(57)【要約】  検出器及び検出システムについて開示する。特定の実施形態によれば、検出器は第１の感知素子（４０２）及び第２の感知素子（４０３）を含む複数の感知素子を備える基板を備え、少なくとも第１の感知素子は三角形の形状に形成される。検出器は、第１の感知素子及び第２の感知素子を接続するように構成されたスイッチング領域（４００９Ａ）を含むことがある。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も設けられることがある。セクションは、六角形の形状で設けられることがある。【選択図】  図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出器であって、
第１の感知素子及び第２の感知素子を含む複数の感知素子を備えた基板と、
前記第１の感知素子及び前記第２の感知素子を接続するように構成されたスイッチング領域であって、少なくとも前記第１の感知素子は三角形の形状に形成される、スイッチング領域と、を含む検出器。
【請求項２】
前記第１の感知素子は、前記第１の感知素子がビームを検出するのに応答して第１の信号を生成するように構成され、前記第２の感知素子は、前記第２の感知素子が前記ビームを検出するのに応答して第２の信号を生成するように構成される、請求項１に記載の検出器。
【請求項３】
前記三角形の形状は正三角形であり、前記ビームは荷電粒子ビームである、請求項２に記載の検出器。
【請求項４】
前記複数の感知素子の各々が三角形の形状に形成される、請求項１に記載の検出器。
【請求項５】
前記スイッチング領域は、前記基板の厚さ方向と垂直な水平方向に、前記第１の感知素子と前記第２の感知素子との間に設けられる、請求項１に記載の検出器。
【請求項６】
前記基板を含むセンサーダイと、
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７】
前記１つ又は複数の回路は、前記スイッチング領域を制御するように構成される、請求項６に記載の検出器。
【請求項８】
前記１つ又は複数の回路は、前記複数の感知素子の出力を処理するように構成された複数の回路を含む、請求項６に記載の検出器。
【請求項９】
前記第１の感知素子及び前記第２の感知素子は断面が連続的である、請求項１に記載の検出器。
【請求項１０】
前記スイッチング領域は、前記第１の感知素子及び前記第２の感知素子と一体である、請求項１に記載の検出器。
【請求項１１】
前記基板は、
厚さ方向に、検出表面として構成される上部金属層と、底部金属層とを含み、
断面において、前記上部層と前記底部層との間の領域全体が電荷キャリア領域である、請求項１に記載の検出器。
【請求項１２】
検出システムであって、
三角形の形状を有する複数の感知素子を含む検出器アレイと、
前記複数の感知素子のうちの第１のグループを第１の出力に接続する第１のセクション、及び前記複数の感知素子のうちの第２のグループを第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。
【請求項１３】
前記インターフェイスは、デジタルスイッチを含む、請求項１２に記載の検出システム。
【請求項１４】
前記複数のセクションは、配線経路及び信号処理回路のうちの１つを含む、請求項１２に記載の検出システム。
【請求項１５】
前記複数の感知素子の出力を処理するように構成された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１２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２０日に出願された米国特許出願第６２／６６０，７６５号の優先権を主張するものであり、該出願は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スイッチング検出器アレイに関する。
【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、荷電粒子が衝突するのに応答して電流を生成するアクティブ領域を含むことがある。電子感知素子のピクセル化されたアレイには、別個のアクティブ領域を有する不連続な検出素子の格子が設けられることがある。アクティブ領域は、あるピクセルを隣接するピクセルから分離するための分離領域によって囲まれることがある。
【０００５】
[0005]  米国特許出願第６２／５５５，０３２号で考察されるような検出器は、感知素子の間にスイッチング領域を備えていることがある。そのような検出器では、不感領域が低減され、検出性能が高められていることがある。例えば、隣接する感知素子の側面の間の分離領域を排除することがあり、その結果、１つの電子ビームスポットによって覆われた場合に複数の感知素子が結合されることがある。
【０００６】
[0006]  しかしながら、検出器によっては、スイッチング領域の数は感知素子の形状に依存することがある。例えば、正方形の形状をした感知素子は、その４つの辺のそれぞれで隣接する感知素子と接続されるようになっていることがある。従って、４つのスイッチング領域が各感知素子を取り囲むことがある。
【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、荷電粒子ビームシステムが提供される。荷電粒子ビームシステムは、この荷電粒子ビームシステム内で生成された荷電粒子を検出するようになっている検出器を含むことがある。
【０００８】
[0008]  実施形態によっては、第１の感知素子、第２の感知素子を含む複数の感知素子を含む基板を備えた検出器が提供される。検出器は、第１の感知素子と第２の感知素子を接続するように構成されたスイッチング領域を含むことがある。第１の感知素子は、第１の感知素子がビームを検出するのに応答して第１の信号を生成するように構成されることがあり、第２の感知素子は、第２の感知素子がビームを検出するのに応答して第２の信号を生成するように構成されることがある。少なくとも第１の感知素子が、三角形の形状に形成されることがある。この三角形の形状は、正三角形であり得る。
【０００９】
[0009]  幾つかの実施形態によれば、隣接する感知素子間のスイッチの数、及びスイッチを制御するのに必要な制御ロジックの数を減らす構成が、達成されることがある。更に、感知素子の形状により、感知素子のセクションが対応する形状に形成されることがある。特定の形状を有するセクション構成により、回路ダイ中に設けられることになるセクションの総数が低減されることがある。例えば、三角形の形状をした感知素子及び六角形の形状をしたセクションを設けることにより、検出システムの柔軟性を損なうことなく、検出システムの性能を向上させることができる。
【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、以下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]図３のセクションの拡大図である。
【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、複数の感知素子の拡大図である。
【図７】[0019]本開示の実施形態と一致した、検出器の背面の図である。
【図８】[0020]本開示の実施形態と一致した、検出器の背面の更なる図である。
【図９】[0021]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１０Ａ】[0022]本開示の実施形態と一致した、部分Ａに沿って得られる図９の検出器の断面図を示す図である。
【図１０Ｂ】[0023]本開示の実施形態と一致した、部分Ｂに沿って得られる図９の検出器の断面図を示す図である。
【図１１】[0024]本開示の実施形態と一致した、複数の感知素子の拡大図である。
【図１２】[0025]本開示の実施形態と一致した、複数の感知素子の拡大図である。
【図１３】[0026]本開示の実施形態と一致した、感知素子の断面図を示す図である。
【図１４】[0027]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１５】[0028]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１６】[0029]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１７】[0030]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。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
[0031]  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】
[0032]  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】
[0033]  実施形態によっては、検出器アレイ内の感知素子（ピクセル）に対して、正三角形の形状が選択される。検出器アレイは同じ数のピクセルを有するという条件の下では、矩形の形状ではなく三角形の形状を使用すると、隣接するピクセル間のスイッチの数を２５％減らすことができる。例えば、三角形は４つの辺ではなく３つの辺を有するので、４つのスイッチではなく３つのスイッチがピクセルを接続するために設けられることがある。スイッチの数が減ると、スイッチに接続される制御ロジックの数も、例えば２５％減らせる。真っ直ぐな辺の数がより少ない多角形形状は他にない。
【００１７】
[0034]  実施形態によっては、三角形のピクセルは、対応する矩形ピクセルと同じ面積を有するようになっていることがある。従って、三角形ピクセルの辺は矩形ピクセルの辺よりも５２％長くなることがある。これにより、２つの隣接するピクセル間に形成されるスイッチング領域のチャネル幅がより広くなることがある。例えば、フィールドプログラマブル検出器は、隣接するピクセル間にＭＯＳＦＥＴとして形成されるスイッチング領域を備えることがある。チャネルがより広いと、ＭＯＳＦＥＴのＯＮ抵抗を低減することができる。更に、より高い帯域幅が、検出システムにおいて実現されることがある。
【００１８】
[0035]  更に、三角形ピクセルは、電子ビームスポットの形状により近い形状を有するグループを形成することがある。例えば、電子ビームスポットは、円形又は楕円形の形状で検出器の表面に投影されることがある。三角形ピクセルのグループは、電子ビームスポットの形状により良く一致することができ、より高い信号対雑音比で電子ビーム電流を集めることができる。
【００１９】
[0036]  実施形態によっては、検出器アレイのアクティブ領域に対して六角形の形状が選択される。
【００２０】
[0037]  実施形態によっては、検出器は、セクションに分割された複数の感知素子を備えている。第１のセクションは第１の複数の感知素子を含むことができ、第２のセクションは第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。セクションについては六角形の形状が選択されることがある。セクションは、均一であることがある。セクション形状は同じ対角線サイズを有するという条件の下では、六角形のセクションの面積は、矩形のセクションの面積よりも３０％大きくなることがある。その結果、検出器アレイのアクティブ領域が同じに保たれる場合、例えば３０％のセクション数の減少が達成されることがある。従って、六角形のセクションを使用することにより、セクションの数及び信号経路の数を減らすことができる。
【００２１】
[0038]  六角形の形状は、ピクセルのグループの面積を、グループ内部の形状間にギャップを生ずることなく、最大化することができる。
【００２２】
[0039]  均一なセクション及び対応する均一な信号経路は、不均一なセクション及び不均一な信号経路に比べると、集積回路内により容易に実装することができる。更に、一部の設計では、信号経路について性能均一性要件があることがある。
【００２３】
[0040]  正三角形の形状をしたピクセルを検出器アレイ内の六角形のセクションと組み合わせることにより、電子ビーム検出性能の改善が達成されることがある。他の形状のセクションが同様に適用されることがある。更に、回路ダイが単純化されることがある。隣接するピクセル間のスイッチング素子の制御ロジックも単純化されることがある。更に、アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）アレイの後に、単純化されたデジタルマルチプレクサが設けられることがある。更に、回路ダイ中に必要とされる信号経路がより少なくなり、これにより、設計及び実装の難しさが低減されることがある。従って、設計のスケールアップがより容易になることがある。
【００２４】
[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。
【００２５】
[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は構造の一部であり得ることを理解されたい。
【００２６】
[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。
【００２７】
[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。
【００２８】
[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。
【００２９】
[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。
【００３０】
[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。集光レンズ２０６は、第１の原理平面の位置が移動可能であるようになっていることがある可動集光レンズであり得る。可動集光レンズは磁気性であるようになっていることがあり、これにより、オフアクシスのビームレット２１６及び２１８が回転角度を有してビームレット制限開口部に当たることになり得る。回転角度は、集束力、及び可動集光レンズの第１の主平面の位置と共に変化する。実施形態によっては、可動集光レンズは、可動の回転防止集光レンズであることがあり、これは、可動の第１の主平面を有する回転防止レンズを含む。可動集光レンズについては、国際特許出願第ＰＣＴ／ＥＰ２０１７／０８４４２９号に更に記載されており、該特許出願はその全体が参照により組み込まれる。
【００３１】
[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をまっすぐに通過し得る。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。
【００３２】
[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。
【００３３】
[0050]  ここで図３を参照する。図３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３００の例示的な構造を示す。センサー表面３００は、それぞれがビームスポットの少なくとも一部を受け取ることができる、感知素子３０１、３０２、３０３等を含む、複数の感知素子を備えるアレイ構造を有する。感知素子３０１、３０２、３０３は、エネルギーを受け取るのに応答して、電気信号を生成するようになっていることがある。図３には１つのアレイが示されているが、検出器は、二次電子ビーム毎に１つのアレイなど、複数のアレイを含むことがあることを理解されたい。
【００３４】
[0051]  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。例えば、感知素子３０１、３０２、３０３は電子感知素子であり得る。電子感知素子は、センサー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。処理回路は、生成された電流信号を電圧信号（受け取られた電子ビームスポットの強度を表す）に変換することができる。処理システムは、例えば、センサー領域内部に配置された電子感知素子によって生成された電流を合計することによって電子ビームスポットの強度信号を生成し、その強度信号をウェーハに入射する一次電子ビームの走査パスデータと相関づけ、その相関に基づいてウェーハの画像を構築することができる。
【００３５】
[0052]  電子感知素子は電子ビームから電子を受け取るものとして上記で説明したが、他の種類の検出器の場合には、センサーは、他の種類の放射を受け取るのに応答して信号を生成するようになっていることがある。例えば、検出器は、特定の電荷を有する荷電粒子に反応することがある。また、検出器は、フラックス、空間分布、スペクトル、又は他の測定可能な特性に反応することがある。従って、検出器の感知素子は、特定の種類又はレベルのエネルギー、例えば、所定のエネルギー量を有する電子又はイオンなどを受け取るのに応答して、信号を生成するようになっていることがある。
【００３６】
[0053]  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（感知素子３０１、３０２、３０３を含む）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。
【００３７】
[0054]  図４は、図３に示した領域の拡大部分を示す。図５は、図３及び図４に示した部分Ａの検出器アレイの厚さ方向の断面に沿って得られる、センサー素子の例示的な構造を示す。
【００３８】
[0055]  図５に示すように、感知素子３０１、３０２、３０３は、ＰＩＮダイオードデバイス３０００として構成されることがある。ＰＩＮダイオードデバイス３０００は、上部層として金属層３０１０を含むことがある。金属層３０１０は、電子検出デバイス２４４に入射する電子を受け取るための層である。従って、金属層３０１０は、検出表面として構成される。金属層３０１０の材料は、例えばアルミニウムであり得る。金属層３０１０にアルミニウムが使用される場合、電子検出デバイス２４４を保護するために、表面の外部に酸化層が形成されることがある。ＰＩＮダイオードデバイス３０００は、底部層として金属層３０５０も含むことがある。金属層３０５０の材料は、例えば銅であり得る。金属層３０５０は、感知素子３０１、３０２、３０３のそれぞれから誘導電流を運ぶための出力線を備えることがある。
【００３９】
[0056]  ＰＩＮダイオードデバイス３０００は、半導体デバイスを含むことがある。例えば、ＰＩＮダイオードデバイスを構成する半導体デバイスは、複数の層を有する基板として製造されることがある。従って、感知素子３０１、３０２、３０３は、断面図では連続的であり得る。スイッチング領域３００９は、感知素子と一体になっていることがある。更に、感知素子３０１、３０２、３０３、及び／又はスイッチング領域３００９は、複数の別個の半導体デバイスとして構成されることがある。別個の半導体デバイスは、互いに直接的に隣接するようになっていることがある。従って、感知素子が別個であるように構成される場合であっても、固定の分離領域は排除されることがあり、不感領域は低減されることがある。
【００４０】
[0057]  ＰＩＮダイオードデバイス３０００の動作において、ｐ＋領域３０２０が金属層３０１０に隣接して形成される。ｐ＋領域３０２０は、ｐ型半導体層であり得る。真性領域３０３０が、ｐ＋領域３０２０に隣接して形成される。真性領域３０３０は、真性半導体層であることがあり、従って、電荷キャリア領域であり得る。ｎ＋領域３０４０が、真性領域３０３０に隣接して形成される。ｎ＋領域３０４０は、ｎ型半導体層であり得る。電子検出デバイス２４４のセンサー層は、金属層３０１０、ｐ＋領域３０２０、真性領域３０３０、ｎ＋領域３０４０、及び金属層３０５０の層として形成されることがある。
【００４１】
[0058]  ＰＩＮダイオードデバイス３０００は、２つの隣接する感知素子の間に形成されるスイッチング領域３００９を含む。図５に示すように、あるスイッチング領域３００９が感知素子３０１と３０２との間に形成され、別のスイッチング領域３００９が感知素子３０２と３０３との間に形成される。スイッチング領域３００９にはスイッチが形成されることがある。一例として、エンハンスメントモードのＭＯＳＦＥＴ３００１が、スイッチング領域３００９においてＰＩＮダイオードデバイス３０００のセンサー層内に形成されることがある。ＭＯＳＦＥＴ３００１は、ｐ＋領域３００２、ゲート３００４、及びゲート酸化物３００３を含むことがある。ＭＯＳＦＥＴ３００１は、「通常開」型スイッチとして構成される。ＯＮモードでは、ゲート３００４に印加された電圧は、デバイスの導電性を高める。従って、ＭＯＳＦＥＴ３００１をアクティブにしないと、感知素子３０２と３０３との間のスイッチはＯＦＦになり、それによって、感知素子３０２及び３０３はＭＯＳＦＥＴ３００１を介して接続されない。ＭＯＳＦＥＴ３００１をアクティブにすることにより、感知素子間のスイッチはＯＮになり、感知素子３０１及び３０２はＭＯＳＦＥＴ３００１を介して接続される。例えば、ＰＩＮダイオードデバイス３０００は、ターンＯＮ状態３０９８及びターンＯＦＦ状態３０９９で動作可能なＭＯＳＦＥＴを用いて構成されることがある。ＭＯＳＦＥＴ３００１は、ゲート３００４を介して制御することができる。
【００４２】
[0059]  ＭＯＳＦＥＴ３００１などのＭＯＳＦＥＴ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材料堆積を含むことがある。
【００４３】
[0060]  動作時に、電子が金属層３０１０の上部表面に入射すると、真性領域３０３０はｐ＋領域３０２０からの電荷キャリアで溢れる。図５に見られるように、２つの隣接する感知素子、例えば３０１と３０２が接続されると、照射された領域の金属層３０１０の下の全ての領域が、スイッチング領域３００９内の領域を含めて、アクティブになる。従って、２つの隣接する感知素子は、入射電子に応答して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）ことがあり、一方、隣接する感知素子間の不感領域は排除されることがある。断面図において、隣接する感知素子、例えば３０１と３０２を分離するために、分離領域を設ける必要はない。従って、感知素子３０１と３０２は、連続的になり得る。
【００４４】
[0061]  図４の平面図に見られるように、感知素子３０１と３０２との間のスイッチング領域３００９Ａは、感知に使用されるアクティブ領域である。一方、アクティブな感知素子３０２とアクティブではない感知素子３０３との間のスイッチング領域３００９Ｂは、感知に使用されるアクティブ領域ではない。スイッチング領域３００９は、それぞれの感知素子の実質的に全長に及ぶことがある。例えば、感知素子は、第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙに延びる矩形の形状を有することがある。矩形の形状をした感知素子は、第１の方向に延びる第１の辺、及び第２の方向に延びる第２の辺を有することがある。スイッチング領域３００９は、第１の辺の全長に延びることがある。別のスイッチング領域３００９は、第２の辺の全長に延びることがある。更に、スイッチング領域は、第１又は第２の辺よりも短い長さで延びることがある。スイッチング領域は、アクティブ領域が連続的になるように、感知素子に直接的に隣接することがある。
【００４５】
[0062]  図６は、スイッチング領域が、それぞれの感知素子の実質的に全長に及ぶ例を示す。感知素子６０１は、第１の方向（Ｘ軸方向）及び第２の方向（Ｙ軸方向）に延びる正方形の形状を有する。領域６１０は、第１の方向にある辺の実質的に全長に及び、領域６２０は、第２の方向にある辺の実質的に全長に及ぶ。
【００４６】
[0063]  ＰＩＮダイオードは、ｐ型及びｎ型半導体の異なる配置を採用する様々な構成で実現されることがあることを、理解されたい。
【００４７】
[0064]  図４に示すように、十字の形状をした領域３２５が設けられることがある。領域３２５は、対角方向に互いに向かい合っているピクセルからピクセルの角を分離するための分離領域であり得る。十字形の代わりに様々な形状を使用することができる。例えば、領域３２５は正方形、多角形、円などとして設けられることがある。領域３２５は、出来る限り小さな領域で対角ピクセルを分離するために、対角線セクションを含むこともある。
【００４８】
[0065]  図７は、入射側とは反対側の裏側から見た検出器の表面のセクションを示す。ゲート及びトランジスタの他の素子などの幾つかの構成要素は、見やすくするために省略されている。この表面は、金属層３０５０によって構成されることがある。領域３２５は、上述したように、十字形をした領域であり得る。領域３２５は、電気絶縁体である材料から形成されることがある。従って、隣接する感知素子間の短絡を防止することができる。
【００４９】
[0066]  図８は、領域３２５が正方形の形状をした領域として設けられる場合の図を示す。例えば、スイッチング領域がそれぞれの感知素子の辺の実質的に全長に及ぶ場合には、領域３２５は、正方形の形状で設けられることがある。
【００５０】
[0067]  上述した例では、感知素子は正方形又は矩形の形状をしたピクセルとして設けられる。しかしながら、本開示の実施形態によっては、感知素子は三角形の形状で設けられることがある。
【００５１】
[0068]  図９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は、それぞれがビームスポットの少なくとも一部を受け取ることができる、感知素子４０１、４０２、４０３等を含む、複数の感知素子を備えるアレイ構造を有する。
【００５２】
[0069]  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。例えば、感知素子４０１、４０２、４０３は電子感知素子であり得る。
【００５３】
[0070]  図１０Ａに示すように、感知素子４０１、４０２、４０３は、ＰＩＮダイオードデバイス４０００として構成されることがある。ＰＩＮダイオードデバイス４０００は、上部層として金属層４０１０を含むことがある。金属層４０１０は、電子検出デバイス２４４に入射する電子を受け取るための層であることがあり、従って、金属層４０１０は検出表面として構成されることがある。金属層４０１０の材料は、例えばアルミニウムであり得る。ＰＩＮダイオードデバイス４０００は、底部層として金属層４０５０も含むことがある。金属層４０５０の材料は、例えば銅であり得る。金属層４０５０は、感知素子４０１、４０２、４０３のそれぞれから誘導電流を運ぶための出力線を備えることがある。
【００５４】
[0071]  ＰＩＮダイオードデバイス４０００は、半導体デバイスを含むことがある。例えば、ＰＩＮダイオードデバイスを構成する半導体デバイスは、複数の層を有する基板として製造されることがある。従って、感知素子４０１、４０２、４０３は、断面図では連続的であり得る。スイッチング領域４００９は、感知素子と一体になっていることがある。更に、感知素子４０１、４０２、４０３、及び／又はスイッチング領域４００９は、複数の別個の半導体デバイスとして構成されることがある。別個の半導体デバイスは、互いに直接的に隣接するようになっていることがある。従って、感知素子が別個であるように構成される場合であっても、固定の分離領域は排除されることがあり、不感領域は低減されることがある。
【００５５】
[0072]  ＰＩＮダイオードデバイス４０００は、上述したように、ＰＩＮダイオードデバイス３０００と同様に機能することができる。従って、ｐ＋領域４０２０、真性領域４０３０、及びｎ＋領域４０４０が設けられることがある。更に、ＰＩＮダイオードデバイス４０００は、２つの隣接する感知素子の間に形成されるスイッチング領域４００９を含む。
【００５６】
[0073]  図１０Ａは、図９に示した部分Ａの検出器アレイの厚さ方向の断面に沿って得られる、センサー素子の例示的な構造を示しており、図１０Ｂは、図９に示した部分Ｂの検出器アレイの厚さ方向の断面に沿って得られる、センサー素子の例示的な構造を示す。図１０Ａに示すように、スイッチング領域４００９は、感知素子の三角形の形状に起因して図１０Ｂの場合よりも互いに近くなっている。
【００５７】
[0074]  図１０Ａに示すように、スイッチング領域４００９が感知素子４０１と４０２との間に形成され、別のスイッチング領域４００９が感知素子４０２と４０３との間に形成される。スイッチング領域４００９にはスイッチが形成されることがある。一例として、エンハンスメントモードのＭＯＳＦＥＴ４００１が、スイッチング領域４００９においてＰＩＮダイオードデバイス４０００のセンサー層内に形成されることがある。ＭＯＳＦＥＴ４００１は、ゲート４１０５を介して制御することができる。
【００５８】
[0075]  スイッチング領域４００９は、水平方向に隣接する感知素子間に形成されることがある。例えば、スイッチング領域４００９は、Ｚ方向（基板の厚さ方向）に垂直なＸ方向に、感知素子４０１と感知素子４０２との間にある。
【００５９】
[0076]  図１１は、三角形の形状をした複数の感知素子の拡大図を示す。図１１に示すように、２つの隣接する感知素子、例えば４０２と４０３が接続されると、照射された領域の金属層４０１０の下の領域の全てが、スイッチング領域４００９Ａ内の領域を含めて、アクティブになる。従って、２つの隣接する感知素子は、入射荷電粒子に応答して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）ことがあり、一方、隣接する感知素子間の不感領域は排除されることがある。断面図において、隣接する感知素子、例えば４０２と４０３の側面を分離するために、分離領域を設ける必要はない。
【００６０】
[0077]  感知素子４０２と４０３との間のスイッチング領域４００９Ａは、感知に使用されるアクティブ領域である。一方、アクティブな感知素子４０３とアクティブではない感知素子４０５との間のスイッチング領域４００９Ｂは、感知に使用されるアクティブ領域ではない。スイッチング領域４００９は、それぞれの感知素子の実質的に辺の長さ全体に及ぶことがある。
【００６１】
[0078]  同じ面積を有する正方形の感知素子と比べると、三角形の感知素子は、三角形の辺が正方形の辺よりも最大で５２％長くなるように、幾何学的に構成されることがある。例えば、正方形の感知素子の面積は、Ａ＝ｓ２によって与えられることがあり、ここでｓは辺の長さである。正三角形の面積は、
【数１】
2021520029.tif 000003
によって与えられることがあり、ここでｂは辺の長さである。従って、面積が等しくなるように設定される場合、ｂ：ｓの比率は１．５２になる。隣接する感知素子間の真っ直ぐな辺の長さを長くすることができる場合、スイッチング領域４００９などのスイッチング領域の長さを長くすることができる。従って、例えば、スイッチを形成するＭＯＳＦＥＴ４１０１のチャネル幅をより大きくすることができ、ＭＯＳＦＥＴのＯＮ抵抗を低減することができる。
【００６２】
[0079]  実施形態によっては、スイッチング領域４００９は、感知素子の辺の実質的に全長に延びることがある。更に、スイッチング領域４００９は、感知素子の辺の全長よりも短く延びることがある。例えば、分離領域である領域４２５が設けられることがある。領域４２５は、電気絶縁体である材料から形成されることがある。従って、隣接する感知素子間の短絡を防止することができる。領域４２５は、隣接するスイッチング領域４００９のゲートが接触しないことを確実にするために設けられることがある。従って、様々な形状の領域４２５を使用することができる。
【００６３】
[0080]  例えば、図１１のように、領域４２５は六角形の形状で形成されることがある。実施形態によっては、領域４２５は、星形で形成されることがある。例えば、図１２に示すように、領域４２５は、アスタリスクに似た、所定の太さの複数の線を含むことがある。所定の太さは、ＥＭシールドの所望のレベル、絶縁破壊などのパラメータに基づいていることがある。実施形態によっては、スイッチング領域４００９は、領域４２５を最小化することができるように、縁部が頂点に向かって先細になって形成されることがある。
【００６４】
[0081]  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。
【００６５】
[0082]  例えば、実施形態によっては、検出器の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、スイッチング領域はこれらの構造内に形成される。図１３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１３には示されていない。
【００６６】
[0083]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。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。
【００６７】
[0084]  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。
【００６８】
[0085]  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。
【００６９】
[0086]  ここで、本開示の態様と一致するセクション配置に関して、図１４及び図１５を参照する。セクション４１０、４２０、及び４３０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、複数の感知素子のうちの１つ以上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１つ以上の感知素子を出力に接続することができる。第２のセクションは、第２の複数の感知素子のうちの１つ以上の感知素子を出力に接続することができる。例えば、図１５に示すように、セクション４１０は、感知素子４０１、４０２、及び４０３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４２０は、他の感知素子に電気的に接続されることがあり、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４１９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４１０は、電気信号を信号処理回路９３０に出力することができる。
【００７０】
[0087]  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、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。
【００７１】
[0088]  デジタルスイッチ９４０などのインターフェイスが設けられることがある。デジタルスイッチ９４０は、第１の出力９２８と第２の出力９２９を接続することができる。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。
【００７２】
[0089]  図１５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。更に、感知素子４０１、４０２、及び４０３を含む複数の感知素子から構成されるセンサー層は、スイッチング素子４１１、４１２、及び４１３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４１１、４１２、及び４１３は、隣接する感知素子間に設けられ、隣接する感知素子を接続するようになっている。スイッチング素子４１１、４１２、及び４１３は、例えば上述したようなスイッチング素子８１９又はＭＯＳＦＥＴ４１０１に対応することがある。
【００７３】
[0090]  信号処理回路９３０及び他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。検出器は、センサー層、セクション層、及び読み出し層を含むことがある。そのような層は、複数の別個の層として設けられることがある。しかしながら、これらの層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、センサー層上又は他の層内にパターン形成されることがある。更に、セクション層は、読み出し層と結合されることがある。従って、実施形態によっては、回路ダイはセクション層、信号処理回路、及び読み出し機能を含むことがある。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。
【００７４】
[0091]  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１５に示すように、スイッチ４０１９は、各配線経路４１９と一列に並んで設けられている。スイッチ４０１９は、複数の感知素子とセクション４１０、４２０、及び４３０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。
【００７５】
[0092]  図１４はセクション４１０、４２０、及び４３０を示しているが、検出器内の感知素子の全てを完全に覆うために複数のセクションが設けられることがある。即ち、セクション配置は任意に繰り返されることがある。様々な形状及び寸法のセクションを使用することもできる。更に、１つのセクションに関連付けられた又は含まれた感知素子の数は、変化することがある。従って、図１４は６つの感知素子が１つのセクションに関連付けられている様子を示しているが、本開示の実施形態はそのように限定はされない。セクションは、例えば、６個、２４個、６８個などの数の感知素子に関連付けられることがあり、且つそれらの数の感知素子を包含することがある。図１６は、セクション４４０が２４個の感知素子を含んでいる例を示す。
【００７６】
[0093]  セクションは、互いに同じ形状及び同じサイズであるように、均一であることがある。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。
【００７７】
[0094]  セクションのサイズを決定するための基準は、ＥＢＩツール１０４によって生成されるビームレットのピッチに基づいていることがある。例えば、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を含むＥＢＩツール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。実施形態によっては、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。
【００７８】
[0095]  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。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。正方形の格子パターンでは、例えば、ビームレットは、第１の（水平）方向及び第２の（垂直）方向に特定の中心間距離を有するように間隔をあけられていることがある。
【００７９】
[0096]  上述したように、検出器は、複数のセクションを有することがある。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、セクションを形成する正六角形の角から角までの距離（Ｄ）は、正方形の格子パターンの中心間距離よりも短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し得る。
【００８０】
[0097]  上記の基準を使用すると、ビームスポットのサイズに関わりなく、１つのビームスポット中心が１つのセクション内に収容されることがある。更に、実施形態によっては、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ことが回避され得る。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。
【００８１】
[0098]  幾つかの例示的な実施形態によれば、三角形の感知素子を使用すると、以下の例示的な技術的効果を達成することができることがある。例えば、ピクセルをグループ化するためのスイッチの数及び関連する制御ロジックの量を減らすことができる。ピクセルのグループ化には、同じ荷電粒子ビームスポットによって覆われる隣接するピクセルを接続することを含むことがある。隣接する感知素子間のスイッチング領域に設けられたスイッチング素子などのスイッチは、関連する制御回路内に設けられた１つ又は複数の回路によって制御されることがある。
【００８２】
[0099]  更に、より速い検出速度を実現することができ、検出システムのスループットがより高くなる。更に、より効率的な荷電粒子ビーム検出を実現することができる。例えば、矩形形状と比べると、六角形のセクション及び三角形の感知素子は、円形又は楕円形であり得る荷電粒子ビームスポットの形状とより一層密接に一致することができることがある。
【００８３】
[00100]  六角形のセクションを使用することにより、セクションの数及び回路ダイ中の信号経路の数を減らすことができる。例えば、図１７は比較例を示しており、矩形のセクション２０と六角形のセクション１０の両方の対角線の寸法が同じである場合、矩形のセクション２０を備えた検出器は、六角形のセクション１０の面積よりも小さな面積を有することがある。このようにして、実施形態によっては、検出器アレイのアクティブ領域の量が同じである場合、六角形のセクションを設けることにより、セクションの数及び信号経路の数を減らすことが可能であり得る。更に、感知素子からのルーティング出力のマルチプレクサシステムを単純化することができる。
【００８４】
[00101]  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、感知素子結合により、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。
【００８５】
[00102]  従って、検出システムは柔軟性の損失を防ぎながら、例えば、設計の単純さ、製造コスト、検出速度、及び信号対雑音比を強化することができる。
【００８６】
[00103]  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、
第１の感知素子及び第２の感知素子を含む複数の感知素子を備えた基板と、
第１の感知素子及び第２の感知素子を接続するように構成されたスイッチング領域であって、少なくとも第１の感知素子は三角形の形状に形成される、スイッチング領域と、を含む検出器。
条項２．第１の感知素子は、第１の感知素子がビームを検出するのに応答して第１の信号を生成するように構成され、第２の感知素子は、第２の感知素子がビームを検出するのに応答して第２の信号を生成するように構成される、条項１に記載の検出器。
条項３．三角形の形状は正三角形であり、ビームは荷電粒子ビームである、条項１及び２のうちの一項に記載の検出器。
条項４．複数の感知素子の各々が三角形の形状に形成される、条項１〜３の何れか一項に記載の検出器。
条項５．スイッチング領域は、基板の厚さ方向と垂直な水平方向に、第１の感知素子と第２の感知素子との間に設けられる、条項１〜４の何れか一項に記載の検出器。
条項６．基板を含むセンサーダイと、
１つ又は複数の回路を含む回路ダイと、を更に含む、条項１〜５の何れか一項に記載の検出器。
条項７．１つ又は複数の回路は、スイッチング領域を制御するように構成される、条項６に記載の検出器。
条項８．１つ又は複数の回路は、複数の感知素子の出力を処理するように構成された複数の回路を含む、条項６及び７の何れか一項に記載の検出器。
条項９．第１の感知素子及び第２の感知素子は断面が連続的である、条項１〜８の何れか一項に記載の検出器。
条項１０．スイッチング領域は、第１の感知素子及び第２の感知素子と一体である、条項１〜９の何れか一項に記載の検出器。
条項１１．基板は、
厚さ方向に、検出表面として構成される上部金属層と、底部金属層とを含み、
断面において、上部層と底部層との間の領域全体が電荷キャリア領域である、条項１〜１０の何れか一項に記載の検出器。
条項１２．検出器であって、
三角形の形状を有する複数の感知素子を備えた基板と、
複数の感知素子のうちの第１のグループを第１の出力に接続する第１のセクション、及び複数の感知素子のうちの第２のグループを第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１３．複数のセクションは六角形の形状を有する、条項１２に記載の検出器。
条項１４．複数の感知素子の出力を処理するように構成された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１２及び１３のうちの一項に記載の検出器。
条項１５．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１４に記載の検出器。
条項１６．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構成された１つ又は複数の回路を含む回路ダイと、を更に含む、条項１２〜１５の何れか一項に記載の検出器。
条項１７．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、複数の感知素子のうちの第１のグループが第１のセクションに隣接し、複数の感知素子のうちの第２のグループが第２のセクションに隣接する、条項１６に記載の検出器。
条項１８．複数の感知素子のうちの２つ以上を接続するように構成された少なくとも１つのスイッチング領域を更に含む、条項１２〜１７の何れか一項に記載の検出器。
条項１９．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１８に記載の検出器。
条項２０．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つ以上と一体である、条項１９に記載の検出器。
条項２１．複数の感知素子は断面において連続的である、条項１２〜２０の何れか一項に記載の検出器。
条項２２．検出システムであって、
三角形の形状を有する複数の感知素子を含む検出器アレイと、
複数の感知素子のうちの第１のグループを第１の出力に接続する第１のセクション、及び複数の感知素子のうちの第２のグループを第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２３．インターフェイスは、デジタルスイッチを含む、条項２２に記載の検出システム。
条項２４．複数のセクションは、配線経路及び信号処理回路のうちの１つを含む、条項２２及び２３のうちの一項に記載の検出システム。
条項２５．複数の感知素子の出力を処理するように構成された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２２〜２４の何れか一項に記載の検出システム。
条項２６．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２５に記載の検出システム。
条項２７．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構成された１つ又は複数の回路を含む回路ダイと、を更に含む、条項２２〜２６の何れか一項に記載の検出システム。
条項２８．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、複数の感知素子のうちの第１のグループが第１のセクションに隣接し、複数の感知素子のうちの第２のグループが第２のセクションに隣接する、条項２７に記載の検出システム。
条項２９．複数の感知素子のうちの２つ以上を接続するように構成された少なくとも１つのスイッチング領域を更に含む、条項２２〜２８の何れか一項に記載の検出システム。
条項３０．少なくとも１つのスイッチング領域は、検出器アレイの厚さ方向に垂直な水平方向に、複数の感知素子の各々の間に設けられたスイッチを含む、条項２９に記載の検出システム。
【００８７】
[00104]  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、形状が六角形であるセクションについて考察しているが、他の構成は、三角形、菱形、及び他の多角形などの形状で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、長方形又は三角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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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