CN1302515C - 具有内置检测装置的半导体制造装置和使用该制造装置的器件制造方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明，一种用于例如晶片之类的试样的化学机械抛光装置(100)，包括被结合其中的内置检验装置(25)。该抛光装置(100)还包括装载单元(21)、化学机械抛光单元(22)、清洗单元(23)、烘干单元(24)和卸载单元(26)。化学机械抛光装置(100)从前面的步骤(107)接收试样，通过由设置在抛光装置(100)内的所述各单元对试样执行各过程并随后将被加工的试样传送至后续步骤(109)。对在各单元之间传送试样而言，试样装载和卸载装置和试样传送装置不再必需。

Description

具有内置检测装置的半导体制造装置和 使用该制造装置的器件制造方法
技术领域
本发明涉及一种对于例如晶片的试样执行一系列半导体加工步骤的装置，所述加工步骤包括光刻、薄膜沉积(CVD、溅射或镀)、氧化、掺杂、蚀刻、平面化、清洗和烘干，同时在高精度和高可靠性地完成所述一系列加工步骤之后执行例如晶片的试样上的高密度图案的分布观察和/或缺陷检查。本发明还涉及一种半导体器件制造方法，其中通过使用上述装置在器件制造过程中实施图案检查。
背景技术
在如现有技术的实施中，分布观察装置或缺陷检查装置已经被制造为两分离的独立单元(独立型单元)，并也被分离地定位于生产线中。由于这种配置，例如晶片之类的试样，在使用某种半导体加工步骤已经被加工之后，已经被要求放置在盒中并随后被通过某种传送装置或者直接或通过清洗和烘干装置从半导体制造装置传送至其它的检验装置。
发明内容
在如上述被安排的各单元的布置中，要求中间是试样传送装置，并且各单元需要装载装置和卸载装置，用以将试样装入/取出盒。这不可避免地需要适用于安装整个装置的加大的面积，不利地增加装置的总成本并导致例如晶片的试样上的更高的污染可能性。
本发明已经被用于解决上述问题，并且本发明的一个目标是提供制造半导体的装置和方法，其中通过消除各装置之间的传送装置并代替地在各装置之中共享装载装置和卸载装置可以减小安装半导体装置所需的面积，从而减少装置的总成本以及污染试样的可能性，并增加处理产量。
为了解决上述问题，如本发明提供一种例如晶片之类的试样的半导体制造装置，所述装置的特征在于具有内置的缺陷检验装置。如本发明，由于该半导体制造装置具有结合其中的内置检验装置，因此已被装载部分接收的例如晶片之类的试样，可以在一个制造方法步骤已经被完成之后被传送至所述装置内的缺陷检验装置，并然后在通过缺陷检验装置的检验完成之后被取出卸载部分。因此，本发明可以将装载和卸载部分的所需装置数减少为仅一对装置，否则该数目将由对应于各单元的数目的数目来要求。此外，如本发明，也可以省略用以在半导体制造装置与缺陷检验装置之间传送例如晶片之类的试样的试样传送装置。因此，这可以减少装置安装所需的占地面积以及装置的总成本，并且通过降低例如晶片之类试样上发生的污染的可能性和至半导体制造装置的缺陷检验结果的反馈操作改进处理产量。
如上所述的缺陷检验装置可以为利用能量粒子束的缺陷检验装置并且所述缺陷检验装置可以与所述半导体制造装置集成以形成单个装置。能量粒子束或能量射束的概念覆盖电子束、X射线、X射线激光、紫外线、紫外线激光、光电子和光。此外，利用所述能量粒子束或能量射束的缺陷检验装置包括至少能量粒子照射部件、能量粒子检验部件、信息处理部件、X-Y台和试样载台。
该半导体制造装置可以被构造为包括CMP(化学机械抛光)部件、清洗部件、烘干部件、具有所述检验装置的检验部件、和装载部件以及卸载部分。此外，检验部件可以被安装在CMP部件、烘干部件和卸载部件的任何一个或者任何两个或者三个的附近。根据本方面的特征，可以减少安装整个装置所需面积，并通过该单个装置可以实施由平面化过程、清洗、烘干和检验构成的四种功能，并且更有利地，被安装在彼此邻近的主要部件之间的物理关系可以增加效率并进一步减少安装所需的占地面积。
作为选择，半导体制造装置可以被构造为包括镀覆部件、清洗部件、烘干部件、具有所述检验单元的检验部件、和装载部件以及卸载部分。此外，检验部件可以被安装在镀覆部件、烘干部件和卸载部件的任何一个或者任何两个或者三个的附近。按照本方面的特征，使用这种镀覆部件可以获得与所述CMP情况下相同的效果。
在如上所述的半导体制造装置中，缺陷检验装置可以为一种电子束检验装置，并且清洗单元和烘干单元可以被结合在所述半导体制造装置中。按照本方面的特征，在缺陷检验装置中具有较高分辨率的检验可以被应用于例如晶片之类的试样，这允许检验例如通路或线路中的断路或不良导电之类的电缺陷。此外，由于清洗单元和烘干单元结合在装置中作为单个装置，可以消除装载和卸载部件以及与清洗和烘干单元相联系的常规被作为独立的单独单元配置的试样传送单元，因此安装装置所需的占地面积以及装置的总成本可以被减少，并且通过降低例如晶片之类试样上发生的污染的可能性和至所述半导体制造装置的缺陷检验结果的反馈操作可以进一步改进处理产量。
电子束缺陷检验装置可以包括差压泵系统(differential pumpingsystem)。按照本方面的特征，将不需要围绕电子束装置的试样台的空间中的抽真空，并且例如晶片之类的试样可以在没有试样台空间的前面和后面的负载锁定装置的情况下被传送。
此外，通过使用差压泵系统可以抽空试样表面上的电子束照射区。按照本方面的特征，被限定在试样表面上的电子束照射区被全部抽空，从而有助于构造更有效的抽真空系统。
缺陷检验装置可以为一种扫描电子显微镜(SEM)系统的电子束缺陷检验单元。在这种情况下，用于电子束缺陷检验装置中的主电子束可以由多个电子束构成，并且来自试样的二次电子束可以通过ExB滤波器(Wien滤波器)从主电子束的光轴偏转以被多个电子束检测器检测。
作为选择，缺陷检验装置可以为一种映像投射型电子显微镜系统的电子束缺陷检验装置。在这种情况下，用于电子束缺陷检验装置中的主电子束可以由多个电子束构成，并且所述多个电子束在扫描试样时对试样照射，其中来自试样的二次电子束可以通过ExB滤波器(Wien滤波器)被从主电子束的光轴分离以通过两维或线像传感器来检测。按照本方面的特征，可以改进电子剂量(dose)以及第二光学系统的分辨率，从而改进处理量。
按照本发明，也提供一种半导体器件制造方法，该方法使用如上所述的任何一种半导体制造装置以检验处理过程中的晶片。使用所述半导体器件制造装置可以显著帮助改进处理的产量。
按照本发明，还提供一种用于试样的半导体制造装置，所述装置包括：化学机械抛光部件，清洗部件，烘干部件，具有所述缺陷检验装置的检验部件，以及装载及卸载部件，其中所述半导体制造装置具有以下工作模式；(i)由试样装载步骤、化学机械抛光步骤、清洗步骤、烘干步骤、检验步骤和试样卸载步骤组成的第一模式；(ii)由试样装载步骤、化学机械抛光步骤、清洗步骤、烘干步骤和试样卸载步骤组成的第二模式；(iii)由试样装载步骤、检验步骤和试样卸载步骤组成的第三模式。
附图说明
现在将参照说明本发明的某些优选实施方式的附图详细描述本发明，其中：
图1的示意图表示本发明的原理；
图2的流程图表示如本发明的处理步骤；
图3的示意图表示一种现有技术方法；
图4的流程图表示如现有技术方法的处理步骤；
图5的示意图表示本发明的第二实施方式；
图6的示意图表示差压泵部件；
图7的示意图表示本发明的第三实施方式；
图8的示意图表示本发明的第四实施方式；
图9的示意图表示本发明的第五实施方式；
图10的示意图表示本发明的第六实施方式；
图11的示意图表示图10的电子束照射方法；
图12为器件制造方法的流程图；和
图13为光刻法的流程图。
具体实施方式
图1的示意图表示作为本发明的半导体制造装置的示例的具有内置检验单元的化学机械抛光(CMP)单元100的构造。这里所示的主要部件具体为装备有装载单元21的装载部件1、装备有CMP单元22的CMP部件2、装备有清洗单元23的清洗部件3、装备有烘干单元24的烘干部件4、装备有检验单元25的检验部件5和装备有卸载单元26的卸载部件6，所有这些部件被功能配置并共同构成集成的单个装置。也就是说，图1表示本发明的一实施例，其中各部件被配置以有效地实施它们的功能。此外，晶片的传送装置和/或定位装置被配置在适当位置，尽管图中未显示。同样图中未显示，但是装载部件1和卸载部件6分别拥有微环境装置(一种循环空气或例如氮之类的气体的装置，该装置已经通过清洗装置被清洗，并按下游(down flow)的形式设置以防止对例如晶片的试样的污染)。例如试样传送装置之类的装置包括真空夹盘装置、静电夹盘装置或机械试样夹紧装置，该装置将通常被要求牢固保障试样，但是这种装置在图中被省略。所述装载部件1和所述卸载部件6不需要被独立地配置，而是可以由装备有单个传送装置的单室替换。通常地，所述装载部件1、所述卸载部件6和控制面板(未显示)最好按一定方向设置从而允许从一个方向访问(操作)，如图1所示，从而实施穿壁(through-the-wall)系统(即，在该系统中用于装入/取出试样的装置和控制部件被全部安装在具有较高清洁度水平的室中，而可能产生灰尘的装置的主体被安装在具有较低清洁度水平的位置，在它们之间具有限定界面的分区壁，从而可以减少具有较高清洁度水平的室中的负载)。此外，通过将缺陷检验的结果反馈至CMP部件2可以改进CMP方法的产量。
图2表示如本发明的处理步骤的实施例。通常被放置在盒中的例如晶片之类的试样被从先前处理步骤107通过试样传送步骤108传送，其中试样被取出装载部件1中的盒并被插入CMP部件2(试样装载步骤101)，并且在已经在CMP部件2中经受平面化处理(CMP步骤102)之后，试样随后通过清洗部件3中的清洗步骤103和烘干部件4中的烘干步骤104进入检验部件5。检验部件5实施分布检验和/或缺陷检验(检验步骤105)，并且该试样被进一步移动入卸载部件6中的盒(试样卸载步骤106)，并且此后在试样传送步骤108，试样被传送至随后的处理步骤109，例如，至曝光步骤，当它被放置在盒中时。
在图2所示的处理步骤的流程图中，不需要通过检验过程105的这种试样可以跳过检验步骤105，而可以在清洗和烘干步骤之后被直接传送至卸载部件106，如线“A”所示。同样类似地，CMP过程102、清洗过程103和烘干过程104可以被绕过，如线“B ”所示。
在如现有技术的系统(图3所示)中，CMP平面化过程、清洗与烘干过程和检验过程已经分别通过分离的(独立)CMP单元11、清洗与烘干单元12和检验单元13(如图3所示)被独立地实施。这些单元已经被分别装备有装载部件1和卸载部件6，意味着在现有技术的配置中已经提供总共三组装载和卸载部件。此外，用于传送试样的单元108应该已经也被提供在各单元之间。
图4表示如现有技术的晶片处理步骤。通常被放置在盒中的例如晶片之类的试样被从先前处理步骤107通过试样传送步骤108传送，其中试样通过装载部件1中并被插入CMP部件2(试样装载步骤101)，并且在已经在CMP部件中经受平面化处理(CMP步骤102)之后，试样随后通过试样卸载步骤106、试样传送步骤108和试样装载步骤101，并且进一步通过清洗步骤103和烘干步骤104，然后通过试样卸载步骤106和试样传送步骤108进入检验装置13(线“C”)。试样通过装载部件1(装载步骤101)，并且检验部件13实施试样上的分布检验和/或缺陷检验(检验步骤105)。然后，该试样被移入检验装置13的卸载部件6中的盒(试样卸载步骤106)，并且此后试样被传送至随后的处理步骤109，例如，曝光过程，当它被放置在盒中时(线“D”)。由于检验过程通过花费较长的时间，因此在已经完成CMP、清洗和烘干过程之后检验不是应用于每个晶片，而是应该实施抽样检验。也就是说，绕过检验的这些晶片可以按照图4所示的线“E”。
从图2与图4的对比明显可见，相比现有技术，如本发明的处理步骤数目可以减少为2/3，因此相应地将所需时间缩短10％并将安装该装置所需面积减少20％。此外，本发明已经成功将装置的制造成本降低15％。
具有内置缺陷检验装置的CMP单元以上已经被作为如本发明的半导体制造装置的示例说明，并且应该理解用以实施包括光刻、薄膜沉积(CVD、溅射或镀)、氧化、掺杂和蚀刻的其它类型的处理的其它半导体制造装置，可以类似地被如此配置以包括内置缺陷检验装置。
图5的示意图表示包含差压泵装置的电子束类型的缺陷检验单元，该装置将被包括在如本发明的第二实施方式的半导体制造装置中。在本图中，仅表示以电子束缺陷检验单元的透镜镜筒51、差压泵部件52、保护环54和移动台55为代表的主要部件，而省略例如控制系统、电源系统和抽真空系统之类的其它部件。作为试样而准备的晶片53被固定安装在移动台55上，保护环54包围晶片的周边。考虑到即使在台被移动过程中差压泵部件52与晶片53和保护环54之间的小间隙57也应该保持固定不变，保护环54具有与晶片53相同的高度(厚度)。移动台55上除被保护环54和晶片53占据的区域之外其它区域也被与晶片53齐平(flush)。
晶片53的装载/卸载操作在移动台55上的晶片交换位置56的中心与检验装置的中心匹配的位置被执行。按照后续程序，实施晶片的卸载操作，其中，首先晶片被能够上下移动的三销(pin)移动台55升起；第二步传送机械手从侧面插入到晶片53之下；并且然后机械手升起以抓住晶片并传送晶片。晶片的装载操作按该程序来实施，其中步骤与卸载操作的过程的相反顺序。
图6的示意图表示图5的差压泵部件52。差压泵部件52的差压泵体(52-3)拥有同心配置的抽吸槽口(slot)I(52-1)和抽吸槽口II(52-2)，其中排气口I被宽范围涡轮分子泵抽真空，而抽吸槽口II被干泵抽真空。电子束202的出口孔(该孔也起到二次电子的入口孔作用)形成长度为1mm的φ1mm的孔状。通过控制移动台55的高度，小间隙57可以被保持通常不大于0.5mm(最好不大于0.1mm)。通过将它与泵速为1000升/分钟的干泵和泵速为1000升/秒的涡轮分子泵连接，该差压泵部件被抽空，并且结果显示分别获得电子束照射部分中的数量级为10-3Pa的压力和在透镜镜筒中存在的电子束附近中的数量级为10-4Pa的压力。
图7(A)的示意图表示如本发明的第三实施方式的一种利用电子束的试样评价装置的光学系统。在图7中，由电子枪601发射电子束通过聚光透镜602被聚焦以在点604形成交叉。
具有多个孔的第一多孔板603被放置在聚光透镜602下部并且该多孔板603形成多个主电子束。如此被形成的多个主电子束被通过缩小透镜605分别缩小并投射到点615上。然后，在已经被聚焦在点615之后，电子束通过物镜607被进一步聚焦到被制备为试样的晶片608上。从第一多孔板603离开的多个主电子束被位于缩小透镜605与物镜607之间的偏转器619同时偏转以扫描晶片608的表面。应该注意的是标号620表示与被装载其上的晶片608在x-y平面上可移动的X-Y移动台。
为了防止由缩小透镜605和物镜607产生像场曲率偏差，第一多孔板603包括沿圆周定位的多个小孔，以这种配置使被投射在x轴上的点等距，如图7(B)所示。
晶片608上的多个点被通过被聚焦的主电子束照射，并从所述多个被照射点发出的二次电子束被物镜607的电场吸引以使变得较窄并随后被ExB分离器606偏转以被最终引入第二光学系统。由二次电子束形成的图像被聚焦在更靠近物镜607而不是点615的点616上。这是因为主电子束在晶片608的表面上具有500eV的能量，而二次电子束仅具有几个eV的能量。
第二光学系统具有放大透镜609、610，并且二次电子束在已经通过这些放大透镜之后被形成为第二多孔板611上的图像。二次电子束然后通过第二多孔板的多个孔并随后被多个检测器612检测。应该理解对应于第一多孔板603的多个孔在一对一的基础上，第二多孔板611的多个孔位于检测器612之前，如图7(B)。
每个检测器612将所接收到的二次电子束转换为代表它的强度电信号。来自各检测器612的电信号被放大器613放大并随后被在图像处理元件614中的图像数据。也为图像处理元件614提供扫描信号用以偏转来自偏转器619的主电子束，使用该信号图像处理元件614可以获得代表晶片608的表面图像的图像数据。通过对比所获得的图像数据与标准图像可以检测任何缺陷，并借助于对准通过移动晶片608上的待评价图案至第一光学系统的光轴附近以应用行扫描，进一步可以提取行宽度评价信号，因此晶片608上的图案的行宽度可以通过适当校准所获得的行宽度评价信号被测量。
应该注意当主电子束在已经通过第一多孔板603的孔之后被聚焦在晶片608的表面上并且由晶片608发出的二次电子束被形成为检测器612上的图像时，必须注意以最小化三种偏差，即由第一光学系统引起的失真、像场曲率、和视图区中的像散的影响。
此外，如果确定被多个主电子束照射的各点之间的空间的最小值大于第二光学系统的偏差，那么可以消除多个电子束之间的串扰。
图8(a)的示意图通常表示如本发明的第四实施方式的一种电子束装置。如图8(b)所示，该电子束装置包括在试样712上平行排列的彼此具有相同构造的多个电子光学透镜镜筒760(在该示例中为8个镜筒)。这些电子光学透镜镜筒760的各透镜镜筒761具有电子枪750，用以实施主电子束的轴向调准的轴向调准偏转器704、705，聚光透镜706，用以主电子束的扫描操作的静电偏转器707，由电磁偏转器709和静电偏转器710构成的ExB分离器751，物镜711，和用以检测由试样712发出的二次电子、反射电子和吸收电子中任一个的检测信号的检测系统的检测器708。
电子枪750包括Wehnelt702、热电子发射阴极701和阳极703，并用于发射主电子束以照射试样712。所述热电子发射阴极701由LaB6单晶制成。从热电子发射阴极701发射的主电子束通过轴向调准偏转器704、705相对于聚光透镜706轴向调准，并随后通过聚光透镜706被聚焦在试样712上。被聚光透镜706聚焦的主电子束通过物镜711形成试样712上的图像。同时，在静电偏转器707和ExB分离器751的电磁偏转器709的帮助下主电子束被偏转以扫描试样712的表面。由于电磁偏转器709偏转的角度已经被设定为约为被电磁偏转器707的偏转的角度的两倍，因此将几乎没有由偏转引起的色差。
由试样712上的被扫描点发出的二次电子、被反射电子和被吸收电子中任一个通过被应用于物镜711的中心电极719的高正电压被吸引并从而被加速和聚焦，并进一步被ExB分离器715从第一光学系统分离以被导入第二光学系统并最终形成检测器708上的图像。
检测器708检测各被形成为图像的二次电子或被反射电子中的任一个，并输出代表它的强度的电信号(即二次电子或被反射电子中的任一个的检测信号)至图像形成部件，该部件未显示。还将扫描信号提供给所述图像形成部件，该扫描信号已经被给予用以偏转主电子束的静电偏转器707和电磁偏转器709。该图像形成部件将扫描信号和电信号合成为图像数据并因此可以构成或显示代表试样712的被扫描表面的图像(SEM图像)。该图像数据被与不包括缺陷部分的试样的标准图像数据对比以检测试样712上的缺陷。
此外，如图8所示，聚光透镜706为一种由作为单绝缘材料的陶瓷制成的透镜，该透镜已经被加工以形成多个带有选择性应用于它的表面的金属涂层的电极。聚光透镜706的多个电极包括上电极714、中心电极715和下电极716，并且电压被通过导线装配架752应用于聚光透镜706。与聚光透镜706类似，物镜711也为一种由作为单绝缘材料的陶瓷制成的透镜，该透镜已经被加工以形成多个带有选择性应用于它的表面的金属涂层的电极。物镜711的多个电极包括上电极718、中心电极719和下电极720，并且电压被通过导线装配架753应用于物镜711。由于聚光透镜706和物镜711如果以上述方式被加工，可以减小它们的外径并从而可以获得电子光学透镜镜筒761的减小的直径，因此一组被平行布置的多电子光学透镜镜筒761可以被配置在一片试样712上部。
图9的示意图表示本发明的第五实施方式。这代表使用映像投射型电子束检验装置作为电子束缺陷检验装置的实施例。由电子枪201发射的主电子束202被通过矩形孔适当成形并通过二阶透镜203和204在ExB滤波器205的偏转平面的中心区上形成0.5mm×0.125mm的矩形图像。该ExB滤波器205也被称作Wien滤波器，并具有电极206和磁体207以形成以直角互相交叉的电场和磁场，从而提供将主电子束202向试样偏转35度的角(在垂直于试样的方向)而允许二次电子束从试样向前直线通过的功能。被ExB滤波器205偏转的主电子束202被透镜208、209缩小为2/5并投射在试样210上。具有图案信息并由试样210发出的二次电子或反射电子211通过透镜209、208放大，然后向前通过ExB滤波器205，被透镜212、213放大，在MCP(微通道板)215中被增强一万倍并通过荧光部件216被转换为光，并且该光通过中继光学系统217并被转换为与TDI-CCD 218中的试样移动速度同步的电信号，该信号被作为图像显示部件219中的一系列图像被获得。此外，所述图像被按时与多个单元(cell)图像或多个模(die)图像对比，从而检测试样(例如晶片)的表面上的缺陷状态。此外，例如形状、位置坐标和许多所检测的缺陷部分之类的特征可以被记录并输出到CRT等。另一方面，根据表面结构的不同，例如氧化膜或氮化膜的存在，或者根据先前已经被应用于试样衬底的处理的不同，为单个试样衬底选择适当条件，并且然后按照选择的条件照射电子束以使在已经在优化的照射条件下实施照射之后，可以获得来自电子束的图像以检测缺陷部分。荧光部件216、中继光学系统217和TDI-CCD
218可以被使用EB-TDI替换。在该情况下，MCP215可以被消除。取代二次电子或反射电子，透射电子可以被检测。在这种情况下，由于第一光学系统与第二光学系统被布置为沿直线互相面对，试样被放置在它们之间，ExB滤波器可以被消除从而增加整个系统的分辨率。
尽管在上述实施方式中，已经作为实施例说明仅具有一组主电子束与检测电子透镜镜筒的组合的配置，可以布置两或更多透镜镜筒以形成两或更多的主电子束与检测电子透镜镜筒的组合，从而增加检测速度。
图10的示意图表示如本发明的第六实施方式的装置的一般构造。由电子枪1发射的四个主电子束302(302A、302B、302C和302D)被通过孔径光阑(aperture stop)303适当成形并通过二阶透镜304和305在ExB滤波器307的偏转平面的中心区上形成10μm×12μm的椭圆形图像，其中电子束被通过偏转器306控制以沿垂直于该图纸的方向做光栅扫描，以使照射总体上可以均匀覆盖1mm×0.25mm的矩形区域。四个主电子束302被ExB滤波器307偏转然后在NA孔径308处形成交叉，并且随后主电子束由透镜309进一步减少至1/5并被相对于试样以接近法线方向照射/投射到试样(例如晶片)310上，以覆盖200μm×50μm的区域。具有图案图像(试样图像311)信息并由试样310发出的二次电子束312通过透镜309、313和314放大，并且磁透镜315在试样连续移动的方向与TDI-CCD 319的综合行数(integrated row number)的方向之间进行角度修正，并且然后四个二次电子束312被合成在一起以总体上在MCP 316上形成矩形图像(被放大的投射图像318)。该被放大的投射图像318被通过MCP 316增强一万倍，并通过荧光部件317被转换为光，并被转换为与TDI-CCD319的试样连续移动速度同步的电信号，该信号被作为图像显示部件(未显示)中的一系列图像被获得，并被然后输出至CRT等，或被存储在存储器中。根据该图像通过进一步实施单元对比或模对比可以检测缺陷部分，并且确定所检测的缺陷部分的位置坐标、尺寸或类型并相应地存储、指示和/或输出。
图11表示如本发明的实施方式的主电子束的一种照射方法。主电子束302由四个电子束302A、302B、302C和302D构成，每个电子束为10μm×12μm的椭圆形。每个电子束光栅扫描200μm×12.5μm的矩形区域，意味着四个电子束被加在一起在它们之间没有任何重叠的情况下可以照射200μm×50μm的总矩形区域。在这种实施方式中，主电子束的不均匀照射约为±3％，而每电子束的照射电流为250nA，因此使用试样表面上的总体四个电子束可以成功地获得1.0μA的总电流。通过使用更多电子束该电流可以被进一步增加，从而可以获得更高的处理量。
虽然未被显示在图中，本装置除透镜之外还包括电子束的照射和聚焦所需的那些部件，包括场孔径、具有四个或更多电极用以电子束的轴向调整的偏转器(即调准器)、象散校正器(stigmeter)和用以适当成形电子束形状的多个四极透镜(四极透镜)。
要求电子束照射部件控制电子束按矩形或椭圆形尽可能均匀地照射试样表面，同时减少不均匀照射，并且还被要求使用具有高得多的电流的电子束照射待被照射区域以增加处理量。在按照现有技术的电子束照射系统中，在被照射区中照射不均匀度处于±10％的范围而照射电流约为500nA。更不利的是，现有技术的系统与相比扫描电子显微镜(SEM)系统由于充电而易于发生图像形成错误的问题相联系，因为大图像观测区被使用电子束一次全部照射，但是按照本发明的方法，其中多个电子束被用于扫描并因此照射试样，已经成功地将照射不均匀度降低至约1/3。有利地，相比现有技术系统的照射电流，在试样表面上使用总共四个电子束已经获得两倍或更大的电流值。通过增加所采用的电子束数目，例如增加至16束，这可以容易地获得，电流将高得多并且相应地可以获得高得多的处理量。此外，通过使用相对窄的电子束用于光栅扫描，电荷从试样表面脱离变得更容易，因此相比块照射，充电可以被成功地降低至1/10或更低。
尽管在上述实施方式中，已经作为实例描述了仅具有一组主电子束与检测电子透镜镜筒的组合的投射型电子束缺陷检验装置的结构，可以布置两个或更多透镜镜筒以形成两个或更多的主电子束与检测电子透镜镜筒的组合。
现在将说明按照本发明的制造半导体器件的方法的实施例。
图12的流程图表示按照本发明的半导体器件制造方法的实例。该实例的制造方法包括以下主要步骤。
(1)用以制造晶片的晶片制造过程(或用以制备晶片的晶片制备过程)400。
(2)用以制作将被用于曝光的掩模的掩模制造过程(或掩模制备过程)401。
(3)用以执行晶片所需加工处理的晶片加工过程402。
(4)用以逐一切掉形成在晶片上的那些芯片以使它们可操作的芯片装配过程403。
(5)用以检测被装配芯片的芯片检验过程404。
应该理解这些过程每个还包括几个子过程。
在这些主要过程中，对半导体器件的性能产生关键影响的主要过程是晶片加工过程。在该过程中，所设计的电路图案被逐一叠加到晶片上，从而形成许多将作为存储器或MPU的芯片。该晶片加工过程包括以下子过程。
(1)用以形成将被用作绝缘层的介电薄膜和/或将被形成为线路部分或电极部分等的金属薄膜的薄膜沉积过程(通过使用CVD或溅射)。
(2)用以氧化所形成薄膜和/或晶片衬底的氧化过程。
(3)用以通过使用掩模(模版)形成抗蚀剂图案以选择性加工薄膜层和/或晶片衬底的光刻过程。
(4)用以按照抗蚀剂图案加工薄膜层和/或晶片衬底的蚀刻过程(例如，通过使用干蚀刻技术)。
(5)离子/杂质注入和扩散过程。
(6)抗蚀剂剥离过程。
(7)检验被加工晶片的检验过程。
应该注意晶片加工过程必须根据晶片中所包含的层数被如需重复执行，从而制造能够如设计工作的器件。
图13的流程图表示在图12所述晶片加工过程中被作为核心过程而包括的光刻过程。该光刻过程包括如下所述的各步骤。
(1)用以涂覆具有在先前阶段使用抗蚀剂在上面形成的电路图案的晶片的抗蚀剂涂覆过程500。
(2)用以曝光抗蚀剂的曝光过程501。
(3)用以显影已曝光抗蚀剂以获得抗蚀剂图案的显影过程502。
(4)用以稳定化被开发抗蚀剂图案的退火过程503。
所有上述半导体器件制造过程、晶片加工过程和光刻过程已经众所周知，并且不需要附加解释。
当如本发明的缺陷检验方法和缺陷检验装置被应用于如上所述的晶片检验过程(7)时，即使具有精细图案的半导体器件也可以被以高处理量被评价，这允许获得100％的检验以及被改进的产品产量，同时防止传送任何缺陷产品。
本发明提供一种具有缺陷检验装置已经被结合在例如CMP单元的半导体制造装置中的结构的集成装置，因此与现有技术相比，本发明已经实现将装载、卸载和晶片传送步骤降低至2/3，从而降低10％的CMP过程和检验时间以及20％的安装该装置所需的面积。此外，本发明已经成功将制造装置的成本降低15％。

Claims (12)

1.一种用于试样的半导体制造装置，所述装置包括被结合在其中的内置的缺陷检验装置：
其中所述缺陷检验装置为电子束缺陷检验装置，所述半导体制造装置包括与之结合的清洗部件和烘干部件；所述缺陷检验装置包括差压泵系统。
2.根据权利要求1的半导体制造装置，其中所述缺陷检验装置使用能量粒子束，并且包括能量粒子照射部件、能量粒子检测部件、信息处理部件、X-Y台和试样载台，其中所述缺陷检验装置被与所述半导体制造装置集成。
3.根据权利要求2的半导体制造装置，其中所述半导体制造装置包括化学机械抛光部件、具有所述缺陷检验装置的检验部件和装载以及卸载部件，其中所述检验部件被设置成邻近所述化学机械抛光部件、所述烘干部件和所述卸载部件的任何一个或者任何两个或者三个。
4.根据权利要求2的半导体制造装置，其中所述半导体制造装置包括镀覆部件、清洗部件、烘干部件、具有所述缺陷检验装置的检验部件和装载以及卸载部件，其中所述检验部件被设置成邻近所述镀覆部件、所述烘干部件和所述卸载部件的任何一个或者任何两个或者三个。
5.根据权利要求1的半导体制造装置，其中通过所述差压泵系统可以对试样表面上的电子束照射区减压。
6.根据权利要求1的半导体制造装置，其中所述缺陷检验装置为扫描电子显微镜系统的电子束缺陷检验装置。
7.根据权利要求6的半导体制造装置，其中用于所述电子束缺陷检验装置中的主电子束由多个电子束构成，并且来自试样的二次电子被ExB滤波器偏离主电子束的光轴并被多个电子束检测器检测。
8.根据权利要求1的半导体制造装置，其中所述缺陷检验装置为投射型电子显微镜系统的电子束缺陷检验装置。
9.根据权利要求8的半导体制造装置，其中用于所述电子束缺陷检验装置中的主电子束由多个电子束构成，其中所述多个电子束在扫描试样时对试样照射，并且来自所述试样的二次电子被ExB滤波器偏离主电子束的光轴并被两维或线成像传感器检测。
10.一种通过使用半导体制造装置而制造和检验半导体的方法，所述半导体制造装置用于试样，并包括被结合在其中的内置的缺陷检验装置，其中所述缺陷检验装置为电子束缺陷检验装置，所述半导体制造装置包括与之结合的清洗部件和烘干部件，并且所述缺陷检验装置包括差压泵系统，所述方法包括以下步骤：
装载试样；
平面化所述试样；
清洗并烘干所述试样；
在所述试样已经被清洗和烘干后，检验所述试样的缺陷；和
在所述试样已经被检验之后，卸载所述试样。
11.一种通过使用半导体制造装置而制造和检验半导体的方法，所述半导体制造装置用于试样，并包括被结合在其中的内置的缺陷检验装置，其中所述缺陷检验装置为电子束缺陷检验装置，所述半导体制造装置包括与之结合的清洗部件和烘干部件，并且所述缺陷检验装置包括差压泵系统，所述方法包括以下步骤：
装载试样；
镀覆所述试样；
清洗并烘干所述试样；
在所述试样已经被清洗和烘干后，检验所述试样的缺陷；和
在所述试样已经被检验之后，卸载所述试样。
12.一种用于试样的半导体制造装置，所述装置包括：
化学机械抛光部件，
清洗部件，
烘干部件，
具有所述缺陷检验装置的检验部件，以及
装载及卸载部件，
其中所述半导体制造装置具有以下工作模式；
(i)由试样装载步骤、化学机械抛光步骤、清洗步骤、烘干步骤、检验步骤和试样卸载步骤组成的第一模式；
(ii)由试样装载步骤、化学机械抛光步骤、清洗步骤、烘干步骤和试样卸载步骤组成的第二模式；
(iii)由试样装载步骤、检验步骤和试样卸载步骤组成的第三模式。
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