[发明专利]用于高速图像获取的基于中介层的成像传感器及检验系统

说明书

技术领域

本发明大体来说涉及适合在半导体检验系统中实施的成像传感器，且更特定来说，涉及在硅中介层架构中制作的基于电荷耦合装置的成像传感器。

背景技术

随着对经改进检验能力的需求不断增加，对经改进图像传感器装置的需求也将增加。通常，检验系统利用每个传感器配备有多个读出寄存器的区域传感器，借此每一读出寄存器循序地输出16、32或更多列。就这一点来说，典型检验系统可使用一个或两个传感器阵列。由于电荷耦合装置(CCD)的低噪声及高量子效率，当前检验技术中所包含的图像传感器通常包含电荷耦合装置。另外，典型传感器阵列可经背部薄化且从背部照明，以便最大化量子效率，此在短(深UV)波长下是特别有利的。典型阵列传感器沿所述传感器的每一侧可由数百到数千个像素组成。像素维度通常近似为约10μm与约20μm之间。

通常，每一图像传感器安装于电路板上或连接到电路板。所述电路板可含有用于驱动各种时钟及栅极信号的驱动器、放大器、双重相关取样电路及用于将模拟信号转换为数字信号的数字化器。所述电路板还可包含用于将数字信号发射到相关联图像处理计算机的发射器。在一些情况中，可将多达16个数字化器安装在具有图像传感器的组合件内部以便与将数字化器安装在电路板上相比帮助减少传感器的输出与数字化器的输入之间的电容。然而，现有技术的检验系统的速度限制为约每秒10⁹个像素，其中缩放能力接近每秒10¹⁰个像素。超出此水平的连续缩放是不实际的。如此，期望纠正现有技术的缺陷且提供能够扩展到基于图像传感器阵列的检验技术的速度的方法及系统。

发明内容

本发明揭示一种基于中介层的图像感测装置。在一个方面中，所述装置可包含(但不限于)：至少一个中介层，其安置于衬底的表面上；至少一个感测阵列传感器，其安置于所述至少一个中介层上，所述一个或一个以上光感测阵列传感器经背部薄化，一个或一个以上光感测阵列传感器经配置用于背部照明，所述一个或一个以上光感测阵列传感器包含多个像素列；至少一个放大电路元件，其经配置以放大一个或一个以上光感测阵列传感器的输出，所述一个或一个以上放大电路操作地连接到所述中介层；至少一个模/数转换电路元件，其经配置以将一个或一个以上光感测阵列传感器的输出转换为数字信号，所述一个或一个以上模/数转换电路操作地连接到所述中介层；至少一个驱动器电路元件，其经配置以驱动一个或一个以上光敏阵列传感器的时钟信号或控制信号中的至少一者，所述一个或一个以上驱动器电路元件操作地连接到所述中介层；及至少一个额外电路元件，其操作地连接到所述一个或一个以上中介层，所述中介层经配置以电耦合所述一个或一个以上光感测阵列传感器、所述一个或一个以上放大电路、所述一个或一个以上转换电路、所述一个或一个以上驱动器电路或所述一个或一个以上额外电路中的至少两者。

本发明揭示一种用于制作基于中介层的图像感测装置的方法。在一个方面中，所述方法可包含(但不限于)：提供衬底；将至少一个中介层安置到所述衬底的表面上；及将光敏阵列传感器安置到所述至少一个中介层的表面上，所述光敏阵列传感器经背部薄化且经配置用于背部照明，所述至少一个中介层包括以下各项中的至少一者：一个或一个以上放大电路元件，其经配置以放大所述一个或一个以上光感测阵列传感器的输出；一个或一个以上模/数转换电路元件，其经配置以将一个或一个以上光感测阵列传感器的输出转换为数字信号；一个或一个以上驱动器电路元件；或一个或一个以上额外电路元件。

本发明揭示一种并入有基于中介层的成像装置的检验系统。在一个方面中，所述系统可包含(但不限于)：照明源，其经配置以朝向安置于样本载台上的目标物体的表面引导照明；检测器，所述检测器包括至少一个光敏阵列装置，所述至少一个光敏阵列装置包括安置于至少一个中介层上的至少一个经背部薄化的光敏阵列传感器，所述至少一个经背部薄化的光敏阵列传感器进一步经配置用于背部照明，所述至少一个中介层包括以下各项中的至少一者：一个或一个以上放大电路元件、一个或一个以上模/数转换电路元件、一个或一个以上驱动器电路元件或一个或一个以上额外电路元件；一组聚焦光学器件，其经配置以将照明聚焦到晶片的表面上；及一组收集光学器件，其经配置以将从目标物体的表面反射的照明引导到检测器。

应理解，前述大体说明及以下详细说明两者仅为示范性及解释性的且未必限制所主张的本发明。并入本说明书中并构成本说明书的一部分的附图图解说明本发明的实施例，并与所述大体说明一起用于解释本发明的原理。

附图说明