(57)【要約】検出器及び検出システムについて開示する。基板は、第１の複数の感知素子及び第２の複数の感知素子を含む複数の感知素子（３１１〜３１３）と、第１の複数の感知素子を出力に接続し且つ第２の複数の感知素子を出力に接続するようになっている複数のセクション（３２１〜３２４）と、を含む。２つ以上の感知素子を接続するようになっているスイッチング領域が、感知素子の間に設けられることがある。スイッチング領域は、感知素子が所定量のエネルギー及び／又はビーム強度で電子を受け取るのに応答して生成される信号に基づいて、制御されることがある。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の感知素子を含む基板と、
第１の複数の感知素子のうちの１つ又は複数の感知素子を第１の出力に接続する第１のセクションと、第２の複数の感知素子のうちの１つ又は複数の感知素子を第２の出力に接続する第２のセクションと、を含む複数のセクションと、
を含む、検出器。
【請求項２】
前記複数のセクションは、配線経路及び信号処理回路を含む、請求項１に記載の検出器。
【請求項３】
前記複数の感知素子の出力を処理するようになっている複数の回路を更に含み、
前記複数の回路のうちの第１の回路は、前記第１のセクションに接続され、
前記複数の回路のうちの第２の回路は、前記第２のセクションに接続される、請求項１に記載の検出器。
【請求項４】
前記複数の感知素子の各々と前記複数の回路との間の配線経路に設けられたスイッチを更に含む、請求項３に記載の検出器。
【請求項５】
前記基板を含むセンサーダイと、
前記複数の感知素子の出力を処理するようになっている１つ又は複数の回路を含む回路ダイと、
を更に含む、請求項１に記載の検出器。
【請求項６】
前記センサーダイ及び前記回路ダイは、一緒に積み重ねられ、それにより、前記第１の複数の感知素子が前記第１のセクションに隣接し、前記第２の複数の感知素子が前記第２のセクションに隣接する、請求項５に記載の検出器。
【請求項７】
前記複数の感知素子のうちの２つ以上を接続するようになっている少なくとも１つのスイッチング領域を更に含む、請求項１に記載の検出器。
【請求項８】
前記少なくとも１つのスイッチング領域は、前記複数の感知素子の各々の間に設けられたスイッチング領域を含む、請求項７に記載の検出器。
【請求項９】
前記基板の断面図において、前記少なくとも１つのスイッチング領域は、前記複数の感知素子のうちの前記２つ以上と一体化されている、請求項７に記載の検出器。
【請求項１０】
前記スイッチング領域は、前記複数の感知素子のアクティブ領域内にある、請求項７に記載の検出器。
【請求項１１】
前記スイッチング領域は、前記複数の感知素子のアクティブ領域の外側にある、請求項７に記載の検出器。
【請求項１２】
前記複数のセクションの各々は、信号処理経路を含む、請求項１に記載の検出器。
【請求項１３】
前記信号処理経路は、データ変換器と結合された増幅器を含む、請求項１２に記載の検出器。
【請求項１４】
複数の感知素子を含む検出器アレイと、
第１の複数の感知素子を第１の出力に接続する第１のセクションと、第２の複数の感知素子を第２の出力に接続する第２のセクションと、を含む複数のセクションと、
インターフェイスと、
を含む、検出システム。
【請求項１５】
前記複数の感知素子を含むセンサーダイと、
前記複数の感知素子の出力を処理するようになっている１つ又は複数の回路を含む回路ダイと、
を更に含む、請求項１４に記載の検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
[0001]  本出願は、２０１８年４月２日に出願された米国特許出願第６２／６５１，６５０号の優先権を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
[0002]  本明細書の記載は、検出器に関し、より具体的には、荷電粒子検出に適用可能であることがある検出器に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]  検出器は、物理的に観測可能な現象を感知するために使用されることがある。例えば、電子顕微鏡は、サンプルから放出された荷電粒子を収集し、検出信号を出力する検出器を備えることがある。検出信号を使用して、検査対象のサンプル構造の画像を再構築することができ、例えば、サンプル中の欠陥を明らかにすることができる。
【０００４】
[0004]  用途によっては、エリア検出器は、投射された１つ又は複数の電子ビームを検出することができる電子感知素子のピクセル化されたアレイを含むことがある。検出器は、例えば、センサーダイと一緒に積み重ねられた回路ダイとして、感知素子のアレイに隣接して配置された信号ルーティング回路を備えることがある。
【０００５】
[0005]  検出器アレイが大きくなるにつれて、信号処理及び信号読み出しに関連した配線が長くなることがある。例えば、検出器アレイ中の感知素子と、関連する信号処理回路と、の間の物理的な距離は、検出器アレイのアクティブ領域のサイズ又は感知素子の位置に起因して、大きくなることがある。従って、個々の感知素子と信号処理回路との間の相互接続が非常に長くなることがあり、これにより、より高い直列抵抗、寄生容量、及び直列インダクタンスが持ち込まれることがある。更に、回路ダイには多数の相互接続された部品が追加されることがある。配線の長さが長くなり、回路に部品が追加されると、通信速度が損なわれることがある。例えば、寄生パラメータは、信号忠実性の損失を引き起こすことがあり、また、アナログ信号をセンサーからルーティングしようとする際に、回路の様々な部分で発生することがある。
【０００６】
[0006]  用途によっては、高速性、高いスループット、高い帯域幅、等が要求されることがある。上記で考察したような厄介な問題は、とりわけ相互接続が十分に計画され設計されていない場合に、帯域幅の低下をもたらすことがある。これにより、検出システムが、設計仕様書によって指示された帯域幅などの所望の帯域幅を実現することが妨げられることがある。更に、アナログ信号経路内の相互接続が長いと、より大きなノイズ及び干渉が信号経路に持ち込まれることがある。その結果、検出システムの信号対雑音比が低下することがある。
【発明の概要】
【０００７】
[0007]  本開示の実施形態は、検出器を提供するためのシステム及び方法を提供する。実施形態によっては、荷電粒子ビーム検出システムが提供される。荷電粒子ビーム検出システムは、検出器を含むことがある。
【０００８】
[0008]  実施形態によっては、複数の感知素子を含む基板と、複数の感知素子の第１のグループを出力に接続する第１のセクション及び複数の感知素子の第２のグループを出力に接続する第２のセクションを含む複数のセクションと、を含む検出器が提供される。
【０００９】
[0009]  幾つかの実施形態によれば、検出システムの性能又は柔軟性を犠牲にすることなく、配線の長さが長いことから生じる問題を解決する構成を達成することができる。検出器を構成する複数の感知素子を、より小さなセクションのアレイに分割することにより、抵抗、静電容量、及びインダクタンスなどの寄生パラメータの影響を低減することができる。感知素子と、検出システムの帯域幅に対する有害な影響を低減することができる、感知素子に関連付けられたアナログ信号処理回路と、の間に相互接続が形成されることがある。更に、アナログ信号処理回路及び信号経路に続くデジタルマルチプレクサを使用すると、信号ルーティングの改善を達成することができる。信号忠実性の低下を招くことなく、検出システムの柔軟性が維持されることができる。
【００１０】
[0010]  開示する実施形態の追加の目的及び利点が、以降の説明において部分的に記載され、その説明から部分的に明らかになるか、又は、実施形態を実施することによって学ばれることがある。開示する実施形態の目的及び利点は、本開示に記載される要素及び組み合わせによって実現され、達成されることがある。しかしながら、本開示の例示的な実施形態は、そのような例示的な目的及び利点を達成する必要は必ずしもなく、幾つかの実施形態は、記述した目的及び利点の何れも達成しないことがある。
【００１１】
[0011]  前述の一般的な説明及び以降の詳細な説明の両方とも、例示的であり説明のためのみのものであり、特許請求されるような、開示する実施形態を限定するものではないことを、理解されたい。
【００１２】
[0012]  本開示の上記の及び他の態様が、添付の図面と共に解釈される例示的な実施形態の説明により、一層明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】[0013]本開示の実施形態と一致した、例示的な電子ビーム検査（ＥＢＩ）システムを示す概略図である。
【図２】[0014]図１の例示的な電子ビーム検査システムの一部であり得る、本開示の実施形態と一致した、例示的な電子ビームツールを示す概略図である。
【図３】[0015]本開示の実施形態と一致した、検出器の例示的な構造の概略図である。
【図４】[0016]本開示の実施形態と一致した、検出器アレイの例示的な表面を示す図である。
【図５】[0017]本開示の実施形態と一致した、検出器の断面図を示す図である。
【図６】[0018]本開示の実施形態と一致した、検出器の断面図を示す図である。
【図７】[0019]本開示の実施形態と一致した、検出器の断面図を示す図である。
【図８】[0020]本開示の実施形態と一致した、検出器の断面図を示す図である。
【図９】[0021]本開示の実施形態と一致した、検出器の構造を表す図である。
【図１０】[0022]本開示の実施形態と一致した、検出器の構造を表す図である。
【図１１】[0023]本開示の実施形態と一致した、検出システムを表す図である。
【図１２】[0024]本開示の実施形態と一致した、検出器のセンサー層及び回路層を示す回路図である。
【図１３】[0025]本開示の実施形態と一致した、検出器アレイの例示的な表面を示す図である。
【図１４Ａ】[0026]本開示の実施形態と一致した、電子ビームスポットとセクションサイズとの間の関係を示す図である。
【図１４Ｂ】[0026]本開示の実施形態と一致した、電子ビームスポットとセクションサイズとの間の関係を示す図である。
【図１４Ｃ】[0026]本開示の実施形態と一致した、電子ビームスポットとセクションサイズとの間の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
[0027]  ここで、例示的な実施形態を詳細に参照する。これらの実施形態の例が、図面に示されている。以下の説明は添付の図面を参照し、異なる図面中の同じ番号は、特に断りの無い限り、同じ又は同様の要素を表す。例示的な実施形態の以下の説明文中に記載される実施態様は、本発明と一致する全ての実施態様を表すものではない。その代わり、それらは、添付の特許請求の範囲に列挙されるような主題に関連する態様と一致する装置、システム、及び方法の単なる例にすぎない。例えば、幾つかの実施形態は、電子ビームを利用するシステムにおける検出器を提供するという文脈で説明されているが、本開示はそのように限定はされない。他のタイプの荷電粒子ビームも、同様に適用することができる。更に、検出器は、光学撮像、光検出、ｘ線検出などの他の撮像システムで使用されることがある。
【００１５】
[0028]  本開示の実施形態は、検出器を提供することがある。検出器は、アレイアーキテクチャを有することがある。検出器は、例えば、荷電粒子撮像用の荷電粒子システムで役に立つことがある検出システムにおいて、使用されることがある。荷電粒子システムは、サンプルの撮像及び検査用の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）ツールであり得る。荷電粒子システムは、例えば、欠陥検出に使用されることがある。
【００１６】
[0029]  幾つかの例示的な実施形態では、セクションに分割される複数の感知素子を有する検出器を備えた検出システムが提供される。セクションは、均一であることがある。例えば、各セクションは、同じ数の感知素子を有することがある。セクションは、互いに同じ形状及び同じサイズであることがある。各セクションは、対応する信号処理回路及び信号経路を有することがある。あるセクションの感知素子は、対応するセクションの信号処理回路及び信号経路と関連付けられることがある。
【００１７】
[0030]  検出器は、ダイなどの１つ又は複数の基板を備えることがある。例えば、センサーダイ及び回路ダイが存在することがある。ダイは、検出器の厚さ方向に積み重ねられることがある。例えば、検出器は、２次元平面に配列された感知素子を有する、実質的に平面の部材として形成されることがある。センサーダイは感知素子を含むことがあり、回路ダイは信号処理回路を含むことがある。センサーダイ及び回路ダイは、感知素子のアレイの平面と直交する積層方向に、互いに一緒に積み重ねられることがある。
【００１８】
[0031]  実施形態によっては、検出器セクションは、対応する信号処理回路及び信号経路の真上に配置されることがある。
【００１９】
[0032]  検出器セクションのサイズ及び形状は、感知素子と対応する信号処理回路及び信号経路との間の相互接続が、寄生容量、抵抗、及びインダクタンスを持ち込まないように、決定されることがある。そのような寄生は、検出システムの全体的な帯域幅の減少を引き起こすことがある。例えば、設計仕様書によって決められる指定された特性、例えば、とりわけ帯域幅、を有する検出システムは、寄生パラメータのせいで、実現可能ではなくなることがある。更に、相互接続によってノイズ及び干渉が持ち込まれることがあり、そのような効果により、設計仕様を下回るようにシステムの信号対雑音比が低下するべきではない。
【００２０】
[0033]  実施形態によっては、検出器セクションのサイズ並びに関連する信号処理回路及び信号経路の配置は、検出器の表面に投射される全ての電子ビームスポットが、少なくとも１つのセクションによって受光されることが保証されるように、構成されることがある。複数のビームスポットが、あるセクションによって受光されることがあり、各電子ビームスポットからの信号は、いつでも、それに割り当てられた信号経路を有することがある。
【００２１】
[0034]  実施形態によっては、セクションのサイズを決定するための基準は、以下の通りであることがある。例えば、任意の撮像条件の下で、電子ビームスポット格子内の最大でも１つのノードのみが、１つのセクションに入るようにする。電子ビームスポットの矩形格子の場合、セクションのサイズを選択するための基準は、セクションの対角線のサイズが、格子内の電子ビームスポットの最小のピッチの長さよりも短くなることであり得る。従って、最大でも１つのビーム中心のみが１つのセクション内に配置される。このようにして、検出器表面の領域に投射されるビームの信号処理及び読み出しに対応するのに十分な信号処理回路及び信号経路が存在することが、保証されることがある。
【００２２】
[0035]  セクションの出力では、検出器セクション並びにその対応する信号処理回路及び信号経路によって受け取られた電子ビームスポットの強度を表す、デジタル化された信号が、生成されることがある。セクションの信号処理回路及び信号経路の出力に、デジタルマルチプレクサが接続されることがある。マルチプレクサは、それぞれの電子ビームスポットからの信号を処理するアクティブな信号処理回路及び信号経路から、データを収集することがある。
【００２３】
[0036]  各電子ビームスポットに対する感知素子のグループのサイズは、所定の検出器セクションのサイズよりも小さいか、等しいか、又は大きいことがある。例えば、ある電子ビームスポットに関連付けられた感知素子をグループ化し結合する検出器が、提供されることがある。複数の感知素子が結合された場合、合成された電子検出信号は、感知素子の一部が所定のセクション内に含まれていない場合であっても、１つのセクションの信号処理回路及び信号経路へルーティングされることがある。
【００２４】
[0037]  検出システムは、検出器の表面に投射される電子ビームスポットの数が、セクションの信号処理回路及び信号経路の数よりも少ないか又は等しくなるように、構成されることがある。いつでも、信号処理回路及び信号経路の一部を無効にすることができる。信号処理回路及び信号経路の一部は、所定の要件に基づいて、不活性化されることがある。
【００２５】
[0038]  実施形態によっては、追加の相互接続が付加されることがある。例えば、回路ダイ中に追加の相互接続が設けられることがある。相互接続は、セクションの信号処理回路及び信号経路を含む同じ回路ダイに設けられることがある。相互接続の一部又は全部が、感知素子と、信号処理回路及び信号経路の入力と、に接続されることがある。相互接続は、スイッチを含むことがある。
【００２６】
[0039]  追加の相互接続が既存の相互接続と並列に接続される場合、帯域幅に対する寄生パラメータの影響を更に低減することが可能であり得る。更に、追加の相互接続は、各電子ビームスポットの信号に対して更なる信号ルーティングの柔軟性を提供することがある。更に、必要とされるアクティブな信号処理回路及び信号経路の数が、ダイに組み込まれる信号処理回路及び信号経路の数よりも少ない場合、追加の相互接続により、故障耐性能力を向上させるのに可能な方法がもたらされる。例えば、１つ又は複数の信号処理回路及び信号経路が機能不全に陥った場合でも、検出システムは、依然として機能又は性能を低下させることなく、動作することができる。
【００２７】
[0040]  本明細書で考察するように、信号処理回路及び信号経路とは、１つのセクション要素に包含される構造を指すことがある。セクション要素は、１つ又は複数の回路を含むことがある。回路部品、論理素子、配線経路等も提供されることがある。信号処理回路及び信号経路とは、信号処理回路及び／又は信号経路を含むものとして解釈されることがあることを、理解されたい。
【００２８】
[0041]  ここで図１を参照する。図１は、本開示の実施形態と一致した検出器を含むことがある、例示的な電子ビーム検査（ＥＢＩ）システム１００を示す。ＥＢＩシステム１００は、撮像のために使用されることがある。図１に示すように、ＥＢＩシステム１００は、メインチャンバ１０１、装填／ロックチャンバ１０２、電子ビームツール１０４、及び機器フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）１０６を含む。電子ビームツール１０４は、メインチャンバ１０１内部に配置されている。ＥＦＥＭ１０６は、第１の装填ポート１０６ａ及び第２の装填ポート１０６ｂを含む。ＥＦＥＭ１０６は、追加の装填ポートを含むことがある。第１の装填ポート１０６ａ及び第２の装填ポート１０６ｂは、検査されるべきウェーハ（例えば、半導体ウェーハ、又は他の材料で作られたウェーハ）又はサンプル（ウェーハ及びサンプルは、本明細書ではまとめて「ウェーハ」と呼ばれることがある）を収容するウェーハＦＯＵＰ（front opening unified pod）を受け取る。
【００２９】
[0042]  ＥＦＥＭ１０６内の１つ又は複数のロボットアーム（図示せず）が、ウェーハを装填／ロックチャンバ１０２に運ぶことができる。装填／ロックチャンバ１０２は、装填／ロック真空ポンプシステム（図示せず）に接続され、このポンプシステムは、大気圧よりも低い第１の圧力に達するように、装填／ロックチャンバ１０２内のガス分子を除去する。第１の圧力に達した後、１つ又は複数のロボットアーム（図示せず）がウェーハを装填／ロックチャンバ１０２からメインチャンバ１０１に運ぶことができる。メインチャンバ１０１は、メインチャンバ真空ポンプシステム（図示せず）に接続され、このポンプシステムは、第１の圧力よりも低い第２の圧力に達するように、メインチャンバ１０１内のガス分子を除去する。第２の圧力に達した後、ウェーハは電子ビームツール１０４による検査にかけられる。電子ビームツール１０４は、シングルビームシステム又はマルチビームシステムであり得る。コントローラ１０９は、電子ビームツール１０４に電子的に接続されている。コントローラ１０９は、ＥＢＩシステム１００の様々な制御を行うようになっているコンピュータであり得る。図１では、コントローラ１０９は、メインチャンバ１０１、装填／ロックチャンバ１０２、及びＥＦＥＭ１０６を含む構造の外部にあるものとして示されているが、コントローラ１０９は構造の一部とすることもできることを理解されたい。
【００３０】
[0043]  ここで図２を参照する。図２は、電子ビームツール１０４（本明細書では装置１０４とも呼ばれる）を示しており、このツール１０４は、電子源２０２、銃開口部２０４、集光レンズ２０６、電子源２０２から放出される一次電子ビーム２１０、放射源変換ユニット２１２、一次電子ビーム２１０の複数のビームレット２１４、２１６、及び２１８、一次投影光学系２２０、ウェーハステージ（図２には図示せず）、複数の二次電子ビーム２３６、２３８、及び２４０、二次光学系２４２、並びに電子検出デバイス２４４を含む。一次投影光学系２２０は、ビームセパレータ２２２、偏向走査ユニット２２６、及び対物レンズ２２８を含むことがある。電子検出デバイス２４４は、検出下位領域２４６、２４８、及び２５０を含むことがある。
【００３１】
[0044]  電子源２０２、銃開口部２０４、集光レンズ２０６、放射源変換ユニット２１２、ビームセパレータ２２２、偏向走査ユニット２２６、及び対物レンズ２２８は、装置１０４の一次光軸２６０と位置合わせされていることがある。二次光学系２４２及び電子検出デバイス２４４は、装置１０４の二次光軸２５２と位置合わせされていることがある。
【００３２】
[0045]  電子源２０２は、カソード、抽出器又はアノードを含むことがあり、一次電子は、カソードから放出され、抽出され又は加速されて、（仮想の又は現実の）クロスオーバー２０８を伴う一次電子ビーム２１０を形成することができる。一次電子ビーム２１０は、クロスオーバー２０８から放出されるものとして視覚化することができる。銃開口部２０４は、一次電子ビーム２１０の周辺電子を遮断して、プローブスポット２７０、２７２、及び２７４のサイズを低減することができる。
【００３３】
[0046]  放射源変換ユニット２１２は、画像形成素子のアレイ（図２には図示せず）及びビーム制限開口部のアレイ（図２には図示せず）を含むことがある。画像形成素子のアレイは、超小型偏向器又は超小型レンズのアレイを含むことがある。画像形成素子のアレイは、一次電子ビーム２１０の複数のビームレット２１４、２１６、及び２１８を伴う、クロスオーバー２０８の（仮想の又は現実の）複数の平行な画像を形成することがある。ビーム制限開口部のアレイは、複数のビームレット２１４、２１６、及び２１８を制限することがある。
【００３４】
[0047]  集光レンズ２０６は、一次電子ビーム２１０を集束させることがある。放射源変換ユニット２１２の下流のビームレット２１４、２１６、及び２１８の電流は、集光レンズ２０６の集束力を調節することにより、又は、ビーム制限開口部のアレイ内部の対応するビーム制限開口部の半径サイズを変更することにより、変化させることができる。対物レンズ２２８は、検査用のウェーハ２３０上にビームレット２１４、２１６、及び２１８を集束させることができ、ウェーハ２３０の表面上に複数のプローブスポット２７０、２７２、及び２７４を形成することができる。
【００３５】
[0048]  ビームセパレータ２２２は、静電双極子場及び磁気双極子場を生成するウィーンフィルタ型のビームセパレータであり得る。実施形態によっては、それらが適用される場合、ビームレット２１４、２１６、及び２１８の電子に静電双極子場によって作用する力は、磁気双極子場によって電子に作用する力と、大きさが等しく、方向が反対になることがある。従って、ビームレット２１４、２１６、及び２１８は、偏向角ゼロでビームセパレータ２２２をまっすぐに通過することができる。しかしながら、ビームセパレータ２２２によって生成されるビームレット２１４、２１６、及び２１８の全分散は、ゼロではないこともある。ビームセパレータ２２２は、ビームレット２１４、２１６、及び２１８から二次電子ビーム２３６、２３８、及び２４０を分離し、二次電子ビーム２３６、２３８、及び２４０を二次光学系２４２に向けることができる。
【００３６】
[0049]  偏向走査ユニット２２６は、ビームレット２１４、２１６、及び２１８を偏向させて、ウェーハ２３０の表面領域に渡って、プローブスポット２７０、２７２、２７４を走査することができる。プローブスポット２７０、２７２、及び２７４におけるビームレット２１４、２１６、及び２１８の入射に応答して、二次電子ビーム２３６、２３８、及び２４０がウェーハ２３０から放出されることがある。二次電子ビーム２３６、２３８、及び２４０は、二次電子及び後方散乱電子を含む、エネルギーが分散した電子を含むことがある。二次光学系２４２は、二次電子ビーム２３６、２３８、及び２４０を、電子検出デバイス２４４の検出下位領域２４６、２４８、及び２５０に集束させることができる。検出下位領域２４６、２４８、及び２５０は、対応する二次電子ビーム２３６、２３８、及び２４０を検出し、ウェーハ２３０の表面領域の画像を再構成するのに使用される対応する信号を生成するようになっていることがある。
【００３７】
[0050]  ここで、図３を参照する。図３は、検出器３００の例示的な構造の概略図を示す。検出器３００は、電子検出デバイス２４４として提供されることがある。
【００３８】
[0051]  検出器３００は、センサー層３０１、セクション層３０２、及び読み出し層３０３を含む。センサー層３０１は、複数の感知素子３１１、３１２、３１３、３１４等から構成されるセンサーダイを含むことがある。例えば、複数の感知素子が、サイズ及び形状が均一で、均一に配置された感知素子のアレイで、提供されることがある。
【００３９】
[0052]  セクション層３０２は、複数のセクション３２１、３２２、３２３、及び３２４を含むことがある。セクションは、複数の感知素子の中の１つ又は複数の感知素子を接続するようになっている配線経路を含むことがある。例えば、図３に示すように、セクション３２３は、感知素子３１１、３１２、３１３、及び３１４の出力を電気的に接続するようになっていることがある。セクション３２３は、感知素子３１１、３１２、３１３、及び３１４から収集された合成信号を共通の出力として出力するようになっていることがある。セクションは、そのセクションの真上に配置された感知素子に接続するようになっていることがある。例えば、セクションは、複数の感知素子の出力と接続するようになっている端子の格子を有することがある。セクションが均一なサイズ及び形状並びに均一な配置となるように、セクションはアレイ構造で提供されることがある。セクションは、例えば正方形の形状であり得る。隣接するセクション間に分離領域を設けて、それらのセクションを互いから電気的に絶縁することがある。実施形態によっては、セクションは、タイルレイアウトなどのオフセットパターンで配置されることがある。
【００４０】
[0053]  セクション層３０２は、１つ又は複数の配線経路及び他の回路素子を含む半導体基板を含むことがある。例えば、セクション層３０２は、ベース基板を含むことがあり、ベース基板の上には複数の配線経路が設けられ、複数の配線経路の各々は１つのセクションに関連付けられる。配線経路は、ベース基板上にプリントされた導電性材料の線、フレキシブルワイヤ、ボンディングワイヤ等を含むことがある。１つ又は複数のスイッチも、設けられることがある。例えば、スイッチは、セクションへの入力とセクションからの出力との間に設けられることがある。スイッチは、個々の感知素子の出力を、セクションの共通出力と接続したり又は切断したりできるように、設けられることがある。スイッチを制御するための対応する回路も、セクション層３０２に設けられることがある。実施形態によっては、スイッチは、スイッチを制御するための回路をそれ自体が含むことがある別個のスイッチマトリックスで、提供されることがある。
【００４１】
[0054]  読み出し層３０３は、感知素子の出力を処理するための信号処理回路を含むことがある。セクション層３０２のセクションの各々に対応する信号処理回路が提供されることがある。複数の別個の信号処理回路セクションが設けられることがある。信号処理回路セクションは、均一なサイズ及び形状並びに均一な配置を有するセクションのアレイで提供されることがある。例えば、読み出し層３０３は、複数の信号処理回路セクション３３１、３３２、３３３、及び３３４を備えていることがある。信号処理回路セクションは、セクション層３０２の対応するセクションからの出力と接続するようになっていることがある。例えば、図３に示すように、信号処理回路セクション３３３は、セクション３２３の出力と電気的に接続するようになっていることがある。
【００４２】
[0055]  読み出し層３０３は、入力端子及び出力端子を含むことがある。読み出し層３０３の出力は、検出器３００の出力を読み出し解釈するためのコンポーネントに接続されることがある。例えば、読み出し層３０３は、デジタルマルチプレクサ、デジタルロジックブロック、コントローラ、コンピュータ等に直接接続されることがある。
【００４３】
[0056]  センサー層３０１、セクション層３０２、及び読み出し層３０３の配置は、互いが積み重ねられた関係に一致することがある。例えば、セクション層３０２は読み出し層３０３の上に直接的に取り付けられることがあり、センサー層３０１は、セクション層３０２の上に直接的に取り付けられることがある。これらの層は、セクション層３０２内部のセクションが読み出し層３０３の信号処理回路セクションと整列されるように、積み重ねられていることがある。更に、これらの層は、１つ又は複数の感知素子がセクションと整列されるように、積み重ねられることがある。あるセクションと関連付けられることになる感知素子は、そのセクションの内部に包含されていることがある。例えば、検出器３００の平面図では、あるセクションの感知素子は、セクションの境界内部に収まっていることがある。更に、セクション層３０２の個々のセクションは、読み出し層３０３の信号処理回路セクションと重なり合うことがある。このようにして、感知素子をセクション及び信号処理回路セクションと関連付けるための、所定の領域が確立されることがある。
【００４４】
[0057]  セクションのサイズ及びセクションに関連付けられた感知素子の数は、変化することがある。例えば、図３は１つのセクションに４つの感知素子があることを示しているが、本開示の実施形態はそのように限定はされない。
【００４５】
[0058]  図３はセンサー層３０１、セクション層３０２、及び読み出し層３０３を複数の別個の層として示しているが、センサー層３０１、セクション層３０２、及び読み出し層３０３は別々の基板として設けられる必要はないことを理解されたい。例えば、セクション層３０２の配線経路は、複数の感知素子を含むセンサーダイ中に設けられてもよく、又はセンサーダイの外側に設けられてもよい。配線経路は、センサー層３０１上にパターン形成されることがある。更に、セクション層３０２は、読み出し層３０３と結合されることがある。例えば、セクション層３０２の配線経路及び読み出し層３０３の信号処理回路を含む回路ダイが設けられることがある。従って、様々な層の構造及び機能は、結合されることも又は分割されることもある。
【００４６】
[0059]  実施形態によっては、検出器は２ダイ構成で提供されることがある。しかしながら、本開示の実施形態はそのように限定はされない。例えば、センサー層、セクション層、及び読み出し層の機能は、１つのダイで、又は１つ若しくは複数のダイを含むことがあるパッケージで、実装されることがある。
【００４７】
[0060]  ここで図４を参照する。図４は、電子検出デバイス２４４の表面を形成することができるセンサー表面４００の例示的な構造を示す。センサー表面４００の異なる領域に対応する複数のセクション４１０、４２０、４３０、及び４４０が設けられることがある。感知素子の各セクションは、図２に示すような二次電子ビーム２３６、２３８、及び２４０のうちの１つなどの、ウェーハ２３０から特定の位置から放射されるビームスポットの少なくとも一部を受光することができることがある。
【００４８】
[0061]  センサー表面４００は、感知素子４１１、４１２、及び４１３を含む、感知素子のアレイを含むことがある。セクション４１０、４２０、４３０、及び４４０の各々は、複数の感知素子の中の幾つかの感知素子を含むことができる。例えば、セクション４１０は第１の複数の感知素子を含むことができ、セクション４２０は第２の複数の感知素子を含むことができ、以下同様である。第１の複数の感知素子及び第２の複数の感知素子は互いに排他的であり得る。感知素子はダイオードであり得る。感知素子は、入射エネルギーを測定可能な信号に変換することができるダイオードに似た素子でもあり得る。感知素子は、例えば、ＰＩＮダイオード、アバランシェダイオード、電子増倍管（ＥＭＴ）等、及びそれらの組み合わせを含むことがある。領域４２５は、隣接する感知素子の間に設けられることがある。領域４２５は、隣接するピクセルの側面及び／又は角を互いから分離するための分離領域であり得る。領域４２５は、センサー表面４００の他の領域の材料とは異なる絶縁材料を含むことがある。領域４２５は、正方形として設けられることがある。実施形態によっては、領域４２５は、感知素子の隣接する側面の間には設けられない。
【００４９】
[0062]  感知素子は、感知素子のアクティブ領域内で受け取った電子に見合った電流信号を生成することができる。前処理回路は、生成された電流信号を、受け取られた電子ビームスポットの強度を表すことができる電圧に変換することができる。前処理回路は、例えば、高速トランスインピーダンス増幅器と結合されたプリアンプ回路を含むことがある。他の回路が他の機能のために提供されることもある。例えば、感知素子を互いに接続するためにスイッチング素子を制御することができるスイッチ作動回路が、設けられることがある。
【００５０】
[0063]  実施形態によっては、フィールド・プログラマブル検出器アレイが、感知素子の間に一体化されたスイッチング領域を有する感知素子を備えることがある。例えば、米国特許出願第６２／５５５，０３２号で考察される例のうちの幾つかなどの検出器が提供されることがある。例えば、複数の感知素子が同じ電子ビームスポットによって覆われる場合にそれらの感知素子がグループ化されるように、複数の感知素子を結合するために、スイッチング素子の間にスイッチング領域が設けられることがある。スイッチング領域を制御するための回路は、読み出し層の信号処理回路内に含まれることがある。
【００５１】
[0064]  検出器及びセンサー層の構造の幾つかの例について考察する。
【００５２】
[0065]  ここで図５を参照する。図５は、検出器５００の層構造の単純化された図を示す。検出器５００は、図２に示すような電子ビームツール１０４内の検出器２４４として提供されることがある。検出器５００は、厚さ方向に積み重ねられた複数の層を有するようになっていることがあり、厚さ方向は、電子ビームの入射方向と実質的に平行である。複数の層には、センサー層５１０及び回路層５２０が含まれることがある。明確にするために、幾つかの層は省略されている。センサー層５１０は、入射電子を受け取るためのセンサー表面５０１を備えていることがある。感知素子、例えば感知素子５１１、５１２、及び５１３が、感知層５１０内に設けられることがある。スイッチング素子５１９が、断面図において水平方向に隣接する感知素子の間に設けられることがある。スイッチング素子５１９は、感知層５１０内に埋め込まれていることがある。
【００５３】
[0066]  実施形態によっては、スイッチング領域は、感知素子のアクティブ領域内に配置されることがある。他の実施形態では、スイッチング領域は、感知素子のアクティブ領域の外側に形成されることもある。
【００５４】
[0067]  例えば、センサー層５１０は、ダイオードとして構成されることがあり、感知素子５１１、５１２、及び５１３は、上述したような感知素子４１１、４１２、及び４１３と同様である。更に、スイッチング素子５１９は、ＭＯＳＦＥＴなどのトランジスタとして構成されることがある。感知素子５１１、５１２、５１３の各々は、回路層５２０と電気的に接続するための出力を含むことがある。出力は、スイッチング素子５１９と一体になっていることがあり、又は別個に設けられることがある。出力は、金属層で有り得るセンサー層５１０の底部層に一体化されていることがある。
【００５５】
[0068]  図５は、断面で見たときに別個のユニットとして感知素子５１１、５１２、及び５１３を描画しているが、そのような分割は実際には存在しないことがある。例えば、検出器の感知素子は、ｐ＋領域、真性領域、及びｎ＋領域を含む複数の層を有する基板として製造することができるＰＩＮダイオードデバイスを構成する半導体デバイスによって、形成されることがある。従って、感知素子５１１、５１２、５１３は、断面図では連続的あり得る。スイッチング素子５１９は、感知素子と一体になっていることがある。
【００５６】
[0069]  回路層５２０は、センサー層５１０に隣接して設けられる。回路層５２０は、図３を参照して上述したような検出器のセクション層３０２及び読み出し層３０３を表すことがある。回路層５２０は、ラインワイヤ、相互接続、及び様々な電子回路部品を含むことがある。回路層５２０は、処理システムを含むことがある。回路層５２０は、センサー層５１０で検出された出力電流を受け取るようになっていることがある。
【００５７】
[0070]  ここで図６を参照する。図６は、米国特許出願第６２／５６０，１２２号で考察される検出器の例などの、検出器６００の更なる例の層構造の簡略図を示す。図６に示すように、スイッチング素子５１９が、断面図において水平方向に隣接する感知素子の間に設けられることがある。スイッチング素子５１９は、センサー層５１０の外側に設けられることがある。例えば、スイッチング素子５１９は、回路層５２０内に埋め込まれていることがある。
【００５８】
[0071]  実施形態によっては、個々の感知素子５１１、５１２、及び５１３は、厚さ方向に延びる分離領域によって分離されることがある。例えば、厚さ方向に平行な感知素子５１１、５１２、及び５１３の側面が、分離領域によって互いから分離されていることがある。
【００５９】
[0072]  実施形態によっては、スイッチング素子５１９は、別々のダイに形成されることがある。図７に示すように、例えば、検出器７００はスイッチダイ７１０を備える。スイッチダイ７１０は、複数のスイッチング素子５１９を含むことがある。スイッチダイ７１０は、センサー層５１０と回路層５２０との間に挟まれていることがある。スイッチダイ７１０は、センサー層５１０及び回路層５２０に電気的に接続されることがある。
【００６０】
[0073]  実施形態によっては、スイッチング素子は、センサー層内部に一体化されているか、他の層の内部に一体化されているか、又は部分的に若しくは完全に既存の層内に設けられていることがある。実施形態によっては、例えば、センサー層はウェル、トレンチ、又は他の構造を含むことがあり、スイッチング素子はこれらの構造内に形成される。
【００６１】
[0074]  図８は、スイッチ並びに他の能動素子及び／又は受動素子を形成するための組み込み型のｐウェル及びｎウェルを備えた感知素子８００の断面図である。そのような素子は、感知素子８００又は他のコンポーネントに接続することができる。感知素子８００は、検出器アレイのセンサー層であり得るセンサー層８０５の一部を形成することがあり、一方、回路層及び他の層は図示されていない。感知素子８００は、とりわけ、表面層８０１、ｐ＋領域８１０、ｐ−エピタキシャル領域８２０、ｎ−領域８３０を有するダイオードデバイスを含むことがある。表面層８０１は、入射電子を受け取る検出器の検出表面を形成することができる。表面層８０１は、例えばアルミニウムによって形成される金属層であり得る。他の導電性材料も使用することができる。表面層８０１の反対側には、電荷コレクタとして電極８５０が設けられることがある。電極８５０は、感知素子８００のアクティブ領域内で受け取られた電子の量を表す電流信号を出力するようになっていることがある。
【００６２】
[0075]  スイッチング素子８１９は、金属酸化物半導体デバイスによって形成されることがある。例えば、複数のＣＭＯＳデバイスが、センサー層８０５の背面に形成されることがある。ＣＭＯＳデバイスの例として、ディープｐウェル８４１、ｎウェル８４２、及びｐウェル８４３が設けられることがある。ＣＭＯＳデバイスを製造するプロセスは、例えば、数ある技術の中でもとりわけ、エッチング及びパターニングを含むことがある。
【００６３】
[0076]  １つの感知素子８００のみが示されているが、センサー層８０５は複数の感知素子から構成され得ることを理解されたい。感知素子は、断面図では連続的であり得る。
【００６４】
[0077]  動作中、電子が表面層８０１に衝突すると、基板の支持層が、ｐ＋領域８１０からの電荷キャリアで溢れることがある。このようにして、感知素子は電子ビームスポットによってアクティブ化されることがあり、電子ビーム電流などの出力信号を生成することがある。電子ビームスポットが複数の隣接する感知素子を覆う場合、それらの感知素子は、電流を収集するために一緒にグループ化される（「結合される」）ことがある。感知素子は、それらの間のスイッチング素子をオンにすることにより、結合することができる。
【００６５】
[0078]  検出器は、個々の感知素子が、例えば信号線及び／又はデータ線並びにアドレス信号を介して、外部のコンポーネントと通信することができるようになっていることがある。検出器は、２つ以上の感知素子を一緒にグループ化して（結合して）、一緒に電流を収集することができるように、スイッチを作動させるようになっていることがある。図８から分かるように、感知素子は、水平の側面上には分離領域が無い状態で設けられることがある。従って、感知素子がアクティブ化されると、表面層８０１の下の領域の全てがアクティブ状態になることができる。隣接する感知素子間に分離領域が設けられない場合、それらの間の不感領域が除去されることがある。
【００６６】
[0079]  ここで図９を参照する。図９は、本開示の例示的な実施形態と一致した、セクション構成の更なる表現を示す。複数の感知素子９０１、９０２、９０３、９０４、９０５、９０６等が設けられることがある。複数の感知素子は、図２を参照して上述したような、電子検出デバイス２４４の検出表面を形成することができるセンサー層を構成することができる。センサー層は、隣接する感知素子間に設けられることがあるスイッチング素子９１１、９１２、及び９１３などの、スイッチング領域を含むことがある。スイッチング素子９１１、９１２、及び９１３は、図５〜８に関して上述したような、スイッチング素子５１９又は８１９に対応することがある。例えば、スイッチング素子９１１、９１２、及び９１３は、それらがオンになったときに、２つ以上の隣接する感知素子を一緒にグループ化するようになっていることがある。
【００６７】
[0080]  セクション９２１、９２２、及び９２３などの複数のセクションが設けられることがある。セクションは、１つ又は複数の感知素子を電気的に接続するようになっていることがある。セクションは、共通の出力を出力するようになっていることがある。第１のセクションは、複数の感知素子の中の第１の複数の感知素子のうちの１つ又は複数の感知素子を出力に接続することができ、第２のセクションは、複数の感知素子の中の第２の複数の感知素子のうちの１つ又は複数の感知素子を出力に接続することができる。例えば、図９に示すように、セクション９２１は、感知素子９０１、９０２、及び９０３を含む第１の複数の感知素子に電気的に接続され、且つ第１の出力９２８に接続されることがある。セクション９２２は、感知素子９０４、９０５、及び９０６を含む第２の複数の感知素子に電気的に接続され、且つ第２の出力９２９に接続されることがある。セクションは、複数の配線経路９１９及びスイッチ１０１９を介して、感知素子に接続することがある。セクションは、電気信号を信号処理回路及び更なる回路素子に出力するようになっていることがある。例えば、セクション９２２は、電気信号を信号処理回路９３０に出力することができる。
【００６８】
[0081]  信号処理回路９３０は、接続された感知素子の出力を処理するための１つ又は複数の信号処理回路を含むことがある。例えば、信号処理回路９３０は、トランスインピーダンス増幅器（ＴＩＡ）又は電荷転送増幅器（ＣＴＡ）などのプリアンプ９３１、可変利得増幅器（ＶＧＡ）などのポストアンプ９３２、及びアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）などのデータ変換器９３３、を含むことがある。上記のコンポーネントの１つ又は複数が省略されることがある。更に、他の回路が他の機能のために提供されることもある。例えば、感知素子を互いに接続するためのスイッチング素子、又は他のスイッチを制御することができるスイッチ作動回路が、設けられることがある。更に、実施形態によっては、ＡＤＣに送信されるのに加えて又はその代わりに、アナログ経路によって読み出すことができるアナログ出力線が設けられることがある。
【００６９】
[0082]  デジタルスイッチ９４０が設けられることがある。デジタルスイッチ９４０は、スイッチマトリックスを含むことがある。デジタルスイッチ９４０は、マルチプレクサを含むことがある。例えば、マルチプレクサは、第１の数の入力を受け取り、第２の数の出力を生成するようになっていることがある。第１の数及び第２の数は、感知素子セクションの総数などの検出器のパラメータ、及び電子源２０２から生成されるビーム（又はビームレット）の数などの装置１０４のパラメータ、に対応することがある。デジタルスイッチ９４０は、データ線及びアドレス信号を介して、外部コンポーネントと通信することがある。デジタルスイッチ９４０は、データの読み出し／書き込みを制御することもできる。デジタルスイッチ９４０は、スイッチング素子の操作を制御するようになっていることもある。デジタルスイッチ９４０は、複数の出力経路９５１、９５２、９５３等を介して、出力信号を生成するようになっていることがある。リレーなどの他のコンポーネントが、デジタルスイッチ９４０の出力チャネルに接続されることがある。従って、複数のセクションは、検出器信号用の別個のデータハイウェイとして機能することができる。
【００７０】
[0083]  図９の表現における様々なステージに、様々なコンポーネントを挿入することができることを理解されたい。
【００７１】
[0084]  更に、セクションに関連付けられた感知素子と信号処理回路との間に１つ又は複数のスイッチが設けられることがある。スイッチは、セクションの配線経路に沿って又は配線経路に追加して、設けられることがある。例えば、図９に示すように、スイッチ１０１９は、各配線経路９１９と一列に並んで設けられている。スイッチ１０１９は、複数の感知素子とセクション９２１、９２２、及び９２３との間に配置されることがある。そのようなスイッチが設けられる場合、アクティブではない感知素子を切り離して、例えば、数ある技術的効果の中でもとりわけ、ノイズのピックアップを低減することができる。
【００７２】
[0085]  本開示の実施形態によっては、信号処理経路の前にアナログスイッチが結合され、信号処理経路の後にデジタルスイッチが配置される。このようにして、検出器は、感知素子間の相互接続の最高の柔軟性と、それらの相互接続の最大の組み合わせと、を実現するようになっていることがある。純粋なアナログスイッチマトリックス又は純粋なデジタルスイッチマトリックスを実装する困難を伴わずに、システムを実現することができる。更に、本開示の幾つかの態様によれば、検出システムのスケールアップを実現することができる。一方、比較例では、純粋なアナログスイッチマトリックス又は純粋なデジタルスイッチマトリックスに頼るソリューションは、システムをスケールアップする際に困難に遭遇することがある。
【００７３】
[0086]  実施形態によっては、複数の感知素子が、可変の数の配線経路を介して、セクションに接続されることがある。セクションは、第１の複数の感知素子の中の１つ又は複数の感知素子に接続することがある。例えば、図９は、各感知素子が配線経路９１９などのそれ自体の配線経路を介してセクションに接続されている様子を示しているが、そのような配線経路の幾つかは省略されていることがある。図１０に示すように、複数の感知素子が、１つの配線経路１１１９のみを介してセクションに接続するようになっていることがある。例えば、１つのセクションに関連付けられた第１の複数の感知素子の中の１つの感知素子のみが、そのセクションに接続された配線経路を有することがある。別のセクションに関連付けられた第２の複数の感知素子の中の１つの感知素子のみが、そのセクションに接続された配線経路を有することがあり、以下同様である。従って、電子ビームスポットが検出器に入射すると、アクティブ化された感知素子から生成される信号は、配線経路を有する感知素子がアクティブ化されている場合にのみ、セクションを通って伝達されることがある。感知素子を結合すると、隣接する感知素子において生成された検出信号を、配線された感知素子を介して伝達することが可能になる。そのような構成により、検出器の製造を単純化することができる。
【００７４】
[0087]  ここで図１１を参照する。図１１は、本開示の例示的な実施形態と一致した、セクション構成の更なる表現を示す。複数の感知素子、複数のセクション１２４０、及びデジタルインターフェイス１２５０を含む検出システム１２００が、設けられることがある。複数の感知素子は、例えば図４に関して上述したような、センサー表面４００を形成することができる。複数のセクション１２４０は、信号調節回路アレイ１２１０、アナログ信号処理経路アレイ１２２０、及びＡＤＣアレイ１２３０から構成されることがあり、それらはそれぞれ、複数の別個のユニットに分割されている。即ち、セクション１２４０は、信号調節回路アレイ１２１０、アナログ信号処理経路アレイ１２２０、及びＡＤＣアレイ１２３０の一部とみなすことができる。１つのセクションが、第１の複数の感知素子と、信号調節回路アレイ１２１０の１つの素子と、アナログ信号処理経路アレイ１２２０の１つの素子と、ＡＤＣアレイ１２３０の１つの素子と、に関連付けられていることがある。例えば、１つのセクションが、１つ又は複数の感知素子の出力を処理するようになっている信号調節回路を含むことがある。１つのセクションは、利得及びオフセットの制御を提供するようになっている信号処理経路も含むことがある。１つのセクションは、ＡＤＣ回路も含むことがある。
【００７５】
[0088]  検出システム１２００は、複数の感知素子からの出力を、信号調節回路アレイ１２１０にルーティングし、様々なセクションを通過させるようになっていることがある。信号調節回路アレイ１２１０の１つのセクションは、異なる感知素子から１つ又は複数の出力を受け取るようになっていることがある。従って、電子ビームスポット信号の少なくとも一部の強度を表す電子検出電流を合成し、一緒に処理することができる。例えば、感知素子の１つのグループの電子検出電流は、それぞれのセクションを通して処理されて、デジタルインターフェイス１２５０に渡されることがある。従って、デジタルインターフェイス１２５０は、ＡＤＣ回路の下流でセクションの出力を受け取ることができる。デジタルインターフェイス１２５０は、デジタルスイッチ、デジタル制御ユニット、又はコントローラを含むことがある。デジタルインターフェイス１２５０は、アナログ信号処理経路アレイ１２３０、ＡＤＣアレイ１２３０、及び検出器アレイと通信することができる。デジタルインターフェイス１２５０は、例えば、送信機ＴＸ及び受信機ＲＸを含むことがあるトランシーバーを介して、偏向及び画像制御（ＤＩＣ）ユニットと情報を送受信することもできる。コントローラ５１は、撮像制御を実行するようになっていることがある。
【００７６】
[0089]  実施形態によっては、セクションは配線経路を含むことがある。配線経路セクションのネットワークが、信号を対応する信号処理回路にルーティングするために設けられることがある。更に、実施形態によっては、セクションはそのような信号処理回路を含むことがある。
【００７７】
[0090]  図１２は、本開示の実施形態と一致したセクション構成に含まれることがある、回路図を示す。破線は、センサーダイ７０１と回路ダイ７０２との間の境界を表すことがある。例えば、回路ダイ７０２に示されるようなレイアウトは、図５を参照して上述したような回路層５２０に設けられる回路を表すことがある。センサーダイ７０１に示されるようなレイアウトは、例えば、間にスイッチング素子７６７を有する複数の感知素子を表すことがある。例えば、センサーダイ７０１に示されるようなレイアウトは、図５を参照して上述したような、センサー層５１０の構成を表すことがある。実施形態によっては、スイッチング素子７６７は、電子感知素子のアクティブ領域の外側に設けられることがあることを、理解されたい。
【００７８】
[0091]  図１２の回路構成は、セクション内に設けられることがある信号処理回路の一例であり得る。例えば、図１２に示した回路と類似した回路が、２つ以上の感知素子が結合されることがある検出器を実装するために、適用されることがある。しかしながら、実施形態によっては、前述の検出器を実装するための回路は、セクション内に設けられる回路の外側に設けられることもあることに、留意されたい。
【００７９】
[0092]  ここで、感知素子の結合を実装するための回路について、説明する。信号検出の例示的なプロセスでは、検出器の１つのピクセルが、感知アレイの１つの感知素子と関連付けられることがある。従って、第１のピクセルは、ＰＩＮダイオード電流７１１を生成するようになっていることがある。ＰＩＮダイオード信号強度検出のためのプロセスの開始時点では、スイッチ７２１及びスイッチ７３１はオープンになるように設定されることがあり、一方スイッチ７４１はクローズになるように設定される。従って、コンデンサ７３５の電圧は、Ｖｒｅｆ２にリセットされることがある。
【００８０】
[0093]  次に、スイッチ７２１及びスイッチ７４１はオープンになるように設定されることがあり、一方スイッチ７３１はクローズになるように設定される。この状態で、コンデンサ７３５は充電を開始し、電圧を生成する。コンデンサ７３５は、所定の期間、例えばｔ＿ｃｈａｒｇｅの間、充電するようになっていることがあり、その後、スイッチ７３１はオープンになるように設定される。
【００８１】
[0094]  次いで、比較器７３６がコンデンサ７３５の電圧を基準値Ｖｒｅｆ１と比較する。基準値Ｖｒｅｆ１は、所定の信号レベルとして設定されることがある。この基準値に基づいて、感知素子が入射電子ビームから電流を収集していることを示す信号を回路が出力するようになっていることがある。従って、基準値は、ＰＩＮダイオードからの信号レベルが、ビームスポット内部に含まれる入射電子ビームから電流を収集しているものとみなせるほど十分に高い、ということを示す適切な値であり得る。比較器７３６では、コンデンサ７３５からの電圧がＶｒｅｆ１よりも高い場合、出力信号がブロック７５０に送信される。
【００８２】
[0095]  Ｖｒｅｆ１は、各感知素子が、ビームスポットの外側境界の内部に含まれるように制御され得るように、設定されることがある。値ｔ＿ｃｈａｒｇｅは、例えばブロック７５０と通信するデータ線７５２を介して、ローカルロジック又は外部回路に基づいて、決定されることがある。ロジックブロック及び回路コンポーネントは、信号強度検出及びピクセルグループ化決定などの機能がローカルに行われ得るように、設定されることがある。しかしながら、各感知素子の信号強度が収集されることがあり、外部経路を介して決定が行われることがある。例えば、アナログ信号経路及びＡＤＣは、アナログ信号線７２２及びデータ線を介して、外部コントローラ又は外部回路と通信することがある。例えば、信号線７２２は、図９を参照して上述したような、プリアンプ回路９３１と接続することがある。
【００８３】
[0096]  感知アレイ内の各ピクセルは、感知素子と関連付けられていることがあり、感知素子は、その感知素子の入射電子に基づいて電流を生成し、信号処理回路と通信する。ピクセルは、ＰＩＮダイオード電流７１１を生成するようになっている第１のピクセルを参照して上述したような回路に接続されることがある。従って、第２のピクセルは、ＰＩＮダイオード電流７１２を生成するようになっていることがあり、以下同様である。ＰＩＮダイオード電流７１２は、対応する回路要素、例えば、スイッチ７２１ｂ、スイッチ７３１ｂ、スイッチ７４１ｂ、コンデンサ７３５ｂ、比較器７３６ｂ、ブロック７５０ｂ等に接続されることがある。
【００８４】
[0097]  アクティブな感知素子からの出力電流を使用して、回路層は状態インジケータを生成するようになっていることがある。状態インジケータは、ピクセルの結合を行うための機能をトリガーするようになっていることがある。感知素子の結合を達成するための様々な方法が提供されることがある。
【００８５】
[0098]  ピクセルを結合するためのそのような方法の１つでは、感知素子の結合は、ローカルロジック回路内の信号強度フラグに従って実現されることがある。第１のピクセル及び第２のピクセルの信号強度が強い場合、これら２つのピクセルは結合されることがある。例えば、ＰＩＮダイオード電流７１１とＰＩＮダイオード電流７１２は両方とも、電流値が高いことがある。即ち、コンデンサ７３５の電圧とコンデンサ７３５ｂの電圧は両方とも、Ｖｒｅｆ１より高いことがある。次いで、スイッチ７６７は、それら２つのピクセルを結合するためにクローズになるように設定される。
【００８６】
[0099]  第１のピクセル及び第２のピクセルのうちの少なくとも一方の信号が弱い場合、即ち、コンデンサ７３５又はコンデンサ７３５ｂの電圧がＶｒｅｆ１よりも小さい場合、スイッチ７６７は、それら２つのピクセルが結合されないようにオープンになるように設定される。
【００８７】
[00100]  スイッチ７６７は、２つの感知素子間のスイッチを実装するための素子として構成されることがある。スイッチ７６７は、センサーダイ７０１に配置されることがある。スイッチ７６７は、センサーダイ７０１に埋め込まれることがある。実施形態によっては、スイッチ７６７は、センサーダイ７０１の外側に設けられることがある。スイッチ７６７は、ＭＯＳＦＥＴなどのトランジスタとして構成されることがある。
【００８８】
[00101]  セクションのサイズを決定するための基準について、図１３を参照して考察する。
【００８９】
[00102]  用途によっては、マルチビーム装置を使用して複数のビームレットを生成することがある。ビームレットのピッチは、例えば、図２に示すような放射源変換ユニット２１２などの装置１０４の構造により決定されることがある。ビームレットのピッチは、様々なパラメータに基づいて設定されることがある。例えば、ピッチは、とりわけ機械的可用性及び機械的安定性を確実にするように設定されることがある。利用可能なビームレットが多くなるほど、達成できる検査スループットが高くなる。従って、ビームレットの密度が高い荷電粒子ビームシステムが使用されることがある。
【００９０】
[00103]  従って、複数のビーム又はビームレットが、検出器表面に入射することがある。図１３は、複数の感知素子を有する検出器表面、及びそこに入射する複数のビームレットを示す。例えば、ビームレットは、サンプルに投射され、その後、格子パターンなどのアレイパターンになっている検出器上で受け取られるようになっていることがある。格子パターンは、任意の形状であり得る。例えば、格子パターンは、正方形、長方形、タイル状等であり得る。図１３には４つのビームレットスポットが示されているが、本開示の実施形態はそのように限定はされない。ビームレットスポットの正方形の格子パターンは、任意に繰り返すことができる。
【００９１】
[00104]  図１３に示すように、ビームレットは、第１の（水平）方向にＡという中心間距離を、第２の（垂直）方向にＢという中心間距離を有するように、間隔をあけている。Ａ及びＢの値は、等しいことがある。
【００９２】
[00105]  検出器は、上述したように、複数のセクションを有することがある。例えば、セクション４１０が示されており、このセクションに関連付けられた感知素子は破線のボックスの内部に含まれている。セクションは、検出器の表面に渡って均一に設けられることがある。
【００９３】
[00106]  セクションのサイズを決定するための基準は、セクションの対角線のサイズが、隣接するビームスポット間の最小間隔の長さよりも小さい、ということであり得る。例えば、距離ＣはＡよりも小さくなるように設定されることがある。従って、例えば変化するアライメント、ビームシフト等に起因する様々な異なる撮像条件の下で、最大でも１つのビーム中心のみが、１つのセクションに含まれることがある。このようにして、検出器表面の領域に投射されるビームの信号処理及び読み出しに対応するのに十分な信号処理回路及び信号経路が存在することが、保証されることがある。
【００９４】
[00107]  図１４Ａ〜図１４Ｃに示すように、様々な条件の下で、ビームスポットの最小ピッチよりも小さな対角線距離を有するように寸法決めされたセクションにより、全てのビームスポットがそれぞれのセクション内に収容されるようになり得る。例えば、図１４Ａは、破線によって示される規則的な固定のピッチを有するビームスポットの配置を示す。図１４Ｂは、どの２つのビームスポットも１つのセクション内に完全に収まることができない様子を示す。２つのビームスポットの中心もまた、１つのセクション内に収まることができない。図１４Ｃは、ピッチは同じだがサイズはより大きいビームスポットを示す。ビームスポットのサイズに関わりなく、最大でも１つのビームスポット中心のみが１つのセクション内に収容される。更に、セクション配置がビーム格子と整列されていない場合（例えば、格子パターンがセクション配置に対して回転されている場合）であっても、２つのビームスポットの中心が１つのセクション内に存在するという状況が発生する可能性はない。従って、１つのセクションに関連付けられた感知素子は、それぞれのセクションを通ってルーティングされる出力信号を有することができ、それらのセクションは、それ自体の信号処理回路及び配線経路を有することがある。次いで、あるビームスポットに対して一緒にグループ化される感知素子は、グループ内の感知素子が関連付けられるセクションのうちの１つの信号処理回路を通ってルーティングされる、そのビームスポットの信号を有することができる。従って、あるビームスポットに対する信号経路の長さを最小化することができる。更に、帯域幅が改善されることがある。
【００９５】
[00108]  なお、状況によっては、２つ以上の異なるビームスポットからのアクティブ化された感知素子が、１つのセクション内に含まれることがある。しかしながら、ピクセル結合により、例えば、同じビームスポットによってカバーされる感知素子は、それらの出力が一緒に処理されるように、結合されることがある。例えば、ビームスポットの中心を含むセクションは、１つのビームスポットに関連付けられたアクティブ化された感知素子の全ての信号を処理するために使用されるセクションであり得る。従って、ビームスポットの周辺部にある感知素子は、そのセクションが元々含まれていたものではなく、別のセクションの配線経路を使用することがある。従って、ビームスポットの周辺部にある感知素子は、感知素子が、その真下に積み重ねられたセクションの配線経路を使用する場合よりもわずかに長い配線経路を実際には使用することがある。このようにして、検出器アレイは柔軟性を維持することができる。従って、所与の時点で、１つのセクションに関連付けられ、それによりそのセクションによって処理される感知素子の数は、そのセクションの所定のサイズ内に含まれることがある感知素子の数よりも少ないことも、等しいことも、又は多いこともある。
【００９６】
[00109]  実施形態については、以下の条項を使用して更に説明することができる。
条項１．検出器であって、
複数の感知素子を含む基板と、
第１の複数の感知素子のうちの１つ又は複数の感知素子を第１の出力に接続する第１のセクション、及び、第２の複数の感知素子のうちの１つ又は複数の感知素子を第２の出力に接続する第２のセクション、を含む、複数のセクションと、を含む、検出器。
条項２．複数のセクションは、配線経路及び信号処理回路を含む、条項１に記載の検出器。
条項３．複数の感知素子の出力を処理するようになっている複数の回路を更に含み、複数の回路のうちの第１の回路は第１のセクションに接続され、複数の回路のうちの第２の回路は第２のセクションに接続される、条項１〜２の何れか一項に記載の検出器。
条項４．複数の感知素子の各々と複数の回路との間の配線経路に設けられたスイッチを更に含む、条項３に記載の検出器。
条項５．基板を含むセンサーダイと、
複数の感知素子の出力を処理するようになっている１つ又は複数の回路を含む回路ダイと、を更に含む、条項１〜４の何れか一項に記載の検出器。
条項６．センサーダイ及び回路ダイは一緒に積み重ねられ、それにより、第１の複数の感知素子が第１のセクションに隣接し、第２の複数の感知素子が第２のセクションに隣接する、条項５に記載の検出器。
条項７．複数の感知素子のうちの２つ以上を接続するようになっている少なくとも１つのスイッチング領域を更に含む、条項１〜６の何れか一項に記載の検出器。
条項８．少なくとも１つのスイッチング領域は、複数の感知素子の各々の間に設けられたスイッチング領域を含む、条項７に記載の検出器。
条項９．基板の断面図において、少なくとも１つのスイッチング領域は、複数の感知素子のうちの２つ以上と一体化されている、条項７に記載の検出器。
条項１０．スイッチング領域は、複数の感知素子のアクティブ領域内にある、条項７に記載の検出器。
条項１１．スイッチング領域は、複数の感知素子のアクティブ領域の外側にある、条項７に記載の検出器。
条項１２．複数のセクションの各々が信号処理経路を含む、条項１〜１１の何れか一項に記載の検出器。
条項１３．信号処理経路は、データ変換器と結合された増幅器を含む、条項１２に記載の検出器。
条項１４．検出システムであって、
複数の感知素子を含む検出器アレイと、
第１の複数の感知素子を第１の出力に接続する第１のセクション、及び、第２の複数の感知素子を第２の出力に接続する第２のセクション、を含む、複数のセクションと、
インターフェイスと、を含む検出システム。
条項１５．複数のセクションは、配線経路及び信号処理回路を含む、条項１４に記載の検出システム。
条項１６．複数の感知素子の出力を処理するようになっている複数の回路を更に含み、複数の回路のうちの第１の回路は第１のセクションに接続され、複数の回路のうちの第２の回路は第２のセクションに接続される、条項１４〜１５の何れか一項に記載の検出システム。
条項１７．複数の感知素子の各々と複数の回路との間の配線経路に設けられたスイッチを更に含む、条項１６に記載の検出システム。
条項１８．インターフェイスは、デジタルスイッチマトリックスを含む、条項１４〜１７の何れか一項に記載の検出システム。
条項１９．複数の感知素子を含むセンサーダイと、
複数の感知素子の出力を処理するようになっている１つ又は複数の回路を含む回路ダイと、を更に含む、条項１４〜１８の何れか一項に記載の検出システム。
条項２０．センサーダイ及び回路ダイは一緒に積み重ねられ、それにより、第１の複数の感知素子が第１のセクションに隣接し、第２の複数の感知素子が第２のセクションに隣接する、条項１９に記載の検出システム。
条項２１．複数の感知素子のうちの２つ以上を接続するようになっている少なくとも１つのスイッチング領域を更に含む、条項１４〜２０の何れか一項に記載の検出システム。
条項２２．少なくとも１つのスイッチング領域は、複数の感知素子の各々の間に設けられたスイッチング領域を含む、条項２１に記載の検出システム。
条項２３．検出器の断面図において、少なくとも１つのスイッチング領域は、複数の感知素子のうちの２つ以上と一体化されている、条項２１に記載の検出システム。
条項２４．スイッチング領域は、複数の感知素子のアクティブ領域内にある、条項２１に記載の検出システム。
条項２５．スイッチング領域は、複数の感知素子のアクティブ領域の外側にある、条項２１に記載の検出器。
条項２６．複数のセクションの各々が信号処理経路を含む、条項１４〜２５の何れか一項に記載の検出システム。
条項２７．信号処理経路は、データ変換器と結合された増幅器を含む、条項１８に記載の検出システム。
条項２８．インターフェイスは、撮像制御を実行するようになっている、条項１４〜２７の何れか一項に記載の検出システム。
条項２９．荷電粒子ビームシステムであって、
複数の荷電粒子ビームを生成するようになっている荷電粒子ビーム源と、
複数の荷電粒子ビームを受け取るようになっている検出器であって、
複数の感知素子、並びに
第１の複数の感知素子を第１の出力に接続する第１のセクション、及び、第２の複数の感知素子を第２の出力に接続する第２のセクション、を含む、複数のセクション、を含む検出器と、を含む荷電粒子ビームシステム。
条項３０．複数のセクションは、配線経路及び信号処理回路を含む、条項２９に記載の荷電粒子ビームシステム。
条項３１．複数の感知素子の出力を処理するようになっている複数の回路を更に含み、複数の回路のうちの第１の回路は第１のセクションに接続され、複数の回路のうちの第２の回路は第２のセクションに接続される、条項２９〜３０の何れか一項に記載の荷電粒子ビームシステム。
条項３２．複数の感知素子の各々と複数の回路との間の配線経路に設けられたスイッチを更に含む、条項３１に記載の荷電粒子ビームシステム。
条項３３．複数の感知素子を含むセンサーダイと、
複数の感知素子の出力を処理するようになっている１つ又は複数の回路を含む回路ダイと、を更に含む、条項２９〜３２の何れか一項に記載の荷電粒子ビームシステム。
条項３４．センサーダイ及び回路ダイは一緒に積み重ねられ、それにより、第１の複数の感知素子が第１のセクションに隣接し、第２の複数の感知素子が第２のセクションに隣接する、条項３３に記載の荷電粒子ビームシステム。
条項３５．複数の感知素子のうちの２つ以上を接続するようになっている少なくとも１つのスイッチング領域を更に含む、条項２９〜３４の何れか一項に記載の荷電粒子ビームシステム。
条項３６．少なくとも１つのスイッチング領域は、複数の感知素子の各々の間に設けられたスイッチング領域を含む、条項３５に記載の荷電粒子ビームシステム。
条項３７．検出器の断面図において、少なくとも１つのスイッチング領域は、複数の感知素子のうちの２つ以上と一体化されている、条項３５に記載の荷電粒子ビームシステム。
条項３８．スイッチング領域は、複数の感知素子のアクティブ領域内にある、条項３５に記載の荷電粒子ビームシステム。
条項３９．スイッチング領域は、複数の感知素子のアクティブ領域の外側にある、条項３５に記載の荷電粒子ビームシステム。
条項４０．複数のセクションの各々が信号処理経路を含む、条項２９〜３９の何れか一項に記載の荷電粒子ビームシステム。
条項４１．信号処理経路は、データ変換器と結合された増幅器を含む、条項４０に記載の荷電粒子ビームシステム。
条項４２．複数のセクションは、各セクションの対角線距離が複数の荷電粒子ビームのピッチよりも小さくなるように寸法決めされる、条項２９〜４１の何れか一項に記載の荷電粒子ビームシステム。
条項４３．第１の複数の感知素子の各々は、配線経路によって第１の出力に接続されている、条項１〜１３の何れか一項に記載の検出器。
条項４４．第１の複数の感知素子の中の１つの感知素子のみが、配線経路によって第１の出力に接続されている、条項１〜１３の何れか一項に記載の検出器。
【００９７】
[00110]  図中のブロック図は、本開示の様々な例示的な実施形態によるシステム、方法、及びコンピュータハードウェア／ソフトウェア製品の可能な実装のアーキテクチャ、機能、及び動作を示している。この点に関して、概略図中の各ブロックは、電子回路などのハードウェアを使用して実装することができる、特定の算術的な及び／又は論理的な動作処理を表すことがある。ブロックは、指定された論理機能を実施するための１つ又は複数の実行可能命令を含む、モジュール、セグメント、又はコードの一部を表すこともある。幾つかの代替的な実施態様では、ブロック内に示された機能は、図に記された順序以外の順序で行われることがあることを理解されたい。例えば、連続して示される２つのブロックは、実質的に同時に実行されるか若しくは実施されることがあり、又は、関係する機能に応じて、２つのブロックは、時には逆の順序で実行されることがある。一部のブロックは省略されることもある。ブロック図の各ブロック、及びブロックの組み合わせは、指定された機能若しくは動作を実施する特殊用途ハードウェアベースのシステムによって、又は特殊用途ハードウェアとコンピュータ命令との組み合わせによって、実装されることがあることを理解されたい。
【００９８】
[00111]  本発明は、上記で説明し、添付の図面に図示した通りの構成に限定されるものではなく、また、本発明の範囲から逸脱することなく様々な修正及び変更を加えることができることを、理解されたい。例えば、幾つかの例示的な実施形態では、形状が正方形であるセクションについて考察しているが、三角形、六角形などの他の構成が実装されることがある。セクションは、それらのセクションに関連付けられた感知素子の形状と幾何学的に似た形状を有することがある。感知素子自体が、正方形又は長方形以外の形状に形成されることがある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2021517709.tif 000014
【図１３】
2021517709.tif 000015
【図１４Ａ】
2021517709.tif 000016
【図１４Ｂ】
2021517709.tif 000017
【図１４Ｃ】
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【国際調査報告】
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2021517709.tif 000020
2021517709.tif 000021
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