检测设备和器件制造方法技术

一种检测设备，用于检测样本表面上精细几何图形，其中辐射波束照射到不同于大气的差异环境中放置的样本，并利用传感器检测从该样本上射出的二次电子，其中传感器放置在差异环境之内，处理来自传感器检测信号的处理装置放置在差异环境之外，而传输装置发射来自传感器的检测信号到处理装置。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种检测设备，利用辐射波束照射到样本上，检测样本表面上的精细几何图形(图像)，并检测和处理从该样本上射出的二次辐射。在本专利技术中，样本表面上的精细几何图形包括例如，半导体器件晶片表面上形成最小线宽为0.15μm或小于0.15μm的这种高密度图形上的缺陷。本专利技术还涉及利用这种检测设备的半导体器件制造方法。
技术介绍
我们已知这样一种检测设备，它包括发射电子束到真空室的电子枪；由一系列静电透镜组成的照明光学系统；承载待检查晶片的平台；由一系列静电透镜组成的变换投影光学系统；和传感器。这种已知的检测设备还包括MCP(微通道板)，用于放大检测的电子；荧光屏，用于把放大的电子转换成光；FOP(光纤板)，其功能是作为真空室内的真空系统与外部元件之间的中继器，用于发射荧光屏转换的光学图像；和摄像装置，例如，CCD(电荷耦合器件)，用于俘获从FOP输出的光学图像，其中真空室内的真空系统与外部环境是密封隔绝的，但是电信号可以从真空室内发生到真空室外。图1和图2表示现有技术检测设备的示意图。图1中的检测设备包括真空室20，例如，用于放置样本10或半导体晶片；密封玻璃板21，它可以透射从样本上射出的光；放置在大气中的透镜31；传感器32；和摄像机33。传感器32中产生的样本图像信号输入到摄像机33，并转换成图像数据。利用芯片比较方法，图像数据用于样本的缺陷检查，即，它是这样一个比较方法，对从不同晶片上对准的芯片对应区(观察屏)得到的图形图像进行比较(见JP-A-5-258703，JP-A-6-188294)。图2所示的检测设备2类似于图1中的检测设备，不同的是，图2中的样本10发射二次电子11，荧光屏19把二次电子11转换成光。具体地说，在图2的检测设备中，利用一次电子束照射样本10，从样本10上射出的二次电子11经电子光学系统被引导到荧光屏19，该电子光学系统有透镜12和放大器13，然后，荧光屏19把电子11转换成光。来自荧光屏19的光通过密封玻璃板21被引导出真空室20，并传输通过透镜31，再进入传感器32。传感器32产生样本的图像信号，该图像信号输入到摄像机33，再转换成图像数据。然而，图1和图2中所示现有技术的检测设备有这样的缺点，到达传感器的光强已衰减，因为在这种检测设备中，光束传输通过分隔真空室内和外的密封玻璃板，还通过透镜，再输入到大气中的传感器，以便转换成样本表面的图像信号。这种配置中观察到的衰减因子是在1/20至1/2的范围内。除了光强中发生的衰减问题以外，现有技术的检测设备还有另一个问题，密封玻璃板和/或透镜可以造成光束中的像差或失真，从而不能俘获高度准确的图像。此外，现有技术的检测设备还有另一个问题，使用许多光学元件以及支持和/或固定这些部件在检测设备中，有时可能造成传感器，密封玻璃和透镜之间的机械偏移，这种结构也不能俘获高度准确的图像。此外，图2所示的检测设备利用常规的电子光学系统，其中电子表示的图像信息被转换成光，再检测如此转换的光，出现的另一个问题是，由于这种转换可以导致效率和分辨率的下降。本专利技术的目的是提供这样一种检测设备，它解决属于现有技术检测设备中的问题。具体地说，本专利技术的目的是提供这样一种检测设备，它可以提高分辨率和检查吞吐量，用于检测不同于大气的环境中样本表面上的精细几何图形(图像)，利用辐射波束照射到样本上，然后，检测和处理从该样本上射出的二次辐射。根据以下的描述，本专利技术的这些和其他目的是显而易见的。
技术实现思路
按照本专利技术的一种检测设备，用于检测样本表面上的精细几何图形，包括照射装置，用于照射诸如电子束的辐射波束到不同于大气的差异环境内放置的样本；传感器，用于检测从样本上射出的二次辐射，并输出包含该样本表面信息的检测信号；处理装置，用于处理检测信号；和传输装置，用于发射来自传感器的检测信号到处理装置。在本专利技术的检测设备中，传感器放置在差异环境之内，处理装置放置在差异环境之外，而传输装置设计成穿过凸缘结构，该凸缘结构分隔开差异环境内和差异环境外。在此情况下，可以利用包括传感器和传输装置构成的传感器组件。差异环境内传感器组件的布线或插针通过凸缘结构中形成的馈通(feed through)插针连接到处理装置插针的连接插座。馈通一般有这样的结构，其中导电插针穿过绝缘材料制成的片状件，并具有通过多个插针发射不同信号的能力。馈通还具有密封性质，可用于分隔开差异环境内和差异环境外。利用焊接或O形圈使馈通连接到凸缘结构。固定馈通到真空室的方法不限于图4的凸缘结构，还可以包括图3所示的配合式结构。辐射波束是选自电子束，X射线，X射线激光，紫外线和紫外线激光中的一种波束。此外，二次辐射波束是选自二次电子，反向散射电子，反射电子，光电子和散射光(反射光)中的一种波束。差异环境内的压力和气体种类可以与差异环境外的压力和气体种类不同，这意味着，例如，差异环境内的气体是真空，而差异环境外的气体是大气。至于凸缘结构和馈通，可以利用以上所描述的。为了提高传输性能，可以利用传感器和信号传输插针组成的传感器组件。传感器组件有桌子的功能，用于传感器的固定和布线。利用粘合剂等材料，布线可以形成在传感器表面上的垫片电极与传感器组件的垫片之间。利用具有馈通功能的传感器组件，可以缩短布线的距离，还可以提高传输信号的频率特性(例如，提高20-30％)和减小信号的噪声(例如，减小20-30％)。一种按照本专利技术检测晶片表面几何形状的检测设备，包括电子束辐射装置，用于照射电子束到晶片上；传感器，用于检测从晶片射出的二次辐射波束并输出包含晶片表面信息的检测信号；电子控制装置，用于引导从晶片射出的二次辐射波束到传感器；处理装置，用于处理从传感器输出的检测信号；真空室，用于放置晶片和传感器；和传输装置，用于从传感器发射检测信号到处理装置。传输装置延伸通过分隔开差异环境内和外的凸缘结构。电子控制装置可以包含变换光学系统，例如，该变换光学系统包括噪声阻断孔径(用于阻断电子或光，它们可能是噪声因素，例如，杂散电子的孔径)和电子放大器。传感器，特别是有大量插针和广泛布线的传感器(例如，100个以上)并被高速驱动，当这种传感器安装在真空环境中时，就可能发生一些问题，包括由于较长的布线导致信号传输的可能恶化，由于真空环境的不良热辐射性质使工作温度升高，从而导致S/N比(检测灵敏度)的可能恶化，以及由于加到插针上较大的定位压力，从而导致传感器/传感器组件的可能损伤，这些插针连接传感器/传感器组件到馈通。把传感器安装在馈通部分的内表面上并使对应于各个插针的各个插座触点包含弹性件，可以解决这些问题。本专利技术的检测设备包括在真空室内的一种机构，用于照射二次电子和从晶片上射出的反射电子到传感器，因而不需要光学透镜，FOP，密封玻璃板，或这些元件的固定件，因此，有利的是，可以减少检测设备中包含的元件数目，可以提高定位的精确度和分辨率，可以消除传输到传感器时光学性质的可能恶化，以及可以用较低的成本制造检测设备。在本专利技术的检测设备中，传感器的输入面可以涂覆防反射膜，用于防止入射电子的反射。除了使用防反射膜以外，可以给光接收元件涂保护层，其中在传感器表面上涂覆可渗透电子的绝缘膜，和导电的防反射膜涂覆到绝缘膜上。例如，可以利用铂和/或氧化钛制成的薄膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测设备，用于检测样本表面上的精细几何图形，包括：照射装置，用于照射辐射波束到不同于大气的差异环境中放置的样本；传感器；引导装置，用于引导从样本上射出的二次辐射到传感器；处理装置，用于处理从传感器输出的检测信号；和传输装置，用于发射来自传感器的检测信号到处理装置，其中传感器放置在差异环境之内，处理装置放置在差异环境之外。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：畠山雅规，村上武司，佐竹徹，野路伸治，长滨一郎太，山崎裕一郎，
申请(专利权)人：株式会社荏原制作所，株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]