表面特征映射的制作方法
【專利摘要】本文中所提供的是一種裝置，包括用于將光子發(fā)射到物品的表面上的光子發(fā)射裝置；用于檢測(cè)從物品的表面中的特征散射的光子的光子檢測(cè)裝置；以及用于映射物品的表面中的特征的映射裝置，其中此裝置被配置成每100秒處理多于一個(gè)物品。
【專利說(shuō)明】表面特征映射 交叉引用
[0001] 本申請(qǐng)要求2012年5月9日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No. 61/644,998的權(quán)益。

【背景技術(shù)】
[0002] 在生產(chǎn)線上制造的物品可被檢查某些特征，包括可降級(jí)物品或包括該物品的系統(tǒng) 的性能的缺陷。例如，硬盤驅(qū)動(dòng)器的硬盤可在生產(chǎn)線上被制造并且可被檢查某些表面特征， 包括可降級(jí)硬盤或硬盤驅(qū)動(dòng)器的性能的表面和次表面缺陷。因此，應(yīng)得可操作以檢查物品 的特征（諸如缺陷）的裝置和方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本文中所提供的是一種裝置，包括用于將光子發(fā)射到物品的表面上的光子發(fā)射裝 置；用于檢測(cè)從物品的表面中的特征散射的光子的光子檢測(cè)裝置；以及用于映射物品的表 面中的特征的映射裝置，其中此裝置被配置成每100秒處理多于一個(gè)物品。
[0004] 參考以下附圖、描述以及所附權(quán)利要求書將更佳地理解本發(fā)明的這些和其它特征 和方面。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0005] 圖1提供了根據(jù)實(shí)施例的示出了物品的表面特征的檢測(cè)的示意圖。
[0006] 圖2提供了根據(jù)實(shí)施例的示出了從物品的表面特征散射的光子的示意圖。
[0007] 圖3提供了根據(jù)實(shí)施例的示出了從物品的表面特征散射的光子通過(guò)光學(xué)部件并 到光子檢測(cè)器陣列上的示意圖。
[0008] 圖4提供了根據(jù)實(shí)施例的物品的表面特征的映射的圖像。
[0009] 圖5提供了圖4所提供的表面特征的映射的特寫圖像。
[0010] 圖6A(頂部）提供了來(lái)自圖5所提供的映射的表面特征的特寫圖，并且圖6A(底 部）提供了表面特征的光子散射強(qiáng)度分布。
[0011] 圖6B(頂部）提供了來(lái)自圖6A的表面特征的像素插值圖像，并且圖6B(底部）提 供了表面特征的像素插值的光子散射強(qiáng)度分布。 描述
[0012] 在更詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施例之前，由具有本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)的人員 應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于本文中所描述和/或示出的特定實(shí)施例，因?yàn)檫@些實(shí)施例中的元 素可變化。同樣地應(yīng)當(dāng)理解，本文中所描述和/或示出的特定實(shí)施例具有可容易地與特定 實(shí)施例分開(kāi)并可選地與若干其它實(shí)施例中的任何一個(gè)進(jìn)行結(jié)合或代替本文中所描述的若 干其它實(shí)施例中的任何一個(gè)中的元素的元素。
[0013] 由具有本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)的人員也應(yīng)當(dāng)理解，這里所用的術(shù)語(yǔ)是出于描 述本發(fā)明的特定實(shí)施例的目的，并且該術(shù)語(yǔ)不旨在是限制性的。除非另外說(shuō)明，序數(shù)（例 如，第一、第二、第三等）被用于區(qū)分或識(shí)別一組元件或步驟中的不同元件或步驟，并且不 在所聲稱的發(fā)明的元件或步驟或本發(fā)明的特定實(shí)施例上提供序列或數(shù)值限制。例如"第 一"、"第二"和"第三"元件或步驟不需要必須以該順序出現(xiàn)，并且所聲稱的發(fā)明或本發(fā)明的 特定實(shí)施例不需要必須被限制于三個(gè)元件或步驟。還應(yīng)當(dāng)理解，除非另外說(shuō)明，任何標(biāo)記， 諸如"左"、"右"、"前"、"后"、"頂"、"底"、"正向"、"反向"、"順時(shí)針"、"逆時(shí)針"、"上"、"下"或 其它類似的術(shù)語(yǔ)，諸如"上部"、"下部"、"尾部"、"頭部"、"垂直的"、"水平的"、"近端的"、"遠(yuǎn) 端的"等等是為了方便而使用并且不旨在意味著，例如，任何特定的固定位置、取向或方向。 相反，這些標(biāo)記被用于反映，例如，相對(duì)位置、取向或方向。還應(yīng)當(dāng)理解，"一"、"一種"以及 "該"的單數(shù)形式包括復(fù)數(shù)引用，除非上下文明確地指出相反情況。
[0014] 除非另外定義，否則本文所使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員所共知的一樣的意思。
[0015] 在生產(chǎn)線上制造的物品可被檢查某些特征，包括可降級(jí)物品或包括該物品的系統(tǒng) 的性能的缺陷。例如，硬盤驅(qū)動(dòng)器的硬盤可在生產(chǎn)線上被制造并且可被檢查某些表面特征， 包括可降級(jí)硬盤或硬盤驅(qū)動(dòng)器的性能的表面和次表面缺陷。本文中所提供的是用于檢查物 品以檢測(cè)和/或映射某些表面特征（諸如表面和/或次表面缺陷）的裝置和方法?，F(xiàn)在將 更詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施例。
[0016] 關(guān)于可利用本文中的裝置和方法進(jìn)行檢查的物品，這些物品包括具有一個(gè)或多個(gè) 光學(xué)平滑表面的任何制品或其在制造的任何階段中的工件，其示例包括但不限于半導(dǎo)體晶 片、磁記錄介質(zhì)（例如，硬盤驅(qū)動(dòng)器的硬盤）以及其在制造的任何階段中的工件。這些物品 可被檢查某些特征，包括可降級(jí)物品的性能的表面和/或次表面缺陷，其中表面和/或次表 面缺陷包括顆粒和污點(diǎn)污染，以及包括劃痕和空隙的缺陷。關(guān)于顆粒污染，例如，捕獲在硬 盤驅(qū)動(dòng)器的中間硬盤（即，工件）的表面上的顆?？蓳p壞隨后濺射的膜。顆粒污染還可污 染硬盤驅(qū)動(dòng)器的已完成的表面，導(dǎo)致劃痕形成、碎片生成以及硬盤和讀寫頭之間的間距的 破壞。這樣，利用本文的裝置和方法檢查物品以糾正導(dǎo)致表面和/或次表面缺陷的制造趨 勢(shì)并且增加產(chǎn)品質(zhì)量是重要的。
[0017] 圖1提供了根據(jù)實(shí)施例的物品的表面特征的檢測(cè)和/或映射的示意圖，該示意圖 示出了裝置100,裝置100包括光子發(fā)射器110、光學(xué)設(shè)置120、光子檢測(cè)器陣列130和映射 裝置140以及物品150和物品150的表面的表面特征映射160 ;然而，本發(fā)明的物品和裝置 以及本發(fā)明的方法不限于圖1中的實(shí)施例，因?yàn)楸景l(fā)明的附加實(shí)施例可通過(guò)本文中更詳細(xì) 描述的特征來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0018] 用于物品的表面特征的檢測(cè)和/或映射的裝置可包括單個(gè)光子發(fā)射器（例如，參 見(jiàn)圖1的光子發(fā)射器110)或多個(gè)光子發(fā)射器，其可被用于將光子發(fā)射到物品的表面（諸如 物品的整個(gè)表面或物品的表面的某個(gè)預(yù)定部分（例如，如果需要，用于物品的分級(jí)旋轉(zhuǎn)以 用于分段檢查））上。在一些實(shí)施例中，例如，此多個(gè)光子發(fā)射器可包括至少2、3、4、5、6、7、 8、9或10個(gè)光子發(fā)射器。在一些實(shí)施例中，例如，此多個(gè)光子發(fā)射器可包括不超過(guò)10、9、8、 7、6、5、4、3或2個(gè)光子發(fā)射器。前述內(nèi)容的組合也可被用于描述此多個(gè)光子發(fā)射器。在一 些實(shí)施例中，例如，此多個(gè)光子發(fā)射器可包括至少2個(gè)光子發(fā)射器并且不超過(guò)10個(gè)光子發(fā) 射器（例如，在2和10個(gè)光子發(fā)射器之間），諸如至少2個(gè)光子發(fā)射器并且不超過(guò)5個(gè)光子 發(fā)射器（例如，在2和5個(gè)光子發(fā)射器之間）。此外關(guān)于此多個(gè)光子發(fā)射器，此多個(gè)光子發(fā) 射器中的每一個(gè)光子發(fā)射器可以是相同的或不同的或它們的某種組合（例如，至少2個(gè)相 同的光子發(fā)射器，而其余的光子發(fā)射器是不同的；至少3個(gè)相同的光子發(fā)射器，而其余的光 子發(fā)射器是不同的；等等）。
[0019]無(wú)論用于物品的表面特征的檢測(cè)和/或映射的裝置包括單個(gè)光子發(fā)射器或多個(gè) 光子發(fā)射器，每一光子發(fā)射器可針對(duì)一種或多種類型的特征以優(yōu)化的距離和/或優(yōu)化的角 度將光子發(fā)射到物品的表面上，這些類型的特征在本文中被更詳細(xì)地描述。針對(duì)一種或多 種類型的特征進(jìn)行優(yōu)化的角度可等于入射角，該入射角是包含入射在物品的表面上的發(fā)射 光子的光線和光線所入射在的點(diǎn)處的法線（即，垂直于物品的表面的線）之間的角度。圖 2提供了包括入射在物品150的表面152上的發(fā)射光子的若干光線，該若干光線與相對(duì)于 表面的法線形成入射角。光子發(fā)射器可被優(yōu)化成以從0°到90°的范圍的入射角發(fā)射光 子，其中0°的入射角表示光子發(fā)射器從物品的一側(cè)將光子發(fā)射到物品的表面上，并且其中 90°的入射角表不光子發(fā)射器從物品的正上方將光子發(fā)射到物品的表面上。在一些實(shí)施例 中，例如，光子發(fā)射器可將光子發(fā)射到物品的表面上從而使得入射角至少是0°、5°、10°、 15。 、20。 、25。 、30。 、35。 、40。 、45。 、50。 、55。 、60。 、65。 、70。 、75。 、80。 、85?；?90°。在一些實(shí)施例中，例如，光子發(fā)射器可將光子發(fā)射到物品的表面上從而使得入射角 不超過(guò) 90°、85。、80。、75。、70。、65。、60。、55。、50。、45。、40。、35。、30。、25。、 20°、15°、10°或5°。前述內(nèi)容的組合也可被用于描述光子發(fā)射器可將光子發(fā)射到物品 的表面上的入射角。在一些實(shí)施例中，例如，光子發(fā)射器可將光子發(fā)射到物品的表面上從而 使得入射角為包括至少45°并且不超過(guò)90° (S卩，在45°和90°之間）的至少0°并且不 超過(guò)90° (S卩，在0°和90°之間），諸如至少0°并且不超過(guò)45° (S卩，在0°和45°之 間）。
[0020] 可選地與一個(gè)或多個(gè)附加光子發(fā)射器結(jié)合，并且進(jìn)一步可選地與一個(gè)或多個(gè)相同 類型的附加光子發(fā)射器結(jié)合的光子發(fā)射器可將光子發(fā)射到物品的表面（諸如整個(gè)表面或 表面的某個(gè)預(yù)定部分（例如，如果需要，用于物品的分級(jí)旋轉(zhuǎn)以用于分段檢查））上。可選 地與一個(gè)或多個(gè)附加光子發(fā)射器結(jié)合，并且進(jìn)一步可選地與一個(gè)或多個(gè)相同類型的附加光 子發(fā)射器結(jié)合的光子發(fā)射器可進(jìn)一步將光子發(fā)射到物品的整個(gè)表面上或表面的某個(gè)預(yù)定 部分上從而使得整個(gè)表面或表面的此預(yù)定部分被均勻地或同質(zhì)地照明。均勻地照明物品 的整個(gè)表面或表面的某個(gè)預(yù)定部分包括但不限于使物品的整個(gè)表面或物品的表面的某個(gè) 預(yù)定部分經(jīng)受相同或大約相同的每單位時(shí)間光子能量（例如，光子功率或光子通量）和/ 或每單位面積光子功率（例如，光子通量密度）。在輻射術(shù)語(yǔ)中，均勻地照明包括但不限于 使物品的整個(gè)表面或物品的表面的某個(gè)預(yù)定部分經(jīng)受相同或大約相同的每單位時(shí)間輻射 能（例如，輻射功率或輻射通量）和/或每單位面積輻射功率（例如，輻照度或輻射通量密 度）。
[0021] 理解到光子是電磁輻射或光的基本粒子，光子發(fā)射器或光源可提供包括相對(duì)寬的 波長(zhǎng)范圍（例如，紫外-可見(jiàn)、可見(jiàn)、紅外等）、相對(duì)窄的波長(zhǎng)范圍（例如，紫外的細(xì)分諸如 UVA、UVB、UVC等；可見(jiàn)的細(xì)分諸如紅、綠、藍(lán)等；紅外的細(xì)分諸如近紅外、中紅外等）或特定 的波長(zhǎng)（例如，單色）的光；包括相對(duì)寬的頻率范圍（例如，紫外-可見(jiàn)、可見(jiàn)、紅外等）、相 對(duì)窄的頻率范圍（例如，紫外的細(xì)分諸如UVA、UVB、UVC等；可見(jiàn)的細(xì)分諸如紅、綠、藍(lán)等；紅 外的細(xì)分諸如近紅外、中紅外等）或特定的頻率（例如，單色）的光；偏振（例如，線性偏 振、圓偏振等）光、部分偏振光或非偏振光；和/或從相干光（例如，激光）到非相干光的范 圍的具有不同程度的時(shí)間和/或空間相干性的光。如本文中所討論的，光子發(fā)射器或光源 可與光學(xué)設(shè)置的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)部件結(jié)合使用以提供具有前述品質(zhì)中的任何一個(gè)的光。
[0022] 鑒于前述內(nèi)容，光子發(fā)射器或光源可包括被配置成在利用光子檢測(cè)器陣列檢測(cè)從 物品的表面中的特征散射的光子時(shí)最小化振動(dòng)的燈（諸如包括高速閃光燈的閃光燈）。在 一些實(shí)施例中，例如，光子發(fā)射器或光源可包括高速Xe(氙）閃光燈（諸如500WXe閃光 燈）以在利用光子檢測(cè)器陣列檢測(cè)從物品的表面中的特征散射的光子時(shí)最小化振動(dòng)。
[0023] 同樣鑒于前述內(nèi)容，光子發(fā)射器或光源可包括諸如激光器（包含激光器的組合） 之類的準(zhǔn)直光源，該準(zhǔn)直光源被配置成以一個(gè)或多個(gè)角度將光子發(fā)射到物品的表面上。在 一些實(shí)施例中，例如，激光器的組合可被提供至激光束整形器從而使得激光器的組合以一 個(gè)角度將光子發(fā)射到物品的表面上。在一些實(shí)施例中，例如，激光器的組合可被提供至激 光束整形器從而使得激光器的組合以多個(gè)角度將光子發(fā)射到物品的表面上。在一些實(shí)施例 中，例如，至少2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24、26、28或30個(gè)激光器（或更多）可被提 供至激光束整形器從而使得激光器的組合以一個(gè)或多個(gè)角度將光子發(fā)射到物品的表面上。 在一些實(shí)施例中，例如，不超過(guò)30、28、26、24、22、20、18、16、14、12、10、8、6、4或2個(gè)激光器 可被提供至激光束整形器從而使得激光器的組合以一個(gè)或多個(gè)角度將光子發(fā)射到物品的 表面上。前述內(nèi)容的組合也可被用于描述被提供至激光束整形器的激光器的組合。在一些 實(shí)施例中，例如，至少2個(gè)激光器并且不超過(guò)30個(gè)激光器（例如，在2和30個(gè)激光器之間） (諸如包括至少20個(gè)激光器并且不超過(guò)30個(gè)激光器（例如，在20和30個(gè)激光器之間）并 且進(jìn)一步包括至少24個(gè)激光器并且不超過(guò)28個(gè)激光器（例如，在24和28個(gè)激光器之間） 的至少10個(gè)激光器并且不超過(guò)30個(gè)激光器（例如，在10和30個(gè)激光器之間））可被提供 至激光束整形器從而使得激光器的組合以一個(gè)或多個(gè)角度將光子發(fā)射到物品的表面上。
[0024] 進(jìn)一步鑒于前述內(nèi)容，光子發(fā)射器或光源可包括被配置成將光子發(fā)射到物品的表 面上的二維光源，諸如包括點(diǎn)光源的線性組合、弧形組合等的點(diǎn)光源的組合。在一些實(shí)施例 中，例如，二維光源可包括至少 10、20、40、60、80、100、110、120、140、160、180 或 200(或更 多）個(gè)點(diǎn)光源的組合。在一些實(shí)施例中，例如，二維光源可包括不超過(guò)200、180、160、140、 120、100、80、60、40、20或10個(gè)點(diǎn)光源的組合。前述內(nèi)容的組合也可被用于描述包括點(diǎn)光 源的組合的二維光源。在一些實(shí)施例中，例如，二維光源可包括至少10并且不超過(guò)200 (例 如，在10和200之間）個(gè)點(diǎn)光源（諸如包括至少60并且不超過(guò)140 (例如，在60和140之 間）個(gè)點(diǎn)光源并且進(jìn)一步包括至少80并且不超過(guò)120 (例如，在80和120之間）個(gè)點(diǎn)光源 的至少40并且不超過(guò)160 (例如，在40和160之間）個(gè)點(diǎn)光源）的組合。這種點(diǎn)光源可被 線性地組合以形成二維光源，諸如條形光。這種點(diǎn)光源可被弧形地組合以形成二維光源，諸 如環(huán)形光。在一些實(shí)施例中，例如，光子發(fā)射器或光源可包括包含至少60個(gè)點(diǎn)光源的二維 光源，諸如包含至少60個(gè)點(diǎn)光源的環(huán)形光，其中包括包含至少60個(gè)發(fā)光二極管（"LED"） 的環(huán)形光，并且進(jìn)一步包括包含至少100個(gè)LED的環(huán)形光。包含LED的二維光源可包括白 光LED，其中每一LED具有至少10mW的功率?；贚ED的環(huán)形光可增強(qiáng)特征，諸如物品的表 面中的劃痕（例如，圓周劃痕）和/或空隙，尤其當(dāng)基于LED的環(huán)形光被配置成以較低角度 (例如，入射角等于或小于45° )將光子發(fā)射到物品的表面上時(shí)。
[0025] 用于物品的表面特征的檢測(cè)和/或映射的裝置可進(jìn)一步包括光學(xué)設(shè)置（例如，參 見(jiàn)圖1的光學(xué)設(shè)置120)，該光學(xué)設(shè)置可操縱從一個(gè)或多個(gè)光子發(fā)射器發(fā)射的光子和/或從 物品的表面特征散射的光子。理解到光子是電磁輻射或光的基本粒子，光學(xué)設(shè)置可操縱從 一個(gè)或多個(gè)光子發(fā)射器發(fā)射的光和/或從物品的表面特征散射的光。光學(xué)設(shè)置可包括置于 物品之前的光路中的若干光學(xué)部件中的任何一個(gè)從而使得光學(xué)部件可被用于在均勻地或 同質(zhì)地照明物品的整個(gè)表面或物品的表面的預(yù)定部分之前，操縱從一個(gè)或多個(gè)光子發(fā)射器 發(fā)射的光子/光。光學(xué)設(shè)置可包括置于物品之后的光路中的若干光學(xué)部件中的任何一個(gè)從 而使得光學(xué)部件可被用于操縱從物品的表面中的特征散射的光子/光。前述光學(xué)部件可包 括但不限于諸如透鏡、鏡以及濾波器之類的光學(xué)部件。關(guān)于諸如濾波器之類的光學(xué)部件，這 樣的濾波器可包括，例如，波形濾波器和偏振濾波器。波形濾波器可與本文中所描述的光子 發(fā)射器結(jié)合使用以提供包括相對(duì)寬的波長(zhǎng)/頻率范圍、相對(duì)窄的波長(zhǎng)/頻率范圍或特定的 波長(zhǎng)/頻率的光。偏振濾波器可與本文中所描述的光子發(fā)射器結(jié)合使用以提供包括偏振 光、部分偏振光或非偏振光的期望的偏振的光。
[0026] 用于物品的表面特征的檢測(cè)和/或映射的裝置的光學(xué)設(shè)置可包括單個(gè)透鏡或多 個(gè)透鏡，包括但不限于耦合至用于收集并檢測(cè)從物品的表面中的特征散射的光子的光子檢 測(cè)器陣列（例如，圖1的光子檢測(cè)器陣列130)的透鏡的組合。耦合至光子檢測(cè)器陣列的 透鏡可以是物鏡，諸如包括物空間遠(yuǎn)心透鏡（即，入射光瞳在無(wú)限遠(yuǎn)處）、像空間遠(yuǎn)心透鏡 (即，出射光瞳在無(wú)限遠(yuǎn)處）或雙遠(yuǎn)心透鏡（即，兩個(gè)光瞳均在無(wú)限遠(yuǎn)處）的遠(yuǎn)心透鏡。將 遠(yuǎn)心透鏡耦合至光子檢測(cè)器陣列降低了關(guān)于物品的表面特征的映射位置的誤差、降低了物 品的表面特征的失真和/或使得從物品的表面特征散射的光子的定量分析成為可能，該定 量分析包括對(duì)光子散射強(qiáng)度分布進(jìn)行積分以用于物品的表面特征的尺寸確定。
[0027]為檢測(cè)從物品的表面特征散射的光子，用于物品的表面特征的檢測(cè)和/或映射的 裝置可進(jìn)一步包括包含多個(gè)光子檢測(cè)器的單個(gè)光子檢測(cè)器陣列（例如，參見(jiàn)圖1的光子檢 測(cè)器陣列130)或每一個(gè)包含多個(gè)光子檢測(cè)器的多個(gè)光子檢測(cè)器陣列。在一些實(shí)施例中，例 如，此多個(gè)光子檢測(cè)器陣列可包括至少2、3、4、5、6、7、8、9或10個(gè)光子檢測(cè)器陣列。在一些 實(shí)施例中，例如，此多個(gè)光子檢測(cè)器陣列可包括不超過(guò)10、9、8、7、6、5、4、3或2個(gè)光子檢測(cè) 器陣列。前述內(nèi)容的組合也可被用于描述此多個(gè)光子檢測(cè)器陣列。在一些實(shí)施例中，例如， 此多個(gè)光子檢測(cè)器陣列可包括至少2個(gè)光子檢測(cè)器陣列并且不超過(guò)10個(gè)光子檢測(cè)器陣列 (例如，在2和10個(gè)光子檢測(cè)器陣列之間），諸如至少2個(gè)光子檢測(cè)器陣列并且不超過(guò)5個(gè) 光子檢測(cè)器陣列（例如，在2和5個(gè)光子檢測(cè)器陣列之間）。此外關(guān)于此多個(gè)光子檢測(cè)器陣 列，此多個(gè)光子檢測(cè)器陣列中的每一個(gè)光子檢測(cè)器陣列可以是相同的或不同的或它們的某 種組合（例如，至少2個(gè)相同的光子檢測(cè)器陣列，而其余的光子檢測(cè)器陣列是不同的；至少 3個(gè)相同的光子檢測(cè)器陣列，而其余的光子檢測(cè)器陣列是不同的；等等）。
[0028] 無(wú)論此裝置包括單個(gè)光子檢測(cè)器陣列或多個(gè)光子檢測(cè)器陣列，每一光子檢測(cè)器陣 列可被定向成針對(duì)散射光的最大接受度和/或一種或多種類型的特征以優(yōu)化的距離和/ 或優(yōu)化的角度檢測(cè)從物品的表面特征散射的光子，這些類型的特征在本文中被更詳細(xì)地描 述。類似地，光子檢測(cè)器陣列和透鏡（例如，遠(yuǎn)心透鏡）組合可被定向成針對(duì)散射光的最大 接受度和/或一種或多種類型的特征以優(yōu)化的距離和/或優(yōu)化的角度收集并檢測(cè)從物品的 表面特征散射的光子。這樣的優(yōu)化角度可以是包括延伸至物品的表面的光子檢測(cè)器陣列和 /或透鏡的中心線軸的光線和光線延伸在的點(diǎn)處的法線（即，垂直于物品的表面的線）之 間的角度。優(yōu)化的角度可等于或包括一種或多種類型的特征的散射角，并且此散射角可以 是與反射角不同的角度，該反射角等于如本文中所描述的入射角。圖2提供了形成各種散 射角的包括來(lái)自物品150的表面152上的特征154的散射的光子的若干光線，以及與相對(duì) 于表面的法線形成反射角的包括反射的光子的若干光線。可以從0°到90°的范圍的優(yōu) 化的角度定向光子檢測(cè)器陣列或光子檢測(cè)器陣列和透鏡組合，其中0°的優(yōu)化的角度表示 光子檢測(cè)器陣列或光子檢測(cè)器陣列和透鏡組合的取向在物品的側(cè)邊處，并且其中90°的優(yōu) 化的角度表示光子檢測(cè)器陣列或光子檢測(cè)器陣列和透鏡組合的取向在物品的正上方。在一 些實(shí)施例中，例如，可以至少 0°、5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°、50°、 55°、60°、65°、70°、75°、80°、85°或90°的優(yōu)化角度定向光子檢測(cè)器陣列或光子檢 測(cè)器陣列和透鏡組合。在一些實(shí)施例中，例如，可以不超過(guò)90°、85°、80°、75°、70°、 65°、60°、55°、50°、45°、40°、35°、30°、25°、20°、15°、10° 或 5° 的優(yōu)化角度定 向光子檢測(cè)器陣列或光子檢測(cè)器陣列和透鏡組合。前述內(nèi)容的組合也可被用于描述光子檢 測(cè)器陣列或光子檢測(cè)器陣列和透鏡組合可被定向的優(yōu)化角度。在一些實(shí)施例中，例如，可以 包括至少45°并且不超過(guò)90° (S卩，在45°和90°之間）的至少0°并且不超過(guò)90° (即， 在0°和90°之間）（諸如至少0°并且不超過(guò)45° (即，在0°和45°之間））的優(yōu)化角 度定向光子檢測(cè)器陣列或光子檢測(cè)器陣列和透鏡組合。
[0029] 可選地與透鏡（例如，遠(yuǎn)心透鏡）結(jié)合，并且進(jìn)一步可選地與一個(gè)或多個(gè)附加光子 檢測(cè)器陣列或光子檢測(cè)器陣列和透鏡組合結(jié)合，并且更進(jìn)一步可選地與一個(gè)或多個(gè)相同類 型的附加光子檢測(cè)器陣列或光子檢測(cè)器陣列和透鏡組合結(jié)合的光子檢測(cè)器陣列可檢測(cè)從 物品的表面（諸如物品的整個(gè)表面或物品的表面的某個(gè)預(yù)定部分）中的特征散射的光子。 當(dāng)以針對(duì)散射光的最大接受度和/或一種或多種類型的特征進(jìn)行優(yōu)化的距離和/或角度進(jìn) 行定向時(shí)，可選地與透鏡（例如，遠(yuǎn)心透鏡）結(jié)合，并且進(jìn)一步可選地與一個(gè)或多個(gè)附加光 子檢測(cè)器陣列或光子檢測(cè)器陣列和透鏡組合結(jié)合，并且更進(jìn)一步可選地與一個(gè)或多個(gè)相同 類型的附加光子檢測(cè)器陣列或光子檢測(cè)器陣列和透鏡組合結(jié)合的光子檢測(cè)器陣列可檢測(cè) 從物品的表面（諸如物品的整個(gè)表面或物品的表面的某個(gè)預(yù)定部分）中的特征散射的光 子。如本文中所提供的，針對(duì)一種或多種類型的特征進(jìn)行優(yōu)化的角度可等于或包括一種或 多種類型的特征的散射角。
[0030] 理解到光子是電磁輻射或光的基本粒子，光子檢測(cè)器陣列或光檢測(cè)器陣列可檢測(cè) 包括相對(duì)寬的波長(zhǎng)范圍（例如，紫外-可見(jiàn)、可見(jiàn)、紅外等）、相對(duì)窄的波長(zhǎng)范圍（例如，紫外 的細(xì)分諸如UVA、UVB、UVC等；可見(jiàn)的細(xì)分諸如紅、綠、藍(lán)等；紅外的細(xì)分諸如近紅外、中紅外 等）或特定的波長(zhǎng)（例如，單色）的光；包括相對(duì)寬的頻率范圍（例如，紫外_可見(jiàn)、可見(jiàn)、 紅外等）、相對(duì)窄的頻率范圍（例如，紫外的細(xì)分諸如UVA、UVB、UVC等；可見(jiàn)的細(xì)分諸如紅、 綠、藍(lán)等；紅外的細(xì)分諸如近紅外、中紅外等）或特定的頻率（例如，單色）的光；偏振（例 如，線性偏振、圓偏振等）光、部分偏振光或非偏振光；和/或從相干光（例如，激光）到非 相干光的范圍的具有不同程度的時(shí)間和/或空間相干性的光。如本文中所討論的，光子檢 測(cè)器陣列或光檢測(cè)器陣列可與光學(xué)設(shè)置的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)部件結(jié)合使用以檢測(cè)具有前述 品質(zhì)中的任何一個(gè)的光。
[0031] 光子檢測(cè)器陣列可包括多個(gè)像素傳感器，該多個(gè)像素傳感器又可各自包括耦合至 包括被配置用于放大的晶體管的電路的光子檢測(cè)器（例如，光電二極管）。包括這種像素 傳感器的光子檢測(cè)器陣列的特征包括但不限于：低溫操作（例如，低至-40°C)、低電子噪 聲（例如：2-10eTMS、le!MS、〈leTMS等）、寬動(dòng)態(tài)范圍（例如：30,000:1、8,500:1、3,000:1 等）和/或減少的光子/光收集時(shí)間。光子檢測(cè)器陣列可包括按二維陣列的行和列布置的 大量的像素傳感器（例如，> 1，〇〇〇, 〇〇〇或1M像素傳感器），其中每一像素傳感器包括被耦 合至放大器的光子檢測(cè)器。在一些實(shí)施例中，例如，光子檢測(cè)器陣列可包括至少1M、2M、3M、 4M、5M、6M、7M、8M、9M、10M或更多的按二維陣列的行和列布置的像素傳感器。在一些實(shí)施例 中，例如，光子檢測(cè)器陣列可包括不超過(guò)10M、9M、8M、7M、6M、5M、4M、3M、2M、1M的按二維陣列 的行和列布置的像素傳感器。前述內(nèi)容的組合也可被用于描述此光子檢測(cè)器陣列中的多個(gè) 像素傳感器。在一些實(shí)施例中，例如，光子檢測(cè)器陣列可包括至少1M并且不超過(guò)10M(例如， 在1M和10M之間）的按二維陣列的行和列布置的像素傳感器，諸如包括至少1M并且不超 過(guò)6M(例如，在1M和8M之間）的像素傳感器，進(jìn)一步包括至少2M并且不超過(guò)6M(例如，在 1M和8M之間）的像素傳感器，并且更進(jìn)一步包括至少2M并且不超過(guò)5M(例如，在2M和5M 之間）的像素傳感器的至少1M并且不超過(guò)8M(例如，在1M和8M之間）的像素傳感器。
[0032] 歸因于物品中表面特征的表面反射和/或小角度散射（例如,4 31散射），表面特 征在尺寸上可顯得大得多，使得像素傳感器能夠大于要使用的表面特征。在一些實(shí)施例 中，例如，光子檢測(cè)器陣列可包括其最小尺寸至少1Um、2ym、3ym、4ym、5ym、6ym、7ym、 或lOiim的微米尺寸的（S卩，如測(cè)得的容許iim單位）像素傳感器。在一些實(shí)施 例中，例如，光子檢測(cè)器陣列可包括其最小尺寸不超過(guò)10Um、9ym、8ym、7ym、6ym、5ym、 或liim的微米尺寸的像素傳感器。前述內(nèi)容的組合也可被用于描述光子 檢測(cè)器陣列中的微米尺寸的像素傳感器的尺寸。在一些實(shí)施例中，例如，光子檢測(cè)器陣列可 包括其最小尺寸包括至少4iim并且不超過(guò)lOiim(例如，在4iim和lOiim之間）并且進(jìn)一 步包括至少4ym并且不超過(guò)7ym(例如，在4ym和7ym之間）的至少1ym并且不超過(guò) 10iim(例如，在1ym和10ym之間）（諸如至少1ym并且不超過(guò)7ym(例如，在1ym和 7ym之間））的微米尺寸的像素傳感器。這種微米尺寸的像素傳感器可被用在裝置中以檢 測(cè)和/或映射比微米尺寸的像素傳感器小超過(guò)100倍的物品的表面特征。
[0033] 鑒于前述內(nèi)容，單個(gè)光子檢測(cè)器陣列或多個(gè)光子檢測(cè)器陣列可各自包括互補(bǔ)金屬 氧化物半導(dǎo)體（"CMOS"）或科學(xué)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（"sCMOS")，這兩者中的每一個(gè)可 分別可選地為CMOS相機(jī)或sCMOS相機(jī)的一部分。
[0034] 圖3提供了物品中的表面特征的檢測(cè)的示意圖，該示意圖示出了包括光學(xué)設(shè)置和 光子檢測(cè)器陣列的裝置的特寫、截面圖。如所示，物品150包括表面152和至少表面特征 154。從單個(gè)光子發(fā)射器或多個(gè)光子發(fā)射器發(fā)射的光子可被表面特征154散射并且可被包 括被耦合至光子檢測(cè)器陣列130的光學(xué)設(shè)置120的組合收集并檢測(cè)，該組合可針對(duì)散射光 子的最大接受度和/或一種或多種類型的特征被置于優(yōu)化的距離和/或優(yōu)化的角度處。可 包括遠(yuǎn)心透鏡的光學(xué)設(shè)置120可將從表面特征154散射的光子收集并聚焦到光子檢測(cè)器陣 列130的一個(gè)或多個(gè)像素傳感器132上，該一個(gè)或多個(gè)像素傳感器各自包括被耦合至放大 器的光子檢測(cè)器。其中每一個(gè)對(duì)應(yīng)于物品的表面特征的映射中的像素的此一個(gè)或多個(gè)像素 傳感器132可提供一個(gè)或多個(gè)信號(hào)至映射裝置以用于映射如例如圖6A中所示的表面特征 154,該圖6A是圖5中所提供的表面特征的映射的特寫圖像，該圖5又是圖4中所提供的表 面特征的映射的特寫圖像。映射裝置可隨后使用像素插值以用于進(jìn)一步映射如圖6B所示 的表面特征154。
[0035] 用于物品的表面特征的檢測(cè)和/或映射的裝置可進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī) 或等效的設(shè)備（例如，包括主和/或輔助存儲(chǔ)器以及可操作以執(zhí)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算的一個(gè) 或多個(gè)處理元件的設(shè)備），該一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)或等效的設(shè)備被加載有適當(dāng)指令，該適當(dāng)指 令可操作但不限于將每一物品傳送至用于檢查的裝置；定位每一物品以用于檢查，可選地 包括物品的分級(jí)旋轉(zhuǎn)以用于分段檢查；保持每一物品以用于檢查；將光學(xué)部件插入光學(xué)設(shè) 置中；將光學(xué)部件從光學(xué)設(shè)置中移除；定位和/或調(diào)節(jié)光學(xué)部件以用于檢查；將每一光子發(fā) 射器移動(dòng)至用于檢查的位置中，其中用于檢查的位置可包括優(yōu)化的光子發(fā)射器-物品距離 和/或角度（例如，入射角）；在開(kāi)啟和關(guān)閉或在發(fā)射光子和不發(fā)射光子的模式之間切換每 一光子發(fā)射器；將每一光子檢測(cè)器陣列移動(dòng)至用于檢查的位置中，其中用于檢查的位置可 包括優(yōu)化的光子檢測(cè)器陣列-物品距離和/或角度（例如，散射角）；在開(kāi)啟和關(guān)閉或在檢 測(cè)光子和不檢測(cè)光子的模式之間切換每一光子檢測(cè)器陣列；處理光子檢測(cè)器陣列信號(hào)，可 選地包括像素插值以用于關(guān)于表面特征的映射位置的更佳準(zhǔn)確度（例如，比像素尺寸好10 倍）。從光子檢測(cè)器陣列信號(hào)或經(jīng)處理的光子檢測(cè)器陣列信號(hào)映射物品的表面特征；相對(duì) 于類型（例如，顆粒、污點(diǎn)、劃痕、空隙等）和/或尺寸（例如，來(lái)自光子散射強(qiáng)度分布的積 分的體積）表征物品的表面特征；登記物品的表面特征；以及確定關(guān)于物品的表面特征的 趨勢(shì)。
[0036] 包括一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)或等效的設(shè)備的裝置可以是可操作的以檢測(cè)和/或映 射其最小尺寸（例如，長(zhǎng)度、寬度、高度或深度，取決于表面特征）為納米尺寸的（即， 如測(cè)得的容許nm單位）或更小的物品的表面特征；然而，此裝置不限制于映射為納 米尺寸的或更小的物品的表面特征，因?yàn)榇搜b置可以是可操作的以映射為微米尺寸 的（即，如測(cè)得的容許單位）或更大的物品的表面特征。在一些實(shí)施例中，例如， 包括一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)或等效的設(shè)備的此裝置可以是可操作的以映射其最小尺寸小 于 500nm、250nm、200nm、150nm、125nm、llOnm、100nm、90nm、80nm、70nm、60nm、50nm、40nm、 30nm、20nm、10nm或lnm(l〇A)或甚至更小的物品的表面特征，諸如其最小尺寸小于 9A、8A、7A、6A、5A、4A、3A、2A或1A的物品的表面特征。鑒于前 述內(nèi)容，在一些實(shí)施例中，例如，包括一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)或等效的設(shè)備的此裝置可以是可操 作的以映射在〇?lnm和lOOOnm之間（諸如包括在0?lnm和250nm之間，并且進(jìn)一步包括在 0?lnm和100nm之間，并且更進(jìn)一步包括在0?lnm和80nm之間的在0?lnm和500nm之間） 的物品的表面特征。
[0037]鑒于前述內(nèi)容，此裝置可以是可操作的以檢測(cè)和/或映射物品的表面特征，諸如 包括其最小尺寸（例如，長(zhǎng)度、寬度或高度）為納米尺寸的（即，如測(cè)得的容許nm單位）或 更小的顆粒的顆粒污染。在一些實(shí)施例中，例如，此裝置可以是可操作的以檢測(cè)和/或映射 其最小尺寸小于125nm(諸如小于100nm，包括小于80nm，并且進(jìn)一步包括小于10nm)的表 面和/或次表面顆粒。在一些實(shí)施例中，例如，此裝置可以是可操作的以映射高度小于4nm 的表面和/或次表面顆粒。
[0038]進(jìn)一步鑒于前述內(nèi)容，此裝置可以是可操作的以檢測(cè)和/或映射物品的表面特 征，諸如包括其最小尺寸（例如，長(zhǎng)度、寬度或深度）為微米尺寸的（即，如測(cè)得的容許 單位）或更小的（諸如納米尺寸的（即，如測(cè)得的容許nm單位）或更小的、諸如埃尺寸的 (即，如測(cè)得的容許A單位）或更小的）劃痕（例如，圓周劃痕）的缺陷。關(guān)于微米尺寸的 劃痕，此裝置可以是可操作的以檢測(cè)和/或映射長(zhǎng)度從例如1Um到1000ym的劃痕，該劃 痕可顯著長(zhǎng)于從此裝置的光子發(fā)射器發(fā)射的光子/光的波長(zhǎng)。在一些實(shí)施例中，例如，此裝 置可以是可操作的以檢測(cè)和/或映射表面特征，諸如包括劃痕長(zhǎng)度小于1000Um(諸如小于 500iim，包含小于250iim，進(jìn)一步包含小于100iim，并且更進(jìn)一步包含小于50iim)的劃痕 的缺陷。關(guān)于納米尺寸的劃痕，此裝置可以是可操作的以檢測(cè)和/或映射劃痕寬度從例如 lnm到500nm的劃痕。在一些實(shí)施例中，例如，此裝置可以是可操作的以檢測(cè)和/或映射表 面特征，諸如包括劃痕寬度小于500nm(諸如小于250nm，包含小于100nm，進(jìn)一步包含小于 50nm，并且更進(jìn)一步包含小于15nm)的劃痕的缺陷。令人驚訝地，歸因于高級(jí)別的空間相 干性，此裝置可以是可操作的以檢測(cè)和/或映射關(guān)于劃痕深度為埃尺寸的劃痕。在一些實(shí) 施例中，例如，此裝置可以是可操作的以檢測(cè)和/或映射表面特征，諸如包括劃痕深度小于 50A(諸如小于25A,包含小于10A，進(jìn)一步包含小于5A，并且更進(jìn)一步包含小于1A(例如，0.5A))的劃痕的缺陷。例如，此裝置可以是可操作的以檢測(cè)和/或映射表面特征， 諸如包括長(zhǎng)度小于500ym、寬度小于100nm并且深度小于50A的劃痕的缺陷。
[0039] 包括一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)或等效的設(shè)備的此裝置可以是可操作的以準(zhǔn)確地和/或 精確地映射物品的表面上的特征的位置。關(guān)于準(zhǔn)確度，包括一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)或等效的設(shè) 備的此裝置可以是可操作的以將物品的表面上的特征的位置映射在微米尺寸的（即，如測(cè) 得的容許um單位）半徑或更好的半徑內(nèi)。在一些實(shí)施例中，例如，包括一個(gè)或多個(gè)計(jì)算 機(jī)或等效的設(shè)備的此裝置可以是可操作的以將物品的表面上的特征的位置準(zhǔn)確地映射在 100um、90um、80um、70um、60um、50um、40um、30um、20um、10um、9um、8um、7um、 6]^111、5]1111、4]1111、3]1111、2]1111或1]1111的半徑或更好的半徑內(nèi)。前述內(nèi)容的組合也可被用于 描述包括一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)或等效的設(shè)備的此裝置可映射物品的表面上的特征的位置的 準(zhǔn)確度。在一些實(shí)施例中，例如，包括一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)或等效的設(shè)備的此裝置可以是可操 作的以將物品的表面上的特征的位置準(zhǔn)確地映射在從1Um到100iim的范圍（諸如從1iim 到50iim的范圍，包括從1iim到30iim的范圍，并且進(jìn)一步包括從5iim到10iim的范 圍）的半徑內(nèi)。
[0040] 包括一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)或等效的設(shè)備的此裝置可以是可操作的以準(zhǔn)確地和/或 精確地映射物品的表面上的特征的位置（例如，圖6A(頂部）和圖6B(頂部））連同特征 的光子散射強(qiáng)度分布（例如，圖6A(底部）和圖6B(底部））。這種光子散射強(qiáng)度分布的數(shù) 學(xué)積分提供了相應(yīng)的特征的尺寸（例如，體積）。如此，本文中所描述的裝置可定性地并定 量地表征表面特征。關(guān)于表面特征的定性表征，定性表征包括確定表面特征類型（例如，顆 粒、污點(diǎn)、劃痕、空隙等）。關(guān)于表面特征的定量表征，定量表征包括確定物品上的表面特征 位置和/或表面特征尺寸。表面特征的定量表征可進(jìn)一步包括每一物品的表面特征的總數(shù) 量以及每種類型的表面特征的數(shù)量。這種表征信息可跨過(guò)多個(gè)物品被登記并且被用于糾正 導(dǎo)致表面和/或次表面缺陷的制造趨勢(shì)。
[0041] 取決于可包括物品的類型、表面特征的類型等的因素，有時(shí)可能期望增加從單個(gè) 光子發(fā)射器或多個(gè)光子發(fā)射器發(fā)射的光子數(shù)（例如，光子能量）以提供增強(qiáng)的散射信號(hào)以 用于物品的表面特征的表征（例如，定性的和/或定量的）。這種光子能量的增加可相對(duì)于 單位時(shí)間以用于增加的光子功率或光子通量，或相對(duì)于單位面積以用于增加的光子通量密 度。替換地或另外地，可能期望增加單個(gè)光子發(fā)射器或多個(gè)光子發(fā)射器的檢測(cè)時(shí)間以檢測(cè) 更多的光子以用于準(zhǔn)確地和/或精確地映射表面特征。替換增加光子能量或檢測(cè)時(shí)間中的 一者或兩者，或除了增加光子能量和檢測(cè)時(shí)間之外，有時(shí)可能期望最小化包括來(lái)自一個(gè)或 多個(gè)光子發(fā)射器的雜散光、背景光和/或背景熒光輻射的背景噪聲。
[0042] 本文中所描述的裝置可被配置成以大于物品或其中的工件被制造的速率的速率 或與物品或其中的工件被制造的速率相稱的速率處理或檢查物品。在一些實(shí)施例中，例如， 此裝置可被配置成以每秒至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16、18或20個(gè)物品的速率處 理或檢查物品，該速率可與物品或其中的工件被制造的速率相稱。在一些實(shí)施例中，例如， 此裝置可被配置成以每秒不超過(guò)20、18、16、14、12、10、9、8、7、6、5、4、3、2或1個(gè)物品的速率 處理或檢查物品，該速率可與物品或其中的工件被制造的速率相稱。前述內(nèi)容的組合也可 被用于描述物品或其中的工件被裝置處理或檢查的速率。在一些實(shí)施例中，例如，此裝置可 被配置成每秒處理或檢查至少1個(gè)并且不超過(guò)20個(gè)物品（例如，在每秒1和20個(gè)物品之 間），諸如每秒至少1個(gè)并且不超過(guò)10個(gè)物品（例如，在每秒1和10個(gè)物品之間），包括每 秒至少1個(gè)并且不超過(guò)5個(gè)物品（例如，在每秒1和5個(gè)物品之間）。以大于物品或其中的 工件被制造的速率的速率或與物品或其中的工件被制造的速率相稱的速率處理或檢查物 品與本文中所描述的裝置的多個(gè)特征有關(guān)，包括但不限于光子發(fā)射器和/或在處理或檢查 期間不需要被移動(dòng)（例如，以用于掃描）的物品。例如，諸如硬盤驅(qū)動(dòng)器的硬盤之類的物品 在處理或檢查期間不需要被旋轉(zhuǎn)。如此，此裝置可被配置成在將光子發(fā)射到物品的表面上 時(shí)保持物品固定。
[0043] 盡管此裝置可被配置成以大于物品或其中的工件被制造的速率的速率或與物品 或其中的工件被制造的速率相稱的速率處理或檢查物品，但如果需要的話，此裝置可以較 慢的速率進(jìn)行操作。在一些實(shí)施例中，例如，此裝置可被配置成以小于每秒一個(gè)物品的速率 處理或檢查物品。在這樣的實(shí)施例中，例如，此裝置可被配置成以小于每5、10、25、50、75或 100或更多秒一個(gè)物品的速率處理或檢查物品。
[0044] 包括光子發(fā)射器、光學(xué)設(shè)置、光子檢測(cè)器陣列以及映射裝置的本文中所描述的此 裝置可以是完全自動(dòng)化的并且可運(yùn)行在不同的模式，包括但不限于超速模式、超靈敏模式 和超靈敏加（plus)模式中。關(guān)于超速模式，此裝置可比光學(xué)表面分析器（例如，KLA-Tencor CandelaCS10或CS20)操作快至少200倍、檢測(cè)諸如包括小至至少100nm的嵌入顆粒的缺 陷之類的表面特征、部分地檢測(cè)諸如包括劃痕（例如，納米尺寸的劃痕）的缺陷之類的表面 特征以及提供粗糙度的測(cè)量值。關(guān)于超靈敏模式，此裝置可比光學(xué)表面分析器操作快至少 50倍、檢測(cè)諸如包括小至至少30nm的嵌入顆粒的缺陷之類的表面特征以及提供粗糙度的 測(cè)量值。關(guān)于超靈敏加模式，此裝置可比光學(xué)表面分析器操作快至少20倍、檢測(cè)諸如包括 小至至少30nm的嵌入顆粒的缺陷之類的表面特征、充分地檢測(cè)諸如包括劃痕（例如，納米 劃痕）的缺陷之類的表面特征以及提供粗糙度的測(cè)量值。
[0045] 如此，如本文中所提供的是一種裝置，包括：被配置成將光子發(fā)射到物品的表面上 的光子發(fā)射器；包括被配置成接收從物品的表面中的特征散射的光子的多個(gè)光子檢測(cè)器的 光子檢測(cè)器陣列；以及用于映射物品的表面中的特征的映射裝置，其中此裝置被配置成通 過(guò)分析在多個(gè)光子檢測(cè)器處接收的光子來(lái)表征物品的表面中的特征。在一些實(shí)施例中，此 裝置被配置成在將光子發(fā)射到物品的表面上時(shí)，將物品保持在固定位置。在一些實(shí)施例中， 此裝置進(jìn)一步包括遠(yuǎn)心透鏡，其中遠(yuǎn)心透鏡被耦合至光子檢測(cè)器陣列。在一些實(shí)施例中，此 裝置可操作以快于每100秒一個(gè)物品的速率處理物品。在一些實(shí)施例中，此裝置可操作以 映射其最小尺寸小于80nm的特征。在一些實(shí)施例中，此裝置可操作以映射其最小尺寸大于 0. 10nm的特征。在一些實(shí)施例中，此映射裝置可操作以關(guān)于位置的至少10-iim的準(zhǔn)確度映 射特征。
[0046] 本文中還提供的是一種裝置，包括：被配置成將光子發(fā)射到物品的表面上的光子 發(fā)射器；包括被配置成接收從物品的表面中的特征散射的光子的多個(gè)光子檢測(cè)器的光子 檢測(cè)器陣列；以及用于映射物品的表面中的特征的映射裝置，其中此裝置可操作以快于每 100秒一個(gè)物品的速率處理物品。在一些實(shí)施例中，此裝置被配置成在將光子發(fā)射到物品的 表面上時(shí)，將物品保持在固定位置。在一些實(shí)施例中，此裝置進(jìn)一步包括遠(yuǎn)心透鏡，其中遠(yuǎn) 心透鏡被耦合至光子檢測(cè)器陣列。在一些實(shí)施例中，此裝置可操作以快于每秒一個(gè)物品的 速率處理物品。在一些實(shí)施例中，此裝置可操作以映射其最小尺寸小于80nm的特征。在一 些實(shí)施例中，此裝置可操作以映射其最小尺寸大于〇.l〇nm的特征。在一些實(shí)施例中，此映 射裝置可操作以關(guān)于位置的低至至少10-Um的精確度映射特征。
[0047] 還提供的是一種裝置，包括：被配置成將光子發(fā)射到物品的表面上的光子發(fā)射器； 遠(yuǎn)心透鏡；光子檢測(cè)器陣列，包括被配置成接收從物品的表面中的一個(gè)或多個(gè)特征散射的 光子的耦合至透鏡的多個(gè)光子檢測(cè)器；以及用于映射物品的表面中的一個(gè)或多個(gè)特征的映 射裝置，其中此裝置可操作以映射其最小尺寸小于80nm的特征。在一些實(shí)施例中，此裝置 被配置成在將光子發(fā)射到物品的表面上時(shí)，將物品保持在固定位置。在一些實(shí)施例中，此裝 置可操作以快于每100秒一個(gè)物品的速率處理物品。在一些實(shí)施例中，此裝置可操作以快 于每秒一個(gè)物品的速率處理物品。在一些實(shí)施例中，此裝置可操作以映射其最小尺寸小于 25nm的特征。在一些實(shí)施例中，此裝置可操作以映射其最小尺寸大于0. 10nm的特征。在一 些實(shí)施例中，此映射裝置可操作以關(guān)于位置的至少10-Um的準(zhǔn)確度映射特征。
[0048] 還提供的是一種裝置，包括：被配置成將光子發(fā)射到物品的表面上的光子發(fā)射器； 遠(yuǎn)心透鏡；被配置成接收從物品的表面中的一個(gè)或多個(gè)特征散射的光子的耦合至透鏡的光 子檢測(cè)器陣列；以及用于映射物品的表面中的一個(gè)或多個(gè)特征的映射裝置，其中此裝置可 操作以映射其最小尺寸小于80nm的特征。在一些實(shí)施例中，此裝置被配置成在將光子發(fā)射 到物品的表面上時(shí)，將物品保持在固定位置。在一些實(shí)施例中，此裝置可操作以快于每100 秒一個(gè)物品的速率處理物品。在一些實(shí)施例中，此裝置可操作以快于每秒一個(gè)物品的速率 處理物品。在一些實(shí)施例中，此裝置可操作以映射其最小尺寸小于25nm的特征。在一些實(shí) 施例中，此裝置可操作以映射其最小尺寸大于0.l〇nm的特征。在一些實(shí)施例中，此映射裝 置可操作以關(guān)于位置的低至至少10-um的精確度映射特征。
[0049] 還提供的是一種裝置，包括：用于將光子發(fā)射到物品的表面上的光子發(fā)射裝置； 用于檢測(cè)從物品的表面中的特征散射的光子的光子檢測(cè)裝置；以及用于映射物品的表面中 的特征的映射裝置，其中此裝置可操作以快于每100秒一個(gè)物品的速率處理物品。在一些 實(shí)施例中，此裝置被配置成在將光子發(fā)射到物品的表面上時(shí)，將物品保持在固定位置。在一 些實(shí)施例中，此物品大于500平方微米。在一些實(shí)施例中，此裝置可操作以快于每秒五個(gè)物 品的速率處理物品。在一些實(shí)施例中，此裝置可操作以映射其最小尺寸小于80nm的特征。 在一些實(shí)施例中，此映射裝置進(jìn)一步用于分析從物品的表面中的特征散射的光子的散射強(qiáng) 度分布。
[0050] 還提供的是一種裝置，包括：用于將光子發(fā)射到物品的表面上的光子發(fā)射裝置； 用于檢測(cè)從物品的表面中的特征散射的光子的光子檢測(cè)裝置；以及用于映射物品的表面中 的特征的映射裝置，其中此映射裝置可操作以關(guān)于位置的低至至少10-的精確度映射 特征。在一些實(shí)施例中，此裝置被配置成在將光子發(fā)射到物品的表面上時(shí)，將物品保持在固 定位置。在一些實(shí)施例中，此裝置可操作以快于每100秒一個(gè)物品的速率處理物品。在一 些實(shí)施例中，此裝置可操作以快于每秒一個(gè)物品的速率處理物品。在一些實(shí)施例中，此裝置 可操作以映射其最小尺寸小于80nm的特征。在一些實(shí)施例中，此映射裝置進(jìn)一步被配置成 映射從物品的表面中的特征散射的光子的散射強(qiáng)度分布。
[0051] 本文中還提供的是一種設(shè)備，包括特征映射器，特征映射器被配置成從由光子檢 測(cè)器陣列所提供的信號(hào)映射關(guān)于物品的表面的特征，其中此信號(hào)對(duì)應(yīng)于從關(guān)于物品的表面 的特征散射的光子，并且其中特征映射器被配置以用于通過(guò)分析在光子檢測(cè)器陣列處接收 的光子來(lái)表征關(guān)于物品的表面的特征。在一些實(shí)施例中，特征映射器被配置以用于定性地 和/或定量地表征關(guān)于物品的表面的特征。在一些實(shí)施例中，定量地表征關(guān)于物品的表面 的特征包括確定關(guān)于物品的表面的特征的尺寸和/或數(shù)量。在一些實(shí)施例中，此設(shè)備可操 作以映射其最小尺寸小于80nm的特征。在一些實(shí)施例中，此設(shè)備可操作以快于每100秒一 個(gè)物品的速率處理物品。
[0052] 盡管已通過(guò)特定實(shí)施例和/或示例描述和/或示出了本發(fā)明，并且盡管已相當(dāng)詳 細(xì)地描述了這些實(shí)施例和/或示例，但將本發(fā)明的范圍約束或以任何方式限制到這些細(xì)節(jié) 并不是 申請(qǐng)人:的意圖。本發(fā)明的另外的改編和/或修改可容易地呈現(xiàn)至具有本發(fā)明所屬領(lǐng) 域的普通技術(shù)的人員，并且在其更寬方面中，本發(fā)明可包含這些改編和/或修改。因此，可 從前述實(shí)施例和/或示例作出變更而不背離本發(fā)明的范圍，當(dāng)適當(dāng)?shù)貥?gòu)建時(shí)，該范圍僅由 所附權(quán)利要求限定。
【權(quán)利要求】
1. 一種裝置，包括： 光子發(fā)射器，被配置成將光子發(fā)射到物品的表面上； 光子檢測(cè)器陣列，包括被配置成接收從所述物品的表面中的特征散射的光子的多個(gè)光 子檢測(cè)器；以及 映射裝置，用于映射所述物品的表面中的特征， 其中所述裝置被配置成通過(guò)分析在所述多個(gè)光子檢測(cè)器處接收的光子來(lái)表征所述物 品的表面中的特征。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置被配置成在將光子發(fā)射到所述物 品的表面上時(shí)，將所述物品保持在固定位置。
3. 如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括遠(yuǎn)心透 鏡，其中所述遠(yuǎn)心透鏡被耦合至所述光子檢測(cè)器陣列。
4. 如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置可操作以快于每10秒 一個(gè)物品的速率處理物品。
5. 如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置可操作以映射其最小 尺寸小于80nm的特征。
6. 如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置可操作以映射其最小 尺寸大于〇? l〇nm的特征。
7. 如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述映射裝置可操作以關(guān)于位 置的至少10-U m的準(zhǔn)確度映射特征。
8. -種裝置，包括： 光子發(fā)射器，被配置成將光子發(fā)射到物品的表面上； 遠(yuǎn)心透鏡； 光子檢測(cè)器陣列，包括被配置成接收從所述物品的表面中的一個(gè)或多個(gè)特征散射的光 子的耦合至所述透鏡的多個(gè)光子檢測(cè)器；以及 映射裝置，用于映射所述物品的表面中的一個(gè)或多個(gè)特征， 其中所述裝置可操作以映射其最小尺寸小于80nm的特征。
9. 如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述裝置被配置成在將光子發(fā)射到所述物 品的表面上時(shí)，將所述物品保持在固定位置。
10. 如權(quán)利要求8或權(quán)利要求9中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置可操作以 快于每100秒一個(gè)物品的速率處理物品。
11. 如權(quán)利要求8或權(quán)利要求9中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置可操作以 快于每秒一個(gè)物品的速率處理物品。
12. 如權(quán)利要求8-11中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置可操作以映射其最 小尺寸小于25nm的特征。
13. 如權(quán)利要求8-12中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置可操作以映射其最 小尺寸大于〇? l〇nm的特征。
14. 如權(quán)利要求8-13中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述映射裝置可操作以關(guān)于 位置的至少10-U m的準(zhǔn)確度映射特征。
15. -種裝置，包括： 光子發(fā)射裝置，用于將光子發(fā)射到物品的表面上； 光子檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)從所述物品的表面中的特征散射的光子；以及 映射裝置，用于映射所述物品的表面中的特征， 其中所述裝置可操作以快于每100秒一個(gè)物品的速率處理物品。
16. 如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述裝置被配置成在將光子發(fā)射到所述 物品的表面上時(shí)，將所述物品保持在固定位置。
17. 如權(quán)利要求15或權(quán)利要求16中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述物品大于 500平方微米。
18. 如權(quán)利要求15-17中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置可操作以快于每秒 五個(gè)物品的速率處理物品。
19. 如權(quán)利要求15-18中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置可操作以映射其最 小尺寸小于80nm的特征。
20. 如權(quán)利要求15-19中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述映射裝置進(jìn)一步用于分 析從所述物品的表面中的特征散射的光子的散射強(qiáng)度分布。
21. -種設(shè)備，包括： 特征映射器，被配置成從由光子檢測(cè)器陣列所提供的信號(hào)映射關(guān)于物品的表面的特 征， 其中所述信號(hào)對(duì)應(yīng)于從所述關(guān)于物品的表面的特征散射的光子，并且 其中所述特征映射器被配置以用于通過(guò)分析在所述光子檢測(cè)器陣列處接收的光子來(lái) 表征所述關(guān)于物品的表面的特征。
22. 如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其特征在于，所述特征映射器被配置以用于定性地和/ 或定量地表征所述關(guān)于物品的表面的特征。
23. 如權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其特征在于，定量地表征所述關(guān)于物品的表面的特征 包括確定關(guān)于物品的表面的特征的尺寸和/或數(shù)量。
24. 如權(quán)利要求21-23中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備可操作以映射其最 小尺寸小于80nm的特征。
25. 如權(quán)利要求21-24中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備可操作以快于每 100秒一個(gè)物品的速率處理物品。
【文檔編號(hào)】G01J1/10GK104412079SQ201380035014
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2013年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月9日
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