TW201411119A - 表面特徵映射 - Google Patents

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Abstract

本文中提供一種設備，包括：光子發射機構，用於發射光子至物件的表面上；光子檢測機構，用於檢測散射自該物件的該表面中的特徵之光子；及映射機構，用於映射該物件的該表面中的該等特徵，其中該設備係配置成每100秒處理多個物件。

Description

表面特徵映射
本發明係關於表面特徵映射。
本案主張2012年5月9日申請的美國臨時專利申請案第61/644998號的利益。
在生產線上製造之物件可被檢查用於某些特徵，包括可能減低該物件或包含該物件的系統的性能之缺陷。例如，用於硬碟機之硬碟可在生產線上製造且為某些表面特徵而被檢查，包括可能減低該碟或該硬碟裝置的性能之表面及次表面缺陷。因此，為諸如缺陷的特徵，可操作來檢查物件之設備及方法係理所當然。
本文中提供一種設備，包括；光子發射機構，用於將光子發射至物件的表面上；光子檢測機構，用於檢測自該物件的表面中的特徵所散射之光子；及映射機構，用於映射該物件的表面中的該等特徵，其中該設備係 配置成每100秒處理多個物件。
本發明的這些與其它特徵及態樣可參照以下附圖、說明及附加請求項而更加了解。
100‧‧‧設備
110‧‧‧光子發射器
120‧‧‧光學裝置
130‧‧‧光子檢測器陣列
140‧‧‧映射機構
150‧‧‧物件
152‧‧‧表面
154‧‧‧特徵
160‧‧‧表面特徵映射
圖1提供依據實施例解說物件的表面特徵的檢測之示意圖。
圖2提供依據實施例解說散射自物件的表面特徵的光子之示意圖。
圖3提供依據實施例解說散射自物件的表面特徵經由光組件且至光子檢測器陣列上的光子之示意圖。
圖4提供依據實施例之物件的表面特徵的映射的影像。
圖5提供圖4所示之表面特徵的映射的特寫影像。
圖6A(上)提供自圖5所提供的映射之表面特徵的特寫影像；以及圖6A(下)提供表面特徵的光子散射強度分佈。
圖6B(上)提供自圖6A之表面特徵的像素插入影像；及圖6B(下)提供表面特徵的像素插入光子散射強度分佈。
在以更佳細節說明本發明的實施例之前，具 有通常知識者應可瞭解本發明所屬之技術領域中本發明不限於本文中所說明及/或圖解之特定實施例，因為此些實施例的元件可能變化。同樣的應瞭解到，所說明及/或圖解之特定實施例具有可自特定實施例所隨時分離且選擇性地與數個其它實施例的任一者結合或代替本文中所述之數個其它實施例的任一者中的元件之元件。
本發明所屬技術領域中具有通常知識者亦應瞭解到，本文中所述係為了說明本發明的特定實施例的目的的術語，以及該術語未企圖限制。除非以不同方式指示，序號(例如，第一、第二、第三等)係使用來區別或辨識元件或步驟的群組中之不同元件或步驟，且不供應系列或數值限制在所主張或本發明的特定實施例的元件或步驟上。例如，“第一”、“第二”、及“第三”元件或步驟不必要以此順序呈現，以及本發明所主張或本發明的特定實施例不必要受限於三個元件或步驟。亦應瞭解到，除非以不同方式指示，諸如“左”、“右”、“前”、“後”、“上”、“下”、“向前”、“向後”、“順時鐘”、“逆時鐘”、“向上”、“向下“之任何標記或諸如“上”、“下”、“後”、“前”、“垂直”、“水平”、“接近”、“遠側”及類似語之其它類似用詞係使用於方便性且未企圖暗示，例如，任何特別固定位置、方位或方向。反而，此種標記被使用來反映，例如，相對位置、方位或方向。亦應瞭解到，“一(a)”、“一(an)”及“這(the)”的單數形式包括複數參考，除非內文以不同方式清楚指示。
除非以不同方式界定，文中所使用所有技術及科學用詞具有如本發明所屬技術領域中具有通常知識者一般瞭解的相同意義。
在生產線上製造之物件可被檢查用於某些特徵，包括可能降低物件或包含該物件的系統的性能之缺陷。例如，用於硬碟機之硬碟可在生產線上製造且檢查用於某些表面特徵，包括可能降低該硬碟或硬碟機的性能之表面及次表面缺陷。本文中提供用於檢查物件之設備及方法，用以檢查及/或映射諸如表面及/或次表面缺陷之某些表面特徵。現將更詳細說明本發明的實施例。
關於可以文中的設備及方法檢查之物件，此種物件包括任何製造物件或其工件於任何具有一或多個光學平滑表面的製造台，其例如包括，但不限於，半導體晶圓、磁性記錄媒體(例如，硬碟機用硬碟)及其於製造台的工件。此種物件可針對某些特徵被檢查，包括可能減低物件的性能之表面及/或次表面缺陷，其表面及/或次表面缺陷包括粒子及斑點污染，以及包括刮痕及孔隙之缺陷。關於粒子污染，例如，陷在硬碟機的中間硬碟(例如，工件)的表面上之粒子可能損壞隨後散射的薄膜。粒子污染亦可污染到硬碟機的加工表面，導致硬碟及讀寫頭間的距離的刮痕形成、碎片產生及變質。就其而論，重要的是，以文中之設備及方法來檢查物件以改正導致表面及/或次表面缺陷之製造趨勢，且提升產品品質。
圖1提供用於物件的表面特徵的檢測及/或硬 射之示意圖，說明依據實施例之設備100包含光子發射器110、光學裝置120、光子檢測器陣列130及映射機構140，以及依據實施例之物件150及物件150的表面的表面特徵映射160；然而，本發明的物件及設備以及本發明的方法不限於圖1中的實施例，因為本發明的附加實施例可藉由文中更詳細說明的特徵予以實現。
用於物件的表面特徵的檢測及/或映射之設備可包含單光子發射器(例如，見圖1的光子發射器110)或複數光子發射器，諸如物件的全部表面或物件的表面的某些預定部份(例如，用於片段檢查用之物件的漸次旋轉，若要的話)。於某些實施例中，例如，該複數光子發射器可包含至少2、3、4、5、6、7、8、9或10個光子發射器。於某些實施例中，例如，該複數光子發射器可包含不超過10、9、8、7、6、5、4、3或2個光子發射器。以上的組合亦可被使用來說明該複數光子發射器。於某些實施例中，例如，該複數光子發射器可包含至少2個光子發射器且不超過10個光子發射器(例如，2與10個光子發射器之間)，諸如至少2個光子發射器且不超過5個光子發射器(例如，2與5個光子發射器之間)。再者，關於該複數光子發射器，每一該複數光子發射器的每一光子發射器可以是相同或不同，或其某些組合(例如，至少2個相同光子發射器，其餘的光子發射器是不同；至少3個相同光子發射器，其餘的光子發射器係不同等)。
用於物件的表面特徵的檢測及/或映射之設備 是否包含單數光子發射器或複數光子發射器，每一光子發射器可在用於一或多類型的特徵之最佳距離及/或最佳角度發射光子至物件的表面上，文中更詳細說明這些類型的特徵。一或多類型特徵最佳化之角度可以相等於入射角，該角度係包含入射在物件的表面上所發射光子之陣列與在光線入射的點之法線(亦即，垂直於物件的表面的線)之間的角度。圖2提供一些包含入射在物件150的表面152上之發射光子之光線，其形成具有相對於表面的法線之入射角。光子發射器可被最佳化以在自0°至90°範圍之入射角發射光子，其中0°的入射角表示光子發射器自物件的側邊發射光子至物件的表面上，以及其中90°的入射角表示光子發射器自物件正上方發射光子至物件的表面上。某些實施例中，例如，光子發射器可發射光子至物件的表面上，使得入射角至少為0°、5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°、85°、或90°。於某些實施例中，例如，光子發射器可發射光子至物件的表面上，使得入射角不超過90°、85°、80°、75°、70°、65°、60°、55°、50°、45°、40°、35°、30°、25°、20°、15°、10°、或5°。以上的組合亦可被使用來說明光子發射器可發射光子至物件的表面上之入射角，於某些實施例中，例如，光子發射器可發射光子至物件的表面上，使得入射角係至少0°且不超過90°(亦即，在0°及90°之間)，例如至少0°且不大於45°(亦即，在0°及45°之間)，包括至少45°且不超過90°(亦即，在45°及90°之間)。
一個光子發射器，隨意地與一或多個附加光子發射器組合，且進一步隨意地與一或多個相同類型的附加光子發射器組合，可發射光子至物件的表面上，諸如全部表面或表面的部份預定部份(例如，用於片段檢查用之物件的漸次旋轉，若要的話)。該光子發射器，隨意地與一或多個附加光子發射器組合，且進一步隨意地與一或多個相同類型的附加光子發射器組合，可進一步發射光子至物件的全部表面上或表面的某預定部份，使得全部表面或表面的預定部份係均勻或同質地照亮。均勻照亮物件的全部表面或表面的某預定部份包括，但不限於，使物件的全部表面或物件的表面的某預定部份受到相同或約相同的光子能每單位時間(例如，光子功率或光子通量)及/或光子功率每單位面積(例如，光子通量密度)。於輻射測量術語，均勻照亮包括，但不限制，使物件的整個表面或物件的表面的某預定部受到相同或約相同的輻射能每單位時間(例如，輻射功率或輻射通量)及/或輻射功率每單位面積(例如，輻照度或輻射通量密度)。
以光子係電磁放射線或光的基本粒子之理解，光子發射器或光源可提供包含相對寬範圍的波長(例如，紫外線可見光、可見光、紅外線等)、相對窄範圍的波長(例如，紫外線的細分，諸如UVA、UVB、UVC、等；可見光的細分，諸如紅、綠、藍等；紅外線的細分，諸如近紅外線、中紅外線等)、或特定波長(例如，單色)之光；包含相對寬範圍的頻率(例如，紫外線可見光、可見 光、紅外線等)、相對窄範圍的頻率(例如，紫外線的細分，諸如UVA、UVB、UVC等；可見光的細分，諸如紅、綠、藍等；紅外線的細分，諸如近紅外線、中紅外線等)、或特定頻率(例如，單色)之光；極化(例如，線性極化、圓形極化等)光、部份極化光或非極化光；及/或具有不同程度的時間及/或空間相關性之光，其範圍自同調光(例如，雷射)至非同調光。如文中所述，光子發射器或光源可被使用來與光學裝置的一或多個光學組件結合以提供具有任一以上品質之光。
鑑於以上所述，光子發射器或光源可包含諸如閃光燈的燈，包括高速閃光燈，配置成在以光子檢測器陣列來檢測散射自物件的表面中的特徵之光子時最小化振動。於某些實施例中，例如，光子發射器或光源可包含高速Xe閃光燈，諸如500 W Xe閃光燈；以在光子檢測器陣列來檢測散射自物件的表面中的特徵之光子時最小化振動。
而且，鑑於以上所述，光子發射器或光源可包含諸如雷射的準直光源，包括雷射的組合，配置成在一或多個角度發射光子至物件的表面上。於某些實施例中，例如，雷射的組合可被設置於雷射光束成形器，使得雷射的組合在一個角度發射光子至物件的表面上。於某些實施例中，例如，雷射的組合可被提供雷射光束成形器，使得雷射的組合在多個角度發射光子至物件的表面上。於某些實施例中，例如，至少2、4、6、8、10、12、14、16、 18、20、22、24、26、28或30個雷射(或更多)可被提供雷射光束成形器，使得雷射的組合在一或多個角度發射光子至物件的表面上。於某些實施例中，例如，不超過30、28、26、24、22、20、18、16、14、12、10、8、6、4或2個雷射可被提供雷射光束成形器，使得雷射的組合在一或多個角度發射光子至物件的表面上。以上的組合亦可被使用來說明設置於雷射光束成形器之雷射的組合。於某些實施例中，例如，至少2個雷射及不超過30個雷射(例如，在2與30個雷射之間)，使得至少10個雷射及不超過30個雷射(例如，在10與30個雷射之間)，包括至少20個雷射及不超過30個雷射(例如，在20與30個雷射之間)，且進一步包括至少24個雷射及不超過28個雷射(例如，在24與28個雷射之間)可被提供雷射光束成形器，使得雷射的組合在一或多個角度發射光子至物件的物件表面。
而且鑑於以上所述，光子發射器或光源可包含諸如點光源的組合之二維光源，包括點光源的線性組合、弧形組合等，配置成發射光子至物件的表面上。於某些實施例中，例如，二維光源可包含至少10、20、40、60、80、100、110、120、140、160、180或200個(或更多)點光源的組合。於某些實施例中，例如，二維光源可包含至少200、180、160、140、120、100、80、60、40、20或10個點光源的組合。以上的組合亦可被使用來說明包含點光源的組合之二維光源。於某些實施例中，例 如，二維光源可包含至少10及不超過200個(例如，在10與200個之間)點光源的組合，使得至少40及不超過160個(例如，在40與160個之間)點光源的組合；包括至少60且不超過140(例如，60與140之間)點光源，及進一步包括至少80個及不超過120個(例如，在80與120個之間)點光源。此種點光源可被線性地組合以形成諸如條光之二維光源。此種點光源可被弧形地組合以形成諸如環形光之二維光源。於某些實施例中，例如，光子發射器或光源可包含含有至少60個點光源之二維光源，諸如包含至少60個點光源之環形光，包括含有至少60個發光二極體(“LEDs”)之環形光，且進一步包括含有至少100個LEDs之環形光。含有LEDs之二維光源可包含白色LEDs，其中每一LED具有至少10mW的功率。LED為基的環形光可加強諸如刮痕(例如，圓周刮痕)及/或物件的表面中的孔隙之特徵，特別當LED為基的環形光係配置成以較低角度(例如，等於或小於45°的入射角)發射光子至物件的表面上時。
用於物件的表面特徵的檢測及/或映射之設備可進一步包含光學裝置(例如，見圖1的光學裝置120)，該光學裝置可操作發射自一或多個光子發射器之光子及/或散射自物件的表面特徵之光子。以光子係電磁輻射或光的基本粒子；光學裝置可操作發射自一或多個光子發射器之光及/或散射自物件的表面特徵之光。光學裝置可包含放置於物件之前的光學路徑之一些光學組件的任一者，使 得光學組件可被使用來在均勻或同質地照亮整個表面或物件的表面的預定部之前而操作發射自一或多個光子發射器之光子光。光學裝置可包含放置於物件之後的光學路徑之一些光學組件的任一者，使得光學組件可被使用來操作散射自物件的表面中的特徵之光子光。上述光學組件可包括，但不受限於，諸如透鏡、鏡及濾光鏡之光學組件。關於諸如濾光鏡之光學組件，此種濾光鏡可包括例如，濾波器及極化濾光鏡。濾波器可被使用與文中所述的光子發射器結合，以提供包含相對寬範圍的波長/頻率、相對窄範圍波長/頻率或特定波長/頻率之光。極化濾光鏡可被使用與文中所述的光子發射器結合以提供想要極化之光，包括極化光、部份極化光或非極化光。
用於檢測及/或映射物件的表面特徵之設備的光學裝置可包含單透鏡或複數透鏡；包括但不受限於，連接光子檢測器陣列(例如，圖1的光子檢測器陣列130)之透鏡的組合，用於收集及檢測散射自物件的表面的特徵之光子。連接至光子檢測器陣列之透鏡可以是物鏡，諸如遠心透鏡，包括物件空間遠心透鏡(亦即，無限的入射光瞳)、影像空間遠心透鏡(亦即，無限的出射光瞳)、或雙遠心透鏡(亦即，無限的雙光瞳)。將遠心透鏡連接至光子檢測器陣列降低關於物件的表面特徵的映射位置之誤差，降低物件的表面特徵的變形，及/或能夠致使散射自物件的表面特徵之光子的定量分析，該定量分析包括用於物件的表面特徵的尺寸確定之光子散射強度分佈的整合。
為檢測散射自物件的表面特徵之光子，用於物件的表面特徵的檢測及/或映射之設備可進一步包含含有數個光子檢測器之單光子檢測器陣列(例如，見圖1的光子檢測器陣列130)或各含有數個光子檢測器之光子檢測器陣列。於某些實施例中，例如，該數個光子檢測器陣列可包含至少2、3、4、5、6、7、8、9或10個光子檢測器陣列。於某些實施例中，例如，該數個光子檢測器陣列可包含不超過10、9、8、7、6、5、4、3或2個光子檢測器陣列。以上的組合亦可被使用來說明該數個光子檢測器陣列。於某些實施例中，例如，該數個光子檢測器陣列可包含至少2個光子檢測器陣列及不超過10個光子檢測器陣列(例如，在2與10個光子檢測器陣列之間)諸如至少2個光子檢測器陣列及不超過5個光子檢測器陣列(例如，在2與5個光子檢測器陣列之間)。再者，關於該數個光子檢測器陣列，每一該數個光子檢測器陣列的每一光子檢測陣列可以是相同或不同，或其某一組合(例如，至少2個光子檢測器陣列，其餘光子檢測器陣列係不同；至少3個相同光子檢測器陣列，其餘光子檢測器陣列係不同；等)。
該設備是否包含單光子檢測器陣列或數個光子檢測器陣列，每一光子檢測器陣列可被定向以在散射光的最大接受度之最佳距離及/或最佳角度及/或一或多類型的特徵而檢測散射自物件的表面特徵之光子，該等類型的特徵在文中更詳細說明類型的特徵。同樣地，光子檢測器 陣列及透鏡(例如，遠心透鏡)組合可被定向在散射光的最大接受度之最佳距離及/或最佳角度及/或一或更多特徵而收集且檢查散射自物件的表面特徵之光子。此種最佳角度可以是包含光子檢測器陣列及/或延伸至物件的表面之透鏡的中心線軸之射線與在射線延伸的點之法線(亦即，垂直於物件的表面之線)之間的角度。最佳角度可以是等於或不然包括用於一或多類型的特徵之散射角度，以及散射角度可以是不同於反射角之角度，該反射角等於文中所述的入射角。圖2提供一些射線，包含來自物件150的表面152上的特徵154之散射光子，其形成不同散射角度，以及一些射線，包含反射光子，其以相對於表面的法線而形成反射的角度。光子檢測器陣列或光子檢測器陣列與透鏡組合可被定向在自0°至90°範圍的最佳角度，其中0°的最佳角度表示光子檢測器陣列或光子檢測器陣列與在物件的側的透鏡組合的方位，及其中90°的最佳角度表示光子檢測器陣列或光子檢測器陣列與在物件的正上方的透鏡組合的方位。於某些實施例中，例如，光子檢測器陣列或光子檢測器陣列與透鏡組合可被定向在至少0°、5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°、85°或90°的最佳角度。於某些實施例中，例如，光子檢測器陣列或光子檢測器陣列及透鏡組合可被定向在不超過90°、85°、80°、75°、70°、65°、60°、55°、50°、45°、40°、35°、30°、25°、20°、15°、10°或5°的最佳角度。以上的組合亦可被使用來說明光子檢測器陣列或光子 檢測器陣列及透鏡組合可被定向之最佳角度。於某些實施例中，例如，光子檢測器陣列或光子檢測器陣列及透鏡組合可被定向在至少0°及不超過90°(亦即，在0°及90°之間)的最佳角度，諸如至少0°及不超過45°(亦即，在0°及45°之間)，包括至少45°及不超過90°(亦即，在45°及90°之間)。
光子檢測器陣列，隨意地與透鏡(例如，遠心透鏡)組合，以及進一步隨意地與一或多個附加光子檢測器陣列或光子檢測器陣列及透鏡組合一起組合，及甚至進一步隨意地與一或多個附加光子檢測器陣列或相同類型的光子檢測器陣列與透鏡組合一起組合，可說明散射自物件的表面中的特徵之光子，諸如物件的全部表面或物件的表面的某預定部。光子檢測器陣列隨意地與透鏡(例如，遠心透鏡)組合，以及進一步隨意地與一或多個附加光子檢測器陣列或光子檢測器陣列與透鏡組合一起組合，及甚至進一步隨意地與一或多個附加光子檢測器陣列或相同類型的光子檢測器陣列與透鏡組合一起組合，可檢測散射自物件表面中特徵的光子，諸如物件的全部表面或物件的表面的某預定部，定向在用於散射光的最大接受度及/或一或多類型特徵而最佳化的距離及/或角度。如文中所提供，用於一或多類型特徵而最佳化的角度可被等於或不然包括用於一或多類型特徵的散射角度。
以光子係電磁放射線或光的基本粒子之理解，光子檢測器陣列或光檢測器陣列可檢測包含：相對寬 範圍的波長(例如，紫外線可見光、可見光、紅外線等)、相對窄範圍的波長(例如，紫外線的細分，諸如UVA、UVB、UVC、等；可見光的細分，諸如紅、綠、藍等；紅外線的細分，諸如近紅外線、中紅外線等)、或特定波長(例如，單色)之光；包含相對寬範圍的頻率(例如，紫外線可見光、可見光、紅外線等)、相對窄範圍的頻率(例如，紫外線的細分，諸如UVA、UVB、UVC等之光；可見光的細分，諸如紅、綠、藍等；紅外線的細分，諸如近紅外線、中紅外線等)、或特定頻率(例如，單色)之光；極化(例如，線性極化、圓形極化等)光、部份極化光或非極化光；及/或具有不同程度的時間及/或空間相關性之光，其範圍自同調光(例如，雷射)至非同調光。如文中所述，光子發射器或光檢測器陣列可被使用來與光學裝置的一或多個光學組件結合以檢測具有任一以上品質之光。
光子檢測器陣列可包含數個像素感測器，該等像素感測器依次地各可包含光子檢測器(例如，光二極體)，連接至包含配置用於放大的電晶體之電路。包含此種像素感測器之光子檢測器陣列的特徵包括但不受限於，低溫操作(例如，下至-40℃)、低電子雜訊(例如，2-10 e-RMS；1 e- RMS；<1 e-RMS；等)、寬動態範圍(例如，30,000：1，8,500：1；3,000：1；等)、及/或減少的光子/光收集時間。光子檢測器陣列可包含大量的像素感測器(例如，1,000,000或1M個像素感測器)，以二維陣列的列與行配置，其中每一像素感測器包含連接至放大器之光子檢測 器。於某些實施例中，例如，光子檢測器陣列可包含至少1M，2M，3M，4M，5M，6M，7M，8M，9M，10M或更多個像素感測器，以二維陣列的列與行配置。於某些實施例中，例如，光子檢測器陣列可包含不超過10M，9M，8M，7M，6M，5M，4M，3M，2M，1M個像素感測器；以二維陣列的列與行配置。以上的組合亦可被使用來說明光子檢測器陣列中之像素感測器的數量。於某些實施例中，例如，光子檢測器陣列可包含至少1M及不超過10M(例如，在1M及10M之間)個像素感測器，以二維陣列的列與行配置，諸如至少1M及不超過8M(例如，在1M及8M之間)個像素感測器，包括至少1M及不超過6M(例如，在1M及8M之間)個像素感測器，進一步包括至少2M及不超過6M(例如，在1M及8M之間)個像素感測器，且甚至另包括至少2M及不超過5M(例如，在2M及5M之間)個像素感測器。
由於物件中之表面特徵的表面反射及/或小角度散射(例如，4π散射)，表面特徵可出現更大尺寸的賦能像素感測器，大於將被使用之表面特徵。於某些實施例中，例如，光子檢測器陣列可包含微米尺寸的(亦即，容許如所測量的μm單位)像素感測器，其最小尺寸中至少1μm，2μm，3μm，4μm，5μm，6μm，7μm，8μm，9μm或10μm。於某些實施例中，例如，光子檢測器陣列可包含微米尺寸的像素感測器不超過10μm，9μm，8μm，7μm，6μm，5μm，4μm，3μm，2μm或1μm於 其最小尺寸中。以上的組合亦可被使用來說明光子檢測器陣列中之微米尺寸的像素感測器的尺寸。於某些實施例中，例如，光子檢測器陣列可包含微米尺寸的像素感測器，其最小尺寸中至少1μm及不超過10μm(例如，在1μm及10μm之間)，諸如至少1μm及不超過7μm(例如，在1μm及7μm之間)，包括至少4μm及不超過10μm(例如，在4μm及10μm之間)，且進一步包括至少4μm及不超過7μm(例如，在4μm及7μm之間)。此種微米尺寸的像素感測器可被使用於設備中以檢測及/或映射超過100倍小於微米尺寸的像素感測器之物件的表面特徵。
鑑於以上所述，單光子檢測器陣列或複數光子檢測器陣列可各包含互補式金氧半導體(“CMOS”)或科學互補式金氧半導體(“sCMOS”)，每一者可隨意地分別是CMOS相機或sCMOS相機的一部份。
圖3提供用於物件中之表面特徵的檢測之示意圖，解說包含光學裝置及光子檢測器陣列之設備的特寫剖面圖。如所示，物件150包含表面152及至少表面特徵154。發射自單光子發射器或複數光子發射器之光子可藉由表面特徵154而散射以及藉由包含連接至光子檢測器陣列130的光學裝置120之組合而收集且檢測，其可被定向在散射光子及/或一或多類型的特徵的最大接受度之最佳距離及/或最佳角度而一起組合。光學裝置120，其可包含遠心透鏡，可收集散射自表面特徵154之光子且聚焦至光 子檢測器陣列130的一或多個像素感測器132上，該一或多個像素感測器各包含連接至放大器之光子檢測器。一或多個像素感測器132，其每一者對應於物件的表面特徵的映射中的一像素，可提供一或多個信號至用於映射，例如，圖6A中所示之表面特徵154之映射機構，其係圖5中所提供之表面特徵的映射的特寫影像，其依次係圖4中所提供之表面特徵的映射的特寫影像。映射機構可隨後使用像素內插，用於進一步映射圖6B中所示之表面特徵154。
用於物件的表面特徵的檢測及/或映射之設備可另包含一或多個電腦或等效裝置(例如，包括主要及/或次要記憶體及一或多個可操作來實施算術及邏輯運算的處理元件)，裝有可操作來但不限於，輸送每一物件至檢查用設備之適當指令；定位每一檢查用物件，隨意地包括用於分段檢查之物件的漸次旋轉；固持每一檢查用物件；將光學組件插入光學裝置；自光學裝置移除光學組件；定位及/或不然調整檢查用之光學組件；將每一光子發射器移入檢查用位置，其中檢查用位置可包括最佳的光子發射器-物件距離及/或角度(例如，入射角)；接通及斷開每一光子發射器，或不然在用於發射光子與不發射光子的模式之間；將光子檢測器陣列移入檢查用位置，其中檢查用位置可包括最佳光子檢測器陣列-物件距離及/或角度(例如，散射角)；接通及斷開每一光子檢測器陣列，或不然在用於檢測光子與不檢測光子的模式之間；處理光子檢測器陣 列信號，隨意地包括像素內插用於較佳準確性(例如，10x優於像素尺寸)相對於表面特徵的映射位置；自光子檢測器陣列信號或已處理光子檢測器陣列信號來映射物件的表面特徵；相對於類型(例如，粒子、斑點、刮痕、孔隙等)及/或尺寸(例如，來自光子散射強度分佈的整合之容積)特徵化物件的表面特徵；編錄物件的表面特徵；及決定括於物件的表面特徵之趨勢。
包含一或多個電腦或等效裝置之設備可被操作來檢測及/或映射其為奈米尺寸(亦即，容許如所量測的nm單位)或於其最小尺寸中更小(例如，取決於表面特徵之長度、寬度、高度、或深度)之物件的表面特徵；然而，該設備不限於映射其為奈米尺寸或更小之物件的表面特徵，因為該設備可被操作來映射其為微米尺寸(亦即，容許如所量測的μm單位)或更大之物件的表面特徵。於某些實施例中，例如，包含一或多個電腦或等效裝置之設備可被操作來映射其最小尺寸中小於500nm，250nm，200nm，150nm，125nm，110nm，100nm，90nm，80nm，70nm，60nm，50nm，40nm，30nm，20nm，10nm或1nm(10Å)之物件的表面特徵，或甚至更小，諸如其最小尺寸小於9Å，8Å，7Å，6Å，5Å，4Å，3Å，2Å或1Å之物件的表面特徵。鑑於以上所述，包含一或多個電腦或等效裝置之設備可被操作來，於某些實施例中，例如，映射0.1nm與1000nm之間的物件的表面特徵，諸如在0.1nm與500nm之間，包括在0.1nm與250nm 之間，且另包括在0.1nm與100nm之間，且甚至更包括在0.1nm與80nm之間。
鑑於以上所述，該設備可被操作來檢測及/或映射諸如粒子污染之物件的表面特徵，包含其為奈米尺寸(亦即，容許如所量測的nm單位)或於其最小尺寸中更小(例如，長度、寬度或高度)之粒子。於某些實施例中，例如，該設備可被操作來檢測及/或映射小於125nm之表面及/或次表面粒子，諸如小於100nm，包括小於80nm，且更包括其最小尺寸中小於10nm。於某些實施例中，例如，該設備可被操作來映射高度小於4nm之表面及/或次表面粒子。
再者，鑑於以上所述，該設備可被操作來檢測及/或映射物件的表面特徵，諸如包含其為微米尺寸(亦即，容許如所量測的μm單位)或更小單位的刮痕(例如，圓周刮痕)之檢測，諸如奈米尺寸(亦即，容許如所量測的nm單位)或更小單位，諸如埃米尺寸(亦即，容許如所量測的Å單位)或其最小尺寸中更小單位(例如，長度、寬度或深度)。關於微米尺寸刮痕，該設備可被操作來檢測及/或映射來自例如，長度1μm至1000μm之刮痕，其可以是明顯地大於射自設備的光子發射器之光子/光的波長。於某些實施例中，例如，該設備可被操作來檢測及/或映射表面特徵，諸如包含小於1000μm的刮痕之檢測，諸如小於500μm，包括小於250μm，另包括小於100μm，且甚至更包括小於50μm於刮痕長度。關於奈米尺寸刮痕， 該設備可被操作來檢測及/或映射例如，1nm至500nm的刮痕寬度之刮痕。於某些實施例中，例如，該設備可被操作來檢測及/或映射表面特徵，諸如包含小於500nm之刮痕，諸如小於250nm，包括小於100nm，另包括小於50nm，且更包括小於15nm於刮痕寬度。意外的是，由於高層次的空間同調性，該設備可被操作來相對於刮痕深度而檢測及/或映射埃米尺寸刮痕。於某些實施例中，例如，該設備可被操作來檢測及/或映射表面特徵，諸如包含小於50Å的刮痕之檢測，諸如小於25Å，包括小於10Å，另包括小於5Å，且甚至包括小於1Å(例如，0.5Å)於刮痕深度。例如，該設備可被操作來檢測及/或映射表面特徵，諸如包含小於500μm的長度、小於100nm的寬度、及小於50Å的深度之刮痕的檢測。
包含一或多個電腦或等效裝置之設備可被操作來準確及/或精確地映射物件表面上之特徵的位置。關於準確性，包含一或多個電腦或等效裝置之設備可被操作來於微米尺寸(亦即，容許如所量測的μm單位)半徑或更佳的範圍內映射物件表面上之特徵的位置。於某些實施例中，例如，包含一或多個電腦或等效裝置之設備可被操作來於100μm，90μm，80μm，70μm，60μm，50μm，40μm，30μm，20μm，10μm，9μm，8μm，7μm，6μm，5μm，4μm，3μm，2μm或1μm或更佳的半徑範圍內而準確映射物件表面上之特徵的位置。以上的組合亦可被使用來說明包含一或多個電腦或等效裝置之設備可映 射及/或精確地映射物件表面上之特徵的位置。於某些實施例中，例如，包含一或多個電腦或等效裝置之設備可被操作於1μm至100μm的半徑範圍內而準確映射物件表面上之特徵的位置，諸如自1μm至50μm，包括自1μm至30μm，且另包括自5μm至10μm。
包含一或多個電腦或等效裝置之設備可被操作來準確及/或精確地映射物件表面上之特徵的位置(例如，圖6A(上)及6B(上))以及該特徵的光子散射強度分佈(例如，圖6A(下)及6B(下))。此種光子散射強度分佈的數學整合提供各別特徵的尺寸(例如，容積)。就其而論，文中所述之設備可特徵化表面特徵在品質上及數量上。關於表面特徵的品質特徵化，品質特徵化包括表面特徵類型(例如，粒子、斑點、刮痕、孔隙等)的決定。關於表面特徵的數量特徵化，數量特徵化包括物件上特徵位置及/或表面特徵化的決定。表面特徵的數量特徵化可進一步包括每一粒子的表面特徵的總數，以及每一類型的表面特徵的數量。此種特徵化資訊可被編錄遍及數個物件，且被使用來改正導致表面及/或次表面檢測之製造趨勢。
取決於可包括物件的類型、表面特徵的類型、及類似物類型之因素，可合意地的是，有時增加射自單光子發射器或數個光子發射器之光子(例如，光子能)的數量，以提供增加的散射信號用於物件的表面特徵的特徵化(例如，品質及/或數量)。此種光子能的增加可以是關於增加的光子功率或光子通量之單位時間，或關於增加的光 子通量密度之單位面積。交替地，或另外，可合意的是，增加單光子發射器或數個光子發射器的檢測時間以檢測用於準確及/或精確地映射表面特徵之更多光子。交替地，一或二者增加光子能或檢測時間，或另外，增加光子能及檢測時間，可合意的是，有時最小化背景雜訊，包括來自一或多個光子發射器之碇泊光、背景光、及/或背景螢光輻射。
在此所述之設備可被配置成在大於或與生產物件或其工件之速率匹配之速率予以處理或檢查。於某些實施例中，例如，該設備可被配置成在至少每秒1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16、18、或20個物件的速率予以處理或檢查，該速率可與生產的物件或其工件之速率匹配。於某些實施例中，例如，該設備可被配置成在每秒不超過20、18、16、14、12、10、9、8、7、6、5、4、3、2、或1個物件的速率予以處理或檢查物件，該速率可與生產的物件或其工件之速率匹配。以上的組合亦可被使用來說明藉由該設備予以處理或檢查物件或其工件之速率。於某些實施例中，例如，該設備可被配置成處理或檢查每秒至少1且不超過20個物件(例如，每秒在1及20個物件之間)，諸如每秒至少1且不超過10個物件(例如，每秒在1及10個物件之間)，包括每秒至少1且不超過5個物件(例如，每秒在1及5個物件之間)。在大於或與生產的物件或其工件的速率匹配之速率而處理或檢查物件係在此說明之該設備的許多特徵的功能，包括但 不受限於，不需在處理或檢查期間被移動(例如，用於掃描)之光子發射器及/或物件。例如，諸如硬碟機的硬碟之物件不需於處理或檢查期間被旋轉。就其而論，該設備可被配置成在發射光子至物件的表面上的同時保持物件固定。
雖然該設備可被配置成在大於或與生產的物件或其工件的速率匹配之速率而處理或檢查物件，若需要的話，該設備可操作在較慢的速率。於某些實施例中，例如，該設備可被配置成在小於每秒一個物件之速率來處理或檢查物件。於此種實施例中，例如，該設備可被配置成在每5、10、25、50、75、或100或更多秒之速率來處理或檢查物件。
文中所述包含光子發射器、光學裝置、光子檢測器陣列、及映射機構之設備可完全自動化且以不同模式而運作，包括但不受限於，超快模式、超敏感模式及超敏感外加模式。關於超快模式，該設備可操作快於光學表面分析器(例如，KLA-Tencor Candela CS10或CS20)至少200倍，檢測諸如包含向下崁入至少100nm的粒子的缺陷之表面特徵，部份地檢測諸如包含刮痕(例如，奈米尺寸刮痕)的缺陷之表面特徵，以及提供粗糙度的測量。關於超敏感模式，該設備可操作快於光學表面分析器至少50倍，檢測諸如包含向下崁入至少30nm的粒子的缺陷之表面特徵，以及提供粗糙度的測量。關於超敏感外加模式，該設備可操作快於光學表面分析器至少20倍，檢測 諸如包含向下崁入至少30nm的粒子的缺陷之表面特徵，完全檢測諸如包含刮痕(例如，奈米刮痕)的缺陷之表面特徵，以及提供粗糙度的測量。
就其而論，如文中所提供的，為一設備，包含光子發射器，配置成發射光子至物件的表面上；光子檢測器陣列，包含數個光子檢測器，配置成接收散射自物件的表面中的特徵之光子；以及映射機構用於映射物件的表面中的特徵，其中該設備係配置成藉由分析接收在數個光子檢測器的光子而特徵化物件的表面中之特徵。於某些實施例中，該設備係配置成在發射光子至物件的表面上的同時，保持物件於固定位置。於某些實施例中，該設備進一步包含遠心透鏡，其中遠心透鏡係連接至光子檢測器陣列。於某些實施例中，該設備係可操作在快於每100秒一個物件的速率來處理物件。於某些實施例中，該設備係操作來映射其最小尺寸小於80nm之特徵。於某些實施例中，該設備係可操作來映射其最小尺寸大於0.10nm之特徵。於某些實施例中，該映射機構係可操作來映射具有關於位置至少10μm準確度之特徵。
文中亦提供一設備，包含：光子發射器，配置成發射光子至物件的表面上；光子檢測器陣列，包含數個光子檢測器，配置成接收散射自物件的表面中的特徵之光子；以及映射機構用於映射物件的表面中的特徵，其中該設備係可操作在快於每100秒一個物件的速率來處理物件。於某些實施例中，該設備係配置成在發射光子至物件 的表面上的同時，保持物件於固定位置。於某些實施例中，該設備另包含遠心透鏡，其中遠心透鏡係連接至光子檢測器陣列。於某些實施例中，該設備係可操作在快於每秒一個物件的速率來處理物件。於某些實施例中，該設備係操作來映射其最小尺寸小於80nm之特徵。於某些實施例中，該設備係可操作來映射其最小尺寸大於0.10nm之特徵。於某些實施例中，該映射機構係可操作來映射關於位置下至至少10μm精確度之特徵。
而且，提供一設備，包含：光子發射器，配置成發射光子至物件的表面上；遠心透鏡；光子檢測器陣列，包含數個光子檢測器，連接至該透鏡，配置成接收散射自物件的表面中之一或多個特徵之光子；以及映射機構，用於映射物件的表面中的一或多個特徵，其中該設備係可操作來映射其最小尺寸小於80nm之特徵。於某些實施例中，該設備係配置成在發射光子至物件的表面上的同時，保持物件於固定位置。於某些實施例中，該設備係可操作來在快於每100秒一個物件的速率處理物件。於某些實施例中，該設備係操作在快於每秒一個物件之速率處理物件。於某些實施例中，該設備係操作來映射其最小尺寸小於25nm之特徵。於某些實施例中，該設備係操作來映射其最小尺寸大於0.10nm之特徵。於某些實施例中，該映射機構係可操作來映射具有關於位置至少10μm準確度之特徵。
而且，提供一設備，包含：光子發射器，配 置成發射光子至物件的表面上；遠心透鏡；光子檢測器陣列，連接至該透鏡，配置成接收散射自物件的表面中之一或多個特徵之光子；以及映射機構，用於映射物件的表面中的一或多個特徵，其中該設備係可操作來映射其最小尺寸小於80nm之特徵。於某些實施例中，該設備係配置成在發射光子至物件的表面上的同時，保持物件於固定位置。於某些實施例中，該設備係可操作在快於每100秒一個物件的速率處理物件。於某些實施例中，該設備係操作在快於每秒一個物件之速率處理物件。於某些實施例中，該設備係操作來映射其最小尺寸小於25nm之特徵。於某些實施例中，該設備係操作來映射其最小尺寸大於0.10nm之特徵。於某些實施例中，該映射機構係可操作來映射關於位置下至至少10μm精確度之特徵。
文中亦提供一設備，包含：光子發射機構，用於發射光子至物件的表面上；光子檢測機構，用於檢測散射自物件的表面中的特徵之光子；以及映射機構，用於映射物件的表面中的特徵，其中該設備係可操作在快於每100秒一個物件的速率來處理物件。於某些實施例中，該設備係配置成在發射光子至物件的表面上的同時，保持物件於固定位置。於某些實施例中，該物件係大於500平方微米。於某些實施例中，該設備係可操作在快於每秒五個物件的速率來處理物件。於某些實施例中，該設備係操作來映射其最小尺寸小於80nm之特徵。於某些實施例中，該映射機構係進一步用於分析散射自物件的表面中的特徵 之光子的散射強度分佈。
文中亦提供一設備，包含：光子發射機構，用於發射光子至物件的表面上；光子檢測機構，用於檢測散射自物件的表面中的特徵之光子；以及映射機構，用於映射物件的表面中的特徵，其中該映射機構係可操作來映射關於位置下至至少10μm精確度之特徵。於某些實施例中，該設備係配置成在發射光子至物件的表面上的同時，保持物件於固定位置。於某些實施例中，該設備係可操作在快於每100秒一個物件的速率來處理物件。於某些實施例中，該設備係可操作在快於每秒一個物件的速率來處理物件。於某些實施例中，該設備係可操作來映射其最小尺寸小於80nm之特徵。於某些實施例中，該映射機構係進一步配置成映射散射自物件的表面中的特徵之光子的散射強度分佈。
文中亦提供一裝置，包含特徵映射器，配置成自光子檢測器陣列所提供的信號映射關於物件的表面之特徵，其中該等信號對應於散射自關於物件的表面的特徵之光子，以及其中特徵映射器係配置成藉由分析接收在光子檢測器陣列之光子特徵化關於物件的表面之特徵。於某些實施例中，特徵映射器係配致成用於品質上及/或數量上特徵化關於物件的表面之特徵。於某些實施例中，數量上特徵化關於物件的表面之特徵包含決定關於物件的表面之特徵的尺寸及/或數量。於某些實施例中，該裝置係可操作來映射其最小尺寸小於80nm之特徵。於某些實施例 中，該裝置係可操作在快於每100秒一個物件的速率處理物件。
雖然本發明已經由特定實施例及/或實例說明及/或圖解，以及雖然這些實施例及/或實例已以相當的細節予以說明，本案申請人並未意圖限制或以任何方式限制本發明的範圍於這些細節。對於本發明所屬技術領域中具有通常知識者而言，本發明的附加適應及/或修飾可隨時出現，以及，於其更寬廣的態樣，本發明可包含這些適應及/或修飾。因此，偏差可自以上實施例及/或實例做出而不會背離本發明的範圍，當適當理解時，該範圍僅受限於以下請求項。
100‧‧‧設備
110‧‧‧光子發射器
120‧‧‧光學裝置
130‧‧‧光子檢測器陣列
140‧‧‧映射機構
150‧‧‧物件
160‧‧‧表面特徵映射

Claims (25)

  1. 一種設備，包含：光子發射器，配置成發射光子至物件的表面上；光子檢測器陣列，包含複數光子檢測器，配置成接收散射自該物件的該表面中的特徵之光子；及映射機構，用於映射該物件的該表面中的該等特徵，其中該設備係配置成藉由分析在該複數光子檢測器接收之該等光子，特徵化該物件的該表面中的該等特徵。
  2. 如申請專利範圍第1項之設備，其中該設備係配置成在發射光子至該物件的該表面上的同時，保持該物件於固定位置。
  3. 如申請專利範圍第1項之設備，進一步包含遠心透鏡，其中該遠心透鏡係耦合至該光子檢測器陣列。
  4. 如申請專利範圍第1項之設備，其中該設備係可操作在快於每10秒一個物件之速率處理物件。
  5. 如申請專利範圍第1項之設備，其中該設備係可操作來映射其最小尺寸中小於80nm的特徵。
  6. 如申請專利範圍第1項之設備，其中該設備係可操作來映射其最小尺寸中大於0.10nm的特徵。
  7. 如申請專利範圍第1項之設備，其中該映射機構係可操作來映射具有關於位置至少10-μm準確度的特徵。
  8. 一種設備，包含：光子發射器，配置成發射光子至物件的表面上；遠心透鏡； 光子檢測器陣列，包含複數光子檢測器，耦合至該透鏡，配置成接收散射自該物件的該表面中的一或多個特徵之光子；及映射機構，用於映射該物件的該表面中的該一或多個特徵，其中該設備係可操作來映射其最小尺寸中小於80nm的特徵。
  9. 如申請專利範圍第8項之設備，其中該設備係配置成在發射光子至該物件的該表面上的同時，保持該物件於固定位置。
  10. 如申請專利範圍第8項之設備，其中該設備係可操作在快於每100秒一個物件之速率處理物件。
  11. 如申請專利範圍第8項之設備，其中該設備係可操作在快於每秒一個物件之速率處理物件。
  12. 如申請專利範圍第8項之設備，其中該設備係可操作來映射其最小尺寸中小於25nm的特徵。
  13. 如申請專利範圍第8項之設備，其中該設備係可操作來映射其最小尺寸中大於0.10nm的特徵。
  14. 如申請專利範圍第8項之設備，其中該映射機構係可操作來映射具有關於位置至少10-μm準確度的特徵。
  15. 一種設備，包含：光子發射機構，用於發射光子至物件的表面上；光子檢測機構，用於檢測散射自該物件的該表面中的特徵之光子；及 映射機構，用於映射該物件的該表面中的該等特徵，其中該設備係可操作在快於每100秒一個物件之速率處理物件。
  16. 如申請專利範圍第15項之設備，其中該設備係配置成在發射光子至該物件的該表面上的同時，保持該物件於固定位置。
  17. 如申請專利範圍第15項之設備，其中該物件係大於500平方微米。
  18. 如申請專利範圍第15項之設備，其中該設備係可操作在快於每秒五個物件之速率處理物件。
  19. 如申請專利範圍第15項之設備，其中該設備係可操作來映射其最小尺寸中小於80nm的特徵。
  20. 如申請專利範圍第15項之設備，其中該映射機構係進一步用於分析散射自該物件的該表面中的特徵之光子的散射強度分佈。
  21. 一種裝置，包含：特徵映射器，配置成自光子檢測器陣列所提供的信號，映射關於物件的表面之特徵，其中該等信號對應於散射自關於該物件的該表面之該等特徵之光子，及其中該特徵映射器係配置成藉由分析在該光子檢測器陣列接收之該等光子，用於特徵化關於該物件的該表面之該等特徵。
  22. 如申請專利範圍第21項之裝置，其中該特徵映射 器係配置成用於品質上及/或數量上特徵化關於該物件的該表面之該等特徵。
  23. 如申請專利範圍第22項之裝置，其中數量上特徵化關於該物件的該表面之該等特徵包含決定關於該物件的該表面之特徵的尺寸及/或數量。
  24. 如申請專利範圍第21項之裝置，其中該裝置係可操作來映射其最小尺寸中小於80nm的特徵。
  25. 如申請專利範圍第21項之裝置，其中該裝置係可操作在快於每100秒一個物件之速率處理物件。
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