用于使用脈沖照明的移動(dòng)圖像的高速獲取的方法及設(shè)備的制造方法
【專利說明】用于使用脈沖照明的移動(dòng)圖像的高速獲取的方法及設(shè)備
[0001]相關(guān)申請(qǐng)案
[0002]本申請(qǐng)案主張2012年12月10日申請(qǐng)的標(biāo)題為“用于使用脈沖照明的移動(dòng)圖像的高速獲取的方法及設(shè)備(Method And Apparatus For High Speed Acquisit1n Of MovingImages Using Pulsed Illuminat1n) ”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)案61/735，427的優(yōu)先權(quán)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及經(jīng)配置以使用定時(shí)延遲積分及脈沖照明兩者同時(shí)允許高速圖像掃描的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]時(shí)間延遲積分(TDI)為產(chǎn)生可比成像硬件的視野大得多的移動(dòng)對(duì)象的連續(xù)圖像的成像過程。在TDI系統(tǒng)中，圖像光子經(jīng)轉(zhuǎn)換到在包括像素陣列的傳感器中的光電荷。隨著對(duì)象移動(dòng)，光電荷沿著傳感器在像素間平行于移動(dòng)軸而移位。通過使光電荷移位速率與對(duì)象的速度同步，TDI可在移動(dòng)對(duì)象上的固定位置處對(duì)信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行積分以產(chǎn)生圖像?？赏ㄟ^改變圖像運(yùn)動(dòng)的速度且在移動(dòng)的方向中提供更多/更少像素而調(diào)節(jié)總積分時(shí)間。在常規(guī)TDI檢驗(yàn)系統(tǒng)中，讀出電路經(jīng)定位于傳感器的一側(cè)上以讀出積分信號(hào)。TDI檢驗(yàn)系統(tǒng)可用于檢驗(yàn)晶片、掩模及/或光罩。
[0005]在具有連續(xù)照明及移動(dòng)對(duì)象的系統(tǒng)中，必須將TDI與圖像運(yùn)動(dòng)精確同步使得經(jīng)記錄的圖像不會(huì)模糊。此系統(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)為，傳感器的讀出僅可在一個(gè)方向中(即在對(duì)應(yīng)于圖像運(yùn)動(dòng)的方向中)且必須在照明脈沖期間以與對(duì)象相同的掃描速率操作。在具有脈沖照明及移動(dòng)對(duì)象的系統(tǒng)中，可幾乎立即在整個(gè)傳感器區(qū)域上收集圖像。接著可沿傳感器的兩側(cè)讀出圖像，借此有效加倍讀出速度。讀出線速率還可比圖像掃描速率快而不損害最終圖像質(zhì)量，此可進(jìn)一步增加讀出速度。此系統(tǒng)的重要缺點(diǎn)為，照明脈沖必須非常短使得移動(dòng)圖像在曝光時(shí)間期間不產(chǎn)生模糊。隨著脈沖照明時(shí)間接近傳感器線周期，圖像運(yùn)動(dòng)將開始引起顯著模糊，且圖像將嚴(yán)重降級(jí)超過所述閾值。使用非常短的脈沖的此系統(tǒng)的另一缺點(diǎn)為，無法恢復(fù)在傳感器上的有缺陷像素位置處的圖像信息。
[0006]因此，需要提供連續(xù)移動(dòng)對(duì)象、脈沖照明、快速讀出能力及其中傳感器像素有缺陷的圖像信息的恢復(fù)的方法及設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明描述一種隨著連續(xù)移動(dòng)的對(duì)象操作圖像傳感器的方法。在此方法中，可在延長(zhǎng)時(shí)間照明脈沖期間執(zhí)行定時(shí)延遲積分模式(TDI模式)操作。在此TDI模式操作期間，僅在第一方向中移位通過所述圖像傳感器的像素存儲(chǔ)的所有電荷且其跟蹤圖像運(yùn)動(dòng)。值得注意的是，僅在非照明期間執(zhí)行分裂讀出操作。在此分裂讀出操作期間，在所述第一方向中移位通過所述圖像傳感器的第一像素存儲(chǔ)的第一電荷，且同時(shí)在第二方向中移位通過所述圖像傳感器的第二像素存儲(chǔ)的第二電荷，所述第二方向與所述第一方向相反。
[0008]TDI模式操作與照明脈沖同步。在一個(gè)實(shí)施例中，使用電子或光學(xué)同步觸發(fā)TDI模式操作以在照明脈沖的一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)開始。TDI模式操作的時(shí)間包含脈沖照明的周期。在分裂讀出操作期間，圖像傳感器電荷移動(dòng)未與圖像運(yùn)動(dòng)同步。在一個(gè)實(shí)施例中，執(zhí)行分裂讀出操作可包含多個(gè)傳感器輸出信道的并行讀出。
[0009]可在TDI模式操作及分裂讀出操作之前(且在一個(gè)實(shí)施例中，還在TDI模式操作與分裂讀出操作之間)提供閑置操作以促進(jìn)對(duì)象及傳感器讀出的同步或減小檢測(cè)系統(tǒng)的功率消耗。在一個(gè)實(shí)施例中，照明間隔可包含多個(gè)照明脈沖。分析對(duì)應(yīng)于延長(zhǎng)超過一或多個(gè)TDI線周期的多個(gè)照明脈沖的像素輸出可改善接近圖像傳感器上的像素缺陷的圖像質(zhì)量。
[0010]本發(fā)明還描述一種用于檢驗(yàn)或計(jì)量的系統(tǒng)。此系統(tǒng)包含脈沖照明源、圖像傳感器、光學(xué)組件及處理器。照明脈沖可類似于傳感器的線周期或比傳感器的線周期長(zhǎng)。光學(xué)組件經(jīng)配置以從脈沖照明源引導(dǎo)脈沖照明到對(duì)象且從所述對(duì)象引導(dǎo)反射光到圖像傳感器。處理器經(jīng)配置以操作圖像傳感器。配置包含執(zhí)行包含如上文所述的TDI模式操作及分裂讀出操作的過程。
【附圖說明】
[0011]圖1說明使用具有連續(xù)移動(dòng)對(duì)象的脈沖照明的示范性掃描檢驗(yàn)系統(tǒng)。
[0012]圖2A說明具有可獨(dú)立操作的兩側(cè)的示范性圖像傳感器。
[0013]圖2B說明可用于圖像傳感器的示范性CXD柵極的操作。
[0014]圖3A說明針對(duì)具有脈沖照明的系統(tǒng)中的三相位CCD的具有三個(gè)不同操作模式的示范性時(shí)序圖。
[0015]圖3B說明如何基于CCD驅(qū)動(dòng)信號(hào)的序列在傳感器圖像收集及存儲(chǔ)區(qū)域中的不同方向中移位電荷。
[0016]圖4說明針對(duì)三相位(XD的示范性驅(qū)動(dòng)信號(hào)及相關(guān)時(shí)序。
【具體實(shí)施方式】
[0017]圖1說明經(jīng)配置以將脈沖照明源106與例如晶片、掩?；蚬庹值冗B續(xù)移動(dòng)對(duì)象101一起使用的示范性系統(tǒng)100。有利地，脈沖照明106可為長(zhǎng)脈沖。用于脈沖照明106的示范性源可包含Q切換激光或脈沖燈。Q切換激光使用所述激光的光學(xué)共振器內(nèi)的可變化衰減器以產(chǎn)生具有極高峰值功率的光脈沖。這些光脈沖比通過在連續(xù)模式中操作的相同激光產(chǎn)生的脈沖高得多。脈沖燈可通過深紫外線(DUV)準(zhǔn)分子或極紫外線(EUV)源而實(shí)施。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，脈沖持續(xù)時(shí)間接近TDI的線周期或比TDI的線周期長(zhǎng)。對(duì)于I微秒的線周期，適當(dāng)照明可接近500ns或超過數(shù)十乃至數(shù)百微秒，顯著受益于本發(fā)明的所描述的方法。
[0018]在系統(tǒng)100中，光束分離器107將從脈沖照明源106引導(dǎo)照明脈沖到物鏡104，物鏡104將使所述光聚集到對(duì)象101上。接著將引導(dǎo)來自對(duì)象101的反射光到圖像傳感器110。注意為了簡(jiǎn)潔，在圖1中未展示用于光的引導(dǎo)及聚焦的其它眾所周知的光學(xué)組件。例如，1998年2月10日頒布的美國(guó)專利5，717，518及2012年7月9日申請(qǐng)的美國(guó)專利申請(qǐng)案13/554，954 (其兩者以引用的方式并入本文中)描述可用于系統(tǒng)100中的示范性光學(xué)組件。耦合到圖像傳感器110的處理器120經(jīng)配置以提供來自脈沖照明源106的照明脈沖與去往及來自圖像傳感器110的控制及數(shù)據(jù)信號(hào)的同步，以及圖像數(shù)據(jù)的分析(在下文中詳細(xì)描述)。在上文所描述的配置中，對(duì)象101具有對(duì)象運(yùn)動(dòng)103且圖像傳感器110具有圖像運(yùn)動(dòng)109。
[0019]根據(jù)系統(tǒng)100的一個(gè)方面，由于對(duì)象運(yùn)動(dòng)103，照明區(qū)域?qū)⒖鐚?duì)象101連續(xù)移動(dòng)，如由照明區(qū)域102a(例如，時(shí)間周期N)、先前照明區(qū)域102b (例如，時(shí)間周期N-1)及先前照明區(qū)域102c (例如，時(shí)間周期N-2)所指示。照明區(qū)域102a、102b及102c中的每一者可為細(xì)矩形形狀的區(qū)域(為了便于觀看未按比例展示)。注意為了簡(jiǎn)潔，分開展示所述區(qū)域，但或?yàn)榱巳毕輽z測(cè)期間的額外冗余及性能，所述區(qū)域可重疊以提供100%的成像覆蓋。
[0020]圖2A說明包含位于圖像區(qū)域203的每一側(cè)上的兩組讀出電路201A及201B的示范性分裂讀出圖像傳感器110。讀出電路20IA及20IB可包含串行寄存器202A及202B以及讀出放大器204A及204B以及例如傳送門等其它組件。在2009年10月27日頒布的名為“TDI 傳感器的連續(xù)計(jì)時(shí)(Continuous Clocking of TDI Sensors) ”的美國(guó)專利 7，609，309中描述讀出電路201A及201B以及傳感器110的其它組件的示范性實(shí)施例，所述美國(guó)專利以引用的方式并入本文中。圖像區(qū)域203為二維(2D)像素陣列且圖像的每一線在每一方向A及B中同時(shí)讀出。接著，在最簡(jiǎn)單的情況中，一次一個(gè)像素地讀出每一線。因此，在優(yōu)選實(shí)施例中，串行寄存器202A及202B可分成多個(gè)寄存器區(qū)段(例如，圖2A展示每一串行寄存器被分成六個(gè)區(qū)段，借此允許使用多個(gè)放大器204A及204B進(jìn)行并行讀出)。
[0021]值得注意的是，可獨(dú)立操作讀出電路201A及201B，借此允許圖像傳感器110提供兩個(gè)讀出方向A及B。在