用于检查的具有电可控制孔径的传感器及计量系统技术方案

通过将更负控制电压施加到像素的电阻式控制栅极的中心区域及将更正控制电压施加到所述栅极的端部分实现线性传感器中的像素孔径大小调整。这些控制电压引起所述电阻式控制栅极产生电场，所述电场将在像素的光敏区域的选定部分中产生的光电子驱动到电荷积累区域中以用于后续测量，且驱动在像素的光敏区域的其它部分中产生的光电子远离所述电荷积累区域以用于后续舍弃或同时读出。系统利用光学器件以将以不同角度或在不同位置接收的光从样本引导到每一像素的光敏区域的对应不同部分中。多个孔径控制电极经选择性地致动以收集/测量从窄或宽角度或者位置范围接收的光，借此实现快速图像数据调整。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检查的具有电可控制孔径的传感器及计量系统相关申请案本申请案要求2015年5月14日申请的第62/161,450号美国临时申请案及2015年6月8日申请的第62/172,242号美国临时申请案的优先权，所述美国临时申请案以引用方式并入本文中。本申请案涉及2015年4月21日申请、标题为“共焦线检查光学系统(CONFOCALLINEINSPECTIONOPTICALSYSTEM)”的共同拥有且同在申请中的第14/691,966号(第2015/0369750号公开申请案)美国专利申请案及2007年5月25日申请、标题为“使用背侧照明的线性传感器的检查系统(INSPECTIONSYSTEMUSINGBACKSIDEILLUMINATEDLINEARSENSOR)”的第11/805,907号(第2011/0073982号公开申请案)美国专利申请案，所述美国专利申请案以引用方式并入本文中。
本申请案涉及适于感测可见、UV、深UV(DUV)、真空UV(VUV)、极UV(EUV)及X射线波长的辐射且适于感测电子或其它带电粒子的线传感器及相关联电子电路，且涉及用于操作此类线传感器的方法。所述传感器及电路尤其适用于检查及计量系统，包含用来检查及/或测量光掩模、分划板及半导体晶片上的特征的检查及计量系统。
技术介绍
集成电路工业需要具有越来越高灵敏度的检查工具来检测不断变小的缺陷及粒子，且需要高精度计量工具用于准确地测量半导体晶片上的小特征的尺寸。半导体工业当前制造具有约20nm及更小的特征尺寸的半导体装置。在几年之内，所述工业将制造具有约5nm的特征尺寸的半导体装置。大小仅几nm的粒子及缺陷可减小晶片良率，且1nm的十分之几或更小的特征尺寸的变化可引起晶体管或存储器装置的电性能的显著变化或故障。如果半导体检查及计量工具可检查或测量CMOS制造中使用的所有或多数不同材料及结构，那么所述半导体检查及计量工具是最有用的。不同材料及结构具有彼此极其不同的反射率。为具有灵活性，半导体检查及计量工具可使用光照明及光收集的多个波长及/或多个角度。选择使用哪些角度通常涉及根据所检查或测量的事物将适当塑形且定大小的孔径切换到光学路径中的正确位置中。举例来说，在以下各者中揭示关于本专利技术的类型的各种检查及计量工具：标题为“低噪声传感器及使用低噪声传感器的检查系统(ALow-NoiseSensorAndAnInspectionSystemUsingALow-NoiseSensor)”且在2014年5月8日申请的第14/273,424号美国专利申请案；2012年2月1日申请、标题为“高密度数字化仪(High-densitydigitizer)”的第13/364,308号美国专利申请案；2013年12月4日申请、标题为“使用脉冲照明移动图像的方法及设备(Methodandapparatusforhighspeedacquisitionofmovingimagesusingpulsedillumination)”的第14/096,911号美国专利申请案；2012年12月10日申请、标题为“使用EBCCD检测器的电子轰击电荷耦合装置及检查系统(Electron-bombardedcharge-coupleddeviceandinspectionsystemsusingEBCCDdetectors)”的第13/710,315号美国专利申请案；2013年3月10日申请、标题为“具有硼层的背侧照明传感器(Back-illuminatedsensorwithboronlayer)”的第13/792,166号美国专利申请案；2013年7月22日申请、标题为“包含具有硼层的硅衬底的光电阴极(Photocathodeincludingsiliconsubstratewithboronlayer)”的第13/947,975号美国专利申请案；2009年10月7日申请、标题为“具有用于高速检查的局部驱动及信号处理电路的TDI传感器模块(TDIsensormoduleswithlocalizeddrivingandsignalprocessingcircuitryforhighspeedinspection)”的第2010/0188655号美国公开专利申请案；2009年6月1日申请、标题为“适于高吞吐量检查系统的传感器的抗反射涂层(Anti-reflectivecoatingforsensorssuitableforhighthroughputinspectionsystems)”的美国公开专利申请案第2010/0301437号；2009年10月27日发布、标题为“TDI传感器的连续时钟(ContinuousclockingofTDIsensors)”的第7,609,309号美国专利；及2011年5月31日发布、标题为“TDI传感器的连续时钟的设备(ApparatusforcontinuousclockingofTDIsensors)”的第7,609,309号美国专利。这些申请案及专利以引用的方式并入本文中。孔径是可占据显著空间的机械装置。孔径的机械运动可花费几十或几百毫秒，因此使需要运用多于一个孔径收集数据的检查或测量变慢。归因于空间约束，在现存检查或计量系统上添加或取代孔径以便提供新能力或改进能力可为困难的。因此，需要具有可调整孔径的线性传感器，所述可调整孔径促进在操作现存检查或计量系统期间以克服与常规方法相关联的一些或所有上述缺点的方式快速且可靠地调整每一像素的光敏区域的大小。
技术实现思路
本专利技术涉及通过产生可控制地调整(减小或扩大)有效光敏区域(光电子从所述有效光敏区域收集以由每一像素测量)的非单调电压分布而电控制线性传感器中的像素孔径大小。每一像素包含细长电阻式控制栅极，且每一像素的最大光敏区域是由安置于所述像素的电阻式控制栅极下方(经安置成邻近所述像素的电阻式控制栅极)的半导体衬底的部分界定。类似于常规传感器，分别通过端电极施加到每一像素的电阻式控制栅极的对置端部分的控制电压在所述像素的光敏区域中产生相关联电场，借此由进入所述像素的光敏区域的入射光产生的光电子由所述相关联电场驱动到一或多个电荷积累区域。根据本专利技术，一或多个中心定位的孔径控制电极跨越每一像素的电阻式控制栅极安置于两个电阻式控制栅极端部分之间，且相关联控制电路经配置以通过将比施加到两个端电极的控制电压更负的控制电压施加到选定中心电极而选择性地产生非单调(例如，两部分)电压分布。即，所述非单调电压分布在像素中产生电场，使得在定位于中心孔径控制电极的第一侧上的像素的光敏区域的第一部分中产生的光电子经驱动朝向所述电阻式控制栅极的第一端，且在定位于中心孔径控制电极的第二侧上的像素的光敏区域的第二部分中产生的光电子经驱动朝向所述电阻式控制栅极的相对(第二)端。借此通过产生所述非单调电压分布且随后测量仅从所述电阻式控制栅极的第一端收集的光电子电荷而可控制地调整每一像素的光敏区域的有效大小以仅包含所述像素的光敏区域的第一部分。还描述一种高速检查或测量样本的方法。此方法包含将辐射引导且聚焦到所述样本上，及从所述样本接收辐射且将经接收辐射引导到线传感器。所述经接收辐射可为经散射辐射或经反射辐射。所述线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检查样本的方法，所述方法包括：将辐射引导及聚焦到所述样本上；将从所述样本接收的辐射引导到线传感器，其中所述线传感器包含安置于衬底上的多个像素，每一像素包含附接到所述衬底的上表面且安置于所述衬底的相关联光敏区域上方的电阻式控制栅极，且其中引导所述接收到的辐射包含引起所述经引导光进入所述多个像素中的每一者的所述相关联光敏区域；使用预定孔径控制信号驱动每一所述像素的所述电阻式控制栅极，使得所述电阻式控制栅极在所述相关联光敏区域中产生电场，所述电场将由第一光部分在每一所述像素的第一光敏部分中产生的第一光电子驱动到经定位成邻近每一所述电阻式控制栅极的第一端部分的第一电荷积累区域中，且将由第二光部分在每一所述像素的第二光敏部分中产生的第二光电子驱动到经定位成邻近每一所述电阻式控制栅极的第二端部分的第二电荷积累区域中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.14 US 62/161,450;2015.06.08 US 62/172,242;1.一种检查样本的方法，所述方法包括：将辐射引导及聚焦到所述样本上；将从所述样本接收的辐射引导到线传感器，其中所述线传感器包含安置于衬底上的多个像素，每一像素包含附接到所述衬底的上表面且安置于所述衬底的相关联光敏区域上方的电阻式控制栅极，且其中引导所述接收到的辐射包含引起所述经引导光进入所述多个像素中的每一者的所述相关联光敏区域；使用预定孔径控制信号驱动每一所述像素的所述电阻式控制栅极，使得所述电阻式控制栅极在所述相关联光敏区域中产生电场，所述电场将由第一光部分在每一所述像素的第一光敏部分中产生的第一光电子驱动到经定位成邻近每一所述电阻式控制栅极的第一端部分的第一电荷积累区域中，且将由第二光部分在每一所述像素的第二光敏部分中产生的第二光电子驱动到经定位成邻近每一所述电阻式控制栅极的第二端部分的第二电荷积累区域中。2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：在预定周期期间测量积累于所述第一电荷积累区域中的所述第一光电子。3.根据权利要求2所述的方法，其中引导所述辐射进一步包括：产生共焦图像，所述共焦图像包含从所述样本引导到每一所述像素的所述相关联光敏区域的第一光敏部分中的第一共焦图像部分；及从所述样本引导到每一所述像素的所述相关联光敏区域的第二光敏部分中的第二共焦图像部分。4.根据权利要求2所述的方法，其中引导所述辐射进一步包括：将安置于第一角度范围内的第一辐射部分从所述样本引导到每一所述像素的所述相关联光敏区域的第一光敏部分中；及将安置于第二角度范围内的第二辐射部分从所述样本引导到每一所述像素的所述相关联光敏区域的第二光敏部分中。5.根据权利要求1所述的方法，其中驱动每一所述像素的所述电阻式控制栅极包括：在接触每一所述电阻式控制栅极的对置端部分的第一端电极及第二端电极上产生第一孔径控制信号及第二孔径控制信号；及在接触每一所述电阻式控制栅极的中心部分的至少一个中心电极上产生第三孔径控制信号。6.根据权利要求5所述的方法，其中驱动所述电阻式控制栅极进一步包括：在第一时间周期期间，产生所述第一控制信号、所述第二控制信号及所述第三控制信号，使得所述第一孔径控制信号及所述第二孔径控制信号比所述第三孔径控制信号更正，及在第二时间周期期间，产生所述第一控制信号、所述第二控制信号及所述第三控制信号，使得所述第一控制信号比所述第二控制信号及所述第三控制信号更正。7.根据权利要求1所述的方法，其中驱动每一所述像素的所述电阻式控制栅极包括：在分别接触每一所述电阻式控制栅极的对应端部分的第一端电极及第二端电极上产生第一孔径控制信号及第二孔径控制信号；及分别在分别接触每一所述电阻式控制栅极的对应中心部分的第一中心电极、第二中心电极及第三中心电极上产生第三孔径控制信号、第四孔径控制信号及第五孔径控制信号，其中所述第一孔径控制信号、所述第二孔径控制信号及所述第四孔径控制信号比所述第三孔径控制信号及所述第五孔径控制信号更正，借此每一所述像素的所述电阻式控制栅极在所述相关联光敏区域中产生电场，所述电场将所述第一光电子驱动到所述第一电荷积累区域中，且将所述第二光电子驱动到所述第二电荷积累区域中，且将由第三光部分在每一所述像素的第三光敏部分中产生的第三光电子驱动到定位于所述第一电荷积累区域与所述第二电荷积累区域之间的第三电荷积累区域中。8.根据权利要求7所述的方法，其中引导所述辐射进一步包括：将安置于第一角度范围内的第一辐射部分从所述样本引导到每一所述像素的所述相关联光敏区域的所述第一光敏部分中；将安置于第二角度范围内的第二辐射部分从所述样本引导到每一所述像素的所述相关联光敏区域的所述第二光敏部分中；及将安置于第三角度范围内的第三辐射部分从所述样本引导到每一所述像素的所述相关联光敏区域的所述第三光敏部分中。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述线传感器包含安置于所述衬底的下表面与所述样本之间的机械孔径结构，且其中驱动所述电阻式控制栅极包括调整所述电场以校正所述机械孔径结构的未对准。10.一种传感器，其包括：衬底，其具有上表面及对置下表面；多个像素，其安置于所述衬底上，每一像素包含：电阻式控制栅极，其附接到所述上表面且安置于所述衬底的相关联光敏区域上方；第一转移栅极，其经安置成邻近所述电阻式控制栅极的第一端部分；及第二转移栅极，其经安置成邻近所述电阻式控制栅极的第二端部分；多个细长孔径控制电极，其跨越所述多个像素的所述电阻式控制栅极平行延伸，所述多个孔径控制电极包含：第一端电极，其接触每一所述电阻式控制栅极的所述第一端部分；第二端电极，其接触每一所述电阻式控制栅极的所述第二端部分；及一或多个中心电极，其接触每一所述电阻式控制栅极且安置于所述第一端电极与...

【专利技术属性】
技术研发人员：勇霍·亚历克斯·庄，约翰·费尔登，戴维·L·布朗，张璟璟，凯斯·里昂，马克·士·王，
申请(专利权)人：科磊股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US