專利名稱：點格柵陣列成像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種成像系統(tǒng)。本發(fā)明尤其可以應(yīng)用于對自動缺陷檢驗優(yōu)化的光學成像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光學成像包括在圖像平面的對象平面上再現(xiàn)或成像縮放圖像。高分辨率成像被稱為顯微技術(shù)。當利用諸如電荷耦合器件(被稱為“CCD”)的光電子器件采樣圖像平面上的光信號，并將它變換為電信號時，這種成像被稱為“電子成像”。
自動光學檢驗是一種通過采集對象的圖像并將該圖像與基準(例如，將芯片模子與光刻掩膜的數(shù)據(jù)庫進行比較)、與該對象的另一部分(例如，對半導(dǎo)體晶片進行逐個芯片模子的檢驗)或者與基準圖像(芯片模子與“金圖像”)進行比較，測量對象的完整性的技術(shù)。不利的是，當對大半導(dǎo)體襯底進行高分辨率檢驗時，成像系統(tǒng)的FOV不能覆蓋要檢驗的整個襯底，因此襯底不能在FOV上移動或“步進”，從而延長了檢驗時間。為了提高產(chǎn)量，一些傳統(tǒng)的自動檢驗工具在一個方向連續(xù)掃描襯底，同時成像正交一維光學FOV。一旦襯底在掃描方向來回移動，則它通常在另一個(交叉掃描)方向移動一個FOV的距離，然后掃描該軌跡，從而產(chǎn)生蛇形運動軌跡。
用于檢驗半導(dǎo)體襯底的其他光學成像系統(tǒng)利用“點格柵陣列”實現(xiàn)大產(chǎn)量。在這些系統(tǒng)中，成像器通常包括二維周期性透鏡陣列，其中每個透鏡分別成像位于圖像平面上的對象平面上，例如要檢驗的襯底上的點，以在圖像平面的對象平面上成像二維周期性點陣列。在具有二維周期性讀出單元陣列的共軛圖像平面上，設(shè)置諸如CCD的傳感器，每個讀出單元分別從對象平面上的點采集信號。機械系統(tǒng)這樣使襯底移動，使得在襯底在掃描方向(y方向)上在點陣列上移動時，點跟蹤在機械交叉掃描方向(x方向)不存在間隙的軌跡。因此，利用分別具有最小FOV的光學元件陣列，而非復(fù)雜的大FOV光學器件的陣列，可以實現(xiàn)非常大FOV的成像。授予Krantz的美國專利6,248,988、授予Johnson的美國專利6,133,986、授予Wakai的美國專利5,659,420以及授予Kusnose的美國專利6,043,932對采用點格柵陣列的光學成像裝備進行了描述。
點格柵陣列原理的這些以及其他實現(xiàn)方法均存在一些局限性。為了利用整個機械工作臺的掃描實現(xiàn)高端檢驗要求的非常高的數(shù)據(jù)速率，需要大陣列。例如，在100nm像素和32×32透鏡陣列情況下的10Gpix/sec的數(shù)據(jù)速率要求工作臺的速度為100nm×(10×109)/(32×32)m/sec，因為工作臺的來回時間、移動精度要求以及工作臺的復(fù)雜性和成本使得這是不現(xiàn)實的。為了將要求的速度降低到更合理的工作臺速度，需要更大的陣列。例如，320×320陣列要求10mm/sec的工作臺速度，這是一個非常合理的速度。此外，與32×32陣列10MHz相比，幀速率被降低到100KHz。更低的數(shù)據(jù)速率適合Q開關(guān)激光器的脈沖速率，這樣可以對短波長采用高效頻率變換，從而實現(xiàn)高分辨率成像。利用稍許大的陣列(例如1000×1000)，可以進一步降低幀速率(脈沖速率)要求(降低到10KHz)，從而可以使用準分子激光器(例如157nm F2激光器)，而且這樣甚至可以獲得更高分辨率。
然而，一些主要問題妨礙將現(xiàn)有技術(shù)用于大陣列，例如工作臺振動、相對有限的聚焦能力、成像線性度、介質(zhì)層干擾以及有限的故障檢測和分類能力?，F(xiàn)在分別說明這些問題。
在相鄰像素之間，隨著時間的流失，工作臺機械振動的振幅增大。該時間等于幀速率乘以陣列中的行數(shù)的倒數(shù)。關(guān)于以上討論的10GPS和320×320陣列的情況，與32×32陣列的3微秒相比，它是3毫秒。成像過程不能對這些振動進行補償，因為部分圖像可能被丟失，從而降低了精確度。請注意，由于機械工作臺在真空中移動，所以電子成像系統(tǒng)對工作臺的機械振動更敏感。
現(xiàn)有技術(shù)點格柵陣列實現(xiàn)方法的進一步局限性是由利用共焦成像過程進行檢驗要求非常嚴格的聚焦控制這個事實產(chǎn)生的，利用大數(shù)值孔徑、短波長光學器件，在高掃描速率下，非常難以實現(xiàn)這種非常嚴格的聚焦控制。為了克服該問題，需要同時進行多高度共焦成像。然而，盡管象在現(xiàn)有技術(shù)中那樣順序取幾個高度限制圖像適合一幀檢查模式，但是不適合檢驗系統(tǒng)連續(xù)運動的要求。
現(xiàn)有技術(shù)中的大陣列的另一個局限性是對透鏡陣列、成像光學器件以及檢測器陣列的線性度要求。為了利用點格柵陣列系統(tǒng)獲得良好結(jié)果，不僅對于微透鏡陣列，而且對于縮微光學元件，光學器件線性度的緊公差是重要的。光點必須位于各點之間具有非常精確距離的精確直線格柵上。這種極高的線性度非常困難，而且實現(xiàn)起來昂貴。
現(xiàn)有技術(shù)的另一個局限性是需要利用相干激光光源對高速檢驗實現(xiàn)足夠功率密度。許多檢驗的襯底被透明或半透明介質(zhì)層覆蓋，這樣在介質(zhì)層的表面之間出現(xiàn)干擾現(xiàn)象。因為這些層的厚度在整個晶片上不同，所以從介質(zhì)層的上部和下部反射的相干光的相位也不同。此外，干擾可以是相長干擾或相消干擾。即使沒有缺陷或不規(guī)則性，這些干擾現(xiàn)象仍導(dǎo)致反射功率發(fā)生變化，這樣就限制了缺陷檢測的精度，從而限制了系統(tǒng)識別真實缺陷的能力。
現(xiàn)有技術(shù)點格柵陣列技術(shù)的又一個局限性是由從對象的一個角區(qū)域采集光信號導(dǎo)致的有限故障檢測和有限分類能力產(chǎn)生的。因此，故障檢測和分析可能需要一個以上的檢驗，這樣就動態(tài)增加了可靠檢測、可靠分類故障需要處理和采集的數(shù)據(jù)量。
為了降低制造成本并提高生產(chǎn)率，需要一種具有大FOV的低成本、精確、高速成像系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種可以補償工作臺的振動的高數(shù)據(jù)速率點格柵陣列成像系統(tǒng)。
本發(fā)明進一步提供了一種在相鄰行上的透鏡陣列的透鏡的覆蓋區(qū)之間具有少量重疊，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)的嚴格線性度要求問題，而且可以使用成本效益好的微透鏡陣列的高數(shù)據(jù)速率點格柵陣列成像系統(tǒng)。
本發(fā)明進一步提供采用寬帶照射點和寬頻帶照射點克服介質(zhì)層干擾，而不降低成像系統(tǒng)的產(chǎn)量。
本發(fā)明進一步提供同時從幾個方向采集在襯底上形成的點反射的反射光，從而提高成像系統(tǒng)的故障分類和故障檢測的能力。
本發(fā)明進一步提供從距離檢驗襯底一個距離以上的距離同時采集數(shù)據(jù)，從而從多個數(shù)據(jù)集中選擇一個或者多個相關(guān)數(shù)據(jù)集，而不利用機械方法向上或向下移動襯底。
在下面的說明中將在某種程度上說明本發(fā)明的其他特征，而且通過研究以下內(nèi)容，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員可以在某種程度上明白本發(fā)明的其他特征，或者通過實現(xiàn)本發(fā)明得知本發(fā)明的其他特征。正如所附權(quán)利要求所特別指出的那樣，可以實現(xiàn)并獲得本發(fā)明的優(yōu)點。
根據(jù)本發(fā)明，利用具有二維周期性透鏡陣列的成像系統(tǒng)可以在某種程度上實現(xiàn)上述以及其他特征，該透鏡陣列中的每個透鏡將諸如要檢驗的襯底的對象平面上的點成像到圖像平面上，以將圖像平面上的二維周期性點陣列成像在圖像平面上。利用二維周期性讀出單元陣列，在共軛圖像平面上設(shè)置傳感器，每個讀出單元從對象平面上的點采集信號。機械系統(tǒng)使襯底在接近平行于點陣列的軸線的方向移動，使得在襯底在掃描方向在點陣列上移動時，點跟蹤在機械交叉掃描方向不存在間隙的軌跡。設(shè)置補償器用于補償移動工作臺的機械不精確性。
根據(jù)下面的詳細說明，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的熟練技術(shù)人員容易理解本發(fā)明的其他特征，其中通過僅描述為了實現(xiàn)本發(fā)明而設(shè)想的最佳方式，只對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述和說明。正如所實現(xiàn)的那樣，本發(fā)明可以有其他不同實施例，而且可以在各顯而易見的方面，對其許多細節(jié)進行修改，這些修改均屬于本發(fā)明范圍。因此，附圖和描述均被認為是說明性的，而非限制性的。


參考附圖，在附圖中，具有同樣參考編號表示的單元表示類似的單元，附圖包括圖1a-1l示出根據(jù)本發(fā)明實施例的成像系統(tǒng)的原理圖。
圖2示出圖1a-1l所示系統(tǒng)產(chǎn)生的對象平面表面上的點陣列。
圖3a和3b示出根據(jù)本發(fā)明實施例的點陣列。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明實施例采用寬帶照射系統(tǒng)的成像系統(tǒng)的原理圖。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明實施例其中同時對兩個襯底進行成像的成像系統(tǒng)的原理圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在，將參考圖1a和2說明本發(fā)明實施例。如圖1a所示，諸如光源100的輻射源，例如至少一個激光器、二極管或燈提供光束。諸如傳統(tǒng)準直儀的照射光學器件110使該光束準直并使它具有要求的寬度。準直光學器件110可以包括偏振單元，以確保光線到達偏振射束分裂器120，該偏振射束分裂器120的偏振作用可以將光束反射到成像光路(imaging path)。四分之一波長晶片130用于將照射光的偏振轉(zhuǎn)動90度。準直光照射透鏡陣列140，在要成像的對象上，例如半導(dǎo)體襯底上，透鏡陣列140利用各單元將該準直光聚焦為單獨點150的陣列。透鏡陣列140中的每個單元可以是諸如微透鏡的單個透鏡，或多個透鏡單元。重定向襯底160反射的光以通過透鏡陣列140和四分之一波長晶片130，并到達偏振射束分裂器120，偏振射束分裂器120的偏振被轉(zhuǎn)動90度，或者其波長是照射光束的一半。因此，它通過偏振射束分裂器120。光學望遠鏡170用于將透鏡陣列140的后光瞳平面(可以與透鏡陣列140在同一個平面上)成像到與透鏡陣列140對應(yīng)的諸如CCD陣列的二維檢測器陣列180上，使得每個CCD陣列讀取襯底160上的一個點。數(shù)據(jù)捕獲部分190讀出檢測器陣列180輸出的信號，它可以將該信號傳送到圖像處理單元191和/或圖像顯示單元192?？梢詫⑼h鏡170設(shè)置在中間圖像平面上，在該中間圖像平面上，點陣列150反射的光形成尺寸基本與透鏡陣列140相同的中間圖像，從而在中間圖像到達檢測器陣列180之前，縮微該中間圖像。
以接近平行于點陣列150的軸線y之一的方向，將襯底160放置在以y方向運動的機械工作臺165上。這樣偏離平行性，使得在襯底160在掃描方向y移動基本等于點陣列的長度L的距離時，點跟蹤在機械交叉掃描方向(x方向)不存在間隙的軌跡。
透鏡陣列140可以使用幾種類型的透鏡，例如折射型或衍射型的標準透鏡或微透鏡。對于較小NA和較大FOV，可以采用塑料衍射單元。這樣可以實現(xiàn)幾十厘米寬甚或更寬的FOV。對于大NA應(yīng)用，可以使用微透鏡陣列(通常10微米寬)。如果使用衍射透鏡單元，則該透鏡陣列可以進一步包括光孔陣列(即，針孔陣列)，以截斷衍射單元產(chǎn)生的高階散射。在結(jié)合短波長光線，例如約13nm的遠紫外線(EUV)使用時，衍射透鏡尤其適合實現(xiàn)本發(fā)明。
此外，在此所稱微透鏡陣列，例如透鏡陣列140可以是根據(jù)傳統(tǒng)光學技術(shù)的一個透鏡陣列，或串行排列的多個陣列，因此單獨陣列中的各透鏡單元的光程形成復(fù)合透鏡。這種排列可以產(chǎn)生其數(shù)值孔徑比單個透鏡的陣列獲得的數(shù)值孔徑大的復(fù)合透鏡陣列。通過層疊各透鏡陣列，可以利用機械方法組裝這種復(fù)合微透鏡陣列，或者利用例如眾所周知的MEMS(微電子機械系統(tǒng))制造技術(shù)制造這種復(fù)合微透鏡陣列。
圖2示出襯底(對象)平面上的點陣列150的原理圖。為了簡潔起見，圖2示出8寬(a-h)×6深(1-6)的點陣列。在實現(xiàn)本發(fā)明時，該陣列通常至少包括幾百個透鏡單元，因此產(chǎn)生相應(yīng)數(shù)量的點。在機械交叉掃描x方向，相鄰行上各透鏡的透鏡中心之間的偏移確定x方向上的像素尺寸(即，第一行e1上第e個點與第二行e2上第e個點之間的距離的x軸上的投影px)。像素尺寸反映以多大密度采樣襯底160。為了連續(xù)覆蓋襯底160，列d6上的最后一個點必須掃描只有一個像素在交叉掃描的x方向離開相鄰列(c1)上的第一個透鏡的切線的軌跡。利用在檢測器的兩次連續(xù)采樣之間，給定點的點中心之間的橫跨距離，即，時間0時點f4的中心(“f4t0”)與一個采樣間隔之后同一個點的中心(“f4t1”)之間的距離確定機械掃描y方向py(未示出)上的像素尺寸。通過將工作臺的速度乘以采樣間隔，可以確定該距離。
利用確保精確和線性運動的任何裝置，可以使襯底運動，例如可以由Anorad Corporation of New York市售的采用線性馬達和空氣軸承的傳統(tǒng)干涉儀控制工作臺使襯底運動。為了對殘余不精確性，例如工作臺165的機械振動產(chǎn)生的不精確性進行校正，可以包括伺服機構(gòu)170，以對用于移動點陣列并對襯底的偏位進行補償?shù)墓鈱W元件進行控制。在圖1a所示的實施例中，可運動光學元件可以是透鏡陣列140本身。在本發(fā)明的另一個實施例中，利用光照射光路和/或采集光路上的可運動反射鏡、電光元件或聲光元件，可以改變透鏡陣列140的后光瞳上的入射角。
為了確保點150聚焦到襯底160上，利用在例如美國專利6,124,924描述的傳統(tǒng)技術(shù)，測量需要進行校正的任何聚焦誤差，在此引用該專利的全部內(nèi)容供參考。然后，或者通過在z方向(透鏡陣列140的上下方向)移動襯底160，通過移動透鏡陣列140，或者利用為了進行補償移動的光學元件(未示出)，實現(xiàn)校正。如果襯底160不是平面，則可以使透鏡陣列140或另一個光學元件傾斜以對襯底的局部傾斜(即，F(xiàn)OV內(nèi)的)進行補償。
在圖1a所示的本發(fā)明實施例中，可以使用準直的、部分準直的或者未準直的照射光源100。在照射光源100被準直的本發(fā)明實施例中，將透鏡陣列140設(shè)置在離開襯底160一個焦距距離的位置，以產(chǎn)生聚焦點150的陣列。如果透鏡陣列140的透鏡單元在光軸上具有可忽略偏差，則獲得衍射受限點150的陣列。在這種情況下，采集光學器件(參考編號120、130、140、170)的作用是以陣列140內(nèi)的各透鏡尺寸確定的分辨率要求將透鏡陣列140的后光瞳成像在檢測器陣列180上。由于各透鏡的尺寸通常在數(shù)十微米至幾毫米的范圍內(nèi)，所以如果利用微透鏡構(gòu)成透鏡陣列140，而且點150的尺寸在十分之一微米至十微米范圍內(nèi)，則對透鏡陣列140的后光瞳的成像要求比成像整個FOV的要求簡單得多。由于利用照射光源獲得這種情況下的分辨率，所以照射光源100需要是提供足夠亮度的激光器光源。本發(fā)明的該實施例實際上是只有掃描單元是機械工作臺165的激光掃描顯微鏡。如果如果針孔171設(shè)置在望遠鏡170的焦點上，而且與照射光源100對準，則望遠鏡170變成共焦顯微鏡。
在采用部分準直或未準直的照射光源100的本發(fā)明實施例中，陣列150上的點不受衍射限制。在這種情況下，將針孔171設(shè)置在望遠鏡170的焦點上可以確保成像衍射受限點。在利用工作臺165的運動連續(xù)覆蓋襯底160的情況下，本發(fā)明的該實施例實際上是分別成像一個點的成像顯微鏡的陣列。
在本發(fā)明的另一個實施例中，利用標準射束分裂器代替偏振射束分裂器120。因此，不需要四分之一波長晶片130。
在圖1d所示的本發(fā)明的又一個實施例中，照射光路不通過透鏡陣列140，但是它通過不同光路到達襯底160。該光路或者照射FOV上的所有區(qū)域，或者包括透鏡陣列140a，或者等效于如圖所示用于僅照射點150的陣列的衍射光學元件。
在圖1j-l所示的本發(fā)明的又一個實施例中，陣列140的各后光瞳在照射光路和采集光路方面是不同的。通過在照射光路或采集光路上或者在它們二者上設(shè)置光孔，可以實現(xiàn)這種差別。例如，通過阻斷照射光路上的光瞳中心，而僅使這些中心在采集光路上通過，可以獲得暗場顯微鏡。這樣阻斷每個透鏡的中心可以獲得更高分辨率。代價是更強的旁瓣，但是如果使用大透鏡陣列(與32×32相比，例如使用320×320)，可以適應(yīng)這些旁瓣。
現(xiàn)在，參考圖1j，通過在圖1a所示的照射光學器件110與射束分裂器120之間的照射光路上設(shè)置平面115，獲得根據(jù)本發(fā)明的該實施例的暗場顯微鏡。如圖1k所示，平面115的暗環(huán)形115b用于阻斷對應(yīng)于透鏡陣列140的各環(huán)形光孔115a的中心上的光，從而產(chǎn)生圓環(huán)光孔。如圖1j和1l所示，在射束分裂器120與望遠鏡170之間設(shè)置另一個平面125，平面125與平面115相反，即，每個單元125a的中心125b是透明的，而剩余部分是不透明的，從而產(chǎn)生中心環(huán)形光孔。作為一種選擇，可以轉(zhuǎn)換平面115和125(即，照射光路上的中心環(huán)形光孔和采集光路上的圓環(huán)光孔)，然而，仍可以獲得本發(fā)明的該實施例的暗場顯微鏡。
關(guān)于高分辨率成像，最好利用具有大數(shù)值孔徑，例如約0.8的透鏡，產(chǎn)生點陣列150。然而，微透鏡通常具有約0.4或者更小的數(shù)值孔徑。在圖1b所示的本發(fā)明的又一個實施例中，利用采用廉價、容易獲得的低數(shù)值孔徑(例如約0.1)微透鏡的微透鏡陣列140a在中間平面IP上產(chǎn)生較大點陣列，將該陣列縮微為要求的點陣列大小并利用傳統(tǒng)光學器件145將它投影到襯底160上。該實施例可以使用廉價微透鏡，因此降低了成像系統(tǒng)的成本。
采用微透鏡技術(shù)可以產(chǎn)生較平坦光學面，該光學面非?？拷?通常為幾微米甚或更短)襯底。再參考圖1a，在本發(fā)明的一個實施例中，利用具有最佳折射率，例如大于空氣(n＞1)的折射率的流體填充透鏡陣列140與襯底160之間的間隙，這樣可以改善分辨率。然而大NA和大FOV透鏡的曲率大，需要質(zhì)地好的流體介質(zhì)，這樣使用透鏡陣列需要非常少量的流體。本發(fā)明的該實施例的優(yōu)點是有效縮短光波長，從而獲得更高分辨率極限的浸入顯微技術(shù)。大FOV浸入顯微技術(shù)的另一個優(yōu)點是可以在例如化學機械拋光(CMP)過程中在使它們干燥之前對在流體環(huán)境下處理的襯底進行檢驗。
在圖1c所示的本發(fā)明的變換實施例中，將每個激光器單獨控制的激光器陣列100a用作光源，以在襯底160上產(chǎn)生點陣列。激光器陣列100a可以包括可以從Band Gap Engineering of Colorado獲得的垂直空腔表面發(fā)光激光器(VCSEL)的陣列。VCSEL是從芯片的頂部、向上發(fā)光的半導(dǎo)體激光器。激光器陣列100a發(fā)出的光通過透鏡120a照射襯底160。射束分裂器120a設(shè)置在襯底160反射的反射光的共軛面上，因此激光器陣列100a發(fā)出的光通過該共軛面，而襯底160反射的反射光照射檢測器陣列180，如圖1c所示。因此，在本發(fā)明的該實施例中不需要透鏡陣列。
本發(fā)明方法適合光電子發(fā)射顯微鏡(PEEM)。在PEEM實現(xiàn)方法中，系統(tǒng)照射襯底上的點(例如襯底160上的點150)，并采集反射的電子，以進行電子成像，而非進行光子(光學)成像。因此，檢測器陣列180包括用于檢測光子電子發(fā)射的傳統(tǒng)傳感器，例如與CCD檢測器陣列相連的傳統(tǒng)多路板(MCP)，或者與CCD或MCP相連的和CCD的閃爍器。使用本發(fā)明的離散點照射良好分離的點可以使對電子成像系統(tǒng)具有低分辨率要求的PEEM具有高分辨率，這樣僅需要提供足以防止在各單獨點之間發(fā)生串音的分辨率。
本發(fā)明還可以利用工作臺的連續(xù)運動實現(xiàn)快速、有效共焦成像。在本發(fā)明的又一個實施例中，將具有要求尺寸而且對應(yīng)于微透鏡陣列分離的各針孔的陣列設(shè)置在共軛圖像平面上，而且調(diào)節(jié)它以便各針孔與各點單元同心。參考圖1e，微透鏡陣列141用作聚焦光學器件，以產(chǎn)生共軛圖像平面141a，而針孔陣列142與透鏡陣列141的微透鏡同心設(shè)置在共軛圖像平面141a上。這種技術(shù)相對于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點在于共焦成像系統(tǒng)，因為在照射光路上沒有針孔，而且使用了所有光源亮度。此外，該技術(shù)還適于激光器和白光照射。此外，微透鏡陣列141的各單元可以是廉價衍射微透鏡，而且可以有利確定光孔陣列142的光孔的尺寸，以便僅使衍射微透鏡產(chǎn)生的中心點到達檢測器陣列180，而阻斷不希望的旁瓣。
在圖1f所示的本發(fā)明的又一個實施例中，一個或者多個傳統(tǒng)射束分裂單元210設(shè)置在采集光路上，以分裂透鏡陣列140后光瞳的共軛面。聚焦光學器件220a-c，例如類似于透鏡陣列140的微透鏡陣列設(shè)置在每個共軛光瞳面上，以形成多個共軛圖像平面221a-c。對于每個共軛圖像平面221a-c，相對于最佳聚焦平面對針孔陣列230a-c設(shè)置不同橫向偏移；即，透鏡陣列220a與針孔陣列230a之間的距離d1與透鏡陣列220b與針孔陣列230b之間的距離d2不同，而且透鏡陣列220c與針孔陣列230c之間的距離d3與d1或d2不同。通過在每個針孔陣列230a-c后面設(shè)置成像陣列(CCD)180a-c，可以同時產(chǎn)生多個圖像，每個圖像在襯底上具有不同高度限制。這樣，根據(jù)不同高度，多個成像陣列180a-c可以同時檢驗襯底160上的同一個點。然后，重新采樣多個陣列180a-c輸出的數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生最佳聚焦平面圖像。例如，信號處理器240可以對每個陣列180a-c輸出的、位于襯底160表面上的給定像素的灰度級信息進行處理，以補償不良聚焦跟蹤。
在本發(fā)明的又一個實施例中，同時從幾個方向采集襯底上的點反射的反射光。這種多透視(multi-perspective)成像技術(shù)可以以更高精度進行缺陷檢測和分類，因為某種類型的缺陷在已知特性方向反射光。因此，在相對于襯底的特定角度反射或者不反射光可以用于確定是否存在特定類型的缺陷。
如圖1g所示，通過在相對于襯底160的不同角度設(shè)置幾個光學系統(tǒng)，例如微透鏡陣列380a、380b以及相連的檢測器陣列380a、380b，可以實現(xiàn)本發(fā)明該實施例的多透視成像過程。可以采用可以以分離點150的分辨率成像襯底160的整個視場的任何傳統(tǒng)光學系統(tǒng)，代替透鏡陣列340a、340b。作為一種選擇，如圖1h所示，例如在透鏡1020之間的間隔內(nèi)設(shè)置包括衍射單元1010的一個透鏡陣列1040。衍射單元1010改變以不同角度從襯底160到檢測器陣列180的特定區(qū)域，或者到幾個檢測器陣列180、1080a、1080b的散射光的方向，如圖1l所示。
在圖1a和2所示的實施例中，在機械交叉掃描x方向，相鄰行上各透鏡的透鏡中心之間的偏移確定x方向上的像素尺寸(例如，第一行e1上第e個點與第二行e2上第e個點之間的距離在x軸上的投影px)。此外，列(d6)上的最后一個點通過一個交叉掃描像素(px)離開相鄰列(c1)上的第一透鏡產(chǎn)生的點的軌跡的距離。因此，透鏡列之間的距離或透鏡間距確定陣列內(nèi)的透鏡行數(shù)(nr)。
在本發(fā)明的變換實施例中，使用大量的行(nr)，該陣列這樣傾斜，使得相鄰行上各透鏡的光路之間的x軸上的分離是像素尺寸的幾(f)分之一(Px/f)。這樣選擇襯底的速度，使得它在y軸上橫跨的距離大于一個像素的f倍(Py/f)?，F(xiàn)在，參考圖3a，在該圖中，對于透鏡b11產(chǎn)生的給定的像素，示出簡單的掃描圖形，腳注表示寫周期，頂部的y相鄰?fù)哥R是b12，左側(cè)的x相鄰?fù)哥R是b3n，其中n＝s/py(為了產(chǎn)生矩陣，需要s/py的值為整數(shù))。然而，在圖3b中，產(chǎn)生隔行掃描圖形(為了簡潔起見，該圖示出f＝2)。在這種情況下，b11和b12被分離開距離2py，其中b11的相鄰像素是b2n，而且n＝s/2py。b12在斜率為1/f的對角線上相對于b11位移。因此，對于大f，分離主要在y方向上。結(jié)果是，通過交錯在兩個軸線上均偏移的f周期性結(jié)構(gòu)可以連續(xù)覆蓋襯底。
根據(jù)本發(fā)明實施例進行交錯的優(yōu)點是在給定FOV內(nèi)具有大量的單獨點。因此，對于同樣的像素速率要求，陣列讀速率(“幀速率”)可以更低，因為在該陣列中具有更多的單元。在實現(xiàn)本發(fā)明時，機械工作臺運動的線性度以及透鏡間間隔的緊公差是必要的。此外，光源必須是短脈沖形式的，而非連續(xù)波形式的(CW)。
為了在實現(xiàn)本發(fā)明的點陣列原理時獲得良好效果，電子光學器件線性度的緊公差是重要的-不僅對于微透鏡陣列，而且對于縮微光學元件。各光點必須位于各點之間具有非常精確距離的精確直線格柵上。例如，如果具有格柵1000行深度，則列n的第1000行的點必須精確從列n-1的第一行的點觀看的位置附近通過。假定要求1/10像素的精度，則這意味著在FOV長度上有十分之一像素的線性度。如果透鏡間距等于100像素，則線性度要求是1∶106(1000行*100像素間距/0.1像素公差＝106)。如果存在機械振動，則這種極端精確的要求就成為問題。
在本發(fā)明的又一個實施例中，通過使相鄰列上各透鏡的覆蓋區(qū)之間產(chǎn)生小重疊，就不需要這種嚴格的線性度要求，從而減小了機械振動對系統(tǒng)的不利影響。這是通過在圖2所示點陣列中設(shè)置附加點行，例如附加行“7”和“8”實現(xiàn)的。此外，在諸如Applied Material’s WF-736的最自動檢驗系統(tǒng)中，在沿襯底掃描方向上的兩個位置之間進行圖像比較。該實施例的附加像素行可以使各列產(chǎn)生的像素與同一列產(chǎn)生的像素進行比較。此外，圖像處理算法通常要求對給定像素的相鄰像素進行運算。列之間(即，附加像素行)的重疊優(yōu)先足以提供“備用”像素(通常1至5個像素)，從而確保用于該算法的相鄰像素均來自同一列。這樣，點d6就不必與諸如c1的遙遠點進行比較。該實施例從本質(zhì)上使每列上的透鏡進入各數(shù)據(jù)通路。它還適合用于調(diào)制圖像處理方法，例如，將每列送到單獨圖像處理模塊。這種調(diào)制方法簡化了處理過程并提高了處理速度。
在本發(fā)明的該實施例中，線性度要求降低到在彼此的附近通過的各列的各行之間的距離。在基于非交織的方法中，該距離是一個透鏡間距。對于以上描述的情況，線性度要求為1∶1000(100像素間距/0.1像素公差)。如果采用交織(參考圖3b)，則線性度要求乘以交叉因數(shù)，這樣，對于交織因數(shù)10，線性度就變成1∶10,000。
如上所述，現(xiàn)有技術(shù)的局限性在于，為了對高速檢驗提供足夠功率密度，需要與相干激光器一起工作。許多檢驗的襯底被透明或半透明介質(zhì)層覆蓋，這樣在介質(zhì)層的表面之間出現(xiàn)干擾現(xiàn)象。因為這些層的厚度在整個晶片上不同，所以從每個介質(zhì)層的上部和下部反射的反射光的相位也不同，而且產(chǎn)生的干擾可以是相長干擾或相消干擾。即使沒有缺陷或不規(guī)則性，這些干擾現(xiàn)象仍導(dǎo)致反射功率發(fā)生變化，從而限制了系統(tǒng)識別真實缺陷的能力。為了克服激光器光源的該局限性，一些現(xiàn)有技術(shù)的檢驗系統(tǒng)使用寬帶燈照射，這樣對平均輸出產(chǎn)生相長干擾和相消干擾作用，使得反射光強不取決于介質(zhì)層厚度的變化。
然而，燈光光源不具有激光器的亮度，而且當燈光光源發(fā)出的光在到達透鏡陣列之前被準直時，該事實產(chǎn)生問題。透鏡陣列使光越準直，可用功率就越低。要實現(xiàn)合理信噪比，功率低就要求較長的積分時間，從而限制了系統(tǒng)的產(chǎn)量。相反，如果不使光準直，則透鏡不將它焦距為衍射受限點。大照射點將或者降低系統(tǒng)的分辨率，或者要求采集光學器件形式的裝置，例如針孔陣列，以隔開一部分大光點，然后再產(chǎn)生要求長積分時間的弱信號，因此降低了產(chǎn)量。因此，現(xiàn)有技術(shù)寬帶燈照射解決方案不能使點格柵陣列檢驗系統(tǒng)具有足夠高的性能。
圖4示出克服了上面討論的現(xiàn)有技術(shù)寬帶照射系統(tǒng)的局限性的本發(fā)明實施例。在該實施例中，使用可以充分照射襯底的燈光光源發(fā)出的部分準直寬帶光，產(chǎn)生比衍射限制大的照射點S。對圖4所示成像CCD陣列500設(shè)計對應(yīng)于系統(tǒng)要求分辨率的像素尺寸。這樣，一次可以將每個照射點S成像在一個以上的像素510上。
當襯底在該實施例的透鏡陣列500的下方移動(例如沿y軸)時，利用檢測器陣列500的相應(yīng)像素510成像同一個襯底位置，因為照射點S的不同部分照射該襯底位置。與襯底的運動“同步”，疊加像素行510產(chǎn)生的信號，從而將照射點S的不同部分產(chǎn)生的信號疊加在一起。利用在傳統(tǒng)CCD陣列上傳送的電荷，或者利用任何眾所周知的模擬技術(shù)或數(shù)字技術(shù)，可以在檢測器陣列芯片上，或者在檢測器陣列芯片外，實現(xiàn)本發(fā)明的該實施例。
此外，還可以將后面的透鏡產(chǎn)生并被檢測器陣列500內(nèi)的其他像素510采集的、對應(yīng)于襯底上的同一個位置的信號與前面的透鏡產(chǎn)生的信號疊加在一起。圖4所示的例子示出一個透鏡點的10個連續(xù)行上的各像素的集成以及10個透鏡的集成-總共100像素的集成。使照射光源的有效亮度增加十倍就可以使用燈光光源，而不使用激光器，克服上述干擾問題，并提供足夠高產(chǎn)量。
該實施例的檢測器陣列可以是均勻格柵。在這種情況下，僅使用該格柵的某些部分。作為一種選擇，它可以由其分離開的區(qū)域可以支承電子器件的、每個透鏡的密集陣列構(gòu)成。對于圖4所示的例子，可以具有間距等于100×100像素的、每個透鏡的10×10像素子陣列520。檢測器陣列500與上述實施例傾斜同樣的角度，以確保整個襯底被覆蓋并對照射給定區(qū)域的順序透鏡產(chǎn)生的信號積分。象在本發(fā)明的該實施例中那樣使用寬帶照射要求使用折射型透鏡單元，而非衍射型透鏡單元，因為后者的焦距與波長成線性關(guān)系。
在圖5所示的本發(fā)明的又一個實施例中，將兩塊相應(yīng)襯底640a，640b，例如同一個晶片上的兩個同樣晶片放置在可運動工作臺650上，而且一個晶片用作檢驗另一個晶片的基準。輻射源600可以是以上描述的任何一種照射光源，它提供的光需要通過照射光學器件610和射束分裂器620a、620b入射到透鏡陣列630a、630b，從而照射襯底640a和640b上的同一個點陣列。透鏡陣列630a、630b可以是上述陣列之任一。
檢測器陣列660a、660b采集襯底640a和640b發(fā)出的信號，然后，處理器670對獲得的圖像進行比較，以確定襯底640a、640b之一上是否存在缺陷。例如，將兩個圖像上相應(yīng)像素的灰度級進行比較，如果它們的差別大于預(yù)定閾值數(shù)量，則處理器670確定該像素位置存在缺陷。與在本發(fā)明的上述實施例中相同，可運動工作臺650這樣移動，使得基本分別照射并成像襯底640a、640b的整個表面。然而，本發(fā)明的該實施例的優(yōu)點是，由于襯底640a、640b均承受工作臺650的同樣振動，所以沒有該振動產(chǎn)生的不希望效果，而且無需象在此描述的其他實施例中所做的那樣，對它們進行補償。
下面的例子說明計算與實現(xiàn)本發(fā)明有關(guān)的各種參數(shù)的過程定義FOV-襯底上的視場(微米)(假定是正方形)D-襯底上的點之間的間距(微米)p-襯底上的像素尺寸(微米)ny和nx-分別是陣列內(nèi)的行數(shù)和列數(shù)N-陣列內(nèi)的透鏡總數(shù)DR-數(shù)據(jù)速率要求(像素/秒/陣列)FR-幀速率要求(讀的陣列/秒)V-y方向上的工作臺速度(微米/秒)由于FOV＝D*nx，ny＝D/p，所以利用下式計算透鏡總數(shù)NN＝nx*ny＝(FOV/D)*(D/p)＝FOV/p對于給定的數(shù)據(jù)速率要求(DR)，則要求幀速率(FR)，并因此要求工作臺速度為FR＝DR/N＝DR*p/FOV以及V＝FR*p＝DR*p2/FOV例子1FOV＝1mm＝1000微米DR＝10吉像素/秒＝1010像素/秒
P＝100nm＝0.1微米N＝1000/0.1＝10,000＝104＝>100*100陣列FR＝1010/104＝106＝1兆幀/秒V＝106*0.1微米＝100mm/秒對于給定的像素尺寸，為了在陣列內(nèi)獲得大量像素，并因此而降低幀速率和工作臺速度要求，提高FOV是關(guān)鍵(在采用圖3b所示的交錯時，行數(shù)增加，并因此而增加陣列單元數(shù)，而幀速率降低，但是工作臺速度卻保持不變)。在采用直接透鏡陣列進行襯底成像的本發(fā)明實施例中，不限制FOV。然而，在利用傳統(tǒng)光學器件將微透鏡陣列再成像到襯底上時，F(xiàn)OV成為問題。
例子2如果像素尺寸減小到10nm，而FOV增加到10mm，則陣列的總點數(shù)是N＝10,000/0.01＝106。如果保持106幀/秒的幀速率(FR)，則本發(fā)明的數(shù)據(jù)速率(DR)為1012像素/秒，或者1萬億像素/秒。該DR情況下的工作臺速度(V)是10mm/秒。根據(jù)本發(fā)明的該系統(tǒng)比任何現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)均快3個數(shù)量級。當然，這種系統(tǒng)要求可以處理高數(shù)據(jù)速率的傳統(tǒng)圖像捕獲系統(tǒng)和圖像處理系統(tǒng)。例如，利用EUV(波長為13-14nm的擴展UV)光學器件可以獲得根據(jù)本發(fā)明的該實施例的系統(tǒng)的分辨率。
利用傳統(tǒng)材料、方法和裝置，可以實現(xiàn)本發(fā)明。因此，在此不詳細說明這種材料、裝置和方法的細節(jié)。在上面的描述中，為了有助于全面理解本發(fā)明，對許多特定細節(jié)進行了說明，例如特定材料、結(jié)構(gòu)、化學物質(zhì)、處理過程等。然而，應(yīng)該認為，不采用以上具體說明的細節(jié)，仍可以實現(xiàn)本發(fā)明。在其他例子中，為了不使本發(fā)明不必要地模糊不清，所以未對眾所周知的處理過程進行了詳細描述。
在本說明書中僅對本發(fā)明的優(yōu)選實施例及其變型的幾個例子進行了描述。應(yīng)該明白，本發(fā)明可以用于各種其他組合和環(huán)境，而且可以在在此描述的本發(fā)明原理范圍內(nèi)對其進行變更和修改。
權(quán)利要求
1.一種成像器，其中包括輻射源，用于同時輻照在要成像的對象表面上互相隔離開的點的陣列；檢測器陣列，用于采集由該點與對象表面的相互作用而產(chǎn)生的信號，以形成對象表面上的輻照部分的圖像；可運動工作臺，用于支承對象，并這樣移動對象，使得該對象表面上的預(yù)定部分可以被輻照并成像；以及補償器，用于補償可運動工作臺的機械不精確性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像器，其中輻射源包括光源；以及透鏡陣列，用于將光源發(fā)出的光聚焦為對象表面上的點陣列。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的成像器，其中透鏡是微透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的成像器，其中微透鏡是衍射型或折射型的。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的成像器，其中光源是激光器，而且該成像器包括照射光學器件，用于準直并引導(dǎo)光源通過微透鏡陣列發(fā)出的激光，以照射對象表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的成像器，其中照射光學器件包括射束分裂器，以使準直激光照射微透鏡陣列，其中射束分裂器使各點反射的光到達檢測器陣列。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的成像器，其中照射光學器件包括偏振射束分裂器，用于使準直激光照射微透鏡陣列；以及四分之一波長晶片，位于射束分裂器與微透鏡陣列之間，用于使激光偏振，其中射束分裂器和四分之一波長晶片用于使各點反射的光到達檢測器陣列。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的成像器，其中各點反射的光形成其尺寸基本等于透鏡陣列的尺寸的中間圖像，該成像器包括位于透鏡陣列與檢測器之間、用于縮微中間圖像的望遠鏡。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的成像器，該成像器進一步包括位于透鏡陣列與對象之間、用于縮微點陣列的中繼光學系統(tǒng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像器，其中可運動工作臺基本上線性地在偏離點陣列的軸線的掃描方向上移動對象，使得當該對象在掃描方向上的移動距離基本等于點陣列的長度時，各點在機械交叉掃描方向跟蹤對象表面上的基本連續(xù)的軌跡。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像器，其中檢測器陣列包括CCD。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的成像器，其中光源用于提供遠紫外線范圍內(nèi)的光。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的成像器，該檢測器陣列用于檢測光電子發(fā)射。
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的成像器，其中透鏡陣列是二維的，而且檢測器陣列是二維的并與透鏡陣列對應(yīng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求2所述的成像器，其中光源是連續(xù)光源。
16.根據(jù)權(quán)利要求2所述的成像器，其中光源是脈沖光源。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像器，其中補償器包括用于移動點陣列以對機械不精確性進行補償?shù)乃欧C構(gòu)。
18.根據(jù)權(quán)利要求2所述的成像器，其中該補償器選自可運動反射鏡、電光元件以及聲光元件，以改變從光源入射到對象表面上的入射角，從而補償可運動工作臺的機械不精確性。
19.根據(jù)權(quán)利要求8所述的成像器，其中望遠鏡是共焦望遠鏡。
20.根據(jù)權(quán)利要求2所述的成像器，該成像器進一步包括具有大致最佳折射率、設(shè)置并填充在透鏡陣列與對象的間隙內(nèi)的流體。
21.根據(jù)權(quán)利要求3所述的成像器，其中進一步包括具有對應(yīng)于微透鏡陣列的各透鏡的針孔陣列的部件，該部件這樣設(shè)置在對象與檢測器陣列之間的共軛圖像平面上，使得各針孔與點陣列上的點同心。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的成像器，該成像器進一步包括用于產(chǎn)生共軛圖像平面的第二微透鏡陣列。
23.根據(jù)權(quán)利要求3所述的成像器，其中進一步包括射束分裂器，設(shè)置在微透鏡陣列與檢測器陣列之間，用于將微透鏡陣列的后光瞳的共軛面分裂為多個共軛光瞳面；與每個共軛光瞳面相關(guān)的聚焦光學器件，用于對每個光瞳面形成共軛圖像平面；多個部件，每個部件分別具有針孔陣列，而且與圖像平面之一相關(guān)，這樣設(shè)置每個部件，使得它具有不同橫向偏移；以及多個檢測器陣列，每個檢測器陣列與部件之一相關(guān)，用于從針孔陣列接收光，其中檢測器陣列用于同時產(chǎn)生對象的多個圖像。
24.根據(jù)權(quán)利要求10所述的成像器，其中可運動工作臺用于這樣移動對象，使得該點在跟蹤對象表面上的連續(xù)軌跡時相重疊。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的成像器，其中可運動工作臺用于這樣移動襯底，使得該點在跟蹤對象表面上的連續(xù)軌跡時相交錯。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的成像器，其中點陣列包括多個行和列的點，而且輻射源用于輻照預(yù)定行數(shù)的點，使得在兩個相鄰列上的各點跟蹤對象表面上的連續(xù)軌跡時相重疊。
27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像器，其中輻射源包括指向?qū)ο蟊砻嬉孕纬牲c陣列的激光器陣列。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的成像器，該成像器進一步包括用于使從該對象反射的光轉(zhuǎn)向該檢測器陣列的射束分裂器。
29.根據(jù)權(quán)利要求2所述的成像器，其中光源產(chǎn)生的光的第一部分以第一角度從點陣列反射到檢測器陣列，而光源產(chǎn)生的光的第二部分以不同于第一角度的第二角度反射，該成像器進一步包括用于采集對應(yīng)于該光的第二部分的信號的第二檢測器陣列。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的成像器，該成像器包括位于點陣列與第二檢測器之間的第二透鏡陣列。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的成像器，其中透鏡陣列包括用于使該光的第二部分轉(zhuǎn)向到第二檢測器點陣列的衍射單元。
32.根據(jù)權(quán)利要求2所述的成像器，其中透鏡陣列包括對應(yīng)于點陣列的透鏡行和透鏡列，而且可運動工作臺這樣使對象從第一位置移動到第二位置，使得位于第二位置的透鏡陣列輻照的對象表面上的點與在第一位置輻照的對象表面上的點重疊。
33.根據(jù)權(quán)利要求2所述的成像器，其中透鏡陣列的每個透鏡包括多個串行透鏡。
34.根據(jù)權(quán)利要求23所述的成像器，其中進一步包括圖像處理器，用于對同時產(chǎn)生的對象圖像進行處理，以補償不良聚焦。
35.根據(jù)權(quán)利要求3所述的成像器，該成像器進一步包括具有對應(yīng)于微透鏡陣列的各透鏡中心的掩膜陣列的部件，該部件這樣設(shè)置在對象與檢測器陣列之間的共軛圖像平面上，使得各掩膜與點陣列上的點同心。
36.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像器，其中輻射源用于輻照輻射源與對象表面之間的第一光路，而檢測器陣列用于沿不同于第一光路的第二光路采集對象表面發(fā)出的信號。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的成像器，其中輻射源包括光源；以及透鏡陣列，用于將光源發(fā)出的光聚焦為對象表面上的點陣列。
38.一種成像器，該成像器包括照射光源，包括寬帶燈，用于同時輻照在要成像的對象表面上互相隔離開的點的陣列；檢測器陣列，用于采集從該點與對象表面的相互作用產(chǎn)生的信號，以形成對象表面上的輻照部分的圖像，該檢測器陣列包括多個像素陣列，每個像素陣列對應(yīng)于一個點；以及可運動工作臺，用于支承對象，并這樣移動對象，使得對象表面上的預(yù)定部分可以被輻照并成像；以及其中照射光源這樣照射點陣列，使得每次由像素陣列之一的一個以上的像素采集從每個點產(chǎn)生的信號。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的成像器，其中在工作臺移動對象時，利用各點之一的多個部分，利用像素陣列之一的相應(yīng)部分對一部分對象表面成像。
40.根據(jù)權(quán)利要求38所述的成像器，其中確定像素陣列中各像素的尺寸以提供預(yù)定分辨率；以及其中照射光源這樣照射點陣列，使得每個點大于成像器的預(yù)定衍射限制。
41.根據(jù)權(quán)利要求38所述的成像器，其中檢測器陣列包括電荷耦合器件。
42.一種成像器，該成像器包括輻射源，用于同時輻照在要成像的對象表面上互相隔離開的點的陣列；檢測器陣列，用于采集由點與對象表面的相互作用而產(chǎn)生的信號，以形成對象表面上的輻照部分的圖像；以及可運動工作臺，用于支承對象，并這樣移動對象，使得該對象表面上的預(yù)定部分可以被輻照并成像；其中可運動工作臺在偏離點陣列的軸線的掃描方向基本上線性地移動對象，使得當對象在掃描方向上的移動距離基本等于點陣列的長度時，該點在機械交叉掃描方向跟蹤對象表面上的基本連續(xù)軌跡；以及其中點陣列包括多個行和列的點，而且輻射源用于輻照預(yù)定行數(shù)的點，使得兩個相鄰列上的各點跟蹤對象表面上的連續(xù)軌跡時相重疊。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的成像器，其中輻射源這樣輻照附加行的點，使得點的總行數(shù)大于點的預(yù)定行數(shù)，而且列中的兩個相鄰列重疊。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的成像器，其中輻射源這樣輻照足夠數(shù)量的附加行的點，使得用于圖像處理算法的相鄰像素全部在一列上。
45.根據(jù)權(quán)利要求42所述的成像器，該成像器進一步包括用于對可運動工作臺的機械不精確性進行補償?shù)难a償器。
46.一種檢驗系統(tǒng)，其中包括輻射源，用于同時輻照要成像的第一對象表面上互相分離的各點的第一陣列，并用于輻照要成像的第二對象表面上互相分離的各點的第二陣列，其中第一點陣列和第二點陣列基本相同，而且第一對象的表面與第二對象的表面互相對應(yīng)；第一檢測器陣列，用于采集由點與第一對象的表面的相互作用而產(chǎn)生的信號，以形成第一對象表面上的輻照部分的圖像；第二檢測器陣列，用于采集由點與第二對象的表面的相互作用而產(chǎn)生的信號，以形成第二對象表面上的輻照部分的圖像；可運動工作臺，用于支承第一對象和第二對象，并這樣移動各對象，使得基本上每個對象的整個表面可以被輻照和成像；以及處理器，用于將第一對象的圖像與第二對象的圖像進行比較。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的檢驗系統(tǒng)，其中配置處理器，以根據(jù)對第一對象的圖像與第二對象的圖像所做的比較，確定第二對象表面上是否存在缺陷。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的檢驗系統(tǒng)，其中配置處理器，以在第二對象表面上的圖像的參數(shù)值與第一對象表面上的圖像的參數(shù)值的差別大于預(yù)定閾值量時，確定第二對象的表面上存在缺陷。
49.根據(jù)權(quán)利要求46所述的成像器，該成像器進一步包括用于補償可運動工作臺的機械不精確性的補償器。
50.一種方法，其中包括步驟同時輻照在要成像的對象表面上互相隔離開的點的陣列；采集由該點與對象表面的相互作用而產(chǎn)生的信號，以形成對象表面上的輻照部分的圖像；在執(zhí)行輻照和采集步驟時，這樣移動可運動工作臺上的對象，使得該對象表面上的預(yù)定部分可以被輻照并成像；以及補償可運動工作臺的機械不精確性。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，該方法包括設(shè)置透鏡陣列，以使光源發(fā)出的光聚焦為對象表面上的點陣列。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其中各點反射的光形成其尺寸基本等于透鏡陣列的尺寸的中間圖像，該方法進一步包括縮微中間圖像。
53.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中包括在偏離點陣列的軸線的掃描方向，基本線性移動對象，使得當對象在掃描方向上的移動距離基本等于點陣列的長度時，點在機械交叉掃描方向掃描襯底表面上的基本連續(xù)軌跡。
54.根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，該方法包括利用遠紫外線范圍內(nèi)的光輻照點陣列。
55.根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，該方法包括采集光電子發(fā)射。
56.根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，該方法包括提供具有大致最佳折射率、設(shè)置并填充在透鏡陣列與對象的間隙內(nèi)的流體。
57.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，該方法包括這樣移動對象，使得在該點跟蹤襯底表面上的連續(xù)軌跡時相重疊。
58.根據(jù)權(quán)利要求57所述的方法，該方法包括這樣移動襯底，使得在該點跟蹤對象表面上的連續(xù)軌跡時相交錯。
59.根據(jù)權(quán)利要求57所述的方法，其中點陣列包括多個行和列的點，該方法包括這樣輻照預(yù)定行數(shù)的點，使得兩個相鄰列上的各點在跟蹤襯底表面上的連續(xù)軌跡時相重疊。
60.根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，該方法包括光源產(chǎn)生的光的第一部分以第一角度從點陣列反射到用于采集對應(yīng)于該光的第一部分的信號的第一檢測器陣列；以及光源產(chǎn)生的光的第二部分以不同于第一角度的第二角度反射到用于采集對應(yīng)于該光的第二部分的信號的第二檢測器陣列。
61.一種方法，其中包括步驟同時輻照在要成像的對象表面上互相隔離開的點的陣列；采集由該點與對象表面的相互作用而產(chǎn)生的信號，以形成對象表面上的輻照部分的圖像；利用透鏡陣列，將光源發(fā)出的光聚焦為對象表面上的點陣列；這樣將具有對應(yīng)于陣列的各透鏡的針孔陣列的部件設(shè)置在對象與檢測器陣列之間的共軛圖像平面上，使得各針孔與點陣列上的點同心；以及這樣移動可運動工作臺上的對象，使得該對象表面上的預(yù)定部分可以被輻照并成像。
62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的方法，該方法包括設(shè)置用于產(chǎn)生共軛圖像平面的第二透鏡陣列。
63.一種方法，其中包括步驟同時輻照在要成像的對象表面上互相隔離開的點的陣列；利用透鏡陣列，將光源發(fā)出的光聚焦為對象表面上的點陣列；在檢測器陣列采集由該點與對象表面的相互作用而產(chǎn)生的信號，以形成對象表面上的輻照部分的圖像；將透鏡陣列的后光瞳的共軛面分裂為多個共軛光瞳面；形成每個光瞳面的共軛圖像平面；這樣設(shè)置多個分別具有針孔陣列而且分別與圖像平面之一有關(guān)的部件，使得每個部件具有不同橫向偏移；采集由該點與對象表面的相互作用而產(chǎn)生的信號，以同時產(chǎn)生對象輻照部分的多個圖像，每個圖像分別與用于從針孔陣列接收光的部件有關(guān)；這樣移動可運動工作臺上的對象，使得該對象表面上的預(yù)定部分可以被輻照并成像；以及補償移動工作臺的機械不精確性。
64.一種方法，其中包括步驟同時對要成像的對象表面輻照互相隔離開的點的陣列；采集由該點與對象表面的相互作用而產(chǎn)生的信號，以形成對象表面上的輻照部分的圖像；利用透鏡陣列，將光源發(fā)出的光聚焦為對象表面上的點陣列；這樣將具有對應(yīng)于陣列的各透鏡的中心的掩膜陣列的部件設(shè)置在對象與檢測器陣列之間的共軛圖像平面上，使得各掩膜與點陣列上的點同心；以及這樣移動可運動工作臺上的對象，使得該對象表面上的預(yù)定部分可以被輻照并成像。
65.一種方法，其中包括步驟同時對要成像的對象表面輻照互相隔離開的點的陣列；采集由該點與對象表面的相互作用而產(chǎn)生的信號，以形成對象表面上的輻照部分的圖像；支承對象，并在偏離點陣列的軸線的掃描方向，基本上線性地移動對象，使得當對象在掃描方向上的移動距離基本等于點陣列的長度時，該點在機械交叉掃描方向跟蹤襯底表面上的基本連續(xù)軌跡，并且該對象表面上的預(yù)定部分被輻照和成像；其中點陣列包括多個行和列的點，而且輻照步驟包括這樣輻照預(yù)定行數(shù)的點，使得兩個相鄰列上的各點在跟蹤對象表面上的連續(xù)軌跡時相重疊。
66.根據(jù)權(quán)利要求65所述的方法，其中多個行和列的點對應(yīng)于一部分對象表面的區(qū)域，該方法包括這樣輻照附加行的點，使得點的總行數(shù)大于預(yù)定行數(shù)的點，而且列中的兩個相鄰列重疊。
67.一種方法，該方法包括步驟同時輻照要成像的第一對象表面上互相分離的各點的第一陣列，并輻照要成像的第二對象表面上互相分離的各點的第二陣列，其中第一點陣列和第二點陣列基本相同，而且第一對象的表面與第二對象的表面互相對應(yīng)；采集由該點與第一對象表面的相互作用而產(chǎn)生的信號，以形成第一對象表面上的輻照部分的圖像；采集由該點與第二對象表面的相互作用而產(chǎn)生的信號，以形成第二對象表面上的輻照部分的圖像；這樣移動可運動工作臺上的第一對象和第二對象，使得每個對象表面上的預(yù)定部分可以被輻照并成像；以及將第一對象的圖像與第二對象的圖像進行比較。
68.根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，該方法包括根據(jù)對第一對象的圖像與第二對象的圖像所做的比較，確定第二對象表面上是否存在缺陷。
69.根據(jù)權(quán)利要求68所述的方法，該方法包括在第二對象表面上的圖像的參數(shù)值與第一對象表面上的圖像的參數(shù)值的差別大于預(yù)定閾值量時，確定第二對象的表面上存在缺陷。
70.根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，其中在執(zhí)行移動步驟期間，第一對象與第二對象承受基本相同的機械振動。
71.根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，該方法包括對移動工作臺的機械不精確性進行補償。
72.根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，其中輻照步驟包括聚焦光源發(fā)出的光以形成第一點陣列和第二點陣列。
73.根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，其中輻照步驟包括引導(dǎo)激光以照射第一表面和第二表面，從而形成第一點陣列和第二點陣列。
74.一種方法，其中包括步驟同時輻照要成像的對象表面上互相隔離開的點的陣列；采集由該點與對象表面的相互作用而產(chǎn)生的信號，以形成對象表面上的被輻照部分的圖像；在偏離點陣列的軸線的掃描方向，基本線性移動可運動工作臺上的對象，使得當該對象在掃描方向上的移動距離基本等于點陣列的長度時，在機械交叉掃描方向，各點跟蹤對象表面上基本連續(xù)的軌跡，同時在執(zhí)行輻照和采集步驟時，輻照并成像對象表面上的預(yù)定部分；其中點陣列包括多個行和列的點，而且輻照步驟包括這樣輻照預(yù)定行數(shù)的點，使得兩個相鄰列上的各點跟蹤對象表面上的連續(xù)軌跡時相重疊。
75.一種方法，其中包括步驟同時將光源發(fā)出的光聚焦為要成像的對象表面上的互相隔離開的點的陣列；光源產(chǎn)生的光的第一部分以第一角度從點陣列反射到第一檢測器陣列，該第一檢測器陣列用于采集由該點與對象表面的相互作用而產(chǎn)生的信號，以形成對象表面上的被輻照部分的第一圖像；以及光源產(chǎn)生的光的第二部分以不同于第一角度的第二角度反射到第二檢測器陣列，該第二檢測器陣列用于采集由該點與對象表面的相互作用而產(chǎn)生的信號，以形成對象表面上的被輻照部分的第二圖像；以及在執(zhí)行輻照和采集步驟時，移動可運動工作臺上的對象，使得該對象表面上的預(yù)定部分可以被輻照并成像。
76.一種成像器，其中包括輻射源，用于同時輻照在要成像的對象表面上互相隔離開的點的陣列；檢測器陣列，用于采集由該點與對象表面的相互作用而產(chǎn)生的信號，以形成對象表面上的輻照部分的圖像；可運動工作臺，用于支承對象，并這樣移動對象，使得該對象表面上的預(yù)定部分可以被輻照并成像；第一部件，具有對應(yīng)于陣列的各點的中心的針孔陣列，該第一部件這樣設(shè)置在對象與檢測器陣列之間，使得各針孔與各點同心；以及第二部件，具有對應(yīng)于陣列的各點的中心的掩膜的陣列，該第二部件這樣設(shè)置在輻射源與對象表面之間，使得各掩膜與點陣列的各點同心。
77.一種成像器，其中包括輻射源，用于同時輻照在要成像的對象表面上的互相隔離開的點的陣列；檢測器陣列，用于采集由該點與對象表面的相互作用而產(chǎn)生的信號，以形成對象表面上的輻照部分的圖像；可運動工作臺，用于支承對象，并這樣移動對象，使得該對象表面上的預(yù)定部分可以被輻照并成像；以及第一部件，具有對應(yīng)于陣列的各點的中心的掩膜的陣列，該第一部件這樣設(shè)置在對象與檢測器陣列之間，使得各針孔與各點同心。
78.根據(jù)權(quán)利要求77所述的成像器，其中進一步包括第二部件，該第二部件具有對應(yīng)于陣列的各點的中心的針孔的陣列，該第二部件這樣設(shè)置在輻射源與對象表面之間，使得各掩膜與點陣列的各點同心。
79.一種成像器，其中包括光源，用于同時輻照在要成像的對象表面上的互相隔離開的點的陣列；透鏡陣列，用于將光源發(fā)出的光聚焦為點陣列；第一檢測器陣列，用于采集由該點與對象表面的相互作用而產(chǎn)生的信號，以形成對象表面上的輻照部分的圖像，其中光源產(chǎn)生的光的第一部分以第一角度從點陣列反射到第一檢測器陣列，而光源產(chǎn)生的光的第二部分以不同于第一角度的第二角度反射；第二檢測器陣列，用于采集對應(yīng)于該光的第二部分的信號；以及可運動工作臺，用于支承對象，并這樣移動對象，使得該對象表面上的預(yù)定部分可以被輻照并成像。
80.根據(jù)權(quán)利要求10所述的成像器，其中可運動工作臺這樣使對象從第一位置移動到第二位置，使得位于第二位置的對象表面上的點相對于第一位置偏離掃描方向的軸線，而且偏離機械交叉掃描方向。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高數(shù)據(jù)速率點格柵陣列成像系統(tǒng)，它可以補償工作臺的振動，而且可以克服現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的嚴格線性度要求問題。實施例包括具有二維周期性透鏡陣列的成像系統(tǒng)，透鏡陣列中的每個透鏡將諸如要檢驗的半導(dǎo)體襯底的對象平面上的點成像到圖像平面上，以成像二維周期性點陣列。利用二維周期性讀出單元陣列，在共軛圖像平面上設(shè)置傳感器，每個讀出單元從各點之一采集信號。機械系統(tǒng)使襯底在接近平行于點陣列的軸線的方向移動，使得在襯底在掃描方向(y方向)上在點陣列上移動時，點跟蹤在機械交叉掃描方向(x方向)不存在間隙的軌跡。諸如伺服機構(gòu)或可運動反射鏡的補償器補償移動工作臺的機械不精確性，從而提高成像精度。在其他實施例中，機械系統(tǒng)的運動使相鄰行上的透鏡陣列的透鏡的覆蓋區(qū)之間具有少量重疊，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)的嚴格線性度要求問題，而且可以使用成本效益好的微透鏡陣列。
文檔編號H01L21/66GK1602421SQ02824632
公開日2005年3月30日 申請日期2002年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月7日
發(fā)明者吉拉德·艾茂基, 奧蘭·瑞奇斯 申請人:應(yīng)用材料有限公司