[發明專利]雙列并行CCD傳感器及使用傳感器的檢驗系統

有效

• 申請號: 202010430345.6
• 申請日: 2017-04-05
• 公開（公告）號: CN111564462B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 勇-霍·亞歷克斯·莊;張璟璟;S·察梅克;約翰·費爾登;德維斯·孔塔拉托;戴維·L·布朗
• 申請（專利權）人: 科磊股份有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H01L27/148;H04N5/361;H04N5/372;H04N5/3722;H04N5/3725;H04N5/378;G06T7/00;G01N21/956;G01N21/95;H01L29/768
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 劉麗楠

本申請實施例涉及雙列并行CCD傳感器及使用傳感器的檢驗系統。一種雙列并行圖像CCD傳感器利用雙列并行讀出電路，所述雙列并行讀出電路包含兩對交叉連接的轉移門以在高速度下以低噪聲將像素數據(電荷)從一對鄰近像素列交替地轉移到共享輸出電路。沿著所述兩個鄰近像素列以線時鐘速率轉移的電荷通過所述轉移門交替地傳遞到求和門，所述求和門以所述線時鐘速率的兩倍的速率操作以將所述圖像電荷傳遞到所述共享輸出電路。在一個實施例中，利用對稱Y形擴散部來合并來自所述兩個像素列的所述圖像電荷。本發明也描述一種用線時鐘同步來驅動所述雙列并行CCD傳感器的方法。本發明也描述一種使用所述雙列并行CCD傳感器來檢驗樣本的方法。

本申請是申請日為2017年04月05日，申請號為“201780021422.9”，而發明名稱為“雙列并行CCD傳感器及使用傳感器的檢驗系統”的申請的分案申請。

優先權申請案

本申請案主張莊(Chuang)等人于2016年4月6日提出申請的標題為“雙列并行CCD傳感器及使用傳感器的檢驗系統(A DUAL-COLUMN-PARALLEL CCD SENSOR AND INSPECTIONSYSTEMS USING A SENSOR)”的美國臨時專利申請案62/319,130的優先權。

技術領域

本申請案涉及適合用于感測在可見光、UV、深UV(DUV)、真空UV(VUV)、極端UV(EUV)及X射線波長下的輻射且適合用于感測電子或其它帶電粒子的圖像傳感器及相關聯電子電路，且涉及用于操作此些圖像傳感器的方法。所述傳感器及電路尤其適合用于檢驗系統(包含用于檢驗光掩模、光罩及半導體晶片的那些檢驗系統)中。

背景技術

集成電路工業需要提供愈來愈高靈敏度以檢驗較小缺陷及粒子同時針對較低購置成本維持高吞吐量的檢驗工具。半導體工業當前制造具有大約20nm及更小的特征尺寸的半導體裝置。在幾年內，所述工業將制造具有大約5nm的特征尺寸的裝置。大小為僅僅幾納米的粒子及缺陷可能降低晶片合格率且必須經捕獲以確保高合格率生產。此外，已付出努力來加速檢驗以處理從現今的300mm晶片轉變到不久的將來的450mm晶片。因此，半導體工業受對可在高速度下實現高靈敏度的檢驗工具的甚至更大需求驅動。

圖像傳感器是半導體檢驗工具的關鍵組件。其在確定缺陷檢測靈敏度及檢驗速度中扮演著重要角色。考慮其圖像質量、光靈敏度及讀出噪聲性能，CCD廣泛地用作用于半導體檢驗應用的圖像傳感器。存在改善CCD圖像傳感器的靈敏度的兩種基本方式。第一種方式是增加信號的振幅，且第二種方式是降低噪聲電平。在過去幾十年，許多努力已致力于兩種方式。由于已開發了例如背側照射、抗反射涂層、全耗盡及微透鏡等各種技術，因此CCD圖像傳感器的靈敏度已隨著量子效率的進展及因此信號強度的改善而增加。

CCD圖像傳感器遭受三個主要類型的噪聲，即散粒噪聲、暗電流噪聲及讀取噪聲。入射于圖像傳感器上的光子帶有光子通量中的時間相依波動。所述圖像傳感器在其使用像素分格(binning)及/或幀平均化時展現較低散粒噪聲、入射光子通量的統計變化，因為然后每輸出像素將存在更多所收集光子。暗電流是通過將電荷載子熱激發到圖像傳感器的硅內的傳導帶中而產生。CCD冷卻、多針扎相(MPP)及/或暗圖像相減技術已將暗電流噪聲抑制到使得其貢獻在高速檢驗中所使用的短曝光時間(通常為幾毫秒到數百毫秒)內是可以忽略的電平。讀取噪聲從芯片上電子器件產生且可通過用心設計的電子器件及圖像處理技術而減少。