(57)【要約】ウェーハ等の試料のための化学的機械研磨装置（１００）に、検査装置（２５）を内臓させる。研磨装置（１００）はさらに、ロードユニット（２１）、化学的機械研磨ユニット（２２）、洗浄ユニット（２３）、乾燥ユニット（２４）およびアンロードユニット（２６）を備える。化学的機械研磨装置（１００）は、前工程（１０７）から試料を受け取り、研磨装置（１００）内の上記各ユニットによって各処理を行い、処理済みの試料を次工程（１０９）へと送る。各ユニット間の移動に試料ロード手段および試料アンローダ手段ならびに輸送手段は必要としない。
2005507561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハ等の試料のための半導体製造装置であって、欠陥検査装置を内蔵することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
前記欠陥検査装置が、エネルギー粒子線を用いた欠陥検査装置であって、エネルギー粒子照射部と、エネルギー粒子検出部と、情報処理部と、Ｘ−Ｙステージと、試料載置台とを備えた欠陥検査装置であり、該欠陥検査装置が前記半導体製造装置と一体となっていることを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項３】
前記半導体製造装置が、ＣＭＰ（化学的機械研磨）部、洗浄部、乾燥部、前記欠陥検査装置を有する検査部、ならびに、ロード部およびアンロード部を備えて構成されており、前記検査部が、前記ＣＭＰ部、前記乾燥部、および前記アンロード部のいずれか一つ又はいずれか二つあるいは三つに近接して設置されていることを特徴とする請求項１または２記載の半導体製造装置。
【請求項４】
前記半導体製造装置が、メッキ部、洗浄部、乾燥部、前記欠陥検査装置を有する検査部、ならびに、ロード部およびアンロード部を備えて構成されており、前記検査部が、前記メッキ部、前記乾燥部および前記アンロード部のいずれか一つ又はいずれか二つあるいは三つに近接して設置されていることを特徴とする請求項１または２記載の半導体製造装置。
【請求項５】
前記欠陥検査装置が電子線欠陥検査装置であり、前記半導体製造装置には洗浄装置及び乾燥装置が組み込まれていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか記載の半導体製造装置。
【請求項６】
前記電子線欠陥検査装置が差動排気システムを備えていることを特徴とする請求項５記載の半導体製造装置。
【請求項７】
試料表面の電子線照射領域を前記差動排気システムにより減圧するようになされていることを特徴とする請求項６記載の半導体製造装置。
【請求項８】
前記欠陥検査装置が走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）方式の電子線欠陥検査装置であることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか記載の半導体製造装置。
【請求項９】
前記電子線欠陥検査装置に用いられる一次電子線が複数の電子線で構成されており、試料からの二次電子は、Ｅ×Ｂフィルタ（ウィーンフィルタ）により一次電子線の光軸から分離されて複数の電子線検出器で検出されるようになされていることを特徴とする請求項８記載の半導体製造装置。
【請求項１０】
前記欠陥検査装置が写像投影型電子顕微鏡方式の電子線欠陥検査装置であることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか記載の半導体製造装置。
【請求項１１】
前記電子線欠陥検査装置に用いられる一次電子線が複数の電子線で構成されており、該複数の電子線は走査しながら試料に照射され、試料からの電子は、Ｅ×Ｂフィルタ（ウィーンフィルタ）により一次電子線の光軸から分離されて二次元又はラインイメージセンサで検出されるようになされていることを特徴とする請求項１０記載の半導体製造装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか記載の前記欠陥検査装置を内蔵した前記半導体製造装置を用いた、半導体製造および半導体検査方法において、
試料をロードするステップと、
前記試料を平坦化するステップと、
前記試料を洗浄・乾燥するステップと、
前記洗浄・乾燥後の試料を欠陥検査するステップと、
前記欠陥検査を行った試料をアンロードするステップと、
を備えた半導体製造および半導体検査方法。
【請求項１３】
請求項１ないし１１のいずれか記載の前記欠陥検査装置を内蔵した前記半導体製造装置を用いた、半導体製造および半導体検査方法において、
試料をロードするステップと、
前記試料をメッキするステップと、
前記試料を洗浄・乾燥するステップと、
前記洗浄・乾燥後の試料を欠陥検査するステップと、
前記欠陥検査を行った試料をアンロードするステップと、
を備えた半導体製造および半導体検査方法。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項の装置または方法を用いてプロセス途中のウェーハを検査することを特徴とする半導体デバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハ等の試料をリソグラフィー、成膜（ＣＶＤ、スパッタ、メッキ）、酸化、不純物ドープ、エッチング、平坦化、洗浄、乾燥等の半導体プロセス処理を行うとともに、これらの処理後のウェーハ等の試料における高密度パターンの形状観察や欠陥検査を高精度・高信頼性で行う装置に関する。本発明はまた、該装置を用いてデバイス製造プロセス途中のパターン検査を行う半導体デバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各々の半導体製造装置と、形状観察装置又は欠陥検査装置とは、別々の独立した装置（スタンドアロン装置）として製作され、ラインの中でも別々に配置されていた。このために、一つの半導体プロセス処理が済んだウェーハ等の試料はカセットに入れて、何らかの輸送手段により一つの半導体製造装置から直接に、又は洗浄・乾燥装置を経て、検査装置へと運ぶ必要があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のように各装置を配置構成した場合、各装置間に試料輸送手段が必要となり、また、各装置ごとに試料をカセットに対して出し入れするローダ手段およびアンローダ手段が必要となる。このため、装置設置面積を多く必要とし、装置の総合費用も多くなり、またウェーハ等の試料の汚染の確率も多いという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題を解決するためのもので、各装置間の輸送手段を省き、各装置のローダ手段およびアンローダ手段を共有化することによって、装置設置面積を減少させ、装置の総費用を低減し，更に試料汚染の確率を低減させ、プロセスの歩留まりを向上させることのできる半導体製造装置および方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するため、本発明によれば、ウェーハ等の試料のための半導体製造装置であって、欠陥検査装置を内蔵することを特徴とする半導体製造装置が提供される。この発明によれば、半導体製造装置の中に欠陥検査装置を内蔵するため、ロード部により取り入れられたウェーハ等の試料は、一つの製造工程が終了した後、前記装置内で欠陥検査装置へと移動され、欠陥検査装置で検査後、アンロード部から取り出される。したがって、ロード部とアンロード部とは、これまでそれぞれの装置の数だけの組数が必要であったが、本発明によればこれを一組にすることができる。また、半導体製造装置と欠陥検査装置の間のウェーハ等の試料輸送装置も省略することができる。したがって、装置の設置床面積を減少でき、また、装置の総費用を低減し、更にウェーハ等の試料の汚染の確率を低減させ、欠陥検査の結果を半導体製造装置へフィードバックさせることによりプロセスの歩留まりを向上できる。
【０００６】
上記欠陥検査装置は、エネルギー粒子線を用いた欠陥検査装置とすることができ、該欠陥検査装置は、上記半導体製造装置と一体とすることができる。エネルギー粒子線またはエネルギー線という概念は、電子線、Ｘ線、Ｘ線レーザ、紫外線、紫外線レーザ、光電子および光を含む。また、かかるエネルギー粒子線またはエネルギー線を利用した欠陥検査装置は、少なくとも、エネルギー粒子照射部と、エネルギー粒子検出部と、情報処理部と、Ｘ−Ｙステージと、試料載置台とを備えている。
【０００７】
半導体製造装置は、ＣＭＰ（化学的機械研磨）部、洗浄部、乾燥部、前記検査装置を有する検査部、ならびに、ロード部およびアンロード部を備えて構成してもよい。さらに、検査部を、ＣＭＰ部、乾燥部、アンロード部のいずれか一つ又はいずれか二つあるいは三つに近接して設置してもよい。この特徴によれば、装置全体の設置面積が縮小化でき、また、平坦化処理、洗浄、乾燥、検査の４機能を１台の装置で行うことが可能になり、さらに、主要素部分を近接化したために、より効率を高めることができ、更に設置床面積を減少できる。
【０００８】
あるいはまた、半導体製造装置は、メッキ部、洗浄部、乾燥部、前記欠陥検査装置を有する検査部ならびにロード部およびアンロード部を備えて構成してもよい。さらに、検査部を、メッキ部、乾燥部およびアンロード部のいずれか一つ又はいずれか二つあるいは三つに近接して設置してもよい。この特徴によれば、メッキ装置においても上記ＣＭＰの場合と同様の効果が得られる。
【０００９】
上述した半導体製造装置において、欠陥検査装置を電子線検査装置とし、半導体製造装置には洗浄装置及び乾燥装置を組み込むことができる。この特徴によれば、ウェーハ等の試料は欠陥検査装置において、より高分解能の検査が可能になり、ビアや配線等の断線や導通不良等の電気的欠陥の検査が可能となる。また、洗浄装置及び乾燥装置を内部に組み込むことにより、従来は独立したスタンドアロン装置として設置されていた洗浄・乾燥装置に伴うロード部およびアンロード部の省略や、試料輸送装置の省略ができるので、装置の設置床面積を減少でき、また、装置の総費用を低減し，更にウェーハ等の試料の汚染の確率を低減させ、欠陥検査の結果を前記半導体製造装置にフィードバックさせることにより、プロセスの歩留まりを向上させることができる。
【００１０】
電子線欠陥検査装置は差動排気システムを備えてもよい。この特徴によれば、電子線装置の試料ステージの周りの空間を真空排気する必要が無くなり、またそのステージ空間前後のロードロック機構を省略して、ウェーハ等の試料を搬送することが可能になる。
【００１１】
さらに、試料表面の電子線照射領域を差動排気システムにより減圧するようにしてもよい。この特徴によれば、試料表面の電子線照射領域だけを排気することにより、より効率の良い排気システムを構成できる。
【００１２】
欠陥検査装置は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）方式の電子線欠陥検査装置としてもよい。この場合、電子線欠陥検査装置に用いる一次電子線が複数の電子線で構成されるものとし、試料からの二次電子はＥ×Ｂフィルタ（ウィーンフィルタ）により一次電子線の光軸から分離され、複数の電子線検出器で検出されるようにしてもよい。
【００１３】
あるいはまた、欠陥検査装置は、写像投影型電子顕微鏡方式の電子線欠陥検査装置としてもよい。この場合、電子線欠陥検査装置に用いられる一次電子線が複数の電子線で構成されるものとし、該複数の電子線は走査しながら試料に照射され、試料からの二次電子はＥ×Ｂフィルタ（ウィーンフィルタ）により一次電子線の光軸から分離されて２次元又はラインイメージセンサで検出されるようにしてもよい。この特徴により、電子線量及び２次電子光学系の分解能を向上させることができ、従ってスループットを向上させることができる。
【００１４】
本発明によれば、上述したいずれかの半導体製造装置を用いて、プロセス途中のウェーハを検査する半導体デバイス製造方法も提供される。かかる半導体デバイス製造装置により、プロセスの歩留まりを大きく向上させることができる。
本発明のいくつかの実施例を示す添付図面を参照しながら、以下に本発明を詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
第１図は本発明の半導体製造装置の例である、検査装置を内蔵する化学的機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polish）装置１００の構成を説明する図である。主な構成要素は、ロードユニット２１を備えるロード部１、ＣＭＰユニット２２を備えるＣＭＰ部２、洗浄ユニット２３を備える洗浄部３、乾燥ユニット２４を備える乾燥部４、検査ユニット２５を備える検査部５、アンロードユニット２６を備えるアンロード部６であり、これらが機能的に配置され、一体化された装置となっている。即ち、図１は各部が機能的に配置された本発明の１例を示している。また、図には示されていないが要所要所にはウェーハ等の試料のための搬送機構や、位置合わせ機構等が設けられている。ロード部１およびアンロード部６には、図示されていないが、ミニエンバイロメント機構（清浄化装置によりクリーン化した空気または窒素等のガスをダウンフローで循環させてウェーハ等の試料の汚染を防ぐ機構）が備えられている。試料搬送機構等には試料を固定する為に通常必要とされる、真空チャック機構、静電チャック機構、あるいはメカニカルな試料固定機構が備えられているが、図からは省略している。前記ロード部１およびアンロード部６は、独立して設ける必要は無く、一室、一基の搬送装置で済ませることもできる。一般に、前記ロード部１、アンロード部６および制御パネル（図示されていない）を図１のように一方向からアクセス（操作）できるように配置し、スルー・ザ・ウォール方式（試料出し入れ機構及び制御部だけを、よりクリーン度の高い部屋に設置し、一方、発塵しやすい装置本体をよりクリーン度の低い場所に設置して両者の空間の境界を壁で仕切り、クリーン度の高い部屋の負荷を低減させる方式）とすることが望ましい。さらに、欠陥検査の結果をＣＭＰ部２へフィードバックさせることにより、ＣＭＰプロセスの歩留まりを向上できる。
【００１６】
図２は本発明の工程例を示す。ウェーハ等の試料は、通常、カセットに入った状態で、前工程１０７より試料輸送工程１０８により運ばれ、ロード部１にてカセットから取り出されてＣＭＰ部２に挿入され（試料ロード工程１０１）、ＣＭＰ部２で平坦化処理が行われ（ＣＭＰ工程１０２）、次に洗浄部３での洗浄工程１０３、乾燥部４での乾燥工程１０４を経て検査部５へと移動される。検査部５では形状検査や欠陥検査が行われ（検査工程１０５）、アンロード部６を経てカセット内へ移動され（試料アンロード工程１０６）、その後、試料輸送工程１０８により、カセットごと次の処理工程１０９、例えば露光工程等へ送られる。
【００１７】
図２の工程において、検査工程１０５が不要な試料については、Ａラインのように検査工程１０５を通さずに、洗浄・乾燥処理後は直接アンロード工程１０６に送られる。また、同様にＢラインのようにＣＭＰ工程１０２、洗浄工程１０３および乾燥工程１０４をパスすることも可能である。
【００１８】
従来の方式（図３に示す）では、ＣＭＰ平坦化処理、洗浄・乾燥処理および検査処理が、それぞれ別個独立の（スタンドアロン）ＣＭＰ装置１１、洗浄・乾燥装置１２、検査装置１３（図３に示す）により行われていた。これらそれぞれの装置にロード部１およびアンロード部６が備えられるので、かかる従来の配置構成では合計３組のロード部およびアンロード部を備えていたことになる。また、試料を輸送する装置１０８も各装置間に備えられる。
【００１９】
従来のウェーハ処理工程を図４に示す。ウェーハ等の試料は、通常カセットに入った状態で、前工程１０７から試料輸送工程１０８により運ばれ、ロード部１を経てＣＭＰ部２に挿入され（試料ロード工程１０１）、ＣＭＰ部２で平坦化処理が行われ（ＣＭＰ工程１０２）、試料アンロード工程１０６、試料輸送工程１０８、試料ロード工程１０１を経、その後洗浄工程１０３、乾燥工程１０４の後、試料アンロード工程１０６、試料輸送工程１０８を経て検査装置１３へと輸送される（ラインＣ）。試料は、ロード部１を経て（ロード工程１０１）、検査部１３で形状検査や欠陥検査が行われる（検査工程１０５）。その後、試料は、検査装置１３のアンロード部６を経てを経てカセット内へ輸送され（試料アンロード工程１０６）、その後、試料輸送工程１０８によりカセットごと次の処理工程１０９、例えば露光工程等へ送られる（ラインＤ）。通常、検査処理は時間が多くかかるため、ＣＭＰ・洗浄・乾燥処理後の全てのウェーハを検査するわけではなく、抜き取りで検査を行う。即ち図４のＥで示すラインを通る。
【００２０】
図２と図４を比較すると明らかなように、従来の方法に比べて本発明では、工程の数を２／３に減少でき、その分、時間を１０％短縮でき、また装置の設置面積を２０％縮小できた。また装置の製造コストを１５％下げることが出来た。
【００２１】
以上、本発明の半導体製造装置の一例として、欠陥検査装置を内蔵したＣＭＰ装置について述べてきたが、他の装置であるリソグラフィー、成膜（ＣＶＤ、スパッタ、メッキ）、酸化、不純物ドープ、エッチング等の処理を行う他の半導体製造装置についても同様に欠陥検査装置を内蔵した構成にすることができる。
【００２２】
図５は本発明の第二の実施形態である半導体製造装置に含まれるところの、差動排気機構を備えた電子線方式欠陥検査装置の説明図である。図では主な構成要素である電子線欠陥検査装置鏡筒５１、差動排気部５２、ガードリング５４、移動ステージ５５、のみを示しており、その他の制御系、電源系、排気系等は省略している。試料となるウェーハ５３は移動ステージ５５の上に固定され、周囲をガードリング５４で囲われている。ガードリング５４はウェーハ５３と同じ高さ（厚さ）になっており、差動排気部５２の先端とウェーハ５３およびガードリング５４との間の微少隙間５７が、ステージ移動中にも変わらないように考慮されている。移動ステージ５５上の、ガードリング５４およびウェーハ５３に占められる場所以外の場所も、ウェーハと同じ高さになっている。ウェーハの搭載／除去は、ステージ５５上のウェーハ交換位置５６の中心が検査装置の中心に一致する位置で行われる。ウェーハの除去の方法は、移動ステージ５５の上下動ピン３本によりウェーハを持ち上げ、その下にサイドから搬送ロボットのハンドを差込み、更に持ち上げてウェーハをキャッチし、搬送するという手順で行われる。ウェーハ搭載の場合は除去の場合と逆の手順で行なわれる。
【００２３】
図６は図５の差動排気部５２の説明図である。差動排気部５２の差動排気ボディ（５２−３）には、同心円状に排気口Ｉ（５２−１）及び排気口ＩＩ（５２−２）が設けられており、排気口Ｉは広帯域のターボ分子ポンプで排気され、排気口ＩＩはドライポンプで排気される。図では示されていないが、電子線２０２の出口（二次電子入口）はφ１ｍｍ、長さ１ｍｍの穴形状となっており、コンダクタンスを小さくしている。微少隙間５７はステージ５５の高さを制御することにより、通常０．５ｍｍ以下（望ましくは０．１ｍｍ以下）に保たれる。本差動排気部に排気速度１０００リットル／ｍｉｎのドライポンプ及び、排気速度１０００リットル／ｓのターボ分子ポンプを接続して排気した結果、電子線照射部で１０−３Ｐａオーダー、鏡筒内部の電子線出口近傍で１０−４Ｐａオーダーの圧力が得られた。
【００２４】
図７の（Ａ）は、本発明に係る第三の実施形態の電子ビームを用いた試料評価装置の光学系を示す概略図である。図７において、電子銃６０１から放出された電子ビームは、コンデンサレンズ６０２によって集束されて、点６０４においてクロスオーバを形成する。
【００２５】
コンデンサレンズ６０２の下方には、複数の開口を有する第１のマルチ開口板６０３が配置され、これによって複数の１次電子ビームが形成される。形成された複数の１次電子ビームはそれぞれ、縮小レンズ６０５によって縮小されて点６１５に投影される。そして、点６１５で合焦した後、対物レンズ６０７によって試料であるウエハ６０８上に合焦される。第１のマルチ開口板６０３からの複数の１次電子ビームは、縮小レンズ６０５と対物レンズ７との間に配置された偏向器６１９により、同時にウエハ６０８面上を走査するよう偏向される。なお、６２０は、ウエハ６０８を載置してｘ−ｙ平面で移動するＸ−Ｙステージである。
【００２６】
縮小レンズ６０５と対物レンズ６０７の像面湾曲収差が発生しないようにするために、第１のマルチ開口板６０３は、図７の（Ｂ）に示すように、円周上に小さな開口が複数配置され、そのｘ軸上に投影した点は、等間隔となる構造となっている。
【００２７】
合焦された複数の１次電子ビームによって、ウエハ６０８の複数の点が照射され、該照射された複数の点から放出された２次電子ビームは、対物レンズ６０７の電界に引かれて細く集束され、Ｅ×Ｂ分離器６０６で偏向され、２次光学系に投入される。２次電子ビームによる像は、点６１５より対物レンズ６０７に近い点６１６に焦点を結ぶ。これは、複数の１次電子ビームがそれぞれウエハ６０８面上で約５００ｅＶのエネルギを有しているのに対して、２次電子ビームは数ｅＶのエネルギしか有していないためである。
【００２８】
２次光学系は、拡大レンズ６０９、６１０を有しており、これら拡大レンズを通過した２次電子ビームは、第２のマルチ開口板６１１に結像する。そして、該第２のマルチ開口板の複数の開口を通過して、複数の検出器６１２で検出される。なお、検出器６１２の前に配置された第２のマルチ開口板６１１の複数の開口と、第１のマルチ開口板６０３の複数の開口とは、図７の（Ｂ）に示すように、１対１に対応している。
【００２９】
検出器６１２はそれぞれ、受け取った２次電子ビームを、その強度を表す電気信号へ変換する。各検出器６１２からの電気信号は増幅器６１３で増幅された後、画像処理装置６１４において画像データに変換される。画像処理装置６１４には、偏向器６１９からの１次電子ビームを偏向させるための走査信号も供給されており、これにより、画像処理装置６１４は、ウエハ６０８の表面の画像を表す画像データを得る。得られた画像データを標準パターンと比較することにより、ウエハ６０８の欠陥を検出することができ、また、レジストレーションによってウエハ６０８上の被評価パターンを１次光学系の光軸近傍に移動させ、ライン走査することによって線幅評価信号を取り出し、これを適宜校正することによって、ウエハ６０８上のパターンの線幅を測定することができる。
【００３０】
なお、第１のマルチ開口板６０３の開口を通過した１次電子ビームをウエハ６０８の面上に合焦させて、ウエハ６０８から放出された２次電子ビームを検出器６１２に結像させる際、１次光学系により生じる歪み、像面湾曲及び視野非点という３つの収差による影響を最小にするように、配慮することが好ましい。
【００３１】
また、複数の１次電子ビームの照射位置間隔の最小値を、２次光学系の収差よりも大きい距離だけ離間させれば、複数のビーム間のクロストークを無くすことができる。
図８の（ａ）は、本発明に係る電子線装置の第四の実施の形態を概略的に示す図である。図８の（ｂ）に示すように、電子線装置は、構成が同じ複数の電子光学鏡筒７６０（図示の例では８個）を試料７１２上に並設して構成されている。このうちの一つの電子光学鏡筒７６１は、電子銃７５０と、一次電子線の軸合わせを行うための軸合わせ偏向器７０４，７０５と、コンデンサレンズ７０６と、一次電子ビーム走査用の静電偏向器７０７と、電磁偏向器７０９と静電偏向器７１０とから構成されたＥ×Ｂ分離器７５１と、対物レンズ７１１と、試料７１２から放出された二次電子、反射電子、あるいは、吸収電子のいずれか一つの検出信号を検出する検出系の検出器７０８とを有している。
【００３２】
電子銃７５０は、ウェーネルト７０２と、熱電子放出カソード７０１と、アノード７０３とで構成され、一次電子線を放出して試料７１２に照射するためのものである。上記熱電子放出カソード７０１は、単結晶ＬａＢ６で形成されている。電子銃７５０の熱電子放出カソード７０１から放出された一次電子線は、軸合わせ偏向器７０４，７０５によってコンデンサレンズ７０６に対して軸合わせが行われ、コンデンサレンズ７０６によって試料７１２に集束される。コンデンサレンズ７０６によって集束された一次電子線は、対物レンズ７１１によって試料７１２に結像される。これと同時に、静電偏向器７０７とＥ×Ｂ分離器７５１の電磁偏向器７０９とで、試料７１２の面上を走査するように偏向される。電磁偏向器７０９による偏向角は、静電偏向器７０７の偏向角の略二倍になるように設定されているため、偏向色収差は、ほとんど生じない。
【００３３】
試料７１２上の走査点から放出された二次電子、反射電子、あるいは、吸収電子のいずれか一つは、対物レンズ７１１の中央電極７１９に印加された正の高電圧で引かれて加速・集束され、Ｅ×Ｂ分離器７５１によって一次光学系から分離され、二次光学系に投入されて、検出器７０８に結像される。
【００３４】
検出器７０８は、結像された二次電子あるいは反射電子のいずれか一つを検出し、その強度を表す電気信号（二次電子あるいは反射電子のいずれか一つの検出信号）として図示しない画像形成部に出力する。また、該画像形成部には、静電偏向器７０７及び電磁偏向器７０９に与えられた一次電子線を偏向させるための走査信号がさらに供給される。画像形成部は、走査信号と電気信号とから画像データを合成して、試料７１２の被走査面を表す画像（ＳＥＭ像）を構成ないしは表示することができる。この画像データを、欠陥の存在しない試料の基準画像データと比較することにより、試料７１２の欠陥を検出することができる。
【００３５】
また、図８に示すように、コンデンサレンズ７０６は、一体の絶縁材料としてのセラミックを加工して複数の電極を形成し、その表面に選択的に金属コーティングを施すことによって形成されたレンズである。コンデンサレンズ７０６の複数の電極は、上部電極７１４、中央電極７１５、及び下部電極７１６で構成されており、コンデンサレンズ７０６は、リード線取付金具７５２を介して電圧が印加される。また、対物レンズ７１１も、コンデンサレンズ７０６と同様に、一体の絶縁材料としてのセラミックを加工して複数の電極を形成し、その表面に選択的に金属コーティングを施すことによって形成されたレンズである。対物レンズ７１１の複数の電極は、上部電極７１８、中央電極７１９、及び下部電極７２０で構成されており、対物レンズ７１１は、リード線取付金具７５３を介して電圧が印加される。このように、加工されたコンデンサレンズ７０６及び対物レンズ７１１は、外径の小さいレンズにすることができるため、電子光学鏡筒７６１の外径を小さくすることができ、一枚の試料７１２上に数多くの電子光学鏡筒７６１を並設させることができる。
【００３６】
図９は第五の実施例を説明する図である。電子線欠陥検査装置として写像投影型電子ビーム検査装置を用いた例である。電子銃２０１から放出された一次電子線２０２は矩形開口で整形され、２段のレンズ２０３、２０４でＥ×Ｂフィルタ２０５の偏向中心面に０．５ｍｍ×０．１２５ｍｍ角に結像される。Ｅ×Ｂフィルタ２０５はウィーンフィルターとも呼ばれ、電極２０６および磁石２０７を有し、電界と磁界を直交させた構造を有し、一次電子線２０２を３５度に曲げて試料方向（試料に垂直な方向）に向け、一方、試料からの二次電子線を直進させる機能を持つ。Ｅ×Ｂフィルタ２０５で偏向された一次電子線２０２はレンズ２０８、２０９で２／５に縮小され、試料２１０に投影される。試料２１０から放出された、パターン画像の情報を持った二次電子または反射電子２１１は、レンズ２０９、２０８で拡大された後、Ｅ×Ｂフィルタ２０５を直進し、レンズ２１２、２１３で拡大され、ＭＣＰ（マルチチャンネルプレート）２１５で１万倍に増感されて、蛍光部２１６により光に変換され、リレー光学系２１７を経てＴＤＩ−ＣＣＤ２１８で試料のスキャン速度に同期された電気信号となり、画像表示部２１９で連続した画像として取得される。さらにこの画像は、オンタイムで複数のセル画像との比較および、複数のダイ画像との比較を行うことにより、試料表面（例えばウェーハ等）の欠陥を検出する。さらに、検出された欠陥の形状等の特徴、位置座標および数を記録し、ＣＲＴ上などに出力する。一方、試料基板として、酸化膜や窒化膜といった表面構造の違いや、異なる工程後ごとにそれぞれの試料基板に対して適当な条件を選定し、その条件に従って電子線を照射して、最適な照射条件で照射を行った後、電子線による画像を取得し、欠陥を検出する。蛍光部２１６、リレー光学系２１７、ＴＤＩ−ＣＣＤ２１８の代わりにＥＢ−ＴＤＩを使用することができる。この場合、ＭＣＰ２１５を除くことも可能である。
【００３７】
二次電子または反射電子のかわりに透過電子を検出することもできる。この場合、一次光学系と二次光学系とを試料をはさんで向かい合わせの位置に直線的に配置し、Ｅ×Ｂを省略できるので、分解能をより高くできる。
【００３８】
本実施例では、一次電子ビームおよび検出電子鏡筒の組み合わせを一組だけ有する構成例を示したが、二以上の鏡筒を並べ、一次電子ビームおよび検出電子鏡筒の組み合わせを二組以上にして検査速度を上げることもできる。
【００３９】
図１０は本発明に係る装置の第六の実施形態の構成を概略的に示す図である。
電子銃１から放出された４本の一次電子線３０２（３０２Ａ、３０２Ｂ、３０２Ｃ、３０２Ｄ）は開口絞り３０３で整形され、２段のレンズ３０４、３０５で、Ｅ×Ｂフィルタ３０７の偏向中心面に、１０μｍ×１２μｍの楕円状に結像され、図の紙面に垂直な方向に沿って、偏向器３０６によりラスタースキャンされ、全体として１ｍｍ×０．２５ｍｍの矩形領域を均一にカバーするように照射される。Ｅ×Ｂフィルタ３０７で偏向された４本の一次電子線３０２は、ＮＡ絞り３０８でクロスオーバーを結び、レンズ３０９で１／５に縮小され、試料（ウェーハ）３１０に、２００μｍ×５０μｍをカバーし且つ試料にほぼ垂直になるように照射・投影される。試料３１０から放出されたパターン画像（試料像３１１）の情報を持った４本の２次電子線３１２はレンズ３０９、３１３、３１４で拡大され、磁気レンズ３１５で試料連続移動方向とＴＤＩ−ＣＣＤ３１９の積算段数方向との角度補正が行われ、ＭＣＰ３１６上に全体として４本の二次電子線３１２が合成された矩形画像（拡大投影像３１８）として結像する。この拡大投影像３１８は、ＭＣＰ３１６で１万倍程度に増感されて、蛍光部３１７により光に変換され、ＴＤＩ−ＣＣＤ３１９で試料の連続移動速度に同期された電気信号となり、画像表示部（図示されていない）で連続した画像として取得され、ＣＲＴ上などに出力あるいはメモリー装置に記憶する。この像から、更にセル比較またはダイ比較等により欠陥を検出し、その位置座標、大きさ、あるいは種類などを判別して記憶、表示、出力を行う。
【００４０】
本実施例の一次電子線照射方法を図１１により示す。一次電子線３０２は４本の電子線３０２Ａ，３０２Ｂ、３０２Ｃ、３０２Ｄによって構成され、それぞれのビームは１０μｍ×１２μｍの楕円状をしている。それらの電子線はそれぞれが２００μｍ×１２．５μｍの矩形領域をラスタースキャンし、それらが重なり合わないように足し合わせて全体として２００μｍ×５０μｍの矩形領域を照射する。本実施例では一次電子線の照射むらが±３％程度、照射電流は１本の電子線当たり２５０ｎＡで試料表面で全体として、４本の電子ビームで１．０μＡを得ることができた。電子線の本数を増やすことにより、更に電流を増加でき、高スループットを得ることができる。
【００４１】
図中には示していないが、本装置には、レンズの他に、制限視野絞り、電子線の軸調整のための４極またはそれ以上の極数を有する偏向器（アライナー）、非点収差補正器（スティグメータ）、さらにビーム形状を整形する複数の４重極レンズ（４極子レンズ）など、電子線の照明、結像に必要なユニットを備えている。
【００４２】
電子線照射部は試料表面をできるだけ均一に、かつ照射むらを少なくして、矩形または楕円状に電子線で照射する必要があり、また、スループットをあげるためにはより大きな電流で照射領域を電子線照射する必要がある。従来の電子線照射系は、照射むらが大きく±１０％程度であり、また、電子線照射電流は照射領域において５００ｎＡ程度であった。また、走査型電子線顕微鏡（ＳＥＭ）方式に比べて、広い画像観察領域を一括して電子線照射するためにチャージアップによる結像障害が生じやすいという問題があったが、本方式のように複数の電子ビームを走査して試料に照射する方法により、照射むらを１／３程度に低減出来た。照射電流は試料表面で全体として、４本の電子ビームの場合で、約２倍以上の電流値を得ることができた。電子線の本数を増やすことにより、例えば１６本程度には容易に増やすことが可能であり、更に高電流化でき、従って、高いスループットを得ることができる。また、比較的細いビームをラスタースキャンすることにより、試料表面のチャージが逃げやすくなるために一括照射の場合に比べてチャージアップを１／１０以下に低減できた。
【００４３】
以上、実施例として、写像投影方式の電子線欠陥検査装置が、一次電子ビームおよび検出電子鏡筒の組み合わせを一組だけ有する構成例を示したが、二以上の鏡筒を並べ、一次電子ビームおよび検出電子鏡筒の組み合わせを二組以上備えることもできる。
【００４４】
次に本発明に係わる半導体デバイスの製造方法の実施の形態の例を説明する。
図１２は、本発明の半導体デバイスの製造方法の一例を示すフローチャートである。この例の製造工程は以下の各主工程を含む。
（１）ウェーハを製造するウェーハ製造工程（又はウェーハを準備するウェーハ準備工程）４００
（２）露光に使用するマスクを製作するマスク製造工程（又はマスクを準備するマスク準備工程）４０１
（３）ウェーハに必要な加工処理を行うウェーハプロセッシング工程４０２
（４）ウェーハ上に形成されたチップを１個ずつ切り出し、動作可能にならしめるチップ組立工程４０３
（５）できたチップを検査するチップ検査工程４０４
なお、それぞれの工程はさらにいくつかのサブ工程からなっている。
これらの主工程の中で、半導体のデバイスの性能に決定的な影響を及ぼす主工程がウェーハプロセッシング工程である。この工程では、設計された回路パターンをウェーハ上に順次積層し、メモリやＭＰＵとして動作するチップを多数形成する。このウェーハプロセッシング工程は以下の各工程を含む。
（１）絶縁層となる誘電体薄膜や配線部、あるいは電極部を形成する金属薄膜等を形成する薄膜形成工程（ＣＶＤやスパッタリング等を用いる）
（２）この薄膜層やウェーハ基板を酸化する酸化工程
（３）薄膜層やウェーハ基板等を選択的に加工するためのマスク（レチクル）を用いてレジストのパターンを形成するリソグラフィー工程
（４）レジストパターンに従って薄膜層や基板を加工するエッチング工程（例えばドライエッチング技術を用いる）
（５）イオン・不純物注入拡散工程
（６）レジスト剥離工程
（７）さらに加工されたウェーハを検査する検査工程
なお、ウェーハプロセッシング工程は必要な層数だけ繰り返し行い、設計通り動作する半導体デバイスを製造する。
【００４５】
図１３は、図１２のウェーハプロセッシング工程の中核をなすリソグラフィー工程を示すフローチャートである。このリソグラフィー工程は以下の工程を含む。
（１）前段の工程で回路パターンが形成されたウェーハ上にレジストをコートするレジスト塗布工程５００
（２）レジストを露光する露光工程５０１
（３）露光されたレジストを現像してレジストのパターンを得る現像工程５０２
（４）現像されたレジストパターンを安定化させるためのアニール工程５０３
以上の半導体デバイス製造工程、ウェーハプロセッシング工程、リソグラフィー工程については、周知のものであり、これ以上の説明を要しないであろう。
【００４６】
上記（７）の検査工程に本発明に係る欠陥検査方法、欠陥検査装置を用いると、微細なパターンを有する半導体デバイスでも、スループットよく検査ができるので、全数検査が可能となり、製品の歩留まり向上、欠陥製品の出荷防止が可能となる。
【００４７】
本発明はＣＭＰ装置等の半導体製造装置に欠陥検査装置を組み込み一体型の装置を構成することにより、ロード、アンロード、ウェーハ輸送工程を２／３にすることが出来、その分ＣＭＰ処理及び検査時間を１０％短縮でき、また装置の設置面積を２０％縮小出来た。また装置の製造コストを１５％下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の原理を説明する構成図である。
【図２】本発明の工程例を示す図である。
【図３】従来方式の説明図である。
【図４】従来方式の工程例を示す図である。
【図５】本発明の第二の実施形態を示す図である。
【図６】差動排気部の説明図である。
【図７】本発明の第三の実施例を示す図である。
【図８】本発明の第四の実施例を示す図である。
【図９】本発明の第五の実施形態を示す図である。
【図１０】本発明の第六の実施形態を示す図である。
【図１１】図１０の電子線照射方法を示す図である。
【図１２】デバイス製造プロセスのフローチャートである。
【図１３】リソグラフィ工程のフローチャートである。
【図１】
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【図３】
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【図５】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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