具有行移透镜多光束扫描仪的晶片缺陷检测系统转让专利
申请号 : CN03809497.5
文献号 : CN100593113C
文献日 : 2010-03-03
发明人 : H·费尔德曼 , E·叶利亚舍夫 , N·埃尔马利亚克 , R·纳夫塔利 , B·戈德堡 , S·赖因霍恩
申请人 : 应用材料以色列有限公司
摘要 :
一种使用提供光束(151)的激光源(101)检测样品如半导体晶片(108)的系统。光束(151)施加于具有有源区的行移透镜声光器件(104)并响应RF输入信号在有源区中选择地产生多个行移透镜。行移透镜声光器件(104)可操作以接收光束(151)并在每个产生的行移透镜的焦点处产生多个浮动光点束。使用光检测单元(110)产生有用的扫描数据，其中所述光检测单元具有多个检测器区，每个检测器区具有多个光检测器和至少一个多级存储器件，该存储器件可操作以从多个光检测器并行接收输入。被储存在每个存储器件中的信息从多级被同时串行读出。
权利要求 :
1、一种声光器件，包括：
具有有源区的晶体介质，其中声波在其中传播；
用于接收RF输入的RF输入部分，所述输入部分设置在声波传播方 向的一端；
用于从光源接收光的光输入部分，所述光输入部分设置成横向于所 述声波传播方向；和光输出部分；
由此输入到所述RF输入部分的一系列周期性RF脉冲可操作以产生 同时存在于所述有源区中的行移透镜序列，所述行移透镜可操作以在所 述光输入部分接收光输入并且产生从所述光输出部分输出的斑点束。
2、根据权利要求1所述的器件，其中所述晶体介质包括熔融硅石、 砷化镓和氧化碲中的一种。
3、根据权利要求1所述的器件，其中所述RF输入信号包括周期性 线性调频RF脉冲，每个脉冲可操作以在所述声光器件中产生透镜。
4、根据权利要求1所述的器件，其中同时存在的行移透镜序列包括 至少三个透镜。
5、根据权利要求4所述的器件，其中所述同时存在的行移透镜序列 包括十个透镜。
6、根据权利要求1所述的器件，其中所述晶体介质具有边缘并且所 述RF输入部分安装在所述边缘上。
7、根据权利要求1所述的器件，其中所述晶体介质是UV光兼容晶 体。
8、一种操作声光器件的方法，该声光器件具有有源区并且该声光器 件适于在光输入部分接收光源和在RF输入部分接收RF脉冲源，用于产 生多个行移透镜，其中多个行移透镜从光输出部分提供多个并行斑点， 该方法包括：向所述RF输入部分输入一系列线性调频输入脉冲，由此为每个输入 脉冲形成声波，并且在所述有源区中在传播方向传播；
从所述光源并在横向于所述传播方向的方向向所述光输入部分输入 光；和向所述传播声波施加所述光，所述波形成行移透镜并同时存在于所 述有源区中，每个所述行移透镜可操作以聚焦和引导所述光，由此用于每个透镜的各个斑点束从所述光输出部分输出。
9、根据权利要求8所述的方法，其中至少三个行移透镜同时存在于 所述有源区中。
10、根据权利要求8所述的方法，其中所述光包括单个光束和多个 准直光束中的一种。
11、一种用于检测样品的系统，包括：
提供光束的光源；
包括一系列周期性RF脉冲的RF输入信号的源；
具有有源区的行移透镜声光器件，它响应所述RF输入信号以在所述 有源区中同时产生多个行移透镜，每个透镜具有焦点，所述行移透镜声 光器件可操作以接收所述光束并在每个产生的行移透镜的各个焦点处产 生多个斑点束，所述多个斑点束扫描所述样品的第一表面；和至少一个光检测设备，包括用于检测所述斑点束的光的多个光检测 器，所述斑点束的光来自于从所述样品的第一表面反射和透射通过所述 第一表面的光的至少一种。
12、根据权利要求11所述的系统，其中所述RF输入信号包括线性 调频RF脉冲，每个脉冲可操作以在所述有源区中产生行移透镜。
13、根据权利要求11所述的系统，还包括分束器，其可操作以接收 所述多个斑点束并将每个所述斑点束分成多个斑点扫描束。
14、根据权利要求11所述的系统，其中所述光源是UV激光器，并 且还包括束成形器，该束成形器设置在所述UV激光器和所述行移透镜 声光器件之间的光路中。
15、根据权利要求12所述的系统，其中所述至少一个光检测设备包 括多个光检测器区，每个检测器区具有多个光检测器和至少一个多级存 储器件。
16、根据权利要求11所述的系统，其中所述至少一个光检测设备包 括至少一个CCD和至少一个PMT。
17、根据权利要求15所述的系统，其中多级存储器件是具有多级的 临时移位寄存器，所述移位寄存器可操作以在每级中并行接收相应检测 器的内容并串行读出。
18、根据权利要求17所述的系统，还包括区传送信号的源和数据输 出线，所述源提供区传送信号以串行读出所述级，并且数据输出线包括 缓冲器以携带所述串行读出信号。
说明书 :
技术领域
本发明关于一种晶片缺陷检测系统，该系统使用扫描激光束照明 被分析的晶片，并通过反射光或透射光的分析来识别缺陷。特别是， 本发明关于使用多个光束的扫描仪系统，所述多个光束同时照射被检 测的样品，如晶片、光栅、掩膜等，并产生同时被检测的多个相应的 反射或透射光束。
背景技术
为了检测晶片表面上的缺陷、颗粒和/或图形，作为半导体制造工 艺中质量保证工艺的一部分，各种系统被用于半导体晶片的自动检测。 目前检测系统的目标是具有高分辨率和高称度成像，以便提供在亚微 米半导体制造工艺中所需要的可靠性和准确性。然而，具有允许大处 理量的高速处理也是很重要的，以便质量和保证工艺不会成为晶片制 造工艺中的障碍。因而，光学检测系统必须使用较短的波长、较高的 数字孔径光学装置和高密度图像捕获技术，以便能以满足所希望的产 品处理量(throughput)要求的足够高的速度对来自这些系统的数据进 行处理。
用在晶片检测系统中的常规成像结构此时利用了单斑点扫描激光 器进行成像。然而，通过这种结构可获得的数据速度受到由于单激光 束、可使用的光学系统以及相关检测器件的速度和质量的限制所引起 的物理约束的限制。例如，用做点光源的单激光器在被检测的物体上 聚焦成一点并在整个物体的表面上进行扫描，其中物体可以是固定的 或者可以在工作台机构上，协同扫描一起移动。然后来自物体的反射 光在检测器上成像，由扫描过程产生像素数据。检测器可以是CCD阵 列，它的独立元件定位成在光束扫描时可接收反射光并以常规方式连 续读出。而高分辨率可以从这种点源照明装置获得，为了构成可视图 像而扫描所述区域中的每个点的要求限制了该系统的处理量。
单激光束的扫描可以通过旋转反射镜系统如参见美国专利 US5065008或声光元件(acoustic-optic cell)来实现。然而，在使用高 亮度激光源时，这些单斑点扫描结构必须具有受限制的速度并且可能 易于扫描失常、低照明亮度和当使用高亮度激光源时，对样品造成潜 在的热损害。即使使用台式扫描系统，该扫描系统相对于同定照明装 置和图像位置而移动样品，同时通过在固定位置的一个区域上移动单 个光点来产生同步化的扫描图形，也不能实现检测目前半导体产品的 亚微米结构所需的高数据速度。
因而，需要一种样品扫描系统，不管是在固定或台式系统中，可 提高样品处理量同时保持或甚至提高在扫描样品期间收集的数据的可 靠性和准确性。通过利用多个平行扫描光束扫描样品和通过检测多个 平行反射光束或多个平行透射光束，本发明满足了这个需要，依赖于 是通过从表面反射的光检测样品还是使光穿过表面而检测样品，和同 时处理多个反射或透射光束，从而与单斑点扫描系统相比显著提高了 处理量。
用在晶片检测系统中的常规成像结构此时利用了单斑点扫描激光 器进行成像。然而，通过这种结构可获得的数据速度受到由于单激光 束、可使用的光学系统以及相关检测器件的速度和质量的限制所引起 的物理约束的限制。例如，用做点光源的单激光器在被检测的物体上 聚焦成一点并在整个物体的表面上进行扫描，其中物体可以是固定的 或者可以在工作台机构上，协同扫描一起移动。然后来自物体的反射 光在检测器上成像，由扫描过程产生像素数据。检测器可以是CCD阵 列，它的独立元件定位成在光束扫描时可接收反射光并以常规方式连 续读出。而高分辨率可以从这种点源照明装置获得，为了构成可视图 像而扫描所述区域中的每个点的要求限制了该系统的处理量。
单激光束的扫描可以通过旋转反射镜系统如参见美国专利 US5065008或声光元件(acoustic-optic cell)来实现。然而，在使用高 亮度激光源时，这些单斑点扫描结构必须具有受限制的速度并且可能 易于扫描失常、低照明亮度和当使用高亮度激光源时，对样品造成潜 在的热损害。即使使用台式扫描系统，该扫描系统相对于同定照明装 置和图像位置而移动样品，同时通过在固定位置的一个区域上移动单 个光点来产生同步化的扫描图形，也不能实现检测目前半导体产品的 亚微米结构所需的高数据速度。
因而，需要一种样品扫描系统，不管是在固定或台式系统中，可 提高样品处理量同时保持或甚至提高在扫描样品期间收集的数据的可 靠性和准确性。通过利用多个平行扫描光束扫描样品和通过检测多个 平行反射光束或多个平行透射光束，本发明满足了这个需要，依赖于 是通过从表面反射的光检测样品还是使光穿过表面而检测样品，和同 时处理多个反射或透射光束，从而与单斑点扫描系统相比显著提高了 处理量。
发明内容
本发明关于使用提供光束的单一光源检测样品的系统。光束被成 像到行移透镜声光器件上，所述声光器件具有有源区并响应RF输入信 号而在此有源区中选择性地产生多个行移透镜。此行移透镜声光器件 可操作以接收光束和在产生的每个行移透镜的各个焦点上产生多个斑 点束。该系统还包括光检测单元(light detector unit)，包括多个检测器区 (detector section)，每个检测器区具有多个光检测器和至少一个多级存 储器件，该多级存储器件可操作以并行接收来自多个光检测器的输入。 被存储在每个多级存储器件中的信息从多级被同时串行读出。
根据本发明的另一特征，本发明关于用于检测样品的系统，该系 统包括多个扫描斑点光束源。光束被成像在样品的表面上，并通过从 样品反射或透射而由此产生多个光束。使用具有多个检测器区的光检 测单元，每个检测器区具有多个光检测器，所述多级存储器件可操作 以便从多个光检测器并行接收输入。被储存在每个多级存储器件中的 信息从多级被同时串行读出。
根据本发明的另一特征，本发明关于用于检测样品的方法。该方 法包括从单光源提供多个浮动光点束(flying spot beam)和在样品的表 面上扫描多个斑点束，由此通过从样品的反射或透射产生相应的多个 光束。然后，每个反射光束的内容(content)被捕获并同时储存在各 个信号存储区中。被存储的信息被串行读出，由此提高扫描数据的速 度和处理量。
本发明的其它特征是实现了声光器件，该声光器件适于接收光源 和用于产生多个行移透镜的RF输入，所述多个行移透镜提供多个同时 扫描的斑点。该器件包括：具有有源区的晶体介质(crystal medium)， 该有源区限定声波传播的方向；RF输入部分(RF input portion)，用于 接收RF线性调频输入和位于声波传播方向的介质的一端上；和用于从 光源接收光的光输入部分(light input portion)，此光输入部分设置成横 向于声波传播的方向；以及光输出部分。输入到RF输入部分的RF脉 冲串可操作以产生同时存在于有源区中的行移透镜序列(a sequence of traveling lenses)，这些行移透镜可操作以接收输入到光输入部分的光并 产生从光输出部分输出的多个斑点束。
本发明的再一特征是一种操作声光器件的方法，该声光器件具有 有源区并适于在光输入部分(light input portion)和RF输入部分(RF input portion)接收光源，其中RF输入部分用于产生多个行移透镜， 所述行移透镜从光输出部分提供多个共存(concurrent)的斑点。该方 法包括向RF输入部分输入一系列线性调频输入脉冲，由此产生用于每 个输入脉冲的声波并在有源区中在传播方向传播；从光源和在与横向 于所述传播方向的方向向光输入部分输入光；和给传播声波施加光， 该声波形成行移透镜并同时存在于有源区中，每个行移透镜可操作以 聚焦和引导所述光，由此用于每个透镜的各个斑点束被从光输出部分 输出。
本发明的又一特征是用于检测多个同时扫描斑点束的线性光检测 单元(liner light detector unit)。光检测单元包括沿着共同轴线性设置的 多个相邻的光检测器区。每个检测器区具有多个相邻光检测器和至少 一个多级存储器件，所述存储器件可操作以并行接收来自多个光检测 器的输入和串行读出被储存在多级中的信息。
本发明的另一特征是一种用于检测被储存在线性CCD中的多个像 素的方法，所述CCD具有第一多个区，每个区包括第二多个像素存储 元件(pixel storage element)并从第三多个并行扫描光束的相应一束光 束接收输入。该方法包括在各个信号存储部件(storage section)中同 时捕获和储存第三多个光束的每个的内容并同时串行读出被储存的信 号。
本发明的又一特征是用于从样品表面检测明场和暗场象的设备， 其中明场象由至少一个CCD检测，暗场象由至少一个高灵敏度检测器 检测，如光电倍增管(PMT)。
根据本发明的另一特征，本发明关于用于检测样品的系统，该系 统包括多个扫描斑点光束源。光束被成像在样品的表面上，并通过从 样品反射或透射而由此产生多个光束。使用具有多个检测器区的光检 测单元，每个检测器区具有多个光检测器，所述多级存储器件可操作 以便从多个光检测器并行接收输入。被储存在每个多级存储器件中的 信息从多级被同时串行读出。
根据本发明的另一特征，本发明关于用于检测样品的方法。该方 法包括从单光源提供多个浮动光点束(flying spot beam)和在样品的表 面上扫描多个斑点束，由此通过从样品的反射或透射产生相应的多个 光束。然后，每个反射光束的内容(content)被捕获并同时储存在各 个信号存储区中。被存储的信息被串行读出，由此提高扫描数据的速 度和处理量。
本发明的其它特征是实现了声光器件，该声光器件适于接收光源 和用于产生多个行移透镜的RF输入，所述多个行移透镜提供多个同时 扫描的斑点。该器件包括：具有有源区的晶体介质(crystal medium)， 该有源区限定声波传播的方向；RF输入部分(RF input portion)，用于 接收RF线性调频输入和位于声波传播方向的介质的一端上；和用于从 光源接收光的光输入部分(light input portion)，此光输入部分设置成横 向于声波传播的方向；以及光输出部分。输入到RF输入部分的RF脉 冲串可操作以产生同时存在于有源区中的行移透镜序列(a sequence of traveling lenses)，这些行移透镜可操作以接收输入到光输入部分的光并 产生从光输出部分输出的多个斑点束。
本发明的再一特征是一种操作声光器件的方法，该声光器件具有 有源区并适于在光输入部分(light input portion)和RF输入部分(RF input portion)接收光源，其中RF输入部分用于产生多个行移透镜， 所述行移透镜从光输出部分提供多个共存(concurrent)的斑点。该方 法包括向RF输入部分输入一系列线性调频输入脉冲，由此产生用于每 个输入脉冲的声波并在有源区中在传播方向传播；从光源和在与横向 于所述传播方向的方向向光输入部分输入光；和给传播声波施加光， 该声波形成行移透镜并同时存在于有源区中，每个行移透镜可操作以 聚焦和引导所述光，由此用于每个透镜的各个斑点束被从光输出部分 输出。
本发明的又一特征是用于检测多个同时扫描斑点束的线性光检测 单元(liner light detector unit)。光检测单元包括沿着共同轴线性设置的 多个相邻的光检测器区。每个检测器区具有多个相邻光检测器和至少 一个多级存储器件，所述存储器件可操作以并行接收来自多个光检测 器的输入和串行读出被储存在多级中的信息。
本发明的另一特征是一种用于检测被储存在线性CCD中的多个像 素的方法，所述CCD具有第一多个区，每个区包括第二多个像素存储 元件(pixel storage element)并从第三多个并行扫描光束的相应一束光 束接收输入。该方法包括在各个信号存储部件(storage section)中同 时捕获和储存第三多个光束的每个的内容并同时串行读出被储存的信 号。
本发明的又一特征是用于从样品表面检测明场和暗场象的设备， 其中明场象由至少一个CCD检测，暗场象由至少一个高灵敏度检测器 检测，如光电倍增管(PMT)。
附图说明
图1表示根据本发明的用于扫描晶片或其它样品的第一示例性系 统和设备的示意图。
图2表示使用由本发明的设备产生的多个光束来扫描晶片或其它 样品的示例性时序图。
图3表示在利用根据本发明的示例性实施例产生的四个光束同时 扫描晶片时晶片表面的形貌(topography)。
图4是表示在本发明的实施例中使用的行移透镜、多光束声光器 件的示意图。
图5是表示根据本发明实施例的具有两级垂直传送机构的多级线 性光电二极管的示意图，其中两级垂直传送机构将用在CCD扫描仪中。
图6A和6B表示用于在晶片或其它样品上扫描多个分束(split beam)的第二示例性系统和设备的示意图。
图7A和7B提供用于分开检测样品表面上的明场和暗场象的单一 照明激光器和环形照明激光器结构的示意图。
图2表示使用由本发明的设备产生的多个光束来扫描晶片或其它 样品的示例性时序图。
图3表示在利用根据本发明的示例性实施例产生的四个光束同时 扫描晶片时晶片表面的形貌(topography)。
图4是表示在本发明的实施例中使用的行移透镜、多光束声光器 件的示意图。
图5是表示根据本发明实施例的具有两级垂直传送机构的多级线 性光电二极管的示意图，其中两级垂直传送机构将用在CCD扫描仪中。
图6A和6B表示用于在晶片或其它样品上扫描多个分束(split beam)的第二示例性系统和设备的示意图。
图7A和7B提供用于分开检测样品表面上的明场和暗场象的单一 照明激光器和环形照明激光器结构的示意图。
具体实施方式
如本领域技术人员清楚的，下面的详细说明是关于本发明的示例 性实施例的，但是本发明不限于此，本发明可以进行修改和附加结构。 具体而言，但不是用于限制，一个示例性实施例可能参照一个样品表 面的检测而公开，所述检测是通过使用位于样品的共同侧(“反射型系 统”)的光源和检测单元检测反射光进行的，本领域技术人员应该清楚， 这些教导很容易通过用检测单元检测透射光而适于检测样品，其中检 测单元位于与光源相反的样品的一侧(“透射型系统”)。反射型系统和 透射型系统的不同之处在于，例如，在透射型系统中不存在分束器， 本发明的原理可适用于这两种类型的系统。如本领域技术人员可理解 的，根据本发明，这两种类型的系统在检测样品时可以分开使用或一 起使用。
图1是表示根据本发明的利用行移透镜多光束扫描仪的晶片、光 栅或类似样品检测系统100和设备的示意图。在不限制和只是举例的 情况下，样品可以是在制造的任何阶段中的任何半导体产品，如其上 具有多个半导体器件的8英寸或12英寸晶片等，或者可以是在制造工 艺中使用的掩模、光栅等，其中在这些制造工艺中必须检测这种样品 的缺陷、外来物体或图形精度(pattern accuracy)。希望在这种系统中 以高精度和高可靠性识别结构尺寸、位置和类型、出现在样品表面上 的缺陷或物体。还希望以高速度进行识别，从而使提供给检测和质量 保证(quality assurance)步骤的制造工艺中的延迟最小化。
系统100依赖于明亮光源，如产生光束输出151的CW(或脉冲) 激光器101。光束151施加于具有常规设计的束成形器102，该束成形 器将扩展(expand)和校准(collimate)光束151，以便以本领域公知 的方式形成具有均匀强度束分布的光束152。为了进行晶片检测，激光 器优选在短波长操作，例如在248nm或193nm操作，以便以稳定的输 出功率(或稳定的脉冲能量和脉冲频率)、稳定的横模(transverse mode) 和稳定的束瞄准(beam pointing)产生高分辨率。准直光束152被施加 于常规反射镜103，以便将光束153成形和引导到操作透镜系统，该系 统的元件将在后面详细说明。
特别是，成形光束153投射到行移透镜声光器件104上，行移透 镜声光器件104可操作以将成形光束153转换成多个光束154a、154b 和154c。为了方便起见举例示出了三个光束，光束的数量可以更大， 并且在示例性实施例中可以是十个或更多个同时扫描的光束。行移透 镜声光器件104响应一系列线性调频RF脉冲的每个，单脉冲导致产生 单透镜，而一系列脉冲导致在行移透镜器件104中形成多个级联透镜 (multiple cascaded lenses)。每个透镜将接收和在其输出处将输入激光 聚焦，由此形成所希望的光束数量。在RF脉冲穿过器件104运行时， 相关透镜将运动，引起它们的光束的每束光束以类似扫描的方式运动。
声光元件的基本理论、结构和材料在由Gerald F.Marshall等人编辑 “Optical Scanning”的第11章(由Marcel Dekker Inc.在1991年发表) 中有教导。如第675-677页的解释，单光束的频率线性调节(chirp) 扫描包括给其施加线性频率扫描(“线性调频”)的声光布拉格元件 (Bragg cell)。穿过该元件的光学孔径产生的频率梯度将作为柱面透 镜，其焦距(focal length)是以线性调频速度为基础的。由线性扫描声 频衍射的光可以会聚或发散，并且可以由补偿光学透镜进行补偿。根 据此公开，声光扫描仪在成本和性能上优点显著，特别是其中的随机 存取时间很短。声光扫描仪通常产生一个扫描光束，并且其中希望有 多个光束，如在Marshall所著书的第682-683页中公开的那样，需要 多个线性调频元件，每个元件接收被线性调频的RF脉冲。具体而言， 当线性增加频率施加于阵列中的多个线性调频元件中的每个的驱动器 时，随着根据Bragg条件产生阵列的每个准直光束的连续角度扫描， 设置具有在时域内间距(pitch)增加的相位光栅(phase grating)，由此产 生斑点阵列的线性扫描。在高频切断时，驱动器信号设定为零，由此 允许消耗线性调频元件中的声学能量，并在下一扫描开始之前使斑点 复位。
在Marshall所著书的第682-683中教导了两种声波阵列扫描仪， 包括带宽倍增扫描仪和分辨率倍增扫描仪。在第一种情况下，大量独 立驱动的、小的并且紧密设置的传感器(transducer)并列安装在由氧 化碲(TeO2)玻璃以及由四氧化钼铅(PbMoO4)和TeO4晶体制成的 声光介质上。第二种情况的声光阵列包括串联设置的元件。各具有特 定分辨率(每行上的点)的扫描仪阵列通过使用复杂的光学装置可产 生更高的分辨率(每行上的点)。
相反，在本发明中使用的声光器件104采用单晶，它在一系列输 入RF脉冲基础上可有效地产生多个行移透镜。该器件中的单晶由与 UV光源兼容的材料构成，优选具有由熔融硅石、砷化镓(GaAs)或 TeO2玻璃构成的声光介质，尽管还可以使用具有UV光兼容性的其它 公知材料。该晶体在每个主侧面上具有防反射涂层，其中两侧的防反 射涂层的比率(rated)小于0.5％。该器件将在266nm的波长和在 200MHz的中心频率并以130MHz的带宽在纵向声学模中操作。RF功 率小于3.0瓦。在一个示例性实施例中，该器件的有效孔径可以是 1.0mm“H”乘以60mm“L”。
在操作中，如图4中更详细显示的，如本领域技术人员可理解的， 可以是单光束或多个准直光束的激光401将施加于变换器410的一个 主表面411。RF发生器430向RF输入端口(SNA连接器)413提供 一系列“线性调频”或脉冲RF波形431、432、433等，在示例性实施 例中优选在持续时间和振幅上是相同的，但是根据所希望的行移透镜 的光学效果可以是不同的。所述端口设置成横向于光路方向并使RF波 形在晶体的边缘注入(injected)，并且以一定速度建立横向于晶体长度 方向的压力波(pressure wave)，在示例性实施例中，所述速度为 5.96mm/μs或大约是声速。通过晶体介质传播的压力波被校准以便提 供用于激光401的级联聚焦透镜421、422，所述激光401穿过输入主 表面411并从输出主表面412射出。每个透镜421、422将在焦点443、 444聚焦通过的光束441、442，如本领域技术人员可了解的。
现参见图1，多个级联透镜在声光器件104的有效区中产生的效果 将导致在用于每个产生的透镜的行移透镜声光器件的焦点154a、154b 和154c处产生浮动光点。浮动光点154a、154b和154c然后通过常规 准直透镜105，和一组准直光束155a、155b和155c入射到分色镜106 的表面106a上，但是将通过分色镜(dichroic mirror)106。分色镜106 使所有准直光束155a、155b、155c到达物镜107上，以作为到达将被 扫描的晶片、光栅或其它样品表面的多个光束156a、156b、156c成像。 由物镜107输出的多个平行光束156a、156b、156c被聚焦到晶片、光 栅或其它样品的表面上的单独的斑点108a、108b、108c上并作为平行 光束157a、157b、157c被反射。这些反射光束157a、157b、157c再次 通过物镜107并射到分色镜106的背面106b上。这些平行反射光束 158a、158b、158c被分色镜106反射并施加于准直透镜109上。
来自透镜109的光束被输出到具有多级、多抽头、垂直传送 CCD110的照相机上。CCD具有各个检测区111、112、113，这些检测 区被光束159a、159b、159c之一照明。在光束扫描晶片108的表面并 且产生平行图像流时，带电耦合器件110的每个区111、112、113的元 件捕获每个相应光束中的输出像素。多抽头CCD110的每个区111、112、 113具有相应的移位寄存器区114、115、116，它们对应光束159a、159b、 159c。这些并行输入区可以被并行读出，由此提高了图像检测器件的 处理量。因此，在给定时间周期内，并行读出将通过向每个移位寄存 器输入一系列读出脉冲来实现，由此使它们以并行数据流的方式输出 它们的内容。
在一般的例子中，具有移位寄存器114的第一区111被通过放大 器121输入的区传送信号160a读出。该信号是脉冲串，该脉冲串使移 位寄存器通过缓冲器130向输出线161a上串联读出它的数据，其中所 述移位寄存器的级已经被并行装载。同样，分别经过放大器122、123 给多抽头CCD区112、113的移位寄存器115、116施加用于区2和区 3的时钟信号。经放大器132、133串联读出的最终数据提供给数据输 出端161b、161c。
来自晶片或样品108的表面的背反射光束157a、157b、157c被多 区抽头线性CCD结构110捕获呈现高度有效的设计。建立结构110以 使相同的物镜结构用于扫描和反射光。而且，当来自每个扫描光束的 反射光施加于分段的CCD结构110时，由扫描样品的各个区产生的信 息的内容并行地传送到临时移位寄存器，然后串联读出。从CCD110 的多区的传送可提供高数据处理量，这在晶片检测系统中是非常希望 的结果。
用于实际照相机设计的传感器500的典型实施例示于图5中。该 器件是具有2048个像素501的线性CCD，每个像素具有水平尺寸为 16μm，垂直尺寸为64μm的像素尺寸，并且像素间距为16μ。2048 个像素被分成64个独立区502，每区各具有32个像素501，每个像素 501具有到第一临时存储级(storage stage)504的输出503，该输出503 与在其区502中的其它31个像素的输出并行提供。区502设置成与其 它区直接相邻。在替换实施例中，存在128个输出，每个抽头只有16 个像素，以便提供更高的速度。每个第一临时存储级504的32个值被 各个时钟C1-C64并行读出到各个第二层存储级505，并且所有第二层存 储级505响应单时钟C0而被读出到各个读出移位寄存器级506。每个 读出移位寄存器级506中的32个字节被时钟输入Ck以时钟信号串联 输出，并且从寄存器输出的电压模式模拟提供给64个区502的每个的 各个输出端口OUT1-OUT64。适当的电压施加于该器件，用于适当的操 作，如本领域技术人员可理解的。具有这种结构的传感器可设计成具 有20-40MHz的数据率(1.0-1.6MHz线频率)，并以每秒2.0-3.2Gpix 输出。
再次如图1所示，斑点时序是如此设计的：对于单个CCD区 114-116将只是单斑点。事实上，在使用图5和图10的线性传感器的 束扫描仪典型实施例中，一次只有64个传感器段(sensor segment)的 第1/6将接收输入，其中每个传感器段具有用于32个像素的存储器。 单一光束输入到多个段中产生了延迟，这使在光束移动到下一区时存 储和读出处理成为必要。借助例子但不作为限制，图2中只示出了用 于两个斑点的时序图(timing diagram)，但是根据以下教导可以很容易 推断出可具有额外的斑点。在图中，时间(t)线200提供通过多个斑 点扫描晶片、光栅的表面或其它表面的参考。斑点沿着x(纸的水平) 方向扫描，同时该表面以预定速度在y(纸的垂直)方向移动。首先， 斑点1位于晶片的区1上并提供晶片或其它表面的扫描贯穿区1，如在 时间周期201期间在部分(portion)211中所示的。由于该表面因晶片 等在工作台上移动而向上移动，扫描向右转动一个角度。如处理部分 220中所示，第二个斑点没有开始扫描。由于在时间周期201期间只有 第一斑点扫描，因此没有数据从处理部分230的区1或处理部分240 的区2透射，也没有数据在处理部分250输出。
在第二时间周期202期间，由斑点1进行的区1的扫描已经完成， 并且开始扫描区2，如由扫描线212的部分所示。同时，第二斑点开始 对区1的扫描，如由扫描线221所示的。在时间周期202开始时，在 周期201期间在区1的扫描期间获得的所有数据将在231并行输出。 但是，由于此时没有对于区2积累的数据，因此在处理部分240中没 有输入。然而，在231从区1并行传送的数据在时间周期202期间被 串联地输出，如数据区1输出251所示。
在周期203开始时，斑点束1开始在213的区3的扫描，同时斑 点束2开始在222的区2的扫描。在处理部分230中，由斑点2在区1 中积累的数据在232传送，同时在区2的斑点1的数据在241传送。 在时间周期203期间，用于每个区1和2(由扫描221、212收集)的 数据分别在252和253串联读出。清楚地，对于使用10个光束和具有 线性扫描仪的64个区的典型实施例，光束必须扫描晶片等的表面的一 部分，以便在返回到开始另一扫描之前，CCD的至少6个区从每个光 束接收输入。这样，在输出数据中存在与6个区的扫描可比的延迟。 光束扫描和CCD输出之间的同步将是很容易实现的，以便实现最佳输 出。
图3示出了被检测的晶片、光栅等物体的实际表面300。水平方向 的分割0-12区别独立像素(光正方形301-312)的位置，并且这些像 素中的几个(301、304、307和310)是用于扫描的扫描开始位置(scan start position)，扫描是在垂直于晶片、光栅或其它物体的移动方向的方 向进行的。这种运动是在由数字0-10标记的方向进行的。晶片本身将 被单串(single series)的多个光束350、360和370扫描，并且在下一 串重复光束扫描，如在图中右侧、在像素10的扫描串350’的开始所 示的。在利用常规传送台装置170移动晶片时(图1)，如垂直方向的 行进数(progression of number)0-10所示的，光束将表现为在整个晶片表 面进行对角扫描。因此，在第一串扫描中，斑点350在区1的点301 开始。然后，在它扫描时，斑点350向区2的像素302、区3的像素 303等移动。第二斑点360在区1的点304开始，并且移动到区2的点 305，区3的点306、区4的点307等。斑点370的类似运动在区1中 的点7开始。第二串扫描以斑点350’的再次起动而开始，但是现在是 在区1的点310开始。在第二次扫描中将进行斑点360和370的类似 的重复扫描，并且，当工作台170移动晶片时将在下一串中进行斑点 350-370的类似的重复扫描。如在这个扫描中给定的，可以看到晶片整 个区域的并行读出。
图6A中示出了第二示例性实施例，其中系统600基本上与图1的 实施例相同，但是不同之处在于使用了分束器从每个行移透镜产生多 个光束。具体而言，激光器601产生光束输出651，该光束651施加于 常规束成形器602，以便以公知的方式形成具有均匀强度束分布的光 束。准直光束652施加于常规反射镜603，用于将光束653引导到具有 声光行移透镜604的操作透镜系统。行移透镜声光器件604可操作以 便将成形光束653转换成多个光束654a、654b、654c。而且，为了方 便起见以举例形式示出了三个光束，但是光束的数量可以是更多的， 并且在典型实施例中可以是十个或更多个同时扫描的光束。行移透镜 声光器件604响应每个线性调频RF脉冲串，从而在行移透镜器件604 的有源区中形成多个连续透镜(sequential lens)之一。在声波脉冲穿 过器件604运行时，相关的透镜将移动，使它们的光束分别以扫描的 方式移动。声光器件604的有源区中的多个透镜604a、604b、604c将 导致在行移透镜声光器件的焦点654a、654b、654c位置上产生多个浮 动光点，然后浮动光点654a、654b、654c穿过常规准直透镜605。
与第一实施例不同，从准直透镜605输出的多个光束穿过Damman 光栅或分束器640(在所示实施例中为1×3类型，但是其它分离比例 也是在本发明的范围内)，导致产生几个扇型分开(fanned-out)的光束 655a、655b、655c。分离可以利用本领域公知的任何措施来进行，只 要每个分束(split beam)的能量基本上相等即可。这些光束的每个包 括入射到分色镜606表面上的多个斑点束(655a1-3、655b1-3、655c1-3- 未示出)，并且这些斑点束射到物镜607上，用于作为入射到被扫描的 样品608的表面上的多个光束656a1-3、656b1-3、656c1-3而成像。又物镜 607输出的多个平行光束656a1-3、656b1-3、656c1-3聚焦到样品的表面上 的区域608a、608b、608c上。每个区域被来自光束655a、655b、655c 的单独光束的单独的浮动光点扫描，并且在示例性实施例中，产生如 图6B所示的扫描线结构，其中来自单独光束656a2、656b2、656c2的 扫描聚集成组，但是在时间和位置上是偏离的。这些扫描以平行光束 返回(具有三个扫描的每个的三个光束-未示出)，并再次穿过物镜607 并入射到分色镜606的背面上。这些平行反射光束分色镜606反射并 施加于准直透镜(collimating lens)609。
来自透镜609的光束659a1-3、659b1-3、659c1-3被输出到三个照相机 上，其中每个照相机具有各自多级、多抽头、垂直传送的CCD610A、 610B、610C，并具有类似于图1的实施例中的线性CCD的结构和功 能。这种结构还提高了图像检测器件的处理量和分辨率。
在如图7A所示的另一示例性实施例中，来自光源的激光可通过第 一分色镜710，其中激光可包括多个浮动光点，如已经公开的或单个斑 点。反射镜706将使激光701通过第一表面710a但是使明亮光(bright light)从相反表面710b反射。通过的激光702将通过第二分色镜，其 具有使激光通过的第一表面720a和使暗场光704反射的第二表面 720b。照射到样品708的表面上的激光703将作为暗场光704和明场 光705而反向反射。暗场光704与明场光705被分色镜720的表面720b 分开，该表面720b反射暗场光并使明场光通过。暗场光704被具有高 灵敏度的光电倍增管(PMT)740检测。这种PMT是常规设计并且可 从供应商滨松光子学株式会社(Hammamatsu)和Burle公司获得，这 种光电备增管在暗场低光散射方面尤其具有优势。明场光通过反射镜 720并被表面710b向CCD 730反射，该CCD 730可以是多级或单级 CCD，具有比PMT低的灵敏度但是具有比其大的动态范围和比其高的 速度。
在替换实施例中，提供一种环形照明形式的激光器751，它可以根 据这里已经公开的原理被行移透镜扫描，经过分色镜760和分色镜770 到达物镜757，以在样品758的表面上聚焦。代表暗场和明场成分(bright field components)的反射光射到反射镜770的表面上，并且明场光向 CCD 790反射。暗场光经过反射镜770射向反射镜760，它的表面使光 反射到PMT 780，用于检测。
前面已经关于示例性实施例介绍了本发明，但是不限于此，本发 明的全部范围由所附权利要求书限定，如根据可适用的法律阐释的。
图1是表示根据本发明的利用行移透镜多光束扫描仪的晶片、光 栅或类似样品检测系统100和设备的示意图。在不限制和只是举例的 情况下，样品可以是在制造的任何阶段中的任何半导体产品，如其上 具有多个半导体器件的8英寸或12英寸晶片等，或者可以是在制造工 艺中使用的掩模、光栅等，其中在这些制造工艺中必须检测这种样品 的缺陷、外来物体或图形精度(pattern accuracy)。希望在这种系统中 以高精度和高可靠性识别结构尺寸、位置和类型、出现在样品表面上 的缺陷或物体。还希望以高速度进行识别，从而使提供给检测和质量 保证(quality assurance)步骤的制造工艺中的延迟最小化。
系统100依赖于明亮光源，如产生光束输出151的CW(或脉冲) 激光器101。光束151施加于具有常规设计的束成形器102，该束成形 器将扩展(expand)和校准(collimate)光束151，以便以本领域公知 的方式形成具有均匀强度束分布的光束152。为了进行晶片检测，激光 器优选在短波长操作，例如在248nm或193nm操作，以便以稳定的输 出功率(或稳定的脉冲能量和脉冲频率)、稳定的横模(transverse mode) 和稳定的束瞄准(beam pointing)产生高分辨率。准直光束152被施加 于常规反射镜103，以便将光束153成形和引导到操作透镜系统，该系 统的元件将在后面详细说明。
特别是，成形光束153投射到行移透镜声光器件104上，行移透 镜声光器件104可操作以将成形光束153转换成多个光束154a、154b 和154c。为了方便起见举例示出了三个光束，光束的数量可以更大， 并且在示例性实施例中可以是十个或更多个同时扫描的光束。行移透 镜声光器件104响应一系列线性调频RF脉冲的每个，单脉冲导致产生 单透镜，而一系列脉冲导致在行移透镜器件104中形成多个级联透镜 (multiple cascaded lenses)。每个透镜将接收和在其输出处将输入激光 聚焦，由此形成所希望的光束数量。在RF脉冲穿过器件104运行时， 相关透镜将运动，引起它们的光束的每束光束以类似扫描的方式运动。
声光元件的基本理论、结构和材料在由Gerald F.Marshall等人编辑 “Optical Scanning”的第11章(由Marcel Dekker Inc.在1991年发表) 中有教导。如第675-677页的解释，单光束的频率线性调节(chirp) 扫描包括给其施加线性频率扫描(“线性调频”)的声光布拉格元件 (Bragg cell)。穿过该元件的光学孔径产生的频率梯度将作为柱面透 镜，其焦距(focal length)是以线性调频速度为基础的。由线性扫描声 频衍射的光可以会聚或发散，并且可以由补偿光学透镜进行补偿。根 据此公开，声光扫描仪在成本和性能上优点显著，特别是其中的随机 存取时间很短。声光扫描仪通常产生一个扫描光束，并且其中希望有 多个光束，如在Marshall所著书的第682-683页中公开的那样，需要 多个线性调频元件，每个元件接收被线性调频的RF脉冲。具体而言， 当线性增加频率施加于阵列中的多个线性调频元件中的每个的驱动器 时，随着根据Bragg条件产生阵列的每个准直光束的连续角度扫描， 设置具有在时域内间距(pitch)增加的相位光栅(phase grating)，由此产 生斑点阵列的线性扫描。在高频切断时，驱动器信号设定为零，由此 允许消耗线性调频元件中的声学能量，并在下一扫描开始之前使斑点 复位。
在Marshall所著书的第682-683中教导了两种声波阵列扫描仪， 包括带宽倍增扫描仪和分辨率倍增扫描仪。在第一种情况下，大量独 立驱动的、小的并且紧密设置的传感器(transducer)并列安装在由氧 化碲(TeO2)玻璃以及由四氧化钼铅(PbMoO4)和TeO4晶体制成的 声光介质上。第二种情况的声光阵列包括串联设置的元件。各具有特 定分辨率(每行上的点)的扫描仪阵列通过使用复杂的光学装置可产 生更高的分辨率(每行上的点)。
相反，在本发明中使用的声光器件104采用单晶，它在一系列输 入RF脉冲基础上可有效地产生多个行移透镜。该器件中的单晶由与 UV光源兼容的材料构成，优选具有由熔融硅石、砷化镓(GaAs)或 TeO2玻璃构成的声光介质，尽管还可以使用具有UV光兼容性的其它 公知材料。该晶体在每个主侧面上具有防反射涂层，其中两侧的防反 射涂层的比率(rated)小于0.5％。该器件将在266nm的波长和在 200MHz的中心频率并以130MHz的带宽在纵向声学模中操作。RF功 率小于3.0瓦。在一个示例性实施例中，该器件的有效孔径可以是 1.0mm“H”乘以60mm“L”。
在操作中，如图4中更详细显示的，如本领域技术人员可理解的， 可以是单光束或多个准直光束的激光401将施加于变换器410的一个 主表面411。RF发生器430向RF输入端口(SNA连接器)413提供 一系列“线性调频”或脉冲RF波形431、432、433等，在示例性实施 例中优选在持续时间和振幅上是相同的，但是根据所希望的行移透镜 的光学效果可以是不同的。所述端口设置成横向于光路方向并使RF波 形在晶体的边缘注入(injected)，并且以一定速度建立横向于晶体长度 方向的压力波(pressure wave)，在示例性实施例中，所述速度为 5.96mm/μs或大约是声速。通过晶体介质传播的压力波被校准以便提 供用于激光401的级联聚焦透镜421、422，所述激光401穿过输入主 表面411并从输出主表面412射出。每个透镜421、422将在焦点443、 444聚焦通过的光束441、442，如本领域技术人员可了解的。
现参见图1，多个级联透镜在声光器件104的有效区中产生的效果 将导致在用于每个产生的透镜的行移透镜声光器件的焦点154a、154b 和154c处产生浮动光点。浮动光点154a、154b和154c然后通过常规 准直透镜105，和一组准直光束155a、155b和155c入射到分色镜106 的表面106a上，但是将通过分色镜(dichroic mirror)106。分色镜106 使所有准直光束155a、155b、155c到达物镜107上，以作为到达将被 扫描的晶片、光栅或其它样品表面的多个光束156a、156b、156c成像。 由物镜107输出的多个平行光束156a、156b、156c被聚焦到晶片、光 栅或其它样品的表面上的单独的斑点108a、108b、108c上并作为平行 光束157a、157b、157c被反射。这些反射光束157a、157b、157c再次 通过物镜107并射到分色镜106的背面106b上。这些平行反射光束 158a、158b、158c被分色镜106反射并施加于准直透镜109上。
来自透镜109的光束被输出到具有多级、多抽头、垂直传送 CCD110的照相机上。CCD具有各个检测区111、112、113，这些检测 区被光束159a、159b、159c之一照明。在光束扫描晶片108的表面并 且产生平行图像流时，带电耦合器件110的每个区111、112、113的元 件捕获每个相应光束中的输出像素。多抽头CCD110的每个区111、112、 113具有相应的移位寄存器区114、115、116，它们对应光束159a、159b、 159c。这些并行输入区可以被并行读出，由此提高了图像检测器件的 处理量。因此，在给定时间周期内，并行读出将通过向每个移位寄存 器输入一系列读出脉冲来实现，由此使它们以并行数据流的方式输出 它们的内容。
在一般的例子中，具有移位寄存器114的第一区111被通过放大 器121输入的区传送信号160a读出。该信号是脉冲串，该脉冲串使移 位寄存器通过缓冲器130向输出线161a上串联读出它的数据，其中所 述移位寄存器的级已经被并行装载。同样，分别经过放大器122、123 给多抽头CCD区112、113的移位寄存器115、116施加用于区2和区 3的时钟信号。经放大器132、133串联读出的最终数据提供给数据输 出端161b、161c。
来自晶片或样品108的表面的背反射光束157a、157b、157c被多 区抽头线性CCD结构110捕获呈现高度有效的设计。建立结构110以 使相同的物镜结构用于扫描和反射光。而且，当来自每个扫描光束的 反射光施加于分段的CCD结构110时，由扫描样品的各个区产生的信 息的内容并行地传送到临时移位寄存器，然后串联读出。从CCD110 的多区的传送可提供高数据处理量，这在晶片检测系统中是非常希望 的结果。
用于实际照相机设计的传感器500的典型实施例示于图5中。该 器件是具有2048个像素501的线性CCD，每个像素具有水平尺寸为 16μm，垂直尺寸为64μm的像素尺寸，并且像素间距为16μ。2048 个像素被分成64个独立区502，每区各具有32个像素501，每个像素 501具有到第一临时存储级(storage stage)504的输出503，该输出503 与在其区502中的其它31个像素的输出并行提供。区502设置成与其 它区直接相邻。在替换实施例中，存在128个输出，每个抽头只有16 个像素，以便提供更高的速度。每个第一临时存储级504的32个值被 各个时钟C1-C64并行读出到各个第二层存储级505，并且所有第二层存 储级505响应单时钟C0而被读出到各个读出移位寄存器级506。每个 读出移位寄存器级506中的32个字节被时钟输入Ck以时钟信号串联 输出，并且从寄存器输出的电压模式模拟提供给64个区502的每个的 各个输出端口OUT1-OUT64。适当的电压施加于该器件，用于适当的操 作，如本领域技术人员可理解的。具有这种结构的传感器可设计成具 有20-40MHz的数据率(1.0-1.6MHz线频率)，并以每秒2.0-3.2Gpix 输出。
再次如图1所示，斑点时序是如此设计的：对于单个CCD区 114-116将只是单斑点。事实上，在使用图5和图10的线性传感器的 束扫描仪典型实施例中，一次只有64个传感器段(sensor segment)的 第1/6将接收输入，其中每个传感器段具有用于32个像素的存储器。 单一光束输入到多个段中产生了延迟，这使在光束移动到下一区时存 储和读出处理成为必要。借助例子但不作为限制，图2中只示出了用 于两个斑点的时序图(timing diagram)，但是根据以下教导可以很容易 推断出可具有额外的斑点。在图中，时间(t)线200提供通过多个斑 点扫描晶片、光栅的表面或其它表面的参考。斑点沿着x(纸的水平) 方向扫描，同时该表面以预定速度在y(纸的垂直)方向移动。首先， 斑点1位于晶片的区1上并提供晶片或其它表面的扫描贯穿区1，如在 时间周期201期间在部分(portion)211中所示的。由于该表面因晶片 等在工作台上移动而向上移动，扫描向右转动一个角度。如处理部分 220中所示，第二个斑点没有开始扫描。由于在时间周期201期间只有 第一斑点扫描，因此没有数据从处理部分230的区1或处理部分240 的区2透射，也没有数据在处理部分250输出。
在第二时间周期202期间，由斑点1进行的区1的扫描已经完成， 并且开始扫描区2，如由扫描线212的部分所示。同时，第二斑点开始 对区1的扫描，如由扫描线221所示的。在时间周期202开始时，在 周期201期间在区1的扫描期间获得的所有数据将在231并行输出。 但是，由于此时没有对于区2积累的数据，因此在处理部分240中没 有输入。然而，在231从区1并行传送的数据在时间周期202期间被 串联地输出，如数据区1输出251所示。
在周期203开始时，斑点束1开始在213的区3的扫描，同时斑 点束2开始在222的区2的扫描。在处理部分230中，由斑点2在区1 中积累的数据在232传送，同时在区2的斑点1的数据在241传送。 在时间周期203期间，用于每个区1和2(由扫描221、212收集)的 数据分别在252和253串联读出。清楚地，对于使用10个光束和具有 线性扫描仪的64个区的典型实施例，光束必须扫描晶片等的表面的一 部分，以便在返回到开始另一扫描之前，CCD的至少6个区从每个光 束接收输入。这样，在输出数据中存在与6个区的扫描可比的延迟。 光束扫描和CCD输出之间的同步将是很容易实现的，以便实现最佳输 出。
图3示出了被检测的晶片、光栅等物体的实际表面300。水平方向 的分割0-12区别独立像素(光正方形301-312)的位置，并且这些像 素中的几个(301、304、307和310)是用于扫描的扫描开始位置(scan start position)，扫描是在垂直于晶片、光栅或其它物体的移动方向的方 向进行的。这种运动是在由数字0-10标记的方向进行的。晶片本身将 被单串(single series)的多个光束350、360和370扫描，并且在下一 串重复光束扫描，如在图中右侧、在像素10的扫描串350’的开始所 示的。在利用常规传送台装置170移动晶片时(图1)，如垂直方向的 行进数(progression of number)0-10所示的，光束将表现为在整个晶片表 面进行对角扫描。因此，在第一串扫描中，斑点350在区1的点301 开始。然后，在它扫描时，斑点350向区2的像素302、区3的像素 303等移动。第二斑点360在区1的点304开始，并且移动到区2的点 305，区3的点306、区4的点307等。斑点370的类似运动在区1中 的点7开始。第二串扫描以斑点350’的再次起动而开始，但是现在是 在区1的点310开始。在第二次扫描中将进行斑点360和370的类似 的重复扫描，并且，当工作台170移动晶片时将在下一串中进行斑点 350-370的类似的重复扫描。如在这个扫描中给定的，可以看到晶片整 个区域的并行读出。
图6A中示出了第二示例性实施例，其中系统600基本上与图1的 实施例相同，但是不同之处在于使用了分束器从每个行移透镜产生多 个光束。具体而言，激光器601产生光束输出651，该光束651施加于 常规束成形器602，以便以公知的方式形成具有均匀强度束分布的光 束。准直光束652施加于常规反射镜603，用于将光束653引导到具有 声光行移透镜604的操作透镜系统。行移透镜声光器件604可操作以 便将成形光束653转换成多个光束654a、654b、654c。而且，为了方 便起见以举例形式示出了三个光束，但是光束的数量可以是更多的， 并且在典型实施例中可以是十个或更多个同时扫描的光束。行移透镜 声光器件604响应每个线性调频RF脉冲串，从而在行移透镜器件604 的有源区中形成多个连续透镜(sequential lens)之一。在声波脉冲穿 过器件604运行时，相关的透镜将移动，使它们的光束分别以扫描的 方式移动。声光器件604的有源区中的多个透镜604a、604b、604c将 导致在行移透镜声光器件的焦点654a、654b、654c位置上产生多个浮 动光点，然后浮动光点654a、654b、654c穿过常规准直透镜605。
与第一实施例不同，从准直透镜605输出的多个光束穿过Damman 光栅或分束器640(在所示实施例中为1×3类型，但是其它分离比例 也是在本发明的范围内)，导致产生几个扇型分开(fanned-out)的光束 655a、655b、655c。分离可以利用本领域公知的任何措施来进行，只 要每个分束(split beam)的能量基本上相等即可。这些光束的每个包 括入射到分色镜606表面上的多个斑点束(655a1-3、655b1-3、655c1-3- 未示出)，并且这些斑点束射到物镜607上，用于作为入射到被扫描的 样品608的表面上的多个光束656a1-3、656b1-3、656c1-3而成像。又物镜 607输出的多个平行光束656a1-3、656b1-3、656c1-3聚焦到样品的表面上 的区域608a、608b、608c上。每个区域被来自光束655a、655b、655c 的单独光束的单独的浮动光点扫描，并且在示例性实施例中，产生如 图6B所示的扫描线结构，其中来自单独光束656a2、656b2、656c2的 扫描聚集成组，但是在时间和位置上是偏离的。这些扫描以平行光束 返回(具有三个扫描的每个的三个光束-未示出)，并再次穿过物镜607 并入射到分色镜606的背面上。这些平行反射光束分色镜606反射并 施加于准直透镜(collimating lens)609。
来自透镜609的光束659a1-3、659b1-3、659c1-3被输出到三个照相机 上，其中每个照相机具有各自多级、多抽头、垂直传送的CCD610A、 610B、610C，并具有类似于图1的实施例中的线性CCD的结构和功 能。这种结构还提高了图像检测器件的处理量和分辨率。
在如图7A所示的另一示例性实施例中，来自光源的激光可通过第 一分色镜710，其中激光可包括多个浮动光点，如已经公开的或单个斑 点。反射镜706将使激光701通过第一表面710a但是使明亮光(bright light)从相反表面710b反射。通过的激光702将通过第二分色镜，其 具有使激光通过的第一表面720a和使暗场光704反射的第二表面 720b。照射到样品708的表面上的激光703将作为暗场光704和明场 光705而反向反射。暗场光704与明场光705被分色镜720的表面720b 分开，该表面720b反射暗场光并使明场光通过。暗场光704被具有高 灵敏度的光电倍增管(PMT)740检测。这种PMT是常规设计并且可 从供应商滨松光子学株式会社(Hammamatsu)和Burle公司获得，这 种光电备增管在暗场低光散射方面尤其具有优势。明场光通过反射镜 720并被表面710b向CCD 730反射，该CCD 730可以是多级或单级 CCD，具有比PMT低的灵敏度但是具有比其大的动态范围和比其高的 速度。
在替换实施例中，提供一种环形照明形式的激光器751，它可以根 据这里已经公开的原理被行移透镜扫描，经过分色镜760和分色镜770 到达物镜757，以在样品758的表面上聚焦。代表暗场和明场成分(bright field components)的反射光射到反射镜770的表面上，并且明场光向 CCD 790反射。暗场光经过反射镜770射向反射镜760，它的表面使光 反射到PMT 780，用于检测。
前面已经关于示例性实施例介绍了本发明，但是不限于此，本发 明的全部范围由所附权利要求书限定，如根据可适用的法律阐释的。