本申請是發(fā)明名稱為“用于高速圖像獲取的基于中介層的成像傳感器及檢驗系統(tǒng)”，申請?zhí)枮?01280053244.5，申請日為2012年9月19日的發(fā)明專利申請的分案申請。

本發(fā)明大體來說涉及適合在半導(dǎo)體檢驗系統(tǒng)中實施的成像傳感器，且更特定來說，涉及在硅中介層架構(gòu)中制作的基于電荷耦合裝置的成像傳感器。

背景技術(shù)：

隨著對經(jīng)改進(jìn)檢驗?zāi)芰Φ男枨蟛粩嘣黾?，對?jīng)改進(jìn)圖像傳感器裝置的需求也將增加。通常，檢驗系統(tǒng)利用每個傳感器配備有多個讀出寄存器的區(qū)域傳感器，借此每一讀出寄存器循序地輸出16、32或更多列。就這一點來說，典型檢驗系統(tǒng)可使用一個或兩個傳感器陣列。由于電荷耦合裝置(ccd)的低噪聲及高量子效率，當(dāng)前檢驗技術(shù)中所包含的圖像傳感器通常包含電荷耦合裝置。另外，典型傳感器陣列可經(jīng)背部薄化且從背部照明，以便最大化量子效率，此在短(深uv)波長下是特別有利的。典型陣列傳感器沿所述傳感器的每一側(cè)可由數(shù)百到數(shù)千個像素組成。像素維度通常近似為約10μm與約20μm之間。

通常，每一圖像傳感器安裝于電路板上或連接到電路板。所述電路板可含有用于驅(qū)動各種時鐘及柵極信號的驅(qū)動器、放大器、雙重相關(guān)取樣電路及用于將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的數(shù)字化器。所述電路板還可包含用于將數(shù)字信號發(fā)射到相關(guān)聯(lián)圖像處理計算機的發(fā)射器。在一些情況中，可將多達(dá)16個數(shù)字化器安裝在具有圖像傳感器的組合件內(nèi)部以便與將數(shù)字化器安裝在電路板上相比幫助減少傳感器的輸出與數(shù)字化器的輸入之間的電容。然而，現(xiàn)有技術(shù)的檢驗系統(tǒng)的速度限制為約每秒10⁹個像素，其中縮放能力接近每秒10¹⁰個像素。超出此水平的連續(xù)縮放是不實際的。如此，期望糾正現(xiàn)有技術(shù)的缺陷且提供能夠擴展到基于圖像傳感器陣列的檢驗技術(shù)的速度的方法及系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明揭示一種基于中介層的圖像感測裝置。在一個方面中，所述裝置可包含(但不限于)：至少一個中介層，其安置于襯底的表面上；至少一個感測陣列傳感器，其安置于所述至少一個中介層上，所述一個或一個以上光感測陣列傳感器經(jīng)背部薄化，一個或一個以上光感測陣列傳感器經(jīng)配置用于背部照明，所述一個或一個以上光感測陣列傳感器包含多個像素列；至少一個放大電路元件，其經(jīng)配置以放大一個或一個以上光感測陣列傳感器的輸出，所述一個或一個以上放大電路操作地連接到所述中介層；至少一個模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路元件，其經(jīng)配置以將一個或一個以上光感測陣列傳感器的輸出轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，所述一個或一個以上模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路操作地連接到所述中介層；至少一個驅(qū)動器電路元件，其經(jīng)配置以驅(qū)動一個或一個以上光敏陣列傳感器的時鐘信號或控制信號中的至少一者，所述一個或一個以上驅(qū)動器電路元件操作地連接到所述中介層；及至少一個額外電路元件，其操作地連接到所述一個或一個以上中介層，所述中介層經(jīng)配置以電耦合所述一個或一個以上光感測陣列傳感器、所述一個或一個以上放大電路、所述一個或一個以上轉(zhuǎn)換電路、所述一個或一個以上驅(qū)動器電路或所述一個或一個以上額外電路中的至少兩者。

本發(fā)明揭示一種用于制作基于中介層的圖像感測裝置的方法。在一個方面中，所述方法可包含(但不限于)：提供襯底；將至少一個中介層安置到所述襯底的表面上；及將光敏陣列傳感器安置到所述至少一個中介層的表面上，所述光敏陣列傳感器經(jīng)背部薄化且經(jīng)配置用于背部照明，所述至少一個中介層包括以下各項中的至少一者：一個或一個以上放大電路元件，其經(jīng)配置以放大所述一個或一個以上光感測陣列傳感器的輸出；一個或一個以上模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路元件，其經(jīng)配置以將一個或一個以上光感測陣列傳感器的輸出轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；一個或一個以上驅(qū)動器電路元件；或一個或一個以上額外電路元件。

本發(fā)明揭示一種并入有基于中介層的成像裝置的檢驗系統(tǒng)。在一個方面中，所述系統(tǒng)可包含(但不限于)：照明源，其經(jīng)配置以朝向安置于樣本載臺上的目標(biāo)物體的表面引導(dǎo)照明；檢測器，所述檢測器包括至少一個光敏陣列裝置，所述至少一個光敏陣列裝置包括安置于至少一個中介層上的至少一個經(jīng)背部薄化的光敏陣列傳感器，所述至少一個經(jīng)背部薄化的光敏陣列傳感器進(jìn)一步經(jīng)配置用于背部照明，所述至少一個中介層包括以下各項中的至少一者：一個或一個以上放大電路元件、一個或一個以上模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路元件、一個或一個以上驅(qū)動器電路元件或一個或一個以上額外電路元件；一組聚焦光學(xué)器件，其經(jīng)配置以將照明聚焦到晶片的表面上；及一組收集光學(xué)器件，其經(jīng)配置以將從目標(biāo)物體的表面反射的照明引導(dǎo)到檢測器。

應(yīng)理解，前述大體說明及以下詳細(xì)說明兩者僅為示范性及解釋性的且未必限制所主張的本發(fā)明。并入本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分的附圖圖解說明本發(fā)明的實施例，并與所述大體說明一起用于解釋本發(fā)明的原理。

附圖說明

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可通過參考附圖來更好地理解本發(fā)明的眾多優(yōu)點，附圖中：

圖1a圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的基于中介層的成像裝置的橫截面示意圖。

圖1b圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的基于中介層的成像裝置的俯視圖。

圖1c圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的tdi陣列傳感器的俯視圖。

圖2圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的基于中介層的成像裝置的橫截面圖。

圖3圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的基于中介層的光敏陣列傳感器的電荷轉(zhuǎn)換放大器。

圖4a圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的基于中介層的成像裝置的選擇電路元件的處理鏈。

圖4b圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實施例用于基于中介層的成像裝置的時鐘信號的中介層的一個或一個以上緩沖器及驅(qū)動器。

圖4c圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實施例用于基于中介層的成像裝置的控制信號的中介層的一個或一個以上緩沖器及驅(qū)動器。

圖5圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實施例用以驅(qū)動成像裝置的光敏陣列傳感器的多相時鐘信號。

圖6a圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的tdi傳感器模塊的俯視圖。

圖6b圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的tdi傳感器模塊的側(cè)視圖。

圖6c圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的tdi傳感器模塊的側(cè)視圖。

圖7圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的tdi傳感器模塊陣列的俯視圖。

圖8a圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的tdi傳感器模塊陣列的俯視圖。

圖8b圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的非矩形tdi傳感器模塊陣列的俯視圖。

圖9圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實施例具有并入有基于中介層的成像裝置的檢測器的檢驗系統(tǒng)。

具體實施方式

現(xiàn)在將詳細(xì)參考在附圖中圖解說明的所揭示標(biāo)的物。

大體參考圖1a到9，根據(jù)本發(fā)明描述基于中介層架構(gòu)的成像裝置100。

圖1a及1b圖解說明利用中介層102構(gòu)造的圖像感測裝置100的簡化示意圖。在本發(fā)明的一個方面中，基于中介層的成像裝置100可包含安置于中介層102的表面上的一個或一個以上光敏傳感器104。在一些實施例中，如本文中將進(jìn)一步更詳細(xì)地論述，裝置100的一個或一個以上中介層102可包含(但不限于)硅中介層。在本發(fā)明的又一方面中，裝置100的一個或一個以上光敏傳感器104經(jīng)背部薄化且進(jìn)一步經(jīng)配置用于背部照明。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，經(jīng)背部薄化的傳感器104當(dāng)以背部照明配置布置時，可增加入射光束的光子捕獲率，借此增加圖像感測裝置100的總體效率。

在本發(fā)明的另一方面中，圖像感測裝置100的各種電路元件可安置于中介層102上或構(gòu)建到中介層102中。在一個實施例中，一個或一個以上放大電路(例如，電荷轉(zhuǎn)換放大器)(圖1a或1b中未展示)可安置于中介層102上或構(gòu)建到中介層102中。在另一實施例中，一個或一個以上轉(zhuǎn)換電路108(例如，模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路(即，數(shù)字化器108))可安置于中介層102上或構(gòu)建到中介層102中。在另一實施例中，一個或一個以上驅(qū)動器電路106可安置于中介層102上或構(gòu)建到中介層102中。舉例來說，一個或一個以上驅(qū)動器電路106可包含時序/串行驅(qū)動電路。舉例來說，一個或一個以上驅(qū)動器電路106可包含(但不限于)時鐘驅(qū)動器電路元件或復(fù)位驅(qū)動器電路元件。在另一實施例中，一個或一個以上像素柵極驅(qū)動器電路元件114可安置于中介層102上或構(gòu)建到中介層102中。舉例來說，一個或一個以上像素柵極驅(qū)動器電路元件114可包含ccd/tdi像素柵極驅(qū)動器電路元件。在另一實施例中，一個或一個以上光學(xué)收發(fā)器115可安置于中介層102上或構(gòu)建到中介層102中。在另一實施例中，一個或一個以上解耦電容器(未展示)可安置于中介層102上或構(gòu)建到中介層102中。在又一實施例中，一個或一個以上串行發(fā)射器(圖1a或1b中未展示)可安置于中介層102上或構(gòu)建到中介層102中。

本文中進(jìn)一步認(rèn)識到，各種額外電路元件可安置于裝置100的中介層102上或直接構(gòu)建到裝置100的中介層102中。舉例來說，安置于中介層102上或構(gòu)建到中介層102中的各種電路元件可進(jìn)一步包含(但不限于)柵極信號控制電路、相關(guān)雙重取樣器及信號調(diào)節(jié)電路(例如，濾波器、多路復(fù)用器、串行數(shù)據(jù)輸出裝置、緩沖器、數(shù)字信號處理器、電壓調(diào)節(jié)器及電壓轉(zhuǎn)換器)。作為另一實例，裝置100的中介層102可進(jìn)一步包含例如(但不限于)晶體管(例如，場效應(yīng)晶體管、雙極晶體管等)、二極管、電容器、電感器及電阻器等額外電路元件。本文中進(jìn)一步預(yù)期，在一般意義上，適用于在成像傳感器背景中接收、處理、調(diào)節(jié)、控制及/或發(fā)射信號的任何一個或一個以上電路元件可在本發(fā)明的范圍內(nèi)實施。如此，關(guān)于安置于中介層102上或構(gòu)建到中介層102中的各種電路元件的以上說明并非限制性的，而應(yīng)解釋為僅是說明性的。

在又一實施例中，本文中所描述的電路元件(例如，驅(qū)動器106或數(shù)字化器108)中的一者或一者以上可作為中介層102中的電路構(gòu)建到裝置100中。或者，本文中所描述的一個或一個以上電路元件可包括安置于中介層102的表面上的多個裸片。

在本發(fā)明的又一方面中，中介層102可進(jìn)一步包含經(jīng)配置以將多個模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的兩個或兩個以上輸出組合成用于裝置100輸出的一個或一個以上高速串行位流的邏輯。

在本發(fā)明的另一方面中，一個或一個以上支撐結(jié)構(gòu)可安置于光敏陣列傳感器104的底部表面與中介層102的頂部表面之間以便為傳感器104提供物理支撐。在一個實施例中，多個焊料球116可安置于光敏陣列傳感器104的底部表面與中介層102的頂部表面之間以便為傳感器104提供物理支撐。本文中認(rèn)識到，盡管傳感器104的成像區(qū)可不包含外部電連接，但對傳感器104的背部薄化致使傳感器104變得越來越柔性。如此，可利用焊料球116以加強傳感器104的成像部分的方式將傳感器104連接到中介層102。在替代實施例中，可將底填充材料安置于光敏陣列傳感器104的底部表面與中介層102的頂部表面之間以便為傳感器104提供物理支撐。舉例來說，可將環(huán)氧樹脂安置于光敏陣列傳感器104的底部表面與中介層102的頂部表面之間。

在另一實施例中，光感測陣列傳感器104可包含紫外(uv)抗反射涂層。在又一實施例中，所述抗反射涂層可安置于陣列傳感器104的背部表面上。就這一點來說，抗反射涂層可生長于陣列傳感器104的背部表面上。在一個實施例中，uv抗反射涂層可包含直接生長于陣列傳感器104的硅表面上的熱氧化物(例如，氧化硅)。在另一實施例中，例如在極遠(yuǎn)uv(euv)檢驗系統(tǒng)(參見圖9)的背景中，euv抗反射涂層可包含基于氮化物的材料(例如，氮化硅)。在又一實施例中，一個或一個以上額外電介質(zhì)層可沉積或生長于熱氧化物層或氮化物層的表面上。

在本發(fā)明的另一方面中，中介層102及各種額外電路元件(例如，放大電路、驅(qū)動器電路106、數(shù)字化器電路108等)安置于襯底110的表面上。在又一方面中，襯底110包含具有高導(dǎo)熱率的襯底(例如，陶瓷襯底)。就這一點來說，襯底110經(jīng)配置以便為傳感器104/中介層102組合件提供物理支撐，同時也為裝置100提供用于將熱有效地傳導(dǎo)離開成像傳感器104及各種其它電路元件(例如，數(shù)字化器106、驅(qū)動器電路108、放大器等)的構(gòu)件。本文中認(rèn)識到，所述襯底可包含此項技術(shù)中已知的任何剛性高導(dǎo)熱襯底材料。舉例來說，襯底110可包含(但不限于)陶瓷襯底。舉例來說，襯底110可包含(但不限于)氮化鋁。

在又一方面中，在其中裝置100包含基于半導(dǎo)體的中介層102(例如，基于硅的中介層)的情景中，中介層102本身可包含內(nèi)建式有源及無源電路組件(例如電阻器、電容器及晶體管)。此外，與模/數(shù)轉(zhuǎn)換(adc)電路元件及其它讀出電路元件相比，驅(qū)動器電路108要求可具有不同電壓要求。在此情況中，實施經(jīng)由針對驅(qū)動器電路優(yōu)化的制造工藝而構(gòu)造的中介層且接著使用此項技術(shù)中已知的方法(例如倒裝芯片或線接合組裝)將adc電路附接到中介層102可為有利的。驅(qū)動器電路通常需要產(chǎn)生多伏擺幅所需的較高電壓能力，且可包含負(fù)電壓能力及正電壓能力兩者。

在另一實施例中，襯底110可經(jīng)配置以提供到插座或下伏印刷電路板(pcb)的界面。舉例來說，如圖1a中所展示，襯底110可經(jīng)由互連件112提供中介層102與插座或pcb之間的互連。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，襯底110可操作地耦合到下伏pcb且以多種方式進(jìn)一步電耦合到插座或pcb，以上所有均被解釋為在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

圖1c圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施例適合在成像傳感器裝置100中使用的二維光敏傳感器的俯視圖。在本發(fā)明的一個實施例中，所述二維光敏傳感器陣列可包括電荷耦合裝置(ccd)陣列。在又一實施例中，用作本發(fā)明的裝置100的陣列傳感器104的二維傳感器陣列可包含(但不限于)時域積分(tdi)裝置。就這一點來說，如圖1c中所展示的像素陣列構(gòu)成成像區(qū)121。舉例來說，tdi傳感器可含有具有256×2048個像素或更大的大小的陣列。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，照明源可用以照明半導(dǎo)體晶片表面(參見圖9的908)。接著晶片將照明反射到一個或一個以上tdi傳感器104上。接著所接收光子在傳感器104上的入射點處產(chǎn)生光電子。

tdi傳感器104可在其掃描晶片時連續(xù)地積累電荷。tdi傳感器又可以與傳感器104相對于傳感器圖像移動的速率大體相同的速率沿像素列122轉(zhuǎn)移電荷。在又一實施例中，tdi傳感器104可包含一個或一個以上溝道止擋件123。溝道止擋件123防止電子或電荷從成像區(qū)121內(nèi)的一個列移動到另一列?；趖di的陣列傳感器大體描述于2009年10月27日發(fā)布的第7,609,309號美國專利中，所述美國專利以引用的方式并入本文中。

在本發(fā)明的一個實施例中，與陣列傳感器104相關(guān)聯(lián)的放大器120經(jīng)配置以接收光感測陣列傳感器104的單個像素列的輸出。在替代實施例中，與陣列傳感器104相關(guān)聯(lián)的單個放大器120經(jīng)配置以接收光感測陣列傳感器104的兩個或兩個以上像素列的輸出。在又一實施例中，與傳感器104相關(guān)聯(lián)的一個或一個以上緩沖器放大器可在中介層102上接近于傳感器的一個或一個以上輸出120而制作。

圖2圖解說明裝置100的中介層102的一部分的示意性橫截面圖。在一個方面中，中介層102可安置于晶片201(例如，硅晶片)上。在又一方面中，兩個或兩個以上互連層202可形成于晶片201的頂部表面上。盡管圖2中所圖解說明的實施例描繪兩個此類互連層，但本文中應(yīng)注意，可在本發(fā)明的背景內(nèi)實施任何數(shù)目個互連層。舉例來說，裝置100的中介層102可包含安置于晶片201的頂部表面上的三個、四個、五個、六個、七個或八個(等等)互連層。在又一方面中，一個或一個以上襯墊204可安置于一個或一個以上互連層202的頂部表面上。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，中介層102的襯墊204可允許將各種電路組件及裸片附接到中介層102。此類電路組件及裸片可利用焊料凸塊或銅柱(參見圖1a的116)連接到襯墊。在額外方面中，中介層102可包含經(jīng)配置以將一個或一個以上襯墊204與其它電路組件電耦合在一起的一個或一個以上導(dǎo)電通孔206。在一些實施例中，導(dǎo)電通孔206可包含(但不限于)銅通孔或鎢通孔。此外，中介層102可包含經(jīng)配置以將一個或一個以上通孔206電耦合在一起的一個或一個以上導(dǎo)電互連件208。在一些實施例中，導(dǎo)電互連件208可包含(但不限于)銅互連件、鋁互連件、金互連件或鎢互連件。在一般意義上，本文中認(rèn)識到，中介層102的導(dǎo)電通孔206及導(dǎo)電互連件208可利用此項技術(shù)中已知的適合在圖像感測電路組件的背景中實施的任何導(dǎo)電材料來制作。

在又一方面中，中介層102可包含經(jīng)配置以將安置于晶片203的頂部表面上的一個或一個以上電路元件電耦合到安置于晶片201的底部表面205上的襯墊212的一個或一個以上穿晶片通孔210(即，穿硅通孔)。在一些實施例中，在將電路元件安置于中介層102的晶片201的底部205上之前，可將晶片201薄化到厚度介于大致100μm與200μm之間。在又一實施例中，可將焊料球214附接到襯墊212，借此允許中介層102附接及電連接到裝置100的襯底110(參見圖1a及1b)。

本文中預(yù)期，本發(fā)明的基于中介層的架構(gòu)允許傳感器104及相關(guān)聯(lián)電路元件(驅(qū)動器、放大器、信號處理及數(shù)字化電路)利用不同制作技術(shù)來制作，但緊密接近于彼此安置，借此相對于常規(guī)襯底產(chǎn)生較高互連密度。

此外，硅的高導(dǎo)熱率允許將來自裝置的電子器件的熱有效轉(zhuǎn)移到相關(guān)聯(lián)襯底或額外散熱器。

圖3圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的電荷轉(zhuǎn)換放大器300的電路圖。在本發(fā)明的一些實施例中，裝置100可經(jīng)配置使得每一電荷轉(zhuǎn)換放大器120與光傳感器陣列104的單個輸出相關(guān)聯(lián)。在替代實施例中，裝置100可經(jīng)配置使得每一電荷轉(zhuǎn)換放大器120與光傳感器陣列104的兩個或兩個以上(例如，2個或4個)輸出相關(guān)聯(lián)，如本發(fā)明的圖1c中所展示。

在本發(fā)明的一個方面中，從裝置100的光敏陣列104的輸出轉(zhuǎn)移的電荷在連接302處被輸入到放大器120中。在一個例子中，于是斷言復(fù)位308，晶體管304可將信號電平箝位到參考電壓vref306。在另一例子中，當(dāng)未斷言復(fù)位308時，來自輸入302的電荷被轉(zhuǎn)移到感測節(jié)點電容器310，借此更改電容器的電壓。在又一方面中，晶體管304及312用以緩沖電容器310上的電壓，因此放大輸出電流。在另一方面中，電阻器316及318用以設(shè)定相應(yīng)晶體管312及314的漏極電流。此外，放大器120的輸出320可進(jìn)一步經(jīng)配置用于輸入到裝置100的下一級中。本文中認(rèn)識到，放大器120的以上說明并非限制性的且應(yīng)解釋為僅是說明性的。本文中預(yù)期，其它放大器配置可適合在本發(fā)明的背景中實施。舉例來說，盡管圖3圖解說明雙晶體管放大器，但本文中應(yīng)注意，放大器120的單晶體管及三晶體管配置也可適合在本發(fā)明中實施。

在一些實施例中，本發(fā)明的電荷轉(zhuǎn)換放大器120可并入到光敏陣列傳感器104中。以此方式，一個或一個以上緩沖器(未展示)可緊鄰來自光感測陣列傳感器104的每一信號輸出放置于中介層102中(或其上)。在此實施例中，對輸出320加負(fù)載的電容通常比在其中未實施硅中介層的例子中小得多，借此允許晶體管314更小或?qū)⑵渫耆÷?。較小晶體管314又允許增加用于裝置100的傳感器104的輸出通道的數(shù)目。

圖4a圖解說明根據(jù)本發(fā)明的基于中介層的裝置100的關(guān)鍵電路元件的一個布置的框圖。在一個實施例中，中介層102的電路功能可通過在中介層102上制作的一個或一個以上電路元件實施。在另一實施例中，中介層的電路功能可通過在中介層102的頂部表面上接合的多個裸片中的一個或一個以上電路元件來實施。進(jìn)一步認(rèn)識到，中介層102的電路功能可經(jīng)由在中介層102上制作相關(guān)聯(lián)的電路元件及經(jīng)由在中介層102的表面上進(jìn)行多裸片接合來同時實施。本文中進(jìn)一步認(rèn)識到，由于當(dāng)與典型集成電路裝置相比時硅中介層的相對大面積，成品率可受影響，除非中介層上的電路密度保持低。如此，在一些實施例中，中介層102可經(jīng)構(gòu)造以含有低電路密度。舉例來說，中介層102可經(jīng)構(gòu)造以包含互連件及非關(guān)鍵緩沖器電路元件。在又一實施例中，所有復(fù)雜或先進(jìn)設(shè)計規(guī)則電路元件可在經(jīng)制作且在附接到中介層102之前經(jīng)測試的單獨裸片中實施。

在一個方面中，可在402處將來自光敏陣列傳感器104的一個或一個以上輸出信號輸入到中介層102電路中。在此意義上，輸入信號(即，來自傳感器104的輸出信號)可從一個或一個以上電荷轉(zhuǎn)換放大器120發(fā)出，例如圖1c中所描繪的那些放大器或圖3中所描繪的放大器120的實施例。在第一步驟中，可將信號發(fā)射到緩沖器404。本文中認(rèn)識到，緩沖器404置于來自光敏陣列傳感器104的信號輸出上的電容性負(fù)載的最小化是相對重要的。在一些實施例中，緩沖器404可制作于中介層102中，使得緩沖器404緊密接近于將饋入到緩沖器404中的傳感器104的輸出連接器而定位。接著，將緩沖器404的輸出耦合到相關(guān)雙重取樣模塊406。此外，利用模/數(shù)轉(zhuǎn)換器408將雙重相關(guān)取樣模塊406的輸出轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。接下來，可經(jīng)由fifo緩沖器410緩沖模/數(shù)轉(zhuǎn)換器408的輸出。接著可將來自fifo緩沖器410的經(jīng)緩沖數(shù)字信號作為一個輸入412發(fā)射到多路復(fù)用器414中。

在又一實施例中，可多次復(fù)制處理鏈416(即，上文所描述的電路元件)以適應(yīng)來自光敏陣列傳感器104的多個輸出，其中每一處理鏈416連接到多路復(fù)用器414的單獨輸入(例如，輸入416、輸入418、輸入420等等)。本文中認(rèn)識到，圖4a中所描繪的多路復(fù)用器414并非限制性的且應(yīng)解釋為僅是說明性的。舉例來說，應(yīng)注意，多路復(fù)用器414可包含少于四個輸入或四個以上輸入。此外，通過串行轉(zhuǎn)換器及驅(qū)動器422將來自多路復(fù)用器414的輸出轉(zhuǎn)換為高速串行信號且接著在輸出連接器424處從中介層輸出。

在又一實施例中，來自高速串行驅(qū)動器422的串行輸出424可通過一個或一個以上光纖電纜發(fā)射到檢驗工具(參見圖9)的圖像處理計算機。在一些實施例中，光纖發(fā)射器可安裝于硅中介層102上。在替代實施例中，光纖發(fā)射器可安裝于襯底110上。在額外實施例中，光纖發(fā)射器可接近于襯底110的連接器安裝于印刷電路板(pcb)上。由于串行發(fā)射的高速度，有必要最小化串行數(shù)據(jù)驅(qū)動器422的輸出與光纖發(fā)射器之間的電容。將光纖發(fā)射器安裝在中介層102上或襯底110上允許將光纖發(fā)射器靠近串行數(shù)據(jù)驅(qū)動器422放置，而使得連接信號上的電容最小化。本文中認(rèn)識到，電容的減小有助于減小驅(qū)動裝置100的一個或一個以上信號所需的驅(qū)動電流，借此減小裝置100所消耗的總體功率。

在圖4b中所圖解說明的另一實施例中，中介層102可包含用于時鐘信號的一個或一個以上緩沖器及/或驅(qū)動器。舉例來說，可將時鐘信號430發(fā)射到時鐘驅(qū)動器432且接著作為信號434發(fā)送到光敏圖像傳感器104。在進(jìn)一步實施例中，可針對每一傳感器104存在多個(例如，兩個、三個、四個或四個以上)時鐘信號，在此情況中可利用多個驅(qū)動器432。作為圖4c中所圖解說明的另一實例，控制信號440可通過緩沖器/驅(qū)動器442緩沖且接著作為信號444發(fā)送到光敏陣列傳感器104。同樣，可存在多個控制信號，借此需要多個相關(guān)聯(lián)緩沖器/驅(qū)動器442。在又一實施例中，用于時鐘及控制信號的緩沖器及驅(qū)動器可實施為附接到中介層102的電路裝置或?qū)嵤橹薪閷?02內(nèi)的電路。在另一實施例中，用于時鐘及控制信號的緩沖器及驅(qū)動器可在pcb上實施且經(jīng)配置以使信號通過中介層102到達(dá)光敏圖像傳感器104。

本文中認(rèn)識到，圖4a到4c的說明并非限制性的且應(yīng)解釋為僅是說明性的。本文中進(jìn)一步認(rèn)識到，上文所展示的所有功能可在中介層組合件中或在其上實施。此外，預(yù)期額外實施例可包含圖4a到4c中未展示的額外功能。此外，進(jìn)一步認(rèn)識到，圖4a到4c中所圖解說明的特定順序并非限制性的，因為預(yù)期圖4a到4c的功能可以不同于圖4a到4c中所展示的順序的順序連接。舉例來說，在已通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器408將信號數(shù)字化之后，存在將多個數(shù)字信號組合成一個或一個以上高速串行數(shù)據(jù)流的多種方式。

圖5圖解說明適合于驅(qū)動裝置100的光敏陣列傳感器104的多相時鐘信號。盡管圖5圖解說明三相時鐘信號，但應(yīng)認(rèn)識到，額外信號可適合在本發(fā)明中實施。舉例來說，取決于光敏陣列檢測器104的設(shè)計，時鐘信號可包含(但不限于)2相或4相時鐘信號。如圖5中所展示，在某些優(yōu)選實施例中，時鐘信號為大致正弦形狀。在其它實施例中，本發(fā)明中所利用的時鐘信號可包含額外波形，例如(但不限于)正方形波形或梯形波形。如此，圖5中所圖解說明的基于正弦波的時鐘信號并非限制性的且應(yīng)解釋為僅是說明性的。適合在本發(fā)明中實施的時鐘信號波形的實例大體描述于在2009年10月27日發(fā)布的第7,609,309號美國專利中，所述美國專利以引用的方式并入本文中。

圖6a到8b圖解說明裝置100中的多個光敏陣列傳感器104的實施方案。圖6a到6c圖解說明單個基于tdi的光敏傳感器模塊600的俯視圖及側(cè)視圖。基于tdi的傳感器模塊600可包含(但不限于)局部化驅(qū)動及信號處理電路。舉例來說，傳感器模塊600可包含tdi傳感器602、經(jīng)配置以處理來自傳感器602的信號的處理電路604、時序及串行驅(qū)動電路606及像素柵極驅(qū)動器電路608。如圖6b中所展示，傳感器模塊600可進(jìn)一步包含光纖610，其附接到模塊600的數(shù)據(jù)收發(fā)器612(例如，光學(xué)收發(fā)器)以便允許驅(qū)動/處理數(shù)據(jù)在實施檢驗系統(tǒng)(參見圖9)的tdi傳感器模塊600與檢驗組件614之間的通信。在替代實施例中，如圖6c中所展示，光纖610可附接到安置于模塊600的中介層的與傳感器602相同側(cè)上的數(shù)據(jù)收發(fā)器612。

圖7圖解說明多個基于tdi的圖像傳感器模塊600在圖像傳感器模塊陣列700中的實施方案。在一個實施例中，鄰近行的模塊600的tdi傳感器602可經(jīng)對準(zhǔn)使得當(dāng)用于連續(xù)掃描配置中時實現(xiàn)大致100％圖像覆蓋。舉例來說，在圖7中所展示的實施例中，上部行702可相對于下部行704偏移使得一行的tdi傳感器602定位于由鄰近行的驅(qū)動/處理電路產(chǎn)生的間隙中。此外，為了確保在圖像覆蓋中不存在間隙，每一tdi傳感器602的寬度等于或大于tdi傳感器之間的空間。在此配置中，在所檢驗的晶片/掩模/光罩正沿tdi圖像掃描方向706移動時，傳感器模塊陣列700可有助于最大化euv波長圖像捕獲。

圖8a圖解說明多個基于tdi的圖像傳感器模塊600在圖像傳感器模塊陣列800中的替代實施方案。在此實施例中，可通過tdi傳感器模塊600的列的對準(zhǔn)而增加所檢測數(shù)據(jù)的積分。舉例來說，傳感器模塊600的行802、804及806可捕獲及處理相同或類似光學(xué)圖像的圖像數(shù)據(jù)樣本。如此，陣列800可為所檢驗晶片、掩?；蚬庹值拿恳粭l區(qū)提供數(shù)據(jù)流。以此方式，積分可最小化與等離子光源相關(guān)聯(lián)的波動。陣列800也可用以減少實施檢驗系統(tǒng)(參見圖9)中所需要的等離子光源的均勻性及穩(wěn)定性要求，借此改進(jìn)實施檢驗系統(tǒng)的可制造性及操作壽命。

圖8b圖解說明多個基于tdi的圖像傳感器模塊600在非矩形圖像傳感器模塊陣列850中的替代實施方案。在此實施例中，傳感器模塊600的行854及856可在中介層852上布置成非矩形柵格圖案，例如圖8b中所圖解說明的中介層。此外，行854及856的模塊可經(jīng)配置使得其輸出交錯的圖像輸出數(shù)據(jù)流。傳感器模塊600的非矩形布置可改進(jìn)其中照明在視場中不均勻的情景中的均勻性且可有助于減少像差。預(yù)期非矩形圖像傳感器模塊陣列可用以檢測多種照明類型。特定來說，預(yù)期非矩形圖像傳感器陣列850在euv應(yīng)用中可特別有利。

基于tdi的傳感器、傳感器模塊及傳感器模塊陣列大體描述于在2010年6月18日申請的第12/812,950號美國專利申請案中，所述專利申請案以引用的方式并入本文中。

在又一實施例中，本文中預(yù)期多個圖像傳感器104(例如，tdi傳感器)可安裝于一個硅中介層102上，或多個中介層102可并排安裝，或兩者均有，以便增加光收集面積。陣列700、800及850圖解說明本發(fā)明的基于中介層的傳感器104可隨之延伸的傳感器模塊陣列。本文中進(jìn)一步應(yīng)注意，模塊陣列700、800及850實例并非限制性且應(yīng)僅解釋為說明性。本文中預(yù)期，本發(fā)明通篇所描述的光敏陣列傳感器104可實施為多種傳感器模塊化陣列圖案。

圖9圖解說明并入有本發(fā)明通篇所描述的基于中介層的成像裝置100中的一者或一者以上的檢驗系統(tǒng)900。

在一個方面中，檢驗系統(tǒng)900經(jīng)配置以檢測安置于樣本載臺912上的半導(dǎo)體晶片908上的缺陷。檢驗系統(tǒng)900可包含此項技術(shù)中已知的任何適當(dāng)檢驗系統(tǒng)，例如(但不限于)明視場檢驗系統(tǒng)或暗視場檢驗系統(tǒng)。在又一方面中，檢驗系統(tǒng)900可經(jīng)配置以在明視場及暗視場模式兩者中操作。在另一方面中，檢驗系統(tǒng)900可配置有反射光學(xué)器件以作為在euv波長下操作的極遠(yuǎn)uv(euv)光掩模檢驗系統(tǒng)操作。舉例來說，檢驗系統(tǒng)900可經(jīng)配置以在13.5nm的波長或5nm的波長下或接近所述波長操作。在一般意義上，盡管未圖解說明，但檢驗系統(tǒng)900可包含適用于檢驗一個或一個以上晶片、光罩或光掩模的任何檢驗系統(tǒng)。

在又一方面中，檢驗系統(tǒng)900可包含照明源902、配備有基于中介層的成像裝置906的檢測器904及分束器910。本文中認(rèn)識到，如本文中先前所描述及本發(fā)明通篇所描述的基于中介層的成像裝置100可用作檢驗系統(tǒng)900的一個或一個以上成像裝置906。如此，光敏陣列傳感器104及成像裝置100的說明應(yīng)解釋為適用于系統(tǒng)900的成像裝置906。在此意義上，成像裝置906的tdi傳感器包含安裝于硅中介層上的二維光敏陣列。所述硅中介層可包含連接到來自光敏陣列的每一列輸出的放大器電路。硅中介層組合件可進(jìn)一步包含用于驅(qū)動光敏陣列的時鐘及其它控制信號的驅(qū)動器、相關(guān)雙重取樣及用于將所述放大器的輸出轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號且輸出串行位流的數(shù)字化器。驅(qū)動器及數(shù)字化器功能可內(nèi)建為中介層中的電路，或可由安置于硅中介層上的多個裸片組成，或兩者的組合。

照明源902可包含此項技術(shù)中已知的任何照明源。舉例來說，照明源106可包含窄帶光源，例如激光源。作為另一實例，照明源902可包含寬帶源，例如氙燈。在進(jìn)一步實施例中，照明源902可經(jīng)配置以產(chǎn)生euv光。舉例來說，euv光源可包含經(jīng)配置以產(chǎn)生在euv范圍中的光的放電產(chǎn)生等離子(dpp)光源或激光產(chǎn)生等離子(lpp)光源。舉例來說，euv照明源可產(chǎn)生在13.5nm的波長或5nm的波長下或接近所述波長的光。

在一些實施例中，如圖9中所圖解說明，照明源902可經(jīng)配置以將光引導(dǎo)到分束器910。繼而，分束器910可經(jīng)配置以將來自照明源902的光引導(dǎo)到安置于樣本載臺912上的晶片908的表面。此外，分束器910可經(jīng)配置以將從晶片908反射的光透射到檢測器904。

檢測器904可包含此項技術(shù)中已知的任何適當(dāng)檢測器。在一個方面中，檢測器904可包含基于電荷耦合裝置的檢測器。就這一點來說，檢測器904可并入有如本發(fā)明通篇所描述的成像裝置100及光敏陣列傳感器104。在其它實施例中，檢測器904可被配置為連續(xù)布置的多個陣列傳感器。舉例來說，檢測器904可并入有傳感器模塊陣列，例如本文中先前所描述的傳感器模塊陣列700、800及850。

在另一實施例中，檢測器904的輸出可以通信方式耦合到一個或一個以上計算系統(tǒng)914。就這一點來說，一個或一個以上計算系統(tǒng)914可經(jīng)配置以使用由檢測器904收集及發(fā)射的檢測數(shù)據(jù)來檢測晶片908上的實際缺陷。一個或一個以上計算系統(tǒng)914可利用此項技術(shù)中已知的任何方法及/或算法來檢測晶片上的缺陷。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到，檢驗系統(tǒng)900可用以檢測跨越半導(dǎo)體晶片分布的缺陷。舉例來說，檢驗系統(tǒng)900可經(jīng)配置以檢測跨越晶片908的多個裸片分布的多個缺陷。

此外，一個或一個以上計算系統(tǒng)914可以任何適合方式(例如，通過由圖9中所展示的虛線指示的一個或一個以上發(fā)射媒體，其可包含此項技術(shù)中已知的任何適合發(fā)射媒體)耦合到檢測器904，使得計算系統(tǒng)914可接收由檢測器904產(chǎn)生的輸出。此外，如果檢驗系統(tǒng)900包含一個以上檢測器(未展示)，那么一個或一個以上計算系統(tǒng)914可如上文所描述耦合到每一檢測器。在又一實施例中，晶片908可安置于樣本載臺912上。樣本載臺912可包含此項技術(shù)中已知的任何適當(dāng)機械及/或機器人組合件。

在又一實施例中，檢驗系統(tǒng)900可經(jīng)配置以接受來自系統(tǒng)900的另一子系統(tǒng)的指令以便動態(tài)地識別半導(dǎo)體晶片908的缺陷。舉例來說，檢驗系統(tǒng)900可接受來自系統(tǒng)900的一個或一個以上計算系統(tǒng)914的指令。在接收到來自一個或一個以上計算系統(tǒng)914的指令后，檢驗系統(tǒng)900可即刻在所提供的指令中識別的半導(dǎo)體晶片908的位置處執(zhí)行檢驗過程。一個或一個以上計算系統(tǒng)914可經(jīng)配置以執(zhí)行本文中所描述的實施例中的任一者的任何其它步驟。

在另一實施例中，系統(tǒng)900的一個或一個以上計算系統(tǒng)914可經(jīng)配置以通過可包含有線及/或無線部分的發(fā)射媒體從其它系統(tǒng)接收及/或獲取數(shù)據(jù)或信息(例如，來自額外檢驗系統(tǒng)的檢驗結(jié)果或來自度量衡系統(tǒng)的度量衡結(jié)果)。以此方式，發(fā)射媒體可用作系統(tǒng)900的一個或一個以上計算系統(tǒng)914與其它子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)鏈路。此外，一個或一個以上計算系統(tǒng)914可經(jīng)由發(fā)射媒體將數(shù)據(jù)發(fā)送到外部系統(tǒng)。

一個或一個以上計算系統(tǒng)914可包含(但不限于)個人計算機系統(tǒng)、大型計算機系統(tǒng)、工作站、圖像計算機、并行處理器或此項技術(shù)中已知的任何其它裝置。一般來說，術(shù)語“計算系統(tǒng)”可廣義地定義為囊括具有執(zhí)行來自存儲器媒體的指令的一個或一個以上處理器的任何裝置。

實施例如本文中所描述的那些方法的方法的程序指令918可經(jīng)由載體媒體916發(fā)射或存儲于載體媒體916上。載體媒體916可為發(fā)射媒體，例如導(dǎo)線、纜線或無線發(fā)射鏈路。載體媒體916也可包含例如只讀存儲器、隨機存取存儲器、磁盤或光盤或磁帶的存儲媒體。

雖然已展示并描述了本文中所描述的本發(fā)明標(biāo)的物的特定方面，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將基于本文中的教示而明了，可在不背離本文中所描述的標(biāo)的物及其較廣泛方面的情況下作出改變及修改，且因此，所附權(quán)利要求書將歸屬于本文中所描述的標(biāo)的物的真正精神及范圍內(nèi)的所。