KR20150136133A - 광전 증배관, 이미지 센서, 및 pmt 또는 이미지 센서를 사용하는 검사 시스템 - Google Patents

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KR20150136133A
KR20150136133A KR1020157031186A KR20157031186A KR20150136133A KR 20150136133 A KR20150136133 A KR 20150136133A KR 1020157031186 A KR1020157031186 A KR 1020157031186A KR 20157031186 A KR20157031186 A KR 20157031186A KR 20150136133 A KR20150136133 A KR 20150136133A
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데이빗 엘. 브라운
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Abstract

광전 증배관은 반도체 광전 음극 및 포토다이오드를 포함한다. 특히, 포토다이오드는 p-도핑 반도체 층, 다이오드를 형성하기 위해 상기 p-도핑 반도체 층의 제1 표면 상에 형성되는 n-도핑 반도체 층, 및 상기 p-도핑 반도체 층의 제2 표면 상에 형성되는 순수한 붕소 층을 포함한다. 상기 반도체 광전 음극과 상기 포토다이오드 사이의 갭은 약 1 mm 미만이거나 약 500 ㎛ 미만일 수 있다. 반도체 광전 음극은 갈륨 질화물 예를 들면, 하나 이상의 p-도핑 갈륨 질화물 층을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서는, 반도체 광전 음극은 실리콘을 포함할 수도 있다. 이 반도체 광전 음극은 적어도 하나의 표면 상에 순수한 붕소 코팅을 더 포함할 수 있다.

Description

광전 증배관, 이미지 센서, 및 PMT 또는 이미지 센서를 사용하는 검사 시스템{PHOTOMULTIPLIER TUBE, IMAGE SENSOR, AND AN INSPECTION SYSTEM USING A PMT OR IMAGE SENSOR}
우선권 출원
본 출원은 2013년 4월 1일에 출원된 "PMT, Image Sensor, and an Inspection System Using a PMT or Image Sensor"이란 명칭의 미국 가특허 출원 제61/807,058호에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 참고로 본 명세서에 병합되어 있다.
관련 출원
본 출원은 2012년 12월 10일에 출원된 "Electron-bombarded charge-coupled device and inspection systems using EBCCD detectors"이란 명칭의 미국 특허 출원 제13/710,315호, 2012년 6월 12일에 출원된 "Electron-bombarded CCD and inspection systems using electron-bombarded CCD detectors"라는 명칭의 미국 가특허 출원 제61/658,758호, 2013년 3월 10일에 출원된 "Back-illuminated sensor with boron layer"라는 명칭의 미국 특허 출원 제13/792,166호, 및 2013년 7월 22일에 출원된 "PHOTOCATHODE INCLUDING SILICON SUBSTRATE WITH BORON LAYER"라는 명칭의 미국 특허 출원 제13/947,975호와 관련된다. 상기 출원의 모두는 참고로 본 명세서에 병합되어 있다.
알칼리 금속 광전 음극 및 적외선 감지 Ⅲ-Ⅴ 반도체(GaAs와 같은) 광전 음극을 사용하는 광전 증배관(PMT) 및 전자-충격(electron-bombarded) 전하 결합 소자(EBCCD)가 적외선 및 가시 파장에서 사용하기 위해 당업계에 알려져 있다. 알칼리 금속 광전 음극만이 자외선(UV) 파장용으로 광범위하게 사용하는 것이 밝혀져 있다.
도 1은 광전 음극(102), 집속 전극(104), 다수의 다이노드(dynode)(105)(예시적인 목적으로 3개가 도시되어 있지만, 더욱 대표적인 수는 5개와 12개 사이이다), 및 애노드(106)를 포함하는 알려진 PMT(100)를 예시한다. 이들 부품은 모두 진공 밀봉 관(109) 내에 포함된다. 광전 음극(102), 집속 전극(104), 다이노드(105) 및 애노드(106)는 전기 접속을 갖는다(단순명료함을 위해 도시 생략함). 각 다이노드(105)는 이전의 다이노드(105)에 비해 미세하게 양의 전극으로 (또는 제1 다이노드용의 광전 음극(102)) 유지된다. 애노드(106)는 마지막 다이노드에 비해 더욱 양의 전압으로 유지된다.
광전 음극(102)에 의해 입사 광자(101)가 흡수되면, 하나 이상의 전자(103)가 광전 음극(102)으로부터 사출될 (실제의 디바이스에서는 일반적으로 약 10%와 50% 사이의) 현저하게 높은 확률이 존재한다. 집속 전극(104)은 대부분의 전자가 제1 다이노드에 충돌하도록 전자(103)를 편향시킨다. 전자(103)가 다이노드(105)에 충돌하면, 일반적으로 다수의(일반적으로 약 10개) 2차 전자가 그 다이노드(105)로부터 사출되게 한다. 도 1은 각 다이노드(105)에 충돌하는 것보다 각 다이노드(105)를 떠나는 더 많은 점선을 도시함으로써 이 사출을 예시한다. 하나의 다이노드로부터 사출되는 대부분의 전자는 다음의 다이노드에 충돌한다. 이것은 증폭된 신호가 애노드(106)에 충돌할 때까지 다수 회 반복된다. 그러므로, PMT 내에 다이노드(105)가 많을수록 게인(gain)은 더 크지만, 단일 광자에 응답하기 위해 디바이스가 필요로 하는 시간은 더 길어진다. 하나의 다이노드로부터 일부 전자가 다음 다이노드에서 손실되고 다른 다이노드 또는 애노드(106)에 충돌하기 때문에, 더욱 많은 다이노드(105)는 또한, 단일 광자에 응답하여 더 넓은 전기 펄스, 그 결과 더 느린 디바이스를 의미한다.
도 1은 광전자가 광전 음극의 반대측으로부터 입사 광자로 사출되는 투과형 광전 음극을 예시하고 있지만, 광전자가 광전 음극의 동일측으로부터 입사 광자로서 사출되는 반사형 광전 음극도 또한 당업계에 알려져 있다.
약 350 nm 이하의 UV 파장은 약 3.5 eV 이상의 광자 에너지에 상당한다. 고 에너지 광자가 광전 음극(102)에 의해 흡수되는 경우, 1 또는 수 eV의 에너지를 갖는 전자(103)가 생성된다. 그들 전자는 광전 음극(102)을 떠나 전기장에 의해 가속된 후에, 다이노드(105) 및 애노드(106)(또는 전자-충격 이미지 센서 내의 이미지 센서)를 향해 이동한다. 그들 전자의 초기 운동 에너지(예를 들면, 1 이상의 eV)로 인한 그들 전자의 속도의 크기 및 방향의 다양성 때문에, 전자(103)는 다음 표면을 향해 이동하므로 측방향으로 확산한다. 또한, 이들 광전자는 또한, 그 표면에 상이한 횟수로 도달한다.
이미지 센서에서, 이들 상이한 도달 횟수는 이미지의 번짐(blurring)을 야기한다. PMT(100)에서, 이들 상이한 도달 횟수는, 적어도 부분적으로는 전자의 도달 횟수의 다양성으로 인해 단일 흡수 광자가 전류의 펄스가 제때에 확산되게 하기 때문에 PMT의 응답 시간을 늦춘다. PMT(100)의 또 다른 단점은 단일 광자를 검출하기 위해, 단일 광자로부터의 신호가 배경 노이즈보다 더 크도록 다수 스테이지의 게인(다이노드(105))이 요구된다. 다수의 다이노드는 PMT(100)의 응답 시간을 더욱 늦춘다. 더욱이, 대부분의 종래의 광전 음극을 이용한 단일 광자의 검출은 암 전류가 낮은 레벨로 내려가기 전에 밝은 광에 노출한 후에 암 적응 시간의 기간을 필요로 한다. 일부 광전 음극은 암 전류를 단일 광자의 신뢰할 수 있는 검출을 가능하게 하는 레벨로 낮추기 위해 냉각을 필요로 한다.
따라서, 낮은 에너지 확산으로 전자를 생성하면서 UV 파장에서 높은 양자 효율을 갖는 광전 음극이 필요하게 된다. 또한, 이 효율적인 저 전자 에너지 확산 광전 음극을 내장하는 PMT가 필요하게 된다. 또한, 단일 광자 감도, 높은 레벨의 광으로부터의 전체 감도로의 고속 응답 및 빠른 회복을 갖는 PMT가 필요하게 된다. 또한, 높은 양자 효율, 높은 공간 해상도 및 낮은 노이즈를 갖는 전자 충격 CMOS 이미지 센서 또는 전자 충격 전하 결합 소자(CCD)와 같은 전자-충격 이미지 센서가 필요하게 된다. 또한, UV 파장을 사용하고 고 효율 저 노이즈 PMT, EBCCD, 또는 전자-충격 CMOS 이미지 센서를 내장하는 암계(dark-field) 웨이퍼, 포토마스크, 또는 레티클(reticle) 검사 시스템이 필요하게 된다.
효율적인 낮은 전자 에너지 확산 광전 음극을 병합한 광전 증배관이 기재된다. 이 광전 증배관은 반도체 광전 음극 및 포토다이오드를 포함한다. 특히, 포토다이오드는 p-도핑 반도체 층, 다이오드를 형성하기 위해 상기 p-도핑 반도체 층의 제1 표면 상에 형성되는 n-도핑 반도체 층, 및 상기 p-도핑 반도체 층의 제2 표면 상에 형성되는 순수한 붕소 층을 포함한다. 상기 반도체 광전 음극과 상기 포토다이오드 사이의 갭은 약 1 mm 미만이거나 약 500 ㎛ 미만일 수 있다.
일 실시예에서는, 반도체 광전 음극은 갈륨 질화물 예를 들면, 하나 이상의 p-도핑 갈륨 질화물 층을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서는, 반도체 광전 음극은 실리콘을 포함할 수도 있다. 이 반도체 광전 음극은 적어도 하나의 표면 상에 순수한 붕소 코팅을 더 포함할 수 있다.
샘플을 검사하기 위한 시스템이 또한 기재된다. 이 시스템은 광을 생성하기 위한 레이저 시스템을 포함한다. 제1 부품이 그 광을 상기 샘플에 지향시킨다. 제2 부품이 상기 샘플로부터의 광을 하나 이상의 검출기에 지향시킨다. 적어도 하나의 검출기는 본 명세서에 기재되어 있는 바와 같은 효율적인 낮은 전자 에너지 확산 광전 음극을 병합한 광전 증배관을 포함한다.
본 명세서에 기재되어 있는 PMT 및 이미지 센서들은 다이노드 또는 마이크로채널 플레이트 없이 종래 기술의 디바이스보다 더 높은 게인을 갖고, 다이노드 또는 마이크로채널 플레이트를 사용하는 종래 기술의 디바이스보다 더 빠른 응답 시간을 갖는다. 본 명세서에 기재되는 이미지 센서들은 유사한 게인의 종래 기술의 디바이스보다 더 높은 공간 해상도를 가질 수 있다. 본 명세서에 기재되어 있는 PMT 및 이미지 센서들은 많은 종래 기술의 디바이스보다 더욱 단순하며, 그에 따라 제조 비용이 더 저렴할 수 있고 더 긴 동작 수명을 가질 수도 있다.
작은 결함이 낮은 레벨의 광을 산란시킨다. 더욱 민감한 검출기가 암계 검사 시스템이 더 작은 결함 또는 입자를 검출 가능하게 한다. 더 좋은 공간 해상도를 갖는 검출기가 암계 검사 시스템이 더 작은 결함 또는 입자를 검출 가능하게 한다. 더 고속의 응답 시간을 갖는 검출기가 시스템을 더욱 고속으로 운전 가능하고 검사 시간을 감소 가능하게 함으로써, 그들 시스템의 가치를 최종 사용자에게 증대시킬 수 있다.
도 1은 광전 음극, 집속 전극, 다수의 다이노드, 및 애노드를 포함하는 알려진 PMT(100)를 예시한다.
도 2는 진공의 밀봉 관 내에 모두 포함되는 광전 음극, 광학 집속 전극, 및 포토다이오드를 포함하는 PMT를 예시한다.
도 3a 및 도 3b는 본 명세서에 기재된 PMT 및 이미지 센서 시스템에 사용하기에 적합한 광전 음극의 단면을 예시한다.
도 4는 본 명세서에 기재된 PMT에 사용하기에 적합한 포토다이오드의 단면을 예시한다.
도 5는 예시적인 전자-충격 이미지 센서 시스템을 예시한다.
도 6은 도 5에 도시된 이미지 센서 시스템에 사용하기에 적합한 예시적인 후방 세선화(back-thinned) 이미지 센서의 단면을 예시한다.
도 7a 및 도 7b는 본 명세서에 기재된 PMT 및 이미지 센서와 함께 사용하기에 적합한 다수의 수집 시스템을 갖는 예시적인 암계 검사 시스템을 예시한다.
도 8은 표면 상의 이상을 검사하기 위해 사용될 수 있는 예시적인 표면 검사 시스템을 예시한다.
도 9는 법선 방향 및 경사진 조명 빔의 양자를 사용하여 이상 검출을 수행하도록 구성되는 예시적인 검사 시스템을 예시한다.
도 10은 예시적인 반사 굴절식 이미징 시스템에의 법선 방향 입사 레이저 암계 조명의 추가를 예시한다.
도 2는 진공의 밀봉 관(209) 내에 모두 포함되는 광전 음극(202), 광학 집속 전극(204), 및 포토다이오드(205)를 포함하는 PMT를 예시한다. 특히, 포토다이오드(205)는 광전 음극(205)에 면하는 표면 상에 얇은(예를 들면, 약 2 nm 내지 20 nm 두께) 순수 붕소 코팅을 갖는다. 포토다이오드(205)는 광전 음극(202)에 비해 양의 전압으로 유지된다. 예를 들면, 일 실시예에서, 포토다이오드(205)는 접지 전위에 가까운 전압일 수 있는 한편, 광전 음극(202)은 포토다이오드(205)에 비해 음의 전압일 수 있다(예를 들면, 약 100 V와 500 V 사이의 음의 전압). 입사 광자(201)는 광전 음극(202)에 의해 흡수되고 광전 음극(202)으로부터 전자가 사출되게 하기 쉽다. 광전 음극(202)과 포토다이오드(205) 사이의 전위차 때문에, 전자(203)는 포토다이오드(205)를 향해 가속된다. (이후에 상세히 기재되는) 포토다이오드(205)의 표면 상의 순수한 붕소 코팅 때문에, 포토다이오드(205)에 충돌하는 임의의 전자가 포토다이오드(205) 내에 흡수되어 다수의 전자를 생성할 거의 100%의 확률을 갖는다.
일부 실시예에서는, 광전 음극(202)과 포토다이오드(205) 사이의 갭은 수 mm일 수 있다. 일부 바람직한 실시예에서는, 광전 음극(202)과 포토다이오드(205) 사이의 갭은 약 1 mm 또는 수백 ㎛일 수 있다.
일부 실시예에서는, 집속 전극(204)은 광전 음극(202)으로부터 사출되는 높은 백분율의 전자(203)가 포토다이오드(205)를 향해 지향되는 것을 보증하기 위해 사용될 수 있다. 집속 전극(204)은 광전 음극(202)과 포토다이오드(205) 사이의 갭이 약 1 mm보다 큰 경우에 특히 유용할 수 있다. 일부 실시예에서는, 광전 음극(202)과 포토다이오드(205) 사이의 갭이 약 1 mm 이하인 경우에, 집속 전극(204)이 불필요하게 될 수도 있다. 집속 전극(204)은 원통, 메시(mesh), 또는 다른 전극 구조를 포함할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 광전 음극(202)은 GaN 광전 음극 또는 붕소 코팅 실리콘 광전 음극을 포함한다. Chuang 등에 의해 2013년 7월 22일에 출원된 "PHOTOCATHODE INCLUDING SILICON SUBSTRATE WITH BORON LAYER"라는 명칭의 미국 특허 출원 제13/947,975호(대리인 참조번호 KLA-049 P3966)는 본 명세서에 기재되어 있는 개선된 PMT에 사용하기에 적합한 예시적인 붕소 코팅 실리콘 광전 음극을 기재한다. 다른 실시예에서는, 광전 음극(202)은 하나 이상의 알칼리 금속을 포함할 수 있거나 당업계에 알려져 있는 다른 광전 음극 재료를 포함할 수 있다. 광전 음극(202)은 도 2에 도시되어 있는 바와 같은 투과형 광전 음극일 수 있거나, 반사형 광전 음극일 수도 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 명세서에 기재된 PMT 및 이미지 센서 시스템에 사용하기에 적합한 광전 음극의 단면을 예시한다.
도 3a는 기판(301) 상에 복수의 층을 포함하는 GaN 광전 음극(300)의 단면을 예시한다. 기판(301)은 사파이어 기판 또는 고농도 p-도핑 GaN 기판(예를 들면, 약 1018 원자 cm-3 이상의 도핑 농도)를 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서는, 기판(301)은 약 100 ㎛와 약 600 ㎛ 사이의 두께일 수 있다. 광전 음극(300)이 투과 모드에서 사용될 경우에, 기판(301)은 이해관계가 있는 파장 범위를 투과하도록 높은 광학 품질로 되어 있어야 한다. 광전 음극(300)이 반사 모드에서 사용되는 경우에는, 기판의 광학 품질은 덜 중요하다. 예를 들면, 기판(301)이 사파이어 기판이고 광전 음극(300)이 깊은 UV 파장을 위해 투과 모드에서 사용되면, 매우 높은 순도의 사파이어가 기판(301)용으로 사용되어야 한다.
일부 투과 모드 광전 음극 실시예에서는, 반사 방지 층(309)이 기판(301)의 제1 표면 상에 퇴적될 수 있다. 일부 실시예에서는, 반사 방지 층(309)은 염화 마그네슘(MgF2), 이산화 실리콘(SiO2), 및/또는 산화 하프늄(HfO2)을 포함하는 하나 이상의 층을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서는, 기판(301)의 제2 표면 상에 버퍼 층(302)이 형성된다(예를 들면, 성장되거나 퇴적된다). 기판(301)이 도핑된 갈륨 질화물(GaN) 기판인 경우에, 버퍼 층은 불필요하게 될 수 있다. 바람직한 실시예에서는, 버퍼 층(302)은 약 5 내지 20 nm 두께의 알루미늄 질화물(AlN)의 층이다.
버퍼 층(302)(또는, 버퍼 층(302)이 존재하지 않는 경우에는 기판(301))의 상부에는 복수의 도핑된 GaN 층(303 및 304)이 있다. 제1 도핑된 GaN 층(303)은 약 1018 원자 cm-3의 높은 도핑 농도를 갖는 GaN의 p-도핑 층을 포함할 수 있다. 제1 도핑된 GaN 층(303)을 위한 바람직한 p-형 도펀트는 마그네슘(Mg)이다. 제2 p-도핑 GaN 층(304)은 매우 낮은 도펀트 농도 예를 들면, 대략 5×1016 원자 cm-3의 도펀트 농도를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서는, 층들(303 및 304) 사이에는 추가의 p-도핑 GaN 층이 위치할 수 있다. 그들 추가의 층의 각각은 층(303)으로부터 층(304)까지 계단식으로 감소하는 도펀트 농도를 형성하기 위해 층들(303 및 304)의 농도 사이의 중간값을 갖는 도펀트 농도를 가져야 한다. 예를 들면, 층(303)이 약 1018 원자 cm-3의 도펀트 농도를 갖고 층(304)이 약 5×1016 원자 cm-3의 도펀트 농도를 갖는 경우에는, 약 2×1017 원자 cm-3의 도펀트 농도를 갖는 층(도시 생략)이 층들(303 및 304) 사이에 위치할 수 있다. 바람직한 실시예에서는, p-도핑 GaN 층의 두께는 서로 유사해야 한다. 모든 p-도핑 GaN 층의 총 두께는 (예를 들면, 정확히 2개의 층이 사용되는 경우에는, 층들(303 및 304)의 두께의 합은) 양자 효율을 최대화하기 위해 결정되어야 한다. 예를 들면, 깊은 UV에서 최대 감도를 갖는 광전 음극에 있어서, 모든 p-도핑 GaN 층의 총 두께는 약 180 nm일 수 있다. 예시적인 GaN 광전 음극은 "Optimizing GaN photocathode structure for higher quantum efficiency", Optik, 123, pp756-768 (2012)에 기재되어 있다. 일 실시예에서는, 표준 Cs:O 활성화 층(306)이 광전 음극(300)의 표면 상에 퇴적될 수 있으며, 그 표면으로부터 전자가 사출된다.
도 3b는 실리콘 광전 음극(310)의 단면을 예시한다. 투과 모드에서는, 광자(318)가 광전 음극(310)의 하나의 표면 상에 입사되고 전자(319)가 반대 표면으로부터 사출된다. 반사 모드에서는, 광자(318')는 전자가 그로부터 사출되는 표면과 동일한 표면 상에 입사된다. 일 실시예에서는, 실리콘 광전 음극(310)은 실리콘(311) 바람직하게는 단결정의 실리콘을 포함한다. 일부 실시예에서는, 실리콘 광전 음극(310)은 다결정질(polycrystalline) 실리콘 또는 다결정(multi-crystalline) 실리콘을 포함한다. 광전 음극의 의도된 파장 동작 범위에 의존하여, 실리콘(311)은 약 10 nm와 약 100 ㎛ 사이의 두께일 수 있다.
투과 모드 광전 음극으로서 사용하도록 의도되는 경우에, 광(318)이 입사되는 측면 상의 실리콘의 표면은 임의로 반사 방지(AR) 층(313)으로 코팅될 수 있다. 예시적인 AR 층(313)은 MgF2, SiO2, Al2O3 및 HfO2와 같은 투명 또는 반투명 재료의 하나 이상의 층을 포함한다. 투과 모드에서 깊은 UV 또는 진공 UV 파장에서 동작하도록 의도되는 일부 실시예에 있어서, 얇은 순수한 붕소 층(312)이 AR 층(313)과 실리콘(311) 사이에 존재할 수 있다. 이 순수한 붕소 층(312)은 약 2 nm와 4 nm 사이의 두께일 수 있다.
실리콘(311)에는 전자가 사출되는 표면 상에 얇은 순수한 붕소 층(314)가 코팅된다. 순수한 붕소 층(314)은 바람직하게는 약 2 nm와 20 nm 사이의 두께이다. 일 실시예에서는, 표준 Cs:O(세슘:산소) 활성화 층(316)이 전자가 사출되는 광전 음극의 표면 상에 퇴적될 수 있다.
PMT 또는 전자-충격 이미지 센서 시스템에서 사용하기에 적합한 예시적인 실리콘 광전 음극 구조는 2013년 7월 22일에 출원된 "PHOTOCATHODE INCLUDING SILICON SUBSTRATE WITH BORON LAYER"라는 명칭의 상기 언급된 미국 특허 출원 제13/947,975호에 기재되어 있다.
도 4는 본 명세서에 기재된 PMT에 사용하기에 적합한 포토다이오드(400)의 단면을 예시한다. 주의할 점은, 이 다이오드가 본 명세서에서는 포토다이오드로 칭해지지만, 본 명세서에 개시되는 PMT에서는, 그 다이오드는 광자를 직접 검출하는 것이 아니라 전자를 실제로 검출하여 입사하는 전자를 전류로 변환시키는 것이라는 것이다. 구조, 기능 및 관련된 회로는 다이오드를 포토다이오드로서 언급하는 것이 편리하기 때문에, 포토다이오드용으로 사용되는 것과 유사하다. 또한, 주의할 점은, 이 단면은 확대하여 도시되지 않지만, 단순히 본 명세서에 기재된 PMT에 사용되는 것과 같은 포토다이오드 디바이스의 구조의 중요한 양태를 예시하도록 의도된 것이라는 것이다.
포토다이오드(400)는 n-도핑 반도체 층(403)(캐소드)에 접촉하는 p-도핑 반도체 층(404)(애노드)에 의해 형성되는 pn 또는 핀 접합을 포함한다. 바람직한 실시예에서는, n-도핑 반도체 층(403)은 (도 4에서 n-도핑 것으로 표기되는) 저농도 n-도핑되어 있다. n 도핑은 인, 비소, 또는 다른 n-형 도펀트로 달성될 수 있다. p-도핑 반도체 층(404)에 대한 p 도핑은 붕소 또는 다른 p-형 도펀트로 달성될 수 있다. 순수한 붕소 층(406)이 p-도핑 반도체 층(404)의 표면 상에 형성된다. 일부 실시예에서는, 순수한 붕소 층(406)의 퇴적하는 동안 p-도핑 반도체 층(404)의 표면으로 붕소가 충분히 확산할 수 있기 때문에, 별개의 P 주입 또는 도핑 단계가 불필요하게 될 수 있다.
애노드 및 캐소드에 대한 전기 접속(401)이 이루어진다. 캐소드에 대한 저저항 접촉을 갖기 위해, (도 4에 N+ 도핑된 것으로 표기되는) 고농도로 n-도핑 반도체 층(402)이 n-도핑 반도체 층(403)의 표면 상에 형성될 수 있다. 애노드에 대한 저저항 접촉을 갖기 위해, 반금속(예를 들면, 티타늄 질화물(TiN)) 또는 금속과 같은 (약 1 nm와 약 20 nm 사이의 두께와 같은) 얇은 도전성 재료를 포함하는 캐핑(capping) 층(408)이 순수한 붕소 층(406)의 표면 상에 형성될 수 있다. 일부 실시예에서는, p-도핑 반도체 층(404)의 표면의 도전성이 충분하기 때문에, 캐핑 층(408)이 생략될 수도 있다. 이것은 PMT가 낮은 광 레벨에서만 동작하고 결코 높은 광 레벨에는 노출되지 않도록 의도될 때의 경우일 수 있으며, 그러한 경우에는 포토다이오드 전류가 항상 비교적 낮게 유지하기 때문이다. 드물게도 PMT가 높은 광 레벨에 노출될 수 있는 경우에는, 캐핑 층(408)은 포토다이오드(400)의 애노드 표면의 충전을 감소시키고 순수한 붕소 층(406)을 입사하는 전자(409)에 의해 스퍼터링되는 것으로부터 보호하는 추가의 장점을 제공할 수 있다.
일 실시예에서는, 두꺼운 순수한 붕소 층(406)(예를 들면, 대략 2 nm 내지 20 nm)이 p-도핑 반도체 층(404)의 상부에 바로 형성될 수 있다. 순수한 붕소 층(406)은 p-도핑 반도체 층(404)으로 낮은 에너지의 전자가 관통하게 할 수 있다. 순수한 붕소 층(406)이 전자가 입사되고 핀홀이 없는 전체 영역을 덮음으로써 반도체의 표면 상에 자생하는(native) 산화 막의 성장을 방지하는 것이 중요하다. 주의할 점은, 자생하는 산화 막은 전자에 의해 충돌될 때 충전되어 낮은 에너지의 전자를 반발시킬 수 있음으로써, PMT가 저 전압에서 동작할 때 포토다이오드의 감도를 크게 감소시킨다는 것이다. 저 전압에서 PMT의 동작은 광전 음극과 포토다이오드 사이의 작은 갭을 허용하여 전자가 그 갭을 가로지르는 데 시간이 덜 걸리기 때문에 중요하다. 더욱이, 광전 음극과 포토다이오드(400) 사이의 저 전압 차는, 높은 에너지의 전자에 의해 야기될 수 있는 순수한 붕소 층(406) 및 p-도핑 반도체 층(404)에 대한 스퍼터링 및 손상을 최소화시킨다.
순수한 붕소 층(406)의 품질은 포토다이오드의 최적의 성능을 위해 중요하다. p-도핑 반도체 층(404)의 표면은 순수한 붕소 층의 퇴적에 앞서 오염물 및 자생하는 산화물이 세척되어야 한다. 붕소 퇴적에 대한 더욱 상세한 설명은 "Chemical vapor deposition of a-boron layers on silicon for controlled nanometer-deep p+-n junction formation" Sarubbi 등, J. Electron. Material, vol. 39, pp. 162-173 (2010)에서 찾을 수 있다. 바람직한 실시예에서는, 포토다이오드(400)는 고속 응답 및 낮은 암전류를 갖게 하기 위해 역 바이어싱된 상태로(즉, 애노드가 캐소드에 비해 약간 음극인 상태로) 동작한다.
도 5는 예시적인 전자-충격 이미지 센서 시스템(501)을 예시한다. 이 실시예에서는, 전체 어셈블리가 밀봉 관(505)(예를 들면, 표준 이미지 증폭관(image intensifier) 및 전자-충격 CCD(EBCCD) 디바이스의 밀봉 관과 실질적으로 유사함) 내에 포함될 수 있다. 관(505)의 상부 표면(507)은 관심의 대상인 파장에서 투과성인 윈도우를 포함할 수 있다. UV 감지 전자-충격 이미지 센서에 있어서, 이 윈도우는 바람직하게는 매우 높은 순도의 석영, 융합된 실리카 또는 알루미나(사파이어)를 포함한다. 일부 바람직한 실시예에서는, 윈도우의 외부 표면이 UV 반사 방지 코팅으로 코팅된다. 그러한 코팅은 MgF2와 같은 낮은 굴절률의 재료의 단일 층을 포함할 수 있거나, 다층 코팅을 포함할 수도 있다.
광전 음극(504)이 윈도우의 내부 표면 상에 코팅되거나, 윈도우의 내부 표면에 바로 옆에 인접하게 위치된다. 광전 음극 재료는 광전 증배관, 이미지 증폭관, 또는 종래 기술의 EBCCE 검출기에서 사용하기 위한 당업계에 알려진 임의의 광전 음극 재료와 실질적으로 유사할 수 있다. 바람직한 실시예에서는, 광전 음극(504)은 세슘과 같은 하나 이상의 알칼리 금속을 포함할 수 있고/있거나 GaN, GaAs, 또는 실리콘과 같은 반도체를 포함할 수 있다. 광전 음극(504)은 밀봉 관(505)의 하부 표면 가까이에 위치하는 고체 상태 이미지 센서(502)에 비해 음의 전압(503)으로 유지될 수 있다. 일부 실시예에서는, 음의 전압(503)이 대략 500 V일 수 있고, 다른 실시예에서는, 음의 전압이 수백 볼트 또는 대략 1000 V일 수도 있다. 바람직한 실시예에서는, 음의 전압(503)은 100 V와 1500 V 사이에 있다.
고체 상태 이미지 센서(502)는 전자가 그 후방측 표면 상에 먼저 충돌하도록 지향되는 세선화 CCD 또는 CMOS 이미지 센서일 수 있다. 고체 상태 이미지 센서(502)의 후방측은 이미지 어레이의 epi 층 상에 바로 퇴적되는 붕소의 층을 포함한다. 일부 실시예에서는, 내화 금속과 같은 도전성 재료의 얇은(수 nm) 층이 센서 표면의 충전을 방지하기 위해 붕소 층 상에 퇴적된다. 티타늄, 텅스텐, 탄탈륨, 로듐, 루테늄, 바나듐 또는 크로뮴과 같은 내화 금속은, 내화 금속의 경도가 전자에 의한 스퍼터링에 대해 내화 금속이 내성을 생성하고 내화 금속이 실온에서 산화에 비교적 내성이 있기 때문에, 비내화 금속에 비해 장점을 갖는다. 일부 실시예에서는, 고체 상태 이미지 센서(502)는 시간 지연 적분(TDI: time-delay integration) CCD이다. 일부 실시예에서는, 고체 상태 이미지 센서(502)는 전자 감지 소자의 선형 어레이를 포함한다. 다른 실시예에서는, 고체 상태 이미지 센서(502)는 전자 감지 소자의 2차원 어레이를 포함한다. 일부 바람직한 실시예에서는, 고체 상태 이미지 센서(502)는 접지 전위에 가깝게 유지된다(도시됨).
광(510)이 전자-충격 이미지 센서 시스템(501)에 입사되는 경우에, 하나 이상의 광전자(520)가 광전 음극(504)으로부터 방출된다. 이들 광전자는 실질적으로 모든 방향으로 방출되지만, 그들 광전자는 광전 음극(504)과 고체 상태 이미지 센서(502) 사이의 전위차에 의해 고체 상태 이미지 센서(502)를 향해 가속된다. 바람직한 실시예에서는, 광전 음극(504)과 고체 상태 이미지 센서(502) 사이의 갭이 1 mm 미만이다. 일부 실시예에서는, 그 갭은 대략 500 ㎛이다.
본 명세서에 기재되는 방법들 중 어느 하나에 따라서 제조되고/되거나 그에 따른 구조 중 하나를 갖는 고체 상태 이미지 센서(502)를 병합하면 전자-충격 이미지 센서 시스템(501)을 광전 음극(504)과 고체 상태 이미지 센서(502) 사이의 저 전위차에 의해 동작하게 할 수 있으며, 전자가 이산화 실리콘 층을 통하는 것보다 (이미지 센서(502)의) 붕소 층을 통해 더욱 쉽게 관통할 수 있기 때문에 높은 게인을 여전히 갖는다. 붕소 도핑된 실리콘, 붕소 규화물, 및 붕소는 모두 적어도 부분적으로 도전성이기 때문에, 전자 충격 하의 표면의 충전이 최소화되거나 방지된다. 충전의 감도는 본 명세서에 기재되어 있는 바와 같이 붕소 층의 상부 상의 도전성 또는 금속 층에 의해 더욱 감소될 수 있다.
종래 기술의 EBCCD 센서에서는, 광전 음극과 이미지 센서 사이의 갭이 일반적으로 1∼2 mm이다. 그러한 큰 갭이 전자가 광전 음극으로부터 나오는 것에 따르는 전자의 에너지로 인해 광전 음극으로부터 이미지 센서로 전자가 이동함에 따른 전자의 상당한 수평방향 운동을 가능하게 한다. 광전 음극과 이미지 센서 사이의 큰 전위차(일반적으로 약 2000 V 이상)로 인해 1∼2 mm 이상의 갭이 필요하다. 광전 음극과 이미지 센서 사이의 전위차를 감소시키면 더 작은 갭이 사용되게 할 수 있다. 더욱이, 더 낮은 에너지의 전자는 고체 상태 이미지 센서 내에서 생성되는 전자의 확산이 덜 존재하는 것을 의미한다.
이미지 센서(502)에 도달하는 저 에너지의 전자는 그 표면으로부터 제거되는 원자의 확률이 낮음 내지 0인 것을 의미한다. 더욱이, 고체 상태 이미지 센서(502)에 도달하는 전자의 에너지는 실리콘으로부터 X 선을 생성하기에 충분하지 못함으로써, 이미지 센서(502)의 인접하는 픽셀에서 스퓨리어스(spurious) 신호의 생성을 방지한다.
밀봉 관(505) 내에서 생성된 진공에서 잔류 가스 원자와 저 에너지의 전자의 충돌이 고 에너지의 전자와 비교하여 더 적은 이온을 생성한다. 더욱이, 광전 음극(504)과 이미지 센서(502) 사이의 저 전위차로 인해, 그들 이온이 광전 음극에 충돌할 때 운동 에너지를 덜 갖고 광전 음극 재료를 덜 제거한다.
이미지 센서 시스템(501)의 더욱 상세한 설명은 2013년 3월 10일에 출원되어 2013년 10월 10일에 공개된 "Back-illuminated sensor with boron layer"라는 명칭의 미국 출원 공개 번호 제2013/0264481호에서 찾을 수 있다. 이미지 센서 시스템(501)에 병합될 수 있는 전자-충격 이미지 센서의 추가의 상세한 설명은 2012년 12월 10일에 출원되어 2013년 6월 13일에 공개된 "Electron-bombarded charge-coupled device and inspection systems using EBCCD detectors"라는 명칭의 미국 출원 공개 번호 제2013/0148112호에서 찾을 수 있다. 이들 출원의 양자는 참고로 본 명세서에 병합되어 있다.
도 6은 이미지 센서 시스템(501)(도 5)에 사용하기에 적합한 예시적인 후방 세선화(back-thinned) 이미지 센서의 단면을 예시한다. 일 실시예에서는, 에피택셜(epi) 층이 기판(601)의 전방측 상에 형성된다. 일 실시예에서는, 기판(601)은 p+(즉, 고농도 p 도핑된) 기판이고, epi 층(602)은 p-(즉, 낮은 농도의 p 도펀트를 갖는 층) epi 층이다. 게이트 산화물 층(603) 및 실리콘 질화물(Si3N4) 게이트 층(604)과 같은 하나 이상의 게이트 유전체 층이 epi 층(602) 상에 형성될 수 있다. 주의할 점은, 이미지 센서 기술의 유형에 따라서, 각각의 게이트 유전체 층이 1개, 2개, 또는 3개의 층을 포함할 수 있다는 것이다. 전방측 회로 소자(605)는 게이트 층(604) 상에 형성될 수 있다. 전방측 회로 소자(605)를 형성하는 것은 epi 층(602)의 전방측의 부분을 주입하거나 도핑하는 것을 포함할 수 있고, 게이트 층(603 및 604)을 패터닝하는 것을 수반할 수도 있다. 전방측 금속(즉, 상호접속부)(607)이 전방측 회로 소자(605) 상에 형성될 수 있다.
도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 기판(601)은 전자가 epi 층(602) 상에 직접 충돌할 수 있도록 적어도 일정 영역에서 기판의 후방측 표면으로부터 세선화된다. 일 실시예에서는, (예를 들면, 약 2 nm와 약 20 nm 두께 사이의) 순수한 붕소 층(606)이 세선화된 기판(601) 및 epi 층(602)의 노출된 부분 상에 형성된다. 일부 실시예에서는, 캐핑 층(608)이 순수한 붕소 층(606) 상에 형성될 수 있다. 캐핑 층(308)은 금속 또는 반금속의 약 1 nm와 약 20 nm 사이의 두께의 층과 같은 얇은 도전 막을 포함할 수 있다.
이미지 센서(600)뿐만 아니라 이미지 센서(600)를 제조하는 방법의 더욱 상세한 설명 및 대체 실시예는 2013년 3월 10일에 출원된 "Back-illuminated sensor with boron layer"라는 명칭의 미국 특허 출원 제13/792,166호에서 찾을 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 명세서에 기재된 PMT 및 이미지 센서와 함께 사용하기에 적합한 다수의 수집 시스템을 갖는 예시적인 암계 검사 시스템을 예시한다.
도 7a는 조명 시스템(701) 및 샘플 표면(711)의 영역을 검사하기 위한 수집 시스템(710)을 포함하는 예시적인 표면 검사 장치(700)를 예시한다. 도 7a에 도시되는 바와 같이, 레이저 시스템(720)이 광 빔(702)을 렌즈(703)를 통해 지향시킨다. 렌즈(703)는 그 주요 평면이 표면(711)에 실질적으로 평행하도록 지향되며, 그 결과, 조명 라인(705)이 렌즈(703)의 초점 면 내에서 평면(7110 상에 형성된다. 또한, 광 빔(702) 및 집속된 빔(704)은 표면(711)에 대해 수직이 아닌 입사 각도로 지향된다. 특히, 광 빔(702) 및 집속된 빔(704)은 표면(711)에 대한 법선 방향으로부터 약 1도와 약 85도 사이의 각도로 지향될 수 있다. 이러한 방식으로, 조명 라인(705)은 실질적으로 집속된 빔(704)의 입사 평면 내에 있다.
수집 시스템(710)은 조명 라인(705)으로부터 산란되는 광을 수집하기 위한 렌즈(712) 및 렌즈(712)에서 오는 광을 디바이스(714) 상에 집속시키기 위한 렌즈(713)를 포함한다. 디바이스(714)는 (PMT의 어레이와 같은) 광 감지 검출기의 어레이 또는 전자-충격 이미지 센서를 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서는, PMT 또는 전자-충격 이미지 센서는 붕소 코팅된 포토다이오드와 같은 붕소 코팅된 검출기, 또는 본 명세서에 기재되어 있는 바와 같은 붕소 코팅된 이미지 센서를 포함한다. 바람직한 실시예에서는, PMT 또는 이미지 센서는 본 명세서에 기재되어 있는 바와 같은 GaN 또는 실리콘 광전 음극을 더 포함할 수 있다. 디바이스(714) 내의 검출기의 선형 어레이가 조명 라인(715)에 평행하게 지향될 수 있다. 일 실시예에서는, 다수의 수집 시스템이 포함될 수 있으며, 여기에서 각각의 수집 시스템은 유사한 구성요소를 포함하지만 배향이 상이하다.
예를 들면, 도 7b는 표면 검사 장치용의 수집 시스템(731, 732, 및 7330의 예시적인 어레이를 예시한다(여기에서 조명 시스템(701)의 것과 유사한 그 조명 시스템은 단순명료함을 위해 도시 생략함). 수집 시스템(731) 내의 제1 광학기기는 표면(711)의 표면으로부터 제1 방향으로 산란되는 광을 수집한다. 수집 시스템(732) 내의 제2 광학기기는 표면(711)으로부터 제2 방향으로 산란되는 광을 수집한다. 수집 시스템(733) 내의 제3 광학기기는 표면(711)으로부터 제3 방향으로 산란되는 광을 수집한다. 주의할 점은, 제1, 제2, 및 제3 경로가 표면(711)에 대해 상이한 반사 각도로 되어 있다는 것이다. 샘플을 지지하는 플랫폼(735)은 전체 표면이 스캔될 수 있게 하기 위해 광학기기들과 표면(711) 사이에 상대적인 운동을 야기하도록 사용될 수 있다. 수집 시스템(731, 732, 및 733) 중 적어도 하나는 (PMT의 어레이와 같은) 광 감지 검출기의 어레이 또는 본 명세서에 기재되어 있는 바와 같은 전자-충격 이미지 센서를 포함할 수 있다. 2009년 4월 28일에 특허 허여되어 참고로 본 명세서에 병합되어 있는 미국 특허 제7,525,649호는 표면 검사 장치(700) 및 다른 다수의 수집 시스템을 더욱 상세하게 기재한다.
도 8은 표면(801) 상의 이상을 검사하기 위해 사용될 수 있는 예시적인 표면 검사 시스템(800)을 예시한다. 이 실시예에서는, 표면(801)이 레이저 빔을 생성하는 레이저 시스템(830)의 실질적으로 고정 조명 디바이스 부분에 의해 조명될 수 있다. 레이저 시스템(830)의 출력은 빔을 확장하고 집속하기 위해 편광 광학기기(821), 빔 익스팬더(beam expander) 및 개구(822) 및 빔 형성 광학기기(823)을 연속적으로 통과될 수 있다.
결과적으로 집속된 레이저 빔(802)는 그 후 빔(805)을 표면(801)을 향해 지향시키기 위해 빔 폴딩(folding) 부품(803) 및 빔 편향기(804)에 의해 반사된다. 바람직한 실시예에서는, 빔(805)은 표면(801)에 실질적으로 법선 방향 또는 수직이지만, 다른 실시예에서는, 빔(805)이 표면(801)에 경사진 각도로 되어 있을 수 있다.
일 실시예에서는, 빔(805)이 표면(801)에 실질적으로 수직이거나 법선 방향이며, 빔 편향기(804)가 표면(801)으로부터 빔 회전(turning) 부품(803)을 향해 빔의 거울 반사를 반사시킴으로써 거울 반사가 (아래에 기재되는) 검출기에 도달하는 것을 방지하는 차폐로서의 역할을 한다. 거울 반사의 방향은 샘플의 표면(801)에 법선 방향인 라인 SR을 따른다. 빔(805)이 표면(801)에 법선 방향인 일 실시예에서는, 이 라인 SR은 빔(805)의 방향과 일치하며, 여기에서 이 공통 참조 라인 또는 방향은 본 명세서에서는 표면 검사 시스템(800)의 축이라고 칭해진다. 빔(8050이 표면(801)에 대해 경사진 각도로 되어 있는 경우, 거울 반사 SR의 방향은 빔(805)의 입사 방향과 일치하지 않으며, 그러한 경우에는, 표면에 법선인 방향을 나타내는 라인 SR은 표면 검사 시스템(800)의 수집 부분의 주축이라고 칭해진다.
작은 입자에 의해 산란되는 광은 미러(806)에 의해 수집되어 개구(807) 및 검출기(808)를 향해 지향된다. 큰 입자에 의해 산란되는 광은 렌즈(809)에 의해 수집되어 개구(810) 및 검출기(811)를 향해 지향된다. 주의할 점은, 일부 큰 입자가 또한 수집되어 검출기(808)로 지향되는 광을 산란시키고, 유사하게 일부 작은 입자가 또한 수집되어 검출기(811)로 지향되는 광을 산란시키지만, 그러한 광은 각각의 검출기가 검출하도록 설계된 산란된 광의 강도에 비해 비교적 낮은 강도로 되어 있다는 것이다. 일 실시예에서는, 검출기(808 및 811)의 어느 하나 또는 양자가 본 명세서에 기재되어 있는 바와 같은 PMT 또는 PMT의 어레이를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서는, 검출기(808 및 811)의 어느 하나 또는 양자가 본 명세서에 기재되어 있는 바와 같은 전자-충격 이미지 센서를 포함한다. 일 실시예에서는, 검사 시스템이 패터닝되지 않은 웨이퍼 상의 결함을 검출하는 데 사용하기 위해 구성될 수 있다. 2011년 8월 7일에 특허 허여되어 참고로 본 명세서에 병합되어 있는 미국 특허 제6,271,916호는 표면 검사 시스템(800)을 더욱 상세히 기재한다.
도 9는 법선 방향 및 경사진 조명 빔의 양자를 사용하여 이상 검출을 수행하도록 구성되는 예시적인 검사 시스템(900)을 예시한다. 이러한 구성에서는, 레이저 시스템(930)이 레이저 빔(901)을 제공할 수 있다. 렌즈(902)가 공간 필터(903)를 통해 빔(901)을 집속하고, 렌즈(904)가 그 빔을 시준하여(collimate) 그 빔을 편광 빔 스플리터(905)에 이송한다. 빔 스플리터(905)는 제1 편광된 성분을 법선 방향 조명 채널(906)에 보내고 제2 편광된 성분을 경사진 조명 채널(912)에 보내며, 여기에서 제1 및 제2 성분은 수직으로 편광된다. 법선 방향 조명 채널에서, 제1 편광된 성분은 광학기기(907)에 의해 집속되고 미러(908)에 의해 샘플(909)의 표면을 향해 반사된다. 샘플(909)에 의해 산란되는 방사선은 포물면 미러(910)에 의해 검출기(911)로 수집 및 집속된다. 검출기(911)는 본 명세서에 기재되어 있는 바와 같은 PMT를 포함한다.
경사진 조명 채널(912)에서, 제2 편광된 성분은 빔 스플리터(905)에 의해 미러(913)로 반사되며, 광학기기(915)에 의해 샘플(909)에 집속되고, 그 미러는 그러한 빔을 반파 플레이트(half-wave plate)(914)를 통해 반사시킨다. 경사진 조명 채널(912)에서 경사진 조명 빔으로부터 발생하여 샘플(909)에 의해 산란되는 방사선은 또한 포물면 미러(910)에 의해 수집되어 핀홀 입구를 갖는 검출기(911)에 집속된다. 핀홀 및 조명 스폿(샘플(909) 상의 법선 방향 및 경사진 조명 채널로부터의)은 바람직하게는 포물면 미러(910)의 초점들에 있다. 주의할 점은, 포물면 형상과 다른 형상을 갖는 곡면 미러의 표면이 또한 사용될 수도 있다는 것이다.
포물면 미러(910)는 샘플(909)로부터 산란된 방사선을 시준된 빔(916)으로 시준한다. 시준된 빔(916)은 그 후 대물렌즈(917)에 의해 분광기(918)를 통해 검출기(911)에 집속된다. 검출기(911)는 본 명세서에 기재되어 있는 바와 같은 전자-충격 이지미 센서 또는 하나 이상의 PMT와 같은 하나 이상의 광 감지 검출기를 포함할 수 있다. 계측기(920)가 스폿들이 샘플(909)의 표면 전체를 가로질러 스캔되도록 빔과 샘플(909) 사이에 상대적인 운동을 제공할 수 있다. 2001년 3월 13일에 특허 허여되어 참고로 본 명세서에 병합되어 있는 미국 특허 6,201,601호는 검사 시스템(900)을 더욱 상세히 기재한다.
도 10은 예시적인 반사 굴절식 이미징 시스템(1000)에의 법선 방향 입사 레이저 암계 조명의 추가를 예시한다. 암계 조명은 UV 레이저(1001), 검사되고 있는 표면 상의 조명 빔 사이즈 및 프로파일을 제어하기 위한 적응형 광학기기(1002), 기계적인 하우징(1004) 내의 개구 및 윈도우(1003), 및 샘플(1008)의 표면에 대한 법선 방향 입사 시에 광학 축을 따라서 레이저를 재지향시키기 위한 프리즘(1005)을 포함한다. 프리즘(1005)은 또한, 샘플(1008)의 표면 특징으로부터의 거울 반사 및 대물렌즈(1006)의 광학 표면으로부터의 반사를 광학 경로를 따라 이미지 평면(1009)으로 지향시킨다. 대물렌즈(1006)용의 렌즈는 반사 굴절식 대물렌즈, 집속 렌즈 그룹 및 주밍(zooming) 관 렌즈 섹션의 일반적인 형태로 제공될 수 있다. 바람직한 실시예에서는, 이미지 평면(1009)이 본 명세서에 기재되어 있는 바와 같은 전자-충격 이미지 센서 도는 하나 이상의 PMT와 같은 하나 이상의 광 감지 검출기를 포함한다. 1999년 12월 7일에 특허 허여된 미국 특허 제5,999,310호 및 2007년 1월 4일에 공개된 미국 출원 공개 제2007/0002465호는 반사 굴절식 이미징 시스템(1000)을 더욱 상세히 기재한다. 특허 및 출원 공개의 양자는 참고로 본 명세서에 병합되어 있다.
상술한 구조, 방법 및 시스템의 여러 가지 실시예들은 본 발명의 원리를 예시하는 것일 뿐 기재한 특정 실시예에 발명의 범위를 제한하고자 의도된 것은 아니다. 예를 들면, PMT 또는 전자-충격 이미지 센서의 광전 음극이 당업계에 알려져 있는 임의의 형태의 광전 음극을 포함할 수도 있다. 다른 예에서는, 본 명세서에 기재되어 있는 바와 같은 전자-충격 이미지 센서 또는 PMT가 임의의 계측학(metrology) 또는 본 명세서에 기재되어 있는 특정 시스템에 한정되지 않는 검사 시스템에 병합될 수도 있다. 또 다른 예에서는, 본 명세서에 기재되어 있는 바와 같은 전자-충격 이미지 센서 또는 PMT를 병합하고 있는 검사 시스템이 본 명세서에서 예시적인 예에서와 같이 레이저가 아닌 레이저 펌핑된 플라즈마 광원 또는 아크 램프와 같은 광대역 광원을 사용할 수도 있다. 그러므로, 본 발명은 이하의 청구항들 및 그들의 등가물에 의해서만 제한된다.

Claims (8)

  1. 광전 증배관에 있어서,
    반도체 광전 음극; 및
    포토다이오드
    를 포함하며,
    상기 포토다이오드는,
    p-도핑 반도체 층;
    다이오드를 형성하기 위해 상기 p-도핑 반도체 층의 제1 표면 상에 형성되는 n-도핑 반도체 층; 및
    상기 p-도핑 반도체 층의 제2 표면 상에 형성되는 순수한 붕소 층을 포함하는 것인, 광전 증배관.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 광전 음극은 갈륨 질화물을 포함하는 것인, 광전 증배관.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 반도체 광전 음극은 하나 이상의 p-도핑 갈륨 질화물 층을 포함하는 것인, 광전 증배관.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 광전 음극은 실리콘을 포함하는 것인, 광전 증배관.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 반도체 광전 음극은 적어도 하나의 표면 상에 순수한 붕소 코팅을 더 포함하는 것인, 광전 증배관.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 광전 음극과 상기 포토다이오드 사이의 갭은 약 1 mm 미만인 것인, 광전 증배관.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 반도체 광전 음극과 상기 포토다이오드 사이의 갭은 약 500 ㎛ 미만인 것인, 광전 증배관.
  8. 샘플을 검사하기 위한 시스템에 있어서,
    광을 생성하기 위한 레이저 시스템;
    상기 광을 상기 샘플에 지향시키기 위한 제1 부품;
    하나 이상의 검출기; 및
    상기 샘플로부터의 광을 상기 하나 이상의 검출기에 지향시키기 위한 제2 부품
    을 포함하며,
    적어도 하나의 검출기는 광전 증배관을 포함하며,
    상기 광전 증배관은,
    반도체 광전 음극; 및
    포토다이오드
    를 포함하며,
    상기 포토다이오드는,
    p-도핑 반도체 층;
    다이오드를 형성하기 위해 상기 p-도핑 반도체 층의 제1 표면 상에 형성되는 n-도핑 반도체 층; 및
    상기 p-도핑 반도체 층의 제2 표면 상에 형성되는 순수한 붕소 층을 포함하는 것인, 샘플 검사 시스템.
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