JP2022524726A - 半導体部品用の電子ビーム検出デバイスおよび電子ビーム検出ユニット - Google Patents

半導体部品用の電子ビーム検出デバイスおよび電子ビーム検出ユニット Download PDF

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Abstract

半導体部品用の電子ビーム検出デバイスおよび電子ビーム検出ユニットが開示される。電子ビーム検出デバイスは、前記半導体部品を上面で支持し、直交する２方向に並進移動可能であるステージと、前記半導体部品の画像を採集することによって、前記電子ビーム検出デバイスの座標系における前記半導体部品の位置を決定し、第１の視野及び第１の光軸を有するように構成されアライメント装置と、前記半導体部品に電子ビームを投射し、前記半導体部品から放出された電子ビームを検出し、第２の視野及び前記第１の光軸と重ならない第２の光軸を有するように構成される電子ビーム検出装置と、を備え、電子ビーム検出デバイスは、前記半導体部品の検出対象領域が前記反射装置によって反射されて前記アライメント装置内に結像されるように構成される反射装置を更に備え、前記第１の視野は、前記反射装置の反射を用いて前記上面の第１の可視領域に投影され、前記第２の視野は、前記電子ビームの光路に沿って前記上面の第２の可視領域に投影される。

Description

[関連出願の交差引用]
本開示は、２０１９年１１月２７日に中国専利局に提出され、出願番号が２０１９１１１７９９７３．５である中国出願の権利を主張し、当該出願を全て引用方式によって本文に援用する。
本開示は、半導体検出技術分野に関し、特に、半導体部品に用いられる電子ビーム検出デバイス及び電子ビーム検出ユニットに関する。
半導体シリコンウェハという半導体部品の製造工程において、例えば走査電子鏡という電子ビーム検出装置が半導体部品の製造工程中に発生する欠陥を検出すること（例えば、シリコンウェハのパターン検出を行うこと）に用いられる。前記欠陥は、シリコンウェハのリソグラフィープロセス欠陥、露光プロセス欠陥等を含むが、これらに限定されない。前記電子ビーム検出装置の主な動作原理は、高エネルギー電子ビームを利用して検出物体の表面に衝撃し、衝撃された領域に二次電子、後方散乱電子などを発生させ、これらの二次電子、後方散乱電子を採集することにより電気信号を生成し、これにより検出対象物体の各種物理的、化学的情報、例えば検出物体表面のトポグラフィ、成分などを体現している。
従来技術の前記問題点および欠陥の少なくとも一方を解決するために、本発明は、半導体部品用の電子ビーム検出デバイスおよび電子ビーム検出ユニットを提供している。
上記目的を達成するために、前記技術案は以下の通りである。
本開示の第１の態様によれば、半導体部品用の電子ビーム検出デバイスを提供しており、前記半導体部品を上面で支持し、直交する２方向に並進移動可能であるステージと、前記半導体部品の画像を採集することによって、前記電子ビーム検出デバイスの座標系における前記半導体部品の位置を決定し、第１の視野及び第１の光軸を有するように構成されアライメント装置と、前記半導体部品に電子ビームを投射し、前記半導体部品から放出された電子ビームを検出し、第２の視野及び前記第１の光軸と重ならない第２の光軸を有するように構成される電子ビーム検出装置と、を備え、前記電子ビーム検出デバイスは、前記半導体部品の検出対象領域が前記アライメント領域に向って反射され、前記半導体部品の検出対象領域を前記アライメント装置内に反射して結像するように構成される反射装置を更に備え、前記第１の視野は、前記反射装置の反射を用いて前記上面の第１の可視領域に投影され、前記第２の視野は、前記電子ビームの光路に沿って前記上面の第２の可視領域に投影される。
本開示の実施例によれば、前記第１の光軸は、前記第２の光軸に対してゼロでない角度をなし、前記第１の可視領域と、前記第２の可視領域の中心とは、間隔を置いて、または同心に配置される。
本開示の実施例によれば、前記第１の可視領域と前記第２の可視領域とが同心に配置される場合に、前記反射装置は、第１の位置と第２の位置との間に切り替え可能であり、前記検出対象領域は、前記第１の位置における、前記反射装置によって反射して前記アライメント装置に結像する第１の視野内にあり、前記第２の位置は、前記電子ビームの光路から外れた。
本開示の実施例によれば、前記反射装置は、第１の位置と第２の位置との間で移動可能である。
本開示の実施例によれば、前記反射装置は、第１の位置と第２の位置との間で回動可能である。
本開示の実施例によれば、前記反射装置が前記第１の位置にあるとき、前記電子ビーム検出装置はオフとなり、前記検出対象領域は前記第１の可視領域にあり、あるいは、
前記反射装置が前記第２の位置にあるとき、前記電子ビーム検出装置がオンとなり、前記検出対象領域が前記第２の可視領域にある。
本開示の実施例によれば、前記第１の位置は、前記電子ビームの光路にある。
本開示の実施例によれば、前記第１の光軸と前記第２の光軸とは、ゼロでない角度で交差する。
本開示の実施例によれば、前記第１の光軸と前記第２の光軸とは直交する。
本開示の実施例によれば、前記第１の光軸は前記上面と平行であり、前記第２の光軸は前記上面と垂直である。
本開示の実施例によれば、前記第１の位置において、前記反射装置の反射面の法線は、前記第１の光軸及び前記第２の光軸と同一平面にあり、前記第１の光軸と前記第２の光軸のそれぞれと４５度の角度をなす。
本開示の実施例によれば、前記第１の光軸と前記第２の光軸とは斜めに交差する。
本開示の実施例によれば、前記アライメント装置は、光学顕微鏡である。
本開示の実施例によれば、前記電子ビーム検出装置は、電子ビームを出入射する電子ビーム源と、電子ビームを偏向させて半導体部品の検出対象表面に投射させるように構成された偏向器と、入射電子ビームが前記検出対象表面に投射されることによって生成される出射電子を検出することによって、前記検出対象表面を結像するように構成された電子検出器とを備える。
本開示の実施例によれば、前記電子ビーム検出デバイスは、予め設定されたアライメント戦略に従って前記ステージの並進移動を制御することによって、前記半導体部品を前記第１の可視領域に移動させ、前記アライメント装置によって採集された前記半導体部品の画像を処理することによって、前記電子ビーム検出デバイスのデバイス座標系における前記半導体部品の位置を決定し、前記ステージを制御することによって、前記半導体部品の前記検出対象領域を前記第１の可視領域から前記第２の可視領域に移動させるように構成された制御回路をさらに備える。
本開示の実施例によれば、前記反射装置は、平面ミラー、曲面ミラー、反射プリズムのいずれか１つを含む。
また、本開示の別の態様によれば、内部が真空状態である第１のチャンバと、前記第１のチャンバに配置される前記電子ビーム検出デバイスと、を含む検出モジュールと、前記第１のチャンバに隣接して配置され、一側で第１のバルブを介して前記第１のチャンバと連通し、反対側で第２のバルブを介して大気雰囲気と連通する第２のチャンバと、前記第２のチャンバの外部に設けられ、前記半導体部品を大気雰囲気から前記第２のチャンバに移動させるように構成された第１のロボットアームと、前記第１のチャンバに設けられ、前記半導体部品を前記第２のチャンバから前記第１のチャンバに移動させ、さらに前記ステージの前記上面に移動させるように構成された第２のロボットアームとを備える伝送モジュールと、を備える電子ビーム検出ユニットを提供した。
本開示の実施例によれば、第２のチャンバは、第１のバルブおよび第２のバルブが同時に閉鎖されている場合に真空にするように構成されている。
本開示の実施例によれば、第２のチャンバの容積は、前記第１のチャンバの容積よりも小さい。
ここで、添付の概略的な図面を参照して、例示的に本開示の実施例を説明し、図面における相応的な符号は、相応的な部品を示す。図面の簡潔な説明は、以下の通りである。
図１は、アライメント装置と電子ビーム検出装置とを含む電子ビーム検出デバイスの例示的な構造模式図を示す。 図２は、図１に示される電子ビーム検出デバイスにおいて、電子ビーム検出デバイスのアライメント装置および電子ビーム検出装置のそれぞれの可視領域を上から見た図である。 図３は、図１に示す電子ビーム検出デバイスを含む電子ビーム検出ユニットの構造模式図を示す。 図４（ａ）～図４（ｃ）は、本開示の実施例による電子ビーム検出デバイスの構造模式図を示し、ただし、アライメント装置の第１の光軸が電子ビーム検出装置の第２の光軸と直交し、図４（ａ）では、反射装置が第１の位置Ａにあり、図４（ｂ）では、反射装置が第２の位置Ｂに移動し、図４（ｃ）では、反射装置が第２の位置Ｂ'に回転している。 図４（ｄ）および図４（ｅ）は、本開示の実施例による電子ビーム検出デバイスの構造模式図を示し、ただし、アライメント装置の第１の光軸および電子ビーム検出装置の第２の光軸は、鋭角または鈍角で斜めに交差するように配置されてよく、図４（ｄ）では、反射装置は第１の位置Ａ'にあり、図４（ｅ）では、反射装置は第２の位置Ｂ'''に移動している。 図５は、図４（ａ）から図４（ｄ）の電子ビーム検出デバイスのアライメント装置及び電子ビーム検出装置のそれぞれの可視領域を上から見た図である。 図６（ａ）～図６（ｃ）は、前記反射装置の例示的な具体的な形態を示している。 図７は、図４（ａ）から図４（ｄ）に示した電子ビーム検出デバイスを備えた電子ビーム検出ユニットの構造模式図を示している。 図８は、電子ビーム検出デバイスの制御回路の模式的なプローチャートである。
以下、実施例によって、図面を組み合わせ、本開示の技術案をさらに詳細に説明する。明細書において、同一又は類似の符号及び文字は、同一又は類似の部品を示す。図面を参照して以下に本開示の実施例を説明することは、本開示の全体発明思想を説明し、本開示を制限するものではない。
図面は、本開示の内容を説明するためのものである。図面における各部品の寸法および形状は、半導体部品の電子ビーム検出デバイス及び電子ビーム検出ユニットに用いられる部品の実際の縮尺を反映していない。
通常、電子ビーム検出デバイスは、電子ビーム検出装置（例えば、走査電子鏡）、および二次元平面運動（さらに、二次元平面運動およびＺ方向運動の三次元運動）を実行可能なステージを含む。
例えばシリコンウェハパターンの欠陥検出に用いられる電子ビーム検出装置においては、その拡大倍率や解像度は比較的高いが、電子ビームはビーム径が比較的小さいため、実際に検出対象物（例えばシリコンウェハ）に照射されるビームスポットも比較的小さく、すなわち、前記電子ビーム検出装置の可視範囲、いわゆる視野サイズが比較的小さいと考えられる。
そこで、例示的な実施例において、電子ビーム検出デバイスに対して、その検出過程において、ステージによって複数回移動して前記検出対象物の位置合わせを調整する必要がなく、検出対象物の特定領域の図形を前記電子ビーム検出装置の視野範囲に正確かつ迅速に送るために、例えば、前記電子ビーム検出デバイスに、検出対象物のプリアライメントおよび粗い位置合わせ機能を具備する光学アライメント装置を追加的に設けて、前記電子ビーム検出デバイスのデバイス座標系における前記検出対象物の位置を確定している。
具体的には、図１は、アライメント装置および電子ビーム検出装置を含む電子ビーム検出デバイスの例示的な構成模式図を示し、図２は、図１に示される電子ビーム検出デバイスにおいて、電子ビーム検出デバイスのアライメント装置および電子ビーム検出装置のそれぞれの可視領域を上から見た図である。
図１に示すように、例示的な実施例には、電子ビーム検出デバイス１０は、電子ビーム検出装置１１と、ステージ１３と、および追加的に設けられたアライメント装置１２とを備えている。具体的には、前記電子ビーム検出装置１１は、例えば、図示された電子ビーム鏡筒の形態の走査電子鏡であり、電子ビームを生成して、検出対象物２０（例えば、検出対象シリコンウェハ）の表面の特定領域に衝撃するとともに、検出対象物の前記特定領域が衝撃によって生じた二次電子、後方散乱電子などの信号を採集及び検出するように配置され、前記信号を増幅処理した後、検出対象物２０（例えば、検出対象シリコンウェハ）の表面の前記特定領域のトポグラフィ的特徴を出力し、例えば、当該領域の図形に欠陥があるか否かを決定する。前記アライメント装置１２は、例えば、光学顕微鏡であり、例えば検出対象部品２０となる半導体部品の画像を採集することによって、前記電子ビーム検出デバイスの座標系における前記半導体部品の位置を特定するように配置されている。前記アライメント装置は第１の視野と第１の光軸を備え、前記電子ビーム検出装置は第２の視野と第２の光軸を備え、第１の光軸と第２の光軸とが重ならず、例えば、図示されるように、前記アライメント装置は、前記電子ビーム検出装置１１と並列に配置され、より具体的には、その光軸が前記電子ビーム検出装置１１の光軸と平行になるように（例えば、図面にはステージの上面に垂直するように）配置され、検出対象物（例えば、検出対象シリコンウェハ）に対して粗く位置合わせて、デバイス座標系における検出対象物２０（例えば、検出対象シリコンウェハ）の図形の位置を決定するように配置されている。前記ステージ１３は、例えば水平に配置され、検出対象物２０（例えば、検出対象シリコンウェハ）を支持し、検出対象物の特定の領域（以下、単に検出対象領域という）Ｒを前記アライメント装置１２及び前記電子ビーム検出装置１１のそれぞれの可視範囲（以下、可視領域という）内に順次移動させるように二次元運動を行う（例えば直交するｘ－ｙ両方向にそれぞれ並進移動する）ように配置されている。より具体的には、前記アライメント装置１２の前記第１の視野は、例えば、追加の反射装置の反射を利用可能または利用しなく、前記上面の第１の可視領域に投影され、前記電子ビーム検出装置１１の前記第２の視野は、前記電子ビームの光路に沿って、前記上面の第２の可視領域に投影され、第１の可視領域と第２の可視領域とのそれぞれの中心は、離間して配置されている。
また、前記電子ビーム検出デバイス１０は、真空雰囲気に動作し、例えば真空チャンバー内に設置され、電子ビームに対する大気の減衰を最小化することが好ましい。
次に、上記の例示的な電子ビーム検出デバイス１０の動作の流れを具体的に説明する。まず、検出対象物２０が前記ステージ１３上に置かれた場合、前記ステージ１３はソフトウェア電気制御システムにより設定されたアライメント戦略に基づき平面二次元運動を実行して、検出対象物２０（例えば、検出対象シリコンウェハ）を前記アライメント装置１２の観察視野（すなわち、前記アライメント装置１２の前記第１の視野（例えば反射を介しまたは反射を介さず）によって投影され、前記上面に形成される第１の可視領域に相当する）内に送る。続いて、前記アライメント装置１２は、前記検出対象物体２０を光学イメージング方式で画像採集し、そして、採集された光学画像を特定のアルゴリズムソフトウエアにより処理することで、検出対象物２０に対してプリアライメント、粗い位置合わせを行い、これにより、前記電子ビーム検出デバイス１０全体のデバイス座標系における前記検出対象物２０の位置の具体的な座標を決定することができる。次に、前記ステージ１３は、前記検出対象物２０における検出対象領域Ｒを前記電子ビーム検出装置１１の観察視野（すなわち、前記電子ビーム検出装置１１の前記第２の視野が前記電子ビームの光路の投影に沿って前記上面に形成される第２の可視領域に相当する）内に送って精い位置合わせを行い、その後、高い解像率の電子ビームのパターン検出を行う。
これによれば、例示的な電子ビーム検出デバイス１０に前記アライメント装置１２を追加的に設けることにより、２段階の単一の移動（すなわち、前記ステージ１３が所定のアライメント戦略に従って前記アライメント装置１２の観察視野内に移動することにより実現されるプリアライメント、粗い位置合わせ、及び前記ステージ１３が前記検出対象物２０における検出対象領域Ｒを前記電子ビーム検出装置１１の観察視野内に送ることにより行う精い位置合わせ）のみで、前記検出対象物における検出対象領域Ｒを前記電子ビーム検出装置の観察視野に正確に送ることができ、前記検出対象領域Ｒを前記電子ビーム検出装置の観察視野に位置合わせるために前記ステージを頻繁に移動してアライメントを行うことを回避することができる。
また、一例として、電子ビーム検出装置によるシリコンウェハ（例えば、３００ｍｍ径のシリコンウェハ、以下、３００ｍｍシリコンウェハと略称する）のパターン検出の際に、シリコンウェハにおける任意の領域のパターンを検出できるようにするには、前記アライメント装置１２の観察視野がステージの移動によりシリコンウェハ全体をカバーできるようになっていることが必要である。３００ｍｍシリコンウェハの場合、前記ステージ１３の行程は、少なくとも３００ｍｍでなければならないことを相応的に要求する。換言すれば、前記ステージ１３の平面二次元方向のいずれかの方向における行程は、検出されるシリコンウェハの直径以上である必要がある。
前記例示的な電子ビーム検出デバイス１０において、図１に示す電子ビーム検出デバイス１０におけるアライメント装置１２および電子ビーム検出装置１１のそれぞれの可視領域の配置方式は、図２に示すように、前記電子ビーム検出デバイスのデバイス座標系に示される。それぞれの光軸がステージの上面に垂直であるため、それぞれの可視領域は、前記上面におけるそれぞれの視野の投影として見ることができ、具体的には、アライメント装置１２の可視領域Ｒｆｏｖ１の直径は例えば１．５ｍｍであり、電子ビーム検出装置１１の可視領域Ｒｆｏｖ２の直径は例えば約１００μｍであり、前者は後者よりもはるかに大きい。そして、前記電子ビーム検出デバイスのデバイス座標系において、アライメント装置１２の可視領域Ｒｆｏｖ１の中心は、図面に示すように、ｘ軸の負方向にあり、電子ビーム検出装置１１の可視領域Ｒｆｏｖ２の中心は、図面に示すように、前記電子ビーム検出デバイスのデバイス座標系の元点Ｏにある。ここで、図２に示すように、検出対象物２０となるシリコンウェハーの中心も、例えば図面に示すように、前記電子ビーム検出デバイスのデバイス座標系の元点Ｏにある。さらに、アライメント装置１２の鏡筒の光軸の、前記デバイス座標系における投影点は、例えば図面に示すように、アライメント装置１２の可視領域Ｒｆｏｖ１の中心に一致しており、前記電子ビーム検出装置１１の鏡筒の光軸の、前記デバイス座標系における投影点は、例えば図面に示すように、電子ビーム検出装置１１の可視領域Ｒｆｏｖ２の中心に一致している。図面に示すように、検出対象物２０であるシリコンウェハーの直径は、Ｄ１に示され、前記電子ビーム検出装置１１の鏡筒の直径は、Ｄ２であり、前記アライメント装置１２の鏡筒の直径は、Ｄ３である。そして、シリコンウェハの周縁（すなわち、外円周）には、それぞれ－ｘ，＋ ｙ，＋ ｘ，－ｙという４つの方向に位置する４つの最外側点ａ，ｂ，ｃ，ｄが存在する。
前記アライメント装置１２の光軸と前記電子ビーム検出装置１１の光軸との距離Ｌ１は以下のようになる。
Ｌ１＝Ｄ２／２＋ Ｄ３／２ （１）
ｙ軸における互いに反対側の最外側点ｂ、ｄについて、それらが前記アライメント装置１２の可視領域Ｒｆｏｖ１に入って観察されるように、前記電子ビーム検出デバイスのデバイス座標系の原点Ｏ（前記デバイス座標系における電子ビーム検出装置１１の光軸の投影点でもある）を基準として、ステージは、ｙ軸に沿ってそれぞれ－Ｄ１／２および＋ Ｄ１／２に移動する必要がある。これにより、ｙ軸におけるステージの総行程の大きさＳｙは以下のようになる。
Ｓｙ＝｜＋ Ｄ１／２｜＋｜－Ｄ１／２｜＝Ｄ１ （２）
ｘ軸の負方向における最外側点ａについて、前記アライメント装置１２の可視領域Ｒｆｏｖ１に入るように、ステージはｘ軸に沿って＋ Ｄ１／２だけ移動する必要があり、ｘ軸の正方向における最外側点ｃについて、前記アライメント装置１２の可視領域Ｒｆｏｖ１に入るように、ステージはｘ軸に沿って－（Ｄ１／２＋ Ｌ１）だけ移動する必要がある。これにより、ｘ軸におけるステージの総行程Ｓｘは以下のようになる。
Ｓｘ＝｜＋ Ｄ１／２｜＋｜－ （Ｄ１／２＋ Ｌ１）｜＝Ｄ１＋ Ｌ１ （３）
これは、上述の例示的な電子ビーム検出デバイス１０において、前記アライメント装置１２が追加的に設けられており、その光軸と前記電子ビーム検出装置１１の光軸とが距離（両者の可視領域Ｒｆｏｖ１、Ｒｆｏｖ２の中心距離）Ｌ１だけ離隔しているため、それらの離隔方向（ｘ軸方向として示される）におけるステージの行程をＬ１だけ増加させ、かつ、前記電子ビーム検出装置１１の直径Ｄ２及び前記アライメント装置１２の直径Ｄ３が大きいほど、ｘ軸における行程Ｓｘが大きくなる。そして、シリコンウェハ検出のための上記例示的な電子ビーム検出デバイス１０の動作流れに基づき、シリコンウェハにおける検出対象領域Ｒは、まずアライメント装置１２の可視領域Ｒｆｏｖ１に粗い位置合わせされ、その後、前記電子ビーム検出装置１１の可視領域Ｒｆｏｖ２に精い位置合わせされて検出され、粗い位置合わせと精い位置合わせという２段階の間に、前記ステージ１３は、少なくともＬ１だけ移動して、前記アライメント装置１２の可視領域Ｒｆｏｖ１と前記電子ビーム検出装置１１の可視領域Ｒｆｏｖ２との間で前記シリコンウェハ上の検出対象領域Ｒを切り替える必要があることが分かる。
図２に示すようなアライメント装置１２と電子ビーム検出装置１１のそれぞれの可視領域の配置方式の場合、前記ステージのｘ軸行程Ｓｘがｙ軸行程ＳｙよりＬ１だけ大きくなり、ステージの加工難さが相応的に増加するとともに、移動精度が低下し、検出精度に悪く影響し、システムの制御が難しくなる。また、前記電子ビーム検出デバイス１０を収容する真空チャンバの大きさや重量が大きくなり、全体の設置面積や製造コストが増加し、真空排気の効率に悪く影響し、これにより前記電子ビーム検出デバイス１０に関連付けて設けられる除振機の負荷が増加する。一方、シリコンウェハにおける各検出対象領域Ｒは、いずれも粗い位置合わせして精い位置合わせするため、シリコンウェハにおける各検出対象領域Ｒは、いずれも前記アライメント装置１２の可視領域Ｒｆｏｖ１から前記電子ビーム検出装置１１の可視領域Ｒｆｏｖ２に順次に切り替えられ、その間に、前記ステージの加速、定速、減速運動に時間を費やし、シリコンウェハ上の検出対象領域Ｒの数が多いほど、前記ステージの移動にかかる時間が長くなり、デバイス全体の検出効率に影響を与える。
図３は、図１に示す電子ビーム検出デバイスを含む例示的な電子ビーム検出ユニット１００の構造概略図を示す。前記例示的な電子ビーム検出ユニット１００は、例えば、検出モジュールと、伝送モジュールとを含む。より具体的には、前記検出モジュールは、内部が真空状態である第１のチャンバＣ１と、前記第１のチャンバＣ１内に配置された前記例示的な電子ビーム検出デバイス１０と、を備える。また、前記伝送モジュールは、前記第１のチャンバＣ１に隣接して設けられ、一側で第１のバルブを介して前記第１のチャンバＣ１と連通し、反対側で第２のバルブを介して大気雰囲気と連通する第２のチャンバＣ２と、前記第２のチャンバＣ２の外部（例えば、第３のチャンバＣ３内）に設けられ、前記半導体部品２０を大気雰囲気から前記第２のチャンバＣ２に移動させるように構成された第１のロボットアームＭＡ１と、前記第１のチャンバＣ１内に設けられ、前記半導体部品２０を前記第２のチャンバＣ２から前記第１のチャンバＣ１に移動させ、さらに前記ステージ１３の前記上面に移動させるように構成された第２のロボットアームＭＡ２と、を含む。また、例えば、検出対象の半導体部品２０（例えば、シリコンウェハ）は、通常、大気雰囲気におけるシリコンウェハカセットＷＢに収容され、検出開始時に第３のチャンバＣ３内の第１のロボットアームＭＡ１によって第２のチャンバＣ２に移動される。また、例えば、第２のチャンバＣ２は、第１のバルブ及び第２のバルブが同時に閉鎖された状態で真空にするように配置される。
前記例示的な電子ビーム検出ユニットは、前記例示的な電子ビーム検出デバイスを含み、アライメント装置１２と電子ビーム検出装置１１のそれぞれの可視領域間の中心間距離があるため、ステージ行程を増大させデバイス全体の検出効率を低下させ、ここでは贅言しない。
図４（ａ）～図４（ｄ）は、本開示の実施例による電子ビーム検出デバイスの構造概略図を示す。図５は、図４（ａ）～図４（ｄ）の電子ビーム検出デバイスのアライメント装置及び電子ビーム検出装置のそれぞれの可視領域を上から見た図である。
本開示の以下の実施例の全体技術思想は以下の通りである。アライメント装置１２及び電子ビーム検出装置１１について、それぞれのステージの上面における各可視領域が同心状に配置されるように再配置することによって、各可視領域間の中心距離Ｌ１を省略し、上述の例示的な実施例の電子ビーム検出デバイスを少なくとも部分的にさらに改善する。本開示の実施例の全体技術思想によれば、図４（ａ）～図４（ｄ）に示されるように、本開示の実施例の一態様において、半導体部品４０のための電子ビーム検出デバイス３０が提案され、前記半導体部品４０を上面で支持するとともに、直交する２方向に沿って並進移動可能なステージ３３と、前記半導体部品の画像を採集することによって、前記電子ビーム検出デバイスの座標系における前記半導体部品の位置を決定するように配置され、第１の視野及び第１の光軸を有するアライメント装置３２と、前記半導体部品に電子ビームを投射するとともに、前記半導体部品から出射された電子ビームを検出するように配置され、第２の視野及び第１の光軸と非ゼロの角度をなす第２の光軸を有する電子ビーム検出装置３１と、を備え、前記電子ビーム検出デバイスは、前記半導体部品の検出対象領域を前記アライメント領域に反射してイメージング前記半導体部品の検出対象領域Ｒを前記アライメント装置内に反射して結像するように構成された反射装置３４を更に備え、図４の電子ビーム検出デバイスのアライメント装置及び電子ビーム検出装置のそれぞれの可視領域を上から見た図５に、第１の視野が前記反射装置３４の反射を用いて前記上面に投影される第１の可視領域Ｒｆｏｖ１、前記第２の視野が前記電子ビームの光路に沿って前記上面に投影される、前記第１の可視領域と同心に配置された第２の可視領域Ｒｆｏｖ２が示される。
この配置方式、特に追加的に設けられた反射装置３４によって、アライメント装置３２の光路の偏向を実現し、前記アライメント装置３２が前記電子ビーム検出装置３１に可能な限り近づけて配置される場合、その光路全体にわたって第１の光軸が常に第２の光軸と重なって一致するわけではないように、前記ステージの上面において、それぞれの第１の可視領域Ｒｆｏｖ１と第２の可視領域Ｒｆｏｖ２との間のゼロ中心間距離（すなわち、第１の可視領域Ｒｆｏｖ１と第２の可視領域Ｒｆｏｖ２との同心配置）が実現され、この中心間距離の存在によるステージ行程の増大及びデバイス全体の検出効率の低下が回避される。
そして、この配置方式により、前記アライメント装置３２を前記電子ビーム検出装置３１と直接同軸に位置合わせ又は入れ子にすることによって、第１の可視領域Ｒｆｏｖ１と第２の可視領域Ｒｆｏｖ２とのゼロ中心間距離を実現する必要もない（すなわち、前記アライメント装置３２の光路全体において第１の光軸と第２の光軸とが常に重なって一致するように保持する必要もない）。これにより、簡単な光路と省スペースの部品配置で、前記上面における第１の可視領域Ｒｆｏｖ１と第２の可視領域Ｒｆｏｖ２とのゼロ中心間距離を実現し、光路の全域にわたって第１の光軸と第２の光軸とが常に重なって一致するように、前記アライメント装置３２と前記電子ビーム検出装置３１とを直接同軸に位置合わせ又は入れ子にする必要ない。これにより、前記アライメント装置３２自体の部品が前記電子ビーム検出装置３１の光路上に直接配置されることによって、前記電子ビーム検出装置３１の内部の真空気密状況及び電子ビームの正常な伝送に影響を及ぼすことも回避される。
図４（ａ）～図４（ｃ）は、本開示の実施例による電子ビーム検出デバイスの構造概略図を示し、アライメント装置の第１の光軸は、電子ビーム検出装置の第２の光軸と直交し、図４（ａ）では、反射装置は第１の位置Ａにあり、図４（ｂ）では、反射装置は第２の位置Ｂに移動し、図４（ｃ）では、反射装置は第２の位置Ｂ'に回転する。
本開示のさらなる実施例では、例えば、前記反射装置３４は、図４（ａ）に示す第１の位置Ａと、図４（ｂ）、４（ｃ）に示す第２の位置Ｂ、Ｂ'との間で切り替え可能である。ただし、第１の位置Ａは、反射装置３４の作動位置であり、前記検出対象領域は、第１の位置Ａにおける前記反射装置３４によって反射されて前記アライメント装置に結像する第１の視野内に位置する。一例として、図４（ａ）に示すように、前記第１の位置Ａは、例えば、前記電子ビームの光路内にある。第２の位置Ｂは、反射装置３４の非作動／アイドル位置であり、前記第２の位置Ｂ、Ｂ'は、例えば作動状態にある前記電子ビーム検出装置３１の光路を遮らないように、前記電子ビームの光路からオフセットされている。
反射装置３４のこのような位置切り替えにより、アライメント装置３２と電子ビーム検出装置３１とが同時に作動しなく、光路を互いに干渉しないことを確保することができる。
より具体的には、例えば、前記反射装置３４が前記第１の位置Ａにあるとき、前記電子ビーム検出装置はオフになり、前記検出対象領域Ｒは、前記第１の可視領域Ｒｆｏｖ１に位置する。前記反射装置３４が前記第２の位置Ｂ、Ｂ'にあるとき、前記電子ビーム検出装置はオンになり、前記検出対象領域Ｒは、前記第２の可視領域Ｒｆｏｖ２に位置する。これにより、反射装置３４が第１の位置Ａと第２の位置Ｂ、Ｂ'との間で切り替えられると、前記半導体部品（例えばシリコンウェハ）における検出対象領域Ｒが、前記アライメント装置３２の前記第１の可視領域Ｒｆｏｖ１と前記電子ビーム検出装置３１の前記第２の可視領域Ｒｆｏｖ２との間で切り替えられ、前記第１の可視領域Ｒｆｏｖ１と前記第２の可視領域Ｒｆｏｖ２とのゼロ中心間距離により、ステージが切換中にｘ軸及びｙ軸に沿う総行程が一定に保持される。
反射装置３４のこのような位置切り替えと、同時作動しない設定とにより、アライメント装置３２と電子ビーム検出装置３１とが光路を互いに干渉しないことをさらに確保することができる。
より具体的な実施例では、例えば、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、前記反射装置は、例えばモータの駆動により第１の位置Ａと第２の位置Ｂとの間で移動して、２つの位置の間の切り替えを実現する。
より具体的な代替的な実施例では、例えば図４（ａ）及び図４（ｃ）に示すように、前記反射装置３４も、例えばモータの駆動により第１の位置Ａと第２の位置Ｂ'との間で旋回され、例えば反射装置３４は、第１の位置Ａにおいて、上面の第１の可視領域Ｒｆｏｖ１からの光線を前記アライメント装置３２に向かって反射し、その内部に鏡面画像を実現するとともに、例えば前記電子ビーム検出装置３１の光路を遮断し、前記反射装置３４が前記第２の位置Ｂ'に旋回されると、前記電子ビーム検出装置３１の電子ビームの光路を遮断できなくなる。これにより、２つの位置の間の切り替えも実現される。
本開示の実施例において、例えば、前記第１の光軸と前記第２の光軸とは、ゼロでない角度で交差する。
例示的な実施例では、例えば、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、前記第１の可視領域Ｒｆｏｖ１と前記第２の可視領域Ｒｆｏｖ２との中心距離がゼロであり、すなわち同心に配置されるように、前記第１の光軸と前記第２の光軸とが直交している。
さらに、例えば、図４（ａ）に示すように、前記第１の光軸は前記天面に平行であり、前記第２の光軸は前記天面に垂直である。より具体的には、図面に示すように、前記第１の位置Ａにおいて、前記反射装置３４の反射面の法線は、前記第１の光軸及び第２の光軸と同一平面にあり、前記第１の光軸が前記第２の光軸の各々に対して４５度の角度をなす。これにより、検出対象領域Ｒから図示の鉛直方向に沿って反射装置３４に入射する光線、例えば自然光が、反射装置３４の反射面で反射されて前記アライメント装置３２の第１の視野に入射され、反射結像を実現する。反射装置３４による反射によって、検出対象領域Ｒからアライメント装置３２内に結像される光線の光路が転向され、これにより、簡単な光路と省スペースの部品配置によって、測定対象半導体部品を支持する前記ステージの上面における前記第１の可視領域Ｒｆｏｖ１と前記第２の可視領域Ｒｆｏｖ２との中心間距離がゼロになることを実現し、前記アライメント装置３２の光路全体にわたって第１の光軸と第２の光軸とが常に重なって一致することを保持する必要ない。
図４（ｄ）及び図４（ｅ）は、本開示の実施例による電子ビーム検出デバイスの構造概略図を示し、アライメント装置の第１の光軸と電子ビーム検出装置の第２の光軸とは、鋭角又は鈍角で斜めに交差するように配置されてもよく、図４（ｄ）では、反射装置が第１の位置にあり、図４（ｅ）では、反射装置が第２の位置Ｂに移動される。
代替的な例示的実施例では、例えば、図４（ｄ）および図４（ｅ）に示すように、前記第１の光軸と前記第２の光軸とは、前記第１の可視領域Ｒｆｏｖ１と前記第２の可視領域Ｒｆｏｖ２との中心距離がゼロであり、すなわち両者が同心に配置されるように、鋭角または鈍角で斜めに交差するように配置され得る。これにより、簡単な光路と省スペースの部品配置によって、検出対象半導体部品を支持する前記ステージの上面における前記第１の可視領域Ｒｆｏｖ１と前記第２の可視領域Ｒｆｏｖ２との中心間距離がゼロになることを実現し、前記アライメント装置３２の光路全体にわたって第１の光軸と第２の光軸とが常に重なって一致することを保持する必要ない。
本開示の実施例では、前記アライメント装置３２は、例えば、光学顕微鏡である。
本開示の実施例では、前記電子ビーム検出装置３１は、例えば、より具体的には、電子ビームを出射および入射するように構成された電子ビーム源３５と、電池ビームを偏向させて半導体部品の検出対象表面に投射されるように構成された偏向器３６と、入射電子ビームが前記検出対象表面に投射されることによって生成される出射電子（例えば、二次電子、後方散乱電子）を検出することによって、前記検出対象表面を結像するように構成された電子検出器３７とを備える。
本開示の実施例において、前記電子ビーム検出デバイス３０は、例えば、図７に示すように、制御回路３８をさらに備える。図８は、電子ビーム検出デバイスの制御回路の例示的なプローチャートである。図８に示すように、前記制御回路３８は、予め設定されたアライメント戦略に従って前記ステージの並進移動を制御することによって、前記半導体部品を前記第１の可視領域に移動させ、前記アライメント装置によって採集された前記半導体部品の画像を処理することによって、前記電子ビーム検出デバイスのデバイス座標系における前記半導体部品の位置を決定し、前記ステージを制御することによって、前記半導体部品の前記検出対象領域を前記第１の可視領域から前記第２の可視領域に移動させるように構成された。
本開示の実施例において、図６（ａ）～図６（ｃ）に示す前記反射装置３４の例示的な具体的な形態のように、前記反射装置３４は、例えば、平面ミラー、曲面ミラーまたは反射プリズムを含む。
図７は、図４（ａ）～図４（ｄ）に示す電子ビーム検出デバイスを備えた電子ビーム検出ユニットの構造概略図である。
本開示の実施例の全体技術思想によれば、図７に示すように、本開示の実施例の別の態様において、上述のような電子ビーム検出デバイス３０を備える電子ビーム検出ユニット３００も開示され、検出モジュールと、伝送モジュールとを備える。より具体的には、前記検出モジュールは、内部が真空状態であって前記電子ビーム検出デバイス３０により前記第１のチャンバＣ１’内に配置された第１のチャンバＣ１’、を備える。また、前記伝送モジュールは、前記第１のチャンバＣ１’に隣接して設けられ、一側で第１のバルブを介して前記第１のチャンバと連通し、反対側で第２のバルブを介して大気雰囲気と連通する第２のチャンバＣ２’と、前記第２のチャンバＣ２’の外部に配置され、前記半導体部品４０を大気雰囲気から前記第２のチャンバＣ２’に移動させる第１のロボットアームＭＡ１’と；前記第１のチャンバＣ１’に配置され、前記半導体部品４０を前記第２のチャンバＣ２’から前記第１のチャンバＣ１’に移動させ、前記ステージ３３の前記上面にさらに移動させる第２のロボットアームＭＡ２’と、を備える。
大気雰囲気と作動環境となる第１のチャンバＣ１'との間の遷移領域である第２のチャンバＣ２'を設けることにより、第２のチャンバＣ２’を真空にしながら第１のチャンバＣ１’における前記電子ビーム検出デバイスの検出作動を行い、半導体部品、例えばシリコンウェハの伝送及び検出を並列に行う連続検出過程を実現することができる。
また、本開示の実施例では、例えば、第２のチャンバＣ２'は、第１のバルブ及び第２のバルブとが同時に閉じる場合に真空にするように配置される。電子ビーム検出デバイスが真空環境に動作することを確保し、環境による検出の干渉や、大気による電子ビームの減衰を避けることができる。
なお、本開示の実施例では、第２のチャンバの容積は、前記第１のチャンバの容積よりも小さい。したがって、大気環境と動作環境となる第１のチャンバＣ１'との間の遷移領域である第２のチャンバＣ２'を設けることにより、第２のチャンバＣ２'の容積が前記第１のチャンバＣ１'の容積よりも小さいため、第２のチャンバＣ２'の方が第１のチャンバＣ１'よりも速く真空にする。シリコンウェハを大気から第１のチャンバＣ１'に伝送する必要がある場合、第２のチャンバＣ２'はまず大気状態に達し、第１のチャンバＣ１'が第１のバルブによって第２のチャンバＣ２'から分離されているため、第１のチャンバＣ１'は真空状態のままであり、シリコンウェハがまず第２のチャンバＣ２'に伝送され、その後、第２のチャンバＣ２'は真空にされ、その体積が小さいため、真空状態に急速にし、そして、第１のバルブが開放され、シリコンウェハがさらに第１のチャンバＣ１'に伝送される。これにより、デバイスの検出効率を大幅に向上させることができる。第２のチャンバＣ２'に２枚以上のシリコンウェハが設置される場合、シリコンウェハの伝送過程中に第１のチャンバＣ１'の正常検出を実現することもできる。
本開示の実施例の電子ビーム検出ユニットは、上述の電子ビーム検出デバイスを備えるため、当該電子ビーム検出デバイスの具体的な構成及び相応的な技術効果は同様であり、ここでは贅言しない。
本開示の実施例は、以下のような優れた技術効果を有する。
本開示の実施例は、半導体部品のための電子ビーム検出デバイスおよび電子ビーム検出ユニットを提案する。電子ビーム検出デバイスには、二次元平面運動を実行可能なステージと、例えば走査電子鏡という電子ビーム検出装置とに加えて、アライメント装置と、前記半導体部品の検出対象領域を前記アライメント装置に反射して結像するように構成された反射装置とをさらに備え、前記反射装置により、前記アライメント装置の第１の視野が、前記反射装置の反射によって前記上面の第１の可視領域に投影され、前記電子ビーム検出装置の第２の視野が、前記電子ビームの光路に沿って、前記上面の前記第１の可視領域と同心に配置された第２の可視領域に投影され、その結果、アライメント装置１２と電子ビーム検出装置１１のそれぞれの可視領域の間の中心間距離がゼロとなり、すなわち、前記第１の可視領域と前記第２の可視領域とが同心に配置され、それにより、平面の二次元方向におけるステージの行程が均一であり、デバイスの動作中に、ステージが移動するのにかかる時間が減少し、デバイス全体の検出効率が向上する。
また、上述した本開示の実施例によれば、２つ以上の任意の組合せを用いた任意の技術案も本開示の保護範囲に含まれることが理解される。
本開示の実施例は、逐次的な方法で説明され、各実施例は、他の実施例との相違点を中心に説明され、実施例間で同様の部分は、相互に参照され得る。
以上の説明は、本開示の好ましい実施例に過ぎず、本開示を限定するものではなく、本開示の精神と原則内におけるあらゆる修正、均等物、改良等がいずれも本発明の保護範囲内に含まれる。

Claims (19)

  1. 前記半導体部品を上面で支持し、直交する２方向に並進移動可能であるステージと、
    前記半導体部品の画像を採集することによって、前記電子ビーム検出デバイスの座標系における前記半導体部品の位置を決定し、第１の視野及び第１の光軸を有するように構成されアライメント装置と、
    前記半導体部品に電子ビームを投射し、前記半導体部品から放出された電子ビームを検出し、第２の視野及び前記第１の光軸と重ならない第２の光軸を有するように構成される電子ビーム検出装置と、を備え、
    前記電子ビーム検出デバイスは、前記半導体部品の検出対象領域が前記アライメント領域に向って反射され、前記半導体部品の検出対象領域を前記アライメント装置内に反射して結像するように構成される反射装置を更に備え、
    前記第１の視野は、前記反射装置の反射を用いて前記上面の第１の可視領域に投影され、前記第２の視野は、前記電子ビームの光路に沿って前記上面の第２の可視領域に投影される
    半導体部品用の電子ビーム検出デバイス。
  2. 前記第１の光軸は、前記第２の光軸に対してゼロでない角度をなし、前記第１の可視領域と、前記第２の可視領域の中心とは、間隔を置いて、または同心に配置される
    請求項１に記載の電子ビーム検出デバイス。
  3. 前記第１の可視領域と前記第２の可視領域とが同心に配置される場合に、前記反射装置は、第１の位置と第２の位置との間に切り替え可能であり、前記検出対象領域は、前記第１の位置における、前記反射装置によって反射して前記アライメント装置に結像する第１の視野内にあり、前記第２の位置は、前記電子ビームの光路から外れた
    請求項２に記載の電子ビーム検出デバイス。
  4. 前記反射装置は、第１の位置と第２の位置との間で移動可能である
    請求項３に記載の電子ビーム検出デバイス。
  5. 前記反射装置は、第１の位置と第２の位置との間で回動可能である
    請求項３または４に記載の電子ビーム検出デバイス。
  6. 前記反射装置が前記第１の位置にあるとき、前記電子ビーム検出装置はオフとなり、前記検出対象領域は前記第１の可視領域にあり、あるいは、
    前記反射装置が前記第２の位置にあるとき、前記電子ビーム検出装置がオンとなり、前記検出対象領域が前記第２の可視領域にある
    請求項３に記載の電子ビーム検出デバイス。
  7. 前記第１の位置は、前記電子ビームの光路にある
    請求項３に記載の電子ビーム検出デバイス。
  8. 前記第１の光軸と前記第２の光軸とは、ゼロでない角度で交差する
    請求項１～７のいずれか一項に記載の電子ビーム検出デバイス。
  9. 前記第１の光軸と前記第２の光軸とは直交する
    請求項８に記載の電子ビーム検出デバイス。
  10. 前記第１の光軸は前記上面と平行であり、前記第２の光軸は前記上面と垂直である
    請求項９に記載の電子ビーム検出デバイス。
  11. 前記第１の位置において、前記反射装置の反射面の法線は、前記第１の光軸及び前記第２の光軸と同一平面にあり、前記第１の光軸と前記第２の光軸のそれぞれと４５度の角度をなす
    請求項９または１０に記載の電子ビーム検出デバイス。
  12. 前記第１の光軸と前記第２の光軸とは斜めに交差する
    請求項８に記載の電子ビーム検出デバイス。
  13. 前記アライメント装置は、光学顕微鏡である
    請求項１に記載の電子ビーム検出デバイス。
  14. 前記電子ビーム検出装置は、
    電子ビームを出入射する電子ビーム源と、
    電子ビームを偏向させて半導体部品の検出対象表面に投射させるように構成された偏向器と、
    入射電子ビームが前記検出対象表面に投射されることによって生成される出射電子を検出することによって、前記検出対象表面を結像するように構成された電子検出器とを備える
    請求項１に記載の電子ビーム検出デバイス。
  15. 予め設定されたアライメント戦略に従って前記ステージの並進移動を制御することによって、前記半導体部品を前記第１の可視領域に移動させ、
    前記アライメント装置によって採集された前記半導体部品の画像を処理することによって、前記電子ビーム検出デバイスのデバイス座標系における前記半導体部品の位置を決定し、
    前記ステージを制御することによって、前記半導体部品の前記検出対象領域を前記第１の可視領域から前記第２の可視領域に移動させるように構成された制御回路をさらに備える
    請求項１に記載の電子ビーム検出デバイス。
  16. 前記反射装置は、平面ミラー、曲面ミラー、反射プリズムのいずれか１つを含む
    請求項１に記載の電子ビーム検出デバイス。
  17. 内部が真空状態である第１のチャンバと、前記第１のチャンバに配置される請求項１～１６のいずれか一項に記載の電子ビーム検出デバイスと、を含む検出モジュールと、
    前記第１のチャンバに隣接して配置され、一側で第１のバルブを介して前記第１のチャンバと連通し、反対側で第２のバルブを介して大気雰囲気と連通する第２のチャンバと、前記第２のチャンバの外部に設けられ、前記半導体部品を大気雰囲気から前記第２のチャンバに移動させるように構成された第１のロボットアームと、前記第１のチャンバに設けられ、前記半導体部品を前記第２のチャンバから前記第１のチャンバに移動させ、さらに前記ステージの前記上面に移動させるように構成された第２のロボットアームとを備える伝送モジュールと、を備える
    電子ビーム検出ユニット。
  18. 前記第２のチャンバは、第１のバルブおよび第２のバルブが同時に閉鎖されている場合に真空にするように構成されている
    請求項１７に記載の電子ビーム検出ユニット。
  19. 前記第２のチャンバの容積は、前記第１のチャンバの容積よりも小さい
    請求項１７に記載の電子ビーム検出ユニット。
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