專利名稱：Tdi檢測裝置、饋通裝置、應用這些裝置的電子束設備以及應用以電子束設備的半導體器 ...的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用來檢測通過圖象投影光學系統(tǒng)的投影形成的電子圖象的TDI檢測裝置、具有多個接觸針且用來在具有不同氣壓和/或不同氣體類型的條件例如分別利用真空環(huán)境與大氣環(huán)境的條件下實現(xiàn)高頻響應特性的饋通裝置、應用裝備有所述饋通裝置的TDI檢測裝置的電子束設備，此外還涉及應用所述電子束設備的半導體器件制造方法。
背景技術：
圖12示明先有技術的圖象投影型的電子束設備，其中一次電子束輻射到樣本的表面上，而從此樣本表面上發(fā)射出的二次電子束則圖象投影到多通道板(MCP)上，以便由倍增電子照明熒光屏，使得能由多個檢測元件獲得二次電子圖象信號。如圖12所示，標號90指設于大氣環(huán)境側的TDI攝像機而標號91指設于真空條件下箱內(nèi)的MCP/FOP組件。組件91裝配有TDI(延時與積分)傳感器92，它是適合用于圖象投影型的的電子束設備的檢測元件。設于真空側的TDI傳感器92通過安裝于凸緣93上的饋通裝置與設在大氣側的TDI攝像機90電連接。
圖13與14示明了安裝于凸緣93上的饋通裝置94。如圖13與14所示，饋通裝置94主要包括設在TDI攝像機90側且裝附到凸緣93上的多個插針96、設于TDI傳感器92側的多個插針95以及用來使插針96與插針95連接的插座97。使插針95與插座97連接同時使插針96與插座97連接可在設于真空側的TDI傳感器92和設于大氣側的TDI攝像機90間形成電連接。
在圖13與14所示的這種已有技術的饋通裝置94中，要是用于上述連接的插針數(shù)不那么多，即便是小的連接力(阻力)就足以使插針與插座相連接的，但要是將大量的插針用于此連接目的，就需要很大的連接力，而這有時就會造成由該饋通裝置連接的半導傳傳感器可能為此很大的連接力破損。例如假定連接一個插針需要1kg的力，則在此連接中用到100個插針時，為了完成這種連接就要用到100kg的總力，此時若加有任何力偶時，有時就會在該半導體傳感器或類似器件中造成破損。
相反，當把少量的插針用于此連接中時，盡管這時由于連接力頗小不會使半導體器件發(fā)生破裂，但卻存在另一問題當檢查具有伸展的表面的晶片時，由于是以少數(shù)的插針連接就需用較長的檢查時間而且也不能以一種有效的方式進行高精度的和可靠的檢查。
作為一種典型的TDI傳感器92，采用了這樣的規(guī)格例如象素尺寸為16μm、水平分辨為2048象素、積分級數(shù)為512、分接頭數(shù)(TDI傳感器的信號終端數(shù))為32、行速率為250KHz而數(shù)據(jù)傳輸率為25MHz×32(分接頭)＝800MHz。在這種結構下，一批行成像裝置各包括依縱向排列的CCD成像裝置的2048象素，它們沿橫向排成512行而形成矩形。
此TDI傳感器定向成使其橫向與樣品上掃描方向相對應的Y方向平行，而其縱向則與X方向平行。即積分級可把樣本連續(xù)地沿TDI傳感器的橫向轉移。此時，樣本上為2048象素覆蓋的其圖象已為TDI傳感器的行成像裝置之一攝像的線性區(qū)，可以依次地沿著其圖象擬拍攝的掃描方向為繼后相鄰的圖象傳感器處理。當將此積分級的運動控制成與行成像裝置的信號輸出同步，則通過一個TDI傳感器從512個行成像裝置順序地延遲輸出信號所得到的總共512個延時信號，應與表示此2048象素所覆蓋的樣本上這一個線性區(qū)上的圖象數(shù)據(jù)對應。然后，這一個TDI傳感器加和這512個延時信號并將其結果輸出。這一加法運算可以補償各行成像裝置中的噪聲分量，由此而顯著地改進了此圖象數(shù)據(jù)信號的S/N比。此外，當來自這512行成像裝置的輸出信號的延時移位后，類似地，對于此樣本上相鄰的另一個線性區(qū)也可得到總數(shù)512個延時信號。這一個TDI傳感器對于各線性區(qū)依順序方式加和而輸出這些信號，最終可以獲得表示待檢查的樣本上整個區(qū)域的圖象信號。
在上例的TDI傳感器中，有效區(qū)被定義為32.768×8.192mm，這意味著當此TDI傳感器用于缺陷檢查設備中時，在圖象投影位置的視場應為33.776mm，而這是該傳感器有效區(qū)的對角線長度。由于這一事實，需將圖象投影光學系統(tǒng)設計成在此圖象投影位置上將此整個視場上的象差控制到某個值之下。滿足這一規(guī)格的透鏡鏡筒應有1m長。為此需要有某種規(guī)模的抗振系統(tǒng)，而這就對此設備加上了一些限制。由于可把相似的規(guī)律應用到唯一地采用了靜電場的光學系統(tǒng)中，因而若可將視場設計得較窄，則可使透鏡轉筒長度按比例地縮短。
此外，若是相關的投影圖象中的畸變較大，則在此TDI傳感器積分中邊緣區(qū)與中央?yún)^(qū)圖象之間的圖象失配也會變得較大，而這樣一種綜合效應可以作為圖象散焦現(xiàn)象出現(xiàn)。為了處理這一問題。設計規(guī)格要求將畸變例如減少到1.6μm之下，這一數(shù)值在整個視場上相當于1/10象素，而此要求卻導致了更復雜的光學機構因而需要更長的透鏡鏡筒。根據(jù)畸變隨視場尺寸按三次冪比例地加大事實，視場越小畸變也越小，同樣也會使積分中邊緣區(qū)與中央?yún)^(qū)之間的圖象失配減少，同樣還可由較小的視場允許較大的畸變，由此可簡化光學機構和縮短透鏡鏡筒。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述先有技術中存在的問題而提出的，其目的在于提供這樣一種TDI檢測裝置，由它可使圖象投影光學系統(tǒng)中光學器件所固有的畸變影響減至最低限底，并在同時能保證一定的數(shù)據(jù)傳輸量、使封裝中的插針數(shù)最優(yōu)化、減化機構和縮短透鏡鏡筒長度。
本發(fā)明的另一目的在于提供這樣一種饋通裝置，它可以在即使增加了要連接的插針數(shù)時也能將連接力控制到很小，由此可以防止通過以饋通裝置連接的TDI傳感器之類的裝置發(fā)生任何破損。本發(fā)明又另一目的在于提供這樣一種饋通裝置，它能以高速率和高頻率傳輸信號，并可有效地起動在高頻下起動的多個半導體傳感器或CCD和/或TDI，由此得以以高的可靠性和高的處理量檢查缺陷。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種利用上述TDI檢測裝置和饋通裝置的電子束設備。
本發(fā)明又另一目的在于提供一種半導體器件制造法，用以提高器件產(chǎn)品的成品率和防止輸送出任何廢品。
本發(fā)明的TDI檢測裝置的特征在于具有用來檢測由圖象投影光學系統(tǒng)的投影形成的電子圖象的TDI傳感器，其中此TDI傳感器的象素陣列可根據(jù)此圖象投影光學系統(tǒng)的光學特征作自適應組合。
具體地說，本發(fā)明的TDI檢測裝置的特點在于，通過采用這樣一種極簡單的裝置，即此象素陣列根據(jù)圖象投影光學系統(tǒng)的光學特征作自適應組合，能使此圖象投影光學系統(tǒng)中光學器件固有的畸變可最大限度地消除，同時能保證一定的數(shù)據(jù)傳輸量、使機構簡化并縮短透鏡鏡筒的長度。
根據(jù)此TDI傳感器的象素自適應組合陣列的最佳實施例，此TDI傳感器的特征在于，它具有多個積分級而能夠盡可能地縮小圖象投影光學系統(tǒng)的視場，以使視場中最大的可接受畸變設定得較大。在此實施例中可以適當?shù)卣{(diào)整積分級數(shù)以消除圖象投影系統(tǒng)視場中周邊區(qū)可使畸變放大的影響。
此外，TDI傳感器中的積分級數(shù)應確定為不會減少傳感器的數(shù)據(jù)傳輸率但可盡可能地不增加封裝中的插針數(shù)。
在此最佳實施例中，如同具有上述方式下自適應組合的象素陣列的TDI傳感器例子中，行數(shù)應基本上與積分級數(shù)相等。
在另一實施例中，可以在組合成唯一地包括TDI傳感器而沒有任何與其連接的外圍設備的封裝狀態(tài)下，提供上述的TDI檢測裝置。
在又另一實施例中，所述的TDI檢測裝置還包括用于處理來自所述TDI傳感器的檢測信號的圖象處理裝置、設置用來將所述TDI傳感器與所述圖象處理裝置分開到不同環(huán)境中的凸緣，以及有效地用來互聯(lián)此TDI傳感器與圖象處理裝置以讓它們之間能通過該凸緣傳送信號的饋通裝置。
上述凸緣最好用來將這些不同環(huán)境相互分成其中含壓力的或含氣體的類型。例如若是在電子束設備內(nèi)部保持為真空的條件下，此TDI傳感器設在真空型而圖象處理裝置設在大氣側，而這兩個裝置由饋通裝置有效地互連而得以在其間允許傳輸信號，然后可以在電子束不受空氣影響的條件下適當?shù)孬@取二次電子圖象。
在一特別理想的實施例中，此饋通裝置包括與該圖象處理裝置連接的第二插針而它與連接到TDI傳感器上的第一插針組成一對，還包括將此第一插針與第二插針連接的插座裝置，其中的插座裝置配備有彈性裝置，用來提供反抗此第一插針與第二插針之間連接力的彈力。最好分別提供有一批這樣的第一插針、第二插針與插座，以使該饋通裝置可確定出一批連接點。
這樣，由于在本發(fā)明的饋通裝置中，在將第一插針與第二插針互連時由彈性裝置提供了彈力，就只需用不大于先有技術中插銷與插座間相連作業(yè)中生成的連接力的約1/5-1/10這樣小的連接力而在其間形成連接。
因此，盡管增多了連接點的個數(shù)，從整體上說卻能減小連接力而能可靠地防止連接時使TDI傳感器破裂。此外，由于增加了連接點數(shù)，就能在高速與高頻下傳輸信號，從而能實現(xiàn)通過較高頻率激勵提供較高數(shù)據(jù)傳輸率的這樣一種TDI傳感器。
如上所述的具有自適應組合的象素陣列且通過具有彈性裝置的饋通裝置與圖象處理裝置連接的象素陣列，能夠方便地把它加入到電子束設備中。本發(fā)明的電子束設備包括用于產(chǎn)生一次電子束的電子源、將此一次電子束在樣本上聚焦成圖象的照明光學系統(tǒng)、用于對由樣本發(fā)射的二次電子進行圖象投影的圖象投影光學系統(tǒng)，以及按以上所述定義的TDI檢測裝置，此裝置按順序排列檢測圖象投影的二次電子圖象。
應該注意到本申請的權利要求書和說明書中涉及到的詞“二次電子”，可以包括由于一次電子入射能量從樣本本身發(fā)射出的二次電子以及由樣本上反向散射的一次電子造成的反向散射電子。
在這種電子束設備中，由于此加入的TDI傳感器的象素陣列根據(jù)圖象投影光學系統(tǒng)的光學特征已是自適應組合的，此圖象投影光學系統(tǒng)的有效視場可以設計得很小而能減小電子束設備中的透鏡鏡筒。此外，由于在此光學設計中能使可接受的畸變較大和/或減小除球面象差之外的幾何象差以及減小除軸向色差之外的色差，故可減化光學機構。還由于能將改進了數(shù)據(jù)傳輸率等的TDI裝置加入到電子束設備中，于是可以更有效地進行樣本表面上結構的評價、通過放大的圖進行觀察、評價材料和檢查電的連續(xù)性。
這樣，可以在至少已完成了晶片處理的一道工序之后，用上述電子束設備來評價樣本或晶片。因此，就表面檢查而論，具有的最小線寬等于或小于0.1-5μm的高密度圖案中的任何缺陷都能以高精度與高可靠性以及高通量檢測出。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，上述饋通裝置可以作為獨立裝置提供。也就是說，此饋通裝置的特征在于它包括有一插座接觸件，用來使可與一裝置連接的一插針和可與其他裝置連接的其他插針互連，此其他裝置由分隔裝置與上述一裝置分隔到不同環(huán)境中，上述插座接觸件則具有一彈性件。此外，所述饋通裝置最好能分別包括一批所述的插針、所述的其他插針與所述的插座接觸件以確定出一批連接點。此外，上述分隔裝置最好可以用來將所述環(huán)境相互分隔成其中所含壓力或所含氣體不同的類型。
本發(fā)明的饋通裝置中所述的一個插針可以與不僅是由TDI而且可以由其他裝置如MCP、FOP與CCD所代表的一個裝置連接。此外，上述其他插針則可連接到分隔裝置上。
根據(jù)本發(fā)明的又另一個方面，可以作為獨立裝置提供插座接觸件，它可用來使與一個裝置連接的一個插針同可與其他裝置連接的其他插針互連，此其他裝置與上述一裝置分隔到不同的環(huán)境中。此插座接觸件的特征在于具有一彈性件。


圖1是示意圖，說明本發(fā)明的TDI傳感器中象素陣列的自適應組合；圖2是示明本發(fā)明的饋通裝置的實施例的剖面圖；圖3示明適用于本發(fā)明的饋通裝置中插座接觸件的一個例子的剖面圖與側視圖；圖4示明適用于本發(fā)明的饋通裝置中插座接觸件的另一個例子的剖面圖與側視圖；圖5是示意性透視圖，示明適用于所述實施例且設于真空側的裝置安裝到表面檢查設備中的過程；圖6是示意性剖面圖，示明適用于所述實施例的連接單元的安裝過程；圖7是適用于本發(fā)明的饋通裝置中插座接觸件又另一例子的局部剖面圖；圖8是適用于本發(fā)明的饋通裝置中插座接觸件又另一例子的局部剖面圖；圖9是采用本發(fā)明的饋通裝置的圖象投影型的電子束檢查設備的示意圖；圖10是例示半導體器件制造方法的流程圖；圖11是示明此半導體器件制造方法中光刻工藝的流程圖；圖12是說明先有技術的表面檢查設備的示意圖；圖13是示明先有技術的饋通裝置中插座與插針的剖面圖；圖14是示明先有技術的饋通裝置中插座與插針安裝過程的示意性剖面圖。
具體實施形式下面參看

本發(fā)明的最佳實施例。
TDI傳感器以下討論用來確定TDI傳感器的積分級的最佳數(shù)。表1表明一視場，即傳感器有效區(qū)的對角線長度、對于不同水平分辨率和不同積分級數(shù)且其總象素數(shù)保持為與一既有TDI傳感器的基本相等的，TDI傳感器的整個視場上的最大可接受畸變。
表1

從表1可見，此視場對于積分級數(shù)為1024的TDI傳感器為最小，而由于積分級數(shù)的增多最大可接受畸變而增大。
圖1說明如何去測定最大可接受畸變，用細線標繪出的格子表明此TDI傳感器的象素陣列。由圖象投影光學系統(tǒng)投影到TDI傳感器一可接收平面上的圖象，若無畸變則應為與TDI傳感器象素陣列對應的圖象，但此圖象由于不存在畸變而可以投影成例如由粗線描出的格子。由于畸變的大小與互視場中心的距離立方成正比，因而在圖象的周邊部分要比其中心部分觀察到有較大的畸變，而在圖象的隅角部分便感生出最大的畸變。于是，設以δmax表示此最大可接受畸變，以rmax表示圖象中心與圖象隅角間的距離，則在離圖象中心處距離為r處所測量的畸變可以表示為式δ＝(σmax/rmax)r3。
要是將畸變了的圖象投影到此TDI傳感器的可接收平面上，不然將進入TDI傳感器象素中的某些圖象數(shù)據(jù)就可能落到該范圍之外，當這些圖象為這批積分級沿積分方向積累時，就會導致對比度的降低或于其行象素中出現(xiàn)未聚焦的圖象。為了定量地確定此畸變量的大小，于此評價中引入了有效面積比。此有效面積比定義為此TDI傳感器由于畸變的某種偏差投影的圖象數(shù)據(jù)的各象素的重疊面積(圖中陰影區(qū)確定的面積)為一象素面積所除的結果。但在事實上，具有偏差的圖象數(shù)據(jù)也會在圖象形狀上出現(xiàn)畸變，這種效應在此種處理中可不予考慮而唯一地考慮了錯位性。由于錯位性的大小是由上述的δ表示，而錯位的方向則確定為圖象中心與有關象素位置連線的方向，因此若以rx表示圖象中心至此象素位置的水平距離、以ry表示沿積分級方向的距離、以σx表示這一錯位的水平分量而以σy表示這一錯位沿積分級方向的分量時，則可建立下述關系式
σx＝δrx/r，σy＝δry/r因此，該有效面積比Rs表示如下式Rs＝(a-σx)(a-σy)/a2＝(a-(δmax/rmax3)r3rx/r)x(a-(δmax/rmax3)r3ry/r)/a2其中“a”是象素大小。
行象素中圖象的對比度或散焦度可以根據(jù)值∑Rs/n評價，此值定義為各象素中有效面積Rs的積分除以積分方向中積分級數(shù)n，即平均化的結果。
在上述處理中，將前述表1中的值用來確定滿足式∑Rs/n＝0.9(即平均的面積失配為10％)的δmax。在此過程中，TDI傳感器的象素陣列業(yè)已由所考慮的光學特性最優(yōu)化。此外，即使是在此最優(yōu)化之后也最好可將檢查的處理量保持到與既有情形相同的高。為此應將每單位小時的數(shù)據(jù)傳輸量作均等地設計。
既有的TDI傳感器于1/250KHz＝4μS時間內(nèi)可傳輸2048個圖象信號。但用于從一個信號終端不受任何噪聲影響正常取出信號的數(shù)據(jù)傳輸率通常是在25MHz的范圍內(nèi)。根據(jù)這一事實，在當前的實際工作中，這2048個圖象信號是由32個信號終端各個的部分電荷所傳輸。這就是說，能夠于4μs內(nèi)由每一個信號終端充分地取出2048/32＝64個圖象信號。由于4μs×25MHz＝100，顯然能可靠地取出64個圖象信號。實際上，為了在數(shù)據(jù)傳輸中將積分方向上積累的電荷傳輸給CCD，除了這64個圖象信號之外，還要求保證有額外的時間，用于將約20的過計時象素計數(shù)轉換到數(shù)據(jù)傳輸率之中。因此，64+20＝84＜100表明了上述的數(shù)據(jù)傳輸率仍然被視之為是充分的。
如上所述，具有最優(yōu)化的象素陣列的TDI傳感器常具有較大的積分級數(shù)，但相反水平方向的象素數(shù)則易于減少。因此能夠在行速率一個周期中傳輸?shù)膱D象信號數(shù)減少了。這就是說，要是不希減少每單位時間的圖象信號傳輸量，就必須減小行速率。由于表示一信號終端處的傳輸能力的數(shù)據(jù)傳輸率的上限是不變的，在行速率一個周期中由一個信號終端求得的數(shù)據(jù)量將減少。在行速率一個周期中所傳輸?shù)膱D象信號總量也將減少，但是為了補償每個信號終端所減少的數(shù)據(jù)傳輸量，就應增加信號終端數(shù)，這會導致TDI傳感器中插針數(shù)的增加和/或封裝區(qū)的擴展。
表2表明了具有不同象素陣列的TDI傳感器中所需的數(shù)據(jù)傳輸率、極限數(shù)據(jù)傳輸量、信號終端數(shù)與每個信號終端每個周期的數(shù)據(jù)傳輸量。上述極限數(shù)據(jù)傳輸量是由25MHz除以行速率決定的，而上述每個信號終端每個周期的數(shù)據(jù)傳輸量則是由水平分辨率除以信號終端數(shù)再加上過計時象素數(shù)20決定的。此信號終端數(shù)是這樣地決定的，使得每個信號終端每個周期的數(shù)據(jù)傳輸量不超過此極限數(shù)據(jù)傳輸量。從表2可知，當水平分辨率降至低于1024，信號終端數(shù)便迅速增加。安裝于既有的TDI傳感器中的插針數(shù)約為200。事實上，插針數(shù)僅僅是與信號終端數(shù)成正比的增加這一說法并不正確，但要是作這樣的假定時，此TDI傳感器則要求插針數(shù)對于水平率768為500，而對于水平分辨率512為1000。插針數(shù)這樣地增加并不是所希望的，特別是在用于透鏡筒內(nèi)的真空條件中的TDI傳感器的情形中，用來將信號取出到大氣環(huán)境中的饋通裝置的費用會激劇增加。
表2

對于考慮了TDI傳感器的光學特征與信號終端數(shù)的此TDI傳感器中優(yōu)化的象素陣列所作的研究結果表明，具有象素陣列定義為水平分辨率1024×積分級數(shù)1024的TD傳感器是采用圖象投影光學系統(tǒng)的電子束缺陷檢查設備中最優(yōu)的檢測裝置，這是由于有最小的視場而信號終端數(shù)增加得較少。
此外，由于這種TDI傳感器具有的視場其大小相當于既有的TDI傳感器的2/3倍，而透鏡鏡筒在尺寸上按照相似的規(guī)律可以減小到已有的透鏡鏡筒的尺寸的約2/3，此外，與減小了的視場相結合，還可以期望減小除球象差外的幾何象差和除軸向色差外的色差。
饋通裝置下面參考

本發(fā)明的饋通裝置的最佳實施例。參看圖2，標號50總體地指出一饋通裝置。此饋通裝置50包括插座接觸件54作為主部件，用來使安裝在作為分隔不同環(huán)境的凸緣51上的一個插針52和與這一個插針52組成對的另一插針53互聯(lián)。所示明的凸緣51分開大氣環(huán)境(圖2中所確定的下部區(qū))和真空環(huán)境(圖2中確定的上部區(qū))。
凸緣51包括金屬凸邊的外部件55和絕緣材料如玻璃如陶瓷制的內(nèi)部件56。內(nèi)部件56經(jīng)焊接工藝等接附到外部件55之上而形成整體。內(nèi)部件56上形成有一或多個通孔57，插過此通孔的插針52能由銀合金焊接等方法牢靠地固定住。可將熱膨脹系數(shù)與上述絕緣材料近似的金屬如柯伐合金用作制造插針52的材料。插針52的底端連接一裝置58例如設于大氣側的TDI攝像機。另一方面，插針52的頂端則配合到插座接觸件54底端的偶聯(lián)孔62中。
插座接觸件54中，于其各端接附有螺簧61或彈性件的底座59與60，此彈簧設置成可有效地沿插座接觸件54的軸向(圖中的上下方向)運動。設于螺簧61底端的底座60可與插針52的頂端接觸。
孔徑小于設在此底端的偶合孔62的偶聯(lián)孔63形成在插座接觸件54的頂端側，與插針52配對的另一插針53則插過偶聯(lián)孔63。熱膨脹系數(shù)近似于上述絕緣材料的金屬如柯伐合金可用作制造插針53的材料。如上所示，插針53的底端可與設在螺簧61的頂端上的底座59接觸。此外，插針53的頂端與一裝置64如設于真空側的TDI傳感器連接。裝置64雖然最好是裝配有圖1所示取自適應組合的象素陣列的TDI傳感器，但裝置64也可以是任何其他的半導體器件。
按照插針62與底座60接觸以及插針53與底座59接觸的組合，可以在設于大氣側的裝置58如TDI攝像機和設于真空側的裝置64如TDI傳感器之間形成電連接。此外，插針52、插針53與具有以底座59、60分別接附到其各端的螺簧61的插座接觸件54，一起構成了饋通裝置50的連接單元，而在這種設備中可以設置多個連接單元。圖2示明的饋通裝置50中設有兩個連接單元。
下面說明饋通裝置50的連接單元的偶聯(lián)方法。如圖2與圖6所示，固定地安裝于凸緣51上的插針52的頂端配合到插座接觸件54底端的偶聯(lián)孔62中。這種配合的結果使插針52的頂端與設于插座接觸件54內(nèi)螺簧61底端上的底座60接觸。然后將插針53的底端插入插座接觸件54上端的偶聯(lián)孔63內(nèi)，壓向設于螺簧61頂端上的底座59。螺簧61即沿插座接觸件54的軸向(圖2中的上下方向)成為收縮態(tài)。使螺簧61能通過底座59、60沿上述軸向推壓(偏動)插針52與53。
這就使得插針52與53通過各端設有底座59與60的螺簧61電連接，而由此使設于大氣側的裝置58如TDI攝像機和設于真空側的裝置64如TDI傳感器電連接。
圖5示明了設于真空側的裝置64如TDI傳感器安裝到表面檢查設備的室中的安裝過程。首先如前所述，固定于凸緣51內(nèi)部件56上的插針52的頂端配合到插座接觸件54的底端中的偶聯(lián)孔62內(nèi)。配合的結果使得插針52的頂端同設于螺簧61底端同設于插座接觸件54內(nèi)螺簧61的底端接觸。
然后，如圖5(a)所示，與裝置64例如TDI傳感器連接的一批插針53的每個的底端插入各插座接觸件54的頂端，從而壓向螺簧61頂端所設的底座59，如圖2所示。螺簧61沿插座接觸件54的軸向(圖2的上下方向)成收縮狀態(tài)，得以通過底座59與60沿所述軸向向外推進(加力)插針52和53。這樣可使插針52與53通過在各端分別裝附有底座59與60的螺簧61電連接，而由此使設于大氣側的裝置58例如TDI攝像機與設在真空側的裝置64例如TDI傳感器相互電連接。
此外，由于連接到裝置64如TDI傳感器上的此多個插針53中每個的底端插入于設在各插座接觸件54頂端的偶聯(lián)孔63內(nèi)，則如圖5(b)所示，裝置64如TDI傳感器就能依次安裝到插座接觸件54之上。裝置64的外框架上設有保持件67，可用螺釘68固定到凸緣51的內(nèi)部件56上，由此確保將裝置64牢靠地安裝于凸緣51之上。上面安裝了裝置64的凸緣51又安裝到室69上，如圖5(c)所示，使安裝有裝置64的這一側定向成朝向真空側。
根據(jù)上述實施例，由于插針53與插座接觸件54和插針52之間建立連接，通過將與裝置64如TDI傳感器所連接的插針53插入插座接觸件54的偶聯(lián)孔63以反抗螺簧61的推力(偏動力)而壓向底座59，而形成了電連接，因而這種連接所要求的連接力只相當于先有技術中為使插針與插座配合需加連接力大小的1/5-1/10。
例如，包括TDI的半導體傳感器若用作設于真空側的裝置64，且此傳感器設有200個插針，對于數(shù)據(jù)傳輸率≥500MHz的情形，在先有技術中需有約200kg的連接力，因而這種裝置如TDI某些時候就會由有這種強制連接而破裂，相反，依據(jù)上述實施例可以用極小的連接力建立連接，因而能防止上述的可能破裂。
由于只需這么小的連接力，本發(fā)明的饋通連接系統(tǒng)特別是在有大量的插針即布置有大量的所述連接單元時就非常有效。此外，當提供大量的上述連接單元時，就能高速與高頻地傳輸信號而可有效地起動多個在高頻下驅動的半導體傳感器或CCD和/或TDI，從而能更有效地進行下述作業(yè)評價樣本表面上的結構、通過放大的圖觀察、評價材料與檢查電的連續(xù)性。再有，就裝面檢查而論，能以高精度、高可靠性與高通過量檢查具有最小行寬等于或小于0.1-5μm的高密度圖案的任何缺陷。
盡管在上述實施例中是把凸緣51用來將大氣環(huán)境(圖2的下部區(qū)域)與真空環(huán)境(圖2的上部區(qū))相互分開，但本發(fā)明并不限于這種組合，而且凸緣51也可用來分開具有不同壓力或含有不同氣體類型的任何環(huán)境。另外，雖然對凸緣51而言，裝置58已安排成設于大氣側的裝置而TDI則是作為設于真空側的裝置64，但本發(fā)明并不局限于此，而這樣一類裝置如MCP、FOP或CCD都可以與凸緣51連接。
又如圖3所示，可將插座接觸件54設計成使其內(nèi)徑為0.5mm、壁厚為0.2mm而長度為15mm，同時于插針52所插入的一端還形有一狹縫70，即形成有一偶聯(lián)孔62使之沿插座接觸件54的軸向延伸。設置此狹縫70便于將插針52配合到插座接觸件54的偶聯(lián)孔62內(nèi)。
此外，若是將此插座接觸件54置于不同壓力的環(huán)境中，如真空環(huán)境中，則可于插座接觸件54的側面形成一或多個孔口如圖4中標號71所示，使得能通過這種孔71對插座接觸件54內(nèi)抽真空，從而防止周圍的氣體壓力退化。在這方面，若是不設置孔口71，則插座接觸件54中的氣體有可能逐漸地從其兩端所設的偶聯(lián)孔62、63中排出。而這會起到限制周圍真空壓力的負反應。再有，若是采用傳感器如MCP或CCD來檢測壓力環(huán)境，則有時可能降低傳感器的工作壽命。
在上述實施例中是把螺簧用作彈性件，但其他器件如螺旋帶也可用作彈性件。如圖7(a)所示，插座接觸件74由包括上插座75和下插座76的整體單元構成。用來插入插針53的偶聯(lián)孔77是形成于上插座75的頂端面孔口71則形成于其側面。類似地，用來裝配入插針52的偶聯(lián)孔78則形成于下插座76的底端面孔口71則形成于其側面中。上插座75的底端剛性地連接到下插座的頂端上，由此形成插座接觸件74。
在上插座75中提供螺旋帶79作為彈性件。螺旋帶79包括上環(huán)件80、下環(huán)件81和一束彈性螺旋絲82、此螺旋絲束82用來將上環(huán)件80與下環(huán)件81連接。螺旋絲束82的每根絲部件螺旋地在上環(huán)80與下環(huán)81間延伸。此螺旋帶79裝入上插座75內(nèi)，而下環(huán)件81則連接到上插座75的底端的內(nèi)底面上。上環(huán)件80構造成使其內(nèi)徑大于插針53的外徑。
現(xiàn)在說明偶聯(lián)過程。首先將插針52的上端部插入下插座76的偶聯(lián)孔78內(nèi)。然后將插針53的底端插過上插座75的偶聯(lián)孔77，先期通過螺旋帶79的上環(huán)件80，然后反抗在此作用的向內(nèi)彈性力而推入螺旋絲束82內(nèi)。當插針53已插過上環(huán)件并推入螺旋絲束82后，如圖7(b)所示，讓上環(huán)件80相對于下環(huán)件81旋轉，以使螺旋絲束82成為以其中央部分受壓而向外擴展的狀態(tài)。在此狀態(tài)下。螺旋絲束將其自身的彈性力作用到插針53的周圍而將插針53內(nèi)壓。這樣就通過螺旋帶79、上插座75與下插座76在插針52與53之間建立電連接。如上所述，由于當插針53插入上插座75的中央部分時，一個環(huán)件相對于另一個環(huán)件轉動，這樣就可允許插入，于是可減小插插入時的阻力而能較容易地進行偶聯(lián)操作。
如上所述，通過將插針53反抗螺旋絲束82的向內(nèi)彈性力而插入螺旋絲束82中而在插針53與插座接觸件74從而與插針52形成了電連接，因而這種連接只要求相當于先有技術使插針與插座相配合時所加連接力的1/10-1/5即可。此外由于這種連接已是在絲環(huán)繞插針的條件下建立，就可以減少這種連接中的阻抗從而可以實現(xiàn)信號的高頻(例如≥150MHz)響應。
由于這種螺旋帶型的連接力小到如圖2、5與6所示的實施例中的連接力，此連接系統(tǒng)特別是在這多個插針的個數(shù)多達例如≥100即同于所設置的連接單元個數(shù)的情形時特別有效。此外，提供大量的所述連接單元能在較高速率與較高頻率下傳輸信號，從而能有效地起動在高頻下驅動的半導體傳感器或CCD或TDI，從而就能更有效地進行下述種種操作例如評價樣本表面的結構、通過放大的圖觀察、評價材料以及檢查電的連續(xù)性。再有，就表面檢查而論，能以高精度、高可靠性與高通過量檢查具有最小行寬≤0.1-5μm的高密度圖案的任何缺陷。
在圖7所示的實施例中，將螺旋帶79用作彈性件，或者也可取代螺旋帶79將網(wǎng)狀帶83用作彈性件，如圖8所示。此網(wǎng)狀帶83包括上環(huán)件80、下環(huán)件81與彈性網(wǎng)件84。網(wǎng)件84用來連接上環(huán)件80與下環(huán)件81。于偶聯(lián)過程中，首先將插針52的頂端配合到下插座76的偶聯(lián)78內(nèi)，如圖8(a)所示。然后將插針53插過上插座75的偶聯(lián)孔77，先期通過網(wǎng)狀帶83的上環(huán)件80而反抗于施加的向內(nèi)彈性力推入網(wǎng)件84中，網(wǎng)件84即處于其中央部分受推而向外膨脹的狀態(tài)下，同時此上環(huán)件80則移向下環(huán)件81，如圖8(b)所示。在此狀態(tài)下，網(wǎng)件84將其彈性力施加于插針53的周圍將其內(nèi)推。這就通過網(wǎng)帶83、上插座75與下插座76而在插針52與53之間建立電連接。如上所述，由于當插針53插入上插座75的中央部分內(nèi)時，一個環(huán)件沿此方向接近另一環(huán)件而容許這種插入，于是可以減小插入時的阻力而能較容易地進行偶聯(lián)?；蛘?，可與上述實施例不同，采用一批沿對角線系緊的絲來取代螺旋線。在此情形下，當插針插入，與此插入的部分相鄰的絲便可卷繞到插針之上而因此擴展。這樣就可增多與插針的接觸件數(shù)，從而便改進了接觸件的信號高頻特性和高速傳輸特性。
如上所述，由于通過將插針53反抗網(wǎng)件84的向內(nèi)彈性力推入網(wǎng)件84內(nèi)于插針53和插座接觸件74因而與插針52形成了電連接，因而這種連接只要求相當于先有技術使插針與插座相配合時所加連接力的1/10-1/5即可。此外，由于這種連接中的阻抗可以減小，從而可以實現(xiàn)信號的高頻(例如≥150MHz)響應。
由于這種網(wǎng)帶型的連接力小到如圖2、5、6與7所示的實施例中的連接力，此連接系統(tǒng)特別是在這多個插針的個數(shù)多達例如≥100即同于所設置的連接單元個數(shù)的情形時特別有效。此外，提供大量的所述連接單元能在較高速率與較高頻率下傳輸信號，從而能有效地起動在高頻下驅動的半導體傳感器或CCD或TDI，從而就能更有效地進行下述種種操作例如評價樣本表面的結構、通過放大的圖觀察、評價材料以及檢查電的連續(xù)性。再有，就表面檢查而論，能以高精度、高可靠性與高通過量檢查具有最小行寬≤0.1-5μm的高密度圖案的任何缺陷。
電子束設備下面說明采用上述饋通裝置的圖象投影型電子束設備。應該指出，傳感器如上面參考圖1已描述的TDI，以及EBCCD 與CCD，它檢測電子束并輸出信號，或者是檢測光并輸出信號的另一種傳感器，它們可以用作設于真空側的裝置(圖2中以標號64指明的裝置)。此外，所檢查的對象可以是硅片以及在此硅片表面上制造半導體電路的圖案結構。應該認識到，進行檢查中所輻射的射束如電子束是為了測定是否存在有缺陷如塵埃、連續(xù)性中斷、網(wǎng)紋狀圖案或是短缺性缺陷，用以確定用于進行分類的狀態(tài)或類型。
如圖9所示，從電子槍1發(fā)射出的電子束2通過成形孔(未圖示)而形成矩形，由兩級簡縮透鏡3、4收縮取適當形狀，在EXB濾波器5的偏轉中心面上聚焦成1.25mm的方形圖象。這一取適當形狀的電子束為此EXB濾波器偏轉而垂直于樣本10，為靜電透鏡8、9減小1/5倍，然后輻照到樣本10上。從樣本10發(fā)射出的二次電子11具有與表明樣本10上圖案的數(shù)據(jù)相對應的強度，為靜電透鏡9、8、12與13所放大，然后進入檢測器14(在圖2中是由標號64標明的裝置)。檢測器14產(chǎn)生與進入的第二電子束11的強度相對應的圖象信號，將其與基準圖象比較以檢測樣本10上的任何缺陷。
靜電透鏡9與8在一起構成一對稱的片狀透鏡單元，而靜電透鏡12與13也在一起構成另一對稱片狀透鏡單元，于是這些靜電透鏡9、8、12與13構成了一組無畸變的透鏡。但要是例如在電極上有任何臟物，就會發(fā)生某種程度的畸變，而最好是在樣本10的表面上按規(guī)則的間隔設定基準圖案來測定畸變，而得以計算出用于補償此畸變的參數(shù)。
另一方面，當樣本11是在上面有選擇性地形成了氧化物膜或氮化物膜的晶片時，則僅僅補償由光學系統(tǒng)造成的畸變是不充分的，還要求在獲得圖象數(shù)據(jù)后從圖集邊緣選擇一個典型的點，將此點的實際數(shù)據(jù)與基準圖象對應的數(shù)據(jù)比較，補償畸變，再據(jù)在此補償之后的比較檢測缺陷。
此外，對于包含有多個相同小片的晶片，可以對各個小片在所檢測的圖象間進行比較來檢測有缺陷的部分，而不需采用上述的基準圖象。例如要是測定出對于一個小片第一次檢測出的圖象與對于另一小片第二次檢測出的圖象不相似時，面對于又一小片第三次檢測出的圖象與該第一次檢測出的圖象相同或相似時，則可以判斷此第二次檢測出的小片圖象不具有缺陷。要是對于這種比較性匹配采用更詳細的算法，則也可檢測出第二小片圖象中所確定的缺陷部分。
半導體器件的制造方法現(xiàn)在參看圖10與11來說明應用裝備有前述各實施例中所述饋通裝置的圖象投影型電子束設備制造半導體器件方法的實施例。
圖10是例示半導體器制造方法的流程圖。該例中的制造方法包括以下主要步驟。
(1)制造晶片的晶片制造步驟(或準備晶片的晶片準備步驟)。(步驟100)(2)采用在曝光中制配掩模的掩模制造步驟(或掩模準備步驟)。(步驟101)(3)對晶片進行任何所需加工處理的晶片加工步驟。(步驟102)。
(4)對晶片上形成的芯片逐一進行裁切使它們成為有效用的芯片組裝步驟。(步驟103)(5)檢查已組裝芯片的芯片檢查步驟。(步驟104)應該指出，以上各個步驟還包括若干子步驟。
在這幾個主步驟中，對半導體器件的性能起到關鍵影響的最重要步驟則是晶片加工步驟(3)。在此步驟中，所設計的電路圖案相互疊層于晶片上，形成多個芯片，用作存儲器與MPUs。這一晶片加工步驟包括下述幾個子步驟。
(A)用作絕緣層的介質(zhì)膜和/或形成為布線區(qū)或電極區(qū)的金屬薄膜，或類似膜層的薄膜淀積步驟(用CVD法或濺射法)。
(B)氧化已形成的薄膜和/或晶片基片的氧化步驟。
(C)采用掩模(光網(wǎng))有選擇性的處理此薄膜層和/或此晶片基片以形成光刻膠圖案的光刻步驟。
(D)根據(jù)光刻膠圖集(例如采用干刻蝕工藝)加工薄膜層和/或晶片基片的蝕刻步驟。
(E)離子/雜質(zhì)注入與擴散步驟。
(F)光刻膠剝除步驟。
(G)檢查加工完的晶片的檢查步驟。
應注意，晶片的加工步驟必須根據(jù)晶片中所含的膜層數(shù)重復地進行，這樣來制成可以按照設計進行工作的器件。
圖11示明包括在所述晶片加工步驟中作為其核心步驟的光刻步驟。此光刻步驟又包括下述的各步驟。
(a)事先以光刻膠涂布上面形成有電路圖案的晶片的光刻膠涂層步驟。(步驟200)(b)使光刻膠曝光的曝光步驟。(步驟201)(c)使已曝光的光刻膠顯影來獲得光刻膠圖案的顯影步驟。(步驟202)(d)使已顯影的圖案穩(wěn)定的退火步驟。(步驟203)所有上述的半導體器件制造步驟、晶片加工步驟與光刻步驟都屬周知的，不必另行說明。
當把本發(fā)明的缺陷檢查方法與設備應用到上述晶片檢查步驟(G)中，即會是具有微小圖案的半導體器件也能在高的通過量下進行檢查，這樣能進行100％的檢查，提高了成品率同時制止了輸出任何有缺陷的產(chǎn)品。
權利要求
1.TDI檢測裝置，它具有用以檢測通過圖象投影光學系統(tǒng)投影形成的電子圖象的TDI傳感器，此裝置的特征在于上述TDI傳感器中的象素陣列是依據(jù)所述圖象投影光學系統(tǒng)的光學特性作自適應組合。
2.權利要求1所述的TDI檢測裝置，其中所述TDI傳感器具有多個積分級，它們可將上述圖象投影光學系統(tǒng)的視場減小到最低可能限度，而得以將此視場中最大可接收畸變設定得較大。
3.權利要求2所述的TDI檢測裝置，其中上述積分級的個數(shù)經(jīng)確定成可使所述傳感器的數(shù)據(jù)傳輸率不減少但是不使封裝中的插針數(shù)作盡可能地增多。
4.權利要求3所述的TDI檢測裝置，其中涉及的行數(shù)大致等于積分級數(shù)。
5.權利要求1至4中任一項所述的TDI檢測裝置，其中所述裝置構造成唯一地包括所述TDI傳感器的封裝。
6.權利要求1至4中任一項所述的TDI檢測裝置，其中還包括用于處理來自所述TDI傳感器的檢測信號的圖象處理裝置；設置成將所述TDI傳感器與所述圖象處理裝置分別分開到不同環(huán)境中的凸緣；用于將所述TDI傳感器與所述圖象處理裝置作有效的互連以允許通過此凸緣傳輸信號的饋通裝置。
7.權利要求6所述的TDI檢測裝置，其中所述饋通裝置包括與所述圖象處理裝置連接的第二插針，此第二插針同與所述TDI傳感器連接的第一插針組成一對；以及用來將上述第一插針與第二插針連接的插座裝置，而此插座裝置裝備有彈性裝置，用來提供反抗此第一插針與第二插針間連接力的彈性力。
8.權利要求7所述的TDI檢測裝置，其中此裝置包括多個所述的第一插針、多個所述的第二插針與多個所述的插座裝置，而所述饋通裝置則確定多個連接點。
9.權利要求6所述的TDI檢測裝置，其中所述凸緣分開其中含有壓力或含有氣體的不同類型的環(huán)境。
10.電子束設備，它包括產(chǎn)生一次電子束的電子源；將此一次電子束于樣本上聚焦成圖象的照明光學系統(tǒng)；用以將上述樣本發(fā)射出的二次電子進行圖象投影的圖象投影光學系統(tǒng)；以及如權利要求7所述規(guī)定的TDI檢測裝置，它安排成可檢測到圖象投影的二次電子圖象。
11.半導體器件制造方法，其中將權利要求10之中所規(guī)定的電子束設備用于在晶片加工過程中或在此晶片加工步驟的至少一個完成之后，去評價所述樣本或晶片。
12.饋通裝置，它包括用以將可與一種設備連接的插針和可與此一種設備為分隔裝置分開到不同環(huán)境中的另一種設備連接的另一種插針互連的插座接觸件，其中所述插座接觸件具有彈性件。
13.權利要求12所述的饋通裝置，其中所述設備包括多個上述插針、上述另一種插針和上述插座接觸件，而確定出多個連接點。
14.權利要求12或13所述的饋通裝置，其中所述分隔裝置分出其中含有壓力或含有氣體的不同類型的環(huán)境。
15.權利要求12或13或14所述的饋通裝置，其中所述插針與用作上述一種設備的MCP、FOP、CCD或TDI連接。
16.權利要求12所述的饋通裝置，其中所述另一種插針是連接到上述分隔裝置之上。
17.用以將可與一種設備連接的插針和可與此一種設備為分隔裝置分開到不同環(huán)境中的另一種設備連接的另一種插針互連的插座接觸件，其中此插座觸件具有彈性件。
全文摘要
包括TDI傳感器(64)與饋通裝置(50)的電子束設備。饋通裝置有插座接觸件(54)，將連接到分出不同環(huán)境的凸緣(51)上的插針(52)和與之組成對的另一插針(53)互連，此插針(52)、另一插針(53)與插座接觸件(54)共組成連接單元且此接觸件(54)有彈性件(61)。因而即會設置多個連接單元，也能將連接力保持到可防止傳感器破損的水平。插針(53)與其中象素陣列已根據(jù)圖象投影光學系統(tǒng)的光學特性取自適應組合的TDI傳感器(64)連接。此傳感器有多個積分級，能將圖象投影光學系統(tǒng)視場減至盡可能地小，以可于此視場中將最大可接收畸變設定得較大。此外可將積分級個數(shù)確定成使TDI傳感器的數(shù)據(jù)傳輸率可不減少但不會盡可能地增多插針數(shù)。最好可使行的計數(shù)數(shù)大致等于積分級個數(shù)。
文檔編號H01J37/22GK1520680SQ02809989
公開日2004年8月11日 申請日期2002年5月14日 優(yōu)先權日2001年5月15日
發(fā)明者
山雅規(guī), 畠山雅規(guī), 佐竹徹, 司, 村上武司, 治, 渡邊賢治, 野路伸治 申請人:株式會社荏原制作所