CN115917700A - 用于高性能检测设备技术领域的增强架构 - Google Patents

Abstract

一种检测器包括：多个感测元件；区段电路系统，将第一感测元件集通信地耦合到第一信号处理电路系统的输入；以及开关网络，对感测元件集进行连接。元件间开关可以对相邻的感测元件(包括在对角线方向上的感测元件)进行连接。输出总线可以通过开关元件连接到第一集中的每个感测元件。可以在一个感测元件处布置有公共输出(拾取点)，该公共输出被配置为输出来自第一集的信号。提出了各种开关和布线方案。例如，公共输出可以直接连接到开关网络。可以在输出总线与第一信号处理电路系统之间提供开关。可以在开关网络与第一信号处理电路系统之间提供开关。

Description

用于高性能检测设备技术领域的增强架构

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年5月28日提交的美国申请63/031,486的优先权，并且该申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本文的描述涉及检测器，并且更具体地，涉及可应用于带电粒子检测的检测器。

背景技术

在集成电路(IC)的制造过程中，检查未完成或完成的电路部件以确保它们根据设计而被制造并且没有缺陷。利用光学显微镜的检查系统通常具有低至几百纳米的分辨率，并且分辨率受到光波长的限制。随着IC部件的物理尺寸不断减小到100纳米以下甚至10纳米以下，需要与利用光学显微镜的检查系统相比具有更高分辨率的检查系统。

带电粒子(例如，电子)束显微镜(诸如扫描电子显微镜(SEM)或透射电子显微镜(TEM))能够将分辨率降低到纳米以下，用作用于检查具有100纳米以下的特征尺寸的IC部件的实用工具。利用SEM，单个初级带电粒子束的电子或多个初级带电粒子束的电子可以被聚焦在待检查的晶片的感兴趣位置处。初级电子与晶片相互作用并且可能被反向散射或可以使晶片发射次级电子。包括反向散射电子和次级电子的电子束的强度可以基于晶片的内部结构和外部结构的特征而变化，并且由此可以指示晶片是否有缺陷。

发明内容

根据本公开的实施例包括用于带电粒子检查系统的射束检测(诸如超快射束电流检测)的装置、系统和方法。在一些实施例中，检测器可以包括感测元件集，该感测元件集包括第一感测元件集和第二感测元件集。该检测器还可以包括第一区段电路系统，该第一区段电路系统被配置为将第一感测元件集通信地耦合到第一信号处理电路系统的输入。该检测器还可以包括第二区段电路系统，该第二区段电路系统被配置为将第二感测元件集通信地耦合到第二信号处理电路系统的输入。检测器还可以包括互连电路系统，该互连电路系统被配置为将第一信号处理电路系统的输出通信地耦合到第二信号处理电路系统的输出。在一些实施例中，检测系统还可以包括接口，该接口被配置为控制检测系统的图像信号处理。

在一些实施例中，带电粒子检查系统可以包括带电粒子束源，该带电粒子束源被配置为生成用于扫描样品的初级带电粒子束。带电粒子检查系统还可以包括检测器，该检测器被配置为接收从初级带电粒子束的入射点出射的次级带电粒子束。检测器可以包括感测元件集，该感测元件集包括第一感测元件集和第二感测元件集。该检测器还可以包括第一区段电路系统，该第一区段电路系统被配置为将第一感测元件集通信地耦合到第一信号处理电路系统的输入。该检测器还可以包括第二区段电路系统，该第二区段电路系统被配置为将第二感测元件集通信地耦合到第二信号处理电路系统的输入。检测器还可以包括互连电路系统，该互连电路系统被配置为将第一信号处理电路系统的输出通信地耦合到第二信号处理电路系统的输出。

在一些实施例中，第一信号处理电路系统可以包括第一放大器，并且第二信号处理电路系统可以包括第二放大器。第一放大器或第二放大器中的至少一者可以被配置为执行以下中的一者：接收电流信号并且输出经放大的电流信号；或接收电荷信号并且输出经放大的电荷信号。

在一些实施例中，计算机实现的方法可以包括确定感测元件组，该感测元件组包括被带电粒子检测器中的带电粒子束的束斑投射的感测元件。该计算机实现的方法还可以包括：确定用于在预定像素速率下处理感测元件组的输出信号的总模拟信号带宽是否满足条件。该计算机实现的方法还可以包括：基于对总模拟信号带宽满足条件的确定，将感测元件组划分成多个感测元件子组，每个感测元件子组包括感测元件组的至少一个感测元件。该计算机实现的方法还可以包括：将多个感测元件子组通信地耦合到带电粒子检测器的多个信号处理电路。该计算机实现的方法还可以包括：使用在通信地耦合到多个信号处理电路的互连层的第一输出处的多个信号处理电路的输出信号来确定组合信号。该计算机实现的方法还可以包括将组合信号输出到第一模数转换器(ADC)，该第一模数转换器(ADC)通信地耦合到互连层的第一输出。

在一些实施例中，检测器可以包括感测元件集，该感测元件集包括第一公共输出。检测器还可以包括元件间开关元件，该元件间开关元件被配置为将感测元件集中的相邻感测元件通信地耦合。检测器还可以包括输出总线，该输出总线被配置为通信地耦合到感测元件集中的每个感测元件。检测器还可以包括接点，该接点被配置为经由第一开关元件通信地耦合到第一公共输出并且经由第二开关元件通信地耦合到输出总线。检测器还可以包括被布置在第一公共输出与第一开关元件之间的开关网络，该开关网络包括集间开关元件，该集间开关元件被配置为将第一公共输出通信地耦合到另一感测元件集中的第二公共输出。

在一些实施例中，如上面所讨论的，检测系统可以包括检测器。检测系统还可以包括输出总线，该输出总线被配置为通信地耦合到感测元件集中的每个感测元件。检测系统还可以包括接点，该接点被配置为经由第一开关元件通信地耦合到第一公共输出并且经由第二开关元件通信地耦合到输出总线。检测系统还可以包括被布置在第一公共输出与第一开关元件之间的开关网络，该开关网络包括集间开关元件，该集间开关元件被配置将第一公共输出通信地地耦合到另一感测元件集中的第二公共输出。检测系统还可以包括信号处理电路系统，该信号处理电路系统通信地耦合在接点的下游，被配置为处理来自该接点的信号。

在一些实施例中，带电粒子检查系统可以包括带电粒子束源，该带电粒子束源被配置为生成用于扫描样品的初级带电粒子束。带电粒子检查系统还可以包括检测器，该检测器被配置为接收从初级带电粒子束的入射点离开的次级带电粒子束。检测器可以包括感测元件集，该感测元件集包括第一公共输出。检测器还可以包括元件间开关元件，该元件间开关元件被配置为将感测元件集中的相邻感测元件通信地耦合。检测器还可以包括输出总线，该输出总线被配置为通信地耦合到感测元件集中的每个感测元件。检测器还可以包括接点，该接点被配置为经由第一开关元件通信地耦合到第一公共输出并且经由第二开关元件通信地耦合到输出总线。检测器还可以包括被布置在第一公共输出与第一开关元件之间的开关网络，该开关网络包括集间开关元件，该集间开关元件被配置为将第一公共输出通信地耦合到另一感测元件集中的第二公共输出。

在一些实施例中，计算机实现的方法可以包括在带电粒子检测器的感测元件的第一区段和感测元件的第二区段处接收次级带电粒子束的带电粒子，其中第一区段和第二区段是能够独立地检测带电粒子的相邻区段。计算机实现的方法还可以包括接收指令数据，该指令数据指示用于操作带电粒子检测器的第一模式或第二模式中的一者。计算机实现的方法还可以包括：基于指令数据，引起以下之一：输出与第二模式对应的使用来自第一区段或第二区段中的至少一者的信号而确定的组合信号，或者输出与第一模式对应的来自第一区段或第二区段中的至少一者的独立信号。

在一些实施例中，非瞬态计算机可读介质可以存储能够由装置的至少一个处理器执行以使装置执行方法的指令集。该方法可以包括：在带电粒子检测器的感测元件的第一区段和感测元件的第二区段处接收次级带电粒子束的带电粒子，其中第一区段和第二区段是能够独立地检测带电粒子的相邻区段。该方法还可以包括接收指令数据，该指令数据指示用于操作带电粒子检测器的第一模式或第二模式中的一者。该方法还可以包括：基于指令数据，引起以下之一：输出与第二模式对应的使用来自第一区段或第二区段中的至少一者的信号而确定的组合信号，或者输出与第一模式对应的来自第一区段或第二区段中的至少一者的独立信号。

在一些实施例中，被设置在检测器中的元件间开关元件可以包括第一元件间开关元件，该第一元件间开关元件被配置为将第一感测元件通信地耦合到第二感测元件，其中第一感测元件和第二感测元件是沿感测元件集的第一方向来布置的。该元件间开关元件还可以包括第二元件间开关元件，该第二元件间开关元件被配置为将第一感测元件通信地耦合到第三感测元件，其中第一感测元件和第三感测元件是沿与第一方向正交的第二方向来布置的。该元件间开关元件还可以包括第三元件间开关元件，该第三元件间开关元件被配置为将第二感测元件通信地耦合到第三感测元件。

在一些实施例中，计算机实现的方法可以包括在带电粒子检测器的第一感测元件和第二感测元件处接收次级带电粒子束的带电粒子，其中第一感测元件和第二感测元件是在感测元件的区段中在对角线方向上通过元件间开关元件而通信地耦合的相邻感测元件。计算机实现的方法还可以包括：通过将由第一感测元件输出的第一信号与由第二感测元件输出的第二信号相加来输出公共信号。

在一些实施例中，非瞬态计算机可读介质可以存储能够由装置的至少一个处理器执行以使得装置执行方法的指令集。该方法可以包括：在带电粒子检测器的第一感测元件和第二感测元件处接收次级带电粒子束的带电粒子，其中第一感测元件和第二感测元件是在感测元件的区段中在对角线方向上通过元件间开关元件而通信地耦合的相邻感测元件。该方法还可以包括：通过将由第一感测元件输出的第一信号与由第二感测元件输出的第二信号相加来输出公共信号。

附图说明

图1是图示了根据本公开的实施例的示例性带电粒子束检查系统的示意图。

图2是图示了根据本公开的实施例的示例性多束射束工具的示意图，该多束射束工具可以是图1的示例性带电粒子束检查系统的一部分。

图3A是根据本公开的实施例的检测器的示例性结构的示意图。

图3B是图示了根据本公开的实施例的检测器阵列的示例性表面的图。

图4是图示了根据本公开的实施例的具有开关元件的示例性检测器阵列的图。

图5是图示了根据本公开的实施例的检测器的层结构的横截面视图。

图6是图示了根据本公开的实施例的检测器的感测元件的横截面视图。

图7是表示了根据本公开的实施例的检测器的示例性截面布置的图。

图8是表示了根据本公开的实施例的检测器的另一个示例性截面布置的图。

图9是表示了根据本公开的实施例的检测系统的图。

图10是图示了根据本公开的实施例的具有示例性架构的检测器阵列的图。

图11是图示了根据本公开的实施例的在电流模式下工作的示例性放大器的图。

图12是图示了根据本公开的实施例的在电流模式下工作的示例性模数转换器的图。

图13是表示了根据本公开的实施例的具有图10的示例性架构的检测器的示例性截面布置的图。

图14是图示了根据本公开的实施例的具有另一个示例性架构的检测器阵列的图。

图15是根据本公开的实施例的检测带电粒子束的示例性方法的流程图。

图16A是图示了根据本公开的实施例的用于检测器阵列的示例性开关网络或开关矩阵设计的图。

图16B是图示了根据本公开的实施例的图16A的检测器阵列的相邻感测元件的图。

图17A是图示了根据本公开的实施例的用于检测器阵列的另一示例性开关网络或开关矩阵设计的图。

图17B是图示了根据本公开的实施例的图17A的检测器阵列的相邻感测元件的图。

图17C是图示了根据本公开的实施例的在图17A的检测器阵列的相邻感测元件上的束斑的图。

图18A是图示了根据本公开的实施例的用于检测器阵列的示例性增强开关网络或开关矩阵设计的图。

图18B是图示了根据本公开的实施例的图18A的检测器阵列的相邻感测元件的图。

图18C是图示了根据本公开的实施例的在图18A的检测器阵列的感测元件上的束斑的图。

图19A是图示了根据本公开的实施例的用于检测器阵列的另一示例性增强开关网络或开关矩阵设计的图。

图19B是图示了根据本公开的实施例的在图19A的检测器阵列中的感测元件的图。

图20是根据本公开的实施例的产生带电粒子检测信号的示例性方法的流程图。

具体实施方式

现在将详细参考示例性实施例，其示例在附图中图示。以下描述涉及附图，其中不同附图中的相同附图标记表示相同或类似的元件，除非另有说明。在示例性实施例的以下描述中所阐述的实现方式并不表示符合本公开的所有实现方式。相反，它们仅是符合与所附权利要求中记载的主题相关的方面的装置和方法的示例。例如，尽管在利用带电粒子束(例如，电子束)的背景下描述了一些实施例，但是本公开不限于此。可以类似地应用其它类型的带电粒子束。此外，可以使用其它成像系统，诸如光学成像、光电检测、x射线检测等。

电子器件是由在被称为衬底的半导体材料件上形成的电路构成的。半导体材料可以包括例如硅、砷化镓、磷化铟或硅锗等。许多电路可以一起形成在同一硅件上，并且被称为集成电路或IC。这些电路的尺寸已经显著减小，因此更多的电路可以被安装在衬底上。例如，智能手机中的IC芯片可以小到拇指指甲，然而可能包括超过20亿个晶体管，每个晶体管的尺寸不到人类头发尺寸的1/1000。

制造这些具有极小结构或部件的IC是一个复杂、耗时且昂贵的过程，通常涉及数百个单独的步骤。即使是一个步骤中的错误，都有可能导致成品IC中的缺陷，使其变得无用。因此，制造过程的一个目标是避免此类缺陷，以使在该过程中制造的功能IC的数目最大化；即，提高该过程的总良率。

提高良率的一个组成部分是监测芯片制造过程，以确保生产足够数目的功能集成电路。监测该过程的一种方法是在芯片形成的不同阶段检查芯片电路结构。可以使用扫描带电粒子显微镜(“SCPM”)进行检查。例如，SCPM可以是扫描电子显微镜(SEM)。SCPM可以用来对这些极小的结构进行成像，实际上拍摄晶片的结构的“图片”。该图像可以用于确定该结构是否正确形成在正确的位置。如果该结构有缺陷，则可以调整该过程，这样缺陷就不太可能再发生。

SEM的工作原理类似于相机。相机通过接收和记录从人或物体反射或发射的光的强度来拍摄图片。SEM通过接收和记录从晶片结构反射或发射的电子的能量或数量来拍摄“图片”。在拍摄此类“图片”之前，可以将电子束投射到该结构上，并且当电子从该结构(例如，从晶片表面、从晶片表面下的结构、或从这两者)反射或发射(“出射”)时，SEM的检测器可以接收并且记录这些电子的能量或数量，以生成检查图像。为了拍摄此类“图片”，电子束可以跨晶片(例如，以逐行或之字形方式)扫描，并且检测器可以接收来自电子束投射(称为“束斑”)下的区域的出射电子。检测器可以逐次逐一地接收且记录来自每个束斑的出射电子，并且联合针对所有束斑所记录的信息以生成检查图像。一些SEM使用单个电子束(称为“单束SEM”)来拍摄单个“图片”以生成检查图像，而一些SEM使用多个电子束(称为“多束SEM”)来并行拍摄晶片的多个“子图片”并且将它们拼接在一起以生成检查图像。通过使用多个电子束，SEM可以提供更多的电子束到结构上以获得这些多个“子图片”，导致更多的电子从结构中出射。因此，检测器可以同时接收更多的出射电子，并且以更高的效率和更快的速度生成晶片结构的检查图像。

由SEM的检测器接收到的出射电子可以使检测器生成与出射电子的能量和电子束的强度相称的电信号(例如，电流信号或电压信号)。例如，电信号的幅度可以与接收到的出射电子的电荷相称。检测器可以将电信号输出到图像处理器，并且图像处理器可以处理电信号以形成晶片结构的图像。多束SEM系统使用多个电子束进行检查，并且多束SEM系统的检测器可以具有多个区段来接收它们。每个区段可以具有多个感测元件并且可以用于形成晶片的子区域的“图片”。基于来自检测器的每个区段的信号而生成的“图片”可以被合并以形成被检测晶片的完整图片。

检测器的区段可以通信地互连。检测器的每个区段可以具有对应的信号处理电路，以用于处理由检测器生成的电信号。当电子束撞击在区段上时，它的信号处理电路可以被激活用于信号处理。当电子束撞击在多个相邻区段上时，它们的信号处理电路可以以协调的方式被激活用于信号处理。当没有电子束撞击在区段上时，它的信号处理电路可能被停用。当电子束撞击在故障区段上时，其相邻区段的信号处理电路可以被激活用于信号处理。通过此类互连区段的设计，SEM的检测器可以为检测器的信号处理提供灵活性和故障容限。

检测器有很多性能指标。一个指标是“像素速率”，其是生成检查图像像素的速率。像素速率可以指示数字系统中的数字数据处理带宽，并且检测器的最大像素速率可以指示其最大数字数据处理速度。另一个指标是“模拟信号带宽”，其是模拟信号可达到的最低频率和最高频率之间的频率范围。高频模拟信号可以反映被检测结构的“细节”。模拟信号带宽指示检测器的检测能力和检查结果的精细度，这是与像素速率不同的性能指标。例如，即使像素速率高，如果模拟信号带宽低，检查图像仍然可能模糊，因为结构的一些细节可能由于低模拟信号带宽而丢失，并且可能不会被反映在检查图像中。

像素速率和模拟信号带宽容易产生“寄生参数”，该“寄生参数”是由检测器的操作部件招致的不期望的或意想不到的电磁效应。寄生参数可以包括寄生电容(例如，杂散电容)、寄生电阻或寄生电感。即使当一些部件不操作时，也可能招致寄生参数。寄生参数可能更改部件的设计规格，并且可能对检测器的性能(诸如抑制信号动态并且降低像素速率)造成不利影响。例如，杂散电容可能阻碍电荷的移动。寄生电阻可能增加内部检测信号损失。寄生电感可能阻碍动态电流的流动。此外，寄生参数可能给检查图像带来噪声和干扰。理想地，检测器的设计力求使寄生参数的生成最小化。

像素速率和模拟信号带宽可能对检测器的其它性能指标具有关键影响，诸如信噪比(“SNR”)或检测器的性能容量(例如，最大检测速度或最大检查吞吐量)。为了增加像素速率和模拟信号带宽，检测器可以被设计为缩短在各个感测元件与它们的信号处理电路之间的电连接的距离，这可以抑制寄生参数(例如，串联电阻、寄生电容或串联电感)的生成。备选地，可以增强或重新设计信号处理电路的架构以使检测器对寄生参数不太敏感。

然而，检测器的现有互连区段设计仍然面临与模拟信号带宽和像素速率相关的若干挑战。例如，存在以下方面：进一步抑制寄生参数的生成，减少寄生参数对模拟信号带宽的影响，增加模拟或数字信号处理的处理带宽，或增加像素速率和检测器的性能适应性，而不招致显著成本。

在本公开中，提供了一种具有改进的架构的检测器，用于改善模拟信号带宽和像素速率。在检测器的一些实施例中，在检测器的模拟信号处理电路系统和对应于模拟信号处理电路系统的基于电流或电荷的模数转换器(ADC)之间提供互连层。与等效的基于电压的模拟处理电路系统相比，此类架构的优势是减小了基于电流或电荷的模拟处理电路系统的灵敏度，这使得模拟信号带宽能够相对增加。互连层可以经由互连开关元件将模拟信号处理电路系统的输出彼此通信地耦合。可以在模拟信号处理电路系统的输入和输出处提供开关元件。通过控制开关元件，不同的模拟信号处理电路可以在检测器中被通信地激活或停用。通过经由互连层中的互连开关元件将不同模拟信号处理电路的输出进行耦合，多个模拟信号处理电路可以经由互连层与单个基于电流或电荷的ADC相关联，由此可以在不需要额外的数字输出容量的情况下实现高模拟信号带宽。通过经由互连层耦合ADC，可以控制ADC在交错模式下工作，这可以提供比单个ADC的规格更高的像素速率。总的来说，通过使用所提供的架构，现有检测器的性能适应性和能力的极限可以被推得更高。

另外，检测器的区段的现有设计也面临若干挑战。通常，检测器的区段可以包括被布置成阵列的多个带电粒子感测元件和被布置在相邻感测元件之间的开关。然而，用于检测器区段的部件的一些现有电连接方案可能包括过多数目的开关，这可能在信号处理电路中引起过多的寄生参数(例如，等效串联电阻或寄生电容)。此外，许多现有设计仅在区段的水平或垂直方向上布置元件间开关，这可能限制检测器的性能(例如，模拟信号带宽和配置灵活性)。

在本公开中，提供了一种具有改进的架构的检测器，用于改善模拟信号带宽、像素速率和检测器的配置灵活性。在检测器的一些实施例中，减少了在区段与对应的信号处理电路之间的开关数目。在检测器的一些实施例中，可以在对角线上相邻的感测元件之间提供开关。这种架构的优势在于，可以进一步减小在信号处理电路中引起的寄生参数的副作用(例如，在一些情况下可以是50％或更多)，这可以实现更高的模拟信号带宽。这种架构的其它优势包括：可以改善区段的配置灵活性。总的来说，通过使用所提供的架构，可以将现有检测器的性能、适应性和能力的限制推得更高。

为了清楚起见，附图中部件的相对尺寸可能被放大。在以下附图描述中，相同或相似的附图标记指代相同或相似的部件或实体，并且仅描述了关于相应实施例的差异。

本公开的目的和优势可以通过在本文讨论的实施例中所阐述的元件和组合来实现。然而，本公开的实施例未必需要实现这样的示例性目的或优势，并且一些实施例可能不实现任何所述目的或优势。

在不限制本公开的范围的情况下，可以在利用电子束(“电子束e-beams”)的系统中提供检测系统和检测方法的上下文中描述一些实施例。然而，本公开不限于此。可以类似地应用其它类型的带电粒子束。此外，用于检测的系统和方法可以用于其它成像系统(诸如光学成像、光子检测、x射线检测、离子检测等)中。

如本文所用，除非另外明确说明，否则术语“或”涵盖所有可能的组合，除非不可行。例如，如果说明部件可以包括A或B，那么除非另有明确说明或不可行，否则该部件可以包括A、或B、或A和B。作为第二示例，如果说明部件可以包括A、B或C，那么除非另有明确说明或不可行，否则该部件可以包括A、或B、或C、或A和B、或A和C、或B和C、或A和B和C。

图1图示了根据本公开的实施例的示例性电子束检查(EBI)系统100。EBI系统100可以用于成像。如图1中所示，EBI系统100包括主室101、装载/锁定室102、射束工具104和装备前端模块(EFEM)106。射束工具104位于主室101内。EFEM 106包括第一装载端口106a和第二装载端口106b。EFEM 106可以包括额外的(多个)装载端口。第一装载端口106a和第二装载端口106b接收包含待检查的晶片(例如，半导体晶片或由(多个)其它材料制成的晶片)或样品(晶片和样品可以互换使用)的晶片前开式整合舱(FOUP)。“批(lot)”是可以作为批次被装载用于处理的多个晶片。

EFEM 106中的一个或多个机械臂(未示出)可以将晶片传送到装载/锁定室102。装载/锁定室102连接到装载/锁定真空泵系统(未示出)，该装载/锁定真空泵系统去除装载/锁定室102中的气体分子以达到低于大气压的第一压力。在达到第一压力之后，一个或多个机械臂(未示出)可以将晶片从装载/锁定室102传送到主室101。主室101连接到主室真空泵系统(未示出)，该主室真空泵系统去除主室101中的气体分子，以达到低于第一压力的第二压力。在达到第二压力之后，晶片受到射束工具104的检查。射束工具104可以是单束系统或多束系统。

控制器109电连接到射束工具104。控制器109可以是被配置为执行EBI系统100的各种控制的计算机。尽管控制器109在图1中被示为在包括主室101、装载/锁定室102和EFEM106的结构的外部，但是应理解，控制器109可以是该结构的一部分。

在一些实施例中，控制器109可以包括一个或多个处理器(未示出)。处理器可以是能够操纵或处理信息的通用或特定电子设备。例如，处理器可以包括任意数目的中央处理单元(或“CPU”)、图形处理单元(或“GPU”)、光学处理器、可编程逻辑控制器、微控制器、微处理器、数字信号处理器、知识产权(IP)核、可编程逻辑阵列(PLA)、可编程阵列逻辑(PAL)、通用阵列逻辑(GAL)、复杂可编程逻辑设备(CPLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、片上系统(SoC)、专用集成电路(ASIC)以及能够进行数据处理的任何类型的电路的任意组合。处理器也可以是虚拟处理器，其包括跨经由网络被耦合的多个机器或设备而分布的一个或多个处理器。

在一些实施例中，控制器109还可以包括一个或多个存储器(未示出)。存储器可以是能够存储处理器可访问的代码和数据(例如，经由总线)的通用或特定电子设备。例如，存储器可以包括任意数目的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、光盘、磁盘、硬盘驱动器、固态驱动器、闪存驱动器、安全数字(SD)卡、记忆棒、压缩闪存(CF)卡或任意类型的存储设备的任意组合。代码和数据可以包括用于特定任务的操作系统(OS)和一个或多个应用程序(或“应用程序apps”)。存储器也可以是虚拟存储器，其包括跨经由网络被耦合的多个机器或设备而分布的一个或多个存储器。

图2图示了根据本公开的实施例的示例性多束射束工具104(本文也称为装置104)和图像处理系统290的示意图，该图像处理系统290可以被配置用于EBI系统100(图1)中。

射束工具104包括带电粒子源202、枪孔204、聚束透镜206、从带电粒子源202发射的初级带电粒子束210、源转换单元212、初级带电粒子束210的多个子束214、216和218、初级投射光学系统220、电动化晶片台280、晶片保持器282、多个次级带电粒子束236、238和240、次级光学系统242和带电粒子检测设备244。初级投射光学系统220可以包括束分离器222、偏转扫描单元226和物镜228。带电粒子检测设备244可以包括检测子区域246、248和250。

带电粒子源202、枪孔204、聚束透镜206、源转换单元212、束分离器222、偏转扫描单元226和物镜228可以与装置104的初级光学轴260对准。次级光学系统242和带电粒子检测设备244可以与装置104的次级光学轴252对准。

带电粒子源202可以发射一个或多个带电粒子，诸如电子、质子、离子、介子(muons)或任何其它携带电荷的粒子。在一些实施例中，带电粒子源202可以是电子源。例如，带电粒子源202可以包括阴极、提取器或阳极，其中初级电子可以从阴极发射并且被提取或加速以形成具有交叉(虚拟或真实)208的初级带电粒子束210(在此情况下，初级电子束)。为了便于解释而不导致歧义，在本文的一些描述中使用电子作为示例。然而，应注意的是，任何带电粒子都可以用于本公开的任何实施例中，不限于电子。初级带电粒子束210可以被视为从交叉208发射。枪孔204可以阻挡初级带电粒子束210的外围带电粒子以减小库仑效应。库仑效应可能导致探测斑的尺寸的增加。

源转换单元212可以包括图像形成元件阵列和束限制孔阵列。成像元件阵列可以包括微偏转器或微透镜阵列。图像形成元件阵列可以利用初级带电粒子束210的多个子束214、216和218形成交叉208的多个平行图像(虚拟的或真实的)。束限制孔阵列可以限制多个子束214、216和218。尽管图2中示出了三个子束214、216和218，但是本公开的实施例不限于此。例如，在一些实施例中，装置104可以被配置为生成第一数目的子束。在一些实施例中，子束的第一数目可以在从1到1000的范围内。在一些实施例中，子束的第一数目可以在200至500的范围内。在示例性实施例中，装置104可以生成400个子束。

聚束透镜206可以使初级带电粒子束210聚焦。在源转换单元212下游的子束214、216和218的电流可以通过调整聚束透镜206的聚焦能力或通过改变在束限制孔阵列内的对应束限制孔的径向尺寸来变化。物镜228可以将子束214、216和218聚焦到晶片230上以用于成像，并且可以在晶片230的表面上形成多个探测斑270、272和274。

束分离器222可以是生成静电偶极子场和磁偶极子场的维恩滤波器类型的束分离器。在一些实施例中，如果施加了静电偶极子场和磁偶极子场，则由静电偶极子场施加在子束214、216和218的带电粒子(例如，电子)上的力可以与由磁偶极子场施加在带电粒子上的力在大小上基本相等且在方向上相反。因此，子束214、216和218可以以零偏转角直接通过束分离器222。然而，由束分离器222生成的子束214、216和218的总偏差也可以是非零的。束分离器222可以将次级带电粒子束236、238和240与子束214、216和218分离并且将次级带电粒子束236、238和240导向次级光学系统242。

偏转扫描单元226可以使子束214、216和218偏转以在晶片230的表面区域上扫描探测斑270、272和274。响应于子束214、216和218在探测斑270、272和274处的入射，可以从晶片230发射次级带电粒子束236、238和240。次级带电粒子束236、238和240可以包括具有能量分布的带电粒子(例如，电子)。例如，次级带电粒子束236、238和240可以是次级电子束，其包括次级电子(能量≤50eV)和反向散射电子(能量在50eV和子束214、216和218的着落能量之间)。次级光学系统242可以将次级带电粒子束236、238和240聚焦到带电粒子检测设备244的检测子区域246、248和250上。检测子区域246、248和250可以被配置为：检测对应的次级带电粒子束236、238和240，并且生成对应的信号(例如，电压、电流等)，该信号用于重建在晶片230的表面区域上或下的结构的SCPM图像。

所生成的信号可以表示次级带电粒子束236、238和240的强度，并且可以被提供给图像处理系统290，该图像处理系统与带电粒子检测设备244、初级投射光学系统220和电动化晶片台280通信。电动化晶片台280的移动速度可以与由偏转扫描单元226控制的束偏转同步和协调，使得扫描探测斑(例如，扫描探测斑270、272和274)的移动可以有序地覆盖晶片230上的感兴趣区域。可以调整此类同步和协调的参数以适应晶片230的不同材料。例如，晶片230的不同材料可能具有不同的电阻-电容特性，该不同的电阻-电容特性可能导致对扫描探测斑移动的不同信号灵敏度。

次级带电粒子束236、238和240的强度可以根据晶片230的外部或内部结构而变化，并且因此可以指示晶片230是否包括缺陷。此外，如上所讨论的，子束214、216和218可以投射到晶片230的顶部表面的不同位置，或晶片230的局部结构的不同侧，以生成可以具有不同强度的次级带电粒子束236、238和240。因此，通过将次级带电粒子束236、238和240的强度与晶片230的区域映射，图像处理系统290可以重建反映晶片230的内部或外部结构特征的图像。

在一些实施例中，图像处理系统290可以包括图像获取器292、存储装置294和控制器296。图像获取器292可以包括一个或多个处理器。例如，图像获取器292可以包括计算机、服务器、大型主机、终端、个人计算机、任何种类的移动计算设备等或其组合。图像获取器292可以通过诸如电导体、光纤电缆、便携式存储介质、IR、蓝牙、互联网、无线网络、无线电、或它们的组合的介质通信地耦合到射束工具104的带电粒子检测设备244。在一些实施例中，图像获取器292可以接收来自带电粒子检测设备244的信号并且可以构建图像。图像获取器292因此可以获取晶片230的SCPM图像。图像获取器292还可以执行各种后处理功能，诸如生成轮廓、在所获取的图像上叠加指示符等。图像获取器292可以被配置为对所获取的图像的亮度和对比度执行调整。在一些实施例中，存储装置294可以是存储介质，诸如硬盘、闪存驱动器、云存储、随机存取存储器(RAM)、其它类型的计算机可读存储器等。存储装置294可以与图像获取器292耦合并且可以用于将所扫描的原始图像数据保存为初始图像和保存后处理图像。图像获取器292和存储装置294可以连接到控制器296。在一些实施例中，图像获取器292、存储装置294和控制器296可以被集成在一起作为一个控制单元。

在一些实施例中，图像获取器292可以基于从带电粒子检测设备244接收到的成像信号来获取晶片的一个或多个SCPM图像。成像信号可以对应于用于进行带电粒子成像的扫描操作。所获取的图像可以是包括多个成像区域的单个图像。单个图像可以被存储在存储装置294中。单个图像可以是可以被划分成多个区域的初始图像。区域中的每个区域可以包括包含晶片230特征的一个成像区域。所获取的图像可以包括在时间序列上多次采样的晶片230的单个成像区域的多个图像。多个图像可以被存储在存储装置294中。在一些实施例中，图像处理系统290可以被配置为对晶片230的相同位置的多个图像执行图像处理步骤。

在一些实施例中，图像处理系统290可以包括测量电路(例如，模数转换器)，以获得检测到的次级带电粒子(例如，次级电子)的分布。与入射到晶片表面上的子束214、216和218的对应扫描路径数据结合，在检测时间窗口期间收集的带电粒子分布数据可以用于重建被检查的晶片结构的图像。重建的图像可以用于揭示晶片230的内部或外部结构的各种特征，并且由此可以用于揭示在晶片中可能存在的任何缺陷。

在一些实施例中，带电粒子可以是电子。当初级带电粒子束210的电子被投射到晶片230的表面上(例如，探测斑270、272和274)时，初级带电粒子束210的电子可以穿透晶片230的表面一定深度，与晶片230的粒子相互作用。初级带电粒子束210的一些电子可以与晶片230的材料弹性地相互作用(例如，以弹性散射或碰撞的形式)并且可以从晶片230的表面反射或弹回。弹性相互作用使相互作用的主体(例如，初级带电粒子束210的电子)的总动能守恒，其中相互作用的主体的动能不会转换成其它形式的能量(例如，热、电磁能等)。此类由弹性相互作用生成的反射电子可以被称为反向散射电子(BSE)。初级带电粒子束210的一些电子可能与晶片230的材料非弹性地(例如，以非弹性散射或碰撞的形式)相互作用。非弹性相互作用使相互作用的主体的总动能不守恒，其中相互作用的主体的动能中的一些或全部转化为其它形式的能量。例如，通过非弹性相互作用，初级带电粒子束210的一些电子的动能可以引起材料的电子激发和原子跃迁。此类非弹性相互作用也可以生成离开晶片230表面的电子，该电子可以被称为次级电子(SE)。BSE和SE的产率或发射率取决于例如被检查的材料和着落在材料表面上的初级带电粒子束210的电子的着落能量等等。初级带电粒子束210的电子能量可以部分地由其加速电压(例如，在图2中的带电粒子源202的阳极和阴极之间的加速电压)给予。BSE和SE的数量可以比初级带电粒子束210的注入电子更多或更少(或甚至相同)。

由SEM生成的图像可以用于缺陷检查。例如，可以将捕获晶片的测试设备区域的生成图像与捕获相同测试设备区域的参考图像进行比较。参考图像可以是预定的(例如，通过模拟)并且不包括已知的缺陷。如果生成图像与参考图像之间的差异超过容限水平，则可以标识出潜在的缺陷。对于另一个示例，SEM可以扫描晶片的多个区域，每个区域包括设计相同的测试设备区域，并且生成捕获所制造的这些测试设备区域的多个图像。多个图像可以相互比较。如果多个图像之间的差异超过容限水平，则可以标识出潜在的缺陷。

图3A图示了根据本公开的实施例的检测器300A的示例性结构的示意图。检测器300A可以作为带电粒子检测设备244被提供。在图3A中，检测器300A包括传感器层301、区段层302和读出层303。传感器层301可以包括由多个感测元件(包括感测元件311、312、313和314)构成的传感器管芯。在一些实施例中，可以在感测元件阵列中提供多个感测元件，感测元件中的每个感测元件可以具有统一的尺寸、形状和布置。检测器300A可以具有相对于坐标轴参考系的布置。传感器层301可以沿x-y平面而布置。传感器层301中的传感元件可以被布置在x轴和y轴方向上。x轴方向在本文中也可以被称为“水平”方向。y轴方向在本文中也可以被称为“垂直”方向。检测器300A可以具有层结构，其中传感器层301、区段层302和区段层在z轴方向上被堆叠。z轴方向在本文中也可以被称为“厚度”方向。z轴方向可以与被导向检测器300A的带电粒子的入射方向对准。

区段层302可以包括多个区段，该多个区段包括区段321、322、323和324。这些区段可以包括互连件(例如，布线路径)，该互连件被配置为将多个感测元件通信地耦合。这些区段还可以包括开关元件，该开关元件可以控制感测元件之间的通信耦合。这些区段可以还包括感测元件与区段层中的一个或多个公共节点之间的连接机构(例如，布线路径和开关元件)。例如，如图3A中所示，区段323可以被配置为通信地耦合到感测元件311、312、313和314的输出，如由传感器层301与区段层302之间的四条虚线所示。在一些实施例中，区段323可以被配置为输出从感测元件311、312、313和314收集的组合信号作为公共输出。在一些实施例中，区段(例如，区段323)可以通信地耦合到被直接放置在该区段上方的感测元件(例如，感测元件311、312、313和314)。例如，区段323可以具有端子的网格，该端子的网格被配置为与感测元件311、312、313和314的输出连接。在一些实施例中，区段321、322、323和324可以以阵列结构被提供，使得它们具有统一的尺寸和形状以及统一的布置。例如，区段321、322、323和324可以是方形的。在一些实施例中，可以在相邻区段之间提供隔离区域以使它们彼此电绝缘。在一些实施例中，区段可以以偏置图案offset pattern(诸如平铺布局tilelayout)来布置。

读出层303可以包括用于处理感测元件的输出的信号处理电路。在一些实施例中，可以提供信号处理电路，该信号处理电路可以与区段层302的区段中的每个区段对应。在一些实施例中，可以提供多个单独的信号处理电路系统区段(包括信号处理电路系统区段331、332、333和334)。在一些实施例中，信号处理电路系统区段可以以具有统一尺寸和形状以及统一布置的区段阵列来提供。在一些实施例中，信号处理电路系统区段可以被配置为与来自区段层302的对应区段的输出连接。例如，如图3A中所示，信号处理电路系统区段333可以被配置为通信地耦合到区段323的输出，如由区段层302与读出层303之间的虚线所示。

在一些实施例中，读出层303可以包括输入端子和输出端子。读出层303的(多个)输出可以连接到用于读取和解译检测器300A的输出的部件。例如，读出层303可以直接连接到数字多路复用器、数字逻辑块、控制器、计算机等。

区段的尺寸和与区段相关联的感测元件的数目可以变化。例如，尽管图3A在一个区段中图示了四个感测元件，但是本公开的实施例不限于此。

尽管图3A将传感器层301、区段层302和读出层303图示为多个分立的层，但是应注意的是，传感器层301、区段层302和读出层303不需要作为单独的衬底来提供。例如，区段层302的布线路径可以被设置在包括多个感测元件的传感器管芯中，或可以被设置在传感器管芯的外部。布线路径可以在传感器层301上被图案化。此外，区段层302可以与读出层303结合。例如，可以提供包括区段层302的布线路径和读出层303的信号处理电路的半导体管芯。因此，可以组合或划分各个层的结构和功能。

在一些实施例中，检测器可以以双管芯配置来提供。然而，本公开的实施例不限于此。例如，传感器层、区段层和读出层的功能可以在一个管芯中或在可以包含一个或多个管芯的封装中实现。

在一些实施例中，传感器层301、区段层302和读出层303的布置可以以堆叠关系彼此对应。例如，区段层302可以被直接安装在读出层303的顶部上，并且传感器层301可以被直接安装在区段层302的顶部上。这些层可以被堆叠，使得区段层302内的区段与读出层303的信号处理电路系统区段(例如，区段331、332、333和334)对准。此外，这些层可以被堆叠，使得传感器层301内的一个或多个感测元件与区段层302中的区段对准。在一些实施例中，要与区段相关联的感测元件可以被包含在该区段内。例如，在检测器300A的平面图中，区段(例如，区段323)的感测元件(例如，感测元件311、312、313和314)可以置于该区段的边界内。此外，区段层302的各个区段可以与读出层303的信号处理电路系统区段重叠。以此方式，可以建立预定义区域，以用于将感测元件与区段和信号处理电路系统相关联。

图3B图示了根据本公开的实施例的传感器表面300B的示例性结构，该传感器表面可以形成带电粒子检测设备244的表面。传感器表面300B可以被设置有感测元件的多个区段，该多个区段包括由虚线表示的区段340、350、360和370。例如，传感器表面300B可以是图3A中的传感器层301的表面。每个区段可以能够接收从晶片230的特定位置发射的束斑的至少一部分，诸如图2中所示的次级带电粒子束236、238和240中的一者。

传感器表面300B可以包括感测元件阵列，该感测元件阵列包括感测元件315、316和317。在一些实施例中，区段340、350、360和370中的每个区段可以包含一个或多个感测元件。例如，区段340可以包含第一多个感测元件，并且区段350可以包含第二多个感测元件，等等。第一多个感测元件和第二多个感测元件可以是互斥的。在一些实施例中，感测元件可以是二极管或任何类似于二极管的元件，其可以将入射能量转换成可测量的信号。例如，感测元件可以包括PIN二极管、雪崩二极管、电子倍增管(EMT)或其它部件。

在图3B中，可以在相邻感测元件之间提供区域380。区域380可以是隔离区域以将邻近感测元件的侧面或角落彼此隔离。在一些实施例中，区域380可以包括与传感器表面300B的感测元件不同的绝缘材料。在一些实施例中，区域380可以被设置为方形。在一些实施例中，区域380可以不被设置在感测元件的相邻侧之间。

在一些实施例中，现场可编程检测器阵列可以被设置有感测元件，该感测元件具有在感测元件之间集成的开关区域。例如，可以提供检测器，诸如在于2018年9月14日提交的PCT申请号PCT/EP2018/074833中讨论的这些示例中的一些示例，该申请内容通过引用整体并入本文。在一些实施例中，可以在感测元件之间提供开关区域，使得当被相同的带电粒子束斑覆盖时，一些或更多的感测元件可以被分组。用于控制开关区域的电路可以被包括在读出层(例如，图3A中的读出层303)的信号处理电路中。如贯穿本公开所使用的，表述“感测元件集”将意味着第一数量的感测元件的组。该感测元件集之中的第一感测元件集可以是指在该集合内的感测元件的子集。第二感测元件集可以是指在该集合内的感测元件的另一个子集。第一集合和第二集合可以互斥，也可以不互斥。感测元件“组”可以是指与投射在检测器表面上的一个束斑相关联(例如，在束斑的边界内)的感测元件。第一感测元件集和第二感测元件集可以是指与不同束斑相关联的不同感测元件组。感测元件集不必局限于检测器的特定“区段”。

图4是图示了根据本公开的实施例的具有开关元件的示例性检测器阵列400的图。检测器阵列400可以是图3A中的检测器300A的示例实施例。例如，检测器阵列400可以包括传感器层(例如，类似于图3A中的传感器层301)、区段层(例如，类似于图3A中的区段层302)、和读出层(例如，类似于图3A中的读出层303)。检测器阵列400的传感器层可以包括多个感测元件，该多个感测元件包括感测元件311、312、313和314。在一些实施例中，检测器阵列400的感测元件中的每个感测元件可以具有统一的尺寸、形状和布置。检测器阵列400的感测元件可以生成与在感测元件的有源区域中接收到的带电粒子(例如，出射电子)相称的电流信号。本文的“有源区域”可以是指感测元件的辐射灵敏度高于预定阈值的区域。

检测器阵列400的区段层可以包括包含一个或多个布线路径402的基衬底(例如，半导体衬底，图4中未示出)。布线路径402可以被配置为将检测器阵列400的感测元件通信地耦合。如图4中所示，检测器阵列400包括具有4×4个感测元件的区段321，该区段321包括感测元件311、312、313和314。在图4中，检测器阵列400的区段层可以包括在任意两个相邻感测元件之间的元件间开关元件。检测器阵列400的区段层还可以包括被通信地耦合到邻近感测元件的边缘的元件间开关元件。布线路径402可以被配置为通信地耦合到区段321中的感测元件(例如，感测元件311、312、313和314)的输出。例如，布线路径402可以具有端子的网格(在感测元件的中心示为圆形黑点)，该端子的网格被配置为与感测元件311、312、313和314的输出连接。在一些实施例中，可以在检测器阵列400的区段层中提供布线路径402。在图4中，布线路径402被通信地耦合到上述感测元件(例如，感测元件311、312、313和314)。在图4中，可以在感测元件的输出与布线路径402之间提供元件总线开关元件。在一些实施例中，元件总线开关元件可以被设置在检测器阵列400的区段层中。

在一些实施例中，布线路径402可以包括在基衬底上印刷的导电材料线、软线、接合线等。在一些实施例中，可以提供开关元件，使得各个感测元件的输出可以与区段321的公共输出连接或断开。在一些实施例中，检测器阵列400的区段层还可以包括用于控制开关元件的对应电路。在一些实施例中，可以在单独的开关元件矩阵中提供开关元件，该开关元件矩阵本身可以包含用于控制开关元件的电路。

检测器阵列400的读出层可以包括用于处理感测元件的输出的信号调节电路。在一些实施例中，信号调节电路可以将所生成的电流信号转换成可以表示接收到的束斑的强度的电压，或可以将所生成的电流信号放大成经放大的电流信号。信号调节电路可以包括例如放大器404和一个或多个模拟开关元件(图4中未示出)。放大器404可以是高速跨阻放大器、电流放大器等。在图4中，放大器404可以通信地耦合到区段321的公共输出，以用于放大区段321的感测元件的输出信号。在一些实施例中，放大器404可以是单级或多级放大器。例如，如果放大器404是多级放大器，则它可以包括前置放大器和后置放大器，或包括前端级和后置级等。在一些实施例中，放大器404可以是可变增益放大器，诸如可变增益跨阻放大器(VGTIA)、可变增益电荷转移放大器(VGCTA)等。调节电路可以耦合到信号路径，该信号路径可以包括例如模数转换器(ADC)406。在图4中，ADC 406可以通信地耦合到调节电路(例如，包括放大器404)的输出以将区段321的感测元件的模拟输出信号转换成数字信号。检测器阵列400的读出层还可以包括用于其它功能的其它电路。例如，检测器阵列400的读出层可以包括开关元件致动电路，该开关元件致动电路可以控制在感测元件之间的开关元件。为了便于解释而不导致歧义，感测元件与ADC 406之间的信号路径可以被称为“模拟信号路径”。例如，图4中的模拟信号路径包括上述信号调节电路(例如，包括放大器404)。模拟信号路径的输入通信地耦合到感测元件，并且模拟信号路径的输出通信地耦合到ADC 406。

在一些实施例中，ADC 406可以包括输出端子，该输出端子通信地耦合到用于读取和解译由ADC 406转换的数字信号的部件(例如，在检测器阵列400的读出层内部或外部的部件)。在图4中，ADC 406通信地耦合到数字多路复用器408。在一些实施例中，数字多路复用器408可以被布置在检测器阵列400的读出层中。数字多路复用器408可以接收多个输入信号并且将它们转换为输出信号。数字多路复用器408的输出信号可以被转换回为多个输入信号。数字多路复用器408的输出信号还可以被传输到数据处理级(例如，图2中的图像处理系统290)。

图5是图示了根据本公开的实施例的检测器500的层结构的横截面视图。检测器500可以作为如图2所示的带电粒子束工具104中的带电粒子检测设备244来提供。检测器500可以被配置为具有在厚度方向上堆叠的多个层，该厚度方向基本上平行于带电粒子束的入射方向。在一些实施例中，可以提供检测器500，诸如于2018年9月14日提交的PCT申请号PCT/EP2018/074834中讨论的这些示例中的一些示例，该申请的内容通过引用整体并入本文。

在图5中，检测器500可以包括传感器层510和电路层520。在一些实施例中，传感器层510可以表示图3A中的传感器层301，并且电路层520可以表示图3A中的区段层302和读出层303。例如，电路层520可以包括互连件(例如，金属线)和各种电子电路部件。作为另一个示例，电路层520可以包括处理系统。电路层520还可以被配置为接收在传感器层510中检测到的输出电流。在一些实施例中，传感器层510可以表示图3A中的传感器层301和区段层302，并且电路层520可以表示图3A中的读出层303。在一些实施例中，检测器500可以包括除传感器层301、区段层302和读出层303之外的层。

在一些实施例中，传感器层510可以被设置有用于接收入射带电粒子的传感器表面501。可以在传感器层510中提供感测元件(包括感测元件511、512和513(由虚线区分))。例如，传感器表面501可以类似于图3B中的传感器表面300B。在图5中，包括开关元件519和521的开关元件可以在横截面视图中的水平方向上被设置在相邻感测元件之间。开关元件519和521可以嵌入传感器层510中。在一些实施例中，感测元件511、512和513可以是在图4中的检测器阵列400的感测元件(例如，感测元件311、312、313和314)之中的，并且开关元件519和521可以是在图4的检测器阵列400的感测元件之间的开关元件之中的。

在一些实施例中，感测元件511、512和513可以通过在厚度方向上延伸的隔离区域(由虚线指示)来分离。例如，感测元件511、512和513的平行于厚度方向的侧面可以通过隔离区域(例如，图3B中的区域380)彼此隔离。

在一些实施例中，传感器层510可以被配置作为一个或多个二极管，其中感测元件511、512和513类似于图3B的感测元件315、316和317。开关元件519和521可以被配置作为晶体管(例如，MOSFET)。感测元件511、512、513中的每一者可以包括用于与电路层520进行电连接的输出。例如，输出可以与开关元件519和521集成，或可以被单独提供。在一些实施例中，输出可以被集成在传感器层510的底层(例如，金属层)中。

尽管图5将感测元件511、512和513描绘为在横截面中观察时的分立单元，但此类划分实际上可能不是物理的。例如，检测器500的感测元件可以由构成PIN二极管器件的半导体器件形成，该PIN二极管器件可以被制造为具有包括P型区、本征区和N型区的多个层的衬底。在该示例中，感测元件511、512、513在横截面视图中可以是连续的。在一些实施例中，开关元件(例如，开关元件519和521)可以与感测元件集成。

在一些实施例中，开关元件可以被集成在传感器层内，被集成在其它层内，或可以被部分地或全部地设置在现有层中。例如，在一些实施例中，传感器层可以包含阱、沟槽或其它结构，其中开关元件被形成在这些结构中。

在一些实施例中，检测器500的开关元件(例如，开关元件519和521)可以被设置在传感器层510的外部。例如，开关元件可以被嵌入在电路层520(图5中未示出)中。在一些实施例中，检测器500的开关元件(例如，开关元件519和521)可以被形成在单独的管芯(例如，开关管芯)中。例如，开关管芯(图5中未示出)可以被夹在传感器层510和电路层520之间，并且可以通信地连接到传感器层510和电路层520。

图6是图示了根据本公开的实施例的检测器500的感测元件512的横截面视图。在图6中，感测元件512可以包括P阱和N阱，以用于形成开关元件和可以通信地耦合到传感器层510或电路层520的其它部件的其它有源元件或无源元件。尽管图6仅示出了一个完整的感测元件512，但是应当理解，传感器层510可以由类似于感测元件512的多个感测元件(例如，感测元件511和513)构成，该多个感测元件在横截面视图中可以是连续的。

在一些实施例中，感测元件512可以包括具有表面层601、P型区610、P外延区620、N型区630和其它部件的二极管器件。表面层601可以形成接收入射带电粒子的检测器的检测表面(例如，有源区域)。例如，表面层601可以是金属层(例如，由铝或其它导电材料形成)。在表面层601的相对侧，可以提供电极650作为电荷收集器。电极650可以被配置为输出表示在感测元件512的有源区域中接收到的带电粒子的数目的电流信号。

在一些实施例中，如图6中所示，开关元件519和521可以由金属氧化物半导体(MOS)器件形成。例如，多个MOS器件可以被形成在图6中的N型区630的背面中，并且N型区630的背面可以与图5中的传感器层510接触。作为MOS器件的示例，可以提供深P阱641、N阱642和P阱643。在一些实施例中，可以通过蚀刻、图案化和其它过程和技术来制造MOS器件。应理解，可以使用各种其它设备(诸如双极半导体器件等)，并且可以通过各种过程来制造器件。

在感测元件512的操作中，当带电粒子(例如，图2中的次级带电粒子束236、238和240)撞击到表面层601上时，感测元件512的主体(包括例如耗尽区)可能被从撞击的带电粒子生成的电荷载流子泛射。该耗尽区可以延伸通过感测元件的体积的至少一部分。例如，带电粒子可以是电子，并且撞击的电子可以在感测元件的耗尽区中产生并激发电子-空穴对。电子-空穴对中被激发的电子可以具有进一步的能量，使得它们也可以生成新的电子-空穴对。从撞击的带电粒子生成的电子可能有助于在每个感测元件中生成的信号。

参考图6，感测元件512中的耗尽区可以包括P型区610与N型区630之间的电场，并且电子和空穴可以分别被P型区610和N型区630吸引。当电子到达P型区610时或当空穴到达N型区630时，可以生成检测信号。因此，当带电粒子束入射到感测元件512上时，感测元件512可以生成输出信号，诸如电流。可以连接多个感测元件，并且可以使用感测元件组来检测带电粒子束斑的强度。当带电粒子束斑覆盖多个相邻感测元件(例如，感测元件511、512和513)时，感测元件可以被分组在一起(“合并”)以用于收集电流。例如，可以通过接通感测元件之间的开关元件(例如，开关元件519和521)来合并感测元件。来自组中的感测元件的信号可以被收集并发送到连接到该组的信号调节电路。组中的感测元件的数目可以是与束斑的尺寸和形状相关的任意数目。该数目可以是1或大于1。

在一些实施例中，检测器可以被配置为使得各个感测元件可以经由例如信号线或数据线以及地址信号与外部部件通信。检测器可以被配置为致动开关元件，使得两个或更多个感测元件可以被合并，并且它们的输出电流或电压可以被组合。从图5至图6中可以看出，利用感测元件之间的开关元件设计，感测元件可以在没有物理隔离区域(例如，图3B中的区域380)的情况下被设置。因此，当感测元件512被激活时，表面层601下方的所有区域都可以变为活动。当在相邻感测元件之间没有设置物理隔离区域时，它们之间的死区可以被最小化或消除。

图7是表示根据本公开的实施例的检测器700的示例性截面布置的图。例如，检测器700可以是图3A中的检测器300A、图4中的检测器阵列400或图5中的检测器500的实施例。如图7中所示，检测器700可以包括多个感测元件，该多个感测元件包括感测元件701、702、703、704、705和706。在一些实施例中，多个感测元件可以是传感器层的部分，该传感器层可以形成图2中的带电粒子检测设备244的检测表面(例如，图3B中的传感器表面300B)。传感器层可以包括在相邻感测元件之间的开关元件(例如，类似于图6中的开关元件519和521)，该开关元件包括元件间开关元件711、712和713。在一些实施例中，当被接通时，开关元件可以被配置为将两个或更多个相邻感测元件分组在一起。

在图7中，检测器700可以包括多个区段(例如，类似于图3A中的区段321、322、323和324)。区段中的每个区段可以包括一个或多个感测元件、感测元件之间的布线路径(例如，类似于图4中的布线路径402)、以及公共输出。在一些实施例中，布线路径可以包括公共布线或共享信号路径。例如，如图7中所示，布线路径721可以通信地连接到感测元件701、702和703，并且连接到公共输出728。布线路径721、感测元件701至703和公共输出728可以属于第一区段。布线路径722可以通信地连接到感测元件704、705和706，并且连接到公共输出729。布线路径722、感测元件704至706和公共输出729可以属于第二区段。感测元件(例如，感测元件706)的输出(例如，输出719)可以经由元件-总线开关元件(例如，元件-总线开关元件720)通信地耦合到对应的布线路径(例如，布线路径722)。在一些实施例中，元件-总线开关元件720可以使用类似于图6中所描述的开关元件519和521的技术来实现。在一些实施例中，当感测元件706不活动时，元件-总线开关元件720可以被断开以减小来自感测元件706的噪声、寄生电容或其它技术影响。

在图7中，这些区段(例如，包括感测元件701至703的第一区段或包括感测元件704至706的第二区段)可以被配置为向信号处理电路和另外的电路元件输出电信号。例如，布线路径722可以经由公共输出729向信号处理电路系统730输出电信号。

信号处理电路系统730可以包括一个或多个信号处理电路，以用于处理由布线路径722输出的电信号。例如，信号处理电路系统730可以包括前置放大器731、后置放大器732和数据转换器733。例如，前置放大器731可以是跨阻放大器(TIA)、电荷转移放大器(CTA)、电流放大器等。后置放大器732可以是可变增益放大器(VGA)等。数据转换器733可以是模数转换器(ADC)，其可以将模拟电压或模拟电流转换成数字值。在一些实施例中，前置放大器731和后置放大器732可以被组合成单个放大器(例如，图4中的放大器404)，并且数据转换器733可以包括图4中的ADC 406。

检测器700可以包括数字开关740。在一些实施例中，数字开关740可以包括开关元件矩阵。在一些实施例中，数字开关740可以包括多路复用器(例如，图4中的数字多路复用器408)。例如，多路复用器可以被配置为接收第一数目的输入并且生成第二数目的输出，其中第一数目和第二数目可以相同或不同。第一数目可以对应于检测器700的参数(例如，区段的总数)，并且第二数目可以对应于图1至图2的射束工具104的参数(例如，从图2中的带电粒子源202生成的子束的数目)。数字开关740可以经由(多个)数据线和(多个)地址信号与外部部件通信。在一些实施例中，数字开关740可以控制数据读取/写入。数字开关740还可以包括用于控制元件间开关元件(例如，元件间开关元件711、712和713)的电路系统。在图7中，数字开关740可以经由多个数据通道(包括数据通道751、752和753)生成输出信号。在一些实施例中，数字开关740的数据通道可以进一步连接到其它部件(例如，继电器等)。因此，检测器700的多个区段可以用作用于检测器信号的独立数据通道。

应注意的是，各种部件可以被插入在图7的表示中的不同级处。在一些实施例中，可以省略检测器700的上述部件中的一者或多者。在一些实施例中，可以针对其它功能提供其它电路。例如，可以提供开关元件致动电路(图7中未示出)来控制元件间开关元件(例如，元件间开关元件711、712和713)以用于连接感测元件。在一些实施例中，可以提供模拟输出线(图7中未示出)，该模拟输出线可以由模拟路径读取。例如，模拟输出线可以平行于数据转换器733，以用于接收后置放大器732的输出。对于另一个示例，模拟输出线可以替换数据转换器733。

图8是表示根据本公开的实施例的检测器800的另一个示例性截面布置的图。检测器800可以类似于检测器700，除了与区段相关联的感测元件(例如，感测元件704、705和706)可以经由公共布线路径(例如，公共布线路径819)和公共开关元件(例如，公共开关元件820)通信地耦合到相关联的布线路径(例如，布线路径722)。在一些实施例中，公共开关元件820可以使用类似于图6中所描述的开关元件519和521的技术来实现。例如，如图8中所示，如果带电粒子束入射到感测元件704、705和706上，感测元件704、705和706可以生成检测信号。感测元件705可以直接将其检测信号输出到公共布线路径819。感测元件704和706可以分别通过元件间开关元件712和713将它们的检测信号路由到感测元件705，这些检测信号可以经由感测元件705进一步被路由到公共布线路径819。这样的设计可以简化检测器的制造。作为比较，在感测元件和区段之间使用多个布线路径和开关元件的设计(例如，图7中的检测器700的设计)可以向感测元件组提供配置灵活性，因为区段的输出不被固定在该区段的任何特定感测元件(例如，图8中的感测元件705)处。此外，诸如图7中的检测器700的设计可以增强读取各个感测元件的输出的简单性。为了获取次级电子束的束投射，读出每个感测元件的输出以便可以获取投射图案的图像可能是有利的。

图9是表示根据本公开的实施例的检测系统900的图。在一些实施例中，检测系统900可以是图2中的检测设备244的实施例。检测系统900可以包括感测元件902(例如，类似于如图3A至图8中所描述的感测元件)和处理电路940(例如，类似于图7至图8中的信号处理电路系统730)。处理电路940可以通信地耦合到数字接口950(例如，类似于图7至图8中的数字开关740)。感测元件902可以形成传感器表面(例如，图3B的传感器表面300B)，并且可以被分割成区段(例如，类似于如图3A至图3B或图7至图8中所描述的区段)。处理电路940可以包括用于处理感测元件902的输出的第一处理电路阵列910(例如，包括图7至图8中的前置放大器731)、用于提供增益和偏置控制的第二处理电路阵列920(例如，包括图7至图8中的后置放大器732)、以及用于将模拟信号转换成数字信号的ADC阵列930(例如，包括图7至图8中的数据转换器733)。第一处理电路阵列910和第二处理电路阵列920可以形成处理电路940中的信号调节电路。处理电路940的每个区段可以通信地耦合到感测元件902的区段，该感测元件902的区段可以有序地、通信地耦合到第一处理电路阵列910的单元、第二处理电路阵列920的单元和ADC阵列930的单元，形成信号路径(例如，信号路径960)。该信号路径可以接收来自感测元件902的区段的输出信号，并且生成表示在感测元件902的区段上形成的带电粒子束斑的至少一部分的强度的带电粒子检测电流。带电粒子检测数据可以输出到数字接口950。在图9中，信号路径960包括模拟信号路径970，该模拟信号路径970包括第一处理电路阵列910的单元和第二处理电路阵列920的单元。

数字接口950可以包括控制器904。控制器904可以与ADC阵列930、第二处理电路阵列920和感测元件902通信。数字接口950还可以经由例如收发器发送和接收来自偏转和图像控制单元(图9中未示出)的通信。收发器可以包括发射器906和接收器908。在一些实施例中，控制器904可以控制检测系统900的图像信号处理。

在进一步提高如参考图3A至图9所描述的检测器的性能、能力和适应性方面存在若干挑战。通常，这些挑战可能与处理带宽、数字信号带宽、模拟信号带宽、或像素速率中的一者或多者相关，该处理带宽表示检测器可以并行处理多少信号(例如，模拟信号或数字信号)，该数字信号带宽表示数据通信的最高速度和数字系统的处理能力，该模拟信号带宽表示检测器的检测能力和检查结果的精细度，该像素速率表示检测器可以多快地处理数字信号。

检测器的模拟信号带宽可能受到寄生参数的限制。例如，当撞击在检测设备(例如，检测设备244)的传感器表面(例如，图3B中的传感器表面300B)上的射束(例如，图2中的次级带电粒子束236、238或240)具有超大的束斑尺寸时，检测设备的大量感测元件(例如，如图3A至图8中所描述的感测元件)可以涉及检测射束。在一些情况下，如果射束撞击在传感器表面的多个区段上，则这些区段(例如，如图3A至图3B或图7至图8中所描述的区段)的感测元件可以涉及检测射束。作为另一个示例，当感测元件在检测设备中被硬连线在一起时，即使当射束仅撞击在传感器表面的一个感测元件上时，被硬连线在一起的所有感测元件可以被激活以用于检测。然而，检测射束所涉及的部件越多，信号调节电路中可能招致的寄生参数(例如，杂散电容)就越多，这可能明显地减小检测设备的模拟信号路径(例如，图9中的模拟信号路径970)的模拟信号带宽。在一些情况下，当涉及多个感测元件以用于检测时，与在感测元件和信号调节电路的输入之间的互连件(例如，开关元件)相关联的杂散电容也可能很大，这可能减小放大器的模拟信号带宽。此外，该模拟信号带宽的显著减小可能降低成像性能。例如，可能产生模糊的图像，并且检测器可能无法满足高像素速率的要求。

在一些应用中，检测器的数据处理带宽可能受到检测器的部件能力或电路设计的限制。许多现有的检测设备在每个信号路径中可能仅具有一个ADC，这可能无法满足一些应用中的一些需求。例如，一些应用涉及高密度射束，其可能不需要高像素速率来进行数据处理。在这种情况下，对于检测设备的小区域，检测设备可能需要大量的信号路径。然而，即使不需要高数据速率ADC来检测高密度射束，检测设备的信号路径也可能容易耗尽。作为另一个示例，一些应用涉及大斑束，大斑束中的每个大斑束可能生成大量的检测信号，并且可能需要高像素速率来进行数据处理。在这些情况下，检测设备可能需要高数据速率ADC以用于其信号路径和高带宽数据通道。为了给每个大斑束提供高像素速率，检测设备可以针对大斑束使用多个信号路径。然而，在这种情况下，检测设备的信号路径仍然可能容易耗尽，并且即使信号路径是足够的，数据通道的数据处理带宽仍然可能由于大的数据量而容易耗尽。作为另一个示例，一些应用涉及低密度射束，但是每个射束需要高像素速率来检测。在这些情况下，检测设备可能需要高像素速率的ADC，这可能会导致设计和制造成本更高。在一些应用中，上述挑战中的一些或全部可能共存。检测设备的现有设计可能缺乏解决上述挑战的适应性。

检测器的像素速率可能受到许多因素的限制，这些因素包括模拟信号带宽和检测器的部件的规格。例如，读出电路中的ADC可以具有可能无法支持所需的像素速率的最大采样速率。将限制性部件升级为更先进的部件可能会在研究、开发和制造中招致显著的成本。因此，长期以来一直致力于提高检测器的像素速率的低成本解决方案。

检测器的性能适应性可能受到单向优化的限制。检测器的设计(例如，图3A中的传感器层301、区段层302和读出层303)可以针对一些应用被优化，但是此类优化可能会降低检测器在一些其它应用中的性能。

在本公开中提供了检测器阵列的示例性架构，其可以帮助缓解上述问题中的一些或全部。图10是图示了根据本公开的实施例的具有示例性架构的检测器阵列1000的图。图10的架构可以用于单束检查工具或多束检查工具(例如，图2中的射束工具104)。检测器阵列1000可以包括与图4中的检测器阵列400类似的一些部件，包括区段321、感测元件311、312、313和314、布线路径402和数字多路复用器408。类似于图4，检测器阵列1000可以包括多个区段，该多个区段包括图10中的区段1002。区段1002可以类似于区段321，并且包括4×4个感测元件(包括感测元件311、312、313和314)。检测器阵列1000还包括与区段1002相关联的模拟信号路径1004，该模拟信号路径从区段1002的输出处开始并且在互连层1006的输入处结束。模拟信号路径1004包括放大器1022。在一些实施例中，类似于图9中的模拟信号路径970，模拟信号路径1004可以另外地或备选地包括其它部件。如图10中所示，区段1002与模拟信号路径1004(包括放大器1022)和ADC 1024相关联，由此通过区段1002的感测元件而生成的检测信号可以由模拟信号路径1004和ADC 1024处理，并且输出到数字多路复用器408。数字多路复用器408可以接收与检测器阵列1000的不同区段相关联的不同ADC的输出。

检测器阵列1000包括互连层1006，该互连层1006将信号处理电路系统的输出彼此通信地耦合。信号处理电路系统可以包括模拟信号路径(包括模拟信号路径1004)。如图10中所示，互连层1006包括互连开关元件，该互连开关元件通信地耦合到检测器阵列1000的模拟信号路径的输出。例如，互连开关元件1014、1016、1018和1020可以将相邻模拟信号路径(包括模拟信号路径1004)的输出通信地耦合。

在图10中，开关元件1008可以将区段1002的输出通信地耦合到模拟信号路径1004的输入。开关元件1010可以将模拟信号路径1004的输出通信地耦合到互连层1006的输入(例如，输入/输出点1026或“I/O点”1026)。如果模拟信号路径1004未被选用，则开关元件1008和1010可以被配置为通信地断开。例如，带电粒子束可以撞击在区段1002的感测元件中的一些或所有感测元件上，但是区段1002的检测信号可以被重定向到与检测器阵列1000的另一区段对应的另一模拟信号路径。在这种情况下，模拟信号路径1004可能由于未被选择而被断开。在一些实施例中，如果区段1002的感测元件没有被任何带电粒子撞击并且模拟信号路径1004未被选用(例如，以处理来自其它区段的信号)，除了通信地断开开关元件1008和1010之外，还可以禁用放大器1022以减小功耗。当开关元件1008和1010通信地断开时，模拟信号路径1004(包括放大器1022)可以从检测器阵列1000有效地停用。

在图10中，开关元件1012可以将互连层1006的输出(例如，I/O点1026)通信地耦合到ADC 1024的输入。在一些实施例中，互连层1006的输出也可以是输入。例如，I/O点1026可以作为互连层1006的输入(通信地耦合到模拟信号路径1004的输出)和输出(通信地耦合到ADC 1024的输入)两者而起作用。在一些实施例中，模拟信号路径1004的输出可以等效于I/O点1026。在一些实施例中，ADC 1024的输入可以等效于I/O点1026。在一些实施例中，I/O点1026可以被实现为单独的部件(图10中未示出)。当开关元件1012通信地断开时，ADC 1024可以从区段1002和经由互连开关元件1014、1016、1018或1020通信地耦合到ADC 1024的任何其它区段(图10中未示出)有效地停用。在一些实施例中，如果ADC 1024未被选用，则开关元件1012可以被配置为通信地断开。例如，从模拟信号路径1004输出的信号可以被重定向到与检测器阵列1000中的另一模拟信号路径对应的另一ADC。在一些实施例中，如果区段1002的感测元件没有被任何带电粒子撞击，并且模拟信号路径1004和ADC 1024都未被选用(例如，以处理来自其它区段的信号)，则除了通信地断开开关元件1012之外，ADC 1024也可以被禁用以减小功耗。

在一些实施例中，检测器阵列1000可以根据各种因素以各种方式路由带电粒子检测信号，这些因素诸如束斑的尺寸、束斑的形状或需要达到的像素速率等。检测器阵列1000可以通过控制感测元件之间的开关元件、开关元件1008、1010、1012和互连开关元件1014、1016、1018、1020的连接和断开来路由检测信号。例如，检测器阵列1000可以将由区段1002输出的信号路由(例如，通过感测元件之间的开关元件)到不同于模拟信号路径1004的另一模拟信号路径。在另一个示例中，检测器阵列1000可以通过开关元件1008将信号从不同于区段1002的另一区段路由到模拟信号路径1004。在另一个示例中，检测器阵列1000可以将由模拟信号路径1004输出的信号路由(例如，通过互连开关元件1014、1016、1018或1020)到不同于ADC 1024的另一ADC。在另一个示例中，检测器阵列1000可以将信号从不同于模拟信号路径1004的另一模拟信号路径路由(例如，经由开关元件1012)到ADC 1024。在一些实施例中，如果区段1002不生成检测信号，并且模拟信号路径1004和ADC 1024也未被选用，并且如果相邻区段的模拟信号路径或ADC被选用，则区段1002与相邻区段之间的互连开关元件(例如，互连开关元件1014、1016、1018或1020)可以通信地断开，这可以有助于减小放大器1022和ADC 1024在通电时招致的串扰和寄生参数。

在一些实施例中，如果区段1002的感测元件(例如，感测元件311)不在使用中，并且不被包括在用于检测任何次级电子束的任何感测元件组中，则它可以与布线路径402通信地去耦合，以用于减小寄生参数(例如，杂散电容)，这可以进一步有助于提高检测器阵列1000的性能。例如，通过通信地断开感测元件311与布线路径402之间的开关元件，感测元件311可以与布线路径402断开。当感测元件311与布线路径402断开时，感测元件311与其邻近感测元件之间的所有开关元件也可以通信地断开。

在一些实施例中，互连层1006、互连开关元件1014、1016、1018和1020以及开关元件1008、1010和1012可以被包括在检测器阵列1000的读出层(例如，类似于图3A中的读出层303)中。在一些实施例中，互连开关元件1014至1020和开关元件1008、1010、1012可以使用类似于如图6中所描述的开关元件519和521的技术来实现。

在一些实施例中，诸如检测器阵列1000的模拟信号路径中的放大器(例如，放大器1022)或在检测器阵列1000的信号路径的端部处的ADC(例如，ADC 1024)的部件可以被配置为在电流模式下工作，其中放大器和ADC的输入和输出是电流。在一些实施例中，部件(例如，放大器1022或ADC 1024)可以被配置为在电荷模式下工作，其中放大器和ADC的输入和输出是电荷信号。放大器1022和ADC 1024都可以在电流模式或电荷模式下、或在混合模式下操作。混合模式可以是电流模式和电荷模式的混合模式。在混合模式下，放大器和ADC的输入和输出可以被配置为在电流模式或电荷模式下工作。

与在电压模式下工作的放大器相比，在电荷模式或电流模式下工作的放大器可能具有降低的输入阻抗和增加的输出阻抗。降低的输入阻抗可以降低放大器对周围干扰(例如，来自相邻数字部件的干扰)的灵敏度，并且降低放大器对寄生参数(例如，杂散电容)的灵敏度。这些益处也可以在除放大器之外的其它部件(诸如ADC)中实现。随着输入阻抗的降低，即使在部件的输入处存在一些杂散电容，该部件也可以具有高模拟信号带宽，并且可以实现基于硬件的模拟信号处理，其中硬件涉及在不同信号路径之间的互连件(例如，互连层1006)。增加的输出阻抗可以有利于将来自不同模拟信号路径的输出信号相加。例如，来自不同模拟信号路径的输出信号可以通过在公共点处将模拟信号路径的输出通信地连接来相加。用于放大器和ADC的电流模式或电荷模式设计可以降低设计和实现基于硬件的模拟信号处理的难度。

图11是图示了根据本公开的实施例的在电流模式下工作的示例性放大器1100的图。在一些实施例中，放大器1100可以是检测器阵列1000中的放大器1022。放大器1100包括控制器1102、第一放大器1104和第二放大器1106。第一放大器1104和第二放大器1106可以串联通信地耦合，其中第一放大器1104的输出可以通信地耦合到第二放大器1106的输入。第一放大器1104的输入可以接收由感测元件(例如，图10中的区段1002中的感测元件)生成的电流信号。第二放大器1106的输出可以将经放大的电流信号传输到ADC(例如，图10中的ADC 1024)。控制器1102可以通信地耦合到第一放大器1104和第二放大器1106并且控制它们的操作。在一些实施例中，第一放大器1104可以是电荷转移放大器(CTA)、跨阻放大器(TIA)、或CTA与TIA的组合(CTIA)，该CTA与TIA的组合可以在TIA或CTA模式下操作。在一些实施例中，第二放大器1106可以是跨导放大器(TCA)。应注意的是，尽管在图11中放大器1100被示为包括两个放大级(即，第一放大器1104和第二放大器1106)，但是它可以被实现为仅具有一个放大级或具有多个放大级。例如，如果放大器1100是单级放大器，它可以包括电流放大器，该电流放大器的输入和输出可以都是电流。在另一个示例中，如果放大器1100是多级放大器，则除了第一放大器1104和第二放大器1106之外，它可以包括更多的放大器。本公开不将放大器1100的实施例限制于上述示例。在一些实施例中，放大器可以包括双模电荷转移和跨阻放大器。放大器还可以包括跨导放大器。放大器可以被配置为接收电流信号并且输出电荷信号，或反之亦然。

图12是图示了根据本公开的实施例的在电流模式或电荷模式下工作的示例性ADC1200的图。ADC 1200可以是图10的检测器阵列1000中的ADC 1024。在电流模式或电荷模式下，ADC 1200的输入可以是电流信号或电荷信号，ADC 1200的输出可以是电流信号或电压信号。ADC 1200包括控制器1202、转换器1204和电压-输入ADC 1206。转换器1204可以是电流-到-电压(I-V)转换器或电荷-到-电压(C-V)转换器等。转换器1204和电压-输入ADC1206可以串联通信地耦合，其中转换器1204的输出可以通信地耦合到电压-输入ADC 1206的输入。转换器1204的输入可以接收由放大器1100输出的电流信号。电压-输入ADC 1206的输出可以将数字信号传输到其它处理电路系统(例如，图10中的数字多路复用器408)。控制器1202可以通信地耦合到转换器1204和电压-输入ADC 1206并且控制转换器1204和电压-输入ADC 1206的操作。应注意的是，尽管在图12中ADC 1200被示为包括两级(即，转换器1204和电压-输入ADC 1206)，但是它可以被实现为仅具有一个级并且仍然能够在电流模式或电荷模式下操作。例如，如果ADC 1200是单级ADC，则它可以是电荷再分布ADC或电荷共享ADC。本公开不将ADC 1200的实施例限制于上述示例。

图13是表示根据本公开的实施例的具有图10的示例性架构的检测器1300的示例性区段布置的图。检测器1300可以具有类似于图7的检测器700的部件，包括感测元件701、702、703、704、705和706、元件间开关元件711、712和713、输出719、元件-总线开关元件720、布线路径721、722和723、公共输出728和729、数字开关740、以及数据通道751、752和753。在一些实施例中，数字开关740可以包括如图10中所示的数字多路复用器408。

在图13中，类似于检测器阵列1000，检测器1300的放大器(包括放大器1302、1306和1310)可以经由开关元件(例如，开关元件1314、1320和1326)通信地耦合到区段。在一些实施例中，放大器可以类似于图10中的放大器1022或图11中的放大器1100。开关元件可以类似于图10中的开关元件1008。

在图13中，检测器1300包括ADC(包括ADC 1304、1308和1312)和互连层1006(由虚线框表示)，该互连层被布置在放大器和ADC之间。ADC可以类似于图10中的ADC 1024或图12中的ADC 1200。放大器可以经由开关元件(包括开关元件1316、1322和1328)通信地耦合到互连层1006，该开关元件可以类似于图10中的开关元件1010。互连层1006可以经由开关元件(包括开关元件1318、1324和1330)通信地耦合到ADC，该开关元件可以类似于图10中的开关元件1012。在一些实施例中，开关元件1314至1332和1340可以使用类似于如图6中所描述的开关元件519和521的技术来实现。

在图13中，互连层1006可以包括多个输出，包括I/O点1334、I/O点1336和I/O点1338。在一些实施例中，I/O点1334、1336和1338可以类似于图10中的I/O点1026。在一些实施例中，检测器1300的放大器(例如，包括放大器1302、1306和1310)中的每个放大器可以经由开关元件(例如，分别经由开关元件1316、1322和1328)通信地耦合到互连层1006的输入(例如，分别耦合到I/O点1334、1336和1338)。在一些实施例中，检测器1300的ADC(例如，包括ADC 1304、1308和1312)中的每个ADC可以经由开关元件(例如，分别经由开关元件1318、1324和1330)通信地耦合到互连层1006的输出(例如，分别耦合到I/O点1334、1336和1338)。

在图13中，互连层1006包括被通信地耦合到放大器的输出的互连开关元件(例如，互连开关元件1332)，该互连开关元件可以类似于图10中的互连开关元件1014、1016、1018和1020。在一些实施例中，互连层1006中的互连开关元件可以使用类似于如图6中所描述的开关元件519和521的技术来实现。

在一些实施例中，为了增加像素速率，检测器1300的ADC可以被配置为在交错模式下工作。通常，当ADC在交错模式下工作时，两个或更多个ADC可以通信地耦合到时钟电路。ADC的时钟可以被设置为具有预定关系。当操作时，ADC可以交替地对输入信号进行采样(“交错”)并且生成组合输出信号。组合输出信号的像素速率可以高于由每个单独的ADC实现的像素速率。例如，当m(m为整数)个ADC被配置为在交错模式下工作时，其中每个ADC具有每秒n(n为数目)个像素的像素速率，m个ADC的组合像素速率可以是每秒m×n个像素。

例如，可以在数字开关740中提供时钟电路(图13中未示出)和控制电路(图13中未示出)。可以在每个ADC(包括ADC 1304、1308和1312)中提供时钟控制电路(例如，可以是图12中的控制器1202的部分)。时钟控制电路可以通信地耦合到时钟电路并且参考由时钟电路生成的时钟信号针对每个ADC设置不同的时序偏移。ADC的输入可以经由互连层1006中的开关元件彼此通信地耦合，并且控制电路可以控制它们在交错模式下工作。在一些实施例中，在电流模式下工作的检测器1300的放大器可以为要被配置为在交错模式下工作的ADC提供更大的灵活性。

在一些实施例中，对于要求像素速率高于由检测器1300的ADC的最大采样速率支持的像素速率的应用，ADC可以被配置为在交错模式下工作。例如，ADC 1304和1308可以具有相同的最大采样速率。当布线路径721被激活(例如，由于带电粒子束撞击在感测元件701至703上)时，开关元件1314和1316可以通信地连接，以使得由布线路径721输出的信号能够被放大器1302处理和放大。互连开关元件1332以及开关元件1318和1324可以被协调以便以交替的方式将由放大器1302输出的经放大信号转向到ADC 1304和1308。例如，通过通信地连接开关元件1318并且通信地断开互连开关元件1332和开关元件1324，由放大器1302输出的经放大信号可以被转向到ADC 1304。通过通信地断开开关元件1318并且通信地连接互连开关元件1332和开关元件1324，由放大器1302输出的经放大信号可以被转向到ADC 1308。控制电路和时钟电路可以控制这些转向的时序以及针对ADC 1304和1308的采样时序。ADC1304和1308的组合输出信号可以具有是任何单个ADC的最大采样速率两倍的有效采样速率。

应当注意，检测器1300的多于两个的ADC可以被配置为以类似的方式在交错模式下工作，并且本公开并不将交错模式的实施例限制于上述示例。在一些实施例中，在交错模式下工作的检测器1300的通信地耦合的ADC可以彼此相邻或彼此不相邻。例如，ADC 1304、1308和1312可以被配置为在交错模式下工作，其中它们之间的互连层1006的互连开关元件(例如，包括互连开关元件1332)和开关元件1318、1324和1330可以被协调，以便以交替的方式将由放大器1306输出的经放大信号转向到ADC 1304、1308和1312。例如，通过通信地连接开关元件1318和互连开关元件1332并且通信地断开开关元件1324、开关元件1330以及ADC1308与ADC 1312之间的一个或多个互连开关元件，由放大器1306输出的经放大信号可以被转向到ADC 1304。通过通信地连接开关元件1324并且通信地断开开关元件1318、开关元件1330、互连开关元件1332以及ADC 1308与ADC 1312之间的一个或多个互连开关元件，由放大器1306输出的经放大信号可以被转向到ADC 1308。通过通信地连接开关元件1330和ADC1308与ADC 1312之间的所有互连开关元件并且通信地断开开关元件1318、开关元件1324和互连开关元件1332，由放大器1306输出的经放大信号可以被转向到ADC 1312。

在一些实施例中，当撞击到检测器1300上的射束具有大的束斑时，检测器1300的多个模拟信号路径可以被配置为经由互连层1006通信地耦合到单个ADC。例如，来自不同模拟信号路径的模拟信号可以在被输入到任何ADC之前由硬件(例如，在互连层1006)求和或合并。求和的模拟信号可以由单个ADC转换。此类设计可以减小所需的数字输出带宽并且增加配置灵活性。相比之下，检测器的现有设计可能缺乏在信号数字化之前基于硬件的模拟信号求和的能力(例如，由于模拟信号路径没有将其信号输出到其它信号路径中的ADC的能力)，并且可能需要多个数字输出通道或带宽来处理来自同一大束斑的信号。与现有设计相比，检测器1300的设计可以在不需要另外的数字输出容量或导致读出电路尺寸的显著增加的情况下提供更高的模拟信号带宽，因为单个ADC可以足以处理在其输入之前与来自多个模拟信号路径的模拟信号求和的模拟信号。

图14是图示了根据本公开的实施例的具有示例性架构的检测器阵列1400的区段1401的图。图14的架构可以用于单束检查工具或多束检查工具(例如，图2中的射束工具104)。区段1400与图10中的区段1002共享一些类似的部件，包括感测元件311、312、313和314、ADC 1024和数字多路复用器408。在图14中，区段1400包括四个子区段1420、1422、1424和1426，子区段中的每个子区段包括2×2个感测元件。子区段1424包括感测元件311、312、313和314。子区段1420、1422、1424和1426分别通信地耦合到布线路径1421、1423、1425和1427。图14还示出了分别通信地耦合到布线路径1421、1423、1425和1427的四个模拟信号路径1402、1404、1406和1408。模拟信号路径1402、1404、1406和1408可以各自类似于图10中的模拟信号路径1004并且分别包括放大器1410、1412、1414和1416。模拟信号路径1402、1404、1406和1408中的每一者在它与它的布线路径之间具有上游开关元件(例如，类似于图10中的开关元件1008)，并且在它与互连层1006之间也具有下游开关元件(例如，类似于图10中的开关元件1010)。如图14中所示，模拟信号路径1402、1404、1406和1408经由互连层1006通信地耦合到求和点1418，其中开关元件1403、1405、1407和1409(例如，每个开关元件类似于图10中的开关元件1012)被布置在求和点1418与互连层1006之间。求和点1418可以通信地耦合到ADC 1024，ADC 1024还通信地耦合到数字多路复用器408。求和点1418可以作为模拟多路复用器操作并且可以向ADC 1024输出多路复用的模拟信号，以将其转换成数字信号。该数字信号可以输出到数字多路复用器408以用于进一步处理。

在图14中，子区段1420、1422、1424和1426分别与模拟信号路径1402、1404、1406和1408相关联。模拟信号路径1402、1404、1406和1408与ADC 1024相关联。在一些实施例中，在区段1400中，与一个ADC相关联的模拟信号路径的数目可以是任意的。在一些实施例中，不同数目的模拟信号路径可以与区段1400中的一个ADC相关联。与图10中的检测器阵列1000的模拟信号路径1004相比，图14中的模拟信号路径1402、1404、1406和1408中的每个模拟信号路径可以处理从更少的感测元件检测到的信号，这可以增加模拟信号带宽和配置灵活性。通过控制互连开关元件1428、1430、1432和1434以及开关元件1403、1405、1407和1409的打开和闭合，区段1400可以以各种方式将由模拟信号路径1402、1404、1406和1408输出的信号路由到求和点1418。

在一些实施例中，如果由模拟信号路径1402、1404、1406和1408输出的信号来自相同的束斑，则这些信号可以在输出到求和点1418之前在互连层1006处相加(例如，通过基于硬件的模拟信号求和)。例如，在这种情况下，互连开关元件1428、1430和1432可以通信地连接，开关元件1403、1405和1407可以通信地断开，并且开关元件1409可以通信地连接，由此由模拟信号路径1402、1404、1406和1408输出的信号可以在互连层1006处相加，并且经由开关元件1409输出到求和点1418。

在一些实施例中，如果由模拟信号路径1402、1404、1406和1408输出的信号都来自不同的束斑，则可以在无需基于硬件的模拟信号求和的情况下将这些信号多路复用到求和点1418。例如，在这种情况下，开关元件1403、1405、1407和1409可以全部通信地连接。如果ADC 1024的最高采样速率足以支持所需的像素速率，则互连开关元件1428、1430、1432和1434可以全部通信地断开，并且由模拟信号路径1402、1404、1406和1408输出的信号可以被多路复用到求和点1418，求和点1418还可以将多路复用的信号输出到ADC 1024以用于信号数字化。如果ADC 1024的最高采样速率不足以支持所需的像素速率，则由模拟信号路径1402、1404、1406和1408输出的信号可以经由互连层1006中的一个或多个互连开关元件输出到多个求和点(例如，包括求和点1418或其它)，并且多个求和点可以将信号输出到多个ADC(例如，包括ADC 1024或其它)以用于信号数字化。在这种情况下，多个ADC可以在交错模式下工作。

在一些实施例中，由模拟信号路径1402、1404、1406和1408输出的信号中的一些信号可以来自相同的束斑，并且信号中的一些信号可以来自不同的束斑。在这些情况下，来自相同束斑的信号可以在互连层1006处相加以生成模拟信号的求和，并且来自不同束斑的信号可以在互连层1006处保持为单独的信号(例如，不执行基于硬件的模拟信号求和)。根据ADC 1024的最高采样速率是否足以支持所需的像素速率，可以将求和模拟信号和单独的信号多路复用到求和点1418或多个求和点，如上面所描述的。

在一些实施例中，通过经由互连层1006的开关元件将多个模拟信号路径(例如，包括模拟信号路径1402、1404、1406和1408)通信地耦合到多个求和点(例如，包括求和点1418)，可以进一步增加如图14中所示的架构的配置灵活性和性能适应性。通过这样做，对于不同的应用，区段1400可以被配置为在数据信道中具有ADC与模拟信号路径的各种比率。取决于应用和检波器设置，模拟信号路径的数目(例如放大器的数目)可能在数据通道中大于、小于或等于ADC的数目。通过这样做，如图11、图13和图14中所示的架构可以为信号处理提供高配置灵活性、高故障容限和低功耗，而不会招致显著的成本。

高配置灵活性可以避免单向优化问题。例如，若干ADC可以交错处理来自多个模拟信号路径的信号，诸如用于涉及大斑束和要求高像素速率的应用。在另一个示例中，一个ADC可以被分配给一个射束(例如，需要一个模拟信号路径)以用于信号处理。在另一个示例中，一个ADC可以由若干射束共享(例如，通过若干模拟信号路径)以用于信号处理，诸如用于涉及高密度射束并且不需要高像素速率的应用。高故障容限可以增加检测系统的稳健性。例如，如果检测器的放大器或ADC中的一些发生故障，则可以绕过故障部件，并且应由它们处理的信号可以被重定向到其它部件以用于处理。可以在不影响特定应用所需的性能的情况下通过给检测器的不必要部件(例如，模拟信号路径或ADC)供电(和通信地断开)来实现低功耗。应注意的是，放大器与ADC的具体比率以及信号路由和处理的具体方式可以不限于上述示例，并且本公开的实施例可以根据具体应用提供其它实现方式。

图15是根据本公开的实施例的检测带电粒子束的示例性方法1500的流程图。方法1500可以由带电粒子检查系统的控制器(例如，图1中的控制器109或图9中的控制器904)来执行。控制器可以包括被编程为实现方法1500的电路系统(例如，存储器和处理器)。例如，控制器可以是与带电粒子检查系统耦合的内部控制器或外部控制器(例如，图1中的控制器109或图9中的控制器904)。方法1500可以连接到关于图3A至图14所示和描述的部件、操作和步骤。

如图15中所示，方法1500可以从获取检测图像的步骤1502开始。检测图像可以是在检测器表面上形成的带电粒子束斑(例如，次级电子束斑)的图像。检测图像可以包括检测器表面上的次级束斑投射图案。当多个带电粒子束入射到检测器上时，检测图像可以包括多个束斑。步骤1502可以包括读取感测元件(可以被包括在检测器中)的各个输出。在步骤1502中可以确定的是，离开晶片的带电粒子入射到检测器上并且因此图像处理应开始。步骤1502可以包括图像获取处理，该图像获取处理与特定应用的目标像素速率相比以相对低的速度被执行。

接下来，如图15中所示，方法1500可以前进到确定边界的步骤1504。该边界可以与被投射在检测器表面上的带电粒子束斑的边界对应。可以根据在步骤1502处所收集的信息来确定边界。步骤1504可以包括确定与多个束斑对应的多个边界。如下面所讨论的，边界可以用于将感测元件分配给组。

接下来，如图15中所示，方法1500可以前进到将感测元件分组在一起的步骤1506。边界内的感测元件可以被分组在一起。步骤1506可以包括致动开关。感测元件之间的开关可以被致动，使得例如在同一组内的两个相邻感测元件电连接。

接下来，如图15中所示，方法1500可以前进到确定束斑是否大的步骤1508。步骤1508可以基于预定的标准。步骤1508可以包括确定束斑的尺寸并且将其与阈值进行比较。步骤1508可以包括确定与目标像素速率对应的目标模拟带宽是否对于感测元件组是可实现的。确定目标模拟带宽是否是可实现的可以基于在该组中所包括的感测元件和信号处理电路系统的特性。例如，当束斑具有一尺寸以使得针对该应用的目标带宽基于在该组中所包括的感测元件的数目而无法实现时，束斑可以被确定为是大的。

响应于在步骤1508中确定束斑不大，方法1500可以前进到将未使用的感测元件接地的步骤1522，如下面将讨论的。当确定束斑不大时，束斑可以被视为单个组并且照此处理。

响应于在步骤1508中确定束斑较大，方法1500可以前进到将对应于大束斑的组细分为子组的步骤1520。步骤1520可以包括确定子组的尺寸。子组的尺寸可以基于目标模拟带宽。子组可以被视为感测元件的个体组并且可以与模拟信号路径相关联，如将在下面所讨论的。

接下来，如图15中所示，方法1500可以从步骤1508或步骤1520前进到将未使用的感测元件接地的步骤1522。不使用的感测元件可以使用接地开关或其它部件接地。接地开关可以被设置在电路系统的感测元件级中。接地开关的示例如图16A至图16B中示出的。例如，可以基于感测元件是否被包括在组或子组中来确定感测元件没有被使用。在一些实施例中，未使用的感测元件可以被确定为不输出检测信号的那些感测元件、或者被确定为出于某些原因(例如，为了减少串扰)而从组或子组中排除的那些感测元件。

接下来，如图15中所示，方法1500可以前进到确定信号输出路径的步骤1524。步骤1524可以包括为每个束斑及其对应的感测元件组或子组确定信号输出路径。信号输出路径可以是模拟信号路径。在一些实施例中，用于每个组或子组的输出点的位置可以被确定为在每个感测元件组或子组的几何中心或质心的区域中。基于质心确定输出位置可以涉及使用束斑在组或子组内的强度分布。

接下来，如图15中所示，方法1500可以前进到步骤1526，致动开关以将感测元件集或子组连接到其信号输出路径。被分配给感测元件组或子组的信号输出路径可以是在步骤1524中确定的路径。在步骤1526中致动的开关可以是在感测元件的输出处所提供的开关(例如，与相邻感测元件之间的开关相对)。步骤1526可以包括将感测元件连接到模拟信号路径，该模拟信号路径具有距组或子组的几何中心或质心最短的距离。通过在组或子组的几何中心或质心处的感测的输出，或通过在几何中心或质心附近的感测元件的输出，模拟信号路径的输入可以连接到感测元件组或子组。在感测元件的输出处的开关可以闭合，并且这些感测元件可以连接到在模拟信号路径所属区段中的公共线。在一些实施例中，在感测元件的输出处的开关的数目可以是1个或1个以上。当开关的数目大于1时，可以减小从感测元件组或子组到模拟信号路径的输入的阻抗。这可以导致改善的模拟信号带宽。

接下来，如图15中所示，方法1500可以前进到信号处理的步骤1528。步骤1528可以包括通过ADC使束斑的信号数字化。由ADC数字化的信号可以是通过感测元件组的模拟信号路径而放大的经放大信号。当束斑较大时(步骤1508中的“是”)，步骤1528可以包括将来自感测元件子组的信号相加在一起。例如，以在模拟信号路径的输出之间的对应开关相连接(例如，在如图10、图13和图14中所示的互连层1006中)的方式，这些信号可以通过硬件相加在一起。步骤1528可以包括：确定目标像素速率是否大于一个ADC的最高采样速率。如果目标像素速率不大于一个ADC的最高采样速率，则一个ADC可以被分配给束斑的每个输出信号路径。如果目标像素速率远小于一个ADC的最高采样速率，则一个ADC可以通过互连层(例如，如图10、图13和图14中所示的互连层1006)被多个模拟信号共享。目标像素速率可能远小于(<<)一个ADC的最高采样速率(例如，当它们相差至少一个数量级时(例如，最高采样速率比目标像素速率大10倍或更多))。如果目标像素速率高于一个ADC的最高采样速率，则多个ADC可以通过互连层而交错，并且多个ADC可以用于处理一个束斑的模拟信号。

接下来，如图15中所示，方法1500可以前进到确定信号路由的步骤1530。用于ADC输出的信号路由可以基于ADC在检测器中的位置以及用于从它们传送数据的数字输出通道来确定。

接下来，如图15中所示，方法1500可以前进到配置检测器的步骤1532。可以基于在方法1500中所执行的各种其它确定来配置检测器。例如，检测器可以被配置为在以特定应用所需的像素速率运行的正常射束强度检测模式下操作。可以保持该设置，直到SEM成像条件改变(可能导致次级电子束投射的改变)。

方法1500的修改和变化将是明显的。例如，在图15中，在步骤1502处，控制器可以确定感测元件组，其中感测元件组可以包括由带电粒子检测器(例如，图13中的检测器1300或图14中的检测器阵列1400)中的带电粒子束的束斑投射的感测元件。例如，带电粒子束可以是图2中的次级带电粒子束236、238和240中的任一者。感测元件可以在带电粒子检测器的表面(例如，图3B中的传感器表面300B)上，诸如图10中的感测元件311至314中的任一者、图13中的感测元件701至706中的任一者、或图14中的感测元件311至314中的任一者。感测元件组可以表示束斑的轮廓或形状。例如，感测元件组中的边界感测元件可以表示束斑的边界。

在一些实施例中，带电粒子检测器可以是扫描电子显微镜(SEM)。在一些实施例中，带电粒子检测器可以在单束检查装置(例如，单束SEM)中。在一些实施例中，带电粒子检测器可以在多束检查装置(例如，图2中的射束工具104)中。应当注意，方法1500可以在单束检查装置或多束检查装置处实现，并且本公开不对此类实现施加任何限制。

在一些实施例中，感测元件组可以包括多个感测元件。在这些情况下，控制器可以接收带电粒子检测器的多个感测元件的输出信号。控制器可以收集信息以例如检测或形成被投射在检测器上的次级带电粒子束斑的图片。控制器可以读取每个单独感测元件的输出。在相邻感测元件之间的任何开关(例如，如图13中所示的元件间开关元件711、712和713)可以处于打开(例如，断开)状态。例如，如果带电粒子检测器是图13中的检测器1300，则控制器可以通过输出719接收感测元件706的输出信号。控制器可以使用所收集的信息来确定在检测器表面上形成的带电粒子束斑的边界。

如在图15的步骤1508中的对束斑是否为大的确定可以基于一定条件。该条件可能与检测器中的信号处理电路系统的能力相关。例如，控制器可以确定与感测元件组相关联的信号处理电路系统能够或不能处理特定情况(例如，基于目标应用)。这可能与针对某应用的目标模拟信号带宽相关。带宽可以由包括其相关联部件的感测元件组的特性来确定。例如，针对感测元件组的带宽可以由感测元件组的大小和与其相关联的放大器来确定。用于在预定像素速率下处理感测元件组的输出信号的总模拟信号带宽可以满足也可能不满足应用的要求。

例如，当在步骤1502处检测到的带电粒子束的束斑较大并且覆盖了大量的感测元件时，这些感测元件可能被一起分组到感测元件组中，并且可能发生模拟信号带宽减小，使得感测元件组的信号处理电路系统不能达到期望应用所需的模拟信号带宽。作为示例，带电粒子束的束斑可以覆盖区段1401的感测元件(参见图14)，并且可以覆盖其它相邻区段的一些感测元件(未示出)。区段1401中的感测元件可以与其它区段中的被覆盖的感测元件一起被分组。与区段1401相关联的模拟信号路径中的一个模拟信号路径的输入可以通信地耦合到感测元件组。在一些实施例中，如果不能达到与用于处理该组的输出信号的目标像素速率对应的模拟信号带宽的要求，则控制器可以将该组划分成更小的子组，子组中的每个子组可以通信地耦合到在区段1401中的模拟信号路径或在可以(至少部分地)被束斑覆盖的其它区段中的模拟信号路径的输入。这样，信号可以通过不同的子组和不同的信号处理电路系统来传输。子组的信号可以一起被求和以表示原始组的总信号。

图16A是图示了根据本公开的实施例的用于检测器阵列1600的示例性开关设计的图。检测器阵列1600可以是图3A中的检测器300A的示例实施例。例如，检测器阵列1600的开关设计可以在检测器阵列400、1000或1400中实现。图16A的开关网络或开关矩阵设计可以用于单束检查工具或多束检查工具(例如，图2中的射束工具164)。

在图16A中，检测器阵列1600可以包括多个区段(例如，类似于图10中的区段1002)，包括区段1602(由虚线框包围)。区段1602可以通信地耦合到检测器阵列1600的一个或多个其它区段。在图16A中，区段1602在其四个平面方向(由双头箭头示出)上通信地耦合到四个相邻(或“邻近”)区段(如图16A所示)。沿本文中的方向的两个“相邻”物体可以是指沿该方向在其间没有布置居间物体的两个物体。这样的物体例如可以是区段或感测元件。

区段1602包括4×4个感测元件(例如，类似于图4、图10和图14中的感测元件312至314中的任一者、图5至图6中的感测元件511至513中的任一者、或图7、图8和图13中的感测元件701至706中的任一者)，包括感测元件1604和1606(由点线框包围)。如图16A中所示，检测器阵列1600的每个感测元件可以具有相同的结构并以相同的方式操作。在图16A中，感测元件1604和1606在垂直(例如，y轴)方向上相邻。区段1602还包括输出总线1608(被示为粗黑线)，该输出总线1608是用于接收由感测元件(例如，感测元件1604或1606)生成的各个检测信号的共享信号总线。输出总线1608可以经由总线输出1610独立地将所接收的信号输出到区段信号路径或读出电路。如图16A所示，输出总线1608可以向区段电路1603输出信号。区段电路1603可以例如被包括在图3A中的区段321至324中的任一者中。开关元件1612可以被布置在总线输出1610和区段电路1603之间。在一些实施例中，当在总线输出1610处没有输出信号时，可以将开关元件1612设置为通信地断开(例如，打开)，以减小信号处理中的寄生参数。

图16B是图示了根据本公开的实施例的图16A中的区段1602的感测元件1604和1606的图。检测器阵列的感测元件可以响应于进入的带电粒子的入射而生成信号。因此，感测元件可以用作二极管，因为它可以将入射能量转换成可测量信号，并且可以在预定方向上这样做。检测器阵列的感测元件可以被概念化为包括二极管或其它电部件。如图16B中所示，感测元件1604包括二极管1614、接地开关元件1616、接地电路1617、元件-总线开关元件1618以及元件间开关元件1620和1622。类似地，感测元件1606包括二极管1624、接地开关元件1626、接地电路1627、元件-总线开关元件1628以及元件间开关元件1630和1632。例如，在感测元件1604中，二极管1614可以将入射的带电粒子的能量转换成可测量的电信号(例如，电流)。例如，二极管1614可以是PIN二极管、雪崩二极管、电子倍增管(EMT)等。接地开关元件1616可以将感测元件1604连接到接地电路1617。接地电路可以用于从未使用的感测元件释放电荷。在一些情况下，例如当感测元件断开以减小串扰、噪声或寄生参数时，未使用的感测元件仍可以接收离开晶片的带电粒子。如果感测元件用于带电粒子束检测，则在感测元件的感测元件级电路处的接地开关(例如，接地开关元件1616)可以保持通信地断开(例如，打开)。如果感测元件未使用，则接地开关可以被设置为通信地连接(例如，闭合)。元件-总线开关元件1618可以通信地将二极管1614耦合到输出总线1608以用于检测信号输出。元件间开关元件1620和1622可以分别在水平(例如，x轴)和垂直(例如，y轴)方向上将感测元件1604通信地耦合到其相邻的感测元件。例如，当被通信地连接(例如，闭合)时，元件间开关元件1620可以将感测元件1604通信地耦合到感测元件1606。感测元件1606的类似部件可以以与感测元件1604的对应部件类似的方式起作用。

在一些实施例中，感测元件1604的元件-总线开关元件(例如，元件-总线开关元件1618)可以被独立地控制(例如，由图9中的控制器904)以用于信号输出。在某些情况下，感测元件可以在使用中或不在使用中。可以使用或不使用感测元件，而不管它们是否接收带电粒子。可以根据某些标准选择使用或不使用感测元件。标准可以包括例如感测元件是否在用于射束检测的组中。感测元件是否在组中可以基于检测器表面上的次级束斑投射图案(例如，在次级束斑的边界内)或其它要求。其它这样的要求可以基于例如束斑的收集速率或射束之间的串扰。使用中的感测元件可以响应于接收带电粒子而生成检测信号，并且可以通过开关(例如，元件-总线开关元件1618)将其输出耦合到输出总线1608。如果多个感测元件(例如，感测元件1604和1606)在使用中，则可以控制它们相应的元件-总线开关元件以将它们相应的二极管连接到输出总线1608。

在一些实施例中，多个感测元件可以按顺序分别连接到输出总线1608。例如，当感测元件1604和1606都在使用中时，元件-总线开关元件1618和1628可以逐个地连接和断开。例如，当感测元件1604将其信号输出到输出总线1608时，区段1602中的所有其它感测元件(包括感测元件1606)可以与输出总线1608通信地断开。当感测元件1606将其信号输出到输出总线1608时，区段1602中的所有其它感测元件(包括感测元件1604)可以与输出总线1608通信地断开。以这种方式，输出总线1608可以单个地(例如，循序地)接收来自感测元件的检测信号，并且单个地(例如，循序地)将它们输出到区段电路1603，而不会在其间引起显著的干扰。在一些实施例中，多个感测元件可以并联地连接到输出总线1608。例如，当感测元件1604和1606都在使用中时，元件-总线开关元件1618和1628可以被同时连接。

检测器可以具有多个操作模式。在第一模式下，检测器可以获取次级束斑投射图案(例如，检测器表面上的束斑的图像)。第一模式可以用于确定感测元件分组。在第二模式中，检测器可以执行束斑强度检测。在第一模式下，检测器的感测元件中的每个感测元件可以被逐个地(例如，循序地)寻址，以在检测器表面上实现电子扫描。然而，在一些实施例中，第一模式不必限于一次仅读取检测器表面上的一个感测元件。例如，检测器可以包括多个区段，并且可以同时读取来自每个区段的感测元件。在一些实施例中，可以存在与每个区段相关联的一个信号路径，并且在一个区段中一次仅可以读取一个感测元件，但是可以在不同区段之间并行地进行读出。此外，在第一模式下，束斑投射图案的读出可以包括检测器的感测元件中的全部，或者可以仅包括可以位于感兴趣的特定区域中的感测元件的一部分。图16A的检测器阵列1600可以被配置为在第一模式和第二模式下操作。

图17A是图示了根据本公开的实施例的检测器阵列1700的另一示例性开关设计的图。检测器阵列1700可以是基于图16A的检测器阵列1600的修改。在图17A中，检测器阵列1700可以包括多个区段，包括区段1702。区段1702可以类似于图16A的区段1602，但是可以包括感测元件1704和经修改的开关配置。图17B是图示了根据本公开的实施例的图17A中的区段1702的感测元件1704和1606的图。在图17B中，感测元件1704可以具有与区段1702的其它感测元件类似的部件。例如，类似于感测元件1606，感测元件1704包括二极管1714、接地开关元件1716、接地电路1717以及元件间开关元件1720和1722。然而，感测元件1704不包括任何元件-总线开关元件(与感测元件1606中的元件-总线开关元件1628不同)。即，感测元件1704永久地与输出总线1608断开，并且不直接向输出总线1608输出检测信号。另外，感测元件1704包括公共输出1718。公共输出1718可以作为用于区段1702的共同信号输出而起作用。公共输出1718可以用于从区段1702的感测元件中的所有或一些感测元件或从可以与区段1702中的感测元件组合在一起的其它感测元件输出信号。例如，当区段1702具有在使用中的多个感测元件(例如，包括正在使用中的感测元件1606及其相邻感测元件)时，那些使用中的感测元件与感测元件1704之间的所有元件间开关元件(例如，包括元件间开关元件1720)可以通信地连接，使得那些感测元件的所有检测信号可以被路由到公共输出1718以用于信号输出。此外，例如，用于检测束斑强度的感测元件组可以包括跨越多个区段的感测元件。组内的感测元件可以被连接(例如，通过元件间开关元件)，并且该组可以包括与输出总线1608永久断开的感测元件。例如，组可以包括来自区段1702外部的感测元件，并且可以包括区段1702内的感测元件，包括感测元件1704。在这种情况下，公共输出1718可以用于输出该组的信号。在公共输出1718处，所有接收到的信号可以在输出之前被相加、组合或合并。应注意，感测元件1704可以被布置在区段1702的任何位置处(例如，在任何边界位置或任何内部位置处)，而不限于图17A中所示的位置。另外地，检测器可以是高度灵活的，以便适应束斑投射在检测器上的各种布置。例如，可能存在以下高可能性：在用于束斑强度检测的每个区段中，仅该区段中的感测元件的部分被包括在组中。或者，来自区段的第一感测元件集可以被包括在第一组中(例如，与第一束斑相关联)，并且来自该区段的第二感测元件集被包括在第二组中(例如，与不同的束斑相关联)，等等。

返回参考图17A，公共输出1718可以经由开关元件1708通信地耦合到接点1710。总线输出1610可以经由开关元件1612通信地耦合到接点1710。在一些实施例中，接点1710可以被布置在传感器层(例如，图3A中的传感器层301)中，该传感器层包括区段1702的感测元件。

检测器阵列1700还可以包括被通信地耦合到区段(包括区段1702)的开关网络1706。在图17A中，开关网络1706可以经由接点1710耦合到区段1702，并且可以经由开关元件1712耦合到区段信号路径或读出电路(例如，区段电路1603)。开关网络1706可以包括多个区段间开关元件，该多个区段间开关元件将多个区段的信号输出通信地耦合。例如，开关网络1706可以包括区段间开关元件，该区段间开关元件将接点1710(和区段电路1603)耦合到其它区段(图17A或17B中未示出)的接点。

在一些实施例中，通过控制开关元件1612和1708的打开和闭合，区段1702可以被设置为在不同的模式下操作。例如，当区段1702被设置为在第一模式下操作时，开关元件1612可以闭合，而开关元件1708可以打开。在这种情况下，总线输出1610可以通信地耦合到接点1710，并且公共输出1718可以与接点1710通信地去耦合，使得区段1702的感测元件(除了感测元件1704)的检测信号可以仅经由总线输出1610被路由到接点1710。输出信号还可以经由开关元件1712从接点1710被路由到区段电路1603以用于信号处理。在第一模式下，区段1702的检测信号可以被控制，以通过与上述针对图16A中的区段1602的第一模式的信号输出过程类似的方式输出到接点1710，这里将不再重复。换言之，在第一模式下，区段1702可以以与区段1602的第一模式类似的方式操作(例如，用于读出区段的所有感测元件以获取次级束斑投射图案)。当开关元件1612与接点1710通信地去耦时，区段1702的感测元件1704的检测信号可以经由公共输出1718和开关元件1708被路由到接点1710。来自感测元件1704的信号的路由可以通过通信地连接开关元件1708来实现。因此，包括感测元件1704的所有感测元件可以在第一模式下被寻址。

当在第一模式下操作时，感测元件的信号可以被串行地输出，并且检测器阵列1700可以检测入射带电粒子束的束斑轮廓(例如，尺寸、形状、边界等)。所检测的束斑轮廓可以用于确定感测元件的分组或其它目的。例如，在束斑的边界内的感测元件可以被确定为在同一组内。感测元件的分组在其它处理步骤(诸如第二模式)中可能是有用的，其中在组中的相邻感测元件之间的开关元件可以闭合，使得可以一起读出感测元件的输出以确定束斑强度。在一些实施例中，第一模式可以是第二模式的先驱。然而，对于从在第一模式下的操作收集的信息可以有各种用途。例如，第一模式可以用于通过获取次级束斑投射图案来检测和监测SEM系统的性能。

在另一示例中，当区段1702被设置为在第二模式下操作时，开关元件1612可以打开，并且开关元件1708可以闭合。在这种情况下，公共输出1718可以通信地耦合到接点1710，并且总线输出1610可以与接点1710通信地去耦合，使得感测元件的检测信号可以仅经由公共输出1718被路由到接点1710。输出信号还可以经由开关元件1712从接点1710被路由到区段电路1603以用于信号处理。

当在第二模式下操作时，在与特定束斑相关联的组内的任何感测元件之间的元件间开关元件可以闭合，使得由组中的使用中的感测元件生成的所有检测信号可以被路由到共同输出。例如，如图17C所示，次级带电粒子束可以入射到检测器阵列1700上，使得次级束斑1777覆盖感测元件1606和1704。可以确定的是，(例如，在第一模式下)感测元件1606和1704在次级束斑1777的边界内，并且感测元件1606和1704可以在第二模式下被使用。当感测元件1606和1704被组合在一起时，元件间开关元件1720可以闭合以将感测元件1606的检测信号路由到公共输出1718。在另一示例中，在相对较大的束斑可以覆盖除了感测元件1606和1704之外的其它感测元件的事件下，在这些感测元件与感测元件1606和1704之间的元件间开关元件也可以闭合。应当注意，当使用感测元件1704时，在感测元件1704和其它感测元件之间的元件间开关元件可能需要闭合，以将它们的信号相加并通过公共输出1718来路由。在公共输出1718处，所有进入的检测信号可以作为公共信号通过开关元件1708被输出到接点1710。公共信号可以是进入的检测信号的组合(例如，振幅相加)。

在一些实施例中，当在第二模式下操作时，可以将由检测器阵列1700的不同区段生成的不同公共信号组合以输出到单个区段电路。当在检测器阵列1700上形成的束斑覆盖多个不同区段的感测元件时，这可能发生，并且因此感测元件组可以跨越多个不同区段。因此，在检测覆盖感测元件组的单个束斑时可能涉及多个区段。为了改善性能(例如，模拟带宽)，在检测束斑中涉及的多个区段的公共输出可以用于路由来自该组的信号。该组的感测元件的输出可以通过相应区段的公共输出或接点来路由。输出可以经由区段间开关网络来加入，并且可以被路由到一个区段电路。例如，区段1702可以通过接点1710向开关网络1706输出第一公共信号。检测器阵列1700的第二区段(图17A或17B中未示出)还可以通过第二接点(图17A中未示出)向开关网络1706输出第二公共信号。类似于接点1710，第二接点可以经由第二开关元件通信地耦合到第二区段电路(图17A或17B中未示出)。通过使接点1710与第二接点之间的开关网络1706中的一个或多个区段间开关元件闭合，第一公共信号和第二公共信号能够被组合(例如，振幅相加)并作为组合信号输出。例如，可以通过将一个或多个公共信号相加来生成组合信号。如果开关元件1712闭合并且第二开关元件(在第二接点和第二区段电路之间)打开，则组合信号可以输出到区段电路1603。如果开关元件1712打开并且第二开关元件闭合，则组合信号可以输出到第二区段电路。通过添加开关网络1706，可以增加模拟信号带宽。

当在第二模式下操作时，检测器阵列1700的被分组的感测元件可以并行输出。当带电粒子束的束斑的尺寸较大时，束斑可以覆盖多个相邻的感测元件。组的多个感测元件可以分布在检测器阵列1700的单个区段(例如，区段1702)或多个相邻区段(例如，包括区段1702和其它区段)中。检测信号可以被组合为公共信号(例如，当感测元件分布在单个区段中时)或从多个公共信号合并的组合信号(例如，当感测元件分布在多个区段中时)。公共信号或组合信号可以输出到单个区段电路(例如，区段电路1603)。通过在第二模式下操作，检测器阵列1700可以快速地从大量感测元件输出检测信号。因此，可以利用宽的模拟信号带宽进行束斑强度确定。

在一些实施例中，如上面所讨论的，第一模式和第二模式可以对应于图15的方法1500的某些步骤。例如，第一模式可以包括步骤1502和1504。第二模式可以包括图15所示的步骤1506至1532。第一模式可以对应于束斑边界检测模式或射束投射成像模式，并且第二模式可以对应于束斑强度检测模式。

从图17A至图17C的描述可以看出，开关网络1706可以改善检测器阵列1700的模拟信号带宽和像素速率。例如，检测器阵列1700的像素速率可以是每秒百万、十亿或甚至万亿像素。进一步地，通过使用开关网络1706，由相同带电粒子束覆盖并分布在多个区段中的感测元件可以灵活地被配置为检测带电粒子束，而不管带电粒子束撞击的位置。

在一些实施例中，检测带电粒子束涉及的感测元件越多，信号处理电路(例如，区段电路1603)中可能出现的寄生参数就越多。通过使用开关元件1612、1708和1712，还可以减小由区段电路的输入区段所见的寄生参数(例如，寄生电阻或寄生电容)。例如，当区段1702在第一模式下操作时，元件间开关元件(例如，包括元件间开关元件1720和1722)可以打开，同时检测信号从总线输出1610输出到区段电路1603。当检测器阵列1700在第二模式下操作时，元件-总线开关元件(例如，图17B中的元件-总线开关元件1628)可以打开，同时公共信号从公共输出1718输出到区段电路1603。通过在第二模式下打开开关元件1612，可以减小由区段电路1603所见的寄生电容。信号可以从公共输出1718被路由到区段电路1603。通过添加开关网络1706，可以连接来自具有同一组中的感测元件的区段的公共输出，并且可以减小在到区段电路的输入的信号路径中的寄生电阻。另外，通过打开开关网络1706中的一些开关，未使用的区段(例如，不输出检测信号，或由于一些其它原因而断开)可以与信号处理电路(例如，包括区段电路1603)通信地断开，这可以减小由信号处理电路所见的寄生电容。

在一些实施例中，对诸如检测器阵列1700的检测器的进一步改进是可能的。例如，区段1702可以使用大量的开关，这可能导致由信号处理电路所见的过多的寄生参数(例如，等效串联电阻或寄生电容)。此外，元件间开关(例如，元件间开关元件1720和1722)仅被布置在区段1702的x轴和y轴方向上。因此，当信号从在对角线上相邻的感测元件中的一者行进到另一者时，它通过两个元件间开关元件，与信号从水平或垂直相邻的感测元件中的一者行进到另一者的情况相比，这可能招致更多的寄生参数(例如，等效串联电阻)。

在本公开的一些实施例中，提供了一种检测器阵列的设计，其可以实现较高的模拟信号带宽、较高的像素速率和较高的配置灵活性。图18A是图示了根据本公开的实施例的用于检测器阵列1800的示例性增强开关设计的图。检测器阵列1800可以是基于图16A的检测器阵列1600或图17A的检测器阵列1700的修改。在图18A中，检测器阵列1800可以包括多个区段，包括区段1802。区段1802可以类似于图16A的区段1602，但可以包括感测元件1804和经修改的开关配置。图18B是图示了根据本公开的实施例的检测器阵列1800的区段1802的感测元件1804和1606的图。在图18B中，感测元件1804可以具有与区段1802的其它感测元件(例如，感测元件1606)类似的部件和类似的电连接方案。例如，类似于感测元件1606(或图16B中的感测元件1604)，感测元件1804包括二极管1614、接地开关元件1616、接地电路1617、元件-总线开关元件1618以及元件间开关元件1620和1622。另外，感测元件1804包括公共输出1818。公共输出1818可以类似于图17B中的公共输出1718而起作用。与感测元件1704不同，感测元件1804包括可以将二极管1614通信地耦合到输出总线1608的元件-总线开关元件1618。即，感测元件1804可以直接将其检测信号输出到输出总线1608(例如，当检测器阵列1800在第一模式下操作时，类似于上面关于图17A至图17C所描述的)。通过在感测元件1804中使用元件-总线开关元件1618，区段1802的所有感测元件可以具有统一的配置。通过提供感测元件的统一布置，可以实现检测器阵列制造的简化。

与图17A中的区段1702相比，区段1802仍然可以包括输出总线1608和总线输出1610。与图17A中的检测器阵列1700相比，区段1802可以包括开关元件1620、开关网络1706、接点1710以及开关元件1712。然而，检测器阵列1800中不包括在公共输出1718与开关网络1706之间的检测器阵列1700的开关元件1708。因此，检测器阵列1800中的公共输出1818与区段电路1603之间的开关元件的数目小于检测器阵列1700中的公共输出1718与区段电路1603之间的开关元件的数目。通过减少公共输出1818与区段电路1603之间的开关元件的数目，可以减少在区段电路1603中招致的寄生参数(例如等效串联电阻)。在一些情况下，与检测器阵列1700相比，在检测器阵列1800的信号处理电路中招致的寄生参数可以减少50％。这种设计可以改善检测器阵列1800的模拟信号带宽。

另外，与图17A中的检测器阵列1700相比，检测器阵列1800中的接点1710被布置在开关网络1706的下游。即，在图18A中，开关网络1706被布置在公共输出1818与开关元件1712之间。同时，信号输出可以由总线输出1610仅经由开关元件1612直接输出到区段电路1603。即，信号不需要如图17A中的情况那样通过开关网络1706。而且，开关元件1612仍然可以控制信号从总线输出1610和区段电路1603的输出，并且开关元件1712仍然可以控制公共信号从公共输出1818到区段电路1603的输出。另外，类似于检测器阵列1700，当检测器阵列1800在第二模式下操作时，开关元件1712仍然可以控制由多个公共信号合并的组合信号从开关网络1706到区段电路1603的输出。对于检测器阵列1800，当开关元件1612闭合且开关元件1712打开时，检测器阵列1800可以在第一模式下操作。当开关元件1612打开且开关元件1712闭合时，检测器阵列1800可以在第二模式下操作。通过这种设计，可以保持检测器阵列1800的配置灵活性。

在一些实施例中，公共输出1818可以被包括(例如，集成)在感测元件1804中。在一些实施例中，公共输出1818可以是被布置在区段1802的感测元件1804内的信号拾取点。公共输出1818可以包括被连接到感测元件1804的布线。

在一些实施例中，输出总线1608可以被布置在检测器阵列1800的感测元件之间。例如，输出总线1608可以包括未被集成在区段1802的各个感测元件中的布线。

在一些实施例中，检测器阵列1800的区段电路1603可以被包括在区段层(例如，图3A中的区段层302)中。在一些实施例中，区段层还可以包括接点1710、开关网络1706、开关元件1612或开关元件1712中的至少一者。

在一些实施例中，对角线上的元件间开关元件可以被布置在检测器阵列1800中的在对角线上相邻的感测元件之间，以用于减小当检测信号从两个在对角线上相邻的感测元件中的一者行进到另一者时招致的寄生参数(例如，等效串联电阻)。图19A是图示了根据本公开的实施例的检测器阵列1900的另一示例性增强开关设计的图。检测器阵列1900可以是基于图18A的检测器阵列1800的修改。在图19A中，检测器阵列1900可以包括多个区段，包括区段1902。区段1902包括多个感测元件，包括感测元件1904、1906、1908、1910和1912。在图19A中，区段1902的感测元件被布置为矩阵。区段1902的感测元件可以具有与图18A的区段1802的感测元件类似的部件。然而，区段1902的感测元件可以具有与区段1802的感测元件不同的电连接方案。

与区段1802相比，区段1902的每个感测元件可以在对角线方向上包括两个附加的元件间开关元件。对角线方向可以在x轴和y轴方向之间(例如，与其成45度角倾斜)。图19B是图示了根据本公开的实施例的检测器阵列1900的区段1902的感测元件1904的图。在图19B中，类似于图18B的感测元件1804，感测元件1904包括二极管1614、接地开关元件1616、接地电路1617、元件-总线开关元件1618以及元件间开关元件1620和1622。如图19B所示，感测元件1904的元件间开关元件1620和1622可以分别在y轴方向和x轴方向上将感测元件1904通信地耦合到相邻的感测元件。如图19B所示，感测元件1904还可以包括元件间开关元件1914和1916。如图19A和图19B所示，元件间开关元件1914和1916可以分别在第一对角线方向(例如，从左上到右下)和第二对角线方向(例如，从右上到左下)将感测元件1904通信地耦合到相邻的感测元件1912和1908。

区段1902的所有感测元件可以具有与感测元件1904类似的连接方案。换言之，区段1902的每个感测元件可以包括四个元件间开关元件，以将感测元件通信地耦合到矩阵中的其八个相邻感测元件，并且在任何两个感测元件之间可以仅有一单个元件间开关元件。与图18A的区段1802相比，当感测元件1908和1912的检测信号要行进到感测元件1904时(例如，当感测元件1908和1912被分组在一起并在第二模式下使用时)，可以形成附加的连接，并且可以存在附加的路径来将感测元件1904连接到相邻的感测元件。信号可能够在对角线方向上行进，并且可以减小总电阻和电感。例如，在感测元件1912和感测元件1904之间，信号不仅可以通过开关元件1914而行进，而且还可以通过将感测元件1904与输出路径之间的路线连接的其它开关元件而行进(例如，信号也可以经由感测元件1906通过开关元件1620在感测元件1912与感测元件1904之间行进)。通过这种连接方案，可以减小在检测器阵列1900的区段电路1603中招致的寄生参数(诸如电阻和电感)，并且可以进一步增加检测器阵列1900的模拟信号带宽和像素速率。附加地，添加对角开关可以增加检测器阵列1900的配置灵活性。在比较示例中，为了将在对角线上相邻的两个感测元件彼此连接，可能需要使用与两者相邻的至少一个附加感测元件。对角开关可以消除这种要求。

尽管已经示出和描述了感测元件的统一矩阵布置，但是应当理解，也可以使用各种几何形状。例如，感测元件可以以偏置图案来布置(诸如平铺布局)。此外，感测元件本身可以具有各种形状和尺寸。

图20是根据本公开的实施例的检测带电粒子束的示例性方法2100的流程图。方法2100可以由带电粒子检查系统的控制器(例如，图1中的EBI系统100的控制器109或图9中的控制器904)执行。控制器可以包括被编程以实现方法2100的电路系统(例如，存储器和处理器)。例如，控制器可以是与带电粒子检查系统耦合的内部控制器或外部控制器(例如，图1中的控制器109或图9中的控制器904)。方法2100可以与关于图3A至图19所示和描述的部件、操作和步骤对应。

参考图20，在一些实施例中，方法2100可以由检测器阵列(例如，检测器阵列1800或1900)执行。在步骤2102中，检测器阵列接收离开晶片的带电粒子(例如，图2中的次级带电粒子束236、238和240中的任何次级带电粒子束)。带电粒子可以到达检测器阵列的感测元件的第一区段(例如，图8至图9中的区段1802或1902)和感测元件的第二区段。第一区段和第二区段可以是相邻的区段。例如，第一区段和第二区段可以是图14中的区段321和322。

在步骤2104中，检测器阵列接收指示用于操作带电粒子检测器的第一模式或第二模式中的一者的指令数据。第一模式可以是“束斑边界检测模式”，而第二模式可以是“束斑强度检测模式”，这两种模式都可以应用于诸如图16至图19所示的检测器阵列。在一些实施例中，检测器阵列的控制器可以接收指令数据。

在步骤2106中，基于指令数据，检测器阵列可以执行对应于第一模式的第一操作或对应于第二模式的第二操作中的一者。第一操作可以包括：确定在检测器阵列表面上投射的带电粒子束斑的边界。第一操作可以包括：经由总线输出1610读取由第一区段(例如，区段1802)的感测元件输出的检测信号。这样的检测信号可以被循序地读出。第一操作可以包括上面参考图15所讨论的步骤1502和1504。第二操作可以包括：在束斑强度检测模式下从第一区段或第二区段中的至少一者输出信号。例如，组合信号可以是在束斑强度检测模式下由如参考图17至图19所描述的一个或多个公共信号合并并且由接点(例如，图18A中的接点1710)输出的信号。第二操作可以包括上面参考图15所讨论的步骤1506至1532。

在一些实施例中，如果指令数据指示束斑边界检测模式，则检测器阵列可以确定第一区段(例如，图18A中的区段1802)是否包括感测元件组。在一些实施例中，检测器阵列可以确定感测元件组是否跨越多个区段。在一些实施例中，被分组的感测元件可以是相邻的感测元件。例如，第一区段可以包括与第二感测元件(例如，图18B中的感测元件1606)分组的第一感测元件(例如，图18B中的感测元件1804)。如果确定第一区段包括第一感测元件并且第一区段或第二区段中的一者包括第二感测元件，则检测器阵列可以通过将由第一感测元件输出的第一信号与由第二感测元件输出的第二信号相加来确定组合信号。然后，检测器阵列可以输出组合信号。

在一些情况下，入射到检测器阵列上的射束可以形成被包含在一个区段内的束斑。第一区段可以包括第一感测元件和第二感测元件两者。例如，可以是以下情况：次级带电粒子束撞击在第一区段(例如，图18A中的区段1802)的多个相邻感测元件(例如，图18B中的感测元件1804和1606)上。在这些情况下，检测器阵列可以通过将第一信号与第二信号相加而形成组合信号。例如，检测器阵列可以包括被通信地耦合到第一感测元件(例如，图18A中的感测元件1804)的公共输出(例如，图18B中的公共输出1818)。检测器阵列可以接收第一信号和第二信号，并且通过将第一信号与第二信号相加来形成组合信号。在一些实施例中，当对第一感测元件和第二感测元件进行分组时，检测器阵列可以将元件间开关元件(例如，图18B中的元件间开关元件1620)通信地连接在第一感测元件(例如，图18B中的感测元件1804)与第二感测元件(例如，图18B中的感测元件1606)之间，并且在公共输出处接收组合信号。在一些实施例中，检测器阵列可以在第一区段的公共输出处接收组合信号。

在一些实施例中，检测器阵列可以在另一区段的公共输出处接收组合信号。例如，如果次级带电粒子束撞击在第一区段的感测元件和第二区段的感测元件上，第一区段的感测元件和第二区段的感测元件中的一者连接到第二区段的公共输出，则检测器阵列可以在第二区段的公共输出处接收感测元件组的组合信号。组合信号可以由第二区段输出。在另一示例中，如果次级带电粒子束仅撞击在第一区段上并且在第一区段的外部没有其它感测元件，则与束斑相关联的感测元件组可以仅由来自第一区段的感测元件组成。在这种情况下，组合信号可以由第一区段输出。

在一些情况下，入射到检测器上的射束可以形成束斑，该束斑大部分覆盖一个区段的感测元件，同时还覆盖另一区段的至少一些感测元件。其它区段的感测元件可以通过元件间开关元件连接到一个区段的感测元件。来自其它区段的感测元件的信号可以被路由到在一个区段中设置的公共输出。

即使当束斑较大时，检测器阵列也可以被配置为容纳大束斑并可以实现规定的带宽要求。例如，检测器阵列可以被配置为在各个区段中具有一定数目和布置的感测元件，使得即使当束斑较大时，被分组在一起以与束斑相关联的感测元件的数目也不会太大到超过模拟信号路径。使用开关网络还可以通过允许连接(不同区段的)多个公共输出来帮助改善模拟带宽。例如，在以下情况下：由于束斑的大尺寸而不再能够满足带宽要求，束斑覆盖了属于若干不同区段的大量感测元件，并且在被连接到区段的相应公共输出的那些区段中的感测元件还被覆盖，则可以使用开关网络(例如，开关网络1706)来连接公共输出，以便将附加的连接层添加到该组的感测元件网络来改善模拟带宽。在一些条件下，例如，其中束斑较大以便至少部分地覆盖多个区段，并且被直接连接到在部分被覆盖的区段中的公共输出的感测元件不被束斑覆盖(但是可能非常接近于被覆盖的那些)，则这样的感测元件可以连接到该组以改善模拟带宽(如果需要)。用于将这些感测元件连接到该组的一些先决条件可以包括：例如，被直接连接到公共输出的感测元件不被另一组使用，并且将它们连接到该组将不会引起问题(例如，恶化串扰)。

通过经由元件间开关元件连接感测元件，来自感测元件的信号可以在感测元件被连接的地方被组合。即，所连接的感测元件的输出可以被合并，并且可以一起被路由到检测器阵列的下游部分(例如，公共输出1718、1818或接点1710)。

图18C示出了根据本公开的实施例的覆盖不同区段的感测元件的束斑的示例性情形。如图18C所示，检测器阵列1800可以包括区段1802和相邻区段1803。次级束斑1877可以被形成在检测器阵列1800上，并且可以覆盖区段1803的感测元件以及区段1802的一些感测元件。虽然区段1802的一些感测元件可以被束斑1877覆盖(例如，在其边界内)，但是可以被直接连接到公共输出1818的感测元件1804可以不被束斑1877覆盖。无论如何，感测元件1804可以被添加到与束斑1877相关联的感测元件组。元件间开关元件1822可以闭合，并且感测元件1804可以连接到相邻的感测元件1805。信号可以从感测元件1805和其它感测元件被路由，并且可以经由感测元件1804通过公共输出1818被传输。

以这样的方式，在感测元件的层次级别，附加的感测元件(除了可以被束斑覆盖的那些感测元件之外)可以根据需要参与分组过程，以允许信号被路由到其它区段的公共输出。同时，在开关网络(例如，开关网络1706)的层次级别，可以致动开关以连接不同区段的公共输出。

在一些情况下，束斑可以大到覆盖可以被包括在一个或多个区段中的大量感测元件。如果束斑太大而使得上述方法不再能够实现期望的模拟带宽，则可以将束斑细分成子区域。与束斑相关联的感测元件组可以被细分成子组。子组中的每个子组可以对应于该子区域。子组可以提供附加的模拟信号路径并且可以帮助实现目标模拟带宽。

在一些实施例中，第一感测元件和第二感测元件可以是在第一区段中沿着水平(例如，x轴)方向或垂直(例如，y轴)方向中的一者的相邻感测元件。例如，第一感测元件和第二感测元件可以分别是图19A中的感测元件1904和1910。在另一示例中，第一感测元件和第二感测元件可以分别是图19A中的感测元件1904和1906。在一些实施例中，第一感测元件和第二感测元件可以是在对角线方向上的相邻感测元件。例如，第一感测元件和第二感测元件可以分别是图19A中的感测元件1904和1908。在另一示例中，第一感测元件和第二感测元件可以分别是图19A中的感测元件1906和1910。

在一些实施例中，如果在图20的步骤2104接收到的指令数据指示束斑强度检测模式，则检测器阵列可以确定：第一区段(例如，图18A中的区段1802)是否包括第一感测元件(例如，图18B中的感测元件1804)，并且第一区段或第二区段中的一者是否包括第二感测元件。第一感测元件和第二感测元件可以分别输出第一信号和第二信号。另一方面，如果在步骤2104中接收到的指令数据指示束斑边界检测模式，则检测器阵列可以输出第一信号和第二信号作为独立信号。

在一些实施例中，在束斑边界检测模式下，例如，第一区段可以包括第一感测元件(例如，图18B中的感测元件1804)和第二感测元件(例如，图18B中的感测元件1606)，并且第一区段可以包括第一输出总线(例如，图18A中的输出总线1608)。为了输出第一信号和第二信号，检测器阵列可以将第一元件-总线开关元件(例如，图18B中的元件-总线开关元件1618)通信地连接在第一感测元件(例如，图18B中的感测元件1804)与第一输出总线之间，并且将第二元件-总线开关元件(例如，图18B中的元件-总线开关元件1628)通信地连接在第二感测元件与第一输出总线之间。检测器阵列可以通过第一元件-总线开关元件将第一信号从第一感测元件路由到第一输出总线，并且通过第二元件-总线开关元件将第二信号从第二感测元件路由到第一输出总线。然后，检测器阵列可以将第一信号和第二信号从第一输出总线输出到信号处理电路系统(例如，图18A中的区段电路1603)。在一些实施例中，为了将第一信号和第二信号输出到信号处理电路系统，检测器阵列可以将第二开关元件(例如，图18A中的开关元件1612)通信地连接在第一输出总线与信号处理电路系统之间，并且通过第二开关元件将第一信号和第二信号输出到信号处理电路系统。

在束斑边界检测模式下，检测器中的每个感测元件可以被逐个地(例如，循序地)寻址，以在检测器表面上实现电子扫描。这可以用于获取束斑图案在检测器上的检测图像。感测元件可以一次一个地连接到总线。例如，在一个感测元件连接到总线的同时，可能不存在其它感测元件连接到总线的时间段重叠。在图18B中，元件-总线开关元件1618和元件-总线开关元件1628可以一次一个地被致动，使得一次仅相应的感测元件(1606或1804)中的一者连接到输出总线1608。来自各个感测元件的信号可以被独立地传输，并且可以获取次级束投射图像的图像。

在一些实施例中，可以执行像素组合(pixel binning)。像素组合可能涉及在将信号传输到输出总线时对来自多于一个的感测元件的信号进行一次组合。像素组合可以有利于以相对较高的速度获得次级束投射图案的相对较低分辨率的图像。像素组合可以：包括使用在感测元件与总线之间的开关来将多于一个的感测元件一次连接到总线。在一些实施例中，像素组合可以包括：使用元件间开关元件来将待拣选的感测元件连接在一起。然后，被连接到所拣选的感测元件的元件-总线开关元件中的任何元件-总线开关元件可以被致动以将所拣选的感测元件连接到总线。应当理解，利用根据本公开的实施例的检测器可以实现诸如上述的许多变化。现场可编程检测设备可以被设计为具有非常高的配置灵活性并且可以适应于许多不同的应用条件。

可以使用以下条款进一步描述这些实施例：

1.一种检测器，包括：

感测元件集，包括第一公共输出；

元件间开关元件，被配置为将感测元件集中的相邻感测元件通信地耦合；

输出总线，被配置为通信地耦合到感测元件集中的每个感测元件；

接点，被配置为：经由第一开关元件通信地耦合到第一公共输出，并且经由第二开关元件通信地耦合到输出总线；以及

开关网络，被布置在第一公共输出与第一开关元件之间，该开关网络包括集间开关元件，该集间开关元件被配置为将第一公共输出通信地地耦合到另一感测元件集的第二公共输出。

2.根据条款1的检测器，其中感测元件集中的一个感测元件包括第一公共输出。

3.根据条款1-2中任一项的检测器，其中第二开关元件被配置为控制将来自输出总线的信号输出到接点。

4.根据条款1-3中任一项的检测器，还包括：

第一元件-总线开关元件，被配置为将输出总线通信地耦合到感测元件集中的第一感测元件；以及

第二元件-总线开关元件，被配置为：独立于第一元件-总线开关元件，将输出总线通信地耦合到感测元件集中的第二感测元件。

5.根据条款1-4中任一项的检测器，其中元件间开关元件被配置为：将感测元件集中的至少一个感测元件通信地耦合到包括第一公共输出的感测元件。

6.根据条款5的检测器，其中第一开关元件被配置为控制：将来自第一公共输出的信号输出到接点。

7.根据条款5-6中任一项的检测器，其中第一开关元件和第二开关元件被配置为控制：将来自第一公共输出的信号或来自输出总线的信号中的一者输出到接点。

8.根据条款5-7中任一项的检测器，其中开关网络被配置为：通过经由集间开关元件来将来自第一公共输出的信号与从第二公共输出接收到的其它信号相加，形成组合信号。

9.根据条款8的检测器，其中第一开关元件还被配置为控制：将组合信号输出到接点。

10.根据条款1-9中任一项的检测器，其中感测元件集被布置为矩阵。

11.根据条款10的检测器，其中元件间开关元件包括：

第一元件间开关元件，被配置为将第一感测元件通信地耦合到第二感测元件，其中第一感测元件和第二感测元件是沿矩阵的第一方向来布置的；以及

第二元件间开关元件，被配置为将第一感测元件通信地耦合到第三感测元件，其中第一感测元件和第三感测元件是沿与第一方向正交的第二方向来布置的。

12.根据条款11的检测器，其中元件间开关元件还包括第三元件间开关元件，该第三元件间开关元件被配置为将第一感测元件通信地耦合到第四感测元件，其中第四感测元件是沿第一方向与第二方向之间的对角线方向来布置的。

13.根据条款12的检测器，其中元件间开关元件还包括：

第四元件间开关元件，被配置为将第一感测元件通信地耦合到第五感测元件，其中第五感测元件是沿第二对角线方向来布置的。

14.根据条款1-13中任一项的检测器，还包括：

区段电路系统，被配置为将感测元件集通信地耦合到信号处理电路系统。

15.根据条款14的检测器，其中接点处于区段电路系统中。

16.根据条款14-15中任一项的检测器，其中第一开关元件处于区段电路系统中。

17.根据条款14-16中任一项的检测器，其中第二开关元件处于区段电路系统中。

18.根据条款14-17中任一项的检测器，其中开关网络处于区段电路系统中。

19.一种检测系统，包括：

感测元件集，包括第一公共输出；

元件间开关元件，被配置为将感测元件集中的相邻感测元件通信地耦合；

输出总线，被配置为通信地耦合到感测元件集中的每个感测元件；

接点，被配置为：经由第一开关元件通信地耦合到第一公共输出，并且经由第二开关元件通信地耦合到输出总线；

开关网络，被布置在第一公共输出与第一开关元件之间，该开关网络包括集间开关元件，该集间开关元件被配置为将第一公共输出通信地耦合到另一感测元件集的第二公共输出；以及

信号处理电路系统，被通信地耦合在接点的下游，被配置为处理来自接点的信号。

20.根据条款19的检测系统，其中感测元件集中的一个感测元件包括第一公共输出。

21.根据条款19-20中任一项的检测系统，其中第二开关元件被配置为控制：将来自输出总线的信号输出到接点。

22.根据条款19-21中任一项的检测系统，还包括：

第一元件-总线开关元件，被配置为将输出总线通信地耦合到感测元件集中的第一感测元件；以及

第二元件-总线开关元件，被配置为：独立于第一元件-总线开关元件，将输出总线通信地耦合到感测元件集中的第二感测元件。

23.根据条款20-22中任一项的检测系统，其中元件间开关元件被配置为：将感测元件集中的至少一个感测元件通信地耦合到包括第一公共输出的感测元件。

24.根据条款23的检测系统，其中第一开关元件被配置为控制：将来自第一公共输出的信号输出到接点。

25.根据条款23-24中任一项的检测系统，其中第一开关元件和第二开关元件被配置为控制：将来自公共输出的信号或来自输出总线的信号中的一者输出到接点。

26.根据条款23-25中任一项的检测系统，其中开关网络被配置为：通过经由集间开关元件来将来自第一公共输出的信号与从第二公共输出接收到的其它信号相加，形成组合信号。

27.根据条款26的检测系统，其中第一开关元件还被配置为控制：将组合信号输出到接点。

28.根据条款18-27中任一项的检测系统，其中感测元件集被布置为矩阵。

29.根据条款28的检测系统，其中元件间开关元件包括：

第一元件间开关元件，被配置为将第一感测元件通信地耦合到第二感测元件，其中第一感测元件和第二感测元件是沿矩阵的第一方向来布置的；以及

第二元件间开关元件，被配置为将第一感测元件通信地耦合到第三感测元件，其中第一感测元件和第三感测元件是沿与第一方向正交的第二方向来布置的。

30.根据条款29的检测系统，其中元件间开关元件还包括第三元件间开关元件，该第三元件间开关元件被配置为将第一感测元件通信地耦合到第四感测元件，其中第四感测元件是沿第一方向与第二方向之间的对角线方向来布置的。

31.根据条款30的检测系统，其中元件间开关元件还包括：

第四元件间开关元件，被配置为将第一感测元件通信地耦合到第五感测元件，其中第五感测元件是沿第二对角线方向来布置的。

32.根据条款19-31中任一项的检测系统，还包括：

区段电路系统，被配置为将感测元件集通信地耦合到信号处理电路系统。

33.根据条款32的检测系统，其中接点处于区段电路系统中。

34.根据条款32-33中任一项的检测系统，其中第一开关元件处于区段电路系统中。

35.根据条款32-34中任一项的检测系统，其中第二开关元件处于区段电路系统中。

36.根据条款32-35中任一项的检测系统，其中开关网络处于区段电路系统中。

37.一种带电粒子检查系统，包括：

带电粒子束源，被配置为生成用于样品扫描的初级带电粒子束；

检测器，被配置为接收从初级带电粒子束的入射点离开的次级带电粒子束，其中该检测器包括：

感测元件集，包括第一公共输出；

元件间开关元件，被配置为将感测元件集中的相邻感测元件通信地耦合；

输出总线，被配置为通信地耦合到感测元件集中的每个感测元件；

接点，被配置为：经由第一开关元件通信地耦合到第一公共输出，并且经由第二开关元件通信地耦合到输出总线；以及

开关网络，被布置在第一公共输出与第一开关元件之间，该开关网络包括集间开关元件，该集间开关元件被配置为将第一公共输出通信地地耦合到另一感测元件集的第二公共输出。

38.根据条款37的带电粒子检查系统，其中感测元件集中的一个感测元件包括第一公共输出。

39.根据条款37-38中任一项的带电粒子检查系统，其中第二开关元件被配置为控制：将来自输出总线的信号输出到接点。

40.根据条款37-39中任一项的带电粒子检查系统，还包括：

第一元件-总线开关元件，被配置为将输出总线通信地耦合到感测元件集中的第一感测元件；以及

第二元件-总线开关元件，被配置为：独立于第一元件-总线开关元件，将输出总线通信地耦合到感测元件集中的第二感测元件。

41.根据条款37-40中任一项的带电粒子检查系统，其中元件间开关元件被配置为：将感测元件集中的至少一个感测元件通信地耦合到包括第一公共输出的感测元件。

42.根据条款41的带电粒子检查系统，其中第一开关元件被配置为控制：将来自第一公共输出的信号输出到接点。

43.根据条款41-42中任一项的带电粒子检查系统，其中第一开关元件和第二开关元件被配置为控制：将来自第一公共输出的信号或来自输出总线的信号中的一者输出到接点。

44.根据条款41-43中任一项的带电粒子检查系统，其中开关网络被配置为：通过经由集间开关元件来将来自第一公共输出的信号与从第二公共输出接收到的其它信号相加，形成组合信号。

45.根据条款44的带电粒子检查系统，其中第一开关元件还被配置为控制：将组合信号输出到接点。

46.根据条款37-45中任一项的带电粒子检查系统，其中感测元件集被布置为矩阵。

47.根据条款46的带电粒子检查系统，其中元件间开关元件包括：

第一元件间开关元件，被配置为将第一感测元件和第二感测元件通信地耦合，其中第一感测元件和第二感测元件是沿矩阵的第一方向来布置的；以及

第二元件间开关元件，被配置为将第一感测元件和第三感测元件通信地耦合，其中第一感测元件和第三感测元件是沿与第一方向正交的第二方向来布置的。

48.根据条款47的带电粒子检查系统，其中元件间开关元件还包括第三元件间开关元件，该第三元件间开关元件被配置为将第一感测元件通信地耦合到第四感测元件，其中第四感测元件是沿第一方向与第二方向之间的对角线方向来布置的。

49.根据条款48的带电粒子检查系统，其中元件间开关元件还包括：

第四元件间开关元件，被配置为将第一感测元件通信地耦合到第五感测元件，其中第五感测元件是沿第二对角线方向来布置的。

50.根据条款37-48中任一项的带电粒子检查系统，还包括：

区段电路系统，被配置为将感测元件集通信地耦合到信号处理电路系统。

51.根据条款50的带电粒子检查系统，其中接点处于区段电路系统中。

52.根据条款50-51中任一项的带电粒子检查系统，其中第一开关元件处于区段电路系统中。

53.根据条款50-52中任一项的带电粒子检查系统，其中第二开关元件处于区段电路系统中。

54.根据条款50-53中任一项的带电粒子检查系统，其中开关网络处于区段电路系统中。

55.一种计算机实现的方法，包括：

在带电粒子检测器的感测元件的第一区段处接收次级带电粒子束的带电粒子；

接收指令数据，该指令数据指示用于操作带电粒子检测器的第一模式或第二模式中的一者；以及

基于指令数据，引起以下之一：输出与第二模式对应的使用来自第一区段的信号而确定的组合信号，或输出与第一模式对应的来自第一区段的感测元件的独立信号。

56.根据条款55的计算机实现的方法，其中

第一区段包括第一感测元件和第二元件，并且

输出组合信号包括：接收来自第一感测元件的第一信号和来自第二感测元件的第二信号。

57.根据条款56的计算机实现的方法，其中第一感测元件包括公共输出，并且输出组合信号包括：

通过公共输出路由组合信号。

58.根据条款56或条款57的计算机实现的方法，还包括：

将元件间开关元件连接在第一感测元件与第二感测元件之间。

59.根据条款55-58中任一项的计算机实现的方法，其中带电粒子检测器包括第二感测元件集，并且输出组合信号包括：

将元件间开关元件连接在第一区段的感测元件与第二区段的感测元件之间。

60.根据条款55的计算机实现的方法，其中第一区段包括第一感测元件、第二感测元件和第三感测元件，第一感测元件包括第一公共输出，并且带电粒子检测器包括感测元件的第二区段，其中输出组合信号包括：

将元件间开关元件连接在第二区段的第四感测元件与第三感测元件之间；以及

通过第一公共输出路由来自第二区段的感测元件的信号。

61.根据条款55的计算机实现的方法，其中第一感测元件处于第一区段的边界上。

62.根据条款55的计算机实现的方法，其中第一感测元件处于第一区段的内部。

63.根据条款55-62中任一项的计算机实现的方法，其中第二区段的第四感测元件处于第五感测元件与第三感测元件之间。

64.根据条款60的计算机实现的方法，其中第五感测元件包括第二公共输出，该方法还包括：

将开关网络的区段间开关元件连接在第一区段与第二区段之间；以及

通过将来自第一公共输出的信号与来自第二公共输出的信号相加，形成组合信号。

65.根据条款55的计算机实现的方法，其中输出独立信号包括：

将第一元件-总线开关元件连接在第一感测元件与第一输出总线之间；以及

将第二元件-总线开关元件连接在第二感测元件与第一输出总线之间。

66.根据条款64的计算机实现的方法，其中输出组合信号包括：

致动在开关网络与第一区段的信号处理电路之间的开关元件。

67.根据条款65的计算机实现的方法，其中第一区段包括第一输出总线，并且第二区段包括第二输出总线。

68.根据条款65的计算机实现的方法，其中输出独立信号包括：

循序地致动第一元件-总线开关元件和第二元件-总线开关元件。

69.根据条款65的计算机实现的方法，其中输出独立信号包括：

执行像素组合，包括：将第一元件-总线开关元件和第二元件-总线开关元件同时连接。

70.根据条款65的计算机实现的方法，其中输出独立信号包括：

执行像素组合，包括：当第一元件-总线开关元件被连接时，将元件间开关元件连接在第一感测元件与第一邻近感测元件之间；以及当第二元件-总线开关元件被连接时，将元件间开关元件连接在第二感测元件与第二邻近感测元件之间。

71.一种非瞬态计算机可读介质，非瞬态计算机可读介质存储指令集，该指令集能够由装置的至少一个处理器执行以使装置执行方法，该方法包括：

在带电粒子检测器的感测元件的第一区段处接收次级带电粒子束的带电粒子；

接收指令数据，该指令数据指示用于操作带电粒子检测器的第一模式或第二模式中的一者；以及

基于指令数据，引起以下之一：输出与第二模式对应的使用来自第一区段的信号而确定的组合信号，或输出与第一模式对应的来自第一区段的感测元件的独立信号。

可以提供根据本公开中的实施例的一种非瞬态计算机可读介质，该非瞬态计算机可读介质存储用于控制器(例如，图1中的控制器109或图9中的控制器904)的处理器的指令，以用于根据上面图15和图20的示例性流程图检测带电粒子束。例如，被存储在非瞬态计算机可读介质中的指令可以由控制器的电路系统执行，以用于部分或全部执行方法1500或2100。非瞬态介质的常见形式包括例如软盘、柔性盘、硬盘、固态驱动器、磁带或任何其它磁性数据存储介质、光盘只读存储器(CD-ROM)、任何其它光学数据存储介质、任何具有孔图案的物理介质、随机存取存储器(RAM)、可编程只读存储器(PROM)和可擦除可编程只读存储器(EPROM)、闪速-EPROM或任何其它闪速存储器、非易失性随机存取存储器(NVRAM)、高速缓存、寄存器、任何其它存储器芯片或盒式存储器、以及它们的联网版本。

应了解，本公开的实施例不限于上面已描述且在附图中图示的确切构造，并且在不脱离其范围的情况下可以进行各种修改和改变。已经结合各种实施例描述了本公开，考虑到本文所公开的本发明的说明书和实践，本发明的其它实施例对本领域技术人员来说将是明显的。说明书和示例仅被认为是示例性的，本发明的真实范围和精神由以下所附权利要求指示。

Claims (15)

1.一种检测器，包括：

感测元件集，包括第一公共输出；

元件间开关元件，被配置为将所述感测元件集中的相邻感测元件通信地耦合；

输出总线，被配置为通信地耦合到所述感测元件集中的每个感测元件；

接点，被配置为：经由第一开关元件通信地耦合到所述第一公共输出，并且经由第二开关元件通信地耦合到所述输出总线；以及

开关网络，被布置在所述第一公共输出与所述第一开关元件之间，所述开关网络包括集间开关元件，所述集间开关元件被配置为将所述第一公共输出通信地耦合到另一感测元件集的第二公共输出。

2.根据权利要求1所述的检测器，其中所述感测元件集中的一个感测元件包括所述第一公共输出。

3.根据权利要求1所述的检测器，其中所述第二开关元件被配置为控制：将来自所述输出总线的信号输出到所述接点。

4.根据权利要求1所述的检测器，还包括：

第一元件-总线开关元件，被配置为将所述输出总线通信地耦合到所述感测元件集中的第一感测元件；以及

第二元件-总线开关元件，被配置为：独立于所述第一元件-总线开关元件，将所述输出总线通信地耦合到所述感测元件集中的第二感测元件。

5.根据权利要求1所述的检测器，其中所述元件间开关元件被配置为：将所述感测元件集中的至少一个感测元件通信地耦合到包括所述第一公共输出的感测元件。

6.根据权利要求5所述的检测器，其中所述第一开关元件被配置为控制：将来自所述第一公共输出的信号输出到所述接点。

7.根据权利要求5所述的检测器，其中所述第一开关元件和所述第二开关元件被配置为控制：将来自所述第一公共输出的信号或来自所述输出总线的所述信号中的一者输出到所述接点。

8.根据权利要求5所述的检测器，其中所述开关网络被配置为：通过经由所述集间开关元件来将来自所述第一公共输出的信号与从所述第二公共输出接收到的其它信号相加，形成组合信号。

9.根据权利要求8所述的检测器，其中所述第一开关元件还被配置为控制：将所述组合信号输出到所述接点。

10.根据权利要求1所述的检测器，其中所述感测元件集被布置为矩阵。

11.根据权利要求10所述的检测器，其中所述元件间开关元件包括：

第一元件间开关元件，被配置为将第一感测元件通信地耦合到第二感测元件，其中所述第一感测元件和所述第二感测元件是沿所述矩阵的第一方向来布置的；以及

第二元件间开关元件，被配置为将所述第一感测元件通信地耦合到第三感测元件，其中所述第一感测元件和所述第三感测元件是沿与所述第一方向正交的第二方向来布置的。

12.根据权利要求11所述的检测器，其中所述元件间开关元件还包括第三元件间开关元件，所述第三元件间开关元件被配置为将所述第一感测元件通信地耦合到第四感测元件，其中所述第四感测元件是沿所述第一方向与所述第二方向之间的对角线方向来布置的。

13.根据权利要求12所述的检测器，其中所述元件间开关元件还包括：

第四元件间开关元件，被配置为将所述第一感测元件通信地耦合到第五感测元件，其中所述第五感测元件是沿第二对角线方向来布置的。

14.根据权利要求1所述的检测器，还包括：

区段电路系统，被配置为将所述感测元件集通信地耦合到信号处理电路系统。

15.一种计算机实现的方法，包括：

在带电粒子检测器的感测元件的第一区段处，接收次级带电粒子束的带电粒子；

接收指令数据，所述指令数据指示用于操作所述带电粒子检测器的第一模式或第二模式中的一者；以及

基于所述指令数据，引起以下之一：输出与所述第二模式对应的、使用来自所述第一区段的信号而确定的组合信号，或输出与所述第一模式对应的、来自所述第一区段的所述感测元件的独立信号。

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