专利名称：Tdi检测装置、馈通装置、应用这些装置的电子束设备以及应用以电子束设备的半导体器 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及用来检测通过图象投影光学系统的投影形成的电子图象的TDI检测装置、具有多个接触针且用来在具有不同气压和/或不同气体类型的条件例如分别利用真空环境与大气环境的条件下实现高频响应特性的馈通装置、应用装备有所述馈通装置的TDI检测装置的电子束设备，此外还涉及应用所述电子束设备的半导体器件制造方法。
背景技术：
图12示明先有技术的图象投影型的电子束设备，其中一次电子束辐射到样本的表面上，而从此样本表面上发射出的二次电子束则图象投影到多通道板(MCP)上，以便由倍增电子照明荧光屏，使得能由多个检测元件获得二次电子图象信号。如图12所示，标号90指设于大气环境侧的TDI摄像机而标号91指设于真空条件下箱内的MCP/FOP组件。组件91装配有TDI(延时与积分)传感器92，它是适合用于图象投影型的的电子束设备的检测元件。设于真空侧的TDI传感器92通过安装于凸缘93上的馈通装置与设在大气侧的TDI摄像机90电连接。
图13与14示明了安装于凸缘93上的馈通装置94。如图13与14所示，馈通装置94主要包括设在TDI摄像机90侧且装附到凸缘93上的多个插针96、设于TDI传感器92侧的多个插针95以及用来使插针96与插针95连接的插座97。使插针95与插座97连接同时使插针96与插座97连接可在设于真空侧的TDI传感器92和设于大气侧的TDI摄像机90间形成电连接。
在图13与14所示的这种已有技术的馈通装置94中，要是用于上述连接的插针数不那么多，即便是小的连接力(阻力)就足以使插针与插座相连接的，但要是将大量的插针用于此连接目的，就需要很大的连接力，而这有时就会造成由该馈通装置连接的半导传传感器可能为此很大的连接力破损。例如假定连接一个插针需要1kg的力，则在此连接中用到100个插针时，为了完成这种连接就要用到100kg的总力，此时若加有任何力偶时，有时就会在该半导体传感器或类似器件中造成破损。
相反，当把少量的插针用于此连接中时，尽管这时由于连接力颇小不会使半导体器件发生破裂，但却存在另一问题当检查具有伸展的表面的晶片时，由于是以少数的插针连接就需用较长的检查时间而且也不能以一种有效的方式进行高精度的和可靠的检查。
作为一种典型的TDI传感器92，采用了这样的规格例如象素尺寸为16μm、水平分辨为2048象素、积分级数为512、分接头数(TDI传感器的信号终端数)为32、行速率为250KHz而数据传输率为25MHz×32(分接头)＝800MHz。在这种结构下，一批行成像装置各包括依纵向排列的CCD成像装置的2048象素，它们沿横向排成512行而形成矩形。
此TDI传感器定向成使其横向与样品上扫描方向相对应的Y方向平行，而其纵向则与X方向平行。即积分级可把样本连续地沿TDI传感器的横向转移。此时，样本上为2048象素覆盖的其图象已为TDI传感器的行成像装置之一摄像的线性区，可以依次地沿着其图象拟拍摄的扫描方向为继后相邻的图象传感器处理。当将此积分级的运动控制成与行成像装置的信号输出同步，则通过一个TDI传感器从512个行成像装置顺序地延迟输出信号所得到的总共512个延时信号，应与表示此2048象素所覆盖的样本上这一个线性区上的图象数据对应。然后，这一个TDI传感器加和这512个延时信号并将其结果输出。这一加法运算可以补偿各行成像装置中的噪声分量，由此而显著地改进了此图象数据信号的S/N比。此外，当来自这512行成像装置的输出信号的延时移位后，类似地，对于此样本上相邻的另一个线性区也可得到总数512个延时信号。这一个TDI传感器对于各线性区依顺序方式加和而输出这些信号，最终可以获得表示待检查的样本上整个区域的图象信号。
在上例的TDI传感器中，有效区被定义为32.768×8.192mm，这意味着当此TDI传感器用于缺陷检查设备中时，在图象投影位置的视场应为33.776mm，而这是该传感器有效区的对角线长度。由于这一事实，需将图象投影光学系统设计成在此图象投影位置上将此整个视场上的象差控制到某个值之下。满足这一规格的透镜镜筒应有1m长。为此需要有某种规模的抗振系统，而这就对此设备加上了一些限制。由于可把相似的规律应用到唯一地采用了静电场的光学系统中，因而若可将视场设计得较窄，则可使透镜转筒长度按比例地缩短。
此外，若是相关的投影图象中的畸变较大，则在此TDI传感器积分中边缘区与中央区图象之间的图象失配也会变得较大，而这样一种综合效应可以作为图象散焦现象出现。为了处理这一问题。设计规格要求将畸变例如减少到1.6μm之下，这一数值在整个视场上相当于1/10象素，而此要求却导致了更复杂的光学机构因而需要更长的透镜镜筒。根据畸变随视场尺寸按三次幂比例地加大事实，视场越小畸变也越小，同样也会使积分中边缘区与中央区之间的图象失配减少，同样还可由较小的视场允许较大的畸变，由此可简化光学机构和缩短透镜镜筒。
发明内容
本发明是鉴于上述先有技术中存在的问题而提出的，其目的在于提供这样一种TDI检测装置，由它可使图象投影光学系统中光学器件所固有的畸变影响减至最低限底，并在同时能保证一定的数据传输量、使封装中的插针数最优化、减化机构和缩短透镜镜筒长度。
本发明的另一目的在于提供这样一种馈通装置，它可以在即使增加了要连接的插针数时也能将连接力控制到很小，由此可以防止通过以馈通装置连接的TDI传感器之类的装置发生任何破损。本发明又另一目的在于提供这样一种馈通装置，它能以高速率和高频率传输信号，并可有效地起动在高频下起动的多个半导体传感器或CCD和/或TDI，由此得以以高的可靠性和高的处理量检查缺陷。
本发明的再一目的在于提供一种利用上述TDI检测装置和馈通装置的电子束设备。
本发明又另一目的在于提供一种半导体器件制造法，用以提高器件产品的成品率和防止输送出任何废品。
本发明的TDI检测装置的特征在于具有用来检测由图象投影光学系统的投影形成的电子图象的TDI传感器，其中此TDI传感器的象素阵列可根据此图象投影光学系统的光学特征作自适应组合。
具体地说，本发明的TDI检测装置的特点在于，通过采用这样一种极简单的装置，即此象素阵列根据图象投影光学系统的光学特征作自适应组合，能使此图象投影光学系统中光学器件固有的畸变可最大限度地消除，同时能保证一定的数据传输量、使机构简化并缩短透镜镜筒的长度。
根据此TDI传感器的象素自适应组合阵列的最佳实施例，此TDI传感器的特征在于，它具有多个积分级而能够尽可能地缩小图象投影光学系统的视场，以使视场中最大的可接受畸变设定得较大。在此实施例中可以适当地调整积分级数以消除图象投影系统视场中周边区可使畸变放大的影响。
此外，TDI传感器中的积分级数应确定为不会减少传感器的数据传输率但可尽可能地不增加封装中的插针数。
在此最佳实施例中，如同具有上述方式下自适应组合的象素阵列的TDI传感器例子中，行数应基本上与积分级数相等。
在另一实施例中，可以在组合成唯一地包括TDI传感器而没有任何与其连接的外围设备的封装状态下，提供上述的TDI检测装置。
在又另一实施例中，所述的TDI检测装置还包括用于处理来自所述TDI传感器的检测信号的图象处理装置、设置用来将所述TDI传感器与所述图象处理装置分开到不同环境中的凸缘，以及有效地用来互联此TDI传感器与图象处理装置以让它们之间能通过该凸缘传送信号的馈通装置。
上述凸缘最好用来将这些不同环境相互分成其中含压力的或含气体的类型。例如若是在电子束设备内部保持为真空的条件下，此TDI传感器设在真空型而图象处理装置设在大气侧，而这两个装置由馈通装置有效地互连而得以在其间允许传输信号，然后可以在电子束不受空气影响的条件下适当地获取二次电子图象。
在一特别理想的实施例中，此馈通装置包括与该图象处理装置连接的第二插针而它与连接到TDI传感器上的第一插针组成一对，还包括将此第一插针与第二插针连接的插座装置，其中的插座装置配备有弹性装置，用来提供反抗此第一插针与第二插针之间连接力的弹力。最好分别提供有一批这样的第一插针、第二插针与插座，以使该馈通装置可确定出一批连接点。
这样，由于在本发明的馈通装置中，在将第一插针与第二插针互连时由弹性装置提供了弹力，就只需用不大于先有技术中插销与插座间相连作业中生成的连接力的约1/5-1/10这样小的连接力而在其间形成连接。
因此，尽管增多了连接点的个数，从整体上说却能减小连接力而能可靠地防止连接时使TDI传感器破裂。此外，由于增加了连接点数，就能在高速与高频下传输信号，从而能实现通过较高频率激励提供较高数据传输率的这样一种TDI传感器。
如上所述的具有自适应组合的象素阵列且通过具有弹性装置的馈通装置与图象处理装置连接的象素阵列，能够方便地把它加入到电子束设备中。本发明的电子束设备包括用于产生一次电子束的电子源、将此一次电子束在样本上聚焦成图象的照明光学系统、用于对由样本发射的二次电子进行图象投影的图象投影光学系统，以及按以上所述定义的TDI检测装置，此装置按顺序排列检测图象投影的二次电子图象。
应该注意到本申请的权利要求书和说明书中涉及到的词“二次电子”，可以包括由于一次电子入射能量从样本本身发射出的二次电子以及由样本上反向散射的一次电子造成的反向散射电子。
在这种电子束设备中，由于此加入的TDI传感器的象素阵列根据图象投影光学系统的光学特征已是自适应组合的，此图象投影光学系统的有效视场可以设计得很小而能减小电子束设备中的透镜镜筒。此外，由于在此光学设计中能使可接受的畸变较大和/或减小除球面象差之外的几何象差以及减小除轴向色差之外的色差，故可减化光学机构。还由于能将改进了数据传输率等的TDI装置加入到电子束设备中，于是可以更有效地进行样本表面上结构的评价、通过放大的图进行观察、评价材料和检查电的连续性。
这样，可以在至少已完成了晶片处理的一道工序之后，用上述电子束设备来评价样本或晶片。因此，就表面检查而论，具有的最小线宽等于或小于0.1-5μm的高密度图案中的任何缺陷都能以高精度与高可靠性以及高通量检测出。
根据本发明的另一方面，上述馈通装置可以作为独立装置提供。也就是说，此馈通装置的特征在于它包括有一插座接触件，用来使可与一装置连接的一插针和可与其他装置连接的其他插针互连，此其他装置由分隔装置与上述一装置分隔到不同环境中，上述插座接触件则具有一弹性件。此外，所述馈通装置最好能分别包括一批所述的插针、所述的其他插针与所述的插座接触件以确定出一批连接点。此外，上述分隔装置最好可以用来将所述环境相互分隔成其中所含压力或所含气体不同的类型。
本发明的馈通装置中所述的一个插针可以与不仅是由TDI而且可以由其他装置如MCP、FOP与CCD所代表的一个装置连接。此外，上述其他插针则可连接到分隔装置上。
根据本发明的又另一个方面，可以作为独立装置提供插座接触件，它可用来使与一个装置连接的一个插针同可与其他装置连接的其他插针互连，此其他装置与上述一装置分隔到不同的环境中。此插座接触件的特征在于具有一弹性件。
图1是示意图，说明本发明的TDI传感器中象素阵列的自适应组合；图2是示明本发明的馈通装置的实施例的剖面图；图3示明适用于本发明的馈通装置中插座接触件的一个例子的剖面图与侧视图；图4示明适用于本发明的馈通装置中插座接触件的另一个例子的剖面图与侧视图；图5是示意性透视图，示明适用于所述实施例且设于真空侧的装置安装到表面检查设备中的过程；图6是示意性剖面图，示明适用于所述实施例的连接单元的安装过程；图7是适用于本发明的馈通装置中插座接触件又另一例子的局部剖面图；图8是适用于本发明的馈通装置中插座接触件又另一例子的局部剖面图；图9是采用本发明的馈通装置的图象投影型的电子束检查设备的示意图；图10是例示半导体器件制造方法的流程图；图11是示明此半导体器件制造方法中光刻工艺的流程图；图12是说明先有技术的表面检查设备的示意图；图13是示明先有技术的馈通装置中插座与插针的剖面图；图14是示明先有技术的馈通装置中插座与插针安装过程的示意性剖面图。
具体实施形式下面参看
本发明的最佳实施例。
TDI传感器以下讨论用来确定TDI传感器的积分级的最佳数。表1表明一视场，即传感器有效区的对角线长度、对于不同水平分辨率和不同积分级数且其总象素数保持为与一既有TDI传感器的基本相等的，TDI传感器的整个视场上的最大可接受畸变。
表1
从表1可见，此视场对于积分级数为1024的TDI传感器为最小，而由于积分级数的增多最大可接受畸变而增大。
图1说明如何去测定最大可接受畸变，用细线标绘出的格子表明此TDI传感器的象素阵列。由图象投影光学系统投影到TDI传感器一可接收平面上的图象，若无畸变则应为与TDI传感器象素阵列对应的图象，但此图象由于不存在畸变而可以投影成例如由粗线描出的格子。由于畸变的大小与互视场中心的距离立方成正比，因而在图象的周边部分要比其中心部分观察到有较大的畸变，而在图象的隅角部分便感生出最大的畸变。于是，设以δmax表示此最大可接受畸变，以rmax表示图象中心与图象隅角间的距离，则在离图象中心处距离为r处所测量的畸变可以表示为式δ＝(σmax/rmax)r3。
要是将畸变了的图象投影到此TDI传感器的可接收平面上，不然将进入TDI传感器象素中的某些图象数据就可能落到该范围之外，当这些图象为这批积分级沿积分方向积累时，就会导致对比度的降低或于其行象素中出现未聚焦的图象。为了定量地确定此畸变量的大小，于此评价中引入了有效面积比。此有效面积比定义为此TDI传感器由于畸变的某种偏差投影的图象数据的各象素的重叠面积(图中阴影区确定的面积)为一象素面积所除的结果。但在事实上，具有偏差的图象数据也会在图象形状上出现畸变，这种效应在此种处理中可不予考虑而唯一地考虑了错位性。由于错位性的大小是由上述的δ表示，而错位的方向则确定为图象中心与有关象素位置连线的方向，因此若以rx表示图象中心至此象素位置的水平距离、以ry表示沿积分级方向的距离、以σx表示这一错位的水平分量而以σy表示这一错位沿积分级方向的分量时，则可建立下述关系式
σx＝δrx/r，σy＝δry/r因此，该有效面积比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。
行象素中图象的对比度或散焦度可以根据值∑Rs/n评价，此值定义为各象素中有效面积Rs的积分除以积分方向中积分级数n，即平均化的结果。
在上述处理中，将前述表1中的值用来确定满足式∑Rs/n＝0.9(即平均的面积失配为10％)的δmax。在此过程中，TDI传感器的象素阵列业已由所考虑的光学特性最优化。此外，即使是在此最优化之后也最好可将检查的处理量保持到与既有情形相同的高。为此应将每单位小时的数据传输量作均等地设计。
既有的TDI传感器于1/250KHz＝4μS时间内可传输2048个图象信号。但用于从一个信号终端不受任何噪声影响正常取出信号的数据传输率通常是在25MHz的范围内。根据这一事实，在当前的实际工作中，这2048个图象信号是由32个信号终端各个的部分电荷所传输。这就是说，能够于4μs内由每一个信号终端充分地取出2048/32＝64个图象信号。由于4μs×25MHz＝100，显然能可靠地取出64个图象信号。实际上，为了在数据传输中将积分方向上积累的电荷传输给CCD，除了这64个图象信号之外，还要求保证有额外的时间，用于将约20的过计时象素计数转换到数据传输率之中。因此，64+20＝84＜100表明了上述的数据传输率仍然被视之为是充分的。
如上所述，具有最优化的象素阵列的TDI传感器常具有较大的积分级数，但相反水平方向的象素数则易于减少。因此能够在行速率一个周期中传输的图象信号数减少了。这就是说，要是不希减少每单位时间的图象信号传输量，就必须减小行速率。由于表示一信号终端处的传输能力的数据传输率的上限是不变的，在行速率一个周期中由一个信号终端求得的数据量将减少。在行速率一个周期中所传输的图象信号总量也将减少，但是为了补偿每个信号终端所减少的数据传输量，就应增加信号终端数，这会导致TDI传感器中插针数的增加和/或封装区的扩展。
表2表明了具有不同象素阵列的TDI传感器中所需的数据传输率、极限数据传输量、信号终端数与每个信号终端每个周期的数据传输量。上述极限数据传输量是由25MHz除以行速率决定的，而上述每个信号终端每个周期的数据传输量则是由水平分辨率除以信号终端数再加上过计时象素数20决定的。此信号终端数是这样地决定的，使得每个信号终端每个周期的数据传输量不超过此极限数据传输量。从表2可知，当水平分辨率降至低于1024，信号终端数便迅速增加。安装于既有的TDI传感器中的插针数约为200。事实上，插针数仅仅是与信号终端数成正比的增加这一说法并不正确，但要是作这样的假定时，此TDI传感器则要求插针数对于水平率768为500，而对于水平分辨率512为1000。插针数这样地增加并不是所希望的，特别是在用于透镜筒内的真空条件中的TDI传感器的情形中，用来将信号取出到大气环境中的馈通装置的费用会激剧增加。
表2
对于考虑了TDI传感器的光学特征与信号终端数的此TDI传感器中优化的象素阵列所作的研究结果表明，具有象素阵列定义为水平分辨率1024×积分级数1024的TD传感器是采用图象投影光学系统的电子束缺陷检查设备中最优的检测装置，这是由于有最小的视场而信号终端数增加得较少。
此外，由于这种TDI传感器具有的视场其大小相当于既有的TDI传感器的2/3倍，而透镜镜筒在尺寸上按照相似的规律可以减小到已有的透镜镜筒的尺寸的约2/3，此外，与减小了的视场相结合，还可以期望减小除球象差外的几何象差和除轴向色差外的色差。
馈通装置下面参考
本发明的馈通装置的最佳实施例。参看图2，标号50总体地指出一馈通装置。此馈通装置50包括插座接触件54作为主部件，用来使安装在作为分隔不同环境的凸缘51上的一个插针52和与这一个插针52组成对的另一插针53互联。所示明的凸缘51分开大气环境(图2中所确定的下部区)和真空环境(图2中确定的上部区)。
凸缘51包括金属凸边的外部件55和绝缘材料如玻璃如陶瓷制的内部件56。内部件56经焊接工艺等接附到外部件55之上而形成整体。内部件56上形成有一或多个通孔57，插过此通孔的插针52能由银合金焊接等方法牢靠地固定住。可将热膨胀系数与上述绝缘材料近似的金属如柯伐合金用作制造插针52的材料。插针52的底端连接一装置58例如设于大气侧的TDI摄像机。另一方面，插针52的顶端则配合到插座接触件54底端的偶联孔62中。
插座接触件54中，于其各端接附有螺簧61或弹性件的底座59与60，此弹簧设置成可有效地沿插座接触件54的轴向(图中的上下方向)运动。设于螺簧61底端的底座60可与插针52的顶端接触。
孔径小于设在此底端的偶合孔62的偶联孔63形成在插座接触件54的顶端侧，与插针52配对的另一插针53则插过偶联孔63。热膨胀系数近似于上述绝缘材料的金属如柯伐合金可用作制造插针53的材料。如上所示，插针53的底端可与设在螺簧61的顶端上的底座59接触。此外，插针53的顶端与一装置64如设于真空侧的TDI传感器连接。装置64虽然最好是装配有图1所示取自适应组合的象素阵列的TDI传感器，但装置64也可以是任何其他的半导体器件。
按照插针62与底座60接触以及插针53与底座59接触的组合，可以在设于大气侧的装置58如TDI摄像机和设于真空侧的装置64如TDI传感器之间形成电连接。此外，插针52、插针53与具有以底座59、60分别接附到其各端的螺簧61的插座接触件54，一起构成了馈通装置50的连接单元，而在这种设备中可以设置多个连接单元。图2示明的馈通装置50中设有两个连接单元。
下面说明馈通装置50的连接单元的偶联方法。如图2与图6所示，固定地安装于凸缘51上的插针52的顶端配合到插座接触件54底端的偶联孔62中。这种配合的结果使插针52的顶端与设于插座接触件54内螺簧61底端上的底座60接触。然后将插针53的底端插入插座接触件54上端的偶联孔63内，压向设于螺簧61顶端上的底座59。螺簧61即沿插座接触件54的轴向(图2中的上下方向)成为收缩态。使螺簧61能通过底座59、60沿上述轴向推压(偏动)插针52与53。
这就使得插针52与53通过各端设有底座59与60的螺簧61电连接，而由此使设于大气侧的装置58如TDI摄像机和设于真空侧的装置64如TDI传感器电连接。
图5示明了设于真空侧的装置64如TDI传感器安装到表面检查设备的室中的安装过程。首先如前所述，固定于凸缘51内部件56上的插针52的顶端配合到插座接触件54的底端中的偶联孔62内。配合的结果使得插针52的顶端同设于螺簧61底端同设于插座接触件54内螺簧61的底端接触。
然后，如图5(a)所示，与装置64例如TDI传感器连接的一批插针53的每个的底端插入各插座接触件54的顶端，从而压向螺簧61顶端所设的底座59，如图2所示。螺簧61沿插座接触件54的轴向(图2的上下方向)成收缩状态，得以通过底座59与60沿所述轴向向外推进(加力)插针52和53。这样可使插针52与53通过在各端分别装附有底座59与60的螺簧61电连接，而由此使设于大气侧的装置58例如TDI摄像机与设在真空侧的装置64例如TDI传感器相互电连接。
此外，由于连接到装置64如TDI传感器上的此多个插针53中每个的底端插入于设在各插座接触件54顶端的偶联孔63内，则如图5(b)所示，装置64如TDI传感器就能依次安装到插座接触件54之上。装置64的外框架上设有保持件67，可用螺钉68固定到凸缘51的内部件56上，由此确保将装置64牢靠地安装于凸缘51之上。上面安装了装置64的凸缘51又安装到室69上，如图5(c)所示，使安装有装置64的这一侧定向成朝向真空侧。
根据上述实施例，由于插针53与插座接触件54和插针52之间建立连接，通过将与装置64如TDI传感器所连接的插针53插入插座接触件54的偶联孔63以反抗螺簧61的推力(偏动力)而压向底座59，而形成了电连接，因而这种连接所要求的连接力只相当于先有技术中为使插针与插座配合需加连接力大小的1/5-1/10。
例如，包括TDI的半导体传感器若用作设于真空侧的装置64，且此传感器设有200个插针，对于数据传输率≥500MHz的情形，在先有技术中需有约200kg的连接力，因而这种装置如TDI某些时候就会由有这种强制连接而破裂，相反，依据上述实施例可以用极小的连接力建立连接，因而能防止上述的可能破裂。
由于只需这么小的连接力，本发明的馈通连接系统特别是在有大量的插针即布置有大量的所述连接单元时就非常有效。此外，当提供大量的上述连接单元时，就能高速与高频地传输信号而可有效地起动多个在高频下驱动的半导体传感器或CCD和/或TDI，从而能更有效地进行下述作业评价样本表面上的结构、通过放大的图观察、评价材料与检查电的连续性。再有，就装面检查而论，能以高精度、高可靠性与高通过量检查具有最小行宽等于或小于0.1-5μm的高密度图案的任何缺陷。
尽管在上述实施例中是把凸缘51用来将大气环境(图2的下部区域)与真空环境(图2的上部区)相互分开，但本发明并不限于这种组合，而且凸缘51也可用来分开具有不同压力或含有不同气体类型的任何环境。另外，虽然对凸缘51而言，装置58已安排成设于大气侧的装置而TDI则是作为设于真空侧的装置64，但本发明并不局限于此，而这样一类装置如MCP、FOP或CCD都可以与凸缘51连接。
又如图3所示，可将插座接触件54设计成使其内径为0.5mm、壁厚为0.2mm而长度为15mm，同时于插针52所插入的一端还形有一狭缝70，即形成有一偶联孔62使之沿插座接触件54的轴向延伸。设置此狭缝70便于将插针52配合到插座接触件54的偶联孔62内。
此外，若是将此插座接触件54置于不同压力的环境中，如真空环境中，则可于插座接触件54的侧面形成一或多个孔口如图4中标号71所示，使得能通过这种孔71对插座接触件54内抽真空，从而防止周围的气体压力退化。在这方面，若是不设置孔口71，则插座接触件54中的气体有可能逐渐地从其两端所设的偶联孔62、63中排出。而这会起到限制周围真空压力的负反应。再有，若是采用传感器如MCP或CCD来检测压力环境，则有时可能降低传感器的工作寿命。
在上述实施例中是把螺簧用作弹性件，但其他器件如螺旋带也可用作弹性件。如图7(a)所示，插座接触件74由包括上插座75和下插座76的整体单元构成。用来插入插针53的偶联孔77是形成于上插座75的顶端面孔口71则形成于其侧面。类似地，用来装配入插针52的偶联孔78则形成于下插座76的底端面孔口71则形成于其侧面中。上插座75的底端刚性地连接到下插座的顶端上，由此形成插座接触件74。
在上插座75中提供螺旋带79作为弹性件。螺旋带79包括上环件80、下环件81和一束弹性螺旋丝82、此螺旋丝束82用来将上环件80与下环件81连接。螺旋丝束82的每根丝部件螺旋地在上环80与下环81间延伸。此螺旋带79装入上插座75内，而下环件81则连接到上插座75的底端的内底面上。上环件80构造成使其内径大于插针53的外径。
现在说明偶联过程。首先将插针52的上端部插入下插座76的偶联孔78内。然后将插针53的底端插过上插座75的偶联孔77，先期通过螺旋带79的上环件80，然后反抗在此作用的向内弹性力而推入螺旋丝束82内。当插针53已插过上环件并推入螺旋丝束82后，如图7(b)所示，让上环件80相对于下环件81旋转，以使螺旋丝束82成为以其中央部分受压而向外扩展的状态。在此状态下。螺旋丝束将其自身的弹性力作用到插针53的周围而将插针53内压。这样就通过螺旋带79、上插座75与下插座76在插针52与53之间建立电连接。如上所述，由于当插针53插入上插座75的中央部分时，一个环件相对于另一个环件转动，这样就可允许插入，于是可减小插插入时的阻力而能较容易地进行偶联操作。
如上所述，通过将插针53反抗螺旋丝束82的向内弹性力而插入螺旋丝束82中而在插针53与插座接触件74从而与插针52形成了电连接，因而这种连接只要求相当于先有技术使插针与插座相配合时所加连接力的1/10-1/5即可。此外由于这种连接已是在丝环绕插针的条件下建立，就可以减少这种连接中的阻抗从而可以实现信号的高频(例如≥150MHz)响应。
由于这种螺旋带型的连接力小到如图2、5与6所示的实施例中的连接力，此连接系统特别是在这多个插针的个数多达例如≥100即同于所设置的连接单元个数的情形时特别有效。此外，提供大量的所述连接单元能在较高速率与较高频率下传输信号，从而能有效地起动在高频下驱动的半导体传感器或CCD或TDI，从而就能更有效地进行下述种种操作例如评价样本表面的结构、通过放大的图观察、评价材料以及检查电的连续性。再有，就表面检查而论，能以高精度、高可靠性与高通过量检查具有最小行宽≤0.1-5μm的高密度图案的任何缺陷。
在图7所示的实施例中，将螺旋带79用作弹性件，或者也可取代螺旋带79将网状带83用作弹性件，如图8所示。此网状带83包括上环件80、下环件81与弹性网件84。网件84用来连接上环件80与下环件81。于偶联过程中，首先将插针52的顶端配合到下插座76的偶联78内，如图8(a)所示。然后将插针53插过上插座75的偶联孔77，先期通过网状带83的上环件80而反抗于施加的向内弹性力推入网件84中，网件84即处于其中央部分受推而向外膨胀的状态下，同时此上环件80则移向下环件81，如图8(b)所示。在此状态下，网件84将其弹性力施加于插针53的周围将其内推。这就通过网带83、上插座75与下插座76而在插针52与53之间建立电连接。如上所述，由于当插针53插入上插座75的中央部分内时，一个环件沿此方向接近另一环件而容许这种插入，于是可以减小插入时的阻力而能较容易地进行偶联。或者，可与上述实施例不同，采用一批沿对角线系紧的丝来取代螺旋线。在此情形下，当插针插入，与此插入的部分相邻的丝便可卷绕到插针之上而因此扩展。这样就可增多与插针的接触件数，从而便改进了接触件的信号高频特性和高速传输特性。
如上所述，由于通过将插针53反抗网件84的向内弹性力推入网件84内于插针53和插座接触件74因而与插针52形成了电连接，因而这种连接只要求相当于先有技术使插针与插座相配合时所加连接力的1/10-1/5即可。此外，由于这种连接中的阻抗可以减小，从而可以实现信号的高频(例如≥150MHz)响应。
由于这种网带型的连接力小到如图2、5、6与7所示的实施例中的连接力，此连接系统特别是在这多个插针的个数多达例如≥100即同于所设置的连接单元个数的情形时特别有效。此外，提供大量的所述连接单元能在较高速率与较高频率下传输信号，从而能有效地起动在高频下驱动的半导体传感器或CCD或TDI，从而就能更有效地进行下述种种操作例如评价样本表面的结构、通过放大的图观察、评价材料以及检查电的连续性。再有，就表面检查而论，能以高精度、高可靠性与高通过量检查具有最小行宽≤0.1-5μm的高密度图案的任何缺陷。
电子束设备下面说明采用上述馈通装置的图象投影型电子束设备。应该指出，传感器如上面参考图1已描述的TDI，以及EBCCD 与CCD，它检测电子束并输出信号，或者是检测光并输出信号的另一种传感器，它们可以用作设于真空侧的装置(图2中以标号64指明的装置)。此外，所检查的对象可以是硅片以及在此硅片表面上制造半导体电路的图案结构。应该认识到，进行检查中所辐射的射束如电子束是为了测定是否存在有缺陷如尘埃、连续性中断、网纹状图案或是短缺性缺陷，用以确定用于进行分类的状态或类型。
如图9所示，从电子枪1发射出的电子束2通过成形孔(未图示)而形成矩形，由两级简缩透镜3、4收缩取适当形状，在EXB滤波器5的偏转中心面上聚焦成1.25mm的方形图象。这一取适当形状的电子束为此EXB滤波器偏转而垂直于样本10，为静电透镜8、9减小1/5倍，然后辐照到样本10上。从样本10发射出的二次电子11具有与表明样本10上图案的数据相对应的强度，为静电透镜9、8、12与13所放大，然后进入检测器14(在图2中是由标号64标明的装置)。检测器14产生与进入的第二电子束11的强度相对应的图象信号，将其与基准图象比较以检测样本10上的任何缺陷。
静电透镜9与8在一起构成一对称的片状透镜单元，而静电透镜12与13也在一起构成另一对称片状透镜单元，于是这些静电透镜9、8、12与13构成了一组无畸变的透镜。但要是例如在电极上有任何脏物，就会发生某种程度的畸变，而最好是在样本10的表面上按规则的间隔设定基准图案来测定畸变，而得以计算出用于补偿此畸变的参数。
另一方面，当样本11是在上面有选择性地形成了氧化物膜或氮化物膜的晶片时，则仅仅补偿由光学系统造成的畸变是不充分的，还要求在获得图象数据后从图集边缘选择一个典型的点，将此点的实际数据与基准图象对应的数据比较，补偿畸变，再据在此补偿之后的比较检测缺陷。
此外，对于包含有多个相同小片的晶片，可以对各个小片在所检测的图象间进行比较来检测有缺陷的部分，而不需采用上述的基准图象。例如要是测定出对于一个小片第一次检测出的图象与对于另一小片第二次检测出的图象不相似时，面对于又一小片第三次检测出的图象与该第一次检测出的图象相同或相似时，则可以判断此第二次检测出的小片图象不具有缺陷。要是对于这种比较性匹配采用更详细的算法，则也可检测出第二小片图象中所确定的缺陷部分。
半导体器件的制造方法现在参看图10与11来说明应用装备有前述各实施例中所述馈通装置的图象投影型电子束设备制造半导体器件方法的实施例。
图10是例示半导体器制造方法的流程图。该例中的制造方法包括以下主要步骤。
(1)制造晶片的晶片制造步骤(或准备晶片的晶片准备步骤)。(步骤100)(2)采用在曝光中制配掩模的掩模制造步骤(或掩模准备步骤)。(步骤101)(3)对晶片进行任何所需加工处理的晶片加工步骤。(步骤102)。
(4)对晶片上形成的芯片逐一进行裁切使它们成为有效用的芯片组装步骤。(步骤103)(5)检查已组装芯片的芯片检查步骤。(步骤104)应该指出，以上各个步骤还包括若干子步骤。
在这几个主步骤中，对半导体器件的性能起到关键影响的最重要步骤则是晶片加工步骤(3)。在此步骤中，所设计的电路图案相互叠层于晶片上，形成多个芯片，用作存储器与MPUs。这一晶片加工步骤包括下述几个子步骤。
(A)用作绝缘层的介质膜和/或形成为布线区或电极区的金属薄膜，或类似膜层的薄膜淀积步骤(用CVD法或溅射法)。
(B)氧化已形成的薄膜和/或晶片基片的氧化步骤。
(C)采用掩模(光网)有选择性的处理此薄膜层和/或此晶片基片以形成光刻胶图案的光刻步骤。
(D)根据光刻胶图集(例如采用干刻蚀工艺)加工薄膜层和/或晶片基片的蚀刻步骤。
(E)离子/杂质注入与扩散步骤。
(F)光刻胶剥除步骤。
(G)检查加工完的晶片的检查步骤。
应注意，晶片的加工步骤必须根据晶片中所含的膜层数重复地进行，这样来制成可以按照设计进行工作的器件。
图11示明包括在所述晶片加工步骤中作为其核心步骤的光刻步骤。此光刻步骤又包括下述的各步骤。
(a)事先以光刻胶涂布上面形成有电路图案的晶片的光刻胶涂层步骤。(步骤200)(b)使光刻胶曝光的曝光步骤。(步骤201)(c)使已曝光的光刻胶显影来获得光刻胶图案的显影步骤。(步骤202)(d)使已显影的图案稳定的退火步骤。(步骤203)所有上述的半导体器件制造步骤、晶片加工步骤与光刻步骤都属周知的，不必另行说明。
当把本发明的缺陷检查方法与设备应用到上述晶片检查步骤(G)中，即会是具有微小图案的半导体器件也能在高的通过量下进行检查，这样能进行100％的检查，提高了成品率同时制止了输出任何有缺陷的产品。
权利要求
1.TDI检测装置，它具有用以检测通过图象投影光学系统投影形成的电子图象的TDI传感器，此装置的特征在于上述TDI传感器中的象素阵列是依据所述图象投影光学系统的光学特性作自适应组合。
2.权利要求1所述的TDI检测装置，其中所述TDI传感器具有多个积分级，它们可将上述图象投影光学系统的视场减小到最低可能限度，而得以将此视场中最大可接收畸变设定得较大。
3.权利要求2所述的TDI检测装置，其中上述积分级的个数经确定成可使所述传感器的数据传输率不减少但是不使封装中的插针数作尽可能地增多。
4.权利要求3所述的TDI检测装置，其中涉及的行数大致等于积分级数。
5.权利要求1至4中任一项所述的TDI检测装置，其中所述装置构造成唯一地包括所述TDI传感器的封装。
6.权利要求1至4中任一项所述的TDI检测装置，其中还包括用于处理来自所述TDI传感器的检测信号的图象处理装置；设置成将所述TDI传感器与所述图象处理装置分别分开到不同环境中的凸缘；用于将所述TDI传感器与所述图象处理装置作有效的互连以允许通过此凸缘传输信号的馈通装置。
7.权利要求6所述的TDI检测装置，其中所述馈通装置包括与所述图象处理装置连接的第二插针，此第二插针同与所述TDI传感器连接的第一插针组成一对；以及用来将上述第一插针与第二插针连接的插座装置，而此插座装置装备有弹性装置，用来提供反抗此第一插针与第二插针间连接力的弹性力。
8.权利要求7所述的TDI检测装置，其中此装置包括多个所述的第一插针、多个所述的第二插针与多个所述的插座装置，而所述馈通装置则确定多个连接点。
9.权利要求6所述的TDI检测装置，其中所述凸缘分开其中含有压力或含有气体的不同类型的环境。
10.电子束设备，它包括产生一次电子束的电子源；将此一次电子束于样本上聚焦成图象的照明光学系统；用以将上述样本发射出的二次电子进行图象投影的图象投影光学系统；以及如权利要求7所述规定的TDI检测装置，它安排成可检测到图象投影的二次电子图象。
11.半导体器件制造方法，其中将权利要求10之中所规定的电子束设备用于在晶片加工过程中或在此晶片加工步骤的至少一个完成之后，去评价所述样本或晶片。
12.馈通装置，它包括用以将可与一种设备连接的插针和可与此一种设备为分隔装置分开到不同环境中的另一种设备连接的另一种插针互连的插座接触件，其中所述插座接触件具有弹性件。
13.权利要求12所述的馈通装置，其中所述设备包括多个上述插针、上述另一种插针和上述插座接触件，而确定出多个连接点。
14.权利要求12或13所述的馈通装置，其中所述分隔装置分出其中含有压力或含有气体的不同类型的环境。
15.权利要求12或13或14所述的馈通装置，其中所述插针与用作上述一种设备的MCP、FOP、CCD或TDI连接。
16.权利要求12所述的馈通装置，其中所述另一种插针是连接到上述分隔装置之上。
17.用以将可与一种设备连接的插针和可与此一种设备为分隔装置分开到不同环境中的另一种设备连接的另一种插针互连的插座接触件，其中此插座触件具有弹性件。
全文摘要
包括TDI传感器(64)与馈通装置(50)的电子束设备。馈通装置有插座接触件(54)，将连接到分出不同环境的凸缘(51)上的插针(52)和与之组成对的另一插针(53)互连，此插针(52)、另一插针(53)与插座接触件(54)共组成连接单元且此接触件(54)有弹性件(61)。因而即会设置多个连接单元，也能将连接力保持到可防止传感器破损的水平。插针(53)与其中象素阵列已根据图象投影光学系统的光学特性取自适应组合的TDI传感器(64)连接。此传感器有多个积分级，能将图象投影光学系统视场减至尽可能地小，以可于此视场中将最大可接收畸变设定得较大。此外可将积分级个数确定成使TDI传感器的数据传输率可不减少但不会尽可能地增多插针数。最好可使行的计数数大致等于积分级个数。
文档编号H01J37/22GK1520680SQ02809989
公开日2004年8月11日 申请日期2002年5月14日 优先权日2001年5月15日
发明者
山雅规, 畠山雅规, 佐竹彻, 司, 村上武司, 治, 渡边贤治, 野路伸治 申请人:株式会社荏原制作所