KR102179984B1 - 저-잡음 센서 및 저-잡음 센서를 이용한 검사 시스템 - Google Patents
저-잡음 센서 및 저-잡음 센서를 이용한 검사 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
고속으로 샘플을 검사하는 방법은 방사선을 샘플 상으로 보내고 포커싱하는 것, 및 샘플로부터 방사선을 수신하고 수신된 방사선을 이미지 센서로 보내는 것을 포함한다. 특히, 방법은 미리 결정된 신호들로 이미지 센서를 구동하는 것을 포함한다. 미리 결정된 신호들은 이미지 센서의 출력 신호의 정착 시간을 최소화한다. 미리 결정된 신호들은, 룩업 값들을 선택하기 위하여 이용되는 위상 누산기에 의해 제어된다. 구동하는 것은 초기 위상 값을 로딩하는 것, 위상 누산기의 최상위 비트들을 선택하는 것, 및 룩업 값들을 아날로그 신호로 변환하는 것을 더 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 위상 클록의 각각의 사이클에 대하여, 위상 증분은 위상 누산기에 가산될 수 있다. 구동하는 것은 맞춤형(custom) 파형 생성기에 의해 수행될 수 있다.
Description
관련된 출원들
본 출원은 2013년 12월 19일자로 출원된 "System And Method For Clocking A Low-Noise Sensor And An Inspection System And Method Using A Low-Noise Sensor(저-잡음 센서를 클록킹하기 위한 시스템 및 방법과, 저-잡음 센서를 이용한 검사 시스템 및 방법)"라는 명칭의 미국 특허 가출원 제61/918,108호에 대한 우선권을 주장한다. 이 출원은 본원에 참조로 포함된다.
본 출원은 2012년 2월 1일자로 출원된 "High-density digitizer(고-밀도 디지타이저)"라는 명칭의 미국 특허 출원 제13/364,308호, 2012년 12월 10일자로 출원된 "Method and apparatus for high speed acquisition of moving images using pulsed illumination(펄스화된 조명을 이용한 동영상들의 고속 획득을 위한 방법 및 장치)"이라는 명칭의 미국 가출원 제61/735,427호, 2012년 12월 10일자로 출원된 "Electron-bombarded charge-coupled device and inspection systems using EBCCD detectors(전자-충격형 전하-결합 디바이스 및 EBCCD 검출기들을 이용한 검사 시스템들)"라는 명칭의 미국 특허 출원 제13/710,315호, 2013년 3월 10일자로 출원된 "Back-illuminated sensor with boron layer(붕소 층을 갖는 후면 조명된 센서)"라는 명칭의 미국 특허 출원 제13/792,166호, 2013년 7월 22일자로 출원된 "Photocathode including silicon substrate with boron layer(붕소 층을 갖는 실리콘 기판을 포함하는 포토캐소드)"라는 명칭의 미국 특허 출원 제13/947,975호, 2009년 10월 7일자로 출원된 "TDI sensor modules with localized driving and signal processing circuitry for high speed inspection(고속 검사를 위한 국소화된 구동 및 신호 프로세싱 회로부를 갖는 TDI 센서 모듈들)"이라는 명칭의 미국 공개 특허 출원 제2010/0188655호, 2009년 6월 1일자로 출원된 "Anti-reflective coating for sensors suitable for high throughput inspection systems(높은 스루풋의 검사 시스템들을 위해 적당한 센서들을 위한 반사-방지 코팅)"라는 명칭의 미국 공개 특허 출원 제2010/0301437호, 2007년 5월 25일자로 출원된 "Inspection system using back side illuminated linear sensor(후면 조명된 선형 센서를 이용한 검사 시스템)"라는 명칭의 미국 공개 특허 출원 제2011/0073982호, 2009년 10월 27일자로 등록된 "Continuous clocking of TDI sensors(TDI 센서들의 연속적인 클록킹)"라는 명칭의 미국 특허 제7,609,309호, 및 2011년 5월 31일자로 등록된 "Apparatus for continuous clocking of TDI sensors(TDI 센서들의 연속적인 클록킹을 위한 장치)"라는 명칭의 미국 특허 제7,952,633호에 관련된다. 이 출원들 및 특허들은 본원에 참조로 포함된다.
본 출원은 가시광, UV, 딥 UV(deep UV; DUV), 진공 UV(vacuum UV; VUV), 및 극 UV(extreme UV; EUV) 파장들에서 방사(radiation)를 감지하기 위해 적당한 이미지 센서들 및 연관된 전자 회로들과, 이러한 이미지 센서들을 동작시키기 위한 방법들에 관한 것이다. 센서들 및 회로들은 포토마스크(photomask)들, 레티클(reticle)들, 및 반도체 웨이퍼들을 검사하기 위하여 이용된 것들을 포함하는 검사 시스템들에서의 이용을 위해 특히 적당하다.
집적 회로 산업은 어떤 것보다 더 작은 결함들과, 그 크기들이 20 nm보다 더 작을 수도 있는 입자들을 검출하기 위하여 점점 더 높은 감도(sensitivity)를 갖는 검사 도구들을 요구한다. 그 동일한 검사 도구들은 1 ㎛ 미만으로부터 수 mm까지의 범위인 치수들을 가질 수도 있는 스크래치(scratch)들 및 워터 마크(water mark)들과 같은 대형 결함들을 검출할 수 있고, 수 nm 또는 1 nm 미만의 피크-투-밸리(peak-to-valley) 진폭들을 가질 수도 있는 표면 거칠기(surface roughness) 또는 헤이즈(haze)를 측정할 수 있을 필요가 있다. 검사 도구들은 또한, 고-반사율(high-reflectivity) 및 저-반사율(low-reflectivity) 패턴들 및 필름들 상에서 또는 그 내부에서 결함들 및 입자들을 검출할 수 있어야 한다.
소형 입자들, 소형 결합들, 로우 콘트라스트(low contrast) 결함들, 및 저-진폭(low-amplitude) 거칠기는 광을 매우 약하게만 산란시킨다. 포토마스크들, 레티클들, 및 반도체 웨이퍼들 상에서 소형 결함들 또는 입자들을 검출하기 위하여, 저-잡음 구동 및 판독 전자기기들을 갖는 저-잡음 센서들이 요구된다. 신호의 잡음 레벨은 센서의 내재적인 잡음 레벨, 판독 전자기기들의 잡음 레벨, 그리고 센서 및 연관된 전자기기들을 구동하는 클록(clock) 신호들을 포함하는, 내부 및 외부 소스(source)들로부터의 신호들에 결합되는 잡음의 양에 종속된다.
2009년 10월 27일자로 등록된 "Continuous clocking of TDI sensors(TDI 센서들의 연속적인 클록킹)"라는 명칭의 미국 특허 제7,609,309호, 및 2011년 5월 31일자로 등록된 "Apparatus for continuous clocking of TDI sensors(TDI 센서들의 계속적인 클록킹을 위한 장치)"라는 명칭의 미국 특허 제7,952,633호는 저-잡음 CCD 센서들의 클록들을 구동하기 위하여 유용한 파형들을 설명한다. '633 특허는 FPGA를 이용한 회로, 디지털-대-아날로그 변환기(digital-to-analog converter; DAC)들, 필터들, 및 그 파형들을 생성하고 CCD 센서를 구동하기 위한 전력 구동기들 또는 버퍼들을 추가로 설명한다. 다수의 집적 회로들은 이러한 회로를 구현하도록 요구된다. 백만 이상의 픽셀들 및 수십 또는 수백의 출력 채널들을 갖는 CCD 센서들에 대하여, 많은 집적 회로들 및 대형 회로 기판 구역이 이러한 회로를 구현하기 위하여 필요하게 될 것이다. 이 구현은 신호들의 일부가 센서까지의 긴(다수-cm) 거리들을 이동해야 하는 것으로 귀착될 것이고, 이것에 의해, 센서로부터의 로우-레벨 신호 검출을 가능하게 하기에 충분히 양호하게 잡음, 크로스토크(cross talk), 및 접지 복귀(ground return)를 제어하는 것을 어렵게 할 것이다.
종래 기술의 CCD 센서들 및 구동 회로들의 중요한 제한은 CCD로부터의 신호 판독의 타이밍을 예시하는 도 11을 참조함으로써 인식될 수 있다. 도 11은 출력 전압(1110)의 파형 및 재설정 클록(1101)의 파형을, 양자 모두 시간의 함수로서 도시한다. 재설정 클록은 하나의 픽셀 후에 출력 전압을 재설정하여, 다음 픽셀이 출력될 수 있다. 재설정 클록(1101)이 화살표(1102)에 의해 표시된 바와 같이 하이(high)(포지티브)일 때, 이전 픽셀로부터의 출력 전하는 방전되어, 출력 신호는 화살표(1115)에서의 파형에 의해 표시된 재설정 레벨로 정착된다.
출력 전압(1110)은, 특히, 센서가 반도체 및 관련된 산업들에서의 검사 및 계측 응용들을 위해 요구되는 바와 같이 고속으로 동작될 때, CCD 이미지 센서들의 출력 신호의 신호-대-잡음 비율(signal-to-noise ratio) 및 정확도를 열화시킬 수 있는 몇몇 현실적인 쟁점들을 예시한다. 재설정 클록(1101)이 화살표(1103)에서의 파형에 의해 도시된 바와 같이 로우 전압(low voltage)으로부터 하이 전압(high voltage)으로 전환할 때, 재설정 트랜지스터는 출력 감지 노드에 인접한 CCD 상에 반드시 물리적으로 위치되므로, 그 전압 스윙(voltage swing)의 일부가 출력 전압에 결합된다. 이 결합은 화살표(1112)에서의 파형에 의해 표시된 바와 같이 출력 전압(1110)을 불안정화시킨다.
또한, 재설정 클록(1101)이 화살표(1104)에서의 파형에 의해 표시된 바와 같이 로우로 갈 때, 그 하이-대-로우 천이(high-to-low transition)는 출력 전압에 유사하게 결합되고, 화살표(1114)에서의 파형에 의해 표시된 바와 같이 그것을 불안정화시킨다. 약간의 시간 후에, 출력 전압(1110)은 정착되고, 1115로 파형에 의해 표시된 재설정 레벨에서 안정화된다. 픽셀로부터의 신호가 출력으로 전송될 때, 신호는 전자들을 포함하고 이 때문에, 네거티브 전하이므로, 출력 전압은 재설정 레벨로부터, 화살표(1117)에 의해 표시된 레벨과 같은 더 낮은 레벨로 감소한다. 도 11에서, 화살표(1117)에 의해 표시된 레벨은 포화된 픽셀, 즉, 최대 신호에 대응하는 출력 전압을 나타내고, 화살표(1119)에 의해 표시된 또 다른 레벨은 최대보다 상당히 더 작은 신호에 대응하는 출력 전압을 나타낸다. 도시되지 않았지만, 전형적으로, 화살표(1115)에 의해 표시된 파형의 재설정 레벨로부터 화살표들(1117 또는 1119)에 의해 표시된 파형의 신호 레벨들로의 천이 후에 약간의 정착 시간이 있을 것이다.
도 11에서, 제 1 픽셀에서의 신호는 화살표들(1117 및 1115)에서의 출력 전압들 사이의 차이에 비례하고, 제 2 픽셀에서의 신호는 화살표들(1115 및 1119)에서의 출력 전압들 사이의 차이에 비례한다. 통상, 상관된 이중 샘플링(correlated double sampling)은 화살표(1115)에서의 재설정 전압과, 화살표들(1117 및 1119)에서와 같은 출력 전압 사이의 차이를 측정하기 위하여 이용된다. 상관된 이중 샘플링은 널리-공지된 기법이고, 예를 들어, J.R. Janesick, "Scientific Charge-Coupled Devices(과학적인 전하-결합 디바이스들)", SPIE Press, 2001, pp. 556-561에 의해 설명되어 있다.
도 11로부터 인식될 수 있는 바와 같이, 신호가 25 MHz 이상의 속력과 같이 고속으로 판독될 필요가 있을 때에는, 출력 전압(1110)이 화살표(1115)에서의 재설정 전압과, 화살표들(1117 및 1119)에서와 같은 신호 전압으로 정착하기 위한 짧은 시간만이 존재한다. 예를 들어, 50 MHz에서는, 하나의 픽셀에 대한 총 시간이 20 ns이다. 재설정 클록 펄스들은 기껏해야 1-2 ns의 상승 및 하강 시간들을 갖는 이 시간보다 반드시 훨씬 더 짧아야 한다. 신속한 상승 및 하강 시간들을 갖는 이러한 짧은 펄스들은 출력 전압의 상당한 불안정화를 반드시 야기시킨다. 수 ns만이 출력 전압이 정착하기 위하여 이용가능하다. 일부의 경우들에는, 신호가 완전히 안정화하기 위한 충분한 시간을 가지지 않을 수도 있어서, 잡음성 이미지 데이터에 이를 수도 있다.
그러므로, 저잡음이지만, 상기 단점들의 일부 또는 전부를 해소하면서, 고속으로 이미지 데이터를 획득할 수 있는 이미지 센서 및 연관된 전자기기들에 대한 필요성이 발생한다.
고속으로 샘플을 검사하는 방법이 설명된다. 이 방법은 방사선(radiation)을 샘플 상으로 보내고 포커싱(focusing)하는 것, 및 샘플로부터 방사선을 수신하고 수신된 방사선을 이미지 센서로 보내는 것을 포함한다. 수신된 방사선은 산란된 방사선 또는 반사된 방사선일 수도 있다. 특히, 방법은 미리 결정된 신호들로 이미지 센서를 구동하는 것을 포함한다. 미리 결정된 신호들은 이미지 센서의 출력 신호의 정착 시간(settling time)을 최소화한다. 미리 결정된 신호들은 룩업(look-up) 값들로부터 생성된다. 룩업 값들의 시퀀스(sequence)는 위상 누산기(phase accumulator)에 의해 결정된다.
구동하는 것은 초기 위상 값을 로딩(loading)하는 것, 위상 누산기의 최상위 비트(most significant bit)들을 룩업 테이블에서의 어드레스로서 선택하는 것, 및 대응하는 룩업 값들을 아날로그 신호로 변환하는 것을 더 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 위상 클록의 각각의 사이클(cycle)에 대하여, 위상 증분(phase increment)은 위상 누산기에 가산될 수 있다.
구동하는 것은 최대 위상 누산기 값이 초과되는지 여부를 결정하는 것을 더 포함할 수 있다. 최대 위상 누산기 값이 초과되지 않을 때, 위상 누산기의 최상위 비트들(예컨대, 16 비트들)이 선택될 수 있고, 위상 증분은 위상 누산기에 가산될 수 있다. 최대 위상 누산기 값이 초과될 때, 사이클 카운트(cycle count)는 증분될 수 있다. 구동하는 것은 최대 카운트 사이클 값이 초과되는지 여부를 결정하는 것을 더 포함할 수 있다. 최대 카운트 사이클 값이 초과되지 않을 때, 최상위 비트들을 룩업 테이블에서의 어드레스로서 선택하는 것과, 위상 증분을 위상 누산기에 가산하는 것이 반복될 수 있다. 최대 카운트 사이클 값이 초과될 때, 구동하는 것은 정지될 수 있다.
샘플을 검사하기 위한 시스템이 또한 설명된다. 이 시스템은 조명 소스(illumination source), 광 검출을 수행하도록 구성된 디바이스, 광을 조명 소스로부터 샘플로 보내고 광 출력들, 반사들, 또는 투과들을 샘플로부터 디바이스로 보내도록 구성된 광학기기, 및 구동 회로를 포함한다. 특히, 디바이스를 구동하는 구동 회로는 맞춤형(custom) 파형 생성기를 포함한다.
맞춤형 파형 생성기는 디바이스의 출력 신호의 정착 시간을 최소화한다. 맞춤형 파형 생성기는 클록 및 제어 신호들을 수신하기 위한 위상 누산기, 위상 누산기의 출력에 결합된 룩업 테이블, 및 룩업 테이블의 출력에 결합된 디지털-대-아날로그 변환기를 포함한다.
일 실시형태에서, 광학기기는 제 1 및 제 2 채널 이미지 모드 중계기들을 포함한다. 제 1 채널 이미지 모드 중계기는 광 출력들, 반사들, 또는 투과들이 제 1 채널에 대응할 때에 이용된다. 제 2 채널 이미지 모드 중계기는 광 출력들, 반사들, 또는 투과들이 제 2 채널에 대응할 때에 이용된다. 디바이스는 제 1 채널 이미지 모드 중계기 및 제 2 채널 이미지 모드 중계기의 중계기 출력들을 수신하도록 구성된 이미지 센서일 수도 있다.
일 실시형태에서, 디바이스는 반도체 멤브레인(semiconductor membrane)을 포함할 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 반도체 멤브레인은 반도체 멤브레인의 제 1 표면 상에 형성된 회로 소자들과, 반도체 멤브레인의 제 2 표면 상에 퇴적된 순수 붕소 층을 포함할 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 디바이스는 전자 충격형 이미지 센서(electron bombarded image sensor)를 포함할 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 디바이스는 시간 지연 적분(time delay integration; TDI) 센서들과 같은 하나 이상의 이미지 센서들을 포함할 수도 있다. TDI 센서는 2 개의 상이한 신호들을 동시에 판독하기 위하여 이용되는 2 개의 면들 상의 회로들을 판독하였을 수도 있다.
샘플은 검사 동안에 광학기기에 관하여 이동하는 스테이지(stage)에 의해 지지될 수도 있다. 디바이스가 TDI 센서일 때, TDI 센서는 검출된 광을 전기적 전하로 변환할 수도 있다. 전기적 전하들은 스테이지의 움직임(motion)에 동기하여 TDI 센서 내에서 시프트(shift)될 수도 있다.
예시적인 검사 시스템은, 상이한 입사 각도들 및/또는 상이한 방위 각도(azimuth angle)들로부터, 및/또는 상이한 파장들 및/또는 편광 상태들로 샘플을 조명하는 하나 이상의 조명 경로들을 포함할 수도 있다. 예시적인 검사 시스템은, 상이한 방향들로 샘플에 의해 반사되거나 산란된 광을 수집하고, 및/또는 상이한 파장들 및/또는 상이한 편광 상태들을 감지하는 하나 이상의 수집 경로들을 포함할 수도 있다.
도 1은 예시적인 검사 시스템을 예시한다.
도 2a 및 도 2b는 라인 조명 및 하나 이상의 수집 채널들을 갖는 예시적인 검사 시스템을 예시한다.
도 3은 수직 및 경사 조명을 갖는 예시적인 검사 시스템을 예시한다.
도 4는 명-시야(bright-field) 및 암-시야(dark-field) 조명 채널들을 갖는 예시적인 검사 시스템을 예시한다.
도 5a는 본원에서 설명된 시스템들, 회로들, 및 방법들과 함께 이용될 수도 있는 판독 회로들의 2 개의 세트들을 포함하는 예시적인 분할-판독(split-readout) 이미지 센서를 예시한다.
도 5b는 도 5a에서 도시된 것과 같은 분할-판독 이미지 센서의 동작을 예시한다.
도 6은 본원에서 설명된 시스템들, 회로들, 및 방법들에서의 다양한 신호들을 위한 예시적인 구동 파형들을 예시한다.
도 7a는 본원에서 설명된 실시형태에 따라 CCD 출력 신호의 정착 시간을 개선시키기 위하여 맞춤형 파형 생성기에 의해 생성된 예시적인 재설정 클록 파형을 예시한다. 도 7b, 도 7c, 및 도 7d는 정착 시간을 최적화하거나 CCD 또는 다른 센서 출력 신호의 잡음 레벨을 감소시키기 위하여 맞춤형 파형 생성기에 의해 생성될 수 있는 다른 파형들을 예시한다.
도 8은 본원에서 설명된 시스템들, 회로들, 및 방법들과 함께 이용될 수도 있는 예시적인 맞춤형 파형 생성기를 예시한다.
도 9는 본원에서 설명된 시스템들, 회로들, 및 방법들과 함께 이용될 수도 있는 맞춤형 파형을 생성하는 예시적인 방법을 예시한다.
도 10은 본원에서 설명된 회로들을 포함하는 예시적인 검출기 조립체를 예시한다.
도 11은 종래 기술의 센서들 및 전자기기를 위한 전형적인 재설정 클록 및 출력 전압 파형들을 예시한다.
도 2a 및 도 2b는 라인 조명 및 하나 이상의 수집 채널들을 갖는 예시적인 검사 시스템을 예시한다.
도 3은 수직 및 경사 조명을 갖는 예시적인 검사 시스템을 예시한다.
도 4는 명-시야(bright-field) 및 암-시야(dark-field) 조명 채널들을 갖는 예시적인 검사 시스템을 예시한다.
도 5a는 본원에서 설명된 시스템들, 회로들, 및 방법들과 함께 이용될 수도 있는 판독 회로들의 2 개의 세트들을 포함하는 예시적인 분할-판독(split-readout) 이미지 센서를 예시한다.
도 5b는 도 5a에서 도시된 것과 같은 분할-판독 이미지 센서의 동작을 예시한다.
도 6은 본원에서 설명된 시스템들, 회로들, 및 방법들에서의 다양한 신호들을 위한 예시적인 구동 파형들을 예시한다.
도 7a는 본원에서 설명된 실시형태에 따라 CCD 출력 신호의 정착 시간을 개선시키기 위하여 맞춤형 파형 생성기에 의해 생성된 예시적인 재설정 클록 파형을 예시한다. 도 7b, 도 7c, 및 도 7d는 정착 시간을 최적화하거나 CCD 또는 다른 센서 출력 신호의 잡음 레벨을 감소시키기 위하여 맞춤형 파형 생성기에 의해 생성될 수 있는 다른 파형들을 예시한다.
도 8은 본원에서 설명된 시스템들, 회로들, 및 방법들과 함께 이용될 수도 있는 예시적인 맞춤형 파형 생성기를 예시한다.
도 9는 본원에서 설명된 시스템들, 회로들, 및 방법들과 함께 이용될 수도 있는 맞춤형 파형을 생성하는 예시적인 방법을 예시한다.
도 10은 본원에서 설명된 회로들을 포함하는 예시적인 검출기 조립체를 예시한다.
도 11은 종래 기술의 센서들 및 전자기기를 위한 전형적인 재설정 클록 및 출력 전압 파형들을 예시한다.
반도체 검사 시스템들을 위한 개선된 센서들이 본원에서 설명된다. 다음의 설명은 당해 분야의 통상의 기술자가 특정한 응용 및 그 요건들의 맥락에서 제공된 바와 같이 발명을 제조하고 이용하는 것을 가능하게 하도록 제시된다. 본원에서 이용된 바와 같이, "상단", "하단", "상", "하", "상부", "상향", 하부", "아래", 및 "하향"과 같은 방향 용어들은 설명의 목적들을 위하여 상대적인 위치들을 제공하도록 의도된 것이고, 절대적인 기준계(frame of reference)를 지정하도록 의도된 것은 아니다. 설명된 실시형태들에 대한 다양한 수정들은 당해 분야의 통상의 기술자들에게 명백할 것이고, 본원에서 정의된 일반적인 원리들은 다른 실시형태들에 적용될 수도 있다. 그러므로, 본 발명은 도시되고 설명된 특정한 실시형태들로 제한되도록 의도된 것이 아니라, 본원에서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 부합하는 가장 넓은 범위를 따르도록 하기 위한 것이다.
도 1은 웨이퍼, 레티클, 또는 포토마스크와 같은 샘플(108)을 검사하거나 측정하도록 구성된 예시적인 검사 시스템(100)을 예시한다. 샘플(108)은 광학기기 아래의 샘플(108)의 상이한 영역들로의 이동을 용이하게 하기 위하여 스테이지(112) 상에 배치된다. 스테이지(112)는 X-Y 스테이지 또는 R-θ 스테이지를 포함할 수도 있다. 일부의 실시형태들에서, 스테이지(112)는 포커스(focus)를 유지하기 위하여 검사 동안에 샘플(108)의 높이를 조절할 수 있다. 다른 실시형태들에서, 대물 렌즈(objective lens)(105)는 포커스를 유지하기 위하여 조절될 수 있다.
조명 소스(102)는 하나 이상의 레이저들 및/또는 광-대역 광원을 포함할 수도 있다. 조명 소스(102)는 DUV 및/또는 VUV 방사선을 방출할 수도 있다. 대물 렌즈(105)를 포함하는 광학기기(103)는 그 방사선을 샘플(108)을 향해 보내고 그것을 샘플(108) 상에서 포커싱한다. 광학기기(103)는 또한, (간략함을 위하여 도시되지 않은) 미러(mirror)들, 렌즈들, 및/또는 빔 분할기(beam splitter)들을 포함할 수도 있다. 샘플(108)로부터 반사되거나 산란된 광은 광학기기(103)에 의해, 검출기 조립체(104) 내에 있는 검출기(106) 상으로 수집되고, 보내지고, 포커싱된다.
검출기 조립체(104)는 본원에서 설명된 회로들 중의 적어도 하나를 포함하거나, 검출기(106)를 구동하고 및/또는 제어하기 위하여 본원에서 설명된 방법들 중의 적어도 하나를 구현한다. 검출기(106)는 2차원 어레이 센서(array sensor) 또는 1차원 라인 센서(line sensor)를 포함할 수도 있다. 일 실시형태에서, 검출기(106)의 출력은 출력을 분석하는 컴퓨팅 시스템(114)에 제공된다. 컴퓨팅 시스템(114)은 캐리어 매체(carrier medium)(116) 상에 저장될 수 있는 프로그램 명령어들(118)에 의해 구성된다.
일 실시형태에서, 조명 소스(102)는 아크 램프(arc lamp), 레이저-펌핑된 플라즈마 광원(laser-pumped plasma light source), 또는 CW 레이저와 같은 연속 소스(continuous source)일 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 조명 소스(102)는 모드-록킹된 레이저(mode-locked laser), Q-스위칭된 레이저(Q-switched laser), 또는 Q-스위칭된 레이저에 의해 펌핑된 플라즈마 광원과 같은 펄스화된 소스(pulsed source)일 수도 있다. Q-스위칭된 레이저를 포함하는 검사 시스템(100)의 일 실시형태에서, 검출기(106) 내의 이미지 센서 또는 센서들은 레이저 펄스들과 동기화된다. 이 실시형태에서, 이미지 센서는 레이저 펄스 동안에 TDI 모드에서 동작할 수도 있고, 그 다음으로, 레이저 펄스들 사이의 센서의 양 면들 상의 다수의 출력들을 통해 데이터를 판독할 수도 있다.
검사 시스템(100)의 일 실시형태는 샘플(108) 상의 라인을 조명하고, 하나 이상의 암-시야 및/또는 명-시야 수집 채널들에서 산란된 및/또는 반사된 광을 수집한다. 이 실시형태에서, 검출기(106)는 라인 센서 또는 전자-충격형 라인 센서를 포함할 수도 있다.
검사 시스템(100)의 또 다른 실시형태는 샘플(108) 상의 다수의 지점(spot)들을 조명하고, 하나 이상의 암-시야 및/또는 명-시야 수집 채널들에서 산란된 및/또는 반사된 광을 수집한다. 이 실시형태에서, 검출기(106)는 2차원 어레이 센서 또는 전자-충격형 2차원 어레이 센서를 포함할 수도 있다.
검사 시스템(100)의 다양한 실시형태들의 추가적인 세부사항들은 2012년 7월 9일자로 출원된 "Wafer inspection system(웨이퍼 검사 시스템)"이라는 명칭의 미국 특허 출원 제13/554, 954호, 2009년 7월 16일자로 공개된 "Split field inspection system using small catadioptric objectives(소형 반사굴절 대물렌즈를 이용한 분할된 시야 검사 시스템)"라는 명칭의 미국 공개 특허 출원 제2009/0180176호, 2007년 1월 4일자로 공개된 "Beam delivery system for laser dark-field illumination in a catadioptric optical system(반사굴절 광학계에서 레이저 암-시야 조명을 위한 빔 전달 시스템)"이라는 명칭의 미국 공개 특허 출원 제2007/0002465호, 1999년 12월 7일자로 등록된 "Ultra-broadband UV microscope imaging system with wide range zoom capability(광범위한 줌 기능을 갖는 초-광대역 UV 현미경 이미징 시스템)"라는 명칭의 미국 특허 제5,999,310호, 및 2009년 4월 28일자로 등록된 "Surface inspection system using laser line illumination with two dimensional imaging(2 차원 이미징을 갖는 레이저 라인 조명을 이용한 표면 검사 시스템)"이라는 명칭의 미국 특허 제7,525,649호에서 설명되어 있다. 이 특허들 및 특허 출원들의 전부는 본원에 참조로 포함된다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 다른 예시적인 실시형태들에 따라 본원에서 설명된 회로들 및/또는 방법들을 포함하는 암=시야 검사 시스템들의 양태들을 예시한다. 도 2a에서, 조명 광학기기(201)는, 미러 또는 렌즈(203)에 의해, 검사되고 있는 웨이퍼 또는 포토마스크(샘플)(211)의 표면 상의 라인(205)으로 포커싱되는 광(202)을 생성하는 레이저 시스템(220)을 포함한다. 수집 광학기기(210)는 렌즈들 및/또는 미러들(212 및 213)을 이용하여 라인(205)으로부터 산란된 광을 센서(215)로 보낸다. 수집 광학기기(210)의 광학 축(214)은 라인(205)의 조명 평면 내에 있지 않다. 일부의 실시형태들에서, 광학 축(214)은 라인(205)에 대략 수직이다. 센서(215)는 선형 어레이 센서와 같은 어레이 센서를 포함한다. 본원에서 설명된 회로들 및/또는 방법들 중의 하나 이상은 센서(215)를 구동하거나 제어하기 위하여 이용된다.
도 2b는 각각의 수집 시스템이 도 2a의 수집 광학기기(210)와 실질적으로 유사한, 다수의 암-시야 수집 시스템들(231, 232, 및 233)의 일 실시형태를 예시한다. 수집 시스템들(231, 232, 및 233)은 도 2a의 조명 광학기기(201)와 실질적으로 유사한 조명 광학기기와 조합하여 이용될 수도 있다. 각각의 수집 시스템(231, 232, 및 233)은 그 센서를 구동하고 및/또는 제어하기 위하여 본원에서 설명된 회로들 및/또는 방법들 중의 하나 이상을 포함한다. 샘플(211)은, 검사되어야 할 구역들을 광학기기 아래로 이동시키는 스테이지(221) 상에서 지지된다. 스테이지(221)는, 최소의 데드 타임(dead time)으로 샘플의 대형 영역들을 검사하기 위하여, 바람직하게는 검사 동안에 실질적으로 연속적으로 이동하는 X-Y 스테이지 또는 R-θ 스테이지를 포함할 수도 있다.
도 2a 및 도 2b에서 예시된 실시형태들에 따른 검사 시스템들의 더 많은 세부사항들은 2009년 4월 28일자로 등록된 "Surface inspection system using laser line illumination with two dimensional imaging(2차원 이미징을 갖는 레이저 라인 조명을 이용한 표면 검사 시스템)"이라는 명칭의 미국 특허 제7,525,649호에서 설명되어 있다. 2003년 8월 19일자로 등록된 "System for detecting anomalies and/or features of a surface(표면의 이상(anomaly)들 및/또는 특징부들을 검출하기 위한 시스템)"라는 명칭이며, 본원에 참조로 포함된 미국 특허 제6,608,676호는 또한, 비-패턴화된(un-patterned) 또는 패턴화된(patterned) 웨이퍼들의 검사를 위하여 적당한 라인 조명 시스템들을 설명한다.
도 3은 수직 및 경사 조명 빔들의 양자를 이용하여 샘플 상에서 입자들 또는 결함들을 검출하도록 구성된 검사 시스템(300)을 예시한다. 이 구성에서, 레이저 시스템(330)은 레이저 빔(301)을 제공한다. 렌즈(302)는 공간 필터(spatial filter)(303)를 통해 빔(301)을 포커싱한다. 렌즈(304)는 빔을 콜리메이팅(collimating)하고, 그것을 편광 빔 분할기(305)로 운반한다. 빔 분할기(305)는 제 1 편광된 성분을 수직 조명 채널로, 그리고 제 2 편광된 성분을 경사 조명 채널로 통과시키고, 여기서, 제 1 및 제 2 성분들은 직교한다. 수직 조명 채널(306)에서, 제 1 편광된 성분은 광학기기(307)에 의해 포커싱되고, 샘플(309)의 표면을 향해 미러(308)에 의해 반사된다. (웨이퍼 또는 포토마스크와 같은) 샘플(309)에 의해 산란된 방사선은 수집되고, 포물면 미러(310)에 의해 센서(311)로 포커싱된다.
경사 조명 채널(312)에서, 제 2 편광된 성분은 빔 분할기(305)에 의해, 반-파장(half-wave) 판(314)을 통해 이러한 빔을 반사하는 미러(313)로 반사되고, 광학기기(315)에 의해 샘플(309)로 포커싱된다. 경사 채널(312)에서 경사 조명 빔으로부터 시작하고 샘플(309)에 의해 산란된 방사선은 포물면 미러(310)에 의해 수집되고 센서(311)로 포커싱된다. 센서(311) 및 (샘플(309) 상의 수직 및 경사 조명 채널들로부터의) 조명된 구역은 바람직하게는, 포물면 미러(310)의 초점들에 있다.
포물면 미러(310)는 샘플(309)로부터의 산란된 방사선을 콜리메이팅된 빔(316)으로 콜리메이팅한다. 다음으로, 콜리메이팅된 빔(316)은 대물렌즈(317)에 의해, 그리고 분석기(318)를 통해 센서(311)로 포커싱된다. 포물면 형상들 이외의 형상들을 가지는 굴곡된 미러링된 표면들이 또한 이용될 수도 있다는 것에 주목해야 한다. 계측기(320)는 지점들이 샘플(309)의 표면을 가로질러 스캔(scan)되도록, 빔들과 샘플(309) 사이의 상대적인 움직임을 제공할 수 있다. 본원에서 설명된 회로들 및/또는 방법들 중의 하나 이상은 센서(311)를 구동하거나 제어하기 위하여 이용된다. 2001년 3월 13일자로 등록된 "Sample inspection system(샘플 검사 시스템)"이라는 명칭이며, 본원에 참조로 포함된 미국 특허 제6,201,601호는 검사 시스템(300)을 더욱 상세하게 설명한다.
도 4는 명-시야 및 암-시야 검사 모드들을 갖는 검사 시스템으로서 구성된 예시적인 반사굴절 이미징 시스템(400)을 예시한다. 시스템(400)은 2 개의 조명 소스들: 레이저(401) 및 광-대역 광 조명 모듈(420)을 포함할 수도 있다.
암-시야 모드에서, 적응 광학기기(402)는 검사되고 있는 표면 상의 레이저 조명 빔 크기 및 프로파일(profile)을 제어한다. 기계적 하우징(404)은 애퍼처(aperture) 및 윈도우(403)와, 샘플(408)의 표면에 수직 입사하는 광학 축을 따라 레이저를 다시 보내기 위한 프리즘(prism)(405)을 포함한다. 프리즘(405)은 또한, 샘플(408)의 표면 특징부들로부터의 정반사(specular reflection)를 대물렌즈(406)의 외부로 보낸다. 대물렌즈(406)는 샘플(408)에 의해 산란된 광을 수집하고, 그것을 센서(409) 상에서 포커싱한다. 대물렌즈(406)를 위한 렌즈들은 반사굴절 대물렌즈(412), 포커싱 렌즈 그룹(413), 및 줌 기능(zoom capability)을 선택적으로 포함할 수도 있는 튜브 렌즈 섹션(414)의 일반적인 형태로 제공될 수 있다. 레이저(401)는 모드 록킹된 레이저 또는 CW 레이저와 같은 높은 반복 레이트의(high-repetition-rate) 펄스화된 레이저일 수도 있다.
명-시야 모드에서, 광-대역 조명 모듈(420)은 광-대역 광을, 그 광을 포커싱 렌즈 그룹(413) 및 반사굴절 대물렌즈(412)를 향해 반사하는 빔 분할기로 보낸다. 반사굴절 대물렌즈(412)는 샘플(408)을 광대역 광으로 조명한다. 샘플로부터 반사되거나 산란되는 광은 대물렌즈(406)에 의해 수집되고 센서(409) 상에 포커싱된다. 광-대역 조명 모듈(420)은 예를 들어, 레이저-펄스화된 플라즈마 광원 또는 아크 램프를 포함한다. 광-대역 조명 모듈(420)은 또한, 반사굴절 대물렌즈(412)에 관하여 샘플(408)의 높이를 제어하기 위한 신호를 제공하기 위하여 자동-포커스(auto-focus) 시스템을 포함할 수도 있다.
본원에서 설명된 회로들 및/또는 방법들 중의 하나 이상은 센서(409)를 구동하거나 제어하기 위하여 이용된다. 2007년 1월 4일자로 공개된 "Beam delivery system for laser dark-field illumination in a catadioptric optical system(반사굴절 광학계에서 레이저 암-시야 조명을 위한 빔 전달 시스템)"이라는 명칭이며, 본원에 참조로 포함된 공개된 특허 출원 제2007/0002465호는 시스템(400)을 더욱 상세하게 설명한다.
도 5a는 본원에서 개시된 발명의 일부의 실시형태들에서 이용되는 예시적인 분할-판독 이미지 센서(500)를 예시한다. 이미지 센서(500)는 이미지 영역(503)의 양면들 상에 위치된 판독 회로들(501A 및 501B)의 2 개의 세트들을 포함한다. 이미지 영역(503)은 그 광 감지 표면 상의 순수 붕소 층을 포함할 수도 있다. 판독 회로들(501A 및 501B)은 직렬 레지스터(serial register)들(502A 및 502B) 및 판독 증폭기들(504A 및 504B)뿐만 아니라, 전송 게이트들과 같은 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 판독 회로들(501A 및 501B)뿐만 아니라, 센서(500)의 다른 컴포넌트들의 예시적인 실시형태들은, 본원에 참조로 포함되는, 2009년 10월 27일자로 등록된 "Continuous Clocking of TDI Sensors(TDI 센서들의 연속 클록킹)"라는 명칭의 미국 특허 제7,609,309호에서 설명되어 있다. 이미지 영역(503)은, 영역(503A) 내의 열(column)들에서의 픽셀들이 판독 방향 A로 전송될 수 있고, 영역(503B) 내의 열들에서의 픽셀들이 판독 방향 B로 전송될 수 있도록, 열들로 배열된 픽셀들의 2 차원(2D) 어레이를 포함한다. 영역(503A)의 상단 행(row) 및 영역(503B)의 하단 행은 각각 직렬 레지스터들(502A 및 502B)로 동시에 판독될 수 있다. 다음으로, 각각의 행은 가장 간단한 경우에 한 번에 하나의 픽셀씩 판독된다. 바람직한 실시형태들에서, 직렬 레지스터들(502A 및 502B)은 복수의 레지스터 세그먼트들로 분할될 수 있고(예컨대, 도 5a는 각각의 직렬 레지스터가 6 개의 세그먼트들로 분할되는 것을 도시함), 이것에 의해, 복수의 증폭기들(504A 및 504B)을 이용한 병렬 판독을 허용할 수 있다.
특히, 판독 회로들(501A 및 501B)은 독립적으로 동작될 수 있고, 이것에 의해, 이미지 센서(500)가 2 개의 판독 방향들 A 및 B를 제공하는 것을 허용할 수 있다. 분할-판독 모드에서, 이미지 영역(503)의 각각의 면(즉, 면들(503A 및 503B))은 하나의 이미지 행을 그 개개의 출력 채널들로 판독하기 위하여 동기식으로 클록킹될 수 있다. 일 실시형태에서, 이미지 영역(503)은 1000 개의 행들을 가질 수도 있고, 각각의 행은 다수의 픽셀들에 의해 형성될 수도 있다. 그러므로, 분할-판독 모드 동안, 500 개의 행들이 방향 A로 판독될 수 있고, 동시에, 500 개의 행들이 방향 B로 판독될 수 있다.
이 분할-판독 모드는 이미지 센서에서 전하-결합 디바이스(charge-coupled device; CCD) 구동기들의 시간지정된 활성화에 기초하여 가능하다. 예를 들어, 복수의 CCD 클록 신호들(P1a, P2a, P3a, P1b, P2b, 및 P3b)은 이미지 영역(503) 내에서 전하들의 전송을 제어하기 위하여 이용될 수 있다. 픽셀 당 3 개의 클록 신호들이 이 예시적인 센서에서 도시되지만, CCD 설계들은 2 개, 3 개, 및 4 개의 위상 클록들에 대해 당해 분야에서 알려져 있다. 2 개 또는 4 개의 위상 클록들은 이 발명의 대안적인 실시형태들에서 이용될 수도 있다. 도 5b에서 도시된 바와 같이, CCD 클록들(P1a, P2a, P3a, P1b, P2b, 및 P3b)은 게이트 전극들(이하 게이트들)의 구동 세트들로서 특징화될 수 있다. 이미지 센서의 하나의 바람직한 실시형태에서, 3 개의 게이트들은 3 개의 위상들을 제공하기 위하여 각각의 픽셀에 대하여 제공된다. 도 5b에서, 2 개의 픽셀들(510 및 511)이 도시되어 있고, 여기서, 게이트들(531, 532, 및 533)은 픽셀(510) 상에서 위치되고, 게이트들(534, 535, 및 536)은 픽셀(511) 상에서 위치된다. 이미지 센서에서, 픽셀들(510 및 511)은 이미지 영역(503)을 형성하는 픽셀들의 2D 어레이의 열의 일부를 형성하기 위하여 판독 축을 따라 정렬된다.
이미지 영역(503)은 광학 센서 또는 하전 입자 센서(charged particle sensor)로서 구현될 수 있다. 하나의 광학 센서 실시형태에서, 이미지 영역(503)은 감광성(photo-sensitive) p-타입 실리콘 기판(514) 및 n-타입 매립형 채널(buried channel)(513)을 포함할 수 있다. 실리콘 기판(514)에서의 정전기력(electrostatic force)들은 클록 입력 신호(예컨대, 클록 신호들(P1a, P2a, P3a, P1b, P2b, 및 P3b) 중의 하나)에 의해 특정한 게이트에 인가된 전압 레벨에 의해 결정된다. 고전압들은 게이트 아래에서 전위 "우물(well)"의 형성을 유도하는 반면, 저전압들은 전자 이동에 대한 전위 장벽을 형성한다. 하나의 픽셀로부터의 전하가 다른 픽셀들과 혼합되지 않는 것을 보장하기 위하여, 게이트 전압은 인접한 게이트 전압이 로우(low)로 구동될 때에 하이(high)로 구동된다. 시간(570)에서의 초기 상태에서, 픽셀들(510 및 511)의 게이트들(531 및 534)은 통합된 전하들(즉, 전자들)을 수집하고 유지하는 전위 우물들을 형성하는 하이 레벨 전압들을 각각 가지고, (픽셀(510)의) 게이트들(532, 533) 및 (픽셀(511)의) 게이트들(535, 536)은 전위 장벽들을 형성하는 로우 레벨 전압들을 가진다. 후속 시간(571)에서, 픽셀들(510 및 511)의 게이트들(532 및 535)은 통합된 전하들을 수집하고 유지하는 전위 우물들을 형성하는 하이 레벨 전압들을 각각 가지고, (픽셀(510)의) 게이트들(531, 533) 및 (픽셀(511)의) 게이트들(534, 536)은 전위 장벽들을 형성하는 로우 레벨 전압들을 가진다. 더욱 후속 시간(572)에서, 픽셀들(510 및 511)의 게이트들(533 및 536)은 통합된 전하(즉, 전자들)로 전위 우물들을 형성하는 하이 레벨 전압들을 각각 가지고, (픽셀(510)의) 게이트들(531, 532) 및 (픽셀(511)의) 게이트들(534, 535)은 전위 장벽들을 형성하는 로우 레벨 전압들을 가진다. 전하를 시프트할 때의 인접한 게이트들은 바람직하게는, 전하 전송을 용이하게 하기 위하여 짧은 시간 동안에 하이 레벨 전압을 양자 모두 가지는 것에 주목해야 한다. 이에 따라, 시간(570)으로부터 시간(571)까지, 전하는 좌측으로부터 우측으로, 즉, 픽셀(510)로부터 픽셀(511)로 시프트된다. 전하의 유사한 방향 시프팅은 시간(571)으로부터 시간(572)까지 발생한다. 도 5a의 영역들(503A 및 503B)에서의 별도의 클록들을 이용함으로써, 전송의 방향은 2 개의 영역들에서 독립적으로 제어될 수 있다.
분할-판독 이미지 센서(500)의 추가적인 세부사항들은 2013년 12월 4일자로 출원된 "Method and apparatus for high speed acquisition of moving images using pulsed illumination(펄스화된 조명을 이용하여 동영상들의 고속 획득을 위한 방법 및 장치)"이라는 명칭이며, 본원에 참조로 포함된 미국 특허 출원 제14/096, 911호에서 제공된다. 다른 예시적인 이미지 센서들에 관한 추가적인 세부사항들은 2009년 5월 5일자로 등록된 "Method and apparatus for simultaneous high-speed acquisition of multiple images(다수의 이미지들의 동시 고속 획득을 위한 방법 및 장치)"라는 명칭이며, 본원에 참조로 포함된 미국 특허 제7,528,943호에서 제공된다.
도 6은 CCD 이미지 센서들의 클록 신호들을 위한 예시적인 구동 전압들을 예시한다. 이러한 클록 신호들은 본원에서 설명된 회로들 및 방법들에 의해 생성될 수도 있다. CCD에서는, 전하가 출력 증폭기에 도달할 때까지, 전하는 하나의 저장 소자로부터 또 다른 것으로 전송될 필요가 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 전하를 전송하기 위하여 다수의 클록 신호들이 필요하게 된다. 이러한 클록들은 분할-판독 이미지 센서들을 포함하지 않는 실시형태들뿐만 아니라, 분할-판독 이미지 센서들을 포함하는 그 실시형태들에 대해 요구된다. CCD의 설계에 따라서는, 전형적으로, 2 개, 3 개, 또는 4 개의 클록들이 필요하게 된다(또는 잠재적으로 분할-판독 CCD들에 대한 그 수들의 2 배). 바람직한 실시형태들에서, 그 클록 신호들은 정현곡선 또는 실질적으로 정현곡선이다. 정현곡선 파형들을 이용하는 장점들은, 전하 전송이 더욱 원활하고(이것은 TDI 센서들이 이미지의 움직임을 더욱 정확하게 추적하도록 허용함에 있어서 특히 장점임), 기본 주파수의 제 2 및 더욱 높은 고조파들에서 최소의 에너지가 있기 때문에, 그리고 접지 복귀 전류들이 최소화되기 때문에, 클록 신호들은 더 적은 전기적 잡음 및 열을 생성한다는 것이다.
도 6은 3-상 CCD를 위한 클록 전압들을 예시한다. 클록 신호(601)는 제 1 클록 신호에 관한 전압을 시간의 함수로서 도시한다. 클록 신호(601)는 실질적으로 정현곡선 파형이다. 제 2 클록 신호(602)는 또한, 실질적으로 시간의 정현곡선 함수로서 변동되지만, 클록 신호(601)에 대하여 실질적으로 120° 위상-지연되는 전압을 가진다. 제 3 클록 신호(603)의 전압은 또한, 실질적으로 시간의 정현곡선 함수로서 변동되지만, 클록 신호(602)에 대하여 실질적으로 120° 위상-지연되고, 이 때문에, 클록 신호(601)에 대하여 실질적으로 240° 위상-지연된다. 라인(604)은 3 개의 클록 신호들(601, 602, 및 603)의 합을 예시하고, 이것은 항상 실질적으로 제로이다. 실질적으로 제로 합의 전압은, 클록 신호들로부터의 전류가 이 클록들에 의해 구동된 이미지 센서의 접지 신호에서 거의 흐르지 않고, 이것에 의해, 더 낮은 전기적 잡음 레벨들로 귀착된다는 것을 의미한다. 이것은 항상 본질적으로 비-제로 합의 전압을 가졌을 3 개의 이상(out-of-phase) 구형파(square-wave) 클록 신호들의 합과 대조적이다.
2-위상 CCD(도시되지 않음)를 포함하는 이미지 센서에서, 2 개의 클록 신호들은 서로 실질적으로 180° 이상일 것이다. 4-위상 CCD(도시되지 않음)에서는, 제 2 클록 신호가 제 1 클록 신호에 대하여 실질적으로 90° 위상-지연될 것이고, 제 3 클록 신호는 제 1 클록 신호에 대하여 실질적으로 180° 위상-지연될 것이고, 제 4 클록 신호는 제 1 클록 신호에 대하여 실질적으로 270° 위상-지연될 것이다.
모든 상기한 위상 값들은 이미지 센서에서의 클록 신호들 사이의 최적의 위상 차이들이라는 것에 주목해야 한다. 본 발명의 실시형태들에 따르면, 클록들은 구동 전자기기들과 이미지 센서 사이의 회로들 전도체들 및 접속들의 상이한 경로 길이들 또는 임피던스(impedance)들을 보상하기 위하여 상기 값들과 상이한 상대적인 위상들로 생성될 수도 있어서, 클록 신호들은 희망하는 상대적인 위상 관계들을 갖는 이미지 센서의 능동 회로들에 도달한다.
CCD 이미지 센서들을 구동하기 위한 정현곡선 및 다른 클록 신호들의 이용의 더 많은 세부사항들은 위에서 인용된 미국 특허들 '633 및 '309에서 발견될 수 있다.
도 7a는 재설정 클록을 위하여 이용될 수 있는 예시적인 전압 파형(701)을 예시한다. 위에서 설명된 바와 같이, CCD가 약 50 MHz 이상의 속도와 같이 고속으로 판독될 때, 신호가 완전히 정착하기 위한 충분한 시간이 없을 수도 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 맞춤형 파형 생성기는 CCD의 출력 전압의 정착 시간을 개선시키는 형상을 가지는 재설정 클록 펄스를 생성하기 위하여 이용될 수 있다. 도 7a에서 도시된 바와 같이, 재설정 클록 펄스는 짧은 상승 시간으로 화살표(702)에 의해 표시된 바와 같이 전압에 있어서의 급속한 증가와 함께 시작할 수도 있다. 펄스의 상승 에지(rising edge)로부터 CCD 신호로의 피드-스루(feed-through)는, 상승 에지에 비해 CCD 신호가 안정화하기 위한 더 많은 시간이 있으므로, 하강 에지(falling edge)로부터의 것보다 덜 중요하다(도 11 및 그 상기 설명 참조). 이 때문에, 일부의 실시형태들에서는, 상승 시간이 수 ns 이하일 수 있다. 다음으로, 재설정 클록 전압은 재설정 트랜지스터가 이전의 픽셀로부터 신호를 방전하도록 하기에 충분할 정도로 오랫동안 (대략 +6V 내지 +8V와 같이) 화살표(703)에 의해 표시된 바와 같은 하이 레벨에서 상대적으로 일정하다. (화살표들(704, 705, 및 706)에 의해 표시된 바와 같은) 재설정 클록의 하강 에지는 정착 시간을 감소시키도록 맞추어질 수 있다. 도 7a의 예시적인 실시형태에서, 클록의 하강 에지는 먼저 화살표(705)에 의해 표시된 전압 레벨로 감소하고, 다음으로, 화살표(707)에 의해 표시된 그 로우 상태로 다시 감소하기 전에 짧은 시간 동안에 정지한다. 화살표(707)에 의해 표시된 로우 상태는 대략 제로인 전압, 또는 대략 -1V 또는 -2V의 전압과 같은 약간 네거티브인 전압에 대응할 수도 있다. 화살표(705)에 의해 표시된 전압 레벨 및 그 전압 레벨에서 소비된 시간은, 화살표(706)에 의해 표시된 하강 에지의 마지막 부분에 의해 야기된 링잉(ringing) 또는 불안정성이 화살표(704)에 의해 표시된 하강 에지의 제 1 부분에 의해 야기된 링잉 또는 불안정성과 대략 180° 이상이지만 유사한 크기가 되도록 선택되어, 하강 에지의 2 개의 부분들에 의해 야기된 불안정성의 대략적인 상쇄가 있다.
파형(701)은 (도 11에서 화살표(1114)에 의해 표시된 것들과 유사한) 불안정성들에 대한 정착 시간을 개선시킬 수 있는 재설정 클록 펄스에 대한 하나의 가능한 형상의 예시인 것에 주목해야 한다. 이하에서 설명되는 맞춤형 파형 생성기는 센서 출력 신호의 정착 시간의 최적화를 허용하기 위한 상이한 펄스 형상들을 생성할 수 있다. 적절한 분야들의 통상의 기술자들은 계단 함수(step function) 또는 짧은 펄스에 대한 센서 출력 신호의 응답을 측정함으로써, 재설정 클록 펄스가 간단한 직사각형 또는 사다리꼴 펄스와 비교하여 불안정성을 감소시키고 센서 신호의 더욱 신속한 정착을 제공하도록 설계될 수 있다는 것을 이해하였을 것이다. 예를 들어, 도 7b, 도 7c, 및 도 7d는 센서 출력 신호의 정착 시간을 최적화하기 위하여, 또는 센서 출력 신호에 관한 잡음 레벨을 감소시키기 위하여 맞춤형 파형 생성기에 의해 생성될 수 있는 다른 파형들(710 내지 712)을 예시한다. 구체적으로, 도 7b는 출력 게이트를 위하여, 또는 출력 당 2 개의 열들만이 있는 실시형태에서 이용될 수 있는 클록 신호를 예시한다. 도 7c 및 도 7d는, 잡음을 감소시킬 수 있고 정착 시간을 개선시킬 수 있지만, 아마도 도 7a의 재설정 클록 파형보다 덜 최적화한 재설정 클록 파형들을 예시한다.
도 8은 본원에서 설명된 파형들 중의 임의의 것을 생성할 수 있는 예시적인 맞춤형 파형 생성기(800)의 핵심 양태들의 블록도를 예시한다. 예를 들어, 맞춤형 파형 생성기(800)의 출력(829)은 도 6 또는 도 7a 내지 도 7f를 참조하여 설명된 파형들일 수 있다. 이미지 센서를 동작시키기 위하여 이용된 이 파형들은 클록 파형들 및 재설정 파형들을 포함할 수 있다. 디지털 클록 입력(801)은 맞춤형 파형 생성기(800)의 내부 동작의 타이밍(timing)을 제어하고 생성되는 맞춤형 파형의 타이밍을 제어하기 위한 마스터 클록(master clock)으로서 이용된다. 디지털 클록 입력(801)은 입력 클록(801)과 동일하거나 더 낮은 주파수일 수도 있는 위상 클록(806)을 생성하기 위하여 고정된 또는 프로그래밍가능한 클록 분할기(802)에 의해 선택적으로 낮게 분할될 수도 있다. 일부의 실시형태들에서, 클록 분할기(802)는 입력 클록 주파수보다 더 높은 위상 클록(806)에 대한 주파수를 생성하는 위상-고정 루프(phase-locked loop)를 포함할 수도 있다. 위상 클록(806)은, 생성된 맞춤형 파형의 주파수를 함께 결정하는 위상 누산기(809)를 제어한다.
희망하는 맞춤형 파형에 대응하는 디지털 값들은 룩업 테이블(look-up table; LUT)(815)로 로딩된다. 룩업 테이블(815)은 컴퓨터(도시되지 않음)로부터 로딩될 수 있는 판독-기록 메모리를 포함할 수도 있고, 및/또는 하나 이상의 파형들에 대응하는 디지털 값들로 프리로딩(preloading)될 수 있는 판독-전용(read-only) 또는 비-휘발성(non-volatile) 메모리를 포함할 수도 있다. 예시적인 룩업 테이블(815)은 256, 1024, 또는 65536 개의 메모리 소자들을 포함할 수도 있다. 룩업 테이블(815) 내의 메모리 소자들의 수는 (28, 210, 또는 216과 같이) 2의 거듭제곱과 동일한 것이 편리하지만, 룩업 테이블(815)은 임의의 크기일 수 있다. 위상 누산기(809)의 최상위 비트들은 룩업 테이블(815) 내의 어느 엔트리(entry)가 디지털 파형(817)으로서 출력되는지를 결정하기 위한 어드레스로서 이용된다. 어드레스로서 이용된 비트들의 수는 룩업 테이블의 크기에 의해 결정된다. 예를 들어, 룩업 테이블(815)이 크기에 있어서 65536 개의 메모리 소자들일 경우, 누산기의 최상위 16 비트들은 룩업 테이블을 위한 어드레스로서 이용될 것이다.
디지털-대-아날로그 변환기(digital-to-analog convert; DAC)(825)는 디지털 파형(817)을 아날로그 신호로 변환한다. 디지털-대-아날로그 변환기(825)로부터의 출력 전압은 더욱 평탄한 파형을 생성하기 위하여 필터(826)에 의해 필터링되고, 그 다음으로, 대략 ±6V 또는 ±8V와 같은 희망하는 전압 스윙을 갖는 출력(829)을 생성하기 위하여 증폭기(827)에 의해 증폭된다. 증폭기(827)는 이미지 센서를 구동하기 위한 충분한 전류 구동부와, 출력(829)을 이미지 센서에 접속하는 임의의 상호접속부들 또는 회로 기판 신호 트레이스(circuit board signal trace)들을 가진다. 위에서 표시된 바와 같이, 출력(829)은 도 6 및 도 7a 내지 도 7d를 참조하여 설명된 것들과 같은 파형들을 포함할 수 있다. 예시적인 파형들은 사인 파들, 약간 왜곡된 사인 파들, 반-사인(half-sine) 파들, 펄스들, 및 맞춤형 펄스(tailored pulse)들을 포함할 수 있다.
위상 누산기(809)는 바람직하게는, 클록 입력(801)의 단순 정수 부분들이 아닌 주파수들에서 파형들의 더욱 정확한 합성을 허용하기 위하여, 여분의 최하위 비트들(811)이 각각의 클록 사이클에서의 부분적인 위상 변화들을 구현하기 위하여 이용될 수 있도록, 룩업 테이블(815)을 어드레싱하기 위하여 필요하게 되는 것보다 더 많은 비트들을 가진다. 각각의 클록 사이클에서의 부분적인 위상 시프트를 누산하는 것 외에, 최하위 비트들(811)은 맞춤형 파형 생성기(800)에서의 다른 곳에서 이용될 필요가 없다. 일 실시형태에서, 위상 누산기(809)는 24 비트들을 포함할 수도 있고, 그 중의 16 개의 최상위 비트들은 룩업 테이블(815)을 위한 어드레스로서 이용된다. 또 다른 실시형태에서, 위상 누산기(809)는 32 비트들을 포함할 수도 있고, 그 중의 16 개의 최상위 비트들은 룩업 테이블(815)을 위한 어드레스로서 이용된다.
새로운 파형이 생성될 필요가 있을 때, 초기 값(804)은 위상 누산기(809)로 로딩되고, 사이클 카운터(cycle counter)(819)는 제로로 설정된다. 위에서 설명된 바와 같이, 위상 누산기(809)의 최상위 비트들(810)은 룩업 테이블(815)에서의 특정 엔트리를 선택함으로써 출력(829)의 전압을 결정한다. 위상 클록(806)의 각각의 사이클은 위상 누산기(809)로 하여금, 위상 증분(805)을 위상 누산기(809)에서의 현재의 값에 가산하게 한다. 위상 누산기(809)에서의 값에 대한 위상 증분(805)의 가산은, 위상 누산기(809)가 유지할 수 있는 최대 값 모듈로(modulo)로 행해진다. 예를 들어, 위상 누산기(809)가 24-비트 누산기일 경우, 가산은 모듈로 16,777,216 (224)로 행해진다. 위상 증분(805)의 가산이 위상 누산기(809)로 하여금 오버플로우(overflow)하게 할 때마다, 사이클 카운터(819)는 증분된다. 예를 들어, 위상 누산기(809)가 24-비트 누산기일 경우, 위상 누산기(809)에서의 값에 대한 위상 증분(805)의 가산이 16,777,216 이상의 값으로 귀착될 때마다, 사이클 카운터(819)는 증분될 것이다. 사이클 카운터(819)의 출력은 요구된 수의 파형의 사이클들이 생성된 후에 맞춤형 파형 생성기(800)를 정지시키기 위하여 이용될 수 있다. 예를 들어, 맞춤형 파형 생성기(800)가 CCD 출력 직렬 레지스터의 하나의 세그먼트에 대한 클록 파형을 생성하기 위하여 이용되고, 게다가, 직렬 레지스터 세그먼트가 16 픽셀들 길이일 경우, 맞춤형 파형 생성기(800)는 16 사이클들 이후에 정지하도록 프로그래밍될 수도 있다. 제어 블록(820)은 사이클 카운터(819)의 출력을 희망하는 최대 카운트와 비교하고, 그 희망하는 최대 카운트에 도달될 때에 출력 파형을 정지시키기 위한 적절한 제어 신호들을 생성한다. 정지하지 않는 연속 파형이 희망될 때, 파형이 연속적으로 이어지는 것을 허용하기 위하여, 카운터(819)는 디스에이블(disable)될 수 있거나, 제어 블록(820)은 사이클 카운터(819)의 출력 값을 무시할 수 있다.
외부 제어(821)는 값들을 룩업 테이블(815)로 로딩하는 것, 클록 분할기(802)를 설정하는 것, 초기 값(804)을 설정하는 것, 위상 증분(805)을 설정하는 것, 제어 블록(820)을 로딩하는 것, 및 필터(826) 및 증폭기(827)를 제어하는 것과 같은 기능들을 포함하는, 맞춤형 파형 생성기(800)의 전체적인 제어를 제공할 수 있다. 외부 제어(821)는 다른 제어 기능들을 수행할 수도 있다. 외부 제어(821)는 I2C 버스, USB 인터페이스, 또는 임의의 다른 적당한 디지털 인터페이스를 통해 컴퓨터에 인터페이스할 수도 있다.
일 실시형태에서, 맞춤형 파형 생성기(800)의 모든 기능들은 애플리케이션-특정 집적 회로(application-specific integrated circuit; ASIC)와 같은 단일 집적 회로에서 구현될 수 있다. 일 실시형태에서는, 2 개 이상의 맞춤형 파형 생성기들이 단일 집적 회로에서 구현될 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 디지털 기능들(예컨대, DAC(825), 필터(826), 및 증폭기(827)의 기능들을 제외한 기능들의 전부)은 하나의 집적 회로에서 구현될 수 있고, (DAC(825), 필터(826), 및 증폭기(827)와 같은) 아날로그 기능들은 또 다른 집적 회로에서 구현될 수 있다. 2 개의 집적 회로들 내의 맞춤형 파형 생성기 또는 2 개의 집적 회로들을 구현하는 하나의 핵심 장점은, 그것이 다수의 맞춤형 파형 생성기들을 이미지 센서에 근접하게 배치하는 것을 가능하게 하여, 그 센서를 제어하도록 요구된 다수의 클록 신호들이 최소의 왜곡을 갖는, 그리고 다른 신호들에 대한 최소의 교차 결합을 갖는 센서에 도달한다는 것을 보장하는 것을 더욱 용이하게 한다는 점이다. 이것은 저잡음으로 (초 당 다수의 기가-픽셀들과 같이) 고속으로 실행하도록 요구되는 반도체 검사 및 계측 시스템들에서의 센서들을 위해 특히 중요하다. 단일 집적 회로에서 2 개 이상의 맞춤형 파형 생성기들을 통합하는 것은 더욱 더 효율적인 패킹(packing)을 허용한다.
도 9는 맞춤형 파형을 생성하기 위한 방법(900)의 플로우차트를 예시한다. 단계(902)에서, 초기 위상 값은 누산기로 로딩된다. 단계(903)에서, 누산기의 최상위 비트들은 룩업 테이블로 출력되고, 이 룩업 테이블은 결국, 위에서 설명된 바와 같이 맞춤형 파형의 희망하는 디지털 값을 출력한다.
위상 클록의 각각의 사이클 상에서, 위상 증분은 단계(904)에서 누산기에 가산될 수 있다. 누산기가 단계(905)에서 검사된 바와 같이, 그 최대 값을 초과하지 않았을 경우, 방법은 최상위 비트들을 출력하는 것(단계(903))과, 위상 증분을 누산기에 가산하는 것(단계(904))을 반복할 것이다. 최대 값이 초과되었을 경우(단계(905)), 카운터의 값은 카운터의 값에 영향을 주지 않을 것이고(즉, 연산이 카운터 플러스 1의 최대 값 모듈로로 수행됨), 사이클 카운트는 단계(906)에서 증분될 수 있다. 예를 들어, 위상 누산기가 24 비트들을 가질 경우, 누산기의 최대 값은 16,777,215일 것이고, 위상 증분을 누산기에 가산하는 연산은 모듈로 16,777,216으로 수행될 것이다.
단계(907)에서는, 사이클 카운트가 검사된다. 사이클 카운트가 그 최대 값(예를 들어, 16의 최대 값)에 도달하였을 경우, 맞춤형 파형의 생성은 단계(908)에서 정지한다. 이와 다를 경우, 프로세스는 단계(903)로부터 반복된다. 연속 파형이 요구될 경우, 단계(907)는 임의의 검사를 행하지 않으면서 단계(903)로 루프 백(loop back) 해야 한다는 것에 주목한다. 이러한 경우, 맞춤형 파형 생성기는 일부의 외부 정지 신호가 전송될 때까지 연속적으로 실행될 것이다.
도 8의 맞춤형 파형 생성기(800)에 대해 위에서 설명된 바와 같이, 방법(900)은 디지털 및 아날로그 회로들의 양자를 포함하는 단일 애플리케이션-특정 집적 회로에서, 2 개의 집적 회로들, 디지털 회로들에 대한 하나 및 아날로그 회로들에 대한 또 다른 하나에서 구현될 수 있다.
도 10은 본 발명의 어떤 실시형태들에 따라, 이미지 센서(1004), 인터포저(interposer)(1002), (맞춤형 파형 생성기를 포함할 수도 있는) 구동기 회로(1006), 및 다른 전자기기들을 포함하는 예시적인 검출기 조립체(1000)를 예시한다.
본 발명의 일 양태에서, 검출기 조립체(1000)는 인터포저(1002)의 표면 상에 배치된 하나 이상의 광 감지 센서들(1004)을 포함할 수도 있다. 일부의 실시형태들에서, 검출기 조립체(1000)의 인터포저(1002)는 하나 이상의 실리콘 인터포저들을 포함할 수도 있지만, 이것으로 제한되지는 않는다. 본 발명의 추가의 양태에서, 검출기 조립체(1000)의 하나 이상의 광 감지 센서들(1004)은 후방-박막화(back-thinned)되고 후방 표면으로부터 조명된다(즉, 인터포저(1002) 상에서 전방-표면이 아래로 장착됨). 일 실시형태에서, 하나 이상의 광 감지 센서들(1004)은 후방 표면 상에 퇴적된 붕소 층을 포함함으로써 딥 UV 파장들 또는 EUV 파장들에서의 동작을 위하여 구성될 수도 있다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 검출기 조립체(1000)의 다양한 회로 소자들은 인터포저(1002) 상에 배치되거나 인터포저(1002) 내에 구축된다. 일 실시형태에서, 하나 이상의 증폭 회로들(예컨대, 전하 변환 증폭기)(도시되지 않음)은 인터포저(1002) 상에 배치될 수도 있거나 인터포저(1002) 내에 구축될 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 하나 이상의 변환 회로들(1008)(예컨대, 아날로그-대-디지털 변환 회로들, 또는 디지타이저(digitizer)들)은 인터포저(1002) 상에 배치될 수도 있거나 인터포저(1002) 내에 구축될 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 하나 이상의 구동기 회로들(1006)은 인터포저(1002) 상에 배치될 수도 있거나 인터포저(1002) 내에 구축될 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 구동기 회로들(1006)은 본원에서 설명된 바와 같은 맞춤형 파형 생성기를 포함할 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 하나 이상의 결합해제(decoupling) 커패시터들(도시되지 않음)은 인터포저(1002) 상에 배치될 수도 있거나 인터포저(1002) 내에 구축될 수도 있다. 추가의 실시형태에서, 하나 이상의 직렬 송신기들(도 10에서 도시되지 않음)은 인터포저(1002) 상에 배치될 수도 있거나 인터포저(1002) 내에 구축될 수도 있다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 하나 이상의 지지 구조체들은 센서(1004)에 대한 물리적 지지를 제공하기 위하여, 광-감지 어레이 센서(1004)의 하단 표면과 인터포저(1002)의 상단 표면 사이에 배치될 수도 있다. 일 실시형태에서, 복수의 솔더 볼(solder ball)들(1016)은 센서(1004)에 대한 물리적 지지를 제공하기 위하여, 광-감지 어레이 센서(1004)의 하단 표면과, 인터포저(1002)의 상단 표면 사이에 배치될 수도 있다. 센서(1004)의 이미징 영역이 외부의 전기적 접속들을 포함하지 않을 수도 있지만, 센서(1004)의 후방-박막화는 센서(1004)로 하여금 더욱 더 플렉시블 상태로 되게 한다. 이와 같이, 솔더 볼들(1016)은 센서(1004)의 이미징 부분을 보강하는 방식으로 센서(1004)를 인터포저(1002)에 접속하기 위하여 사용될 수도 있다. 대안적인 실시형태에서, 언더필(underfill) 재료는 센서(1004)에 대한 물리적 지지를 제공하기 위하여, 광-감지 어레이 센서(1004)의 하단 표면과, 인터포저(1002)의 상단 표면 사이에 배치될 수도 있다. 예를 들어, 에폭시 수지(epoxy resin)는 광-감지 어레이 센서(1004)의 하단 표면과, 인터포저(1002)의 상단 표면 사이에 배치될 수도 있다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 인터포저(1002) 및 다양한 추가적인 회로부(예컨대, 증폭 회로들, 구동기 회로들(1006), 디지타이저 회로들(1008) 등)는 기판(1010)의 표면 상에 배치된다. 추가의 양태에서, 기판(1010)은 높은 열 전도성(thermal conductivity)을 가지는 기판(예컨대, 세라믹 기판)을 포함할 수도 있다. 이와 관련하여, 기판(1010)은 이미징 센서(1004) 및 다양한 다른 회로부(예컨대, 디지타이저(1008), 구동기 회로들(1006), 증폭기 등)로부터 멀어지도록 열을 효율적으로 전도시키기 위하여 검출기 조립체(1000)를 위한 수단을 또한 제공하면서, 센서(1004) 및 인터포저(1002)에 대한 물리적 지지를 제공하도록 구성될 수도 있다. 서브프레임(1010)은 당해 분야에서 알려진 임의의 강성인 고도로 열-전도성 기판 재료를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 기판(1010)은 세라믹 기판을 포함할 수도 있지만, 이것으로 제한되지는 않는다. 예를 들어, 기판(1010)은 알루미늄 질화물을 포함할 수도 있지만, 이것으로 제한되지는 않는다. 인터포저(1002)는 솔더 볼들에 의해, 와이어 본드(wire bond)들에 의해, 또는 다른 수단에 의해 기판(1010) 상의 전도체들에 전기적으로 접속될 수도 있다.
또 다른 실시형태에서, 기판(1010)은 소켓 또는 기저(underlying) 인쇄 회로 기판(printed circuit board; PCB)에 대한 인터페이스를 제공하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 도 10에서 도시된 바와 같이, 기판(1010)은 인터포저(1002)와, 상호접속부들(1012)을 통한 소켓 또는 PCB와의 사이의 상호접속을 제공할 수도 있다. 당해 분야의 통상의 기술자들은 기저 PCB에 동작가능하게 결합될 수도 있고, 다양한 방법들로 소켓 또는 PCB에 전기적으로 추가로 결합될 수도 있고, 이들 전부는 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 해독된다.
이미지 센서들, 인터포저들, 구동기 회로들, 및 다른 전자기기들을 포함하는 검출기 조립체들의 더 많은 세부사항들은 2012년 9월 18일자로 출원된 "Interposer based imaging sensor for high-speed image acquisition and inspection systems(고속 이미지 획득 및 검사 시스템들을 위한 인터포저 기반 이미징 센서)"라는 명칭이며, 본원에 참조로 포함된 미국 특허 출원 제13/622,155호에서 발견될 수 있다.
위에서 설명되는 이 발명의 구조들 및 방법들의 다양한 실시형태들은 이 발명의 원리들만을 예시하며, 발명의 범위를 설명된 특정한 실시형태들로 제한하도록 의도된 것은 아니다. 예를 들어, 추가적인 단계들이 도 9에서 도시된 플로우차트에 추가될 수도 있거나, 도시된 단계들 중의 일부가 도시된 것과는 상이한 시퀀스로 행해질 수도 있다. 또 다른 예에서는, 잡음 레벨을 감소시키거나 이미지 센서로부터의 신호들의 정착 시간을 감소시키기 위하여, 도 6 및 도 7a 내지 도 7d에서 도시된 것들과는 상이한 맞춤형 파형들이 본원에서 설명된 시스템들 및 방법들에 의해 생성될 수도 있다. 이에 따라, 발명은 다음의 청구항들 및 그 등가물들에 의해서만 제한된다.
Claims (20)
- 고속으로 샘플을 검사하는 방법으로서,
방사선을 상기 샘플 상으로 보내고(direct) 포커싱하는 단계;
상기 샘플로부터 방사선을 수신하고 수신된 방사선을 이미지 센서로 보내는 단계; 및
미리 결정된 신호들로 상기 이미지 센서를 구동하는 단계로서, 상기 미리 결정된 신호들은 상기 이미지 센서의 출력 신호의 정착 시간(settling time)을 최소화하고, 상기 미리 결정된 신호들은 룩업 값들을 선택하기 위하여 이용되는 위상 누산기에 의해 제어되는 것인, 상기 이미지 센서를 구동하는 단계
를 포함하고,
상기 룩업 값들은 상기 위상 누산기의 최상위 비트들에 의해 선택되고, 상기 위상 누산기의 여분의 최하위 비트들이 각각의 클록 사이클에서의 부분적인 위상 변화들을 구현하기 위하여 이용되는 것인, 고속으로 샘플을 검사하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 구동하는 단계는 초기 위상 값을 상기 위상 누산기로 로딩하는 단계를 포함하는 것인, 고속으로 샘플을 검사하는 방법. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 구동하는 단계는 상기 룩업 값들을 아날로그 신호로 변환하는 단계를 포함하는 것인, 고속으로 샘플을 검사하는 방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 구동하는 단계는 위상 클록의 각각의 사이클 상에서, 위상 증분을 상기 위상 누산기에 가산하는 단계를 포함하는 것인, 고속으로 샘플을 검사하는 방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 구동하는 단계는 최대 위상 누산기 값이 초과되는지 여부를 결정하는 단계를 포함하는 것인, 고속으로 샘플을 검사하는 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 구동하는 단계는,
상기 최대 위상 누산기 값이 초과되지 않을 때, 상기 위상 누산기의 상기 최상위 비트들을 선택하는 단계, 및 상기 위상 증분을 상기 위상 누산기에 가산하는 상기 단계를 포함하는 것인, 고속으로 샘플을 검사하는 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 구동하는 단계는,
상기 최대 위상 누산기 값이 초과될 때, 사이클 카운트를 증분시키는 단계를 포함하는 것인, 고속으로 샘플을 검사하는 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 구동하는 단계는 최대 카운트 사이클 값이 초과되는지 여부를 결정하는 단계를 포함하는 것인, 고속으로 샘플을 검사하는 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 구동하는 단계는,
상기 최대 카운트 사이클 값이 초과되지 않을 때, 상기 위상 누산기의 상기 최상위 비트들을 선택하는 상기 단계, 및 상기 위상 증분을 상기 위상 누산기에 가산하는 상기 단계를 반복하는 단계를 포함하는 것인, 고속으로 샘플을 검사하는 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 구동하는 단계는,
상기 최대 카운트 사이클 값이 초과될 때, 상기 구동하는 단계를 정지시키는 단계를 포함하는 것인, 고속으로 샘플을 검사하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 최상위 비트들은 16 비트들인 것인, 고속으로 샘플을 검사하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 수신된 방사선은 산란된(scattered) 방사선인 것인, 고속으로 샘플을 검사하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 수신된 방사선은 반사된 방사선인 것인, 고속으로 샘플을 검사하는 방법. - 샘플을 검사하기 위한 시스템으로서,
조명 소스(illumination source);
광 검출을 수행하도록 구성된 디바이스;
광을 상기 조명 소스로부터 상기 샘플로 보내고, 광 출력들, 반사들, 또는 투과들을 상기 샘플로부터 상기 디바이스로 보내도록 구성된 광학기기; 및
상기 디바이스를 구동하기 위한 구동 회로
를 포함하고,
상기 구동 회로는 상기 디바이스의 출력 신호의 정착 시간(settling time)을 최소화하는 맞춤형(custom) 파형 생성기를 포함하며, 상기 맞춤형 파형 생성기는, 클록 및 제어 신호들을 수신하기 위한 위상 누산기, 상기 위상 누산기의 출력에 결합된 룩업 테이블, 및 상기 룩업 테이블의 출력에 결합된 디지털-대-아날로그 변환기를 포함하고,
상기 룩업 테이블의 룩업 값들은 상기 위상 누산기의 최상위 비트들에 의해 선택되고, 상기 위상 누산기의 여분의 최하위 비트들이 각각의 클록 사이클에서의 부분적인 위상 변화들을 구현하기 위하여 이용되는 것인, 샘플을 검사하기 위한 시스템. - 제 15 항에 있어서, 상기 광학기기는,
상기 광 출력들, 반사들, 또는 투과들이 제 1 채널에 대응할 때의 제 1 채널 이미지 모드 중계기; 및
상기 광 출력들, 반사들, 또는 투과들이 제 2 채널에 대응할 때의 제 2 채널 이미지 모드 중계기
를 포함하고,
상기 디바이스는 상기 제 1 채널 이미지 모드 중계기 및 상기 제 2 채널 이미지 모드 중계기의 중계기 출력들을 수신하도록 구성된 이미지 센서인 것인, 샘플을 검사하기 위한 시스템. - 제 15 항에 있어서,
상기 디바이스는 반도체 멤브레인(membrane)을 포함하고, 상기 반도체 멤브레인은 상기 반도체 멤브레인의 제 1 표면 상에 형성된 회로 소자들, 및 상기 반도체 멤브레인의 제 2 표면 상에 퇴적된 순수 붕소 층을 포함하는 것인, 샘플을 검사하기 위한 시스템. - 제 15 항에 있어서,
상기 디바이스는 이미지 영역의 양쪽 상에 위치된 두 세트의 판독 회로들을 포함하는 것인, 샘플을 검사하기 위한 시스템. - 제 15 항에 있어서,
상기 디바이스는 전자 충격형 이미지 센서(electron bombarded image sensor)를 포함하는 것인, 샘플을 검사하기 위한 시스템. - 제 15 항에 있어서,
상기 디바이스는 하나 이상의 이미지 센서들을 포함하는 것인, 샘플을 검사하기 위한 시스템.
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