本申請案主張2014年3月17日申請的標(biāo)題為“圖像傳感器、檢驗系統(tǒng)及檢驗物件的方法(ANIMAGESENSOR,ANINSPECTIONSYSTEMANDAMETHODOFINSPECTINGANARTICLE)”且以引用的方式并入本文中的第61/954,328號美國臨時專利申請案的優(yōu)先權(quán)。本申請案涉及以下專利申請案：由布朗(Brown)等人在2014年5月8日申請的標(biāo)題為“低噪聲傳感器及使用低噪聲傳感器的檢驗系統(tǒng)(Low-NoiseSensorAndAnInspectionSystemUsingALow-NoiseSensor)”的序列號為14/273,424的美國專利申請案；由阿姆斯特朗(Armstrong)等人在2007年5月25日申請的標(biāo)題為“使用背側(cè)照明線性傳感器的檢驗系統(tǒng)(InspectionSystemUsingBackSideIlluminatedLinearSensor)”的第11/805,907號美國專利申請案；由布朗等人在2012年2月1日申請的標(biāo)題為“高密度數(shù)字化器(High-densitydigitizer)”的第13/364,308號美國專利申請案；由布朗等人在2013年12月4日申請的標(biāo)題為“用于使用脈沖照明的移動圖像的高速獲取的方法及設(shè)備(Methodandapparatusforhigh-speedacquisitionofmovingimagesusingpulsedillumination)”的第14/096,911號美國專利申請案；由布朗等人在2012年9月18日申請的標(biāo)題為“用于高速圖像獲取及檢驗系統(tǒng)的基于插入器的成像傳感器(InterposerBasedImagingSensorforHigh-SpeedImageAcquisitionandInspectionSystems)”的第13/622,155號美國專利申請案；及由徹恩(Chern)等人在2013年3月10日申請的標(biāo)題為“具有硼層的背側(cè)照明傳感器(Back-IlluminatedSensorWithBoronLayer)”的第13/792,166號美國專利申請案。其也涉及以下專利：布朗等人的標(biāo)題為“TDI傳感器的持續(xù)計時(ContinuousClockingofTDISensors)”的第7,609,309號美國專利；布朗等人的標(biāo)題為“用于TDI傳感器的持續(xù)計時的設(shè)備(ApparatusforContinuousClockingofTDISensors)”的第7,952,633號美國專利；及布朗等人的“用于高速檢驗的具有本地化驅(qū)動及信號處理電路的TDI傳感器模塊(TDISensorModuleswithLocalizedDrivingandSignalProcessingCircuitryforHighSpeedInspection)”的第8,624,971號美國專利。所有這些專利及申請案以引用的方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域：
：本申請案涉及適于在真空UV(VUV)、深UV(DUV)、可見近紅外(NIR)波長下檢測圖像的圖像傳感器，且涉及并入有此類傳感器的檢驗系統(tǒng)。特定來說，其涉及傳感器及用于制造具有低噪聲及高靈敏度的傳感器的方法。所述傳感器特別適用于檢驗系統(tǒng)，其包含用于檢驗光掩模、光罩及半導(dǎo)體晶片的檢驗系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：：集成電路產(chǎn)業(yè)要求具有越來越高靈敏度的檢驗工具來檢測更小缺陷及微粒，包含具有接近10nm或更小的尺寸的缺陷及微粒。此外，這些檢驗工具必須高速操作以便通常在一小時以內(nèi)檢驗光掩模、光罩或晶片的100％或大部分面積。一些應(yīng)用要求在一小時內(nèi)檢驗許多(例如約50或100個)晶片。通常，相比于較長波長，短波長(例如UV、深UV(DUV)及真空UV(VUV)波長)對于檢測小缺陷及微粒具有更高靈敏度。光掩?；蚬庹值臋z驗最佳使用相同于用于光刻的波長來完成，對于最為關(guān)鍵的光刻步驟所述波長一般為大體上193.4nm的波長且對于不太關(guān)鍵的步驟為大體上248nm的波長。高速檢驗要求具有高靈敏度及低噪聲的傳感器以便檢測從小微?；蛉毕萆⑸涞纳倭抗饣蛟试S檢測歸因于圖案缺陷所致的小反射率改變。非常期望一種可檢測一個或一些光子的光度的改變的圖像傳感器。此項技術(shù)中已知硅CMOS及CCD圖像傳感器。CCD圖像傳感器特別適合用于半導(dǎo)體晶片、光掩模及光罩的高速檢驗系統(tǒng)，這是因為此類傳感器的電子噪聲相當(dāng)?shù)颓覈?yán)格遵循泊松(Poisson)統(tǒng)計分布(除因從宇宙射線吸收帶電微粒或放射性衰變所致的非常罕見事件外，其為稀有的且通常可通過圖像處理軟件濾除)。如果硅CCD圖像傳感器冷卻到約100°K且以相對較低速度(例如每秒數(shù)十萬個像素的速率或更小)讀出且使用適當(dāng)驅(qū)動及讀取電子裝置，那么所述傳感器可具有等效于約2電子RMS的噪聲電平。此類傳感器在以類似速度但在更接近室溫的溫度(例如約-10℃)下操作時可具有等效于約5到10電子RMS的噪聲電平。然而，高速檢驗系統(tǒng)要求每秒數(shù)十億像素的數(shù)據(jù)速率，其通常通過以每秒數(shù)百萬到數(shù)千萬像素的速率同時讀取數(shù)十或數(shù)百個像素(子取樣)來實現(xiàn)。這些高數(shù)據(jù)速率及在相同時間操作的許多輸出通道產(chǎn)生數(shù)瓦熱，冷卻到室溫以下是不切實際的。高速操作自身也產(chǎn)生較多電噪聲，且在與高操作溫度結(jié)合時，可導(dǎo)致等效于約20到40電子RMS的噪聲電平。CMOS傳感器通常比CCD傳感器具有更高噪聲電平，這是因為CMOS晶體管在硅表面上具有溝道，從而導(dǎo)致從硅到二氧化硅界面的噪聲(此歸因于所述界面處的缺陷及陷阱(trap))。此外，此來自表面缺陷及陷阱的噪聲不嚴(yán)格遵循泊松統(tǒng)計。即使RMS噪聲為低噪聲，但高噪聲尖波仍遠(yuǎn)頻繁于泊松統(tǒng)計所預(yù)期。對于檢驗系統(tǒng)來說，這是嚴(yán)重問題，因為這些高噪聲尖波可導(dǎo)致缺陷的錯誤檢測。具有CMOS檢測器的系統(tǒng)在其最高靈敏度模式中操作時可具有報告?zhèn)稳毕萋实淖罡咚俾省⑿枰匦聶z驗以分開偽缺陷與真缺陷，從而使所述檢驗減慢。對于UV波長，當(dāng)在硅中吸收光子時，通常僅產(chǎn)生單電子空穴對，但偶爾可產(chǎn)生兩對，從而導(dǎo)致每經(jīng)吸收光子的平均產(chǎn)量稍大于1。在DUV及VUV波長下，產(chǎn)生第二電子空穴對的概率增大使得平均電子產(chǎn)量增大。舉例來說，當(dāng)在硅中吸收193nm真空波長的光子時，平均產(chǎn)量為每經(jīng)吸收電子約1.7電子空穴對。對于當(dāng)前用于半導(dǎo)體檢驗系統(tǒng)中的波長及可能在今后數(shù)年內(nèi)使用的波長，電子空穴對產(chǎn)量將不超過2。因此，硅CCD及CMOS傳感器無法在感測可見、UV、DUV或VUV波長時可靠地檢測一個或一些光子。此項技術(shù)中已知雪崩光電二極管。雪崩光電二極管在與硅相隔約一百或數(shù)百微米距離內(nèi)使用相對較大反向偏壓電壓(數(shù)十到數(shù)百伏特)以便從通過光子吸收產(chǎn)生的單載子產(chǎn)生多個載子(電子或空穴)。當(dāng)光子被吸收時，在感測UV輻射時通常接近所述表面產(chǎn)生電子空穴對，這是因為在UV波長下具有強硅吸收。所述偏壓電壓使載子加速。當(dāng)載子已加速到足夠高速度而具有約3.7eV能量時，其可通過碰撞產(chǎn)生額外電子空穴對。此過程可重復(fù)數(shù)次，從而產(chǎn)生更多載子，且因此產(chǎn)生大信號。最常見的雪崩二極管在n型硅中吸收入射光且施加偏壓電壓以使空穴遠(yuǎn)離所述表面加速。這是因為硅上的表面缺陷趨向于具有正電荷且吸引電子。此外，為制作使用電子而非空穴的雪崩檢測器，要求將光吸收硅摻雜到p型硅。硼為實際上可用于硅的唯一p型摻雜劑。硼容易擴散到二氧化硅中，從而在所述氧化物中產(chǎn)生正電荷。這進一步增大表面處的電子重組速率且使常規(guī)基于電子的雪崩光電二極管針對UV、DUV及VUV波長相對低效。在硅中，空穴的雪崩增益及遷移率皆低于電子。因此，使用空穴的雪崩二極管需要在硅中具有更長長度及/或更高操作電壓以便實現(xiàn)給定增益因子。因此，需要一種克服上述一些或所有缺點的傳感器。特定來說，需要一種可在以極高數(shù)據(jù)速率(例如每秒十億像素)操作時檢測極低水平的UV、DUV及/或VUV光的圖像傳感器。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明描述一種示范性檢驗系統(tǒng)。此檢驗系統(tǒng)包含照明源、光學(xué)裝置及檢測器。所述照明源包含在一個或一些離散波長下產(chǎn)生光的UV、DVU或VUV激光器，或所述照明源包含發(fā)射寬帶光(包含在UV、DVU及/或VUV波長下的光)的激光保持等離子體光源。所述光學(xué)裝置經(jīng)配置以引導(dǎo)并聚焦來自所述照明源的輻射到樣本上。所述樣本由置物臺支撐，在檢驗期間所述置物臺相對于光學(xué)裝置移動。所述檢測器經(jīng)配置以接收從所述樣本反射或散射的光，其中光學(xué)裝置進一步經(jīng)配置以收集、引導(dǎo)并聚焦所述經(jīng)反射或散射光到所述檢測器上。所述檢測器包含如下文所描述的一或多個背側(cè)照明雪崩圖像或線傳感器。在一個實施例中，至少一個圖像傳感器為背側(cè)照明雪崩時間延遲積分(TDI)傳感器。所述示范性檢驗系統(tǒng)可包含從不同入射角及/或不同方位角及/或在不同波長及/或偏振狀態(tài)下照明所述樣本的一或多個照明路徑。所述示范性檢驗系統(tǒng)可包含收集由所述樣本以不同方向反射或散射及/或?qū)Σ煌ㄩL及/或不同偏振狀態(tài)靈敏的光的一或多個收集路徑。所述示范性檢驗系統(tǒng)可包含在兩側(cè)上具有用于同時讀出兩個不同信號的讀出電路的背側(cè)照明雪崩TDI傳感器。本發(fā)明描述一種檢驗樣本的示范性方法。所述示范性方法包含引導(dǎo)并聚焦來自照明源的輻射到所述樣本上。所述樣本由置物臺支撐，在檢驗期間所述置物臺相對于光學(xué)裝置移動。所述方法進一步包含使用光學(xué)裝置來收集、引導(dǎo)并聚焦由所述樣本反射或散射的光到檢測器上。所述檢測器包含一或多個背側(cè)照明雪崩圖像或線傳感器。至少一個圖像傳感器可為背側(cè)照明雪崩TDI傳感器。本發(fā)明描述示范性背側(cè)照明雪崩圖像及線傳感器。所述示范性圖像及線傳感器可運用CMOS或CCD技術(shù)來制造。所述示范性圖像及線傳感器使用電子以用高量子效率檢測近IR、可見、UV、DUV及/或VUV光。所述示范性圖像及線傳感器將純硼層并入其背側(cè)(照明)表面上。所述純硼層防止在所述表面上生長原生氧化物。此外，所述硼的部分?jǐn)U散到所述硅中達(dá)短距離以恰在所述表面下方產(chǎn)生高度摻雜p型半導(dǎo)體層。此p型層結(jié)合經(jīng)施加背側(cè)負(fù)偏壓電壓驅(qū)動電子使其遠(yuǎn)離所述表面且最小化所述表面處或附近的光子-電子重組。本發(fā)明描述一種用于制造背側(cè)照明雪崩圖像及線傳感器的示范性方法。此方法包含在硅晶片上的本征或輕p型摻雜(例如約1011到2×1013摻雜劑原子每立方厘米(cm3))外延硅層中制造前側(cè)CMOS或CCD電路及像素。在至少部分制造所述前側(cè)電路之后，所述晶片經(jīng)拋光或蝕刻以至少曝光光敏(背側(cè))區(qū)。此方法進一步包含在所述外延硅層的背側(cè)表面上沉積薄型(例如2nm到6nm厚)純硼層。在一些實施例中，在硼沉積期間，使所述晶片保持處于高溫(例如700℃到950℃)達(dá)數(shù)分鐘或數(shù)十分鐘，以驅(qū)入所述硼的部分作為所述硅的摻雜劑。附圖說明圖1說明并入有包括背側(cè)照明雪崩圖像或線傳感器的檢測器的示范性檢驗系統(tǒng)。圖2A及2B說明結(jié)合一或多個收集通道及一或多個背側(cè)照明雪崩線傳感器使用線照明的示范性檢驗系統(tǒng)。圖3說明具有法向照明及斜照明以及背側(cè)照明雪崩圖像或線傳感器的示范性檢驗系統(tǒng)。圖4說明具有明場照明通道及暗場照明通道以及背側(cè)照明雪崩圖像傳感器的示范性檢驗系統(tǒng)。圖5說明并入有分裂讀出背側(cè)照明雪崩圖像傳感器的示范性檢驗系統(tǒng)。圖6說明并入有背側(cè)照明雪崩感測的二維(2D)CMOS圖像傳感器的示范性布局。圖7說明并入有背側(cè)照明雪崩感測的線傳感器的示范性布局。圖8說明并入有背側(cè)照明雪崩感測的2DCCD圖像傳感器的示范性布局。圖9說明背側(cè)照明雪崩圖像及線傳感器的設(shè)計及制造的關(guān)鍵方面。圖10說明使用CCD技術(shù)的背側(cè)照明雪崩圖像傳感器的設(shè)計及制造的關(guān)鍵方面。具體實施方式本發(fā)明涉及用于半導(dǎo)體檢驗系統(tǒng)的傳感器的改進。提出下列描述以使所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員能夠制作并使用如就特定應(yīng)用與其需求而提供的本發(fā)明。如本文所使用，出于描述目的，方向術(shù)語(例如“頂部”、“底部”、“上方”、“下方”、“上”、“向上”、“下”、“往下”、“向下”、“前側(cè)”及“背側(cè)”)希望提供相對位置，且并非希望指定絕對參考系。如本文所使用，術(shù)語圖像傳感器及線傳感器可互換，只是描述涉及明確包括2D像素陣列的傳感器(一般稱為圖像傳感器)或描述涉及明確由1D像素線組成的傳感器(一般稱為線傳感器)除外。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將明白對優(yōu)選實施例的各種修改，且本文所定義的一般原理可應(yīng)用于其它實施例。因此，本發(fā)明并非希望受限于所展示及所描述的特定實施例，而是被賦予與本文所揭示的原理及新穎特征一致的最廣范圍。圖1說明經(jīng)配置以測量樣本108(例如晶片、光罩或光掩模)的示范性檢驗系統(tǒng)100。樣本108放置于置物臺112上以便促進樣本108移動到光學(xué)裝置下方的不同區(qū)域。置物臺112可包括X-Y置物臺或R-θ置物臺。在一些實施例中，置物臺112可在檢驗期間調(diào)整樣本108的高度以維持焦點。在其它實施例中，物鏡105可經(jīng)調(diào)整以維持焦點。照明源102可包括一或多個激光器及/或?qū)拵Ч庠础Ｕ彰髟?02可發(fā)射DUV及/或VUV輻射。包含物鏡105的光學(xué)裝置103朝向樣本108引導(dǎo)所述輻射并使所述輻射聚焦于樣本108上。光學(xué)裝置103也可包括反射鏡、透鏡及/或分束器。從樣本108反射或散射的光被光學(xué)裝置103收集、引導(dǎo)并聚焦到在檢測器組合件104內(nèi)的檢測器106上。檢測器組合件104包含檢測器106。檢測器106包括如本文所描述的背側(cè)照明雪崩圖像或線傳感器。檢測器106可包含二維圖像傳感器或一維線傳感器。在一個實施例中，檢測器106的輸出被提供到計算系統(tǒng)114，計算系統(tǒng)114分析所述輸出。計算系統(tǒng)114由可存儲于載體媒體116上的程序指令118配置。檢驗系統(tǒng)100的一個實施例照明樣本108上的線，并將經(jīng)散射及/或經(jīng)反射光收集于一或多個暗場及/或明場收集通道中。在此實施例中，檢測器106可包含背側(cè)照明雪崩線傳感器。檢驗系統(tǒng)100的另一實施例照明樣本108上的多個光點，并將經(jīng)散射及/或經(jīng)反射光收集于一或多個暗場及/或明場收集通道中。在此實施例中，檢測器106可包含二維背側(cè)照明雪崩圖像傳感器，或其可包括多個離散背側(cè)照明雪崩傳感器。檢驗系統(tǒng)100的各種實施例的額外細(xì)節(jié)可見于以下專利及專利申請案：由羅馬諾夫斯基(Romanovsky)等人在2012年7月9日申請的標(biāo)題為“晶片檢驗系統(tǒng)(WAFERINSPECTIONSYSTEM)”的第13/554,954號美國專利申請案；在2009年7月16日公開的阿姆斯特朗等人的第2009/0180176號美國公開專利申請案；在2007年1月4日公開的莊(Chuang)等人的第2007/0002465號美國公開專利申請案；在1999年12月7日頒發(fā)的謝弗(Shafer)等人的第5,999,310號美國專利；及在2009年4月28日頒發(fā)的梁(Leong)等人的第7,525,649號美國專利。所有這些專利及專利申請案以引用的方式并入本文中。圖2(A)及2(B)說明根據(jù)本發(fā)明的其它示范性實施例的并入有本文所描述的傳感器及/或方法的暗場檢驗系統(tǒng)的方面。在圖2(A)中，照明光學(xué)裝置201包括產(chǎn)生光202的DUV或VUV激光器系統(tǒng)220，光202在受檢驗晶片或光掩模(樣本)211的表面上被反射鏡或透鏡203聚焦成線205。收集光學(xué)裝置210使用透鏡及/或反射鏡(例如212及213)將從線205散射的光引導(dǎo)到傳感器215。所述收集光學(xué)裝置的光學(xué)軸214不在線205的照明平面中。在一些實施例中，軸214近似垂直于線205。傳感器215包括背側(cè)照明雪崩陣列傳感器，例如如本文所描述的背側(cè)照明雪崩線傳感器。圖2(B)說明每一個大體上類似于圖2(A)的收集光學(xué)裝置210的多個暗場收集系統(tǒng)(分別為231、232及233)的一個實施例。收集系統(tǒng)231、232及233結(jié)合大體上類似于圖2(A)中的照明光學(xué)裝置201的照明光學(xué)裝置來使用。所述暗場收集系統(tǒng)中的一或多者包含背側(cè)照明雪崩圖像或線傳感器。樣本211支撐于置物臺221上，所述置物臺221移動待于所述光學(xué)裝置下方檢驗的區(qū)。置物臺221可包括X-Y置物臺或R-θ置物臺，其優(yōu)選在檢驗期間大體上連續(xù)地移動以便在最小停滯時間內(nèi)檢驗所述樣本的大部分面積。根據(jù)圖2(A)及2(B)中所說明的實施例的檢驗系統(tǒng)的更多細(xì)節(jié)可見于第7,525,649號美國專利。以引用的方式并入本文中的第6,608,676號美國專利也描述適于檢驗未經(jīng)圖案化或經(jīng)圖案化晶片的線照明系統(tǒng)。圖3說明經(jīng)配置以使用法向照明光束及斜照明光束兩者來檢測樣本上的微?；蛉毕莸臋z驗系統(tǒng)300。在此配置中，DUV或VUV激光器系統(tǒng)330提供激光束301。透鏡302使光束301聚焦通過空間濾光器303。透鏡304使所述光束準(zhǔn)直并將所述光束傳送到偏振分束器305。分束器305將第一偏振分量傳遞到法向照明通道且將第二偏振分量傳遞到斜照明通道，其中所述第一分量及所述第二分量是正交的。在法向照明通道306中，第一偏振分量被光學(xué)裝置307聚焦且被反射鏡308反射并朝向樣本309的表面。由樣本309(例如晶片或光掩模)散射的輻射被拋物面反射鏡310收集并聚焦到背側(cè)照明雪崩傳感器311。在斜照明通道312中，第二偏振分量被分束器305反射到反射鏡313，反射鏡313反射此光束使其通過半波片314并被光學(xué)裝置315聚焦到樣本309。源自斜通道312中的斜照明光束且由樣本309散射的輻射被拋物面反射鏡310收集并聚焦到背側(cè)照明雪崩傳感器311。所述傳感器及所述照明區(qū)(來自表面309上的法向照明通道及斜照明通道)優(yōu)選在拋物面反射鏡310的焦點處。拋物面反射鏡310將從樣本309散射的輻射準(zhǔn)直成經(jīng)準(zhǔn)直光束316。經(jīng)準(zhǔn)直光束316接著被物鏡317聚焦且通過分析器318聚焦到傳感器311。應(yīng)注意，也可使用具有除拋物面形狀外的形狀的彎曲鏡像表面。儀器320可提供光束與樣本309之間的相對運動使得光點跨樣本309的表面進行掃描。在2001年3月13日發(fā)布且以引用的方式并入本文中的第6,201,601號美國專利更詳細(xì)地描述檢驗系統(tǒng)300。圖4說明配置為具有明場及暗場檢驗?zāi)Ｊ降臋z驗系統(tǒng)的示范性折反射成像系統(tǒng)400。系統(tǒng)400可并入有兩個照明源：激光器401、及寬帶光照明模塊420。在暗場模式中，調(diào)適光學(xué)裝置402控制受檢驗表面上的激光照明光束大小及輪廓。機械外殼404包含孔徑及窗403、及棱鏡405以沿光學(xué)軸重新引導(dǎo)激光使其法向入射到樣本408的表面。棱鏡405還將來自樣本408的表面特征的鏡面反射引導(dǎo)到物鏡406外。物鏡406收集由樣本408散射的光并使所述光聚焦到傳感器409上。用于物鏡406的透鏡可以下列裝置的一般形式提供：折反射物鏡412；聚焦透鏡群組413；及鏡筒透鏡區(qū)段414，其可任選地包含縮放能力。在明場模式下，寬帶照明模塊420將寬帶光引導(dǎo)到分束器410，分束器410朝向聚焦透鏡群組413及折反射物鏡412反射所述光。折反射物鏡412使用所述寬帶光照明樣本408。從所述樣本反射或散射的光被物鏡406收集并聚焦于傳感器409上。寬帶照明模塊420包括(例如)激光保持等離子體光源或弧光燈。寬帶照明模塊420也可包含自動聚焦系統(tǒng)以提供信號以控制樣本408相對于折反射物鏡412的高度。傳感器409包含如本文所描述的背側(cè)照明雪崩圖像傳感器。在一個實施例中，傳感器409包括用于暗場成像的背側(cè)照明雪崩圖像傳感器及用于明場成像的背側(cè)照明圖像傳感器。兩個圖像傳感器均可在TDI模式中操作。在2007年1月4日公開且以引用的方式并入本文中的第2007/0002465號公開專利申請案更詳細(xì)地描述系統(tǒng)400。圖5展示同時檢測一個背側(cè)照明雪崩圖像傳感器570上的兩個圖像或信號通道的光罩、光掩?；蚓瑱z驗系統(tǒng)500。背側(cè)照明雪崩圖像傳感器570包括分裂讀出圖像傳感器。照明源509并入有DUV激光。所述DUV激光的操作波長可短于約200nm，例如近似193nm波長。當(dāng)受檢驗對象530是透明(例如，光罩或光掩模)時，所述兩個通道可包括經(jīng)反射及經(jīng)透射強度，或可包括兩種不同照明模式，例如入射角、偏振狀態(tài)、波長范圍或其一些組合。使用通道一照明中繼器515及通道二照明中繼器520將所述光引導(dǎo)到受檢驗對象530。受檢驗對象530可為待檢驗的光罩、光掩模、半導(dǎo)體晶片或其它物件。圖像中繼光學(xué)裝置540可將由受檢驗對象530反射及/或透射的光引導(dǎo)到通道一圖像模式中繼器555及通道二圖像模式中繼器560。通道一圖像模式中繼器555經(jīng)調(diào)諧以檢測對應(yīng)于通道一照明中繼器515的反射或透射，而通道二圖像模式中繼器傳感器560經(jīng)調(diào)諧以檢測對應(yīng)于通道二照明中繼器520的反射或透射。通道一圖像模式中繼器555及通道二圖像模式中繼器傳感器560又將其輸出引導(dǎo)到背側(cè)照明雪崩傳感器570。對應(yīng)于所述兩個通道的經(jīng)檢測信號或圖像的數(shù)據(jù)被展示為數(shù)據(jù)590且傳輸?shù)接嬎銠C(未展示)以進行處理。可經(jīng)配置以測量從光罩或光掩模透射及反射的光的光罩及光掩模檢驗系統(tǒng)及方法的其它細(xì)節(jié)在2008年4月1日頒發(fā)給科瓦姆(Kvamme)等人的第7,352,457號美國專利及、1996年10月8日頒發(fā)給埃墨里(Emery)等人的第5,563,702號美國專利中予以描述，所述兩個專利以引用的方式并入本文中。關(guān)于圖像傳感器570的示范性實施例的額外細(xì)節(jié)提供于以下專利及專利申請案中：由布朗等人在2013年12月4日申請的標(biāo)題為“用于使用脈沖照明的移動圖像的高速獲取的方法及設(shè)備(Methodandapparatusforhigh-speedacquisitionofmovingimagesusingpulsedillumination)”的第14/096,911號美國專利申請案；及在2009年5月5日頒發(fā)的布朗等人的標(biāo)題為“用于多個圖像的同時高速獲取的方法及設(shè)備(METHODANDAPPARATUSFORSIMULTANEOUSHIGH-SPEEDACQUISITIONOFMULTIPLEIMAGES)”的第7,528,943號美國專利。這些專利及專利申請案以引用的方式并入本文中。圖6展示基于CMOS成像技術(shù)的2D背側(cè)照明雪崩圖像傳感器600的示范性布局。所述圖像傳感器包括2D像素P陣列，像素P又包括光信號收集區(qū)601及相關(guān)聯(lián)像素電路602。所述像素排列成列(例如604)及行(例如605)。圖9中說明像素的關(guān)鍵特征，在下文對其進行描述。行選擇信號(未展示)引導(dǎo)一行的所有像素輸出其信號。列選擇器606可選擇一列并經(jīng)由緩沖器、放大器或模/數(shù)轉(zhuǎn)換器607將其信號引導(dǎo)到輸出端(例如608)。圖像傳感器600可以模擬或數(shù)字格式輸出其信號。通常，圖像傳感器600具有多個輸出端以便能夠以每秒十億像素的總數(shù)據(jù)速率輸出圖像數(shù)據(jù)。圖7展示背側(cè)照明雪崩線傳感器700的示范性布局。多個像素(例如701)排列成一條線。兩個或多于兩個控制電壓702及703連接到像素以控制將電子積累于像素內(nèi)的何處，如下文在圖9的描述中所解釋。在一個實施例中，每一像素連接到讀出寄存器704。讀出寄存器布置成線。水平時鐘705及706控制從一個水平寄存器到下一個水平寄存器的電子傳送以便允許信號發(fā)送到707(其包括電荷/電壓轉(zhuǎn)換器、緩沖器、及任選地包括放大器)以驅(qū)動輸出端708。在優(yōu)選實施例(未展示)中，讀出寄存器分成多個片段使得使用多個輸出端，其中介于約4個與約128個之間的像素連接到一個輸出端。在另一實施例中，每兩個像素存在一個輸出端且無需讀出寄存器傳送。在另一實施例中，電荷/電壓轉(zhuǎn)換、緩沖、及任選地放大在每一像素處完成且輸出寄存器被一系列開關(guān)取代以允許每一像素依次連接到所述輸出端。在此實施例中，優(yōu)選的是多個輸出端的每個輸出端具有的像素介于2個與128個之間。圖8展示基于CCD成像技術(shù)的2D背側(cè)照明雪崩圖像傳感器800的示范性布局。多個像素(例如801)排列成列及行。垂直時鐘(例如802A、803A、802B及803B)致使積累于圖像中的電子在相同列中從一個像素傳送到下一個像素且最終傳送到水平寄存器804A或水平寄存器804B。水平時鐘805A、806A、805B、806B、805C、806C、805D及806D控制水平寄存器內(nèi)的電子經(jīng)由807A、807B、807C及807D(其各自包括電荷/電壓轉(zhuǎn)換器、緩沖器、及任選地包括放大器)到輸出端808A、808B、808C及808D的傳送。盡管水平時鐘及垂直時鐘被展示為二相時鐘，但這僅用于說明性目的且不限制可如何使用本發(fā)明。二相、三相或四相時鐘可用于水平時鐘及垂直時鐘。水平時鐘及垂直時鐘無需具有相同數(shù)目的相。在一些實施例中，水平寄存器僅在像素陣列的一側(cè)(例如水平寄存器804A)上。盡管每一水平寄存器被展示為分成兩部分，其中每半部分以相反方向傳送，但水平寄存器可為單寄存器，或在優(yōu)選實施例中可分成多個片段，所述片段可皆以彼此相同的方向傳送。因此，輸出端數(shù)目可大于或小于所展示的四個。在一個實施例中，每兩列可存在一個輸出端。下文在圖10中進一步說明且在圖9及10的描述中描述一列傳感器800的部分的布局及此傳感器的其它方面。圖9說明背側(cè)照明雪崩傳感器900的設(shè)計、制造及操作的方面。可使用CMOS或CCD技術(shù)或其組合來制造此傳感器。雙極型晶體管(未展示)可結(jié)合MOS晶體管用于一些電路中。所述傳感器制造在具有介于約20μm與約200μm之間的厚度的本征或輕p型摻雜(摻雜濃度小于或約2×1013cm-3)外延層901中(取決于所要雪崩增益以及其它考慮因素，例如在使所述傳感器變薄之后薄膜的機械強度)。n型層904(具有例如約1016cm-3摻雜濃度)恰形成于所述外延層的頂部(前側(cè))表面下方。在對所述傳感器適當(dāng)加偏壓時，層904形成用于收集并傳送電子的掩埋溝道。摻雜濃度為n型層904的2倍或更高的p+型層905在所述n型層的任一端處。p+型層905通過電觸點(例如912)接地。層905可在多個位置中接地。電介質(zhì)層908在所述外延層的前表面上生長。電介質(zhì)層可包括單電介質(zhì)材料(例如二氧化硅)，或其可包括多層電介質(zhì)材料(例如氮化硅層在二氧化硅層頂部上)、或三層堆疊(例如二氧化硅在氮化硅上，氮化硅在另一二氧化硅上)。通常，電介質(zhì)層厚度在約50nm到約200nm的范圍中。電介質(zhì)層908酌情具有蝕刻到其中的開口以在需要時允許電接觸到底層硅。多個柵極電極(例如920、930、935、940及945)經(jīng)沉積與圖案化于電介質(zhì)層908頂部上。所述柵極電極通常是由多晶硅或鋁制成，但可使用其它導(dǎo)電材料，其包含其它金屬及半金屬化合物(例如TiN)?？蓪λ鰱艠O電極做電連接(例如921、922、931、936、941及946)。在優(yōu)選實施例中，柵極電極例如在932處彼此重疊(如所展示)，以便最小化及控制所述電極邊沿附近的邊緣電場。所述柵極電極由電介質(zhì)材料(未展示)分離?？稍诠饷魠^(qū)內(nèi)或鄰近于光敏區(qū)制造用于放大或處理信號及控制傳感器的電路。此電路通過MOSFET晶體管說明，所述MOSFET晶體管由源極/漏極植入物906(源極及漏極被展示為具有相同植入物，但在一些實施方案中，源極及漏極可被不同地植入)、溝道植入物906、柵極電介質(zhì)909及柵極電極910形成?？蓪Υ司w管做電連接，例如如916、917及915所展示的電連接。通常，此類電路包括許多晶體管。在圖9中展示一個晶體管以說明本發(fā)明傳感器的關(guān)鍵方面而未使所述圖過于復(fù)雜。本文所描述的圖像傳感器的重要方面為在p+摻雜阱905中制造具有n型溝道的MOSFET晶體管，以便使其與外延材料901中的暗電流及光電流隔離，并且使所述晶體管免遭背側(cè)電壓911(其在下文描述)的影響。應(yīng)注意，必要時，柵極電介質(zhì)909可大體上類似于電介質(zhì)層908且可在相同時間形成，或電介質(zhì)層909可以不同于電介質(zhì)層908的材料及/或厚度形成，以獲得所期望晶體管特性。盡管在圖9中說明單MOSFET晶體管，但可酌情使用NMOS、PMOS及雙極型晶體管且必要時可通過適當(dāng)植入層(例如905)進行電隔離。外延層901的背側(cè)(光敏)表面為光999的入射處。純硼層902沉積于外延層901的背側(cè)上。在優(yōu)選實施例中，硼層902介于約3nm與6nm厚之間。遠(yuǎn)薄于約3nm的硼層可具有針孔(pinhole)，以允許下方硅氧化。在曝光于DUV或VUV光的時間延長的情況下，電荷及陷阱積累于二氧化硅中。這些電荷及陷阱降低傳感器性能。厚于約6nm的硼層通常不是優(yōu)選的，這是因為硼吸收UV、DUV及VUV光，使得傳感器靈敏度將因厚硼層而減小。在上文引用的美國專利申請案'166中及專利申請案'166所引用的參考文獻(xiàn)中描述在硅上沉積純硼層的方法。在純硼層902的沉積期間，非常高度摻雜p+層903通過硼的偶然或故意驅(qū)入而形成于外延層的背側(cè)表面處。在一些實施例中，在外延層901的背側(cè)上沉積硼902之后，保持晶片處于高溫(例如介于約800℃與約950℃之間)達(dá)約一分鐘與五分鐘之間，以便驅(qū)入一些硼?？刂茰囟燃皶r間允許調(diào)節(jié)硼分布。n型摻雜層970鄰近于外延層的背側(cè)表面附近的層903。在優(yōu)選實施例中，n型摻雜層970的厚度約為2μm(例如介于約1μm與5μm之間的厚度)且所述n型摻雜劑的濃度約為2×1016cm-3(例如介于約5×1015cm-3與約1017cm-3之間的摻雜劑濃度)。薄型高度摻雜p型層971鄰近于n型摻雜層970。在優(yōu)選實施例中，薄型高度摻雜p型層971中的摻雜劑濃度約為2×1019cm-3(例如介于約5×1018cm-3與約5×1019cm-3之間的摻雜劑濃度)，且薄型高度摻雜p型層971的厚度約為25nm(例如介于約10nm與約50nm之間的厚度)。摻雜劑濃度及厚度的其它組合是可能的。薄型高度摻雜p型層971中作用p摻雜劑的總數(shù)目應(yīng)超過n型摻雜層970中作用摻雜劑的總數(shù)目，使得層970完全耗盡。舉例來說，如果薄型高度摻雜p型層971中的摻雜劑濃度遠(yuǎn)高于2×1019cm-3，那么層971可薄于25nm。對硼層做電連接911使得傳感器背側(cè)可加偏壓到介于約-10V與-400V之間的負(fù)電壓以便使所述傳感器為雪崩傳感器操作。在優(yōu)選實施例中，一或多個抗反射層980沉積于硼層上以便減小傳感器在所關(guān)注波長下的反射率且因此改進傳感器在所述波長下的靈敏度。當(dāng)光999被吸收于硅中時，產(chǎn)生電子空穴對。空穴移動到背側(cè)表面，在背側(cè)表面重組，而電子通過由觸點911施加到背側(cè)的偏壓電壓朝向n型層904加速。由于n型摻雜層970通過薄型高度摻雜p型層971完全耗盡，因此偏壓電壓的大部分跨層970出現(xiàn)，從而導(dǎo)致所述層內(nèi)的強電場。所述強電場確保多數(shù)電子將獲得足夠能量以在其行進通過n型摻雜層970時通過碰撞產(chǎn)生額外電子空穴。在具有約50V的經(jīng)施加偏壓電壓(例如介于約10V與約100V之間的偏壓電壓)的一個示范性實施例中，來自光999的每經(jīng)吸收入射光子可產(chǎn)生許多電子(例如介于約10個與約50個之間)。當(dāng)要求電子增益小于約10時，更薄n型摻雜層970(例如約1μm厚的層)可足夠，及/或可使用更低偏壓電壓。電子數(shù)目的放大允許信號相對于傳感器的本征噪聲增大。CMOS技術(shù)由于其非泊松噪聲統(tǒng)計而可能不適于高速圖像檢驗，可通過減小噪聲相對于經(jīng)增大信號水平的非泊松分量的雪崩放大而使CMOS技術(shù)適于圖像檢驗。在足夠高增益(例如約20到30的增益)下，可檢測到高于CMOS或CCD傳感器的噪聲電平的單光子。柵極920可具有兩個或多于兩個電連接，例如如921及922所展示。在此類實施例中，柵極920包括電阻材料(例如本征或輕摻雜多晶硅)使得在所述兩個或多于兩個電觸點之間產(chǎn)生電勢差。此電勢差用于控制將經(jīng)收集電子積累于n型層904中的何處。在局部最大電壓下，電子將積累于柵極920中。舉例來說，如果觸點921處于-5V電壓且觸點922處于-1V電壓，那么電子將積累于922下方。通過在柵極920上使用多個觸點，非單調(diào)電壓分布可經(jīng)產(chǎn)生以在位于遠(yuǎn)離920的任一端的位置下方的位置處積累電子。當(dāng)使用小像素(例如小于約10μm)時，柵極920上的單電勢可用于致使電子積累于柵極920下方的n型層904中。通過使由觸點931對柵極930施加的電壓升高，積累于所述柵極附近的電子將移動到所述柵極下方。當(dāng)需要高速操作時，更高電壓(例如10V到15V)可用于更快地移動電子。當(dāng)像素為小像素(例如小于約10μm)且所期望操作速度未過高時，柵極930上的電壓可足以足夠快地清空來自所述像素的電荷而無需電極920上的電壓梯度的協(xié)助。在優(yōu)選實施例中，如上文所描述的電極920上的電壓梯度確保電子快速地傳送到柵極930下方。與施加到柵極930的電壓相比具有更偏正的電壓(例如偏正數(shù)伏特)通過觸點936施加到柵極935。這致使電子快速地移動到柵極936下方。電子可以數(shù)十納秒移動。將柵極930降低到小于由電極922施加到柵極920的電壓會停止電子到柵極935下方的區(qū)域的傳送且允許下一個圖像像素積累于柵極920下方。在一個實施例中，例如圖7中所說明的傳感器700，水平讀出寄存器包括類似于布置成垂直于圖9的平面的線的940的一系列柵極。電子可通過對施加到柵極的電壓適當(dāng)?shù)嘏判?如常用于CCD中)而從一個柵極傳送到另一個柵極。可根據(jù)應(yīng)用要求使用更多或更少柵極。浮動擴散區(qū)(例如在觸點948下方所展示)在水平寄存器的端處用于電荷/電壓轉(zhuǎn)換。在傳感器700中，浮動擴散區(qū)可不定位成緊鄰于光收集像素。圖9中如此描繪僅出于方便目的。下文描述浮動擴散區(qū)的操作。在另一實施例中，例如圖6中所說明的傳感器600，可不存在水平讀出寄存器(且可省略柵極940)，且電子可直接傳送到浮動擴散區(qū)，例如觸點948下方的區(qū)。復(fù)位晶體管(例如受柵極電極945控制且連接到復(fù)位電壓949的復(fù)位晶體管)可用于在傳送來自像素的電子之前復(fù)位浮動擴散區(qū)。浮動擴散區(qū)將電子的電荷轉(zhuǎn)換成電壓且通常用于CCD傳感器及CMOS傳感器中且此處將不再詳細(xì)描述。在此實施例中，由于浮動擴散區(qū)及復(fù)位晶體管在光敏區(qū)中，因此必要時復(fù)位晶體管及浮動擴散區(qū)可通過使p+摻雜區(qū)域905延伸于復(fù)位晶體管及浮動擴散區(qū)下方而與光電流及暗電流隔離(如在950處所展示)。948上的輸出電壓可在連接到行或列選擇、裝置輸出端或模/數(shù)轉(zhuǎn)換器之前連接到緩沖器或放大器。在傳感器600中，每一光敏像素可具有其自身的浮動擴散區(qū)。在傳感器700中，多個像素可通過水平寄存器共享浮動擴散區(qū)。在任一情況下，浮動擴散區(qū)的操作原理大體上類似。存在其中可制造圖9的傳感器的多于一個序列。在一個優(yōu)選實施例中，形成前側(cè)摻雜區(qū)域(例如904、905、906及907)、電介質(zhì)層(例如908及909)及多晶硅柵極電極(例如920及通常一些其它柵極電極)，同時外延層901在晶片表面上。在優(yōu)選實施例中，在所述過程中，此階段未形成金屬層。接著，通過拋光及/或蝕刻來移除所述晶片的全部或部分以將(至少)所述外延層的背側(cè)表面曝光于所述傳感器的光敏區(qū)域中。由于鄰近于所述晶片的外延層表面比大部分外延層具有更高缺陷集中度，因此有利的是拋光或蝕除數(shù)微米外延層背側(cè)以便改進傳感器效率。一旦外延層背側(cè)的光敏區(qū)被曝光，則可通過在非常高摻雜劑濃度下進行原位p型摻雜來生長外延硅層而在經(jīng)曝光表面上生長薄型高度摻雜p型層971。接著，可通過進行原位n型摻雜而在層971上生長n型摻雜層970。由于一些硼(p型摻雜劑)可在層970生長時擴散，因此層971可生長得更薄一些且摻雜劑濃度高于最終所期望厚度及摻雜劑濃度。可將硼層902沉積于n型摻雜層970上且可完成用于產(chǎn)生層903的任何額外所需硼驅(qū)入。如果需要，那么在所述過程中可在此階段或隨后沉積抗反射層。在高溫背側(cè)過程已完成之后，可將金屬層沉積并圖案化于前表面上。在替代實施例中，首先通過進行原位n型摻雜而在襯底晶片上外延地生長n型摻雜層970，接著在n型摻雜層970的頂部上外延地生長薄型高度摻雜p型層971。接著，在高度摻雜p型層971的頂部上外延地生長外延層901。接著，可在曝光n型摻雜層970的背側(cè)之前，在外延層901的頂部表面上完成整個前側(cè)處理(包含金屬層)。由于重要的是在后續(xù)處理步驟期間最小化高度摻雜p型層971中的p型摻雜劑的擴散，因此優(yōu)選應(yīng)使用快速熱退火而非爐冶煉工藝來完成熱處理。接著，在n型摻雜層970上沉積純硼層902?？墒褂眉s450℃的硼沉積溫度以免毀壞前側(cè)的金屬圖案。激光或尖波退火工藝可用于使硼更均勻且驅(qū)入一些硼以形成摻雜層903。在上文引用的美國專利申請案'166中描述制造背側(cè)照明涂覆硼的圖像傳感器的方法。如果曝光外延層背側(cè)的過程不移除全部晶片，那么所述晶片必須為本征或極輕摻雜晶片(例如小于約2×1013cm-3的摻雜濃度)或必須通過厚電介質(zhì)層在其背側(cè)上受保護，以便使所述晶片在施加到外延層背側(cè)的反向偏壓電壓下不導(dǎo)電。圖10說明使用CCD技術(shù)的背側(cè)照明雪崩圖像傳感器1000的設(shè)計、制造及操作的方面。圖10中所展示的許多特征具有大體上類似于圖9的對應(yīng)特征的功能且以大體上類似于圖9的對應(yīng)特征的方式來制造及操作。除非有必要解釋專用于背側(cè)照明雪崩圖像傳感器1000的方面，否則此類特征使用相同于圖9的標(biāo)記數(shù)字進行標(biāo)記且此處將不作進一步描述。在圖像傳感器1000中，一列光敏像素形成于柵極1020、1022、1024及1026下方。對這些柵極分別做電連接1021、1023、1025及1027。盡管展示僅四個柵極以免使所述圖過于雜亂，但在優(yōu)選實施例中將使用更多很多的柵極以便形成大量光收集像素(例如介于約4個與4000個像素之間)。所述柵極用于控制電荷存儲且將經(jīng)存儲電荷從一個像素傳送到另一個像素。如在CCD技術(shù)中所熟知，所述柵極可配置為二相、三相或四相時鐘(即，每像素分別存在二個、三個或四個柵極)。二相時鐘可僅在一個方向上傳送電荷，且在僅要求在一個方向上傳送的情況下具有簡化驅(qū)動電子裝置的優(yōu)點。三相及四相時鐘具有能夠在任一方向上傳送經(jīng)存儲電荷的優(yōu)點。如所熟知，必須保持每一像素中柵極中的一者比接地偏正數(shù)伏特(例如偏正約5V到15V)，而相鄰電極保持相對于接地偏負(fù)數(shù)伏特(例如約-5V到-15V)以將電子從外延層901吸引到n+摻雜層904的表面附近(但不在所述表面處)，其中將存儲所述電子直到柵極電壓經(jīng)改變以致使傳送所述經(jīng)存儲電荷為止。在TDI傳感器中，所述柵極將以一定速率計時，致使與落于傳感器上的移動圖像同步地傳送電荷(例如與其上固持受檢驗試樣的置物臺的運動同步)。通常，多列像素類似于圖8中所說明布局成2D陣列?？缯麄€陣列連接的垂直時鐘用于在所有列或列的群組內(nèi)同時將一個像素傳送到下一個像素。一或多個水平寄存器用于將信號從每一列傳送到一或多個輸出端。上文所描述的背側(cè)照明雪崩圖像傳感器中的任何者可酌情使用正弦波時鐘或任意波形時鐘來控制在水平及/或垂直方向上電荷的傳送。此類時鐘波形的產(chǎn)生及使用在以下專利及申請案中更詳細(xì)描述：布朗等人的標(biāo)題為“TDI傳感器的持續(xù)計時(ContinuousClockingofTDISensors)”的第7,609,309號美國專利；布朗等人的標(biāo)題為“用于TDI傳感器的持續(xù)計時的設(shè)備(ApparatusforContinuousClockingofTDISensors)”的第7,952,633號美國專利；及由布朗等人在2014年5月8日申請的標(biāo)題為“低噪聲傳感器及使用低噪聲傳感器的檢驗系統(tǒng)(LOW-NOISESENSORANDANINSPECTIONSYSTEMUSINGALOW-NOISESENSOR)”的序列號為14/273,424的美國實用新型專利申請案。所有這些專利及申請案以引用的方式并入本文中?？墒┘拥絺鞲衅鞅硞?cè)上的硼涂層的抗反射涂層的進一步細(xì)節(jié)可見于以下專利申請案：由布朗在2009年6月1日申請的標(biāo)題為“用于適于高處理量檢驗系統(tǒng)的傳感器的抗反射涂層(Anti-ReflectiveCoatingForSensorsSuitableForHighThroughputInspectionSystems)”的第12/476,190號美國專利申請案；及由村松(Muramatsu)等人在2015年1月7日申請的標(biāo)題為“用于背側(cè)照明傳感器的抗反射層(Anti-reflectionLayerforBack-IlluminatedSensor)”的第14/591,325號美國專利申請案。這兩個申請案以引用的方式并入本文中。上文所描述的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及方法的各種實施例僅說明本發(fā)明的原理且并非希望將本發(fā)明的范圍限于所描述的特定實施例。舉例來說，傳感器的像素可布局成不同于所展示的配置，且可包括多于或少于所展示的像素，或輸出端數(shù)目可大于或小于所展示。在一些實施例中，僅可使用一或兩個輸入端。在適用于高速檢驗系統(tǒng)(例如用于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的高速檢驗系統(tǒng)中(其中一些在本文中予以描述))的優(yōu)選實施例中，多個輸出端(例如每兩列數(shù)十個輸出端、數(shù)百個輸出端、或一個輸出端)用于同時輸出多個像素以便實現(xiàn)高數(shù)據(jù)輸出速率。此類傳感器可包括約1000或數(shù)千個像素的線性陣列，或可包括約1000或數(shù)千列的2D陣列且長度介于數(shù)百個像素與數(shù)千個像素之間。當(dāng)前第1頁1 2 3 當(dāng)前第1頁1 2 3