CN116635974A - 带电粒子检测系统中的两用读出电路系统 - Google Patents

带电粒子检测系统中的两用读出电路系统 Download PDF

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Abstract

公开了一种用于带电粒子检测器的改进的读出电路和一种用于操作该读出电路的方法。一种改进的电路包括：被配置为接收表示传感器层的输出的信号并且包括第一输入端子和输出端子的放大器、连接在第一输入端子与输出端子之间的电容器、以及与电容器并联连接在第一输入端子与输出端子之间的电阻器。该电路可以被配置为在第一模式和第二模式下操作。电容器可以使用电容器的电容值可调节，以使得能够对在第一模式下操作的电路的增益进行控制并且对在第二模式下操作的电路的带宽进行控制。

Description

带电粒子检测系统中的两用读出电路系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年12月18日提交的美国申请63/127,628的优先权，该申请通过引用整体并入本文。
技术领域
本文中的描述涉及可以在带电粒子束系统领域有用的检测器，并且更具体地涉及可以适用于带电粒子检测的系统和方法。
背景技术
检测器可以用于感测物理上可观察现象。例如，诸如电子显微镜等带电粒子束工具可以包括检测器，检测器接收从样品投射的带电粒子并且输出检测信号。检测信号可以用于重构被检查的样品结构的图像，并且可以用于例如揭示样品中的缺陷。在半导体器件的制造中，检测样品中的缺陷越来越重要，半导体器件可以包括大量密集封装的小型集成电路(IC)组件。可以为该目的而提供检查系统。例如，使用扫描电子显微镜(SEM)的显微镜系统可以使用电子束在样品上扫描，并且根据从样品生成的反向散射或二次电子获取信息。
SEM的检测器可以设置有感测元件阵列，感测元件响应于进入的带电粒子而生成信号，从而能够检测投射在检测表面上的波束图案或波束位置。在检测到波束图案或波束位置之后，可以基于来自感测元件(检测到的波束被投射到其上)的信号的总和来测量检测到的波束的波束强度。检测器可以设置有读出IC，读出IC容纳用于检测波束强度的电路以及用于从每个感测元件读出信号的电路。为了更高的效率和更快的速度，SEM系统可以使用多个一次波束(primary beam)进行检查，并且因此，检测器可以同时接收对应的多个二次波束(secondary beam)，并且因此，需要在检测器的读出IC中集成更多的用于检测多个波束强度的电路。然而，由于检测器在读出IC上的面积有限，检测器容纳电路的能力受到限制，因此需要改进检测系统。
发明内容
本文中提供的实施例公开了一种粒子束检查设备，并且更具体地公开了一种使用多个带电粒子束的检查设备。
在一些实施例中，提供了一种用于带电粒子检测器的电路。该电路包括：被配置为接收表示传感器层的输出的信号并且包括第一输入端子和输出端子的放大器、连接在第一输入端子与输出端子之间的电容器、以及与电容器并联连接在第一输入端子与输出端子之间的电阻器。该电路可以被配置为在第一模式和第二模式下操作。电容器可以使用电容器的电容值可调节，以使得能够对在第一模式下操作的电路的增益进行控制并且对在第二模式下操作的电路的带宽进行控制。
在一些实施例中，提供了一种带电粒子检测器。带电粒子检测器包括传感器层和电路，该传感器层包括多个感测元件。该电路包括：被配置为接收表示传感器层的输出的信号并且包括第一输入端子和输出端子的放大器、连接在第一输入端子与输出端子之间的电容器、以及与电容器并联连接在第一输入端子与输出端子之间的电阻器。该电路可以被配置为在第一模式和第二模式下操作。电容器可以使用电容器的电容值可调节，以使得能够对在第一模式下操作的电路的增益进行控制并且对在第二模式下操作的电路的带宽进行控制。
在一些实施例中，提供了一种用于操作用于带电粒子检测器的电路的计算机实现的方法。该方法包括获取电路的操作模式，该操作模式包括第一模式和第二模式。该电路包括：被配置为接收表示传感器层的输出的信号并且具有第一输入端子和输出端子的放大器、以及连接在第一输入端子与输出端子之间的电容器。该方法还包括根据所获取的操作模式来确定传感器层中要连接到电路的一组一个或多个感测元件，其中在第一模式下，一个感测元件耦合到电路，并且在第二模式下，一组多个感测元件耦合到电路；根据所获取的操作模式基于所确定的一组一个或多个感测元件来确定电容器的电容值；以及使电路基于所确定的电容器的电容值在所获取的操作模式下操作。电容器的电容值被确定以在第一模式下获取电路的目标增益并且在第二模式下获取电路的目标带宽。
在一些实施例中，提供了一种非暂态计算机可读介质，该介质存储指令集，该指令集由系统的至少一个处理器可执行以使系统执行用于操作用于带电粒子检测器的电路的方法。该方法包括获取电路的操作模式，该操作模式包括第一模式和第二模式。该电路包括：被配置为接收表示传感器层的输出的信号并且具有第一输入端子和输出端子的放大器、以及连接在第一输入端子与输出端子之间的电容器。该方法还包括根据所获取的操作模式来确定传感器层中要连接到电路的一组一个或多个感测元件，其中在第一模式下，一个感测元件耦合到电路，并且在第二模式下，一组多个感测元件耦合到电路；根据所获取的操作模式基于所确定的一组一个或多个感测元件来确定电容器的电容值；以及使电路基于电容器的所确定的电容值在所获取的操作模式下操作。电容器的电容值被确定以在第一模式下获取电路的目标增益并且在第二模式下获取电路的目标带宽。
在一些实施例中，提供了一种用于带电粒子检测器的电路。该电路包括第一通道和第二通道，该第一通道包括：被配置为接收表示第一组感测元件的第一输出的第一信号并且包括第一输入端子和第一输出端子的第一放大器；连接在第一输入端子与第一输出端子之间的第一电容器；以及与第一电容器并联连接在第一输入端子与第一输出端子之间的第一电阻器，并且该第二通道包括：被配置为接收表示第二组感测元件的第二输出的第二信号并且包括第二输入端子和第二输出端子的第二放大器；连接在第二输入端子与第二输出端子之间的第二电容器；以及与第二电容器并联连接在第二输入端子与第二输出端子之间的第二电阻器。第一通道和第二通道可以被配置为通过调节第一电容器或第二电容器的电容值而被控制为具有相等增益。
应当理解，上述一般描述和以下详细描述都只是示例性和解释性的，而不是对可以要求保护的公开实施例的限制。
附图说明
通过结合附图对示例性实施例的描述，本公开的上述和其他方面将变得更加明显。
图1是示出与本公开的实施例一致的示例性带电粒子束检查系统的示意图。
图2是示出与本公开的实施例一致的示例性多波束的波束工具的示意图，其可以是图1的示例性带电粒子束检查系统的一部分。
图3A-图3C是与本公开的实施例一致的检测器的示例性结构的示意图。
图4是示出与本公开的实施例一致的检测器的示例性表面的图。
图5是与本公开的实施例一致的与传感器层相关联的读出电路的示意图。
图6示出了图5的读出电路的输出信号，其可以指示系统带宽。
图7是与本公开的实施例一致的操作读出电路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，其示例如附图所示。以下描述涉及附图，其中不同附图中的相同数字表示相同或相似的元素，除非另有说明。在示例性实施例的以下描述中阐述的实现并不表示与本公开一致的所有实现。相反，它们仅仅是与所附权利要求中所述主题相关的方面一致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)的上下文中描述一些实施例，但是本公开不限于此。可以类似地应用其他类型的带电粒子束。此外，可以使用其他成像系统，诸如光学成像、光电检测、x射线检测等。
电子器件是由在一块称为衬底的半导体材料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。很多电路可以一起形成在同一块硅上，并且称为集成电路或IC。这些电路的尺寸已经显著减小，因此更多的电路可以安装在衬底上。例如，智能手机中的IC芯片可以像拇指一样小，但可以包括超过20亿个晶体管，每个晶体管的大小不到人头发大小的1/1000。
制造这些具有极小结构或组件的IC是一个复杂、耗时并且昂贵的过程，通常需要数百个个体步骤。即使是一个步骤中的错误也有可能导致成品IC出现缺陷，使其变得无用。因此，制造工艺的一个目标是避免这样的缺陷，以使在工艺中制造的功能IC的数目最大化；即提高工艺的总产率。
提高产率的一个组成部分是监测芯片制造过程，以确保其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电路结构形成的各个阶段对其进行检查。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可以用于对这些极小的结构进行成像，实际上，可以拍摄晶片结构的“照片”。该图像可以用于确定该结构是否在适当的位置适当地形成。如果结构有缺陷，则可以调节工艺，使得缺陷不太可以再次出现。
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照片。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“照片”。在拍摄这样的“照片”之前，可以将电子束投射到结构上，并且当电子从结构(例如，从晶片表面、从晶片表面下面的结构、或这两者)反射或发射(“出射”)时，SEM的检测器可以接收和记录这些电子的能量或数量，以生成检查图像。为了拍摄这样的“照片”，电子束可以扫描通过晶片(例如，以逐行或Z字形的方式)，并且检测器可以接收来自电子束投射下的区域(称为“束点”)的出射电子。检测器可以一次一个地接收和记录来自每个束点的出射电子，并且结合针对所有束点而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”)拍摄单个“图片”来生成检查图像，而一些SEM使用多个电子束(称为“多束SEM”)并行拍摄晶片的多个“子图片”，并且将它们缝合在一起以生成检查图像。通过使用多个电子束，SEM可以向结构上提供更多的电子束，以获取这些多个“子图像”，从而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检测器接收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所接收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的结构的图像。
SEM的检测器可以设置有感测元件阵列，感测元件响应于进入的带电粒子而生成信号，从而能够检测投射在检测表面上的波束图案或波束位置。在检测到波束图案或波束位置之后，可以基于来自感测元件(检测到的波束被投射到其上)的信号的总和来测量检测到的波束的波束强度。检测器可以设置有读出IC，读出IC容纳用于检测波束强度的电路以及用于从每个感测元件读出信号的电路。为了更高的效率和更快的速度，SEM系统可以使用多个一次波束(primary beam)进行检查，并且因此，检测器可以同时接收对应的多个二次波束(secondary beam)，并且因此，需要在检测器的读出IC中集成更多的用于检测多个波束强度的电路。然而，由于检测器在读出IC上的面积有限，检测器容纳电路的能力受到限制，因此需要改进检测系统。
此外，现有检测系统在用于检测多个波束的波束强度的多个电路之间可能存在带宽不均匀的问题，因为连接到用于检测波束强度的多个电路中的每个电路的感测元件或感测元件的数目可能不同。然而，当用于检测波束强度的多个电路具有不同系统带宽时，晶片的图像重构质量可能劣化。
本公开的实施例可以提供一种读出电路，该读出电路可以用于带电粒子束检测器中的波束检测模式和波束强度检测模式。本公开的实施例还可以提供能够在检测器中的多个读出通道上获取均匀带宽的系统和方法，而不管波束在传感器表面上的位置和连接到多个读出通道的感测元件的数目如何。
本公开的目的和优点可以通过本文中讨论的实施例中阐述的元素和组合来实现。然而，本公开的实施例不必须需要实现这样的示例性目的或优点，并且一些实施例可以不实现所述目的或优点中的任何一个。
在不限制本公开的范围的情况下，可以在利用电子束(“e-beam”)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，本公开并不限于此。可以类似地应用其他类型的带电粒子束。此外，用于检测的系统和方法可以用于其他成像系统，诸如光学成像、光子检测、x射线检测、离子检测等。
如本文中使用的，除非另有特别说明，否则术语“或”包括所有可能的组合，除非不可行。例如，如果声明组件包括A或B，则除非另有特别声明或不可行，否则该组件可以包括A、或B、或A和B。作为第二示例，如果声明组件包括A、B或C，则除非另有特别声明或不可行，否则该组件可以包括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示出了与本公开的实施例一致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所示，EBI系统100包括主腔室101、装载/锁定腔室102、波束工具104和设备前端模块(EFEM)106。波束工具104位于主腔室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(多个)附加装载端口。第一装载端口106a和第二装载端口106b接收晶片前开式传送盒(FOUP)，FOUP容纳待检查的晶片(例如，半导体晶片或由其他材料制成的晶片)或样品(晶片和样品可以互换使用)。“批次”是指可以批量装载以进行处理的多个晶片。
EFEM 106中的一个或多个机械臂(未示出)可以将晶片运输到装载/锁定腔室102。装载/锁定腔室102连接到装载/锁定真空泵系统(未示出)，该系统去除装载/锁定腔室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/锁定腔室102运输到主腔室101。主腔室101连接到主腔室真空泵系统(未示出)，该系统去除主腔室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，通过波束工具104对晶片进行检查。波束工具104可以是单束系统或多束系统。
控制器109电连接到波束工具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。虽然图1所示的控制器109位于包括主腔室101、装载/锁定腔室102和EFEM 106的结构之外，但可以理解，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，处理器可以包括任何数目的中央处理器(或“CPU”)、图形处理单元(或“GPU”)、光处理器、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)核心、可编程逻辑阵列(PLA)、可编程阵列逻辑(PAL)、通用阵列逻辑(GAL)、复杂可编程逻辑器件(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何组合。处理器也可以是包括分布在经由网络耦合的多个机器或设备之间的一个或多个处理器的虚拟处理器。
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，存储器可以包括任何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、紧凑型闪存(CF)卡或任何类型的存储设备的任何组合。代码和数据可以包括操作系统(OS)和用于特定任务的一个或多个应用程序(或“app”)。存储器也可以是包括分布在经由网络耦合的多个机器或设备之间的一个或多个存储器的虚拟存储器。
图2示出了与本公开的实施例一致的可以被配置用于在EBI系统100(图1)中使用的示例性多波束的波束工具104(本文中也称为设备104)和图像处理系统290的示意图。
波束工具104包括带电粒子源202、枪孔径204、聚光透镜206、从带电粒子源202发射的一次带电粒子束210、源转换单元212、一次带电粒子束210的多个子波束214、216和218、一次投射光学系统220、机动晶片台280、晶片支架282、多个二次带电粒子束236、238和240、二次光学系统242、以及带电粒子检测装置244。一次投射光学系统220可以包括波束分离器222、偏转扫描单元226和物镜228。带电粒子检测装置244可以包括检测子区域246、248和250。
带电粒子源202、枪孔径204、聚光透镜206、源转换单元212、波束分离器222、偏转扫描单元226和物镜228可以与设备104的一次(primary)光轴260对准。二次光学系统242和带电粒子检测装置244可以与设备104的二次(secondary)光轴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、μ介子、或携带电荷的任何其他粒子。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，其中一次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的一次带电粒子束210(在这种情况下，一次电子束)。为了便于解释而不引起歧义，在本文中的一些描述中使用电子作为示例。然而，应当注意，在本公开的任何实施例中都可以使用任何带电粒子，而不限于电子。一次带电粒子束210可以被可视化为从交叉208发射。枪孔径204可以阻挡一次带电粒子束210的外围带电粒子以减少库仑效应。库仑效应可能导致探测斑的尺寸增加。
源转换单元212可以包括图像形成元件阵列和波束限制孔径阵列。图像形成元件阵列可以包括微偏转器或微透镜的阵列。图像形成元件阵列可以利用一次带电粒子束210的多个子波束214、216和218形成交叉208的多个平行图像(虚拟或真实)。波束限制孔径阵列可以限制多个子波束214、216和218。虽然图2中示出了三个子波束214、216和218，但本公开的实施例并不限于此。例如，在一些实施例中，设备104可以被配置为生成第一数目的子波束。在一些实施例中，第一数目的子波束可以在从1到1000的范围内。在一些实施例中，第一数目的子波束可以在200-500的范围内。在示例性实施例中，设备104可以生成400个子波束。
聚光透镜206可以聚焦一次带电粒子束210。在源转换单元212下游的子波束214、216和218的电流可以通过调节聚光透镜206的聚焦功率或通过改变波束限制孔径阵列内对应波束限制孔径的径向尺寸来改变。物镜228可以将子波束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。
波束分离器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波束分离器。在一些实施例中，如果它们被施加，则由静电偶极子场施加在子波束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并且在方向上相反。因此，子波束214、216和218可以以零偏转角直接穿过波束分离器222。然而，由波束分离器222生成的子波束214、216和218的总色散也可以是非零的。波束分离器222可以将二次带电粒子束236、238和240与束波214、216和218分离，并且将二次带电粒子束236、238和240引导向二次光学系统242。
偏转扫描单元226可以将子波束214、216和218偏转为晶片230的表面积上的扫描探测斑270、272和274。响应于子波束214、216和218在探测斑270、272和274处的入射，可以从晶片230发射二次带电粒子束236、238和240。二次带电粒子束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，二次带电粒子束236、238和240可以是包括二次电子(能量≤50eV)和反向散射电子(能量在50eV到子波束214、216和218的着陆能量之间)的二次电子束。二次光学系统242可以将二次带电粒子束236、238和240聚焦到带电粒子检测装置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二次带电粒子束236、238和240，并且生成用于重构晶片230的表面区域上或下面的结构的SCPM图像的对应信号(例如，电压、电流等)。
所生成的信号可以表示二次带电粒子束236、238和240的强度，并且可以被提供给与带电粒子检测装置244、一次投射光学系统220和机动晶片台280通信的图像处理系统290。机动晶片台280的移动速度可以与由偏转扫描单元226控制的波束偏转同步和协调，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。可以调节这样的同步和协调的参数以适应晶片230的不同材料。例如，晶片230的不同材料可以具有不同电阻电容特性，这可能导致对扫描探测斑的移动的不同信号灵敏度。
二次带电粒子束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，如上所述，子波束214、216和218可以被投射到晶片230的顶表面的不同位置上、或者晶片230的局部结构的不同侧面上，以生成可以具有不同强度的二次带电粒子束236、238和240。因此，通过将二次带电粒子束236、238和240的强度与晶片230的区域映射，图像处理系统290可以重构反映晶片230的内部或外部结构的特性的图像。
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、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、无线无线电或其组合等介质通信地耦合到波束工具104的带电粒子检测装置244。在一些实施例中，图像获取器292可以从带电粒子检测装置244接收信号，并且可以构造图像。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可以被配置为执行所获取的图像的亮度和对比度的调节。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、云存储装置、随机存取存储器(RAM)、其他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，并且可以用于将扫描的原始图像数据保存为原始图像并保存后处理图像。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装置244接收的成像信号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为多个区域的原始图像。每个区域可以包括包含晶片230的特征的一个成像区域。所获取的图像可以包括晶片230的单个成像区域的在时间序列上多次采样的多个图像。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可以包括用于获取检测到的二次带电粒子(例如，二次电子)的分布的测量电路(例如，模数转换器)。在检测时间窗口期间收集的带电粒子分布数据、与入射在晶片表面上的子波束214、216和218的对应扫描路径数据相结合可以用于重构被检查的晶片结构的图像。重构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，并且从而可以用于揭示可能存在于晶片中的任何缺陷。
在一些实施例中，带电粒子可以是电子。当一次带电粒子束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，一次带电粒子束210的电子可以穿透晶片230的表面达特定深度，以与晶片230的粒子相互作用。一次带电粒子束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。弹性相互作用保持相互作用的物体(例如，一次带电粒子束210的电子)的总动能，其中相互作用的物体的动能不转换为其他形式的能量(例如，热、电磁能等)。这样的由弹性相互作用生成的反射电子可以称为反向散射电子(BSE)。一次带电粒子束210的一些电子可以与晶片230的材料无弹性地相互作用(例如，以非弹性散射或碰撞的形式)。非弹性相互作用不保持相互作用的物体的总动能，其中相互作用的物体的动能的部分或全部转化为其他形式的能量。例如，通过非弹性相互作用，一次带电粒子束210的一些电子的动能可以引起材料的原子的电子激发和跃迁。这样的非弹性相互作用还可以生成离开晶片230的表面的电子，其可以称为二次电子(SE)。BSE和SE的产率或发射率取决于例如被检查的材料和一次带电粒子束210的电子在材料表面上着陆的着陆能量等。一次带电粒子束210的电子能量可以部分地由其加速电压(例如，图2中带电粒子源202的阳极与阴极之间的加速电压)赋予。BSE和SE的量可以比一次带电粒子束210的注入电子多或少(或甚至相同)。
由SEM生成的图像可以用于缺陷检查。例如，捕获晶片的测试器件区域的生成图像可以与捕获相同测试器件区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，则可以标识出潜在缺陷。作为另一示例，SEM可以扫描晶片的多个区域、每个区域包括被设计为相同的测试器件区域，并且生成捕获如所制造的这些测试器件区域的多个图像。可以将多个图像彼此比较。如果多个图像之间的差异超过容限水平，则可以标识出潜在缺陷。
图3A-图3C示出了与本公开的实施例一致的检测器的示例性结构。检测器可以是分段检测器。诸如图3A-图3C所示的检测器300A、检测器300B或检测器300C(本文中统称为检测器300)等检测器可以作为图2所示的带电粒子检测装置244提供。在图3A中，检测器300A包括传感器层301和读出层302。传感器层301可以包括由多个感测元件组成的传感器管芯，包括感测元件311、312、313和314。在一些实施例中，多个感测元件可以以感测元件阵列来提供，每个感测元件可以具有一致的尺寸、形状和布置。在一些实施例中，多个感测元件可以不具有一致的尺寸、形状或布置。感测元件可以以平面二维阵列来布置，阵列的平面基本上垂直于进入的带电粒子的入射方向。感测元件311、312、313和314可以包括二极管或类似于二极管的元件，其可以将入射能量转换为可测量信号。例如，检测器中的感测元件可以包括PIN二极管。贯穿本公开，感测元件可以表示为二极管，例如在附图中，尽管感测元件或其他组件可以偏离诸如二极管、电阻器、电容器等电气元件的理想电路行为。
读出层302可以包括信号处理电路，包括用于处理感测元件的输出的信号处理电路321、322、323和324。电路可以包括被配置为通信地耦合感测元件的互连(例如，布线路径)。传感器层301的每个感测元件可以在读出层302中具有对应信号处理电路。感测元件及其对应电路可以被配置为独立地操作。如图3A所示，信号处理电路321、322、323和324可以被配置为分别通信地耦合到感测元件311、312、313和314的输出，如传感器层301与读出层302之间的四条虚线所示。在一些实施例中，读出层302可以包括输入端子和输出端子。读出层302的(多个)输出可以连接到用于读取和解释检测器300的输出的组件。例如，读出层302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。
在一些实施例中，读出层302可以被配置为其上提供有多个电路的单个管芯。传感器层301和读出层302可以直接接触。例如，如图3B所示，图3B示出了检测器300B，读出层302直接邻接传感器层301。
在一些实施例中，不同层的组件和功能可以组合或省略。例如，读出层302可以与传感器层301组合。如图3C所示，可以提供检测器300C。检测器300C可以包括传感器层301。检测器300C可以被配置用于背面照射，并且传感器层301可以是所提供的唯一层。传感器层301的第一侧可以被配置为接收带电粒子，并且电路系统可以设置在与第一侧相对的第二侧。
现在参考图4。图4是与本公开的实施例一致的检测器的传感器表面的示意图。在一些实施例中，检测器的传感器表面400可以形成如图2所示的带电粒子检测装置244的表面。在一些实施例中，传感器表面400可以是图3A-图3C的传感器层301的表面。在一些实施例中，传感器表面400可以是进入的带电粒子入射到其上的表面。传感器表面400可以包括感测元件阵列，包括感测元件311至316。
图4示出了传感器表面400上的斑410。构成传感器表面400的感测元件中的一些可以接收带电粒子(例如，感测元件311、312、313和314)，而一些感测元件没有(例如，感测元件315和316)。二次粒子可以响应于带电粒子束设备的一次波束被投射在晶片上而形成，并且二次粒子可以被引导到检测器。尽管斑410在图4中被示出为大致圆形，但二次粒子可以以各种其他图案入射在传感器表面400上。虽然图4仅示出了传感器表面400上的一个波束(即，斑410)，但根据本公开的一些实施例，多个波束可以同时入射在传感器表面400上。虽然图4示出了64(8×8)个感测元件，但将理解，可以使用任何数目的感测元件。
根据本公开的一些实施例，检测器(例如，检测器300)可以在两种不同模式下操作，即，波束检测模式(下文中称为第一模式)和波束强度检测模式(下文中称为第二模式)。在第一模式下，检测器300可以操作以检测传感器表面上的波束图案或波束位置。例如，检测器300可以检测带电粒子是否着陆在检测表面上或者带电粒子着陆在检测器300的哪些感测元件上。在一些实施例中，检测器300可以扫描每个感测元件以检测或测量来自每个感测元件的信号。在第一模式下，读出层(例如，读出层302)中的电路(例如，信号处理电路321、322、323和324)可以操作以测量对应感测元件的信号。因为来自一个感测元件的电信号通常非常弱，所以检测器300可以在高增益模式下操作。在一些实施例中，读出层302中的电路可以被配置为对在一段时间内来自对应感测元件的信号进行积分。以这种方式，可以获取足够的信号电平以确定带电粒子是否着陆在传感器表面上或者带电粒子着陆在检测器300的哪些感测元件上。例如，来自传感器表面(例如，图4所示的传感器表面400)上的每个感测元件(例如，感测元件311至316)的信号可以由对应电路(例如，如图3A所示的信号处理电路321、322、323和324)测量。在一些实施例中，可以基于来自第一模式操作的测量来生成传感器表面400的强度图。在一些实施例中，可以基于每个感测元件的信号测量或传感器表面400的强度图，来确定带电粒子是否着陆在传感器表面上或者带电粒子着陆在检测器300的哪些感测元件上。
在一些实施例中，基于从第一模式生成的传感器表面400的信号测量或强度图，可以确定接收构成一个波束的带电粒子的一个或多个感测元件。例如，传感器表面400上的斑410可以由一个波束形成，如图4所示，并且一些感测元件(例如，包括感测元件311、312、313和314)可以被确定为接收形成一个波束的带电粒子，而其他感测元件(例如，包括感测元件315和316)可以被确定为未接收形成波束的带电粒子。在第二模式下，检测器300可以操作以检测个体波束的波束强度。在第二模式下，检测器300可以共同测量来自多个感测元件的信号，这些感测元件接收形成一个个体波束的带电粒子。例如，检测器300可以测量来自形成斑410的感测元件(例如，包括感测元件311、312、313和314)的信号的总和，在图4中，这些感测元件被涂成灰色。通常，多个感测元件可以接收一个个体波束的带电粒子，并且因此，来自多个感测元件的信号的总和可以不需要在一段时间内进行积分以获取有意义的信号电平。在第二模式下，检测器300可以检测波束强度而不对一段时间内的信号进行积分，并且因此检测器300可以高速操作。
虽然图4仅示出了传感器表面400上的一个波束(即，斑410)，但根据本公开的一些实施例，多个波束可以同时着陆在传感器表面400上。因此，在第二模式下，可以使用与多个波束相对应的多个电路来检测多个波束中的每个波束的波束强度。例如，检测器300可以包括读出IC中的38×38个通道，以检测1444个波束的波束强度。随着由检查系统(例如，图1的EBI系统100或图2的波束工具104)使用的一次电子束的数目增加以获取更高的效率和更快的速度，将使用的读出通道的数目增加。然而，现有检测系统可以容纳的读出通道的数目可能受到检测系统的读出IC的有限管芯尺寸或芯片面积的限制。根据本公开的一些实施例，可以在带电粒子束检测器中提供可以在两种模式(即，第一模式和第二模式)下使用的读出电路。
此外，在第二模式下，现有检测系统可能会受到针对多个波束多个读出通道之间的带宽不均匀的影响。在一些实施例中，直到检测器通过第一模式操作扫描每个感测元件，多个波束在传感器表面400上的位置才是已知的，并且多个波束的尺寸可以是不均匀的。直到检测器完成第一模式操作，才能够知道在第二模式下哪个感测元件和多少感测元件将连接到哪个读出通道。此外，接收形成一个波束的带电粒子的感测元件的数目可以不同于接收形成另一波束的带电粒子的感测元件的数目。在一些实施例中，每个感测元件可以具有与其他感测元件不同的尺寸或特性。在一些实施例中，多个读出通道之间的输入容量可能是不均匀的，这可能导致多个读出通道之间的带宽是不均匀的。当多个读出通道具有不同的系统带宽时，晶片的图像重构质量可能会劣化。根据本公开的一些实施例，可以在处理多个波束的多个通道之间实现均匀的带宽，这使得能够提高重构图像质量。根据本公开的一些实施例，在感测元件连接到或被确定为连接到读出通道以用于其第二模式操作之后，可以调节读出通道的带宽。
现在参考图5，图5是与本公开的实施例一致的与传感器层相关联的读出电路的示意图。电路500可以设置在检测器的感测元件级，诸如图2的电子检测装置244。根据本公开的一些实施例，电路500可以在两种不同操作模式下操作，即，波束检测模式(即，第一模式)和波束强度检测模式(例如，第二模式)。电路500可以是多个信号处理电路(例如，图3A中的321至324)中的一个，每个信号处理电路被提供给对应感测元件(例如，在图3A中的311至314)。在一些实施例中，检测器可以仅包括一个感测元件，并且可以仅提供一个电路500。在一些实施例中，电路500可以设置在检测器中的形成有感测元件的层中(例如，与感测元件集成)，或者设置在另一层中。例如，电路500可以设置在图3的传感器层301中，或者可以设置在另一层中。在一些实施例中，信号处理电路中的一些信号处理电路(例如，图3A中的321至324)可以具有能够在第一模式和第二模式下操作的电路500，而一些其他信号处理电路可以具有能够在一种模式(例如，第一模式)下操作的电路，因为在工具(例如，图2的工具104)中使用的波束数目可以小于在检测器中使用的感测元件的数目。
根据本公开的一些实施例，电路500可以被配置为处理从传感器层301生成的信号。传感器层301可以被配置为生成对入射在传感器表面400上的带电粒子的响应。在一些实施例中，传感器层301的一个或多个感测元件可以通信地耦合到电路500。电荷或电流可以响应于带电粒子的到达而在感测元件内生成，并且可以被馈送到连接到感测元件的电路500。在一些实施例中，在第一模式下，一个感测元件可以连接到电路500，并且在第二模式下，一组多个感测元件可以连接到电路500。在一些实施例中，(多个)感测元件与电路500之间的连接可以通过(多个)感测元件、电路500和开关之间的一个或多个开关和布线路径来实现。
如图5所示，电路500包括放大器510、连接在放大器510的第一输入端子511与放大器510的输出端子513之间的第一电阻器R1、以及连接在第一输入端子511与输出端子513之间的第一电容器C1。在一些实施例中，电路500还可以包括与第一电阻器R1串联连接在放大器510的第一输入端子511与第二输入端子512之间的第一开关S1。放大器510的第一输入端子511可以耦合到传感器层301以接收来自传感器层301的信号。放大器510的第二输入端子512可以耦合到参考电压Vref。在一些实施例中，参考电压Vref可以被设置为非零电压。在一些实施例中，第一输入端子511可以是放大器510的反相输入端子，并且第二输入端子512可以是放大器的非反相输入端子，如图5所示。放大器510可以被配置为具有低输入阻抗，使得所有或基本上所有的电荷在传感器层301中生成之后从感测元件被快速地提取。
根据本公开的一些实施例，电路500被配置为在两种不同模式下操作，即，第一模式和第二模式。根据本公开的一些实施例，第一电容器C1可以针对每个模式具有不同功能。例如，第一电容器C1可以被配置为在第一模式下作为积分电容器进行操作并且在第二模式下作为反馈电容器进行操作。
在下文中，将解释电路500在第一模式下的操作。在第一模式下，传感器层301的一个感测元件可以连接到电路500。感测元件可以被配置为在被施加偏压的情况下操作，使得耗尽区形成在感测元件中，该耗尽区可以用作进入的带电粒子的捕获区。进入的带电粒子可以与感测元件的材料相互作用，并且可以通过冲击电离生成电荷。如图5所示，感测元件可以由并联的二极管DIN和输入电容器CIN表示。在一些实施例中，二极管DIN可以响应于进入的带电粒子而生成输入电流IIN。输入电容器CIN可以表示PIN二极管结电容。在一些实施例中，可以为附加电路系统(例如，其他电气组件或布线)提供二极管，并且二极管及其相关联的电路系统可以被建模为电路。
在第一模式下，电路500可以被配置为作为特定时间段内的输入信号的积分器进行操作。在第一模式下，可以通过断开第一开关S1来将第一电阻器R1断开连接。在一些实施例中，第一电阻器R1可以是可调节电阻器，并且第一电阻器R1的电阻值可以被设置为大值，使得第一电阻器R1起到好像断开连接达特定时间段以进行积分的作用。在第一模式下，放大器510可以作为电荷转移放大器进行操作，并且对特定时间段内的输入电流IIN进行积分。
在第一模式下，第一电容器C1用作积分电容器。放大器510可以通过在特定时间段内将电荷充电到第一电容器C1上来对输入电流IIN进行积分。放大器510的输出信号Aout可以是与在特定时间段内的输入电流IIN的积分成比例的输出电压。放大器510的输出信号Aout的幅度可以与积分的时间长度成比例。在一些实施例中，可以通过调节第一电容器C1的电容值来控制放大器510的放大增益。根据电容器的电荷电压关系，放大器510的增益可以与第一电容器C1的电容值成反比。例如，为了增加放大器510的增益，可以将第一电容器C1调节为具有较小电容值。相反，为了减小放大器的增益，可以将第一电容器C1调节为具有较大电容值。
根据本公开的一些实施例，电路500还可以包括连接在放大器510的第一输入端子511与输出端子513之间的第二开关S2。第二开关S2可以是在第一模式下使用的用于积分的复位开关。在一些实施例中，输入信号IIN的积分可以在特定时间段内进行积分。在特定时间段之后，第二开关S2可以闭合，使得第一电容器C1可以被放电，并且因此没有电荷保留在第一电容器C1上，以用于下一积分间隔。在第一电容器C1完全放电之后，第二开关S2可以断开以用于下一积分过程。
现在，将解释电路500在第二模式下的操作。在第二模式下，传感器层301的多个感测元件可以连接到电路500。例如，接收形成一个波束的带电粒子的多个感测元件可以连接到电路500。虽然图5中未示出，但当多个感测元件连接到电路500时，多个感测元件可以并联连接。例如，多对二极管DIN和输入电容器CIN可以并联连接。在该示例中，输入电流IIN可以是来自多个二极管DIN的多个输入电流的总和，并且总输入电容可以是多个输入电容器CIN的电容的总和。
在第二模式下，通过闭合第一开关S1来连接第一电阻器R1。在第二模式下，电路500可以被配置为将放大器510作为跨阻放大器进行操作。放大器510可以被配置为将输入电流IIN转换为成比例的输出电压，即，输出信号Aout。在一些实施例中，第一电阻器R1可以是可调节电阻器，并且第一电阻器R1的电阻值可以被设置以控制放大器510的增益。在第二模式下，放大器510的输出信号Aout与第一电阻器R1的电阻值成比例。在一些实施例中，放大器510的输出信号Aout可以基于输入电流IIN和第一电阻器R1的电阻值来确定。在一些实施例中，可以调节第一电阻器R1的电阻值以获取放大器510的目标增益，例如，根据设计要求等。
在第二模式下，第一电容器C1可以操作以稳定电路500的操作。放大器510可以包括在其输入端子间的输入电容和杂散电容的一些值，这可能导致输出漂移和振铃振荡，从而使得整个电路不稳定。在一些实施例中，第一电容器C1可以用于通过与第一电阻器R1并联连接在放大器510的第一输入端子511与输出端子513之间来解决电路500的这样的问题。
在第二模式下，电路500的带宽可以取决于第一电容器C1的电容值。放大器或包括放大器的电路的带宽可以定义为放大器的增益高于其最大输出值的70.7％或-3dB(其中0dB是最大值)的频率范围。应当理解，放大器或包括放大器的电路的操作在该带宽内是稳定的。在一些实施例中，为了在等于或小于特定带宽频率fp的整个范围内获取放大器或包括放大器的电路的稳定操作，可以将反馈电容器的电容值设置为满足下面的式子1：
根据本公开的一些实施例，可以通过控制第一电容器C1的电容值来调节电路500的带宽。在一些实施例中，第一电容器C1可以是可调电容器，并且第一电容器C1的电容值可以被设置以控制放大器510或电路500的带宽。
放大器510或电路500的带宽可以由第一电容器C1和传感器层301的输入电容CIN来确定。在一些实施例中，电路500可以具有目标带宽或目标带宽范围，使得可以充分地重构晶片的图像。在第二模式下，连接到电路500的感测元件或连接到电路500的感测元件的数目可以根据传感器表面400上的波束尺寸或波束位置而改变。由此，连接到电路500的输入电容CIN可以针对每个波束而改变，并且电路500的总带宽可以根据所连接的输入电容CIN而改变。在一些实施例中，可以调节第一电容器C1的电容值，使得电路500或放大器510具有特定范围的带宽或特定带宽，而与所连接的感测元件或输入电容CIN无关。在一些实施例中，可以调节第一电容器C1的电容值，使得电路500或放大器510可以具有恒定带宽，而与所连接的感测元件或所连接的感测元件的数目无关。例如，当连接具有较小电容的输入电容器CIN时，可以将第一电容器C1调节为具有较大电容值，以减小电路500或放大器510的带宽。相反，当连接具有较大电容的输入电容器CIN时，可以将第一电容器C1调节为具有较小电容值，以增加电路500或放大器510的带宽。
在一些实施例中，检测器300可以具有多个通道，例如，如图5所示的k个通道。在一些实施例中，每个通道可以实现电路500。在一些实施例中，接收形成第一波束的带电粒子的第一组感测元件可以连接到第一通道的电路(例如，电路500)，并且接收形成第二波束的带电粒子的第二组感测元件可以连接到第二通道的电路(例如，电路500)。类似地，接收形成第k波束的带电粒子的第k组感测元件可以连接到第k通道的电路(例如，电路500)。由于波束在传感器表面上可以具有彼此不同的尺寸，并且接收形成各个波束的带电粒子的感测元件也可以针对各个波束而不同，所以连接到电路500的输入电容器CIN的电容值可以针对每个通道而不同。检测器可以在多个通道(例如，通道1至k)上具有均匀的带宽，以充分重构晶片的图像。在一些实施例中，可以调节多个通道的第一电容器C1的电容值以控制对应电路的系统带宽，使得多个通道1至k具有均匀的带宽。虽然关于第一通道1上的电路500解释了一些实施例，但是应当理解，本公开可以应用于多个通道。
再次参考图5，电路500还可以包括模数转换器(ADC)520。在一些实施例中，ADC520可以在两种模式下起相同的作用。在图5中，ADC 520可以通信地耦合到放大器510的输出端子513，以将放大器510的模拟输出信号(例如，输出信号Aout)转换为数字信号。电路500还可以包括用于其他功能的其他电路。例如，电路500还可以包括在放大器510与ADC 520之间的附加放大器，使得在放大器510的输出信号Aout被输入到ADC 520之前，输出信号Aout可以被进一步放大或修改。在一些实施例中，ADC 520可以包括通信地耦合到用于读取和解释由ADC 520转换的数字信号的组件(例如，检测器300的读出层302内部或外部的组件)的输出端子。在一些实施例中，数字输出信号Dout可以传输到数据处理级(例如，图2中的图像处理系统290)。
在一些实施例中，电路500还可以包括连接在放大器510的第一输入端子511处的第二电容器C2。在一些实施例中，第二电容器C2可以在第一输入端子511处与输入电容器CIN并联连接。当连接到电路500的输入电容器CIN太小时，电路500可能变得不稳定。在一些实施例中，电路500还可以包括第三开关S3，使得第二电容器C2到电路500的连接可以由第三开关S2控制。例如，当输入电容CIN小于某个阈值时，第三开关S3闭合，使得第二电容器C2连接到电路500。相反，当输入电容CIN等于或大于某个阈值时，第三开关S3保持断开，使得第二电容C2不连接到电路500。
根据本公开的一些实施例，电路500还可以包括被配置为确定电路500的系统带宽的带宽测试器530。在一些实施例中，测试电流ITEST可以由带宽测试器530提供给放大器510的第一输入端子511。在一些实施例中，带宽测试器530可以包括被配置为生成测试电流ITEST的电流发生器。如图5所示，测试电流ITEST可以经由第二电阻器R2被提供给电路500，以增加系统的稳定性。如图5所示，电路500还可以包括第四开关S4，使得带宽测试器530到电路500的连接可以由第四开关S4控制。
在一些实施例中，带宽测试器530可以在校准阶段通过闭合第四开关S4耦合到电路500。在一些实施例中，可以在电路500的第一模式操作之后且在电路500的第二模式操作之前执行校准。例如，在电路500的第一模式操作之后，可以确定哪些感测元件以及有多少感测元件连接到电路500。在将所确定的感测元件耦合到放大器510的第一输入端子511之后，可以闭合第四开关S4以将带宽测试器530耦合到电路500，并且可以开始校准阶段。根据一些实施例，在向电路500施加测试电流ITEST之后，可以基于电路500的输出信号的形状来确定电路500的系统带宽。
在校准阶段，测试电流ITEST耦合到第一输入端子511。在一些实施例中，第四开关S4可以在将测试电流ITEST馈送到第一输入端子511特定时间段之后断开。一旦第四开关S4断开，就停止向电路500馈送测试电流ITEST。在一些实施例中，在停止测试电流ITEST的馈送之后，可以基于输出信号(例如，输出信号Aout或数字输出信号Dout)来确定电路500的系统带宽。在一些实施例中，可以在停止测试电流ITEST的馈送之后基于输出信号的形状来确定电路500的系统带宽。
图6示出了电路500的输出信号，其可以指示系统带宽。在图6中，测试电流ITEST的释放时间表示为T1。如图6所示，输出信号的幅度可以保持在第一电平V1，并且在释放时间T1之后，输出信号可以开始从第一电平V1下降到第二电平V2。在释放时间T1之后，输出信号可以示出从第一电平V1到第二电平V2的指数衰减。在一些实施例中，第二电平V2可以是在不施加测试电流ITEST的情况下电路500的输出信号的幅度，并且第一电平V1可以是在施加测试电流ITEST的情况下电路500的输入信号的幅度。在一些实施例中，可以基于从第一电平V1到第二电平V2的衰减速率来确定电路500的系统带宽。当电路500具有较低带宽时，输出信号的衰减速率可以较低，并且输出信号从第一电平V1到第二电平V2的衰减可能需要更长的时间。例如，第一信号601的衰减速率大于第二信号602的衰减速率，这可以表示第一信号601指示较高的系统带宽，而第二信号602指示较低的系统带宽。在一些实施例中，可以通过观察或测量电路500的输出信号的衰减速率或衰减速度来确定电路500的系统带宽。
虽然根据图6说明了基于电路500的输出信号的衰减形状来确定电路500的系统带宽，但将理解，可以类似地基于在将测试电流ITEST施加到电路500之后电路500的输出信号的增长形状来确定电路500的系统宽度。当开始向电路500提供测试电流ITEST时，电路500的输出信号可以开始从一个电平(例如，图6中的第二电平V2)上升到另一电平(例如，图6中的第一电平V1)，这未示出。输出信号可以示出从第二电平V2到第一电平V1的指数增长。在一些实施例中，可以基于从第二电平V2到第一电平V1的增长速率或增长速度来确定电路500的系统带宽。当电路500具有较低带宽时，输出信号的增长速率可以较低，并且输出信号从第二电平V2到第一电平V1的增长可能需要更长的时间。在一些实施例中，还可以通过观察或测量电路500的输出信号的增长速率或增长速度来确定电路500的系统带宽。
根据本公开的一些实施例，可以基于所确定的系统带宽和电路500的目标带宽来调节电路500的系统带宽。在一些实施例中，可以通过调节第一电容器C1的电容值来控制电路500的系统带宽。例如，当所确定的系统带宽小于目标带宽时，可以将第一电容器C1调节为具有更小的电容值，以增加总体系统带宽。相反，当所确定的系统带宽大于目标带宽时，可以将第一电容器C1调节为具有更大的电容值，以减小总体系统带宽。
虽然检测器的多个通道可以包括它们自己的带宽测试器530，但根据本公开的一些实施例，一个带宽测试器可以由多个通道共享。例如，每个通道可以经由其自己的开关和电阻器耦合到带宽测试器530，并且测试电流ITEST可以通过控制开关被同时或顺序地提供给多个通道。
再次参考图5，电路500还可以包括偏移微调器540。在一些实施例中，偏移微调器540可以被配置为补偿放大器510的输出信号Aout中的偏移。在放大器510的输出端子513处产生零伏特所需要的输入电压与零伏特之间可能存在较小差异。输入电压可以是放大器510的第一输入端子511与第二输入端子512之间的电势差。当输入电压为零时，放大器510可以在输出端子513处产生非零电压。在本公开的一些实施例中，偏移微调器540可以向电路500提供补偿电流ICOM。在一些实施例中，可以提供补偿电流ICOM来补偿偏移输入电压，使得放大器510可以在输入电压为零时产生零伏特。在一些实施例中，偏移微调器540可以经由第五开关S5连接到电路500，如图5所示，使得偏移微调器540到电路500的连接可以由第五开关S5控制。在一些实施例中，偏移微调器540可以耦合到放大器510的第一输入端子511。即使当感测元件没有接收到带电粒子时，感测元件中的二极管也可能生成电流(称为暗电流)，这导致对来自传感器层的信号的错误解释。在一些实施例中，偏移微调器540可以用于补偿来自传感器层301的暗电流。
根据本公开的一些实施例，可以在带电粒子束检测器中提供读出电路，该读出电路可以用于波束检测模式和波束强度检测模式。根据本公开的一些实施例，一个电容器组件可以用于在两种不同模式下执行不同角色。根据本公开的一些实施例，可以减轻或解决由于带电粒子束检测器或检测系统的读出IC上的有限面积而发生的一些问题。根据本公开的一些实施例，读出电路可以被控制为具有恒定带宽，而与所连接的感测元件或所连接的感测元件的数目无关。根据本公开的一些实施例，可以在处理多个波束的多个通道之间实现均匀的带宽，这使得能够提高重构图像质量。
图7是与本公开的实施例一致的操作读出电路的示例性方法的流程图。在一些实施例中，读出电路可以是图5所示的电路500。在一些实施例中，方法700可以由检测器(例如，图3A-图3C中的检测器300)执行。在一些实施例中，方法700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)执行。控制器可以包括被编程为实现方法700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)。
在步骤S710中，可以获取读出电路的操作模式。在一些实施例中，操作模式可以包括第一模式和第二模式。在一些实施例中，检测器或控制器可以接收指示第一模式或第二模式中的一个的指令。
在步骤S720中，可以根据在步骤S710中获取的操作模式来确定要连接到读出电路的(多个)感测元件。在步骤S720，可以根据所获取的操作模式(即，第一模式或第二模式)来确定哪个(哪些)感测元件或有多少感测元件要连接到电路500。在第一模式下，一个感测元件可以连接到电路500，并且在第二模式下，一组多个感测元件连接到电路500。在一些实施例中，一组多个感测元件可以是在传感器表面上接收形成一个波束的带电粒子的感测元件。
在步骤S730中，根据所获取的操作模式，可以基于在步骤S720中确定的(多个)感测元件来确定组件的组件参数或连接。在步骤S730，可以基于根据所确定的操作模式而连接到电路500的(多个)感测元件，来确定电路500的组件的参数或电路500中的组件的连接。
在第一模式下，放大器510可以作为电荷转移放大器进行操作，并且对特定时间段内的输入电流IIN进行积分。在一些实施例中，可以确定第一电阻器R1被断开连接或者第一电阻器R1的电阻值被设置为较大值，使得第一电阻器R1在特定时间段内起到断开连接的作用。在一些实施例中，可以确定第一电容器C1的电容值以获取电路500的目标增益。例如，为了增加放大器510的增益，可以将第一电容器C1的电容值确定为具有较小值。相反，为了减小放大器510的增益，可以将第一电容器C1的电容值确定为具有较大值。在一些实施例中，当输入电容器CIN的电容值小于特定阈值时，可以确定将第二电容器C2连接到电路500。在一些实施例中，可以确定将偏移微调器540连接到电路500，使得补偿电流ICOM可以被提供给电路500以补偿放大器510的输出信号Aout中的偏移或来自传感器层301的暗电流。
在第二模式下，放大器510可以作为跨阻放大器进行操作。在一些实施例中，可以确定第一电阻器R1被连接。在一些实施例中，可以确定第一电阻器R1的电阻值以获取电路500的目标增益。在一些实施例中，放大器510的输出信号Aout与第一电阻器R1的电阻值成比例。在一些实施例中，可以确定第一电容器C1的电容值以获取电路500的目标增益。例如，为了减小电路500的带宽，可以将第一电容器C1的电容值确定为具有较大值。相反，为了增加电路500的带宽，可以将第一电容器C1的电容值确定为具有较小值。在一些实施例中，为了确定第一电容器C1的电容值，可以使用带宽测试器530来测量或观察调节之前电路500的系统带宽。在一些实施例中，当输入电容器CIN的电容值等于或大于某个阈值时，可以确定第二电容器C2与电路500断开连接。在一些实施例中，可以确定将偏移微调器540连接到电路500，使得补偿电流ICOM可以被提供给电路500以补偿放大器510的输出信号Aout中的偏移或来自传感器层301的暗电流。
在步骤S740中，使读出电路基于所确定的组件参数或连接来在该操作模式下操作。在步骤S740，检测器或控制器使电路500基于所确定的电路500的组件的参数或电路500中的组件的连接来在对应模式下操作。当操作模式为第一模式时，电路500可以在第一模式下操作以检测带电粒子是否入射到相关联的感测元件上。当操作模式为第二模式时，电路500可以在第二模式下操作以根据形成一个波束的带电粒子入射到其上的多个感测元件的信号来检测波束强度。
可以提供与本公开的实施例一致的非暂态计算机可读介质，该介质存储用于根据图7的示例性流程图来检测带电粒子的控制器(例如，图1中的控制器109)的处理器的指令。例如，存储在非暂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部分地或全部地执行方法700。常见形式的非暂态介质包括例如软盘、柔性盘、硬盘、固态驱动器、磁带或任何其他磁性数据存储介质、光盘只读存储器(CD-ROM)、任何其他光学数据存储介质、具有孔图案的任何物理介质、随机存取存储器(RAM)、可编程只读存储器(PROM)、以及可擦除可编程只读存储器(EPROM)、FLASH-EPROM或任何其他闪存、非易失性随机存取存储器(NVRAM)、高速缓存、寄存器、任何其他存储器芯片或卡盒、以及其网络版本。
可以使用以下条款进一步描述实施例：
1.一种用于带电粒子检测器的电路，包括：
放大器，被配置为接收表示传感器层的输出的信号，并且包括第一输入端子和输出端子；
电容器，连接在所述第一输入端子与所述输出端子之间；以及
电阻器，与所述电容器并联连接在所述第一输入端子与所述输出端子之间；
其中所述电路被配置为在第一模式和第二模式下操作，并且
其中所述电容器可使用所述电容器的电容值调节，以使得能够对在所述第一模式下操作的所述电路的增益进行控制并且对在所述第二模式下操作的所述电路的带宽进行控制。
2.根据条款1所述的电路，还包括开关，所述开关与所述电阻器串联连接在所述第一输入端子与所述输出端子之间，
其中所述开关在所述第一模式下断开。
3.根据条款1或2所述的电路，其中所述电阻器可使用所述电阻器的电阻值调节，以使得能够对在所述第二模式下操作的所述电路的增益进行控制。
4.根据条款1至3中任一项所述的电路，其中所述传感器层的所述输出在所述第一模式下表示所述传感器层中的一个感测元件的输出，并且
其中所述传感器层的所述输出在所述第二模式下表示所述传感器层中的多个感测元件的输出。
5.根据条款1至4中任一项所述的电路，还包括：
测试器，被配置为向所述第一输入端子提供测试电流，其中所述测试电流使得所述电路能够生成指示所述电路的带宽的输出信号。
6.根据条款5所述的电路，其中所述测试器被配置为停止提供所述测试电流，从而使得所述电路能够生成具有衰减形状的所述输出信号，所述衰减形状指示所述电路的所述带宽。
7.根据条款5所述的电路，其中所述测试电流使得所述电路能够生成具有增长形状的所述输出信号，所述增长形状指示所述电路的所述带宽。
8.根据条款1至7中任一项所述的电路，还包括：
偏移微调器，被配置为向所述第一输入端子提供补偿电流，以使得能够补偿所述放大器的输出信号偏移。
9.根据条款1至8中任一项所述的电路，其中所述放大器被配置为在所述第一模式下作为电荷转移放大器进行操作，并且在所述第二模式下作为跨阻放大器进行操作。
10.一种带电粒子检测器，包括：
传感器层，包括多个感测元件；以及
电路，包括：
放大器，被配置为接收表示所述传感器层的输出的信号，并且包括第一输入端子和输出端子；
电容器，连接在所述第一输入端子与所述输出端子之间；以及
电阻器，与所述电容器并联连接在所述第一输入端子与所述输出端子之间，
其中所述电路被配置为在第一模式和第二模式下操作，并且
其中所述电容器可使用所述电容器的电容值调节，以使得能够对在所述第一模式下操作的所述电路的增益进行控制并且对在所述第二模式下操作的所述电路的带宽进行控制。
11.根据条款9所述的检测器，其中所述电路还包括：
开关，与所述电阻器串联连接在所述第一输入端子与所述输出端子之间，
其中所述开关在所述第一模式下断开。
12.根据条款10或11所述的检测器，其中所述电阻器可使用所述电阻器的电阻值调节，以使得能够对在所述第二模式下操作的所述电路的增益进行控制。
13.根据条款10至12中任一项所述的检测器，其中所述传感器层的所述输出在所述第一模式下表示所述多个感测元件中的一个感测元件的输出，并且
其中所述传感器层的所述输出在所述第二模式下表示所述多个感测元件中的一组多个感测元件的输出。
14.根据条款10至13中任一项所述的检测器，其中所述电路还包括：
测试器，被配置为向所述第一输入端子提供测试电流，其中所述测试电流使得所述电路能够生成指示所述电路的带宽的输出信号。
15.根据条款14所述的检测器，其中所述测试器被配置为停止提供所述测试电流，从而使得所述电路能够生成具有衰减形状的所述输出信号，所述衰减形状指示所述电路的所述带宽。
16.根据条款14所述的检测器，其中所述测试电流使得所述电路能够生成具有增长形状的所述输出信号，所述增长形状指示所述电路的所述带宽。
17.根据条款10至16中任一项所述的检测器，其中所述电路还包括：
偏移微调器，被配置为向所述第一输入端子提供补偿电流，以使得能够补偿所述放大器的输出信号偏移。
18.根据条款10至17中任一项所述的检测器，其中所述放大器被配置为在所述第一模式下作为电荷转移放大器进行操作，并且在所述第二模式下作为跨阻放大器进行操作。
19.一种用于操作用于带电粒子检测器的电路的计算机实现的方法，所述方法包括：
获取所述电路的操作模式，所述操作模式包括第一模式和第二模式，其中所述电路包括：
放大器，被配置为接收表示传感器层的输出的信号，并且具有第一输入端子和输出端子，以及
电容器，连接在所述第一输入端子与所述输出端子之间；
根据所获取的操作模式来确定所述传感器层中要连接到所述电路的一组一个或多个感测元件，其中在所述第一模式下，一个感测元件耦合到所述电路，并且在所述第二模式下，一组多个感测元件耦合到所述电路；
根据所获取的操作模式基于所确定的一组一个或多个感测元件来确定所述电容器的电容值；以及
使所述电路基于所述电容器的所确定的电容值在所获取的操作模式下操作，
其中所述电容器的所述电容值被确定以在所述第一模式下获取所述电路的目标增益并且在所述第二模式下获取所述电路的目标带宽。
20.根据条款19所述的方法，其中所述电路还包括电阻器，所述电阻器与所述电容器并联连接在所述第一输入端子与所述输出端子之间。
21.根据条款20所述的方法，其中所述电路还包括开关，所述开关与所述电阻器串联连接在所述第一输入端子与所述输出端子之间，并且
其中当所述操作模式是所述第一模式时，所述开关被配置为断开。
22.根据条款20或21所述的方法，还包括：当所述操作模式是所述第二模式时，确定所述电阻器的电阻值以获取所述电路的目标增益。
23.根据条款22所述的方法，还包括：
基于所确定的电阻值调节所述电阻器的所述电阻值，以使所述电路在所述第二模式下操作。
24.根据条款19至23中任一项所述的方法，其中所述传感器层的所述输出在所述第一模式下表示所述一个感测元件的输出，并且
其中所述传感器层的所述输出在所述第二模式下表示所述一组多个感测元件的输出。
25.根据条款19至24中任一项所述的方法，其中确定所述电容器的所述电容值包括：
基于通过向所述第一输入端子提供测试电流而生成的所述电路的输出信号来确定所述电容器的所述电容值，其中所述输出信号指示所述电路的带宽。
26.根据条款25所述的方法，其中确定所述电容器的所述电容值包括：
响应于停止提供所述测试电流，基于所述电路的所述输出信号的衰减形状来确定所述电容器的所述电容值，其中所述输出信号的所述衰减形状指示所述电路的所述带宽。
27.根据条款25所述的方法，其中确定所述电容器的所述电容值包括：
响应于提供所述测试电流，基于所述电路的所述输出信号的增长形状来确定所述电容器的所述电容值，其中所述输出信号的所述增长形状指示所述电路的所述带宽。
28.根据条款19至27中任一项所述的方法，其中所述放大器被配置为在所述第一模式下作为电荷转移放大器进行操作，并且在所述第二模式下作为跨阻放大器进行操作。
29.根据条款19至28中任一项所述的方法，其中使所述电路在所获取的操作模式下操作包括基于所确定的电容值来调节所述电容器的所述电容值。
30.一种非暂态计算机可读介质，存储指令集，所述指令集由系统的至少一个处理器可执行以使所述系统执行用于操作用于带电粒子检测器的电路的方法，所述方法包括：
获取所述电路的操作模式，所述操作模式包括第一模式和第二模式，其中所述电路包括：
放大器，被配置为接收表示传感器层的输出的信号，并且具有第一输入端子和输出端子，以及
电容器，连接在所述第一输入端子与所述输出端子之间；
根据所获取的操作模式来确定所述传感器层中要连接到所述电路的一组一个或多个感测元件，其中在所述第一模式下，一个感测元件耦合到所述电路，并且在所述第二模式下，一组多个感测元件耦合到所述电路；
根据所获取的操作模式基于所确定的一组一个或多个感测元件来确定所述电容器的电容值；以及
使所述电路基于所述电容器的所确定的电容值在所获取的操作模式下操作，
其中所述电容器的所述电容值被确定以在所述第一模式下获取所述电路的目标增益并且在所述第二模式下获取所述电路的目标带宽。
31.根据条款30所述的计算机可读介质，其中所述电路还包括电阻器，所述电阻器与所述电容器并联连接在所述第一输入端子与所述输出端子之间。
32.根据条款31所述的计算机可读介质，其中所述电路还包括开关，所述开关与所述电阻器串联连接在所述第一输入端子与所述输出端子之间，并且
其中当所述操作模式是所述第一模式时，所述开关被配置为断开。
33.根据条款31或32所述的计算机可读介质，其中所述指令集由所述系统的至少一个处理器可执行以使所述系统进一步执行：
当所述操作模式是所述第二模式时，确定所述电阻器的电阻值以获取所述电路的目标增益。
34.根据条款33所述的计算机可读介质，其中所述指令集由所述系统的至少一个处理器可执行以使所述系统进一步执行：
基于所确定的电阻值调节所述电阻器的所述电阻值，以使所述电路在所述第二模式下操作。
35.根据条款30至34中任一项所述的计算机可读介质，其中所述传感器层的所述输出在所述第一模式下表示所述一个感测元件的输出，并且
其中所述传感器层的所述输出在所述第二模式下表示所述一组多个感测元件的输出。
36.根据条款30至35中任一项所述的计算机可读介质，其中在确定所述电容器的所述电容值时，所述指令集由所述系统的至少一个处理器可执行以使所述系统进一步执行：
基于通过向所述第一输入端子提供测试电流而生成的所述电路的输出信号来确定所述电容器的所述电容值，其中所述输出信号指示所述电路的带宽。
37.根据条款36所述的计算机可读介质，其中在确定所述电容器的所述电容值时，所述指令集由所述系统的至少一个处理器可执行以使所述系统进一步执行：
响应于停止提供所述测试电流，基于所述电路的所述输出信号的衰减形状来确定所述电容器的所述电容值，其中所述输出信号的所述衰减形状指示所述电路的所述带宽。
38.根据条款36所述的计算机可读介质，其中在确定所述电容器的所述电容值时，所述指令集由所述系统的至少一个处理器可执行以使所述系统进一步执行：
响应于提供所述测试电流，基于所述电路的所述输出信号的增长形状来确定所述电容器的所述电容值，其中所述输出信号的所述增长形状指示所述电路的所述带宽。
39.根据条款30至38中任一项所述的计算机可读介质，其中所述放大器被配置为在所述第一模式下作为电荷转移放大器进行操作，并且在所述第二模式下作为跨阻放大器进行操作。
40.根据条款30至39中任一项所述的计算机可读介质，其中在使所述电路在所获取的操作模式下操作时，所述指令集由所述系统的至少一个处理器可执行以使所述系统进一步执行：
基于所确定的电容值来调节所述电容器的所述电容值。
41.一种用于带电粒子检测器的电路，包括：
第一通道，包括：
第一放大器，被配置为接收表示第一组感测元件的第一输出的第一信号，并且包括第一输入端子和第一输出端子；
第一电容器，连接在所述第一输入端子与所述第一输出端子之间；以及
第一电阻器，与所述第一电容器并联连接在所述第一输入端子与所述第一输出端子之间，以及
第二通道，包括：
第二放大器，被配置为接收表示第二组感测元件的第二输出的第二信号，并且包括第二输入端子和第二输出端子；
第二电容器，连接在所述第二输入端子与所述第二输出端子之间；以及
第二电阻器，与所述第二电容器并联连接在所述第二输入端子与所述第二输出端子之间，
其中所述第一通道和所述第二通道被配置为通过调节所述第一电容器或所述第二电容器的电容值而被控制为具有相等增益。
42.根据条款41所述的电路，其中所述第一电阻器可使用所述电阻器的电阻值调节以控制所述第一通道的增益。
43.根据条款41或42所述的电路，其中所述第一电容器的经调节的电容值不同于所述第二电容器的经调节的电容值。
图中的框图可以说明根据本公开的各种示例性实施例的系统、方法和计算机硬件或软件产品的可能实现的架构、功能和操作。在这点上，示意图中的每个框可以表示可以使用诸如电子电路等硬件来实现的某些算术或逻辑运算处理。框还可以表示包括用于实现指定逻辑功能的一个或多个可执行指令的代码的模块、段或部分。应当理解，在一些替代实现中，框中指示的功能可以不按图中所示的顺序出现。例如，根据所涉及的功能，连续示出的两个框可以基本上同时执行或实现，或者两个框有时可以按相反的顺序执行。也可以省略一些框。还应当理解，框图的每个框以及框的组合可以通过执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统来实现，或者通过专用硬件和计算机指令的组合来实现。
应当理解，本公开的实施例不限于上文所述和附图中所示的确切构造，并且在不脱离其范围的情况下可以进行各种修改和改变。例如，带电粒子检查系统可以只是与本公开的实施例一致的带电粒子束系统的一个示例。

Claims (15)

1.一种用于带电粒子检测器的电路，包括：
放大器，被配置为接收表示传感器层的输出的信号，并且包括第一输入端子和输出端子；
电容器，连接在所述第一输入端子与所述输出端子之间；以及
电阻器，与所述电容器并联连接在所述第一输入端子与所述输出端子之间；
其中所述电路被配置为在第一模式和第二模式下操作，并且
其中所述电容器能够使用所述电容器的电容值调节，以使得能够对在所述第一模式下操作的所述电路的增益进行控制，并且对在所述第二模式下操作的所述电路的带宽进行控制。
2.根据权利要求1所述的电路，还包括开关，所述开关与所述电阻器串联连接在所述第一输入端子与所述输出端子之间，
其中所述开关在所述第一模式下断开。
3.根据权利要求1所述的电路，其中所述电阻器能够使用所述电阻器的电阻值调节，以使得能够对在所述第二模式下操作的所述电路的增益进行控制。
4.根据权利要求1所述的电路，其中所述传感器层的所述输出在所述第一模式下表示所述传感器层中的一个感测元件的输出，并且
其中所述传感器层的所述输出在所述第二模式下表示所述传感器层中的多个感测元件的输出。
5.根据权利要求1所述的电路，还包括：
测试器，被配置为向所述第一输入端子提供测试电流，其中所述测试电流使得所述电路能够生成指示所述电路的带宽的输出信号。
6.根据权利要求5所述的电路，其中所述测试器被配置为停止提供所述测试电流，从而使得所述电路能够生成具有衰减形状的所述输出信号，所述衰减形状指示所述电路的所述带宽。
7.根据权利要求5所述的电路，其中所述测试电流使得所述电路能够生成具有增长形状的所述输出信号，所述增长形状指示所述电路的所述带宽。
8.根据权利要求1所述的电路，还包括：
偏移微调器，被配置为向所述第一输入端子提供补偿电流，以使得能够补偿所述放大器的输出信号偏移。
9.根据权利要求1所述的电路，其中所述放大器被配置为在所述第一模式下作为电荷转移放大器进行操作，并且在所述第二模式下作为跨阻放大器进行操作。
10.一种带电粒子检测器，包括：
传感器层，包括多个感测元件；以及
电路，包括：
放大器，被配置为接收表示所述传感器层的输出的信号，并且包括第一输入端子和输出端子；
电容器，连接在所述第一输入端子与所述输出端子之间；以及
电阻器，与所述电容器并联连接在所述第一输入端子与所述输出端子之间，
其中所述电路被配置为在第一模式和第二模式下操作，并且
其中所述电容器能够使用所述电容器的电容值调节，以使得能够对在所述第一模式下操作的所述电路的增益进行控制，并且对在所述第二模式下操作的所述电路的带宽进行控制。
11.根据权利要求9所述的检测器，其中所述电路还包括：
开关，与所述电阻器串联连接在所述第一输入端子与所述输出端子之间，
其中所述开关在所述第一模式下断开。
12.根据权利要求10所述的检测器，其中所述电阻器能够使用所述电阻器的电阻值调节，以使得能够对在所述第二模式下操作的所述电路的增益进行控制。
13.根据权利要求10所述的检测器，其中所述传感器层的所述输出在所述第一模式下表示所述多个感测元件中的一个感测元件的输出，并且
其中所述传感器层的所述输出在所述第二模式下表示所述多个感测元件中的一组多个感测元件的输出。
14.根据权利要求10所述的检测器，其中所述电路还包括：
测试器，被配置为向所述第一输入端子提供测试电流，其中所述测试电流使得所述电路能够生成指示所述电路的带宽的输出信号。
15.根据权利要求14所述的检测器，其中所述测试器被配置为停止提供所述测试电流，从而使得所述电路能够生成具有衰减形状的所述输出信号，所述衰减形状指示所述电路的所述带宽。
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