD感應器132進行小畫素尺寸且高分解能之攝影外,亦可增
加畫像取得電子數,亦即,可延長攝影時間取得電子像。延長攝影時間、增加每1畫數的取得電子數(電子數/畫數)後,可使微小缺陷更為明顯並可在高對比(MTF較高的條件)下拍攝電子像並取得資料。此乃因為當電子數/畫數愈高時,會降低亮度變動等所產生之雜訊成分,而提升S/N比以及MTF。如上所述,使用畫素尺寸小的EB-CCD感應器132,可進行缺陷部的詳細評估,例如可進行缺陷種類、尺寸等的詳細評估。只要能夠進行缺陷種類的詳細評估,即可將在哪一步驟發生缺陷、同樣的缺陷在哪個位置發生幾個等資訊回鏡到製程中,而得以改良製程。
亮度變動係起因於入射電子束的變動、電子-光變換量的變動、感應器的雜訊位準的變動、統計雜訊等。此外,設有MC等的電子增幅器時,電子增幅所引發的電子數的變動也會成為變動要因。上述變動雜訊,可藉由增加電子數來減低,在最佳雜訊變動位準下可減低至輸出亮度值的平方根值左右的程度(例如,700灰階值時,雜訊變動值為700^0.5)。若顯示各檢測裝置的電子數/畫素的一例,則EB-CCD感應器131為20至10,000個/畫素,EB-CCD感應器132為200至200,000個/畫素,TDI檢測裝置12為10至1,000個/畫素。
若實現如第6圖所示之切換使用複數檢測器的功能,則可藉由相同的檢測裝置進行檢查與缺陷的詳細評估。先前,係在檢查後,將晶圓移動至專用的分析裝置(查核SEM等)中進行缺陷種類或尺寸的詳細評估。若能夠以同一裝
置進行詳細評估時,即無需進行用以取得檢測像的光軸定位,而得以實現缺陷檢查之詳細評估與步驟改良的短縮化、效率化。
此外,如同在第3圖至第5圖中所說明一般,即使在設有1個EB-CCD感應器13的情況下,亦可在利用TDI檢測裝置12進行攝影而檢查出缺陷後,進行缺陷的評估,但是,在該情況下必須增大電子取得數/畫素,縮小雜訊的變動成分,進行缺陷的評估。藉此即可獲得缺陷種類與尺寸的評估,而無須使用專用的缺陷分析裝置,即使使用亦可減少缺陷分析裝置,而實現步驟改良與工程管理的效率化。
到目前為止所說明過之實施例中,切換CCD檢測裝置11與TDI檢測裝置12之機構係一種利用機械移動的機構。相對地,第7圖係概略顯示本發明之檢測裝置的第5實施例圖,其係利用電子偏向器做為切換機構。在該實施例中亦選擇性地切換使用1個CCD裝置11與1個TDI檢測裝置12,但如圖所示,CCD檢測裝置11係設置成,從光軸(電子束e的軌道)偏離,而與光軸形成一定角度,此外,用以在CCD裝置11與TDI檢測裝置12之間切換電子束e之軌道的偏向器41係配置在光軸上。偏向器41的偏向角以傾斜3至30°較佳。因為二次光束過度偏移時會導致二次元像產生歪斜並導致像差變大。
在該實施例中,EB-CCD感應器13係介由配線42及饋通凸緣(feed through flange)43與相機44電性連接。
因此,在使用CCD檢測裝置11時,可使用偏向器41使電子束e的軌道偏向並使電子束e直角入射於EB-CCD感應器13。入射之電子束e利用EB-CCD感應器13變換為電性訊號,並介由配線42傳達至相機44。另一方面,在使用TDI檢查裝置12時,偏向器41不會產生作動。因此,電子束e會入射於螢光板15,或介由MCP14直接入射於螢光板。入射於螢光板15之電子束變換為光信號,介由FOP16傳達至TDI感應器17,並於TDI感應器中變換為電性訊號候再傳達至相機19。
第8圖係概略顯示本發明之檢查裝置的實施例6的圖,CCD檢測裝置11與TDI檢測裝置12具備用以接收電子束之電子感應器。亦即,CCD檢測裝置11使用EB-CCD感應器13,TDI檢測裝置12亦使用EB-TDI(electron bombardment time delay integration)感應器51做為電子感應器,使電子束e直接入射於EB-TDI感應器51中。在該構成中,CCD檢測裝置11係用以進行電子束的光軸調整、影像攝影條件的調整與最適化的裝置。另一方面,使用TDI檢測裝置12的EB-TDI感應器51時,如先前之說明,利用移動機構M使EB-CCD感應器13移動至偏離光軸的位置後,使用或參考使用CCD檢測裝置11時所求得之條件來進行TDI檢測裝置12的攝影,並進行評估或測定。
如上所述,在該實施例中,使用或參考使用CCD檢測裝置11時所求得之條件,即可進行EB-TDI感應器51之
半導體晶圓的缺陷檢查。在進行過TDI檢測裝置12的缺陷檢查後,亦可使用CCD檢測裝置11進行缺陷種類以及缺陷尺寸等的缺陷評估。
EB-TDI感應器51為了可使用成用以直接取得電子束e形成電子像,而以二次元的方式配列畫素,例如形成矩形形狀,而能以畫素尺寸為5至20μm、畫素數在水平方向為1000至8000個、在掃描方向為1至8000個、增益為10至5000、1kHz至1MHz的線率使用。增益係根據入射電子的能量來決定。例如,入射之電子束的能量在4kev時,可將增益設定在200至900之間,為相同的能量時,可根據感應器構造,調整增益。如上所述,在使用EB-TDI感應器取得電子像之裝置時,不但可連續攝影,且相較於感應光的TDI感應器,具有可獲得高MTF(或對比),以及可達成高分解能的優點。
實際上,在該實施例中,TDI檢測裝置12亦形成封裝形狀,封裝本身會發揮饋通的功能,而封裝的針腳18係在大氣側與相機19連接。以第8圖所示方式構成檢測裝置時,相較於先前所說明之第1至5實施例,本實施例之裝置可解決FOP、氣密用光學玻璃、光學透鏡等所產生之光變換損失、光傳達時之像差與偏斜;以及因上述原因所導致之影像分解能劣化、檢測不良、高成本、大型化等的缺點。
第9圖,顯示EB-TDI感應器51的感應面51’之畫素P11至Pij的平面圖。在同圖中,箭頭T1顯示感應面51’的
累算方向,T2為與累算方向T1垂直的方向,亦即,顯示工作台S的連續移動方向。感應器51的畫素P11至Pij,係在累算方向T1配置500段(累算段數i=500),並在工作台S的連續移動方向T2配置4000個(j=4000)。
第10圖係概略顯示EB-TDI感應器51與二次電子束的位置關係圖。在第10圖中,由晶圓W放出之二次電子束EB只在某一時間由晶圓W的同一處放出時,二次電子束EB會隨著工作台S的連續移動,對著攝影投影型光學系統MO上的一連串的場所a、b、c、d、e……、i,以a至i的順序依序入射。入射於攝影投影型光學系統MO之二次電子束EB則由攝影投影型光學系統MO的一連串的場所a’、b’、c’、d’、e’……、i’依序放出。此時,使EB-TDI感應器51之累算方向T1的電荷積累移動與工作台S的連續移動同步時,由攝影投影型光學系統MO的位置a’、b’、c’、d’、e’……、i’放出的二次電子束EB會依序入射於感應器面51’的同一位置,而得以僅累算累算階數i的電荷。藉由上述方式,感應面51’的各畫素P11至Pij可取得更多的放射電子信號,並藉此實現高S/N比,且高速取得二次元電子像。攝影投影型光學系統MO例如具有300倍的倍率。
第11圖係概略顯示本發明之檢查裝置的實施例7的圖,由圖中可理解,本實施例係取代第7圖之實施例5中具備光感應器的TDI檢測裝置12,而使用具備檢測電子束的電子感應器的TDI檢測裝置12。
在本實施例中,CCD檢測裝置11的EB-CCD感應器13係介由配線42以及饋通凸緣43與相機44電性連接,使用CCD檢測裝置11時,可利用偏向器41使電子束的軌道產生偏向而讓電子束e以直角方式入射於EB-CCD感應器13。入射之電子束e利用EB-CCD感應器13變換為電性訊號,並透過配線42傳達至相機44。另一方面,使用TDI檢測裝置12時,停止偏向器之作動,使電子束e直接入射於EB-CCD感應器51並變換為電性訊號,再傳達至相機19。
第12圖係概略顯示本發明之檢查裝置的實施例8的圖,CCD檢測裝置11與TDI檢測裝置12均形成:具備檢測光之光感應器,可利用電子束的偏向進行切換的構成。亦即,CCD檢測裝置11係取代EB-CCD感應器13,而具備檢測光的CCD感應器。CCD檢測裝置11具備有:放大電子束之MCP61;將放大的電子束變換為光的螢光板62;收歛由螢光板62射出、透過饋通凸緣43的透光部的光的光學透鏡63;將光學透鏡所收歛的光變換為電性訊號的CCD感應器64;以及使用該電性訊號進行攝影的相機44。
此外,在本實施例中,係在一個真空容器中設置TDI檢測裝置12與CCD檢測裝置11的2個檢測裝置,但只要真空容器具備充分的面積尺寸,亦可設置3個以上的檢測裝置。此外,如前所述,不需要進行電子放大時亦可省略MCP14、61。
為了將電子束的軌道切換至TDI檢測裝置12與CCD
檢測裝置11,在本實施例中設有偏向器41。因此,使用CCD檢測裝置11時,利用偏向器41使電子束e產生5至30度左右的偏向,使之透過MCP61、或不透過MCP61而直接使電子入射於螢光板62。在此,在進行電子-光變換後,光像資訊係經由設在饋通凸緣43的光學透鏡63進行收歛並入射於CCD感應器64。光學透鏡63與CCD感應器64係配置在大氣中。此外,光學透鏡63中,設有用以調整像差與焦點的透鏡(無圖示)。
另一方面,使用TDI檢測裝置12時,偏向器41不進行作動,使電子束e直進並入射於MCP14,或不使用MCP14時入射於螢光板15。利用螢光板15進行電子-光變換,該光資訊係透過FOP傳達至TDI感應器17。
在第12圖所示實施例8中,CCD感應器64係設置在大氣側,而TDI感應器17則設置在真空中。相對地,如第13圖概略所示,本發明之檢測裝置之實施例9中,TDI感應器17與CCD感應器64均設置於大氣側。在本實施例中,CCD檢測裝置11的構成與第12圖所示構成相同,故在此省略其說明。TDI檢測裝置12具備有:MCP14、螢光板15、光學透鏡71、TDI感應器17以及相機19。未經由偏光器41產生偏向而直進的電子束e藉由MCP14放大,亦或,不使用MCP14而直接入射於螢光板15形成電子-光變換,該光資訊係利用設在饋通凸緣72的光學透鏡71進行收歛再入射於TDI感應器17。如上所述,可利用偏光器41切換電子束e的軌道,選擇性地使用CCD檢測裝置
11’與TDI檢測裝置12。
第14圖係概略顯示本發明之檢查裝置的實施例10的圖,CCD檢測裝置11與TDI檢測裝置12均具備檢測光之光感應器,且構成為將上述光感應器配置在一個容器內,同時係以平移移動或旋轉移動切換檢測裝置的構成。亦即,CCD檢測裝置11的CCD感應器64與TDI檢測裝置12的TDI感應器17,係配置在一個真空容器MC內。在本實施例中,TDI檢測裝置12與第12圖所示裝置為相同之裝置,故在此省略重覆說明。CCD檢測裝置11係具備:MCP61、螢光板62、FOP81以及CCD感應器64,使用TDI檢測裝置12時CCD檢測裝置11係利用移動機構M移動而與電子束e的光軸分離(在圖中為右方向)。不論是哪一種檢測裝置,在使用時都是利用MCP14、61放大電子束e,或不使用MCP14、61而直接使電子束e入射於螢光板15、62而進行電子-光變換,之後藉由FOP16、81將該光資訊傳達至感應器17、64將其變換為電性訊號後,再以相機進行拍攝。
第15圖係概略顯示本發明之檢查裝置的實施例11的圖,該檢查裝置係藉由併用移動機構M與偏向器41做為切換機構,而選擇5個檢測裝置中的其中一個的裝置。在第15圖中,係在介由移動機構M往箭頭方向平移移動的筒狀的屏蔽區塊91中,設置第1檢測裝置的EB-CCD感應器92、第2檢測裝置的EB-CCD感應器93、第3檢測裝置的EB-CCD感應器94。在屏蔽區塊(shield block)
91的適當位置,設置可使電子束e通過的屏蔽孔95,並在通過屏蔽孔95之電子束e直進的軌道上設置第4檢測裝置的EB-CCD感應器51。此外,在接收藉由偏向器41使軌道方向偏向且通過屏蔽孔95的電子束的位置設置第5檢測裝置之TDI檢測裝置12。此外,可使用例如直徑1至100mm的筒狀構造做為屏蔽區塊91,其材質以鈦、燐青銅、鋁等金屬或非磁性體較佳,但亦可使用在鋁上鍍金,或在鈦上鍍金的材質。
因此,利用第1至第3檢測裝置的EB-CCD感應器92至94的其中一個進行攝影時,係使偏向器41維持不動而利用移動機構M移動屏蔽區塊91,只要將其中之一的EB-TDI感應器的中心移動到電子束e的軌道位置即可。將電子束入射於第4檢測裝置的EB-TDI感應器時,係使偏向器41維持不動而利用移動機構M移動屏蔽區塊91,使屏蔽孔95移動至可通過電子束的位置。此外,以第5檢測裝置之TDI檢測裝置12進行攝影時,可使偏向器41進行作動並利用移動機構M移動屏蔽區塊91,而使屏蔽孔95移動至可通過電子束的位置。
上述實施例中所使用之EB-CCD感應器92至94、TDI感應器17以及EB-TDI感應器51,係根據不同的使用目的,在元件尺寸、驅動頻率以及感應器尺寸等性能上有差異,以下列舉其中一例。
第1EB-CCD感應器92:畫素尺寸14μm、幀速率100Hz、感應器尺寸3500×3500
μm
第2EB-CCD感應器93:畫素尺寸7μm、幀速率33Hz、感應器尺寸3500×3500μm
第3EB-CCD感應器94:畫素尺寸3μm、幀速率10Hz、感應器尺寸3000×3000μm
EB-TDI感應器51:畫素尺寸14μm、掃描速率100至1000Hz對應、感應器尺寸56×28mm
TDI感應器17:畫素尺寸14μm、掃描速率1至100Hz對應、感應器尺寸56×28mm
說明上述複數之感應器的使用例,EB-CCD感應器92係使用在電子束的電子光學系統的調整,亦即,係使用在透鏡條件、對準條件、倍率、像散校正條件的最適化。可藉由影像處理控制透鏡電壓、對準電壓、像散對準電壓等,但上述控制以及影像處理一般係使用組裝有自動控制功能的個人電腦達到全自動化的目的。使用幀速率高的EB-CCD感應器92進行高速的影像取得,以及自動條件調整。
EB-CCD感應器93通常多以33Hz的幀速率進行作動,而該速率係人類眼睛可進行充分判斷的速度。因此,可一面觀看該影像,一面進行調整的確認作業或試料的觀察,例如,可進行缺陷檢查後的缺陷影像的觀察、評估等。
觀察中,發現細微的缺陷,而想要以更高的分解能進行觀察、評估、缺陷分類時,可使用EB-CCD感應器94。EB-CCD感應器94雖係畫素小分解能高的感應器,但由於其幀速率較低,故在進行攝影時需花費較多的時間。因此,必須選擇應觀察的部位再進行攝影。
TDI檢測器12與EB-TDI感應器的使用區分,係根據掃描速率(線速率)的差異來決定。通常,關於TDI感應器的掃描速率,其對應之頻率係設定在電路的頻率對應領域中。此外,設計可同時滿足低頻率與高頻率的驅動電路有其困難度。因此,以高頻率進行高速檢查時,可使用EB-TDI感應器51,而以低頻率的1至100kHz進行缺陷檢查時則可使用TDI檢測裝置12。但是,在高頻率與低頻率中不管使用TDI檢測裝置12或EB-TDI感應器51均不會產生任何問題。不過,由於電子束係直接輸入感應器中,感應器溫度會以EB-TDI感應器51較高。此外,由於EB-TDI感應器51會產生較多的熱雜訊,因此較適於使用在畫素取得時間小的高頻率對應上。
此外,在第15圖所示實施例11中,必要時,可在一個真空容器中設置任意數量的檢測裝置。例如,可在屏蔽區塊91中,根據其長度及必要性安裝一個以上的EB-CCD感應器,此外,可省略具有EB-CCD感應器51之檢測裝置與TDI檢測裝置12中的其中一個裝置。
第16圖係概略顯示本發明之檢查裝置之實施例12的圖。直至目前為止所說明之實施例中,第8與第9實施例
以外的所有實施例,均在一個真空容器MC內設置複數個檢測裝置或感應器。在該實施例12中,係在一個真空容器MC中設置2個真空空間,並分別在各個真空空間中配置檢測裝置。亦即,在真空容器MC的一方空間配置TDI檢測裝置12的EB-TDI感應器51,而在連接真空容器MC的另一真空空間中配置CCD檢測裝置11的EB-CCD感應器。為實現該配置,在第16圖中,係以由真空容器MC之適當位置突出的方式配置埠101,介由閘閥門102將其一端連接於用以提供其他真空空間的真空容器MC’的一端。真空容器MC’的另一端係以饋通凸緣FF’密封。在提供其他真空空間之真空容器MC’內配置EB-CCD感應器13,EB-CCD感應器13係介由通過饋通凸緣FF’的配線42,與大氣側的相機44連接。
在第16圖中,使電子束入射於配置在真空容器MC’的EB-CCD感應器13時,係於利用偏向器41切換電子束e的行進方向的同時打開閘閥門102。由EB-CCD感應器13輸出的輸出信號係經由配線42傳達至相機44。
如上所述,其優點在於:將EB-CCD感應器13設置在不同於配置有EB-TDI感應器51的真空空間的其他真空空間時,在進行EB-CCD感應器13的交換時,只要先關閉閘閥門102,即可避免另一方的真空空間曝露在大氣之中。不過,由於感應器面的成像條件(距離或倍率等)會逐漸產生差異,因此必須藉由控制施加在位於偏向器41前段的透鏡(無圖示)的電壓,來達成電子束的適當成像
條件。
如以上所說明一般,在實施例1至12中,由於EB-CCD感應器、TDI感應器、EB-TDI感應器以及CCD感應器係配置在真空容器內,故可以高對比、高分解能取得畫素,且,相較於先前的手法,由於不會產生光傳達損失故得以實現高通過量、低成本化的目的。
關於畫素數,可任意選擇實施例1至12中所使用的TDI感應器、CCD感應器、EB-TDI感應器、EB-CCD感應器的畫素數。一般使用的畫素數如以下所示。
CCD感應器:640(橫)×480(縱)、1000(橫)×1000(縱)、2000(橫)×2000(縱)
EB-CCD感應器:640(橫)×480(縱)、1000(橫)×1000(縱)、2000(橫)×2000(縱)
TDI感應器:1000(橫)×100(縱)、2000(橫)×500(縱)、4000(橫)×1000(縱)、4000(橫)×2000(縱)
EB-TDI感應器:1000(橫)×100(縱)、2000(橫)×500(縱)、4000(橫)×1000(縱)、4000(橫)×2000(縱)
上述畫素數僅其中一例,亦可使用上述畫素數的中間值或更多的畫素數。選擇TDI感應器與EB-TDI感應器時,通常是在縱方向進行累算(掃描),但有充分的輸入信
號時,即使縱方向僅有1畫素亦可(例如2000×1)。此外,選擇TDI感應器與EB-TDI感應器時,線速率(累算方向的移動速度)為1kHz至1MHz,但一般多使用10至500kHz。CCD感應器與EB-CCD感應器的幀速率為1至1000Hz,但一般多使用1至100Hz。上述頻率可依照電子光學系統的調整或檢察觀察等用途,選擇適當的值。
配置在真空容器MC中的感應器的畫素尺寸較大時,傳送感應器之驅動信號、控制信號以及輸出信號的針腳以及共通的針腳等針腳的數量會同時增加。例如,有時針腳的數量會增加至100至500左右。如上所述,當針腳的數量增加時,在與饋通凸緣連接時不易使用一般的觸控式插座,此外,使用一般的觸控式插座時,***壓力會變高,而超過100g/條。在固定感應器的封裝時,***壓力超過1kg/cm2時,可能會導致封裝損傷。例如,為4 cm2左右的固定用抑制構件時,必須設定為4kg/4cm2以下的抑制壓力。針腳的數量為100且需要100g/條的***壓力時,抑制壓力為10kg,封裝體因而產生破損。因此,在連接封裝體與饋通凸緣的針腳的連接插座中,使用具有彈簧等彈性體的連接插座是十分重要的。使用組裝有該彈性體的連接插座的話,可在5至30g/條的***壓力下使用,而得以在不造成封裝體損傷的情況下固定,毫無問題地傳達驅動信號以及輸出信號。此外,在真空中使用感應器時,會有氣體放出的問體。因此,最好使用在連接用插座中形成排氣用孔且內外均施有鍍金的插座。
此外,感應器通常係配置在陶瓷封裝體中,陶瓷封裝體的配線銲墊係利用引線接合等連接需要的配線。陶瓷封裝體內部組裝有配線,連接用的針腳係設置在背面(與感應器相反的面)。該連接針腳係利用連接構件連接在饋通凸緣的針腳上。饋通凸緣外側(大氣側)的針腳係與相機連接。
在此,說明上述實施例中所使用的移動機構M。第17圖係概略顯示用以使EB-CCD感應器13進行平移移動的移動機構。該移動機構M具備有:通過形成於真空容器MC之適當位置的開口111的筒狀或空洞的角柱構件的屏蔽區塊112,屏蔽區塊112中設有EB-CCD感應器13與電路基板113。屏蔽區塊112中,形成有與EB-CCD感應器13的尺寸相同或0.5至1mm左右的屏蔽孔114,通過該屏蔽孔使電子束入射於EB-CCD感應器13。屏蔽孔114具備雜訊切割.光圈的作用,可去除多餘的電子。屏蔽區塊112之設置主要係防止電子束碰觸絕緣部分而產生充電,而妨礙到正常的作動。此外,為減少金屬氧化膜的影響以及污染物的附著,屏蔽區塊112的材質以鈦、燐青銅、鋁等金屬或非磁性體較佳,但亦可使用在鋁上施加鍍金,或在鈦上鍍金的材質。
屏蔽區塊112的一端,係連結固定在以包圍開口111周圍之方式設置的風箱115上的饋通凸緣116。藉此,由電路基板113拉出的配線42可透過饋通凸緣116的饋通部117與相機118連接。配線42係以通過屏蔽區塊112之中
空部的方式配置,係以避免電子束產生碰觸為考量來設置。其理由是當電子束產生碰觸時,配線42會發生充電,而產生電子束軌道產生變化等不良影響。
饋通凸緣116的一端與滾珠螺桿(ball screw)機構119連結,在滾珠螺桿機構119的端部連接有旋轉馬達120或旋轉把手。此外,饋通凸緣116的兩端部係結合由真空容器MC突設的導軌121。因此,在使旋轉馬達120進行作動或旋轉把手時,滾珠螺桿機構119會在與真空容器MC壁面呈垂直的方向平移,在此同時,饋通凸緣116會沿著導軌121移動,而使屏蔽區塊112以及其中的EB-CCD感應器13與電路基板113平移移動。結果,可選擇性地實現使電子束入射於EB-CCD感應器13的情形、與移動EB-CCD感應器13使電子束入射於TDI檢測裝置12的情形。
接著,第18圖係概略顯示取代旋轉馬達而使用空氣致動機構而進行平移移動的移動機構M的構成。如第17圖所說明一般,在通過形成於真空容器MC之適當位置的開口111的屏蔽區塊112中,設置EB-CCD感應器13與電路基板113。屏蔽區塊112中,形成有用以使電子束入射於EB-CCD感應器13的屏蔽孔114。此外,屏蔽區塊112的一端,係連結固定於以包圍開口111周圍之方式設置之風箱115的饋通凸緣116。由電路基板113拉出之配線42可透由饋通凸緣116的導通部117與相機118連接。此外,用以使EB-CCD感應器13移動並使電子束入射於TDI檢測裝置12的屏蔽孔114’,係形成於屏蔽區塊112的適當位
置。
另一方面,亦在與開口111相對的壁面上形成開口131,並以包圍開口131的方式,突設中空的圓筒構件132,其一端,則固定有安裝了空氣致動機構133的凸緣134。空氣致動機構133係具備連結於屏蔽區塊112之端部的活塞135,活塞135係被設計成可利用密封圈或全向密封材136在真空密封狀態下朝凸緣135移動的形式。此外,空氣致動機構133具備有:用以使活塞135朝圖面左方或右方移動而將壓縮空氣導入或排出氣密室137的孔138。
因此,當空氣致動機構133產生作動使壓縮空氣通過孔138而導入或排出氣密室而使活塞135朝右方向移動時,屏蔽區塊112也會沿著導軌121朝同方向移動,使屏蔽孔114’移動至電子束可入射於TDI檢測裝置12的位置。反之,為使電子束入射於EB-CCD感應器13,只要使活塞135朝左方移動,並使屏蔽區塊112的屏蔽孔114位置於電子束的光軸位置即可。空氣致動機構133可在空氣壓力0.1至0.5MPa下進行作動,例如利用電磁閥切換壓縮空氣的導入/排氣方向,使活塞135產生壓力差,以進行致動動作。藉此,可選擇性地實現使電子束入射於EB-CCD感應器13的情形、與移動EB-CCD感應器13使電子束入射於TDI檢測裝置12的情形。
此外,第19圖係利用旋轉移動之移動機構。在真空容器MC的壁面的適當位置形成開口111,並以包圍該開口的方式突設圓筒構件141。以可旋轉於圓筒構件141之方
式設置的筒狀軸桿142係以軸承143支撐,且,筒狀軸桿142係利用密封構件144真空密封圓筒構件141。全向密封材係氟鐵龍製的密封構件,由於動摩擦係數較小,故對於會產生旋轉以及平移之移動密封構件144相當有效。此外,軸承143的使用,不但有助於筒狀軸桿142的安定旋轉,還可減少旋轉軸的變動。
筒狀軸桿142中配置有EB-CCD感應器13、電路基板113、配線42。筒狀軸桿142的端部為凸緣狀,其外圍安裝有齒輪145。在該凸緣中,係隔介O型環或ICF真空密封構造146安裝饋通凸緣116。相機118連接饋通凸緣116。此外,使用ICF真空密封構造146時,係使用ICF用的密封構件進行真空密封。筒狀軸桿142內的配線42係藉由饋通凸緣116之連接用的複數針腳中繼連接相機118。
對應於設在筒狀軸桿142之端部的凸緣的齒輪145而設置齒輪147,齒輪147係利用旋轉致動器148進行驅動。因此,當旋轉致動器148的旋轉軸旋轉時,齒輪147會產生旋轉,使齒輪145旋轉。齒輪145的旋轉角度可根據旋轉致動器148的角度進行調整,可使用可旋轉90度或180度等所期望之規定角度的致動器。例如,齒輪比設定為1:1時,旋轉致動器148的旋轉角度可設定為90°。如上所述,藉由使其旋轉90度,可選擇性地使電子束入射於EB-CCD感應器13與TDI檢測裝置12的其中一方。
至目前為止,係以檢測裝置為中心,說明其構成以及選擇性使用該裝置之機構。以下,使用第20圖至第23圖,
連同電子光學系統,說明具備上述檢測裝置之檢查裝置的整體構成。在上述圖中,檢測單元DU中設有實施例1至12中的其中一個裝置,而檢測單元DU的前段則設有電子光學系統。檢測單元DU最好具備可形成二次元影像之功能。為使其具備該功能,必須使用可接收顯示二次元電子像的電子束以形成二次元像的檢測裝置。如先前所說明,檢測裝置包含有:使用使電子直接入射之EB-CCD感應器或EB-TDI感應器的裝置;以及可使入射之電子變換為光並以CCD感應器或TDI感應器檢測的裝置。
首先,第20圖所示之檢測裝置,係將電子發生源、攝影光學系統以及包含複數檢測裝置的檢測單元合為一體的例子。由電子槍151放出之一次電子束依序通過透鏡152、光圈153,154、透鏡155而入射於E×B濾光器156。藉由E×B濾光器156使行進方向產生偏向的一次電子束,會通過透鏡157、光圈158、透鏡159,160,照射在載置於XYZ θ工作台S上的晶圓W表面。晶圓W例如為直徑300mm的Si晶圓,其表面形成半導體電路製造工程途中的圖案構造。工作台S可進行X、Y、Z直交的3方向移動與θ方向(亦即旋轉方向移動),晶圓W係利用靜電夾盤固定在工作台S上。
由晶圓表面放出之電子束係顯示出反映形成於晶圓表面之圖案的形狀的二次元電子像。由晶圓W放出之電子束,通過透鏡160,159、光圈158、透鏡157,在不經E×B濾光器156彎曲下直進通過透鏡161、光圈162、透鏡163、
對準器164,而被導入至檢測單元DU中。以上述方式導入檢測單元DU中的電子束,係入射至在實施例1至12中所說明之複數檢測裝置之中所選擇之檢測裝置。此外,係由光圈158、162進行雜訊阻絕的動作。
此外,施加於各透鏡的電壓,係設定為使放出之電子以規定的倍率成像的條件。此外,焦點調整、扭曲調整、對準調整、光圈位置調整以及E×B條件調整,係做為光軸調整來進行。透鏡157、159為双透鏡之兩遠心透鏡,可實現低像差與低扭曲。藉由上述透鏡系列,可實現5至1000倍的放大率。扭曲的修正係利用像散校正器(無圖示)來進行,並使用基準晶圓定期算出調整條件。調整對準器以及光圈位置時,係使用對應使用之規定倍率而預先取得的值,E×B調整,係使用對應電子源151的電壓(亦即,對應一次電子束的能量而預先求得的值)來進行。
晶圓具有氧化膜或氮化膜的圖案時,僅利用光學系統修正扭曲尚嫌不足,因此可由取得之影像進行評估點取樣以評估位置偏差,進行扭曲修正。例如,針對水平度、垂直度、座標位置等,可與CAD資料或檢查SEM像比較而進行評估。然後,再進行晶粒對晶粒(die to die)、單位對單位(cell to cell)等的缺陷檢查。在晶粒對晶粒的缺陷檢查中,係在晶粒中設定檢查領域,再針對相同之檢查領域與其他晶粒的取得像進行比較以判定缺陷之有無及缺陷種類。
此外,由晶圓W放出之電子束,可為二次電子、反射
電子、後方散亂電子、奧格電子中的其中一種。由於上述電子的能量各有不同,故選擇欲取得之電子能量的成像條件以取得電子像。可藉由模擬等,預先算出成像的電壓條件。
關於檢測單元DU的晶圓W之像的檢測,首先,移動工作台S以檢測出晶圓W的預定位置,接著,以對應該位置的倍率的視野,例如以300倍的倍率檢測例如200×200μm之領域的影像。以高速反覆進行該動作,可檢測出晶圓W的複數位置。進行影像比較時,同樣地,可反覆進行:移動工作台S以便藉由檢測單元DU檢測出晶圓W上欲比較的領域,而取得影像的動作,並比較所取得之各個資料。通過上述檢查步驟,即可進行塵埃、導通不良、圖案不良、圖案缺陷等之缺陷有無、狀態判定、種類分別。
第20圖所示之檢查裝置的具體動作條件的一例如下所示:真空容器MC內進行作動時的壓力 1×10-6至1×10-4Pa
工作台移動速度 0.1至100mm/s
對晶圓的照射電流密度 1×10-5至1×10-1A/cm2
照射電子束的尺寸 500×300至10×5μm的橢圓形
倍率 10至2000
對檢測單元的入射電子量 10pA至1mA
對檢測單元之入射能量 1至8keV
照射電流密度係藉由反饋檢測單元DU的輸出來控
制。將CCD檢測裝置以及TDI檢測裝置的輸出控制在飽和值的50至80%時,由於可在上述檢測裝置之輸出入關係可維持線形性的範圍(亦即,線性偏移在3%以下的範圍)內使用,故可進行更高精度的影像評估。特別是在進行去除底色雜訊之濃淡處理等時,線形性不佳的部分處理效果不彰,反而會發生擬似缺陷的問題。此外,除檢測單元DU的輸出之外,亦可使用影像處理系統統之影像評估值等來控制照射電流密度。藉由影像的對比、最大亮度、最小亮度、平均亮度控制照射電流密度時,可有效取得安定的影像。此外,將比較之影像的亮度、對比規格化,亦即設定相同的條件時,亦可進行安定的影像比較。
第21圖係顯示取代第20圖中所說明之檢查裝置的電子束,而使用UV光、UV雷射光以及X線的其中一種的構成例。具體而言,係取代電子槍151、透鏡152,155以及光圈153,154,而設置例如以UV光照射晶圓W的UV光發生源171。藉此,UV光可做為一次光束入射於晶圓W表面,利用圖示之電子光學系統的透鏡或光圈等將該處所放出之光電子放大再使之入射至檢測單元DU,以檢測晶圓W上的圖案影像。
由UV光發生源171射出之UV光,實際上,係利用中空纖維傳達至晶圓W,照射晶圓W中心附近的視野領域,例如照射直徑300μm的領域。此外,使用X線或雷射光做為一次光束來使用時,同樣是利用由照射之晶圓W所放出的光電子,獲得晶圓W上的圖案的電子像。
另一方面,第22圖係顯示併用由電子槍151所放出之一次電子束與由UV雷射發生源181所放出之UV雷射光的2種類光束做為一次光束,再將其照射於晶圓W表面的構成例。在該例中,由先前第20圖以及第21圖之說明可清楚理解,由電子槍151放出之一次電子束,係利用E×B濾光器156以沿著電子光學系統的光軸進行之方式而予以偏向照射晶圓W。而由晶圓W放出之電子束則直進至電子光學系統。與該電子束併用之UV雷射光同樣做為一次光束入射於晶圓W的表面,藉由圖示之電子光學系統的透鏡或光圈等放大由該處放出之光電子並使其入射至檢測單元DU,以檢測出晶圓W上的圖案影像。可使用YAG的4倍波或準分子雷射光做為UV雷射光,並利用中空纖維將其導入晶圓W的表面。
至目前為止在使用第20圖至第22圖說明之檢查裝置中,透鏡160係做為控制電極進行作動。晶圓W為表面包含氧化膜或氮化膜等的構造時,照射電子束時,表面的氧化膜等容易產生預充電。因此,可能發生由晶圓W表面放出之電子束的軌道產生彎曲,或在晶圓W與例如透鏡159等的電極之間產生放電的情況。該影響在第20圖至第22圖所示之影像光學系統中更為明顯。此乃因為,使用攝影光學系統時,由於照射電子束係呈現矩形或橢圓形,故相較於SEM方式,電子束會一次接觸到寬廣領域。使用SEM方式時,因將經收歛的電子束予以掃描,導致充電變得較為緩和,僅產生少量的充電而已。但是,基於上述理由,
在攝影光學系統中,較易發生充電,且其影響較大。
晶圓W與透鏡159之間會產生放電的原因在於:相對於透鏡160的電位低且可自由變化,透鏡159則具有15至30kV的高電位且被施加無法變動的電壓。在該情況下,晶圓W表面的透鏡電場分布係根據施加於透鏡159之電壓與施加於晶圓W的電壓(例如-3kV)來決定,例如1至3 kV/mm。因此,透鏡160藉由調整施加於該透鏡的電壓,即可調整晶圓W表面的電場分布。藉由透鏡160的電壓調整,可將晶圓W表面的電場分布調整至0.1至1 kV/mm,並抑制放電。此乃因為,藉由減弱正的電場分布,可減緩由晶圓W表面所放出之電子的初期加速度,亦即,可減弱放出電場強度,減弱有助於放電之電子放出之故。
實際上,放電之產生,是因為在角部或電場強度較強的位置被設成電子容易放出的狀態之故。例如,絕緣膜充電為正,該絕緣膜中,存在有可導通下層之細微的栓塞(plug)構造時,栓塞為基板電位(例如-3 kV),其周圍為充電成正的絕緣物。栓塞的表面直徑為100nm,充電為+10V時,栓塞的平均電場強度為100 kV/mm。此外,當栓塞與絕緣物之邊境部的細微空隙與凹凸形狀中之電場強度上升,例如超過108至109 V/mm時,便容易發生電子放出,並容易產生放電。
接著,第23圖係顯示透過型檢查裝置的例子。第20圖至第22圖所示之檢查裝置,係將電子束、UV光、UV雷射光照射於晶圓,使用由晶圓放出之電子,但第23圖所
示之檢查裝置,則利用透過試料取得之電子進行試料的檢查。亦即,由電子槍151放出之電子束,會通過透鏡191與光圈192,控制入射至變焦透鏡193、194的電子的角度與電子量。藉由上述變焦透鏡可調整光圈195的入射角度。利用光圈195調整過電子量的電子束係經由透鏡196與光軸呈平行地照射試料SL。此外,藉由調整施加於變焦透鏡193、194的電壓,變焦倍率例如會變更為1至200倍,照射試料SL之電子束的尺寸例如會被控制在直徑5至1000μm的範圍內。
通過或透過試料SL的電子束,係利用具備透鏡197、198、200、201、203與光圈199、202之2次光學系統放大並導入檢測單元DU。透鏡197為調整試料SL與電場強度的電極。由於透鏡198、200為雙透鏡,可滿足兩遠心條件,故可實現低像差的電子像。透鏡201、203係用以放大電子像之透鏡。透鏡203可進行調整使電子束得以成像於檢測單元DU的感應器、螢光板或MCP的表面。光圈199、202係用以控制像差及導入檢測單元DU的電子量。
試料SL,除了半導體晶圓與半導體元件外,亦可以是曝光用的遮罩、模版遮罩(stencil mask)、具有微細構造的微機器、MEMS構件等任意構件。必須根據試料SL的材質或圖案形狀等各試料的特性,將照射試料SL之電子束的能量設定在所要的數值。為了使試料SL透過電子束,需要相當高的能量,有時會高達50至1000keV。試料為具有孔或縫隙等開口的構造時,欲拍攝通過該開口或縫隙之電
子束時,電子槍151必須產生10至10000eV的電子。例如,由電子槍151產生5keV的能量的電子束並照射於試料SL上。此時,假設試料的電位為-4kV時,電子束係以1keV入射於試料SL。通過試料SL的電子束反映試料SL上的圖案,並將其導入檢測單元DU。
以上,在參照各實施例而說明的檢查裝置中,CCD感應器或EB-CCD感應器係用以取得靜止影像,利用分步與重複的功能,可進行光束軸的調整、試料的觀察、缺陷檢查、電子像的取得、電子像的觀察、測定、評估。以下,使用第24圖,說明有關分步與重複的功能。第24圖(A)係概略顯示晶圓W與複數晶粒211的配置關係。如圖所示,凹槽212位於右側。晶粒211包含複數的圖案,具有單位圖案區域與隨機圖案區域。晶粒的尺寸會根據不同的晶圓而有所不同,但尺寸通常為1×1mm至30×30mm左右的大小。
如第24圖(B)以及(C)所示,在該圖案中,將欲進行檢查、測定或評估的的部分稱為關注區域(care area)213,並將該關注區域213中,特別想注意的部分稱為特定部位214。特定部位包含:例如,圖案尺寸較小而製程困難,製程期間較易出現缺陷的部位;缺陷檢查後具有缺陷的部分;在積層的製程中評估與下層之位置偏移的部位;以及評估電子光學系統的扭曲或像差的轉向部位等。使用CCD感應器或EB-CCD感應器,對上述特定部位,進行分步重複處理,進行必要的影像比較、偏移評估、詳細觀
察等。
在單位部的關注區域的缺陷檢查中,相互比較單位部中的重複圖案部的各圖案。例如,將倍率設定在50至1000左右的程度,可以10至100分鐘的攝影時間觀察試料面上5×5至500×500μm的視野。取得1個靜止像(CCD像或EB-CCD像)後,以規定的距離移動觀察領域,同樣取得相同的圖案。為重覆的圖案時,拍攝連續之下一圖案。藉由以上方式,取得複數個、通常係取得3枚以上,而進行像的比較。根據比較結果,只要發現1個不同圖案或對比等時,即將該部分視為缺陷部分。在攝影的同時(線上),或拍攝檢查像(非線上)後進行上述檢查,並進行缺陷部位的座標與種類的分類。
隨機圖案的缺陷檢查,係進行各晶粒之關注區域的隨機圖案的比較。此時,拍攝1個晶粒的隨機圖案的關注區域。此外,進行拍攝時,可使用一次取得複數的靜止像之手法,或每次取得一張的手法。接著,移動至其他關注區域的隨機圖案進行拍攝,藉由以上方式取得3張以上的靜止像,藉由比較對應的各圖案,並發現其中1張有異狀時,即可檢測圖案缺陷、污染物、對比異常等。藉由該檢查可在線上或非線上進行缺陷的座標或缺陷種類的分類。此稱之為分步重複(step and repeat)之晶粒對晶粒檢查。
此外,有時亦使用在評估製程中與下層的位置偏移。此時,係在下層與層疊於其上方之上層附加對準標記。可藉由上述對準標記的重疊程度的測定,例如,重心位置的
偏移、代表長度的中心部相互的偏移等的測定進行位置偏移的評估。該評估,例如,下層係在配線構造下CMP後、上層係在阻劑形成後、或阻劑覆蓋及曝光後進行。
對準標記的例子如第25圖所示。(A)係配設於上層與下層之十字型的對準標記,其係將長度15μm的長方形疊合為十字型的標記,並根據上述對準標記的重疊程度,求出由下層與下層的重心位置或縱橫的長度所算出之圖案中心位置等代表位置的偏移量,而進行上下層的比較。(B)係顯示,附加於下層之20μm四方的四方型對準標記222、以及附加於上層之7μm四方的四方型對準標記223重疊的狀態。此時,同樣地可由重心位置的偏移或晶粒列長度算出標記的中心位置以進行位置偏移的評估。此外,對準標記的尺寸並不限於第25圖所示數值的大小,其可使用更小尺寸,例如可使用整體尺寸為1×1μm的標記。
可在一枚晶圓上設置10至50個左右的對準標記。針對各個對準標記算出偏移量,當偏移量中存在相對的方向性時(例如,整體而言左方向產生較大偏移時)可進行曝光位置的調整以進行修正。如上所述,使用分步重複功能時,與TDI檢測裝置相較,CCD檢測裝置與EB-CCD檢測裝置之分解能與MTF均高,在每一畫素之取得電子數多的狀況下可取得影像時,可發揮CCD檢測裝置以及EB-CCD檢測裝置的特徵,進行高精度的缺陷檢查、查核檢查、位置偏移檢查等。
如以上所說明一般,本發明之檢測裝置,係設計成可
切換使用CCD檢測裝置11與TDI檢測裝置12,故具有以下所述之各項優點。
首先,將使用CCD感應器或EB-CCD感應器之CCD檢測裝置11使用在靜止像之取得上,使用TDI感應器或EB-TDI感應器之TDI檢測裝置12,可使用在藉由一面移動工作台裝置一面取得像的方式取得連續影像上。為了能夠切換上述檢測裝置選擇性地取得靜止像與連續像,使用於上述各檢測裝置之感應器的軸必須一致。此外,在使用CCD檢測裝置11時與使用TDI檢測裝置12時透鏡條件(透鏡的強度與光束的偏向條件等)必須相同。此外,一次光學系統與二次光學系統必須在相同條件下進行作動。藉由比較CCD檢測裝置11之感應器與TDI檢測裝置12之感應器所取得的影像,可修正各檢測裝置之感應器的軸的相對位置的偏差。
以下具體說明本發明之檢測裝置的作動,首先,在步驟S1中,係將CCD檢測裝置11設置在TDI檢測裝置12的前方以取得靜止像,以藉此進行一次光學系統與二次光學系統的軸對準,接著,在調節二次光學系統(例如,二次光束的尺寸、倍率、對比、射出透鏡中心)後調整一次光束的尺寸或電流密度分布。之後,在步驟S2中,移動CCD檢測裝置11使二次電子束輸入TDI檢測裝置12,藉此,取得連續像並取得試料的檢查像。然後,在步驟S3中,移動CCD檢測裝置11而將其配置在TDI檢測裝置12的前方以取得查核(review)像,比較該查核像與TDI檢
測裝置12所取得之檢查像,並判斷在TDI檢測裝置12所取得之檢查像中經確認的缺陷部位為擬似缺陷或真缺陷。
此外,上述步驟S1,通常僅對收藏於晶圓匣中的複數枚的晶圓的其中一枚晶圓進行檢測,第2枚以後的晶圓則實施步驟2與步驟3。但是,為確認檢查的安定性,可定期實施步驟S1。
如上所述,由於可利用CCD檢測裝置11取得靜止像,因此可藉由先將標準晶片設置於工作台裝置的任意端部,而在無須搬入晶圓的情況下進行光學系統的調整。亦即,可在載置晶圓的期間取得標準晶片的靜止像,確認一次光束、二次光束以及電子像的重現性(即不產生變動)。此外,在確認標準晶片之影像與晶圓之影像間的差異,而發現差異時,視為該差異係靜電夾盤的夾盤條件產生變動,而不進行檢查。此外,可檢測一次光束的電流密度以及光束尺寸的變動。
在上述步驟S1中,係以CCD檢測裝置11所取得之影像為基準,調整一次光束的尺寸、位置及分布條件。此外,上述參數的變動超過一定基準時,即交換電子槍或FA(開口板)。在一次光束與二次光束的軸對準步驟中,係使用例如30倍、80倍等低倍率的影像。不過,在進行低倍率的影像取得時,因二次光束會局部照射於MCP,使MCP產生局部損傷,導致無法進行缺陷的檢測。因此,當低倍率的觀察時間超過一定時間(例如1000小時)時,就必須進行MCP的交換。另一方面,EB-CCD感應器並不會因電子束
的照射而產生損壞,故可長期使用。
此外,以CCD檢測裝置11所取得之影像為基準,進行二次光束的軸對準。例如,可進行透鏡中心對準、光束偏向器(例如,第2圖的E×B分離器3)的動作條件的最適化(例如,調整使影像投射至感應器中心的條件)等。藉此,即可進行高精度的調整。例如,MTF可在30至50%的範圍內進行調整。此外,藉由使用CCD檢測裝置11所取得的影像,可檢測二次光束的變動、像散校正條件的變化,透鏡中心的偏移、光束偏向條件的變動等變化。
關於影像處理系統(例如,第2圖的影像處理部9),由於可利用CCD檢測裝置11取得靜止像,故可進行分步重複方式的檢查。此外,由於可迅速切換檢測裝置,因此在進行如交疊檢查之檢查次數少的檢查時,可由TDI檢測裝置12切換至CCD檢測裝置11而進行檢查。檢查速度超過10MPPS(mega-pixel/sec)時使用TDI檢測裝置12,檢查速度低於10MPPS時則使用CCD檢測裝置11進行檢查。此外,由於已先完成CCD檢測裝置11的感應器與TDI檢測裝置12的感應器間的軸對準,因此在上述步驟S3中取得檢測像時,無需再次進行CCD檢測裝置11的感應器的軸對準。
藉由將本發明之檢查裝置組裝在工廠的網路中,即可透過工廠網路將軸調整、檢查、查核等動作狀況傳達給管理者,因此管理者可立即發現裝置異常與調整不良,而採取適當的對應。
在此,利用第26圖以及第27圖的方塊圖,說明使用上述檢查裝置而進行之半導體裝置製造方法的一例。半導體裝置的製造方法,如第26圖所示,主步驟係包含:製造晶圓之晶圓製造步驟231或準備晶圓之晶圓準備步驟;製造使用於曝光之遮罩或光罩之遮罩製造步驟236或準備遮罩之遮罩準備步驟;於晶圓中進行所要之加工的晶圓處理步驟232;將形成於晶圓上的晶片1個1個切開使之得以產生作動的晶片組裝步驟233;檢查晶片組裝步驟中所製造之晶片的晶片檢查步驟234;以及由檢查合格的晶片中獲得製品(半導體裝置)的步驟235。此外,晶圓製造步驟231、晶圓處理步驟232以及光微影步驟2323係一般所皆知的步驟,故在此省略其說明。上述主步驟,分別包含幾個附屬步驟。
對於半導體裝置的性能產生決定性影響的主步驟為晶圓處理步驟232。在該步驟中,首先係依順序在晶圓上積層設計的電路圖案,形成多數個可做為記憶體或MPU進行作動的晶片。晶圓處理步驟232係包含圖中由虛線所圍繞的部分的附屬步驟。亦即,晶圓處理步驟232包含有:利用CVD或濺鍍等形成做為絕緣層之介質薄膜與形成配線部或電極部之金屬薄膜的薄膜形成步驟2321;氧化金屬薄膜或晶圓基板的氧化步驟2322;使用選擇性加工薄膜層或晶圓基板之遮罩或光柵而形成阻劑圖案的光微影步驟2323;利用例如乾蝕刻技術並根據阻劑圖案加工薄膜層或基板的蝕刻步驟2324;注入擴散離子或雜質的步驟2325;
阻劑剝離步驟;以及檢查加工之晶圓的檢查步驟2326。此外,只在必要層數反覆進行晶圓處理步驟232。藉由將本發明之檢查裝置適用於檢查步驟2326,由於即使是具有微細圖案的半導體裝置亦可以良好的通過量(through put)進行檢查,而可全數進行檢查,故可製造符合設計之半導體裝置,提昇製品良率,避免瑕疵製品之出貨。
第27圖係顯示第26圖之光微影步驟2323所進行的步驟。光微影步驟2323包含:在前段步驟中於形成有電路圖案的晶圓上覆蓋阻劑的阻劑塗膜步驟241;使阻劑曝光的曝光步驟242;使曝光的阻劑顯像而獲得阻劑圖案的顯像步驟243;以及使阻劑圖案安定化的退火(anneal)步驟244。
以上,係針對本發明之檢查裝置,一面參照圖面一面說明其各種實施例,但本發明並不限於上述實施例。例如,在先前所說明之所有實施例中雖在真空容器內配置有感應器或電子光學系統,但只要是CCD感應器、TDI感應器等感應器可進行作動的環境,則不一定要使用真空容器。
此外,在第3圖至第7圖,第12圖、第14圖、第15圖、第17圖至第18圖中,係顯示使用一段之FOP的實施例,但FOP不限於1段,亦可使用複數段的FOP。例如可使用:將與MCP組合使用之鍍敷有螢光劑的FOP、以及連結感應器TDI之FOP密接的2段的FOP。如此一來,即可提昇組裝精度與效率。亦即,將鍍敷有螢光劑之FOP連接在TDI感應器時,當污染物或黏接劑附著於FOP螢光劑時,將使洗淨工作不易進行。此外,接合後再鍍敷螢光劑
時,為避免螢光劑敷鍍於TDI感應器上,須要特別的步驟與處理。此外,為避免對解析能力或耐放電性能產生影響,乃要求在鍍敷有螢光劑之FOP與MCP的平行度等的組裝精度上需具備高度的嚴密性。上述繁雜的處理,可藉由使用上述2段的FOP獲得解決。使用複數段之FOP時亦同。
由以上說明可理解到,在本發明中,可利用移動機構或偏向裝置選擇適當性能的檢測裝置,且可省略先前之檢測裝置的交換作業,故可短縮因交換檢測裝置而必須花費相當長的時間重現大氣開放後之真空狀態的時間,而藉由選擇適當的檢測裝置,可有效進行必要之電子光學系統調整、連續檢查、缺陷評估等作業。此外,由於可大幅提升作業效率降低成本,故就實現表面檢查之高性能化、高處理量化等之技術性、產業性而言意義重大。
11‧‧‧CCD檢測裝置
12‧‧‧TDI檢測裝置
13‧‧‧EB-CCD感應器
14‧‧‧MCP
15‧‧‧螢光板
16‧‧‧FOP
17‧‧‧TDI感應器
18‧‧‧針腳
19‧‧‧相機
Claims (26)
- 一種檢查裝置,具備有:複數個檢測裝置,係接收試料所放出之電子束,取得顯示前述試料之影像資料;以及切換機構,用以使前述電子束入射至前述複數之檢測裝置的其中一者;其中,前述複數之檢測裝置係配置於同一真空容器,且前述切換機構具有偏向器,用以使前述電子束的行進方向在前述複數個檢測裝置的一方與前述複數個檢測裝置的另一方之間切換,前述複數個檢測裝置之該一方係相對於前述真空容器的光軸而配置成預定角度,且前述複數個檢測裝置的該另一方係配置於前述光軸。
- 如申請專利範圍第1項之檢查裝置,其中,前述複數個檢測裝置之一方具有EB-CCD感應器。
- 如申請專利範圍第1項之檢查裝置,其中,前述EB-CCD感應器能夠運算20至10000個電子數/畫素。
- 如申請專利範圍第1項之檢查裝置,其中,前述複數個檢測裝置的另一方具有EB-TDI感應器及TDI感應器中的任一者。
- 如申請專利範圍第4項之檢查裝置,其中,前述TDI感應器能夠運算10至10000個電子數/畫素。
- 如申請專利範圍第1項之檢查裝置,其中,前述複數個檢測裝置之一方具有EB-CCD感應器,而前述複數個 檢測裝置的另一方具有EB-TDI感應器及TDI感應器中的任一者。
- 如申請專利範圍第6項之檢查裝置,其中,前述EB-CCD感應器能夠運算20至10000個電子數/畫素,而前述TDI感應器能夠運算10至10000個電子數/畫素。
- 如申請專利範圍第1項之檢查裝置,其中,前述電子係包含二次電子、反射電子、後方散亂電子以及奧格電子中之其中一種。
- 如申請專利範圍第1項之檢查裝置,其中,前述電子係包含光電子。
- 如申請專利範圍第1項之檢查裝置,復包括:映像光學系統,係具有二遠心之平板透鏡。
- 如申請專利範圍第10項之檢查裝置,其中,前述映像光學系統復包括E×B。
- 如申請專利範圍第1項之檢查裝置,其中,從前述試料射出至前述複數個檢測裝置之電子至少穿過第1透鏡、第1光圈、第2透鏡、第3透鏡、第2光圈以及第4透鏡。
- 如申請專利範圍第1項之檢查裝置,復包括:電場調整透鏡。
- 如申請專利範圍第1項之檢查裝置,復包括:電子發生源,係用以將電子照射至試料。
- 如申請專利範圍第1項之檢查裝置,其中,前述電子束的剖面為矩形或橢圓形。
- 如申請專利範圍第1項之檢查裝置,復包括:電磁波發生源,係用以將電磁波照射至試料。
- 如申請專利範圍第16項之檢查裝置,其中,前述電磁波係包含UV光、DUV光、X光、以及雷射光束中之任一者。
- 如申請專利範圍第1項之檢查裝置,復包括:電子發生源,係用以將電子照射至試料;以及電磁波發生源,係用以將電磁波照射至試料。
- 如申請專利範圍第18項之檢查裝置,其中,前述電磁波係包含UV光、DUV光、X光、以及雷射光束中之任一者。
- 如申請專利範圍第1項之檢查裝置,其中,前述試料係包含晶圓及曝光用遮罩中之任一者。
- 如申請專利範圍第1項之檢查裝置,其中,前述檢查裝置係用於異物檢查。
- 如申請專利範圍第1項之檢查裝置,其中,前述檢查裝置係用於試料表面的缺陷檢查,而該試料係使用來自該試料之散亂光束。
- 如申請專利範圍第1項之檢查裝置,其中,前述檢查裝置係用於圖案缺陷檢查。
- 如申請專利範圍第1項之檢查裝置,其中,前述複數個檢測裝置之一方係CCD感應器及EB-CCD感應器中之任一者,或實施分步重複檢查。
- 如申請專利範圍第1項之檢查裝置,其中,前述檢查 係以單位對單位基準、或以晶粒對晶粒基準來實施。
- 如申請專利範圍第1項之檢查裝置,其中,係實施前述檢查以檢查位於上層及下層之汙染物的位置偏差。
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