CN107110792A - 暗场系统中的时间延迟积分传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种晶片扫描系统，其包含用来减小有效光点大小的成像收集光学器件。较小光点大小使由表面散射的光子的数目与所述光点的面积成比例地减小。空气散射也减少。TDI用来基于在晶片的线运动的方向上积分的多个图像信号产生晶片图像。照明系统用光泛射所述晶片，且产生所述光点的任务被指派给所述成像收集光学器件。

Description

暗场系统中的时间延迟积分传感器
技术领域
本发明大体上涉及用于半导体晶片的检验系统，且更特定来说，涉及具有时间延迟积分(TDI)传感器的检验系统。
背景技术
时间延迟积分(TDI)是产生移动二维对象的连续图像的成像过程。在TDI系统中，将图像光子转换成像素阵列中的光电荷。随着对象移动，光电荷沿着传感器在像素间平行于移动轴而移位。通过使光电荷移位速率与对象的速度同步，TDI可对移动对象上的固定位置处的信号强度进行积分以产生图像。可通过变更图像运动的速度且在移动方向上提供更多/更少像素来调节总积分时间。
TDI检验系统可用于检验晶片、掩模及/或光罩(reticle)。常规TDI传感器包含形成为格栅的大光传感器元件(电荷耦合装置(CCD))阵列。举例来说，常规TDI传感器可形成为1024x128光传感器元件阵列。为了实现比通过使用常规TDI传感器可提供的灵敏度更高的灵敏度，可将多个TDI像素布置成子像素偏移图案。传感器交错可有利地增加TDI检验系统的分辨率及抗混叠(anti-aliasing)能力。
在越来越小的科技节点处，可期望在高分辨率下显著放大图像，借此促进缺陷检测。同时，要求更快速的检验，而不管所检验晶片/掩模/光罩的增加的复杂性。为了完成这些目标，TDI传感器阵列的大小已增加。
新兴半导体制造工艺需要对越来越小的颗粒的灵敏度。当前工具根据检测由例如异常颗粒的缺陷所散射的光子并区分“缺陷”光子与噪声的原理操作。噪声源包含由晶片表面及空气散射的“噪声”光子以及由传感器及电子装置添加到信号的硬件噪声。由缺陷散射的光子越多，那么噪声越少，且越容易检测缺陷。
然而，由球形颗粒散射的光子的数目与其直径的6次幂成比例。在相同照明下，12nm颗粒散射的光子数目是24nm颗粒的大约六十四分之一。增加照明光子的数目由于热损害阈值而不可取，高于所述热损害阈值，照明光子开始损害表面。
现存光点扫描技术已达到检验灵敏度的极限。经图案化应用中的技术具有限制经图案化应用及未经图案化应用所需的检验速度的具体实施方案细节及技术限制，例如可用激光功率、光学效率、噪声源及XY载台特定实施方案。
因此，存在适于极高分辨率、实时、暗场晶片及光罩检验的设备将是有利的。
发明内容
因此，本发明涉及一种用于极高分辨率、实时、暗场晶片及光罩检验的新颖方法及设备。
在本发明的至少一个实施例中，一种晶片扫描系统包含用来收集散射光的成像收集光学器件。将经照明晶片区域成像到多像素传感器上导致每一像素接收背景信号的分率，同时将缺陷信号成像到更少数目个像素上，从而增加所述像素的信号/背景及信号/噪声比。较小光点大小使由表面散射的光子的数目与光点的面积成比例地减少。空气散射也减少。TDI用来基于在晶片的线运动的方向上积分的多个图像信号产生晶片图像。
在本发明的至少一个实施例中，照明系统用光泛射(flood)晶片，且将产生光点的任务指派给成像收集光学器件。
应理解，前文一般描述及下文详细描述两者仅是示例性的及解释性的，且并不限制本发明。并入于本说明书中且构成本说明书的一部分的附图说明本发明的实施例且连同一般描述一起用来解释原理。
附图说明
通过参考附图，所属领域的技术人员可更好地理解本发明的众多优点，在附图中：
图1展示根据本发明的一个实施例的晶片检验系统的框图；
图2A展示TDI装置的图形表示及对应信号图案；
图2B展示TDI装置的图形表示及晶片的照明图案；
图3展示根据本发明的一个实施例的用于扫描晶片的系统的框图；
图4展示根据本发明的一个实施例的用于照明并检验半导体晶片的方法的流程图。
具体实施方式
现将详细参考附图中说明的所揭示标的物。本发明的范围仅受权利要求书限制；涵盖众多替代物、修改及等效物。为了清楚起见，并未详细描述与实施例相关的技术领域中已知的技术材料，以避免不必要地致使本描述不清楚。
时间延迟积分(TDI)的过程及相关联硬件在下列专利中更全面地作描述：第8,772,731号美国专利；第8,624,971号美国专利；第7,952,633号美国专利；第7,609,309号美国专利及第7,227,984号美国专利。此类过程及硬件在下列专利申请公开案中进一步作描述：第20140158864号美国专利申请公开案；第20140043463号美国专利申请公开案；第20130270444号美国专利申请公开案；第20100188655号美国专利申请公开案；第20060103725号美国专利申请公开案；第20130016346号美国专利申请公开案及第20040175028号美国专利申请公开案。所有美国专利及公开的美国专利申请案的全文以引用方式并入本文中。
本发明的实施例可允许窄场TDI图像采集。在本发明的上下文中，窄场应被理解为足以减少模糊的场纵横比。根据本发明的实施例的TDI传感器可经配置以接收窄通道图像流且将所得时间延迟图像积分成单晶片图像。
本发明的实施例可包含图像收集光学器件，所述图像收集光学器件具有高数值孔径以用于收集来自R-θ载台上的经照明、未经图案化晶片的散射光子。收集散射光子允许暗场缺陷检测。
参考图1，图中展示根据本发明的一个实施例的晶片检验系统的框图。根据本发明的晶片检验系统包含至少一个照明源100，例如激光器。在一个实施例中，照明源100可包含在大约157nm到532nm之间操作的二到五十瓦特锁模激光器。照明源100可产生光，所述光经配置以按所要角度照明晶片122，以确保反射光不被成像收集光学器件108的系统收集。为了促成所要照明图案，可通过一或多个光学元件(例如但不限于一或多个透镜、一或多个滤光片及一或多个光学元件106)转变光。在一个实施例中，照明源100经配置以照明移动晶片的窄场部分。应注意，照明可包含所属领域中已知的任何照明轮廓。举例来说，照明可包含但不限于平顶(flat-top)照明轮廓(例如，在一个或两个维度上)、高斯(Gaussian)照明轮廓、超高斯照明轮廓或任何其它合适照明轮廓。
可由成像收集光学器件108的系统收集来自晶片122的散射光，所述系统经配置以将经收集光引导到无焦点透镜系统110中。在本发明的一个实施例中，成像收集光学器件108分辨光点。为了利用成像收集光学器件108，本发明的实施例可包含具有产生高度并行采集系统的多个像素而非具有单通道光电倍增管(PMT)或其它单通道检测器的TDI CCD传感器。
应注意，在高品质光学系统中，分辨率接近衍射极限。例如，对于266nm波长光，分辨率可小于0.2μm。然而，应认识到，大约0.5μm的实际分辨率是可接受的且表示优于光点扫描技术的实质改善。在一个实施例中，在光点扫描系统的情况中，照明光点可包含由入射角伸长(1/cos)的倾斜照明。例如，在70°入射角的情况中，伸长因子是2.92；即，沿入射平面的方向，倾斜照明光点的大小固有地是法线的2.92倍，这允许不比1μm大太多的分辨率。
在另一实施例中，照明光点可包含垂直入射激光照明，所述照明以基本上垂直于晶片表面的角度照射晶片表面。在本文中应注意，倾斜入射照明在晶片的检验中的利用在第20130016346号美国专利申请公开案中大体上作描述，所述专利申请公开案的全文以引用方式并入前文中。
在另一实施例中，收集透镜掩模系统112可将经聚焦光划分成多个通道以传递到TDI元件118。收集透镜掩模系统112可包含用于多达五个通道的光束分离器。举例来说，收集透镜掩模系统112可包含三个通道。可通过增强器114或收集透镜掩模系统112处的电子轰击装置增强光感测。
在本文中应注意，TDI数据采集允许在高功率及受控照明强度下使用连续波或准连续波激光。TDI宽度的选择包含由R-θ载台运动引起的几何模糊与照明强度之间的折衷。在另一实施例中，TDI时钟的调整可用来连续改变单光学配置中的检验。
在一个实施例中，可通过使用光学元件106获得顶帽形(tophat)轮廓。在另一实施例中，可获得其中两个或更多个窄长高斯光点在切向轴上稍微分离但在径向轴上光点大小重叠达约一半的顶帽形轮廓。就此来说，由TDI积分实行的总计强度导致近顶帽形轮廓。
此外，本发明的额外实施例可包含多光点照明。在本文中应注意，可以所属领域中已知的任何方式实行多光点照明。举例来说，晶片的检验中使用的多光点或“多重拼贴(multi-patch)”照明在第20130016346号美国专利申请公开案中详细地作描述，所述专利申请公开案的全文以引用方式并入前文中。
在另一实施例中，收集透镜掩模系统112可将经聚焦、分离光的一或多个通道传递到增强器114或传感器中继器116。在一个实施例中，增强器114是可切换的且可移出光学路径且由传感器中继器116取代，使得增强器114仅用于低光层。在另一实施例中，在亮层(例如极粗糙膜)的情况中，图像直接中继到TDI元件118，使得增强器114的寿命可延长且可避免增强器114的额外模糊。
在本文中应注意，增强器114及传感器中继器116可提供例如5到50光子/光子的光学增益。此外，在增强器114之后通过TDI元件118的光感测可具有在0.2到1.0的范围内的量子效率。在一个实施例中，TDI元件118经配置用于接收一或多个通道光学流。在一个实施例中，第一流可具有按TDI元件118的单像素或有限数目个像素取样的光学分辨率。在另一实施例中，第二流可具有按TDI元件118的单像素或有限数目个像素取样的光学分辨率。在另一实施例中，第一流及第二流可具有按TDI元件118的不同数目个像素取样的不同光学分辨率。TDI元件118可包含但不限于接收不同流的单TDI芯片、单独TDI芯片或独立TDI相机。在另一实施例中，第一流及第二流可具有相同光学分辨率。
在一个实施例中，可将来自TDI元件118的信号发送到图像处理计算机120，以从单独信号流产生多个晶片图像124。在另一实施例中，图像处理计算机120可基于来自检测器的数据流产生晶片图像124。在一些实施例中，例如可利用从10个到10000个像素中的任一者，且可利用从100kHz到100Mhz中的任一者的线速率或实现所要晶片处理量的任何线速率。在本文中应注意，上述值及范围仅出于说明目的而提供且不应被解释为限制本发明。
在另一实施例中，在高灵敏度扫描的情况中，晶片122的旋转的线速度可达到大约0.1m/s。在另一实施例中，在针对晶片的某些半径进行高处理量扫描的情况中，与晶片122的旋转相关联的线速度可达到100m/s。举例来说，可想象从<0.1m/s到>100m/s的线速度。在本文中应注意，上述线速度范围仅出于说明目的而提供且不应被解释为限制本发明。
虽然本发明的大部分集中于未经图案化晶片的检验，但在本文中应认识到，本发明的原理及各个实施例可扩展到经图案化晶片的检验。未经图案化晶片的检验在第20130016346号美国专利申请公开案详细地作描述中，所述专利申请公开案的全文以引用方式并入前文中。
虽然描述具有某些性质或性质范围的元件，但所属领域的技术人员可明白，可设想波长的许多变化、具有各种光学性质的扫描光学器件及元件。举例来说，在TDI元件118的情况中，针对较高处理量，可在积分方向上并像像素。举另一实例来说，在TDI元件118的情况中，可将读出时钟设置为不同频率，以适应沿螺旋扫描半径的线速度变化。
参考图2A，图中展示TDI CCD的图形表示及对应信号图案。例如，图中展示经配置用于晶片202的经照明部分的TDI扫描的TDI 200。举例来说，在具有以选定角度照明晶片的照明源的系统(如图1中展示)中，TDI 200可经定向使得TDI 200的垂直轴与R-θ扫描的径向方向重合，且水平轴(其是TDI 200的TDI读出方向208)与r-θ扫描的切向方向重合。在一个实施例中，与沿径向轴的光强度206相关联的照明轮廓包含顶帽形轮廓，其用于实现沿切向轴的均匀灵敏度及光强度204。进一步应注意，与光强度206相关联的照明轮廓可包含所属领域中已知适于提供局限于窄宽度的能量轮廓的合适照明轮廓，例如但不限于高斯轮廓等。在晶片移动时，来自TDI 200的信号的时间延迟积分经同步使得电荷以与移动晶片相同的线速度转移。在一个实施例中，TDI 200可包含大约1024个垂直像素及128个水平像素。在本文中应注意，上述电荷耦合装置的像素的数目仅出于说明目的而提供且不应被解释为限制本发明。
参考图2B，图中展示TDI的图形表示及晶片的照明图案。在一个实施例中，TDI传感器200扫描旋转晶片。在另一实施例中，与TDI传感器200的长度耦合的旋转方向产生晶片相对于TDI传感器200的不同部分的线速度速差(disparity)。举例来说，旋转晶片可跨TDI传感器200中最接近晶片中心的部分中的窄照明场212产生较缓慢线速度，且跨TDI传感器200中最接近晶片边缘的部分中的窄照明场212产生较快速线速度。
虽然颗粒在TDI积分方向上移动的线速度取决于颗粒沿TDI传感器200的长度的相对位置而变化，但在时间延迟积分期间的电荷积分速度跨整个场大体上恒定。线速度相较于电荷积分速度的差异导致图像模糊及缺陷信号降级。另外，晶片上点的弧路径与时间延迟积分期间的电荷积分直线之间的差异也导致图像模糊。举例来说，由弧路径207引起的模糊趋向于占主导地位。
在另一实施例中，针对成像系统的像素大小或光学分辨率量测模糊，其优选小于光学分辨率的分率。在另一实施例中，可用窄照明场212最小化模糊，所述窄照明场212用来组合TDI传感器200的高光效率与R-θ扫描的高速度以实现高灵敏度及高速晶片检验。在另一实施例中，成像系统可用朝向晶片中心(在此处归因于小旋转半径，线速度较低且模糊较强)的较长积分时间来补偿由图像模糊引起的灵敏度损耗。
在一个实施例中，TDI传感器200包含多个读出元件216、220，在本文中也称为“分接头”。在一个实施例中，读出元件216、220中的每一者对应于TDI传感器200的单独部分。在另一实施例中，可由可变时钟信号214、218驱动读出元件216、220中的每一者或TDI传感器200中对应于读出元件216、220中的每一者的部分。在一个实施例中，每一可变时钟信号214、218经配置以在TDI传感器200相对于照明场212的线速度归因于晶片的旋转而变化时控制到读出元件216、220的读出信号。在另一实施例中，可用第一时钟信号214相较于第二时钟信号218的变异补偿归因于TDI传感器200的不同部分的距离的线速度差异。
在本文中应注意，朝向晶片中心的较长积分时间可导致晶片损坏。因而，可基于TDI传感器200距晶片的旋转轴的距离调整窄照明场212的强度，以避免晶片损坏。
参考图3，图中展示根据本发明的一个实施例的用于扫描晶片的系统的框图。在一个实施例中，在暗场配置中，用光源以选定角度照明晶片400上的窄长场，使得仅散射光子由成像收集光学器件402的系统收集。在另一实施例中，与光源相关联的照明光学器件及收集光学器件402可包含用于控制偏光的光学元件。在另一实施例中，然后将来自成像收集光学器件402的光束传递到无焦点透镜系统406。在另一实施例中，图3的系统可包含任何额外光学元件或所属领域中已知的光学元件。举例来说，所述系统可包含但不限于用于将来自成像收集光学器件402的光束引导到所述系统的额外部分的一组镜。
在一个实施例中，可将来自无焦点透镜系统406的光束引导到傅里叶(Fourier)平面光束分离器408。就此来说，傅里叶平面光束分离器408可将光束分离成多个光学通道。在一个实施例中，傅里叶平面光束分离器408包含偏光光束滑动立方体及一或多个掩模。
在另一实施例中，可将来自光束分离器407的第一光束发送到第一透镜系统408，所述第一透镜系统408将第一光束聚焦于第一TDI相机416上。在另一实施例中，第一光束可透射穿过内插在第一透镜系统408与第一电荷耦合装置相机416之间的光束反转元件424。在另一实施例中，第一TDI相机416可经配置用于第一放大。
在另一实施例中，可将来自光束分离器408的第二光束发送到第二透镜系统410，所述第二透镜系统410将第二光束聚焦于第二TDI相机418上。在另一实施例中，第二光束可透射穿过中继透镜系统414。在另一实施例中，增强器412可内插在第二透镜系统410与中继透镜系统414之间以增强原本弱的光束。在另一实施例中，第二TDI相机418可经配置用于不同于第一放大的第二放大。
在另一实施例中，可将来自光束分离器408的第三光束发送到第三透镜系统420，其将所述第三光束聚焦于第三TDI相机422上。在另一实施例中，第一TDI相机416及第三TDI相机422可为一个组合装置，借此第一光束及第三光束各自聚焦于所述组合装置的一部分上。举例来说，第一TDI相机416及第三TDI相机422可包含利用单TDI传感器的两侧的分离读出。在此实施例中，单TDI传感器的一侧随晶片移动，而单TDI传感器的相对侧上的信号以相反方向移动。
在另一实施例中，额外光束可源自光束分离器408。举例来说，从光束分离器408的另一部分收集的第四光束及从第一光束、第二光束、第三光束或第四光束中的一者的相同部分收集但具有不同偏光的第五光束。在另一实施例中，第四光束及第五光束可利用现存耦合装置相机416、418、422，或可相似于第一光束及第三光束共同利用耦合装置相机。
在另一实施例中，可利用来自耦合装置相机416、418、422中的至少一者的信号以通过TDI产生晶片图像。就此来说，在晶片随时间推移而移动时，每一耦合装置相机416、418、422产生对应于经照明场的信号。
参考图4，图中展示根据本发明的一个实施例的用于照明并检验半导体晶片的方法的流程图。在一个实施例中，用长窄照明场照明600晶片。在另一实施例中，在R-θ载台上扫描601晶片，其中检验系统将来自移动晶片的散射光子聚集602成光束。在另一实施例中，然后将光束分离603成多个通道。在另一实施例中，通过第一时间延迟积分电荷耦合装置接收且延迟604第一光束，通过第二时间延迟积分电荷耦合装置接收且延迟608第二光束，且通过第三时间延迟积分电荷耦合装置接收且延迟612第三光束。
在另一实施例中，来自第一TDI的信号可延迟达对应于移动晶片的线速度的持续时间。同样地，来自第二TDI的信号可延迟达对应于移动晶片的线速度的持续时间，且来自第三时间延迟积分电荷耦合装置的信号可延迟达对应于移动晶片的线速度的持续时间。在另一实施例中，可基于每一TDI传感器像素距晶片的旋转轴的不同距离调整、滤波或以其它方式转变来自每一信号流的个别信号或个别信号的部分，以补偿归因于跨场的线速度的差异的模糊。在另一实施例中，可对来自第一信号流的信号进行积分606以形成第一晶片图像；可对来自第二信号流的信号进行积分610以形成第二晶片图像；且可对来自第三信号流的信号进行积分614以形成第三晶片图像。所属领域的技术人员将明白，本发明不限于三个信号流，且本文中描述的原理适用于包含N个信号流的系统。
此外，可通过处理器分析每一信号流以检测缺陷。可个别地或与彼此相关地分析对应于从经照明晶片收集的散射光的信号流，或通过组合所述信号流进行分析。
据信，通过本发明的实施例的前文描述，将理解本发明及其许多伴随优点，且将明白，在不脱离本发明的范围及精神的情况下或在不牺牲本发明的所有材料优点的情况下，可对本发明的组件的形式、构造及布置作出各种改变。前文中描述的形式仅是本发明的解释性实施例，所附权利要求书意图涵盖且包含此类改变。

Claims (39)

1.一种用于检验半导体晶片的方法，其包括：
用照明场照明安置在R-θ载台上的移动晶片；
收集来自所述移动晶片的光；
在旋转扫描期间从TDI接收第一图像流且使所述第一图像流延迟达对应于所述移动晶片的线速度的持续时间；及
对所述第一经延迟图像流进行积分以产生第一晶片图像，
其中：
时间延迟积分装置包括对应于所述时间延迟积分装置的长尺寸的区段的一或多个读出元件，所述一或多个读出元件中的每一者与时钟相关联，所述一或多个读出元件的第一读出元件与所述第一图像流相关联；且
与所述第一读出元件相关联的第一时钟信号经配置以减少由线速度速差引起的模糊。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
照明所述移动晶片包括以某个角度照明所述移动晶片；且
收集所述光包括排除非散射光子。
3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括增强所述第一图像流，其中所述第一图像流需要高灵敏度。
4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
将所述经收集光分离成第二图像流；
通过时间延迟积分电荷耦合装置接收所述第二图像流；及
对所述第二经延迟图像流进行积分以产生第二晶片图像，
其中与所述第二图像流相关联的第二时钟信号经配置以减少由线速度速差引起的模糊。
5.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括用离散增强器或电子轰击装置增强所述第一图像流及所述第二图像流中的至少一者。
6.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括分析所述第一图像流及所述第二图像流中的至少一者以检测所述移动晶片中的缺陷。
7.根据权利要求4所述的方法，其中通过所述相同时间延迟积分电荷耦合装置的单独部分接收所述第一图像流及第二图像流。
8.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括反转所述第二图像，其中所述第一图像流对应于第一晶片移动方向且所述第二图像流对应于相反方向。
9.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括基于TDI距所述移动晶片的旋转轴的距离调整所述窄照明场的强度。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一时钟信号包括变化的频率，所述频率对应于在旋转周期的不同部分期间所述时间延迟积分电荷耦合装置相对于所述移动晶片的线速度速差。
11.根据权利要求1所述的方法，其中照明所述移动晶片包括通过衍射光学元件或者两个或更多个重叠高斯光点中的至少一者产生顶帽形照明图案。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述照明场包括平顶轮廓。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述照明场包括高斯轮廓。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述照明场包括超高斯轮廓。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述移动晶片未经图案化。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述移动晶片经图案化。
17.一种晶片检验设备，其包括：
照明系统，其经配置以照明移动晶片的场；
图像收集系统，其经配置以收集来自所述移动晶片的光；
光束分离器，其经配置以将所述经收集光分离成第一图像流及第二图像流；
第一时间延迟积分装置，其经配置以接收所述第一图像流且使所述第一图像流延迟达对应于所述移动晶片的线速度的持续时间；
第二时间延迟积分装置，其经配置以接收所述第二图像流且使所述第二图像流延迟达对应于所述移动晶片的线速度的持续时间；及
图像处理元件，其经配置以从所述第一经延迟图像流产生第一晶片图像且从所述第二延迟图像流产生第二晶片图像。
18.根据权利要求17所述的设备，其中所述照明系统经配置以按某个角度照明所述移动晶片，且其中所述图像收集系统经配置以排除非散射光子。
19.根据权利要求18所述的设备，其中照明源包括一或多个激光器。
20.根据权利要求19所述的设备，其中所述一或多个激光器中的每一者经配置以在不同波长下操作。
21.根据权利要求18所述的设备，其中所述照明源经配置以按介于60°与85°之间的角度照明所述移动晶片。
22.根据权利要求17所述的设备，其中所述图像收集系统包括基于折射的收集系统。
23.根据权利要求17所述的设备，其中所述图像收集系统包括基于折反射的收集系统。
24.根据权利要求17所述的设备，其进一步包括一或多个增强器，所述一或多个增强器中的每一者经配置以增强所述第一图像流及所述第二图像流中的一或多者。
25.根据权利要求17所述的设备，其中所述照明系统经配置以基于TDI距所述移动晶片的旋转轴的距离调整所述窄照明场的强度。
26.根据权利要求17所述的设备，其中所述照明系统经配置以控制所发射光的偏光。
27.根据权利要求17所述的设备，其中所述图像收集系统经配置以基于偏光滤光所述经收集光。
28.根据权利要求17所述的设备，其中所述第一时间延迟积分装置与第一放大相关联。
29.根据权利要求28所述的设备，其中所述第二时间延迟积分装置与第二放大相关联。
30.根据权利要求17所述的设备，其中所述移动晶片未经图案化。
31.根据权利要求17所述的设备，其中所述移动晶片经图案化。
一种晶片成像装置，其包括：
照明构件，其用于照明移动晶片；
图像收集构件，其用于收集来自所述移动晶片的散射光；
光束分离构件，其用于将所述经收集散射光分离成第一图像流及第二图像流；
第一时间延迟成像构件，其用于接收所述第一图像流且使所述第一图像流延迟达对应于所述移动晶片的线速度的持续时间；
第二时间延迟成像构件，其用于接收所述第二图像流且使所述第二图像流延迟达对应于所述移动晶片的线速度的持续时间；及
图像处理构件，其用于基于所述第一经延迟图像流产生第一晶片图像且基于所述第二经延迟图像流产生第二晶片图像。
32.根据权利要求32所述的装置，其中：
所述照明构件经配置以按某个角度照明所述移动晶片；且
所述图像收集构件经配置以排除非散射光子。
33.根据权利要求32所述的装置，其进一步包括用于增强所述第一图像流的增强构件。
34.根据权利要求32所述的装置，其中：
所述光束分离构件进一步经配置以将所述经收集散射光分离成第三图像流；
所述第一时间延迟成像构件进一步经配置以接收所述第三图像流且使所述第三图像流延迟达对应于所述移动晶片的线速度的持续时间；且
所述图像处理构件进一步经配置以基于所述第三图像流产生第三图像。
35.根据权利要求35所述的装置，其进一步包括处理元件，所述处理元件经配置以接收且分析所述第一图像流、第二图像流及第三图像流中的一或多者以检测所述移动晶片中的缺陷。
36.根据权利要求32所述的装置，其中所述照明构件经配置以基于TDI距所述移动晶片的旋转轴的距离调整窄照明场的强度。
37.根据权利要求35所述的装置，其中所述光束分离器进一步经配置以将所述经收集散射光分离成第四图像流。
38.根据权利要求38所述的装置，其中所述光束分离器进一步经配置以将所述经收集散射光分离成第五图像流。
39.根据权利要求39所述的装置，其中所述光束分离器进一步经配置以将所述经收集散射光分离成第六图像流。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111386596A (zh) * 2017-11-03 2020-07-07 科磊股份有限公司 最小化场大小以减少非所要的杂散光
CN111640085A (zh) * 2019-02-14 2020-09-08 深圳中科飞测科技有限公司 图像处理方法和设备、检测方法和装置、存储介质

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9995850B2 (en) 2013-06-06 2018-06-12 Kla-Tencor Corporation System, method and apparatus for polarization control
US10901190B2 (en) * 2015-06-23 2021-01-26 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Hemispherical star camera
US10462391B2 (en) 2015-08-14 2019-10-29 Kla-Tencor Corporation Dark-field inspection using a low-noise sensor
EP3420338B1 (en) * 2016-02-26 2023-05-03 Single Technologies AB Method and apparatus for high throughput imaging
US10313622B2 (en) 2016-04-06 2019-06-04 Kla-Tencor Corporation Dual-column-parallel CCD sensor and inspection systems using a sensor
US10778925B2 (en) 2016-04-06 2020-09-15 Kla-Tencor Corporation Multiple column per channel CCD sensor architecture for inspection and metrology
CN109564172B (zh) * 2016-07-05 2021-08-31 佳能机械株式会社 缺陷检测装置、缺陷检测方法、裸片接合机、半导体制造方法、以及半导体装置制造方法
US10469782B2 (en) * 2016-09-27 2019-11-05 Kla-Tencor Corporation Power-conserving clocking for scanning sensors
US10234402B2 (en) 2017-01-05 2019-03-19 Kla-Tencor Corporation Systems and methods for defect material classification
US11499962B2 (en) 2017-11-17 2022-11-15 Ultima Genomics, Inc. Methods and systems for analyte detection and analysis
US10273528B1 (en) 2017-11-17 2019-04-30 Ultima Genomics, Inc. Methods and systems for analyte detection and analysis
US11067389B2 (en) 2018-03-13 2021-07-20 Kla Corporation Overlay metrology system and method
US10734438B2 (en) 2018-03-15 2020-08-04 Kla Corporation Spread-spectrum clock-signal adjustment for image sensors
US10942135B2 (en) 2018-11-14 2021-03-09 Kla Corporation Radial polarizer for particle detection
US10512911B1 (en) 2018-12-07 2019-12-24 Ultima Genomics, Inc. Implementing barriers for controlled environments during sample processing and detection
US10948423B2 (en) 2019-02-17 2021-03-16 Kla Corporation Sensitive particle detection with spatially-varying polarization rotator and polarizer
US11118223B2 (en) 2019-03-14 2021-09-14 Ultima Genomics, Inc. Methods, devices, and systems for analyte detection and analysis
US10900078B2 (en) 2019-03-14 2021-01-26 Ultima Genomics, Inc. Methods, devices, and systems for analyte detection and analysis
US10830703B1 (en) * 2019-03-14 2020-11-10 Ultima Genomics, Inc. Methods, devices, and systems for analyte detection and analysis
US10852518B1 (en) 2019-03-14 2020-12-01 Ultima Genomics, Inc. Methods, devices, and systems for analyte detection and analysis
US10921261B2 (en) 2019-05-09 2021-02-16 Kla Corporation Strontium tetraborate as optical coating material
US11011366B2 (en) 2019-06-06 2021-05-18 Kla Corporation Broadband ultraviolet illumination sources
US11733605B2 (en) * 2019-06-20 2023-08-22 Kla Corporation EUV in-situ linearity calibration for TDI image sensors using test photomasks
US11255797B2 (en) 2019-07-09 2022-02-22 Kla Corporation Strontium tetraborate as optical glass material
US11237455B2 (en) 2020-06-12 2022-02-01 Kla Corporation Frequency conversion using stacked strontium tetraborate plates
US11428642B2 (en) 2021-01-04 2022-08-30 Kla Corporation Scanning scatterometry overlay measurement
US11879853B2 (en) 2021-02-19 2024-01-23 Kla Corporation Continuous degenerate elliptical retarder for sensitive particle detection
US20220399694A1 (en) 2021-06-11 2022-12-15 Kla Corporation Tunable duv laser assembly
US20230034635A1 (en) 2021-07-30 2023-02-02 Kla Corporation Protective coating for nonlinear optical crystal
US11567391B1 (en) 2021-11-24 2023-01-31 Kla Corporation Frequency conversion using interdigitated nonlinear crystal gratings

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070064135A1 (en) * 2004-11-18 2007-03-22 Brown David L Apparatus for continuous clocking of TDI sensors
US20080079830A1 (en) * 2006-09-28 2008-04-03 Cypress Semiconductor Corporation Time delayed integration CMOS image sensor with zero desynchronization
US20100188655A1 (en) * 2009-01-23 2010-07-29 Kla-Tencor Corporation TDI Sensor Modules With Localized Driving And Signal Processing Circuitry For High Speed Inspection
CN101960579A (zh) * 2008-12-17 2011-01-26 恪纳腾公司 缺陷检测及响应
US20140104468A1 (en) * 2012-10-12 2014-04-17 Thorlabs, Inc. Time delay and integration scanning using a ccd imager
CN103748454A (zh) * 2011-07-12 2014-04-23 科磊股份有限公司 晶片检查

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6288780B1 (en) 1995-06-06 2001-09-11 Kla-Tencor Technologies Corp. High throughput brightfield/darkfield wafer inspection system using advanced optical techniques
US6608676B1 (en) 1997-08-01 2003-08-19 Kla-Tencor Corporation System for detecting anomalies and/or features of a surface
US7088443B2 (en) 2002-02-11 2006-08-08 Kla-Tencor Technologies Corporation System for detecting anomalies and/or features of a surface
US7227984B2 (en) 2003-03-03 2007-06-05 Kla-Tencor Technologies Corporation Method and apparatus for identifying defects in a substrate surface by using dithering to reconstruct under-sampled images
JP2006053690A (ja) 2004-08-10 2006-02-23 Ricoh Co Ltd 画像処理装置、画像処理方法、画像処理プログラムおよび記録媒体
US7609309B2 (en) 2004-11-18 2009-10-27 Kla-Tencor Technologies Corporation Continuous clocking of TDI sensors
JP4853633B2 (ja) * 2006-02-22 2012-01-11 Ｎｏｋ株式会社 密封装置
US7714997B2 (en) * 2006-11-07 2010-05-11 Hitachi High-Technologies Corporation Apparatus for inspecting defects
JP2008116405A (ja) * 2006-11-07 2008-05-22 Hitachi High-Technologies Corp 欠陥検査方法及びその装置
US8463078B2 (en) 2007-08-23 2013-06-11 Lockheed Martin Corporation Multi-bank TDI approach for high-sensitivity scanners
US7973921B2 (en) 2008-06-25 2011-07-05 Applied Materials South East Asia Pte Ltd. Dynamic illumination in optical inspection systems
US9176072B2 (en) * 2009-07-22 2015-11-03 Kla-Tencor Corporation Dark field inspection system with ring illumination
JP5606791B2 (ja) * 2010-05-20 2014-10-15 株式会社日立製作所 荷電粒子線装置
US8692916B2 (en) * 2011-02-24 2014-04-08 Teledyne Dalsa, Inc. Continuous clocking mode for TDI binning operation of CCD image sensor
US8772731B2 (en) 2012-04-15 2014-07-08 Kla-Tencor Corporation Apparatus and method for synchronizing sample stage motion with a time delay integration charge-couple device in a semiconductor inspection tool
US9426400B2 (en) 2012-12-10 2016-08-23 Kla-Tencor Corporation Method and apparatus for high speed acquisition of moving images using pulsed illumination

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070064135A1 (en) * 2004-11-18 2007-03-22 Brown David L Apparatus for continuous clocking of TDI sensors
US20080079830A1 (en) * 2006-09-28 2008-04-03 Cypress Semiconductor Corporation Time delayed integration CMOS image sensor with zero desynchronization
CN101960579A (zh) * 2008-12-17 2011-01-26 恪纳腾公司 缺陷检测及响应
US20100188655A1 (en) * 2009-01-23 2010-07-29 Kla-Tencor Corporation TDI Sensor Modules With Localized Driving And Signal Processing Circuitry For High Speed Inspection
CN103748454A (zh) * 2011-07-12 2014-04-23 科磊股份有限公司 晶片检查
US20140104468A1 (en) * 2012-10-12 2014-04-17 Thorlabs, Inc. Time delay and integration scanning using a ccd imager

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111386596A (zh) * 2017-11-03 2020-07-07 科磊股份有限公司 最小化场大小以减少非所要的杂散光
CN111386596B (zh) * 2017-11-03 2021-10-26 科磊股份有限公司 最小化场大小以减少非所要的杂散光
CN111640085A (zh) * 2019-02-14 2020-09-08 深圳中科飞测科技有限公司 图像处理方法和设备、检测方法和装置、存储介质
CN111640085B (zh) * 2019-02-14 2023-08-29 深圳中科飞测科技股份有限公司 图像处理方法和设备、检测方法和装置、存储介质

Also Published As

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IL250352B (en) 2020-07-30
KR20170063938A (ko) 2017-06-08

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