專利名稱：具有行移透鏡多光束掃描儀的晶片缺陷檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種晶片缺陷檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用掃描激光束照明被分析的晶片， 并通過反射光或透射光的分析來識別缺陷。特別是，本發(fā)明關(guān)于使用多個光束的掃描儀系 統(tǒng)，所述多個光束同時照射被檢測的樣品，如晶片、光柵、掩膜等，并產(chǎn)生同時被檢測的多個 相應(yīng)的反射或透射光束。
背景技術(shù)：
為了檢測晶片表面上的缺陷、顆粒和/或圖形，作為半導體制造工藝中質(zhì)量保證 工藝的一部分，各種系統(tǒng)被用于半導體晶片的自動檢測。目前檢測系統(tǒng)的目標是具有高分 辨率和高稱度成像，以便提供在亞微米半導體制造工藝中所需要的可靠性和準確性。然而， 具有允許大處理量的高速處理也是很重要的，以便質(zhì)量和保證工藝不會成為晶片制造工藝 中的障礙。因而，光學檢測系統(tǒng)必須使用較短的波長、較高的數(shù)字孔徑光學裝置和高密度圖 像捕獲技術(shù)，以便能以滿足所希望的產(chǎn)品處理量(throughput)要求的足夠高的速度對來 自這些系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行處理。 用在晶片檢測系統(tǒng)中的常規(guī)成像結(jié)構(gòu)此時利用了單斑點掃描激光器進行成像。然 而，通過這種結(jié)構(gòu)可獲得的數(shù)據(jù)速度受到由于單激光束、可使用的光學系統(tǒng)以及相關(guān)檢測 器件的速度和質(zhì)量的限制所引起的物理約束的限制。例如，用做點光源的單激光器在被檢 測的物體上聚焦成一點并在整個物體的表面上進行掃描，其中物體可以是固定的或者可以 在工作臺機構(gòu)上，協(xié)同掃描一起移動。然后來自物體的反射光在檢測器上成像，由掃描過程 產(chǎn)生像素數(shù)據(jù)。檢測器可以是CCD陣列，它的獨立元件定位成在光束掃描時可接收反射光 并以常規(guī)方式連續(xù)讀出。而高分辨率可以從這種點源照明裝置獲得，為了構(gòu)成可視圖像而 掃描所述區(qū)域中的每個點的要求限制了該系統(tǒng)的處理量。 單激光束的掃描可以通過旋轉(zhuǎn)反射鏡系統(tǒng)如參見美國專利US5065008或聲光元
件(acoustic-optic cell)來實現(xiàn)。然而，在使用高亮度激光源時，這些單斑點掃描結(jié)構(gòu)
必須具有受限制的速度并且可能易于掃描失常、低照明亮度和當使用高亮度激光源時，對
樣品造成潛在的熱損害。即使使用臺式掃描系統(tǒng)，該掃描系統(tǒng)相對于固定照明裝置和圖像
位置而移動樣品，同時通過在固定位置的一個區(qū)域上移動單個光點來產(chǎn)生同步化的掃描圖
形，也不能實現(xiàn)檢測目前半導體產(chǎn)品的亞微米結(jié)構(gòu)所需的高數(shù)據(jù)速度。 因而，需要一種樣品掃描系統(tǒng)，不管是在固定或臺式系統(tǒng)中，可提高樣品處理量同
時保持或甚至提高在掃描樣品期間收集的數(shù)據(jù)的可靠性和準確性。通過利用多個平行掃
描光束掃描樣品和通過檢測多個平行反射光束或多個平行透射光束，本發(fā)明滿足了這個需
要，依賴于是通過從表面反射的光檢測樣品還是使光穿過表面而檢測樣品，和同時處理多
個反射或透射光束，從而與單斑點掃描系統(tǒng)相比顯著提高了處理量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明關(guān)于使用提供光束的單一光源檢測樣品的系統(tǒng)。光束被成像到行移透鏡聲 光器件上，所述聲光器件具有有源區(qū)并響應(yīng)RF輸入信號而在此有源區(qū)中選擇性地產(chǎn)生多 個行移透鏡。此行移透鏡聲光器件可操作以接收光束和在產(chǎn)生的每個行移透鏡的各個焦點 上產(chǎn)生多個斑點束。該系統(tǒng)還包括光檢測單元(light detector unit)，包括多個檢測器 區(qū)(detector section)，每個檢測器區(qū)具有多個光檢測器和至少一個多級存儲器件，該多 級存儲器件可操作以并行接收來自多個光檢測器的輸入。被存儲在每個多級存儲器件中的 信息從多級被同時串行讀出。 根據(jù)本發(fā)明的另一特征，本發(fā)明關(guān)于用于檢測樣品的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個掃描 斑點光束源。光束被成像在樣品的表面上，并通過從樣品反射或透射而由此產(chǎn)生多個光束。 使用具有多個檢測器區(qū)的光檢測單元，每個檢測器區(qū)具有多個光檢測器，所述多級存儲器 件可操作以便從多個光檢測器并行接收輸入。被儲存在每個多級存儲器件中的信息從多級 被同時串行讀出。 根據(jù)本發(fā)明的另一特征，本發(fā)明關(guān)于用于檢測樣品的方法。該方法包括從單光源 提供多個浮動光點束(flying spot beam)和在樣品的表面上掃描多個斑點束，由此通過從 樣品的反射或透射產(chǎn)生相應(yīng)的多個光束。然后，每個反射光束的內(nèi)容(content)被捕獲并 同時儲存在各個信號存儲區(qū)中。被存儲的信息被串行讀出，由此提高掃描數(shù)據(jù)的速度和處理量。 本發(fā)明的其它特征是實現(xiàn)了聲光器件，該聲光器件適于接收光源和用于產(chǎn)生多個 行移透鏡的RF輸入，所述多個行移透鏡提供多個同時掃描的斑點。該器件包括具有有源 區(qū)的晶體介質(zhì)(crystal medium)，該有源區(qū)限定聲波傳播的方向；RF輸入部分(RF input portion)，用于接收RF線性調(diào)頻輸入和位于聲波傳播方向的介質(zhì)的一端上；和用于從光源 接收光的光輸入部分(light input portion)，此光輸入部分設(shè)置成橫向于聲波傳播的方 向；以及光輸出部分。輸入到RF輸入部分的RF脈沖串可操作以產(chǎn)生同時存在于有源區(qū)中 的行移透鏡序列(a sequence oftraveling lenses)，這些行移透鏡可操作以接收輸入到 光輸入部分的光并產(chǎn)生從光輸出部分輸出的多個斑點束。 本發(fā)明的再一特征是一種操作聲光器件的方法，該聲光器件具有有源區(qū)并適于在 光輸入部分(light input portion)和RF輸入部分(RFinput portion)接收光源，其中RF 輸入部分用于產(chǎn)生多個行移透鏡，所述行移透鏡從光輸出部分提供多個共存(concurrent) 的斑點。該方法包括向RF輸入部分輸入一系列線性調(diào)頻輸入脈沖，由此產(chǎn)生用于每個輸入 脈沖的聲波并在有源區(qū)中在傳播方向傳播；從光源和在與橫向于所述傳播方向的方向向光 輸入部分輸入光；和給傳播聲波施加光，該聲波形成行移透鏡并同時存在于有源區(qū)中，每個 行移透鏡可操作以聚焦和引導所述光，由此用于每個透鏡的各個斑點束被從光輸出部分輸 出。 本發(fā)明的又一特征是用于檢測多個同時掃描斑點束的線性光檢測單元(liner light detector unit)。光檢測單元包括沿著共同軸線性設(shè)置的多個相鄰的光檢測器區(qū)。 每個檢測器區(qū)具有多個相鄰光檢測器和至少一個多級存儲器件，所述存儲器件可操作以并 行接收來自多個光檢測器的輸入和串行讀出被儲存在多級中的信息。
本發(fā)明的另一特征是一種用于檢測被儲存在線性CCD中的多個像素的方法，所述 CCD具有第一多個區(qū)，每個區(qū)包括第二多個像素存儲元件(pixel storage element)并從第 三多個并行掃描光束的相應(yīng)一束光束接收輸入。該方法包括在各個信號存儲部件(storage section)中同時捕獲和儲存第三多個光束的每個的內(nèi)容并同時串行讀出被儲存的信號。
本發(fā)明的又一特征是用于從樣品表面檢測明場和暗場象的設(shè)備，其中明場象由至 少一個CCD檢測，暗場象由至少一個高靈敏度檢測器檢測，如光電倍增管(PMT)。


圖1表示根據(jù)本發(fā)明的用于掃描晶片或其它樣品的第一示例性系統(tǒng)和設(shè)備的示 意圖。 圖2表示使用由本發(fā)明的設(shè)備產(chǎn)生的多個光束來掃描晶片或其它樣品的示例性 時序圖。 圖3表示在利用根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例產(chǎn)生的四個光束同時掃描晶片時晶 片表面的形貌(topography)。 圖4是表示在本發(fā)明的實施例中使用的行移透鏡、多光束聲光器件的示意圖。
圖5是表示根據(jù)本發(fā)明實施例的具有兩級垂直傳送機構(gòu)的多級線性光電二極管 的示意圖，其中兩級垂直傳送機構(gòu)將用在CCD掃描儀中。 圖6A和6B表示用于在晶片或其它樣品上掃描多個分束(splitbeam)的第二示例 性系統(tǒng)和設(shè)備的示意圖。 圖7A和7B提供用于分開檢測樣品表面上的明場和暗場象的單一照明激光器和環(huán) 形照明激光器結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實施例方式
如本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚的，下面的詳細說明是關(guān)于本發(fā)明的示例性實施例的，但
是本發(fā)明不限于此，本發(fā)明可以進行修改和附加結(jié)構(gòu)。具體而言，但不是用于限制，一個示
例性實施例可能參照一個樣品表面的檢測而公開，所述檢測是通過使用位于樣品的共同側(cè)
("反射型系統(tǒng)")的光源和檢測單元檢測反射光進行的，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚，這些教
導很容易通過用檢測單元檢測透射光而適于檢測樣品，其中檢測單元位于與光源相反的樣
品的一側(cè)("透射型系統(tǒng)")。反射型系統(tǒng)和透射型系統(tǒng)的不同之處在于，例如，在透射型系
統(tǒng)中不存在分束器，本發(fā)明的原理可適用于這兩種類型的系統(tǒng)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員可理解
的，根據(jù)本發(fā)明，這兩種類型的系統(tǒng)在檢測樣品時可以分開使用或一起使用。
圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的利用行移透鏡多光束掃描儀的晶片、光柵或類似樣品檢
測系統(tǒng)ioo和設(shè)備的示意圖。在不限制和只是舉例的情況下，樣品可以是在制造的任何階
段中的任何半導體產(chǎn)品，如其上具有多個半導體器件的8英寸或12英寸晶片等，或者可以
是在制造工藝中使用的掩模、光柵等，其中在這些制造工藝中必須檢測這種樣品的缺陷、外
來物體或圖形精度(pattern accuracy)。希望在這種系統(tǒng)中以高精度和高可靠性識別結(jié)構(gòu)
尺寸、位置和類型、出現(xiàn)在樣品表面上的缺陷或物體。還希望以高速度進行識別，從而使提
供給檢測和質(zhì)量保證(quality assurance)步驟的制造工藝中的延遲最小化。 系統(tǒng)100依賴于明亮光源，如產(chǎn)生光束輸出151的CW(或脈沖)激光器101。光束151施加于具有常規(guī)設(shè)計的束成形器102，該束成形器將擴展(e鄧and)和校準(collimate) 光束151，以便以本領(lǐng)域公知的方式形成具有均勻強度束分布的光束152。為了進行晶片 檢測，激光器優(yōu)選在短波長操作，例如在248nm或193nm操作，以便以穩(wěn)定的輸出功率(或 穩(wěn)定的脈沖能量和脈沖頻率)、穩(wěn)定的橫模(transverse mode)和穩(wěn)定的束瞄準(beam pointing)產(chǎn)生高分辨率。準直光束152被施加于常規(guī)反射鏡103，以便將光束153成形和 引導到操作透鏡系統(tǒng)，該系統(tǒng)的元件將在后面詳細說明。 特別是，成形光束153投射到行移透鏡聲光器件104上，行移透鏡聲光器件104可 操作以將成形光束153轉(zhuǎn)換成多個光束154a、154b和154c。為了方便起見舉例示出了三個 光束，光束的數(shù)量可以更大，并且在示例性實施例中可以是十個或更多個同時掃描的光束。 行移透鏡聲光器件104響應(yīng)一系列線性調(diào)頻RF脈沖的每個，單脈沖導致產(chǎn)生單透鏡，而一 系列脈沖導致在行移透鏡器件104中形成多個級聯(lián)透鏡(multiple cascaded lenses)。每 個透鏡將接收和在其輸出處將輸入激光聚焦，由此形成所希望的光束數(shù)量。在RF脈沖穿過 器件104運行時，相關(guān)透鏡將運動，引起它們的光束的每束光束以類似掃描的方式運動。
聲光元件的基本理論、結(jié)構(gòu)和材料在由Gerald F. Marshall等人編輯"Optical Scanning"的第11章(由Marcel Dekker Inc.在1991年發(fā)表)中有教導。如第675-677 頁的解釋，單光束的頻率線性調(diào)節(jié)(chirp)掃描包括給其施加線性頻率掃描("線性調(diào)頻") 的聲光布拉格元件(Bragg cell)。穿過該元件的光學孔徑產(chǎn)生的頻率梯度將作為柱面透 鏡，其焦距(focal length)是以線性調(diào)頻速度為基礎(chǔ)的。由線性掃描聲頻衍射的光可以會 聚或發(fā)散，并且可以由補償光學透鏡進行補償。根據(jù)此公開，聲光掃描儀在成本和性能上優(yōu) 點顯著，特別是其中的隨機存取時間很短。聲光掃描儀通常產(chǎn)生一個掃描光束，并且其中希 望有多個光束，如在Marshall所著書的第682-683頁中公開的那樣，需要多個線性調(diào)頻元 件，每個元件接收被線性調(diào)頻的RF脈沖。具體而言，當線性增加頻率施加于陣列中的多個 線性調(diào)頻元件中的每個的驅(qū)動器時，隨著根據(jù)Bragg條件產(chǎn)生陣列的每個準直光束的連續(xù) 角度掃描，設(shè)置具有在時域內(nèi)間距(Pitch)增加的相位光柵(phase grating)，由此產(chǎn)生斑 點陣列的線性掃描。在高頻切斷時，驅(qū)動器信號設(shè)定為零，由此允許消耗線性調(diào)頻元件中的 聲學能量，并在下一掃描開始之前使斑點復位。 在Marshall所著書的第682-683中教導了兩種聲波陣列掃描儀，包括帶寬倍增掃 描儀和分辨率倍增掃描儀。在第一種情況下，大量獨立驅(qū)動的、小的并且緊密設(shè)置的傳感器 (transducer)并列安裝在由氧化碲(Te02)玻璃以及由四氧化鉬鉛(PbMo04)和Te04晶體制 成的聲光介質(zhì)上。第二種情況的聲光陣列包括串聯(lián)設(shè)置的元件。各具有特定分辨率(每行 上的點)的掃描儀陣列通過使用復雜的光學裝置可產(chǎn)生更高的分辨率(每行上的點)。
相反，在本發(fā)明中使用的聲光器件104采用單晶，它在一系列輸入RF脈沖基礎(chǔ)上 可有效地產(chǎn)生多個行移透鏡。該器件中的單晶由與UV光源兼容的材料構(gòu)成，優(yōu)選具有由 熔融硅石、砷化鎵(GaAs)或Te(^玻璃構(gòu)成的聲光介質(zhì)，盡管還可以使用具有UV光兼容性 的其它公知材料。該晶體在每個主側(cè)面上具有防反射涂層，其中兩側(cè)的防反射涂層的比率 (rated)小于0. 5%。該器件將在266nm的波長和在200MHz的中心頻率并以130MHz的帶 寬在縱向聲學模中操作。RF功率小于3.0瓦。在一個示例性實施例中，該器件的有效孔徑 可以是1. Omm "H"乘以60mm "L"。 在操作中，如圖4中更詳細顯示的，如本領(lǐng)域技術(shù)人員可理解的，可以是單光束或多個準直光束的激光401將施加于變換器410的一個主表面411。 RF發(fā)生器430向RF輸 入端口 (SNA連接器)413提供一系列"線性調(diào)頻"或脈沖RF波形431、432、433等，在示例 性實施例中優(yōu)選在持續(xù)時間和振幅上是相同的，但是根據(jù)所希望的行移透鏡的光學效果可 以是不同的。所述端口設(shè)置成橫向于光路方向并使RF波形在晶體的邊緣注入(injected), 并且以一定速度建立橫向于晶體長度方向的壓力波(pressure wave)，在示例性實施例中， 所述速度為5. 96mm/s或大約是聲速。通過晶體介質(zhì)傳播的壓力波被校準以便提供用于 激光401的級聯(lián)聚焦透鏡421、422，所述激光401穿過輸入主表面411并從輸出主表面412 射出。每個透鏡421 、422將在焦點443 、444聚焦通過的光束441 、442，如本領(lǐng)域技術(shù)人員可 了解的。 現(xiàn)參見圖1，多個級聯(lián)透鏡在聲光器件104的有效區(qū)中產(chǎn)生的效果將導致在用于 每個產(chǎn)生的透鏡的行移透鏡聲光器件的焦點154a、154b和154c處產(chǎn)生浮動光點。浮動光 點154a、 154b和154c然后通過常規(guī)準直透鏡105，和一組準直光束155a、 155b和155c入射 到分色鏡106的表面106a上，但是將通過分色鏡(dichroic mirror) 106。分色鏡106使 所有準直光束155a、155b、155c到達物鏡107上，以作為到達將被掃描的晶片、光柵或其它 樣品表面的多個光束156a、156b、156c成像。由物鏡107輸出的多個平行光束156a、156b、 156c被聚焦到晶片、光柵或其它樣品的表面上的單獨的斑點108a、108b、108c上并作為平 行光束157a、157b、157c被反射。這些反射光束157a、 157b、 157c再次通過物鏡107并射到 分色鏡106的背面106b上。這些平行反射光束158a、158b、158c被分色鏡106反射并施加 于準直透鏡109上。 來自透鏡109的光束被輸出到具有多級、多抽頭、垂直傳送CCD110的照相機上。 CCD具有各個檢測區(qū)111、112、113，這些檢測區(qū)被光束159a、159b、159c之一照明。在光束 掃描晶片108的表面并且產(chǎn)生平行圖像流時，帶電耦合器件110的每個區(qū)111、112、113的 元件捕獲每個相應(yīng)光束中的輸出像素。多抽頭CCDllO的每個區(qū)111、112、113具有相應(yīng)的 移位寄存器區(qū)114、115、116，它們對應(yīng)光束159a、159b、159c。這些并行輸入?yún)^(qū)可以被并行 讀出，由此提高了圖像檢測器件的處理量。因此，在給定時間周期內(nèi)，并行讀出將通過向每 個移位寄存器輸入一系列讀出脈沖來實現(xiàn)，由此使它們以并行數(shù)據(jù)流的方式輸出它們的內(nèi) 容。 在一般的例子中，具有移位寄存器114的第一區(qū)111被通過放大器121輸入的區(qū) 傳送信號160a讀出。該信號是脈沖串，該脈沖串使移位寄存器通過緩沖器130向輸出線 161a上串聯(lián)讀出它的數(shù)據(jù)，其中所述移位寄存器的級已經(jīng)被并行裝載。同樣，分別經(jīng)過放大 器122、 123給多抽頭CCD區(qū)112、 113的移位寄存器115、 116施加用于區(qū)2和區(qū)3的時鐘信 號。經(jīng)放大器132U33串聯(lián)讀出的最終數(shù)據(jù)提供給數(shù)據(jù)輸出端161b、161c。
來自晶片或樣品108的表面的背反射光束157a、157b、157c被多區(qū)抽頭線性CCD 結(jié)構(gòu)110捕獲呈現(xiàn)高度有效的設(shè)計。建立結(jié)構(gòu)110以使相同的物鏡結(jié)構(gòu)用于掃描和反射光。 而且，當來自每個掃描光束的反射光施加于分段的CCD結(jié)構(gòu)110時，由掃描樣品的各個區(qū)產(chǎn) 生的信息的內(nèi)容并行地傳送到臨時移位寄存器，然后串聯(lián)讀出。從CCDllO的多區(qū)的傳送可 提供高數(shù)據(jù)處理量，這在晶片檢測系統(tǒng)中是非常希望的結(jié)果。 用于實際照相機設(shè)計的傳感器500的典型實施例示于圖5中。該器件是具有2048 個像素501的線性CCD，每個像素具有水平尺寸為16 ii m，垂直尺寸為64 y m的像素尺寸，并且像素間距為16 y 。 2048個像素被分成64個獨立區(qū)502，每區(qū)各具有32個像素501，每 個像素501具有到第一臨時存儲級(storage stage) 504的輸出503，該輸出503與在其區(qū) 502中的其它31個像素的輸出并行提供。區(qū)502設(shè)置成與其它區(qū)直接相鄰。在替換實施例 中，存在128個輸出，每個抽頭只有16個像素，以便提供更高的速度。每個第一臨時存儲級 504的32個值被各個時鐘C「C^并行讀出到各個第二層存儲級505，并且所有第二層存儲 級505響應(yīng)單時鐘C。而被讀出到各個讀出移位寄存器級506。每個讀出移位寄存器級506 中的32個字節(jié)被時鐘輸入Ck以時鐘信號串聯(lián)輸出，并且從寄存器輸出的電壓模式模擬提 供給64個區(qū)502的每個的各個輸出端口 OUT「OUTm。適當?shù)碾妷菏┘佑谠撈骷?，用于適當 的操作，如本領(lǐng)域技術(shù)人員可理解的。具有這種結(jié)構(gòu)的傳感器可設(shè)計成具有20-40MHz的數(shù) 據(jù)率(1. 0-1. 6MHz線頻率)，并以每秒2. 0-3. 2Gpix輸出。 再次如圖1所示，斑點時序是如此設(shè)計的對于單個CCD區(qū)114-116將只是單斑 點。事實上，在使用圖5和圖10的線性傳感器的束掃描儀典型實施例中，一次只有64個 傳感器段(sensor segment)的第1/6將接收輸入，其中每個傳感器段具有用于32個像素 的存儲器。單一光束輸入到多個段中產(chǎn)生了延遲，這使在光束移動到下一區(qū)時存儲和讀出 處理成為必要。借助例子但不作為限制，圖2中只示出了用于兩個斑點的時序圖(timing diagram)，但是根據(jù)以下教導可以很容易推斷出可具有額外的斑點。在圖中，時間(t)線 200提供通過多個斑點掃描晶片、光柵的表面或其它表面的參考。斑點沿著x(紙的水平) 方向掃描，同時該表面以預(yù)定速度在y(紙的垂直)方向移動。首先，斑點l位于晶片的區(qū)l 上并提供晶片或其它表面的掃描貫穿區(qū)l，如在時間周期201期間在部分(portion) 211中 所示的。由于該表面因晶片等在工作臺上移動而向上移動，掃描向右轉(zhuǎn)動一個角度。如處 理部分220中所示，第二個斑點沒有開始掃描。由于在時間周期201期間只有第一斑點掃 描，因此沒有數(shù)據(jù)從處理部分230的區(qū)1或處理部分240的區(qū)2透射，也沒有數(shù)據(jù)在處理部 分250輸出。 在第二時間周期202期間，由斑點1進行的區(qū)1的掃描已經(jīng)完成，并且開始掃描區(qū) 2，如由掃描線212的部分所示。同時，第二斑點開始對區(qū)1的掃描，如由掃描線221所示的。 在時間周期202開始時，在周期201期間在區(qū)1的掃描期間獲得的所有數(shù)據(jù)將在231并行 輸出。但是，由于此時沒有對于區(qū)2積累的數(shù)據(jù)，因此在處理部分240中沒有輸入。然而， 在231從區(qū)1并行傳送的數(shù)據(jù)在時間周期202期間被串聯(lián)地輸出，如數(shù)據(jù)區(qū)1輸出251所 示。 在周期203開始時，斑點束1開始在213的區(qū)3的掃描，同時斑點束2開始在222 的區(qū)2的掃描。在處理部分230中，由斑點2在區(qū)1中積累的數(shù)據(jù)在232傳送，同時在區(qū)2 的斑點1的數(shù)據(jù)在241傳送。在時間周期203期間，用于每個區(qū)1和2(由掃描221、212收 集)的數(shù)據(jù)分別在252和253串聯(lián)讀出。清楚地，對于使用IO個光束和具有線性掃描儀的 64個區(qū)的典型實施例，光束必須掃描晶片等的表面的一部分，以便在返回到開始另一掃描 之前，CCD的至少6個區(qū)從每個光束接收輸入。這樣，在輸出數(shù)據(jù)中存在與6個區(qū)的掃描可 比的延遲。光束掃描和CCD輸出之間的同步將是很容易實現(xiàn)的，以便實現(xiàn)最佳輸出。
圖3示出了被檢測的晶片、光柵等物體的實際表面300。水平方向的分割0-12區(qū) 別獨立像素(光正方形301-312)的位置，并且這些像素中的幾個(301、304、307和310)是 用于掃描的掃描開始位置(scanstart position)，掃描是在垂直于晶片、光柵或其它物體
9的移動方向的方向進行的。這種運動是在由數(shù)字0-10標記的方向進行的。晶片本身將被單 串(single series)的多個光束350、360和370掃描，并且在下一串重復光束掃描，如在圖 中右側(cè)、在像素10的掃描串350'的開始所示的。在利用常規(guī)傳送臺裝置170移動晶片時 (圖l)，如垂直方向的行進數(shù)(progression of number) 0-10所示的，光束將表現(xiàn)為在整個 晶片表面進行對角掃描。因此，在第一串掃描中，斑點350在區(qū)1的點301開始。然后，在 它掃描時，斑點350向區(qū)2的像素302、區(qū)3的像素303等移動。第二斑點360在區(qū)1的點 304開始，并且移動到區(qū)2的點305，區(qū)3的點306、區(qū)4的點307等。斑點370的類似運動 在區(qū)1中的點7開始。第二串掃描以斑點350'的再次起動而開始，但是現(xiàn)在是在區(qū)1的點 310開始。在第二次掃描中將進行斑點360和370的類似的重復掃描，并且，當工作臺170 移動晶片時將在下一串中進行斑點350-370的類似的重復掃描。如在這個掃描中給定的， 可以看到晶片整個區(qū)域的并行讀出。 圖6A中示出了第二示例性實施例，其中系統(tǒng)600基本上與圖1的實施例相同，但 是不同之處在于使用了分束器從每個行移透鏡產(chǎn)生多個光束。具體而言，激光器601產(chǎn)生 光束輸出651，該光束651施加于常規(guī)束成形器602，以便以公知的方式形成具有均勻強度 束分布的光束。準直光束652施加于常規(guī)反射鏡603，用于將光束653引導到具有聲光行移 透鏡604的操作透鏡系統(tǒng)。行移透鏡聲光器件604可操作以便將成形光束653轉(zhuǎn)換成多個 光束654a、654b、654c。而且，為了方便起見以舉例形式示出了三個光束，但是光束的數(shù)量可 以是更多的，并且在典型實施例中可以是十個或更多個同時掃描的光束。行移透鏡聲光器 件604響應(yīng)每個線性調(diào)頻RF脈沖串，從而在行移透鏡器件604的有源區(qū)中形成多個連續(xù)透 鏡(sequential lens)之一。在聲波脈沖穿過器件604運行時，相關(guān)的透鏡將移動，使它們 的光束分別以掃描的方式移動。聲光器件604的有源區(qū)中的多個透鏡604a、604b、604c將 導致在行移透鏡聲光器件的焦點654a、654b、654c位置上產(chǎn)生多個浮動光點，然后浮動光 點654a、654b、654c穿過常規(guī)準直透鏡605。 與第一實施例不同，從準直透鏡605輸出的多個光束穿過Damman光柵或分束器 640 (在所示實施例中為1 X 3類型，但是其它分離比例也是在本發(fā)明的范圍內(nèi))，導致產(chǎn)生 幾個扇型分開(fanned-out)的光束655a、655b、655c。分離可以利用本領(lǐng)域公知的任何措 施來進行，只要每個分束(split beam)的能量基本上相等即可。這些光束的每個包括入射 到分色鏡606表面上的多個斑點束(655a卜3、655b卜3、655Cl—3-未示出)，并且這些斑點束射 到物鏡607上，用于作為入射到被掃描的樣品608的表面上的多個光束656al-3、656bl-3、 656cl-3而成像。又物鏡607輸出的多個平行光束656a卜3、6561^—3、656Cl—3聚焦到樣品的表 面上的區(qū)域608a、608b、608c上。每個區(qū)域被來自光束655a、655b、655c的單獨光束的單獨 的浮動光點掃描，并且在示例性實施例中，產(chǎn)生如圖6B所示的掃描線結(jié)構(gòu)，其中來自單獨 光束656a2、656b2、656c2的掃描聚集成組，但是在時間和位置上是偏離的。這些掃描以平 行光束返回(具有三個掃描的每個的三個光束-未示出)，并再次穿過物鏡607并入射到分 色鏡606的背面上。這些平行反射光束分色鏡606反射并施加于準直透鏡(collimating lens)609。 來自透鏡609的光束659a卜3、6591v3、659Cl—3被輸出到三個照相機上，其中每個照 相機具有各自多級、多抽頭、垂直傳送的CCD610A、610B、610C，并具有類似于圖1的實施例 中的線性CCD的結(jié)構(gòu)和功能。這種結(jié)構(gòu)還提高了圖像檢測器件的處理量和分辨率。
在如圖7A所示的另一示例性實施例中，來自光源的激光可通過第一分色鏡710， 其中激光可包括多個浮動光點，如已經(jīng)公開的或單個斑點。反射鏡706將使激光701通過 第一表面710a但是使明亮光(brightlight)從相反表面710b反射。通過的激光702將通 過第二分色鏡，其具有使激光通過的第一表面720a和使暗場光704反射的第二表面720b。 照射到樣品708的表面上的激光703將作為暗場光704和明場光705而反向反射。暗場光 704與明場光705被分色鏡720的表面720b分開，該表面720b反射暗場光并使明場光通 過。暗場光704被具有高靈敏度的光電倍增管(PMT)740檢測。這種PMT是常規(guī)設(shè)計并且可 從供應(yīng)商濱松光子學株式會社(Hammamatsu)和Burle公司獲得，這種光電備增管在暗場低 光散射方面尤其具有優(yōu)勢。明場光通過反射鏡720并被表面710b向CCD 730反射，該CCD 730可以是多級或單級CCD，具有比PMT低的靈敏度但是具有比其大的動態(tài)范圍和比其高的 速度。 在替換實施例中，提供一種環(huán)形照明形式的激光器751 ，它可以根據(jù)這里已經(jīng)公開 的原理被行移透鏡掃描，經(jīng)過分色鏡760和分色鏡770到達物鏡757，以在樣品758的表面 上聚焦。代表暗場和明場成分(brightfield components)的反射光射到反射鏡770的表 面上，并且明場光向CCD 790反射。暗場光經(jīng)過反射鏡770射向反射鏡760，它的表面使光 反射到PMT 780，用于檢測。 前面已經(jīng)關(guān)于示例性實施例介紹了本發(fā)明，但是不限于此，本發(fā)明的全部范圍由 所附權(quán)利要求書限定，如根據(jù)可適用的法律闡釋的。
權(quán)利要求
一種用于檢測多個同時掃描斑點束的線性光檢測設(shè)備，所述光檢測設(shè)備包括沿著公共軸線性設(shè)置的多個相鄰光檢測器區(qū)，每個檢測器區(qū)包括多個相鄰光檢測器，和至少一個多級存儲器件，其可操作以從所述多個光檢測器并行接收輸入并串行讀出被存儲在所述多級中的信息。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性光檢測器設(shè)備，其中每個所述光檢測器區(qū)包括用于區(qū)傳 送信號的輸入和用于串行讀出所述區(qū)的輸出。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的線性光檢測器設(shè)備，其中每個所述檢測器區(qū)包括具有多個級 的臨時移位寄存器，所述移位寄存器可操作以在每個級中并行接收相應(yīng)檢測器的內(nèi)容并串 行讀出。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性光檢測器設(shè)備，還包括區(qū)傳送信號的源，所述源提供 區(qū)傳送信號以串行讀出多個所述級；和數(shù)據(jù)輸出線，其包括緩沖器，以攜帶所述串行讀出信 號。
5. —種用于檢測被儲存在線性CCD中的多個像素的方法，其中所述CCD具有第一多個 區(qū)，每個區(qū)包括第二多個像素存儲元件并從第三多個并行掃描光束的各個接收輸入，該方 法包括同時在各個信號存儲區(qū)中捕獲和儲存所述第三多個光束的每個的內(nèi)容；禾口 同時串行讀出被儲存信號。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括使所述第三多個光束的所述掃描與所述被存儲 信號的所述讀出時序同步。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述捕獲和儲存步驟只是在所述第一多個區(qū)的一 部分中同時進行的。
8. —種檢測樣品的系統(tǒng)，其包括多個同時掃描斑點束的源，所述斑點束被成像在所述樣品的表面上，并從其產(chǎn)生多個 反射光束；至少一個光檢測器單元，所述至少一個檢測器包括多個檢測器區(qū)，每個檢測器區(qū)具有 多個光檢測器和至少一個多級存儲器件，所述存儲器件可操作以從所述多個光檢測器并行 接收輸入并串行讀出被存儲在所述多級中的信息。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中每個所述光檢測器區(qū)包括用于區(qū)傳送信號的輸入 和用于串行讀出所述區(qū)的輸出。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中多個掃描斑點束的所述源包括聲光行移透鏡器 件，該器件具有單個晶體，用于提供多個行移透鏡以產(chǎn)生所述多個光束。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其中所述聲光行移透鏡器件響應(yīng)一系列線性調(diào)頻RF 信號而產(chǎn)生所述透鏡。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括用于所述樣品的運動臺，其中所述系列線性 調(diào)頻RF信號被定時以產(chǎn)生隨所述運動臺協(xié)調(diào)運動的掃描。
13. —種用于檢測樣品的方法，包括 從單光源提供多個斑點束；在樣品的表面掃描所述多個斑點束，由此相應(yīng)地產(chǎn)生反射光束和透射光束中的至少一個的多束光束；在各個信號存儲區(qū)中同時捕獲和存儲反射光束和透射光束的所述至少一個的每個的 內(nèi)容；和從多個所述存儲區(qū)同時串行讀出被存儲的信號。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述掃描步驟包括在所述樣品的不同區(qū)同時掃 描各個所述多個光束。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述掃描步驟包括輸入一系列線性調(diào)頻RF信 號，每個線性調(diào)頻RF信號控制各個所述多個斑點束的的掃描。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其還包括在第一周期期間，在樣品表面的第一區(qū)掃描第一斑點束，并在所述第一區(qū)儲存來自所 述第一光束掃描的信息；禾口 在第二周期期間，(a) 在樣品表面的第二區(qū)掃描所述第一斑點束，所述第二區(qū)與所述第一區(qū)相鄰，并且在 所述第二區(qū)中儲存來自所述第一光束掃描的信息；(b) 串行讀出來自所述第一光束掃描的，在所述第一周期期間儲存的信息；禾口(c) 在所述樣品表面的所述第一區(qū)掃描第二斑點束，并在所述第二區(qū)儲存從所述第二 光束掃描的信息。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括在第三周期期間(d) 在樣品表面的第三區(qū)掃描所述第一斑點束，所述第三區(qū)與所述第二區(qū)相鄰，并且在 所述第三區(qū)中儲存從所述第一光束掃描的信息；(e) 串行讀出來自所述第一光束掃描的，在所述第二周期期間儲存的信息，并串行讀出 來自所述第二光束掃描的在所述第二周期期間儲存的信息；禾口(f) 在所述樣品表面的所述第二區(qū)掃描所述第二斑點束，并在所述第二區(qū)儲存來自所 述第二光束掃描的信息。
18. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括使第一多個斑點掃描光束通過分束器并產(chǎn)生 第二多個斑點掃描光束。
19. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括改變所述RF信號以提供選擇行移透鏡。
20. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述掃描還包括移動所述樣品。
21. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中反射光束和透射光束中的所述至少一個包括明 場和暗場成分，所述方法還包括分開所述明場和暗場成分，并且所述捕獲和存儲步驟包括 分開地捕獲所述明場成分和捕獲所述暗場成分。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述捕獲和存儲步驟包括用CCD捕獲所述明場 成分和用PMT捕獲所述暗場成分。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述分開步驟是用至少一個分色鏡執(zhí)行。
全文摘要
一種使用提供光束(151)的激光源(101)檢測樣品如半導體晶片(108)的系統(tǒng)。光束(151)施加于具有有源區(qū)的行移透鏡聲光器件(104)并響應(yīng)RF輸入信號在有源區(qū)中選擇地產(chǎn)生多個行移透鏡。行移透鏡聲光器件(104)可操作以接收光束(151)并在每個產(chǎn)生的行移透鏡的焦點處產(chǎn)生多個浮動光點束。使用光檢測單元(110)產(chǎn)生有用的掃描數(shù)據(jù)，其中所述光檢測單元具有多個檢測器區(qū)，每個檢測器區(qū)具有多個光檢測器和至少一個多級存儲器件，該存儲器件可操作以從多個光檢測器并行接收輸入。被儲存在每個存儲器件中的信息從多級被同時串行讀出。
文檔編號G01N21/89GK101738398SQ20091026630
公開日2010年6月16日 申請日期2003年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月22日
發(fā)明者B·戈德堡, E·葉利亞舍夫, H·費爾德曼, N·埃爾馬利亞克, R·納夫塔利, S·賴因霍恩 申請人:應(yīng)用材料以色列有限公司