TW202217904A - 電子計數偵測裝置之感測元件位準電路系統設計 - Google Patents

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Abstract

一種帶電粒子束偵測器，其可包括一電路，該電路具有：一儲存胞元，其經組態以接收表示一感測元件之一輸出之一信號；一儲存胞元多工器，其經組態以將表示該感測元件之該輸出之該信號選擇性地傳輸至該儲存胞元；一臨限值偵測器，其經組態以比較表示該感測元件之該輸出之該信號與一臨限值；及一轉換器，其經組態以對自該儲存胞元傳輸之一信號執行信號處理。

Description

電子計數偵測裝置之感測元件位準電路系統設計
本文中之描述係關於可適用於帶電粒子束系統之領域中的偵測器，且更特定言之，係關於可適用於使用帶電粒子計數之帶電粒子偵測的系統及方法。
偵測器可用於感測可實體觀測到之現象。舉例而言，諸如電子顯微鏡之帶電粒子束工具可包含接收自樣本投影之帶電粒子並輸出偵測信號之偵測器。偵測信號可用以重建構受檢測樣本結構之影像，且可用以例如顯露樣本中之缺陷。樣本中之缺陷之偵測在可包括較大數目個經密集封裝之小型化積體電路(IC)組件的半導體裝置之製造中愈來愈重要。可出於此目的提供檢測系統。
隨著半導體裝置不斷小型化，檢測系統可能會在帶電粒子束工具中使用愈來愈低的射束電流。現有偵測系統可受到信雜比(SNR)及系統產出量限制，尤其在射束電流減小至(例如)微微安培範圍時。已提議電子計數以增強SNR且增大電子束檢測系統中之產出量，其中入射電子束之強度係藉由對到達偵測器之電子的數目進行計數且接著分析電子到達事件之頻率來獲取。然而，用以實施電子計數之基本電路系統可歸因於電子到達事件之機率性(例如隨機)性質而面臨困難，且可遇到高誤計數率。因此需要偵測系統及方法之改良。
本發明之實施例提供用於基於帶電粒子束進行偵測之系統及方法。在一些實施例中，可提供一種帶電粒子束系統，其包括一偵測器。該偵測器可包括可用於計數帶電粒子之一電路。該電路可包括：一儲存胞元，其經組態以接收表示一感測元件之一輸出之一信號；一儲存胞元多工器，其經組態以將表示該感測元件之該輸出之該信號選擇性地傳輸至該儲存胞元；一臨限值偵測器，其經組態以比較表示該感測元件之該輸出之該信號與一臨限值；及一轉換器，其經組態以對自該儲存胞元傳輸之一信號執行信號處理。
應理解，前文一般描述及以下詳細描述兩者僅為例示性及解釋性的，且並不限定如可主張之所揭示實施例。
現在將詳細參考例示性實施例，在圖式中說明該等例示性實施例之實例。以下描述參考隨附圖式，其中除非另外表示，否則不同圖式中之相同編號表示相同或相似元件。例示性實施例之以下描述中所闡述之實施並不表示符合本發明之所有實施。取而代之，其僅為符合關於可在所附申請專利範圍中敍述之主題之態樣的設備、系統及方法之實例。
電子裝置係由形成於被稱為基板之矽塊上的電路構成。許多電路可一起形成於同一矽塊上且被稱為積體電路或IC。隨著技術進步，此等電路之大小已顯著地減小，使得電路中之許多電路可安裝於基板上。舉例而言，智慧型手機中之IC晶片可與拇指甲一樣小且仍可包括超過20億個電晶體，每一電晶體之大小不到人類毛髮之寬度的1/1000。
製造此等極小IC為常常涉及數百個個別步驟之複雜、耗時且昂貴之程序。甚至一個步驟中之錯誤亦有可能導致成品IC中之缺陷，該等缺陷使得成品IC為無用的。因此，製造程序之一個目標為避免此類缺陷以使在程序中製造之功能性IC的數目最大化，亦即改良程序之總良率。
改良良率之一個組分為監測晶片製造程序，以確保其正生產足夠數目個功能積體電路。監測該程序之一種方式為在晶片電路結構形成之各個階段處檢測晶片電路結構。可使用掃描電子顯微鏡(SEM)來進行檢測。SEM可用以實際上將此等極小結構成像，從而獲取該等結構之「圖像」。影像可用以判定結構是否適當形成，且亦判定結構是否形成於適當位置中。若結構為有缺陷的，則程序可經調整，使得缺陷不大可能再現。為了增強產出量(例如，每小時處理之樣本之數目)，需要儘可能快速地進行檢測。
晶圓之影像可藉由使SEM系統之初級射束(例如「探測」射束)遍及晶圓上進行掃描且在偵測器處收集自晶圓表面產生的粒子(例如次級電子)而形成。次級電子可形成經導向偵測器之射束(「次級射束」)。著陸於偵測器上之次級電子可使得在偵測器中產生電信號(例如電流、電荷、電壓等)。此等信號可自偵測器輸出，且可藉由影像處理器處理以形成樣本之影像。
通常，偵測程序涉及量測在電子著陸於偵測器上時所產生的電信號之量值。在另一途徑中，可使用電子計數，其中偵測器可在個別電子到達事件發生時計數該等個別電子到達事件。在任一途徑中，可基於在偵測器中產生之與次級射束之強度改變成比例地變化之電信號來判定次級射束之強度。然而，在使用電子計數的情況下，可判定自次級電子束到達偵測器之電子的離散數目且可以數位形式輸出偵測結果(例如，1s及0s而非類比信號)。可藉由分析電子到達事件之頻率來判定射束之強度。
電子計數可有助於改良帶電粒子束系統之信雜比(SNR)及產出量。SNR可為尤其在初級射束電流之低位準處的關注點。因此，電子計數可為在諸如射束電流通常較低的度量衡及疊對檢測之應用中的有吸引力的方法。電子計數亦可適用於分離由不同類型之電子(例如，次級電子及反向散射電子)產生之信號。在一些應用中，可能需要僅基於次級電子、僅基於反向散射電子之影像或基於組合之影像來產生SEM影像。
然而，歸因於電子到達事件之頻寬限制及隨機性質，可能難以使用習知電路系統來實施電子計數，且因此基本電路可遇到高誤計數率。電子可在隨機方向上自樣本發射且具有不同位準之能量。到達偵測器之感測元件的電子可緊密順次地發生，使得兩個電子之到達被誤計數為一個電子到達事件。例如電壓比較器及邏輯電路之簡單組合可能無法以高準確度及低誤計數率達成電子計數偵測系統之所要目標。另外，偵測器應能夠鑑別不同能量之粒子，以便例如鑑別次級電子與反向散射電子。一些電路設計可不能夠以足夠準確度收集關於電子到達事件之資訊，且可具有不良的能量鑑別準確度。
本發明之實施例可提供使能夠在偵測器中進行帶電粒子計數的用於偵測之系統及方法。可存在提供於偵測器中的經組態以用於帶電粒子計數之電路系統層。舉例而言，電路系統可提供於構成偵測器的半導體晶片之單獨讀出層中、提供於單獨半導體晶片中，或與感測元件一起整合。在由包括感測元件層及信號處理層之層組成的偵測器中，電路可提供於信號處理層中，該信號處理層處理由感測元件產生之信號且將該等信號變換成數位信號。電路可經組態以暫時儲存與入射帶電粒子之能量相關的信號。電路可經組態以允許產生表示在一時段內到達感測元件之帶電粒子之數目(例如，以確認電子到達事件)、與帶電粒子相關聯之能量(例如，以區分次級電子或反向散射電子)，及在該時段內是否有多於某數目個帶電粒子到達(例如，以判定感測元件之溢位狀態)的輸出信號。
電路可充當記憶體或管線以儲存或處理與帶電粒子到達事件相關的資訊。至電路之「管線」途徑可指經組態以將順序程序分解成若干子程序的電路架構。該等子程序可並行地執行，類似於裝配線，其中在個別階段的工人執行特定任務且將部分完成之產品傳遞至流水線上的下一個工人。充當記憶體或管線之電路可增強偵測器處理信號之能力。舉例而言，電子到達事件之信號處理可花費一定量時間。使用例如1 nA電流之射束的電子之到達速率可對應於在一秒內到達偵測器的約62.5億個次級電子(意謂電子約每幾奈秒到達一次)。偵測器之信號處理速率可比偵測器能夠回應於電子到達事件而產生可量測信號之時間速率更慢，且因此可發生誤計數或其他困難。藉由提供記憶體功能，偵測器可具有記錄信號以暫時表示個別電子到達事件的新增能力，且可同時或在不同時間(例如「非同步地」)處理該等信號以供輸出。
此外，單獨的快速電路處理速度可能不足以確保準確電子計數。歸因於電子到達事件之隨機性質，即使電路之處理速率高於感測元件回應於電子到達事件而產生信號之平均速率(「平均速率」)，偵測器仍可遇到電子計數方面的問題。舉例而言，若不提供類比管線，則即使感測元件回應於電子到達事件而產生信號之時間速率高於平均速率，仍可存在兩個電子緊密順次地到達且偵測器不能夠準確地處理該等事件之情況。另一方面，若電路之處理速率低於平均速率，則電路可一直處於溢位狀態中。本發明之實施例可藉由以下操作來解決此情形：(1)在偵測電路中新增類比管線以減小或最小化歸因於處理速率之誤計數；及(2)在處理電路中提供轉換器以確保電路之總處理速率高於感測元件回應於電子到達事件而產生信號之平均速率。類比管線可減小或最小化由於單一轉換器之處理速率低於感測元件回應於電子到達事件而產生信號的時間速率所引起的誤計數。多個轉換器可確保某一探測電流範圍內之處理速率相比於感測元件回應於電子到達事件而產生信號之平均速率的某種程度之改良。
本發明之目標及優點可藉由如本文中所論述之實施例中所闡述的要素及組合來實現。然而，未必需要本發明之實施例達成此類例示性目標或優點，且一些實施例可能不會達成所陳述目標或優點中之任一者。
在不限制本發明之範疇的情況下，一些實施例可在利用電子束(「electron beam/e-beam」)之系統中提供偵測系統及偵測方法之內容背景中進行描述。然而，本發明不限於此。可以相似方式應用其他類型之帶電粒子束。此外，用於偵測之系統及方法可用於其他成像系統中，諸如光學成像、光子偵測、x射線偵測、離子偵測等。另外，術語「細射束」可指射束之構成部分或自原始射束提取之單獨射束。術語「射束」可指射束或細射束。
如本文中所使用，除非另外特定陳述，否則術語「或」涵蓋所有可能組合，除非不可行。舉例而言，若陳述組件可包括A或B，則除非另外特定陳述或不可行，否則組件可包括A，或B，或A及B。作為第二實例，若陳述組件包括A、B或C，則除非另外特定陳述或不可行，否則組件可包括A，或B，或C，或A及B，或A及C，或B及C，或A及B及C。
現在參看圖1，其說明符合本發明之實施例的可用於晶圓檢測之例示性電子束檢測(EBI)系統10。如圖1中所展示，EBI系統10包括主腔室11、裝載/鎖定腔室20、電子束工具100 (例如掃描電子顯微鏡(SEM))及設備前端模組(EFEM) 30。電子束工具100位於主腔室11內且可用於成像。EFEM 30包括第一裝載埠30a及第二裝載埠30b。EFEM 30可包括額外裝載埠。第一裝載埠30a及第二裝載埠30b收納含有待檢測之晶圓(例如，半導體晶圓或由其他材料製成之晶圓)或樣本的晶圓前開式單元匣(FOUP) (晶圓及樣本在本文中可被集體地稱作「晶圓」)。
EFEM 30中之一或多個機器人臂(圖中未繪示)可將晶圓輸送至裝載/鎖定腔室20。裝載/鎖定腔室20連接至裝載/鎖定真空泵系統(圖中未繪示)，該裝載/鎖定真空泵系統移除裝載/鎖定腔室20中之氣體分子以達到低於大氣壓力之第一壓力。在達到第一壓力之後，一或多個機器人臂(圖中未繪示)可將晶圓自裝載/鎖定腔室20輸送至主腔室11。主腔室11連接至主腔室真空泵系統(圖中未繪示)，該主腔室真空泵系統移除主腔室11中之氣體分子以達到低於第一壓力之第二壓力。在達到第二壓力之後，晶圓經受電子束工具100之檢測。電子束工具100可為單射束系統或多射束系統。控制器109以電子方式連接至電子束工具100，且亦可以電子方式連接至其他組件。控制器109可為經組態以執行EBI系統10之各種控制之電腦。雖然控制器109在圖1中被展示為在包括主腔室11、裝載/鎖定腔室20及EFEM 30之結構之外，但應瞭解，控制器109可為該結構之部分。
諸如由EBI系統10形成或可包括於EBI系統10中的帶電粒子束顯微鏡可能能夠解析至例如奈米尺度，且可充當用於檢測晶圓上之IC組件的實用工具。運用電子束系統，初級電子束之電子可聚焦於受檢測晶圓之探測光點處。初級電子與晶圓之相互作用可引起形成次級粒子束。次級粒子束可包含由初級電子與晶圓之相互作用產生的反向散射電子、次級電子或歐傑(Auger)電子。次級粒子束之特性(例如強度)可基於晶圓之內部或外部結構或材料之屬性而變化，且因此可指示晶圓是否包括缺陷。
次級粒子束之強度可使用偵測器來判定。次級粒子束可在偵測器之表面上形成射束點。偵測器可產生表示所偵測次級粒子束之強度的電信號(例如電流、電荷、電壓等)。電信號可運用量測電路系統量測，該等量測電路系統可包括其他組件(例如，類比對數位轉換器)以獲得所偵測電子之分佈。在偵測時間窗期間收集到之電子分佈資料結合入射於晶圓表面上之初級電子束的對應掃描路徑資料可用以重建構受檢測之晶圓結構或材料的影像。經重建構影像可用以顯露晶圓之內部或外部結構的各種特徵，且可用以顯露可能存在於晶圓中之缺陷。
圖2A說明符合本發明之實施例的可為電子束工具100之實例的帶電粒子束設備。圖2A展示使用由初級電子束形成之複數個細射束以同時掃描晶圓上之多個位置的設備。
如圖2A中所展示，電子束工具100A可包含電子源202、槍孔徑204、聚光透鏡206、自電子源202發射之初級電子束210、源轉換單元212、初級電子束210之複數個細射束214、216及218、初級投影光學系統220、晶圓載物台(圖2A中未繪示)、多個次級電子束236、238及240、次級光學系統242及電子偵測裝置244。電子源202可產生初級粒子，諸如初級電子束210之電子。控制器、影像處理系統及其類似者可耦接至電子偵測裝置244。初級投影光學系統220可包含射束分離器222、偏轉掃描單元226及物鏡228。電子偵測裝置244可包含偵測子區246、248及250。
電子源202、槍孔徑204、聚光透鏡206、源轉換單元212、射束分離器222、偏轉掃描單元226及物鏡228可與設備100A之主光軸260對準。次級光學系統242及電子偵測裝置244可與設備100A之副光軸252對準。
電子源202可包含陰極、提取器或陽極，其中初級電子可自陰極發射且經提取或加速以形成具有交越(虛擬或真實) 208之初級電子束210。初級電子束210可被視覺化為自交越208發射。槍孔徑204可阻擋初級電子束210之周邊電子以減小探測光點270、272及274之大小。
源轉換單元212可包含影像形成元件陣列(圖2A中未繪示)及射束限制孔徑陣列(圖2A中未繪示)。可在全文皆以引用方式併入之美國專利第9,691,586號；美國公開案第2017/0025243號；及國際申請案第PCT/EP2017/084429號中發現源轉換單元212之實例。影像形成元件陣列可包含微偏轉器或微透鏡陣列。影像形成元件陣列可與初級電子束210之複數個細射束214、216及218一起形成交越208之複數個平行影像(虛擬或真實)。射束限制孔徑陣列可限制複數個細射束214、216及218。
聚光透鏡206可聚焦初級電子束210。可藉由調整聚光透鏡206之聚焦倍率或藉由改變射束限制孔徑陣列內之對應的射束限制孔徑之徑向大小來使源轉換單元212下游的細射束214、216及218之電流變化。聚光透鏡206可為可經組態以使得其第一主面之位置可移動的可調整聚光透鏡。可調整聚光透鏡可經組態為磁性的，其可導致離軸細射束216及218以旋轉角著陸於細射束限制孔徑上。旋轉角隨著可調整聚光透鏡之聚焦倍率及第一主面之位置而改變。在一些實施例中，可調整聚光透鏡可為可調整反旋轉聚光透鏡，其涉及具有可移動第一主平面之反旋轉透鏡。全文係以引用方式併入之美國公開案第2017/0025241號中進一步描述了可調整聚光透鏡之實例。
物鏡228可將細射束214、216及218聚焦至晶圓230上以供檢測且可在晶圓230之表面上形成複數個探測光點270、272及274。可形成次級電子細射束236、238及240，其自晶圓230發射且朝向射束分離器222返回行進。
射束分離器222可為產生靜電偶極子場及磁偶極子場之韋恩濾波器類型(Wien filter type)的射束分離器。在一些實施例中，若應用該等射束分離器，則由靜電偶極子場對細射束214、216及218之電子施加的力可與由磁偶極子場對電子施加之力量值相等且方向相反。細射束214、216及218可因此以零偏轉角直接穿過射束分離器222。然而，由射束分離器222產生之細射束214、216及218之總分散亦可為非零的。射束分離器222可將次級電子束236、238及240與細射束214、216及218分離，且朝向次級光學系統242引導次級電子束236、238及240。
偏轉掃描單元226可使細射束214、216及218偏轉以使探測光點270、272及274遍及晶圓230之表面上之區域進行掃描。回應於細射束214、216及218入射於探測光點270、272及274處，可自晶圓230發射次級電子束236、238及240。次級電子束236、238及240可包含具有能量之分佈之電子，包括次級電子及反向散射電子。次級光學系統242可將次級電子束236、238及240聚焦至電子偵測裝置244之偵測子區246、248及250上。偵測子區246、248及250可經組態以偵測對應次級電子束236、238及240且產生用以重建構晶圓230之表面之影像的對應信號。偵測子區246、248及250可包括單獨偵測器封裝、單獨感測元件或陣列偵測器之單獨區。在一些實施例中，每一偵測子區可包括單個感測元件。
現在將參看圖2B論述帶電粒子束設備之另一實例。電子束工具100B (在本文中亦被稱作設備100B)可為電子束工具100之實例且可類似於圖2A中所展示之電子束工具100A。然而，不同於設備100A，設備100B可為一次僅使用一個初級電子束來掃描晶圓上之一個位置的單射束工具。
如圖2B所展示，設備100B包括晶圓固持器136，該晶圓固持器由機動載物台134支撐以固持待檢測之晶圓150。電子束工具100B包括電子發射器，該電子發射器可包含陰極103、陽極121及槍孔徑122。電子束工具100B進一步包括射束限制孔徑125、聚光透鏡126、柱孔徑135、物鏡總成132及偵測器144。在一些實施例中，物鏡總成132可為經修改之SORIL透鏡，其包括極片132a、控制電極132b、偏轉器132c及激勵線圈132d。在偵測或成像程序中，自陰極103之尖端發出之電子束161可由陽極121電壓加速，穿過槍孔徑122、射束限制孔徑125、聚光透鏡126，且由經修改之SORIL透鏡聚焦成探測光點170且照射至晶圓150之表面上。可由偏轉器(諸如偏轉器132c或SORIL透鏡中之其他偏轉器)使探測光點170橫越晶圓150之表面進行掃描。次級或散射粒子(諸如自晶圓表面發出之次級電子或散射初級電子)可由偵測器144收集以判定射束之強度，且因此可重建構晶圓150上之所關注區域的影像。
亦可提供影像處理系統199，該影像處理系統包括影像獲取器120、儲存器130及控制器109。影像獲取器120可包含一或多個處理器。舉例而言，影像獲取器120可包含電腦、伺服器、大型電腦主機、終端機、個人電腦、任何種類之行動計算裝置及其類似者，或其組合。影像獲取器120可經由諸如電導體、光纖纜線、攜帶型儲存媒體、IR、藍牙、網際網路、無線網路、無線電或其組合之媒體與電子束工具100B之偵測器144連接。影像獲取器120可自偵測器144接收信號，且可建構影像。影像獲取器120可因此獲取晶圓150之影像。影像獲取器120亦可執行各種後處理功能，諸如影像平均、產生輪廓、疊加指示符於所獲取影像上，及其類似者。影像獲取器120可經組態以執行所獲取影像之亮度及對比度等的調整。儲存器130可為儲存媒體，諸如硬碟、隨機存取記憶體(RAM)、雲端儲存器、其他類型之電腦可讀記憶體及其類似者。儲存器130可與影像獲取器120耦接，且可用於保存經掃描原始影像資料作為原始影像，及後處理影像。影像獲取器120及儲存器130可連接至控制器109。在一些實施例中，影像獲取器120、儲存器130及控制器109可一起整合為一個電子控制單元。
在一些實施例中，影像獲取器120可基於自偵測器144接收之成像信號獲取樣本之一或多個影像。成像信號可對應於用於進行帶電粒子成像之掃描操作。所獲取影像可為單個影像，其包含可含有晶圓150之各種特徵的複數個成像區域。該單個影像可經儲存於儲存器130中。可基於成像圖框執行成像。
電子束工具之聚光器及照明光學件可包含電磁四極電子透鏡或由電磁四極電子透鏡補充。舉例而言，如圖2B中所展示，電子束工具100B可包含第一四極透鏡148及第二四極透鏡158。在一些實施例中，四極透鏡可用於控制電子束。舉例而言，可控制第一四極透鏡148以調整射束電流且可控制第二四極透鏡158以調整射束點大小及射束形狀。
圖2B說明可使用經組態以藉由與晶圓150相互作用而產生次級電子之單一初級射束的帶電粒子束設備。偵測器144可沿著光軸105置放，如在圖2B中所展示之實施例中。初級電子束可經組態以沿著光軸105行進。因此，偵測器144可在其中心處包括孔，使得初級電子束可穿過以到達晶圓150。圖2B展示其中心處具有開口的偵測器144之實例。然而，一些實施例可使用相對於初級電子束行進所沿著的光軸離軸置放之偵測器。舉例而言，如在以上所論述之圖2A中所展示的實施例中，射束分離器222可被提供為將次級電子束導向離軸置放之偵測器。射束分離器222可經組態以將次級電子束朝向電子偵測裝置244轉向角度α，如圖2A中所展示。
帶電粒子束系統中之偵測器可包括一或多個感測元件。偵測器可包含單元件偵測器或具有多個感測元件之陣列。感測元件可經組態以用於帶電粒子計數。全文係以引用方式併入之美國公開案第2019/0378682號中論述了可適用於帶電粒子計數之偵測器之感測元件。
感測元件可包括二極體或相似於二極體之元件，其可將入射能量轉換成可量測信號。舉例而言，偵測器中之感測元件可包括PIN二極體。貫穿本發明，感測元件可例如在圖中被表示為二極體，但感測元件或其他組件可能偏離諸如二極體、電阻器、電容器等之電氣元件的理想電路行為。
圖3A至圖3C說明符合本發明之實施例的偵測器之例示性結構。該偵測器可為分段式偵測器。諸如如圖3A至圖3C中所展示之偵測器300A、偵測器300B或偵測器300C的偵測器可被提供為如圖2A中所展示之帶電粒子偵測裝置244或如圖2B中所展示之偵測器144。在圖3A中，偵測器300A包括感測器層301及信號處理層302。感測器層301可包括由多個感測元件組成之感測器晶粒，該等感測元件包括感測元件311、312、313及314。在一些實施例中，多個感測元件可以感測元件陣列提供，該等感測元件中之每一者可具有均一大小、形狀及配置。
信號處理層302可包括多個信號處理電路，包括電路321、322、323及324。該等電路可包括經組態而以通信方式耦合感測元件之互連(例如，佈線路徑)。感測器層301之每一感測元件可在信號處理層302中具有對應的信號處理電路。感測元件及其對應電路可經組態以獨立地操作。如圖3A中所展示，電路321、322、323及324可經組態以分別以通信方式耦合至感測元件311、312、313及314之輸出，如由感測器層301與信號處理層302之間的四條虛線所展示。
在一些實施例中，信號處理層302可經組態為上方提供有多個電路之單一晶粒。感測器層301與信號處理層302可直接接觸。舉例而言，如展示偵測器300B之圖3B中所展示，信號處理層302直接鄰接感測器層301。
在一些實施例中，可組合或省略不同層之組件及功能性。舉例而言，信號處理層302可與感測器層301組合。此外，用於帶電粒子計數之電路可在偵測器中之各個點處經積分，例如在偵測器之單獨的讀出層中或在單獨晶片上經積分。
如圖3C中所展示，可提供偵測器300C。偵測器300C可包括感測器層301。偵測器300C可經組態以用於背側照明，且感測器層301可為所提供之唯一層。感測器層301之第一側面可經組態以接收帶電粒子，且電路系統可提供於與第一側面相對的第二側面上。該電路系統可包括針對每一感測元件分開提供之電子計數電路。
現在參看圖4，其說明符合本發明之實施例的可適用於帶電粒子計數之電路400。電路400可被提供於偵測器(諸如，圖2A之電子偵測裝置244或圖2B之偵測器144)之感測元件位準處。電路400可為複數個電路中之一者，該複數個電路中之每一者經提供以用於陣列偵測器中之對應感測元件。在一些實施例中，偵測器可僅包括一個感測元件，且可僅提供一個電路400。在一些實施例中，電路400可提供於形成有偵測器中之感測元件的層中(例如與感測元件整合)，或提供於另一層中。舉例而言，電路400可提供於圖3之感測器層301中，或可提供於另一層中。
電路400可經組態以處理自感測元件311產生之信號。感測元件311可經組態以產生對帶電粒子事件之回應。帶電粒子事件可包括電子到達事件。舉例而言，回應於入射電子到達感測元件311，感測元件311可經組態以歸因於入射電子之能量而產生電荷或電流。電荷或電流可產生於感測元件內且可經饋入至連接至感測元件之電路系統。在一些實施例中，電路系統可與感測元件整合。
如圖4中所展示，電路400包括輸入級410、臨限值偵測器420、儲存胞元多工器430、儲存胞元陣列440、轉換器450及控制單元490。陣列440可包括複數個儲存胞元，包括第一儲存胞元441、第二儲存胞元442等等直至(例如)第N儲存胞元449。儲存胞元441至449可包括電荷儲存胞元。
輸入級410可經組態以具有低輸入阻抗，使得在感測元件311中產生電荷之後自感測元件311快速提取全部或實質上全部電荷。感測元件311可經組態以運用所施加之偏壓而操作，使得在感測元件311中形成可充當用於入射帶電粒子之捕捉區的空乏區。入射帶電粒子可與感測元件311之材料相互作用且可經由衝擊離子化產生電荷。輸入級410可經組態以使得一旦所有電荷產生於感測元件311中且經饋入至電路400之其他組件上，就將所有電荷自感測元件311拉出。
輸入級410可包括經組態以賦予增益之組件。舉例而言，輸入級410可包括放大器。放大器可經組態以賦予電流增益，使得來自感測元件311之電流信號可經放大。此外，輸入級410可經組態以具有轉換函數。輸入級410可包括經組態以將電信號自一形式轉換成另一形式的組件。舉例而言，輸入級410可包括經組態以將來自感測元件311之電流信號轉換成另一形式(例如，電壓)之電子信號的組件。
電路400可包括臨限值偵測器420。臨限值偵測器420可附接至輸入級410。臨限值偵測器420可經組態以偵測來自感測元件311之輸入電流之信號位準或經轉換信號之信號位準。經轉換信號可包括具有與來自感測元件311之輸入電流成比例之位準的信號。
臨限值偵測器420可經組態以判定帶電粒子事件發生。來自臨限值偵測器420之判定可用以控制電路400之其他操作。臨限值偵測器420可經組態以便偵測帶電粒子事件之開始或停止。帶電粒子事件之開始或停止可觸發來自感測元件311之資訊的記錄。舉例而言，可回應於判定帶電粒子事件發生而執行積分函數。積分可指獲得電荷或電流隨著時間推移之累積值(例如曲線下面積)的程序。
臨限值偵測器420可經組態以運用一或多個臨限值操作。舉例而言，臨限值偵測器420可經組態以使用可在臨限值偵測器420中定義及設定之兩個值。該兩個值可包括可彼此相同或不同的a 1及a 2。a 1及a 2之值可經設定為高於偵測器之總雜訊位準。雜訊位準可為來自感測元件311之雜訊底限、其經放大值或其經轉換值。a 1與a 2之間的關係可為例如a 1≥ a 2。可設定臨限值以便避免歸因於雜訊對電子到達事件之開始點或停止點的錯誤偵測。
電路400可包括在輸入級410之後的儲存胞元多工器430。在一些實施例中，例如當提供具有極低輸入阻抗之用於積分函數之電路時，輸入級410可為選用的。在下文中，片語「輸入級410之輸出」可指輸入級410之輸出或直接在感測元件311之後的積分電路之輸出。輸入級410之輸出可表示(例如)來自感測元件311之輸出信號，不論其是否經放大或轉換。
多工器430 (或「mux」)可經組態以將輸入級410之輸出連接至陣列440之儲存胞元。多工器430可包括切換元件。多工器430可包括經組態以在若干輸出線之間進行選擇且將輸入信號轉遞至所選擇輸出線之資料選擇器。多工器430可經組態以每次僅將一個輸出線連接至輸入。舉例而言，多工器430可經組態以每次將來自輸入級410之輸出之信號路由至儲存胞元441、442、449中之僅一者。此外，多工器430可經組態以使得輸入級410之輸出在電路400之操作期間的特定時間不連接至陣列440之儲存胞元中任一者。類似地，多工器430可經組態以使得輸入級410之輸出除了連接至陣列440之儲存胞元之外，亦連接至其他組件。多工器430可由控制單元490控制。
陣列440可包括一個或複數個儲存胞元。個別儲存胞元之輸出可連接至轉換器450。輸入至陣列440之儲存胞元的信號可轉換成另一形式(例如，經由積分)。作為一實例，至陣列440之儲存胞元之電流或電荷輸入可累積以形成電壓信號。轉換器450可經組態以對陣列440之儲存胞元進行取樣。轉換器450可經組態以處理來自陣列440之儲存胞元之類比信號。轉換器450可針對表示類比信號之資料產生數位信號。
轉換器450可包括(例如)電壓偵測器或類比/數位轉換器(ADC)。轉換器450可包括具有直接連接至轉換器450之多個輸入的比較器。在一些實施例中，轉換器450可包括經由多工器連接至多個輸入的單一比較器。
電路400可經組態以對陣列440之儲存胞元執行詢問(例如，詢問功能)。傳播可指自組件獲得資訊(例如，傳輸信號)。在一些實施例中，電路400可經組態以僅偵測(例如，詢問)未由儲存胞元多工器430選擇的儲存胞元。舉例而言，在一些實施例中，可與積分分開地對儲存胞元執行詢問以免干涉積分。然而，在一些實施例中，詢問可使用同一儲存胞元與積分同時地發生。
轉換器450可包括一或多個電壓比較器。電壓比較器可用以比較來自陣列440之儲存胞元的電壓與參考電壓。電壓比較器之數目與參考電壓之數目可相同或不同。在一些實施例中，可提供電壓緩衝器。舉例而言，可在多個電壓比較器前端提供電壓緩衝器以降低電壓比較器之輸入阻抗對陣列440之儲存胞元之電壓的負載影響。轉換器450亦可包括一個ADC或ADC之群組，每一ADC具有預定義位元解析度。
控制單元490可經組態以用於雙向資料流。控制單元490可經組態以用於各種功能。舉例而言，控制單元490可經組態以：(i)控制至感測元件之資料(例如，包括時序資訊)；(ii)判定來自感測元件之計數結果；及(iii)判定具有溢位類型資料之感測元件溢位旗標。
電路400可經組態以對入射於偵測器上之帶電粒子進行計數。若來自感測元件311之輸入電流信號之位準超越臨限值，則電路400可經組態以開始計數操作。舉例而言，若臨限值偵測器420判定a 1被超過，則可執行積分。控制單元490可控制儲存胞元多工器430以將輸入級410之輸出連接至第一儲存胞元441。第一儲存胞元441中之電容器可隨著來自感測元件311之電流或電荷累積而被充電。同時，未由儲存胞元多工器430選擇的其他儲存胞元(例如，第二儲存胞元442至第N儲存胞元449)中之一或多者中的電壓可藉由轉換器450偵測。
轉換器450可經組態有可用於不同目的之不同參考值，例如如下。參考值可用以確認入射電子之到達。參考值可用以識別入射電子之類型(例如，以判定入射電子是為次級電子抑或反向散射電子)。參考值可用以判定在電子到達事件期間是否已有多於一個電子到達。參考值可用以判定感測元件或儲存胞元是否歸因於電子到達事件而處於溢位狀態中。參考值亦可用以判定入射電子之能量範圍或入射電子之確切能量位準。
作為參考值之使用之實例，若僅設定一個預定義參考電壓或預定義值(例如，在使用ADC之狀況下)，則一個參考值可用以識別在電子到達事件時入射電子是為次級電子抑或反向散射電子，該電子到達事件之結果經儲存於受詢問之儲存胞元中。或者，參考值可用以確認電子到達事件已發生(例如，即使在已超過臨限值a 1之後(因此表示電子到達事件之開始)，轉換器450之參考值亦可用以確認來自感測元件311之信號對應於來自樣本之次級或反向散射電子的偵測，且因此應對電子進行計數)。
當使用多個參考值時，多種情境可為可能的。可根據特定應用或目的來設定參考值。舉例而言，若設定兩個預定義參考電壓或預定義值(例如，在使用ADC之狀況下)，則可設置以下情境。在第一情境中，參考電壓或值中之一者可用以確認在電子到達事件期間之電子之到達；且另一參考電壓或值可用以判定在電子到達事件期間是否一個或多於一個電子到達感測元件。
在第二情境中，參考電壓或值中之一者可用以識別在電子到達事件期間入射電子之類型；且另一參考電壓或值可用以判定在電子到達事件期間是否一個或多於一個電子到達感測元件。
在第三情境中，參考電壓或值中之一者可用以判定在電子到達事件期間是否一個或多於一個電子到達感測元件；且另一參考電壓或值可用以判定儲存胞元是否處於溢位狀態。溢位狀態可對應於在電子到達事件期間有多於兩個電子到達感測元件的情形。
應理解，可藉由組合不同任務(諸如上文所論述之彼等任務)來設置更多情境。可基於針對特定應用之要求而使用其他預定義電壓或值。此外，在資訊詢問之後，可重設儲存胞元，且可自儲存胞元移除儲存於儲存胞元中之資訊(例如，可將橫越儲存胞元中之電容器的電壓重設成預定義值，諸如零)。
可存在與電子到達事件相關聯之時段。例如如上文所論述之表達「在電子到達事件期間」可指基於臨限值偵測器420何時判定來自感測元件311之信號超越(例如超過) a 1及信號何時超越(例如降至低於) a 2的時段。在一些實施例中，預定時段可經設定使得電子到達事件持續自何時超過a 1直至預定時段結束為止的最大持續時間。若在一預定時段之後未偵測到停止點(例如，超越同一或另一臨限值之信號)，則可迫使針對給定電子到達事件之計數停止。若在電子到達事件期間未偵測到經確認電子，則可產生偵測錯誤信號且由控制單元490記錄該偵測錯誤信號。
控制單元490可經組態以用於其他任務。舉例而言，當臨限值偵測器420判定臨限值已被超越時，可執行各種功能。當臨限值偵測器420偵測到電子到達事件之開始時，控制單元490可記錄開始點之時戳。在一些實施例中，僅在偵測到開始點時，控制單元490才可監測是否偵測到後續停止點。舉例而言，臨限值偵測器420可不使用第二臨限值a 2，除非或直至第一臨限值a 1已被超越。此外，亦可記錄用於停止點之時戳。與開始點相關聯之臨限值可能高於與停止點相關聯之臨限值。可基於開始點及停止點而判定事件時段。
當臨限值偵測器420判定來自感測元件311之信號超過a 1時，可偵測第一帶電粒子事件。可使用第一儲存胞元441來執行第一帶電粒子事件之積分。在第一帶電粒子事件之後，可使用不同儲存胞元(例如，第二儲存胞元442)來執行第二帶電粒子事件之積分。術語「在」第一帶電粒子事件「之後」可指來自感測元件311之信號降至低於a 2的狀況。在一些實施例中，「在」第一帶電粒子事件「之後」可指自臨限值偵測器420已判定來自感測元件311之信號超過a 1時經過預定時段的狀況。
積分及資訊詢問可同時發生。舉例而言，當在逐胞元基礎上或與未由儲存胞元多工器430選擇之多個胞元並行地執行資訊詢問時，電路400可在由儲存胞元多工器430選擇之胞元處繼續進行積分。積分可致使來自輸入級410之輸出之信號經傳輸至陣列440之所選擇儲存胞元。積分可繼續進行直至臨限值偵測器420判定來自感測元件311之信號降至低於臨限值a 2(或以其他方式判定停止點)。回應於信號位準降至低於a 2，儲存胞元多工器430可斷開輸入級410 (或積分電路之輸出)與當前所選擇儲存胞元之間的連接。此後緊接著，電路400可將輸入級410之輸出連接至另一儲存胞元。接著連接之儲存胞元可為已經重設之儲存胞元。積分可接著再次使用新近所選擇儲存胞元繼續進行。在一些實施例中，並未緊接在斷開與先前儲存胞元之連接之後開始積分，除非例如臨限值偵測器420判定a 1再次被超過。
當偵測器在操作中時，積分及詢問可正在進行中。可詢問儲存於儲存胞元中之積分結果，且可將計數結果發送至控制單元490。此類操作可發生在感測元件位準處。因此，對於偵測器之所有感測元件，可執行單獨的積分及詢問程序。可處理資料且將資料發送至偵測器之上部層級控制單元。舉例而言，圖1或圖2B之控制器109可為經組態以基於來自下部層級控制單元(例如偵測器之感測元件位準處之控制單元490)之資料判定電子計數的上部層級控制單元。
控制單元490可經組態以判定感測元件或儲存胞元之溢位狀態(例如，設定溢位旗標)。關於溢位，可存在若干不同類型。美國公開案第2019/0378682號中論述了溢位。
舉例而言，溢位可包括第一類型之溢位。第一類型之溢位可涉及與超過預定值之一個帶電粒子事件相關的信號之位準。預定值可為基於與感測元件相關聯之電路之限制而判定的值。舉例而言，預定值可為電路之處理限制的百分比。第一類型之溢位可對應於多個帶電粒子在一個帶電粒子事件期間到達的狀況。舉例而言，多個帶電粒子可緊密順次地到達感測元件。電路可能無法在一個帶電粒子到達事件期間離散地處理與多個帶電粒子相關聯之輸出。因此，電路可藉由例如設定指示第一類型之溢位的溢位旗標來記錄溢位事件。
當連接至感測元件之電路之組件處於溢位狀態時，可遇到第一類型之溢位。在一些實施例中，當連接至感測元件之用於計數特定能量範圍內之帶電粒子的電路之組件處於溢位狀態時，可遇到第一類型之溢位。舉例而言，可在詢問結果展示由儲存胞元記錄之電子到達事件涉及多於某數目個入射電子時設定第一類型之溢位旗標。舉例而言，某數目可為一個或兩個。某數目是為一個抑或兩個可取決於特定應用及對應參考電壓(或值)設定情境之要求。此外，若電路之動態範圍增大(例如，輸入級、儲存多工器、儲存胞元及轉換器可在較高信號擺動下操作)，則第一類型溢位之發生頻率可降低。另外，可藉由增大儲存胞元之電容或減小輸入級之信號擺動而減小第一類型之溢位。在一些實施例中，此可以能量解析度損失為代價。
溢位亦可包括第二類型之溢位。第二類型之溢位可涉及在一個帶電粒子事件之信號偵測及處理期間發生另一帶電粒子事件的情形。當一個帶電粒子到達感測元件且後續帶電粒子在感測元件及其關聯電路系統無法對後續帶電粒子到達事件作出適當回應之狀態中到達時，可遇到第二類型之溢位。此可歸因於當後續帶電粒子到達時，由電路(例如電路400)對第一帶電粒子到達事件之處理正在進行中。
第二類型之溢位可由旗標指示。當不存在供儲存胞元多工器430選擇之可用儲存胞元時，可設定第二類型之溢位旗標。在一些實施例中，若提供足夠大數目個儲存胞元，則第二類型之溢位可為可避免的。此可基於轉換器450中所使用之多種參考電壓或值以及轉換器450中之組件的操作速度。第二類型之溢位的速率可隨著感測元件311、輸入級410、臨限值偵測器420、儲存胞元多工器430及轉換器450之速度的進一步增強而降低。
使用溢位指示可有助於減小或避免帶電粒子事件之誤計數或錯誤偵測。一些實施例可經組態而以遺漏標記有溢位之事件之一些細節(例如資訊損失)為代價來降低誤計數率。舉例而言，用第二類型溢位標記事件可能回導致遺漏一些細節，諸如在帶電粒子事件期間在第一帶電粒子之後到達的每一帶電粒子之特定能量，但仍然可提供指示在帶電粒子事件期間多於一個帶電粒子已到達的有用資訊。在不使用溢位旗標之情況下，後續帶電粒子事件之任何資訊可能被忽視。
本發明之一些實施例可在偵測電路中使用類比管線且可在電路之信號處理部分中提供轉換器，以確保偵測電路之總處理速率高於感測元件回應於帶電粒子到達事件而產生信號的平均速率。一些實施例可減小或避免第二類型之溢位。為了進行進一步改良，偵測器或帶電粒子束設備可經組態以使得第一類型之溢位的發生率降低。第一類型之溢位的發生率可基於感測元件回應於帶電粒子到達事件而產生信號的速度以及偵測電路之類比前端之頻寬。若探測電流增大超出某一位準，則偵測電路可遇到指示具有資訊損失之事件發生的第一類型之溢位。此可歸因於偵測電路之前端無法區分多個帶電粒子到達事件。舉例而言，多個帶電粒子可緊密順次地或在實質上相同時間到達感測元件。為了減小第一類型之溢位，可增大感測元件之速度及前端之頻寬。替代地或另外，偵測器可經組態以使得到達偵測表面上之帶電粒子之強度分佈遍及較大區域較均一且均勻地散佈，因此覆蓋較多感測元件。
在比較實施例中，電子計數電路可在感測元件或偵測器之後自類比前端開始具有信號路徑，該類比前端可包括跨阻抗放大器(TIA)。類比前端接著繼之以臨限值偵測器、窗偵測器或資料轉換器(例如，ADC)。在此組態中，若偵測器及TIA之組合具有不足以允許來自偵測器之信號的所有頻率分量被傳輸的類比頻寬，則表示入射電子事件的信號之能量可能未被良好地收集。此可降低入射電子之能量偵測或鑑別之準確度，且亦可造成SNR劣化。
在本發明之一些實施例中，分段式偵測器可與感測元件位準信號處理電路系統組合。一些實施例可達成以下情形： 1.  分段式偵測器中之每一感測元件具有小面積且相比於(例如)單一大面積感測元件可具有相對較小寄生電容。此可允許連接至每一感測元件之類比信號路徑達成寬頻寬。類比信號路徑之類比頻寬可足夠高以使得電子到達事件之信號的全部或實質上全部頻率分量經由類比信號路徑而傳輸。 2.  在類比信號路徑的下游，信號可經饋入至積分器(例如，積分電路)。來自積分器之結果可為振幅與入射電子之能量成比例的電壓。此組態可改良電子能量鑑別之準確度。一些比較設計可使用基於峰值偵測之電路以判定入射電子之能量位準。比較方法可具有不良的能量鑑別準確度。此可歸因於信號之峰值位準並不總是與入射電子之能量位準成比例。信號波形之形狀亦可影響信號之峰值位準。藉由使用積分器以對信號進行積分，可降低或移除信號波形變化之影響。 3.  可減小或消除偵測信號之頻率分量損失，且可改良在電子計數程序期間之總SNR。此SNR改良可有助於改良電子計數準確度及能量鑑別準確度。
另外，在一些實施例中，可向積分電路及轉換器(例如，位準偵測電路，或包括ADC之電路)提供類比管線組態，且可達成電子束偵測之寬動態範圍。偵測信號可自感測元件連續地泵出至其關聯信號處理電路。信號處理電路之每一級(例如，可包括電壓偵測電路或ADC之轉換器450)可具有處理速度之上限。若兩個電子到達事件之間的時段小於轉換器執行信號處理之時段，則可導致誤計數。運用積分電路中之類比管線，可降低誤計數率，此係因為兩個電子到達事件之間的時段可歸因於電子之機率性行為而變化。可將其他位準偵測電路或ADC提供於每一感測元件位準電路處，且較多位準偵測電路或ADC可並行地操作。
比較電子計數系統通常可經設計以用於具有極低探測電流之應用狀況。在此類狀況下，任何兩個電子到達事件之間可能存在長時段。若探測電流增大，則兩個電子到達事件之間的時段變得較短。比較設計可能無法辨識緊密順次發生的單獨電子到達事件，且可在此類條件下造成高誤計數率。然而，即使當一個感測元件中之兩個電子到達事件之間的時段減少(例如，接近零)時，本發明之一些實施例亦可實現準確的帶電粒子計數。試圖增大轉換器(例如，電壓偵測器或ADC)之速度及信號路徑之類比頻寬的途徑可能無法以低於可接受程度之誤計數率達成準確的帶電粒子計數。在本發明之一些實施例中，高速位準偵測電路可與具有寬類比頻寬之信號路徑及高速類比信號處理管線組合。在一些實施例中，誤計數率可相對於比較實施例極大地降低。
現在將參看圖5A，其展示符合本發明之實施例的可適用於電子計數之電路400A之實施的圖解表示。相似於圖4之電路400，電路400A可包括感測元件311、輸入級410、臨限值偵測器420、儲存胞元多工器430、第一儲存胞元441及第二儲存胞元442、轉換器450以及控制單元490。作為此類元件之實例，可提供可具有為β之電流增益之電流控制電流源(CCCS) 411、電流偵測器421、開關K 11、電容器C 11及C 12、電壓緩衝器451及電壓比較器453、455及457。感測元件311可以偏壓電壓v bias而操作。感測元件311可經組態以將電流信號輸出至CCCS 411。CCCS 411可經組態以放大自感測元件311所接收之電荷或電流且輸出經放大信號βi s。CCCS 411可具有複數個輸出，例如，一個輸出進入臨限值偵測器420且一個輸出待用作輸入級410之輸出。CCCS 411之輸出中之每一者可輸出相同信號(例如，經放大信號βi s)。
電路400A可經組態以使用基於經放大信號βi s之判定而執行操作。舉例而言，可由電流偵測器421作出電子計數開始及停止決策。電流偵測器421可比較βi s與臨限值a 1及a 2，且可在臨限值被超過時進行判定。舉例而言，電流偵測器421可判定當βi s超過a 1時電子到達事件開始，且當βi s降至低於a 2時電子到達事件結束。電流偵測器421可在βi s超過a 1時判定積分開始信號，且在βi s降至低於a 2時判定積分停止信號。
儲存胞元多工器430可由開關K 11形成。電路400A可包括兩個儲存胞元之陣列。多工器430可經組態以將經放大信號βi s發送至儲存胞元中之任一者。儲存胞元可由儲存電容器及與儲存電容器並聯連接之對應重設開關形成。舉例而言，第一儲存胞元441可由電容器C 11及開關K 21形成。第二儲存胞元442可由電容器C 12及開關K 22形成。應理解，可新增另外儲存胞元，且開關K 11可在多於兩種狀態之間切換。此外，亦可提供單一儲存胞元。在一些實施例中，單一儲存胞元可具備在將輸入級410之輸出連接至儲存胞元的第一狀態與將輸入級410之輸出連接至接地的第二狀態之間可切換的開關K 11。當處理積分結果時，開關K 11可處於第二狀態。若在第二電子到達事件發生時第一電子到達事件之信號處理正在進行中，則電路可經組態以使得第二電子到達事件不干擾第一電子到達事件之信號處理。在此狀況下，當第二電子到達事件發生時，可記錄溢位(例如第二類型之溢位)。
轉換器450可僅具有一個輸入通道且可包括電壓緩衝器451。電壓緩衝器451可用於減小儲存胞元上之負荷，且在多個電壓比較器同時用於一個轉換器中的狀況下可增強效能。可提供開關K 31以允許轉換器450存取儲存胞元陣列之所有儲存胞元。可包括開關K 31之多工器可提供於儲存胞元陣列與轉換器450之間。轉換器450可形成為使用電壓緩衝器451及複數個電壓比較器453、455及457之電壓偵測器。可使用具有不同值之複數個參考電壓。基於輸入電壓之值與參考電壓之值之間的差，電壓比較器453、455及457可對輸入電壓做出反應且產生輸出信號。來自電壓比較器453、455及457之輸出信號可用作關於對應帶電粒子到達事件之資訊。
開關K 11及K 31可經組態以使得在執行積分時僅選擇一個儲存胞元。如圖5A中所展示，開關K 11可連接至位置1以使用第一儲存胞元441執行積分。在一些實施例中，開關K 11及K 31可經組態以便在執行積分時決不選擇同一儲存胞元。舉例而言，開關K 11可連接至位置1而開關K 31可連接至位置1。可使用儲存胞元來執行積分，同時對另一儲存胞元執行詢問。此外，開關K 11及K 31亦可切換至斷開連接位置，其中陣列440之儲存胞元中無一者被選擇。
在一些實施例中，開關K 11及K 31可經組態以使得可在某時間選擇同一儲存胞元。舉例而言，電路可經組態以使得開關K 11及K 31可在選擇同一儲存胞元的重疊時段下操作。在特定積分結果之處理時段期間，取決於重疊時段，可調整參考電壓之設定(例如)以補償藉由選擇同一儲存胞元而引入之效應。此外，在一些實施例中，電壓緩衝器451可定位於儲存胞元與開關K 31之間。可提供多個電壓緩衝器。
可藉由將儲存胞元之重設開關之狀態自閉合改變為斷開來執行積分。舉例而言，當開關K 21以通信方式斷開連接時，可開始使用第一儲存胞元441進行積分。每一儲存胞元之重設開關可自重設儲存胞元之時間保持閉合，直至儲存胞元用於積分之時間。控制單元490可藉由致動開關(例如開關K 21或開關K 22)連同致動開關K 11以選擇儲存胞元來起始積分。判定是開始抑或停止積分可基於由臨限值偵測器420進行之判定(例如，藉由判定出積分開始或停止信號)。舉例而言，臨限值偵測器420可將積分開始信號傳輸至控制單元490，且控制單元490可致動開關，諸如開關K 21或開關K 22。
可藉由將儲存胞元連接至轉換器450來開始詢問。當轉換器450連接至儲存胞元時，可處理輸入至轉換器450之信號。在轉換器450中發生信號處理可花費一定量的時間。舉例而言，電壓緩衝器451可將信號輸出至多個電壓比較器。可基於輸入電壓與參考電壓之間的比較進行多個判定。基於此類判定，可判定計數電子或判定其他資訊。舉例而言，可判定在電子到達事件期間兩個電子到達感測元件311，且因此計數應遞增2。此外，舉例而言，可判定電子中之一者係次級電子且一者係反向散射電子。
然而，當此處理正在進行中時，其他電子可到達感測元件311。為了不遺漏此類其他電子到達事件，電路400A可致使在偵測到新電子到達事件時使用不同儲存胞元執行積分。可在先前電子到達事件之詢問或信號處理仍在進行中時執行此積分。舉例而言，臨限值偵測器420可偵測在臨限值a 1被超過時開始的第一電子到達事件，且控制單元490可使用第一儲存胞元開始積分。當輸入至臨限值偵測器420之信號降至低於臨限值a 2時，臨限值偵測器420亦可偵測到第一電子到達事件已結束。接下來，當臨限值a 1再次被超過時，臨限值偵測器420可偵測到第二電子到達事件。然而，此時，對第一電子到達事件之詢問或信號處理(其可基於對在第一儲存胞元中收集之電荷之判定)可能尚未完成。無論如何，電路400A可適應第二電子到達事件且使用第二儲存胞元記錄該第二電子到達事件。多工器430可將輸入級410之輸出連接至第二儲存胞元，且因此可充分地記錄第二電子到達事件之資訊。以此方式，即使當關於先前電子到達事件之信號處理仍在進行中時，亦可記錄後續電子到達事件之資訊。電路400A可允許實質上連續地捕捉來自感測元件311之資訊，而諸如信號處理及電子計數判定之操作可非同步地發生。在一些實施例中，一旦使用一個儲存胞元之積分完成，多工器430就可將輸入級410之輸出連接至可已經重設之下一個可用的儲存胞元。偵測信號可自感測元件連續地泵出且經路由至信號處理電路系統。
在一些實施例中，判定是否發生新電子到達事件可基於與用以偵測第一電子到達事件之臨限值不同的臨限值。臨限值可經設定為基於由於新電子到達事件而引起的堆積效應之位準。舉例而言，臨限值偵測器420可偵測在臨限值a 1被超過時開始的第一電子到達事件。偵測到之信號位準(例如，電壓、電流等)可開始降低。但在另一實施例中，信號位準可能不會降至低於臨限值a 2，該臨限值可用以表示電子到達事件之結束。然而，信號位準變化可達到超過臨限值a 3之位準、停止降低且可再次升高。超過臨限值a 3可指示第一電子到達事件之結束。在超過臨限值a 3之後信號位準之上升可指示第二電子到達事件開始。第二電子到達事件可在時間上與第一電子到達事件部分地重疊。臨限值a 3之位準可基於緊密順次地發生之電子到達事件之行為。臨限值之關係可為(例如) a 1≥ a 3≥ a 2。新電子到達事件是否發生之判定可基於信號位準及時間相依行為。
現在參看圖5B，其展示符合本發明之實施例的可適用於電子計數之電路400B之實施的圖解表示。電路400B可為圖4之電路400的變化，且與圖5A之電路400A相似，電路400B可包括各種通用組件之實例。圖5B之電路400B包括連接至感測元件311之寬頻運算放大器(OPA) 402。不同於先前實例，未使用輸入級。OPA 402可用以與儲存電容器C 11及C 12結合達成積分函數。OPA 402之輸出可類似於先前實例中所論述之輸入級410的輸出。來自感測元件311之信號可在不通過輸入級的情況下傳輸至儲存胞元。
如圖5B中所展示，電路400B可包括開關K 12及開關K 13。多工器430可包含開關K 11、K 12及K 13。藉由開關K 12及開關K 13，可改良OPA 402與未用於積分之儲存胞元之間的隔離。此外，可容易地實施對用於積分電路中之OPA 402的補償。另外，新增開關K 12及開關K 13可減少積分電路與轉換器450之間的干涉。能量量測準確度可得以改良。
電路400B可經組態以使用基於經放大信號βi s之判定而執行操作。經放大信號βi s可自OPA 402取樣或成鏡像。可由電流偵測器422作出電子計數開始及停止決策。電流偵測器422可比較βi s與臨限值a 1及a 2，且判定例如當βi s超過a 1時電子到達事件開始，且當βi s降至低於a 2時電子到達事件結束。
電路400B可經組態以執行與電路400A之操作相似的操作。舉例而言，電路400B可經組態以藉由使用儲存胞元執行積分且使用轉換器450對儲存胞元執行詢問來計數帶電粒子。可藉由將儲存胞元之重設開關之狀態自閉合改變為斷開來進行積分。在例如藉由使用轉換器450處理來自儲存胞元之資訊之後，可藉由致動重設開關來重設儲存胞元。
現在參看圖5C，其展示符合本發明之實施例的可適用於電子計數之電路400C之實施的圖解表示。電路400C可為圖4之電路400的變化，且與圖5A之電路400A及圖5B之電路400B相似，電路400C可包括各種通用組件之實例。圖5C之電路400C包括連接至感測元件311之寬頻跨阻抗放大器(TIA) 403。輸入級410可由諸如TIA 403之放大器形成。TIA 403可包含OPA。輸入級410之輸出可為電壓信號。
電路400C可包括複數個放大器。第一放大器可由TIA 403形成。第二放大器可由OPA 404形成。OPA 404可用以與儲存電容器C 11及C 12結合達成積分函數。
電路400C可包括電阻器R 11。輸入級410之輸出可為電壓信號，且電阻器R 11可經組態以將輸入級410之輸出轉換成具有與輸入級410之輸出成比例之信號位準的電流信號。OPA 404為經組態以與其輸出端子與輸入端子之間的外部回饋組件(例如，電阻器及電容器)一起使用的放大裝置。OPA 404可自電阻器R 11接收電流信號且可用以使用儲存胞元(例如，第一儲存胞元441及第二儲存胞元442)執行積分。來自感測元件311之信號在其經傳輸至儲存胞元時可經變換及轉換成各種形式。
電路400C可經組態以使用基於來自感測元件311之經轉換信號的判定來執行操作。舉例而言，輸入級410可將來自感測元件311之電流或電荷信號轉換成電壓信號且可將電壓信號饋入至臨限值偵測器420。臨限值偵測器420可包括電壓比較器423。電壓比較器423可將輸入至臨限值偵測器420中之電壓信號與臨限值進行比較。可使用多個臨限值，諸如a 1及a 2。臨限值可包括參考電壓。可由電壓比較器423作出電子計數開始及停止決策。舉例而言，電壓比較器423可判定當a 1被超過時電子到達事件開始。在一些實施例中，為了考量滯後效應，可使用多個電壓比較來改良效能且降低錯誤計數之速率。
電路400C可經組態以執行與電路400A或電路400B之操作相似的操作。舉例而言，電路400C可經組態以藉由使用儲存胞元執行積分且使用轉換器450對儲存胞元執行詢問來計數帶電粒子。可藉由將儲存胞元之重設開關之狀態自閉合改變為斷開來進行積分。在例如藉由使用轉換器450處理來自儲存胞元之資訊之後，可藉由致動重設開關來重設儲存胞元。
現在參看圖6，其為說明符合本發明之實施例的可適用於電子計數之方法600的流程圖。方法600可藉由帶電粒子檢測系統之控制器(例如，圖1或圖2B中之控制器109，或圖4及圖5A至圖5C之控制單元490或其組合)來執行。控制器可包括經程式化以實施方法600之電路系統(例如，記憶體及處理器)。舉例而言，控制器可為內部控制器或與帶電粒子檢測系統耦接的外部控制器。可用於帶電粒子計數之電路(例如圖4之電路400)可根據方法600而操作。可在逐感測元件基礎上執行與方法600一致的處理。
如圖6中所展示，方法600可在「開始」步驟處開始。在開始步驟處，可產生帶電粒子束。藉由電子束工具100之射束。初級帶電粒子束之產生可致使形成次級光束，該等次級光束經引導至帶電粒子束設備之偵測器。當帶電粒子開始照射於偵測器上時可開始偵測。偵測器可包括感測元件(例如，感測元件311)。
方法600可包括並行執行複數個程序。每一程序可為可在操作偵測器時在進行中的背景操作。舉例而言，如圖6中所展示，方法600可包括步驟601、602、603及604。步驟601可包括執行感測元件信號位準偵測。步驟602可包括執行積分。步驟603可包括執行信號處理。步驟S604可包括執行溢位監測。亦可並行地執行其他步驟。
如圖7A中所展示，某些處理可在步驟601之後。自「A」繼續，方法600可包括監測感測元件信號位準之步驟7101。步驟7101可包括接收來自感測元件311之信號或表示其輸出之信號(例如，經放大信號)。可量測信號之量值。在步驟7102中，可判定是否已超越第一臨限值。步驟7102可包括使用臨限值偵測器420判定輸入級410之輸出是否超越(例如，超過)臨限值a 1。
若在步驟7102中判定尚未超過第一臨限值，則可判定來自感測元件311之任何信號皆為雜訊。方法可返回至步驟7101且繼續監測感測元件信號位準。
若在步驟7102中判定已超過第一臨限值，則可判定電子到達事件已開始。回應於在步驟7102中超過第一臨限值，方法可繼續進行至步驟7103，且可產生積分開始信號。可自臨限值偵測器420產生並傳輸積分開始信號。在一些實施例中，控制單元490可產生積分開始信號。舉例而言，控制單元490可基於來自臨限值偵測器420之輸出產生積分開始信號。另外，可執行步驟7104且可產生時戳。時戳可與積分開始信號相關聯。
如圖7A中所展示，可執行感測元件信號位準偵測之步驟7105。可繼續監測來自感測元件311之信號的信號位準。在步驟7106處，可判定是否已超越第二臨限值。步驟7106可包括使用臨限值偵測器420判定輸入級410之輸出是否超越(例如，降至低於)臨限值a 2。
若在步驟7106中判定信號位準尚未降至低於第二臨限值，則可判定電子到達事件仍在進行中。方法可返回至步驟7105且繼續監測感測元件信號位準。
若在步驟7106中判定信號位準已降至低於第二臨限值，則可判定電子到達事件已結束。回應於在步驟7106中超過第二臨限值，方法可繼續進行至步驟7107，且可產生積分停止信號。另外，可執行步驟7108且可產生時戳。時戳可與積分停止信號相關聯。在步驟7108之後，方法可返回至步驟7101且重複。
如圖7B中所展示，某些處理可在步驟602之後。自「B」繼續，方法600可包括監測積分開始信號之步驟7201。步驟7201可包括自控制單元490接收信號。步驟7202可包括使用控制單元490或另一控制器判定是否已產生或接收到積分開始信號。積分開始信號可為在圖7A之步驟7103中所產生之信號。
如圖7B中所展示，若在步驟7202中判定(例如)尚未接收到積分開始信號，則方法可返回至步驟7201且繼續監測積分開始信號。
若在步驟7202中判定已接收到積分開始信號，則方法可繼續進行至步驟7203且可執行積分。步驟7203可包括使用當前所選擇儲存胞元來進行信號積分。舉例而言，儲存胞元多工器430可選擇陣列440 (參見圖4)之儲存胞元。在方法600開始時，儲存胞元可處於重設狀態中。可閉合所選擇儲存胞元之對應的重設開關。
在步驟7203中，可執行積分，其中積分可涉及使用來自感測元件311之信號隨著時間推移而累積電荷或電流(例如，曲線下面積)。步驟7203可包括致動重設開關。舉例而言，當使用第一儲存胞元441之積分(參見圖5A)開始時，可將開關K 21設定為斷開狀態。在積分期間，感測元件311可輸出電荷或電流，該電荷或電流可經放大且傳輸至第一儲存胞元441，在該第一儲存胞元中，電荷或電流累積於電容器C 11中。
在步驟7204中，可判定是否已接收到積分停止信號。若在步驟7204中判定尚未接收到積分停止信號，則方法可返回至步驟7203且積分可繼續。
若在步驟7204中判定已接收到積分停止信號，則可中斷對應於電子到達事件之信號積分。方法可繼續進行至步驟7205。在步驟7205中，可停止當前所選擇儲存胞元中之信號積分。當前儲存胞元可為由多工器430選擇之儲存胞元。另外，可執行步驟7206。在步驟7206中，可設定積分電路忙碌指示符。積分電路忙碌指示符可與溢位狀態相關。
在步驟7207中，可設定結果分析請求指示符，且可將當前所選擇儲存胞元之位址新增至位址清單。結果分析指示符之設定可基於準則。舉例而言，在使用儲存胞元執行積分後，可判定應在積分完成時對彼儲存胞元執行分析。準則可包括是否接收到順次積分開始及停止信號。可回應於在積分開始信號之後接收到積分停止信號而自動地判定設定結果分析請求指示符。在一些實施例中，準則可包括操作員是否已請求成像結果。在一些實施例中，準則可包括操作員是否已請求詳細結果，諸如指示電子能之結果。儲存胞元之位址可指可用以識別儲存胞元之資訊。結果分析可對應於與例如計數或判定與電子到達事件相關聯的能量相關的信號處理。位址清單可為用以儲存包括待分析之資料的儲存胞元之位址的清單。可基於儲存胞元是否在位址清單上來詢問該等儲存胞元。
在步驟7208中，可搜尋下一個可用的儲存胞元。舉例而言，當陣列440包括複數個儲存胞元，且當前所選擇儲存胞元剛剛已用於積分時，可判定陣列440之另一儲存胞元是否可用。步驟7208可包括遞增儲存胞元選擇器。儲存胞元可逐個遞增。
在步驟7209中，可判定是否至少一個儲存胞元可用。若無其他儲存胞元可用，則方法可返回至步驟7208且等待下一個可用的儲存胞元。若判定儲存胞元可用，則方法可繼續進行至步驟7210。在步驟7210處，儲存胞元多工器可選擇下一個可用的儲存胞元。步驟7210可包括致動開關以將輸入級410之輸出連接至儲存胞元(例如，儲存胞元441，442，…449中之下一個)。舉例而言，假定儲存胞元441 (參見圖4)剛剛用於積分，多工器430可將輸入級410之輸出連接至儲存胞元442。另外，在步驟7211處，可清除積分電路忙碌指示符。可在建立下一可用儲存胞元與輸入級410之輸出之間的連接後清除積分電路忙碌指示符。因此，可在步驟7206處設定積分電路忙碌指示符且可將其維持在設定狀態中直至步驟7211為止。在步驟7211之後，方法可返回至步驟7201且重複。
如圖7C中所展示，某些處理可在步驟603之後。自「C」繼續，方法600可包括監測分析請求指示符之步驟7301。步驟7301可包括自控制單元490接收信號。
若在步驟7302中判定尚未接收到分析請求指示符，則方法可返回至步驟7301且繼續監測分析請求指示符。
若在步驟7302中判定已接收到分析請求指示符，則方法可繼續進行至步驟7303。步驟7303可包括在位址清單中獲取儲存胞元之位址。
在步驟7304中，可執行詢問，其中詢問可涉及自諸如儲存胞元之組件獲得資訊(例如，傳輸信號)。步驟7304可包括選擇儲存胞元。舉例而言，步驟7304可包括致動開關以將待詢問之儲存胞元與轉換器450連接(例如，使用圖5A中之開關K 31)。待詢問之儲存胞元可為在步驟7203中積分之儲存胞元(參見圖7B)。用於詢問之優先權可基於自已使用感測元件執行積分時起的時段。舉例而言，待詢問之下一儲存胞元可經優先排序為自經積分以來等待時間最長的儲存胞元。
步驟7304亦可包括執行信號處理。步驟7304可包括使用轉換器450以作出關於自所選擇儲存胞元詢問之信號的判定。舉例而言，信號可自第一儲存胞元441傳輸至轉換器450，其中與參考值(例如，圖5A中之v ref11、v ref12、v ref13)進行各種比較。轉換器450可將資料輸出至控制單元490，該控制單元可用以導出關於電子到達事件之資訊(例如確認電子到達事件、是否接收到一個或多於一個電子，或所接收電子之特定能量位準等)。
在步驟7305中，可重設所選擇儲存胞元以自其釋放電荷。步驟7305可包括致動所選擇儲存胞元之重設開關。
此外，在步驟7305中，可自位址清單移除所選擇儲存胞元之位址。在步驟7306中，可判定其他位址是否在位址清單中。若在步驟7306中判定在位址清單中剩餘有位址，則方法可返回至步驟7303且獲取清單頂部處之位址。若在步驟7306中判定無位址保留在位址清單中，則方法可繼續進行至步驟7307且可清除分析請求指示符。在步驟7307之後，方法可返回至步驟7301且重複。
如圖7D中所展示，某些處理可在步驟604之後。自「D」繼續，方法600可包括監測積分開始信號之步驟7401。步驟7401可與圖7B之步驟7201相似。
若在步驟7402中判定尚未接收到積分開始信號，則方法可返回至步驟7401且繼續監測積分開始信號。
若在步驟7402中判定已接收到積分開始信號，則方法可繼續進行至步驟7403且可檢查積分電路忙碌指示符。步驟7403可包括監測諸如在步驟7206 (參見圖7B)中所產生之信號的信號。舉例而言，儲存胞元多工器430可選擇陣列440 (參見圖4)之儲存胞元。
若在步驟7404中判定未設定忙碌指示符，則方法可返回至步驟7401並繼續監測即將到來的積分開始信號。
若在步驟7404中判定已設定忙碌指示符，則方法可繼續進行至步驟7405且可產生溢位信號。溢位信號可為與第二類型之溢位(諸如本文中所論述之溢位)相關聯的溢位信號。步驟7405可包括產生與溢位信號相關聯之時戳。在步驟7405之後，方法可返回至步驟7401且重複。
信號處理，諸如步驟7304 (參見圖7C)之信號處理，可需要一定量時間。若到新的電子到達事件之積分應開始時尚未完成關於第一儲存胞元(例如在步驟7304中詢問之儲存胞元)之信號處理，則可選擇第二儲存胞元用於積分。舉例而言，若正對第一儲存胞元執行信號處理，且在此期間，感測元件信號位準經量測且再次超越第一臨限值，則可選擇不同於第一儲存胞元之儲存胞元用於下一積分。只要其他儲存胞元可用，就可繼續進行下一積分。
方法600可繼續在儲存胞元上進行積分並對儲存胞元執行分析(例如詢問及信號處理)的循環。然而，完成積分及信號處理之速度可不同，且因此使更多儲存胞元可用以便自感測元件311接收信號可為有益的。積分可接著不間斷地繼續進行，而詢問及信號處理可非同步地發生。所提供之儲存胞元之數目愈大，在來自先前儲存胞元之資訊之信號處理正在進行中的同時可處置的積分愈多。偵測器可能夠藉由以此方式使用電路來處置較大數目個信號。
使用例如方法600及電路400，可以SEM影像SNR及總產出量之顯著改良來啟用電子計數。啟用電子計數之探測電流範圍可以改良之能量量測準確度及降低之誤計數率而擴展。
此外，在一些實施例中，可提供與個別感測元件相關聯之電路之間的互連。偵測器可包括偵測胞元，該等偵測胞元中之每一者可包括感測元件及與該感測元件相關聯之電路系統。舉例而言，感測元件311及電路400(參見圖4)可形成偵測胞元。與每一感測元件相關聯之電路系統可包括類比信號處理器、資料轉換器及區域控制單元。可在不同偵測胞元之電路系統之間提供互連。舉例而言，可在相鄰偵測胞元之類比信號處理器之間或在相鄰偵測胞元之區域控制單元之間提供互連。
在一些實施例中，偵測器可包括感測元件之像素化陣列。感測元件陣列可在二維平面中形成。因此，感測元件可具有一或多個相鄰(例如，鄰近)感測元件。感測元件之間的互連可改良偵測準確度且增強處理。此外，在一些實施例中，感測元件之間的互連可增強處理且可進一步改良誤計數率之降低。舉例而言，互連可有助於在由一個入射電子到達事件誘發之暫時離子化區擴展至多於一個感測元件之體積中的情形中減少誤計數。
現在參看圖8，其說明偵測表面上之帶電粒子到達事件的效應。在圖8中，偵測器可包括複數個感測元件，包括感測元件36a、感測元件36b、感測元件36c及感測元件36d。帶電粒子可在感測元件36a與感測元件36c之間的邊界附近之區中撞擊(例如，衝擊)偵測器表面。當電子衝擊偵測器時，其可在偵測器之體積中產生電荷。該體積可跨越兩個或多於兩個感測元件。舉例而言，可產生可進入至多個感測元件中之離子化區37。多個感測元件中產生之電荷可導致一電子被多次計數或根本未被計數。
在一些實施例中，互連可有助於減少到達偵測器之偵測表面的電子之誤計數。一些誤計數可基於在感測元件之間的邊界附近發生之電子到達事件。當來自SEM之電光柱之電子到達偵測器之感測表面時，該等電子進入偵測器之位置可隨機地分佈。歸因於在每一電子進入偵測器之後的離子化程序，可在偵測器內產生暫時離子化區。暫時離子化區可在感測元件之空乏區外部擴展。舉例而言，暫時離子化區可：擴展至相鄰感測元件之空乏區中；擴展至感測元件之不同於空乏區的另一區中；或擴展至相鄰感測元件之體積中不同於彼感測元件之空乏區的區中。暫時離子化區擴展至相鄰感測元件之空乏區中可導致在該相鄰感測元件中之信號產生。在每一電子進入偵測器後形成的離子化區可具有與每一入射電子之能量及形成偵測器之材料相關的體積。每一電子進入偵測器之位置的隨機性可能導致由每一入射電子誘發之暫時離子化區越過鄰近感測元件之邊界。因此，偵測器中之多個感測元件可產生對應於特定入射電子之輸出信號。個別輸出信號可小於在一個感測元件中含有暫時離子化區的情況下將產生的輸出信號，且該等輸出信號可能未達到足夠高以觸發電子到達事件之偵測的位準。因此，電子到達事件可變得未經計數。或者，在一些實施例中，多個感測元件中之每一者的輸出信號可足夠高以觸發偵測，且可針對同一電子到達事件而暫存多個偵測。因此，可產生誤計數。
為了解決以上問題，一些實施例可使用以下方式。感測元件可經組態以具有預定大小及形狀。感測元件陣列可包括以諸如柵格之圖案配置的感測元件。偵測器中之每一感測元件之大小可經選擇，其方式為使得在任何方向上，感測元件之大小不小於入射電子之最大穿透深度。感測元件可經組態以使得感測元件之尺寸(例如，長度、寬度、高度)皆不小於最大穿透深度。最大穿透深度可基於用於形成偵測器之材料。舉例而言，電子可在一種材料中比在另一種材料中穿透地更深。以此方式，每一入射電子可一次衝擊不多於四個感測元件。此可有助於進一步增強信號處理，如將如下論述。
現參考圖9，其為符合本發明之實施例的具有互連偵測胞元之偵測器的圖解表示。圖9可表示偵測器在偵測器之厚度方向上的橫截面圖。如圖9中所展示，可將包括感測元件331之複數個感測元件提供於偵測器中。每一感測元件可連接至一電路。該電路可包括感測元件位準信號處理及控制單元。舉例而言，感測元件331連接至感測元件位準信號處理及控制單元950。感測元件331及感測元件位準信號處理及控制單元950可構成一個偵測胞元。感測元件位準信號處理及控制單元950可包括類比信號處理器910、資料轉換器930及區域控制單元940。
如圖9中所展示，多個偵測胞元可連接至各種上部層級組件，諸如資料路由層960。資料路由層960可包括高速資料路由層。資料路由層960可連接至記憶體單元970。記憶體單元970可包括具有記憶體控制器之高速記憶體。記憶體單元970可連接至處理器980。處理器980可包括高速處理器。處理器980可包括控制器109 (參見圖1或圖3)。處理器980可連接至介面990。介面990可包括高速介面。術語「上部層級」可意謂某些處理功能被委派給某些類型之處理器。上部層級組件可經組態以基於自多個下部層級組件接收到之資訊執行處理。上部層級組件可經組態為具有使得上部層級組件能夠處置來自連接至其之多個下部層級組件之輸出的處理速度。
如圖9中所展示，在每兩個鄰近感測元件位準信號處理及控制單元(包括例如單元950)之間，可分別經由類比信號路徑及資料路徑傳送數位形式之類比信號及資料。可提供互連920。互連920可包括類比信號路徑921及資料路徑922。
儘管在圖9中被說明為一維陣列，但應理解，感測元件及關聯電路系統可以二維配置提供。可提供感測元件，與其在偵測器之厚度方向上或在某其他方向上與該感測元件鄰近的關聯電路系統。用於每一感測元件之感測元件位準電路系統可嵌入於每一感測元件中。每一感測元件位準信號處理及控制單元可具有多個類比信號路徑及資料路徑。多個類比信號路徑或資料路徑中之每一者可連接至感測元件之相鄰感測元件位準信號處理及控制單元中之一者。電子感測元件陣列及感測元件位準信號處理及控制單元之陣列可形成於同一晶片上或形成於多於一個晶片上。
類比信號處理器910可包括上文關於圖4所論述之輸入級410、儲存胞元多工器430及儲存胞元陣列440。此外，可提供其他類比信號路由多工器。舉例而言，可提供類比信號路由多工器460 (參見圖12A)。在一些實施例中，類比信號路由多工器460可包括於感測元件位準信號處理及控制單元950中。類比信號路由多工器460可為類比信號處理器910之部分。類比信號路由多工器460可配置於儲存胞元陣列440與轉換器450之間。類比信號路由多工器460可經組態以實現類比信號路由多工器與其他(例如相鄰)感測元件位準電路之組件(諸如相鄰感測元件位準電路中之電壓偵測器/ADC)之間的雙向類比信號流。相鄰感測元件位準電路可為相鄰偵測胞元之電路。類比信號路由多工器460可經組態而以可表示特定電子入射事件之能量位準的電壓、電流或電荷之形式傳輸類比信號。
可由包括輸入級410、儲存胞元多工器430、陣列440、類比信號路由多工器460及轉換器450的電路400之組件形成類比信號處理路徑。類比信號路徑921可連接至類比信號處理器910 (例如，可連接至圖12A之類比信號路由多工器460)，且類比信號路徑921可經組態以與其他電路(例如，相鄰偵測胞元之感測元件位準電路)之類比信號路由多工器通信。類比信號路由多工器460可連接至轉換器450。在一些實施例中，轉換器450可包括ADC。圖9之資料轉換器930可包括此ADC。資料路徑922可在此ADC下游連接。舉例而言，如圖4中所展示，轉換器450可連接至控制單元490。圖9中之區域控制單元940可包括控制單元490。如圖9中所展示之資料路徑922可連接至區域控制單元940，且可經組態以與其他電路之控制單元通信。
在一些實施例中，可提供互連，該互連包括類比信號路由多工器，該類比信號路由多工器經組態以實現該互連與同另一感測元件相關聯之感測元件位準信號處理及控制單元之間的雙向類比信號流。該互連可包括經組態以將數位資料傳輸至與另一感測元件相關聯之控制單元的資料路徑。
如圖9中所展示，每一感測元件位準信號處理及控制單元950可在感測元件位準信號處理及控制單元陣列之後具有至資料路由層960之資料通信鏈路。記憶體單元970可經組態以組織及儲存來自感測元件位準信號處理及控制單元陣列之資料。資料路由層960可經組態以管理資料自感測元件位準信號處理及控制單元陣列至記憶體單元970之傳送。
處理器980可在記憶體單元970之後，且可經組態以執行偵測器之資料處理及操作控制。對於資料處理，處理器980可達成包括以下各者之資料處理任務。
舉例而言，處理器980可經組態以基於預定義條件(例如：像素速率、像素大小及清晰度)執行SEM影像像素資料產生。對於每一SEM影像像素，在某些條件下，SEM影像之所有圖框中的諸如像素大小、像素速率及局部清晰度之參數可相同。在一些實施例中，參數可在SEM影像之圖框之間不同但在每一SEM影像內保持相同。在一些實施例中，參數可在一個SEM影像內之像素與像素之間不同。
處理器980可經組態以基於預定義條件執行SEM影像參數之調諧以及增強。處理器980可經組態以執行影像亮度及對比度調諧、影像清晰度增強、基於入射電子之能量位準的彩色SEM影像產生等。
處理器980可經組態以基於所獲取之SEM影像而執行預檢測。預檢測可包括圖案辨識、邊緣提取等。
處理器980可經組態以在無任何操縱的情況下傳遞電子計數結果之原始資料。
處理器980可經組態以執行SEM投影追蹤。SEM投影追蹤可包括產生關於形成於偵測器上之射束點之投影柵格的資訊(例如，形狀、大小、位置、失真、移動及失真預測)。SEM投影追蹤亦可包括產生關於射束點中之每一者的資訊(例如，位置、大小、形狀及移動歷史)及未來移動預測。此外，諸如上文所論述之資訊的資訊可用以執行運作中SEM影像補償。處理器980可經組態以基於已知SEM設計判定收集率與串擾之間的取捨，或串擾減少與收集率增強之間的取捨。
介面990可經組態以自處理器980接收資料且可執行其他任務，諸如以下。舉例而言，介面990可執行無損的資料壓縮。介面990可經組態以減小偵測器與上部層級系統(例如，用於帶電粒子束設備之控制器，或通用控制器)之間的資料鏈路之負載。
介面990可執行用於錯誤校正之資料編碼。介面990可經組態以減少在自電子偵測裝置至上部層級系統之資料輸送期間所產生的錯誤。
在一些實施例中，介面990可在無任何處理之情況下將資料直接傳遞至上部層級系統。介面990可包括用以促進偵測器與上部層級系統之間的通信的高速收發器及驅動器。
現在參看圖10，其說明符合本發明之實施例的互連配置。可在每一鄰近感測元件之間提供互連。偵測器可包括感測元件之二維陣列。陣列之感測元件可在水平方向及豎直方向上具有相鄰者。舉例而言，感測元件311可在水平方向上鄰近於感測元件318及312，且可在豎直方向上鄰近於感測元件313及316。可在感測元件311與感測元件312之間提供互連1001。相似地，可在感測元件311與感測元件313之間提供互連1002，可在感測元件311與感測元件316之間提供互連1003，且可在感測元件311與感測元件318之間提供互連1004。應理解，圖10之互連可在與感測元件相關聯之電路系統之間而並非直接在感測元件自身之間。
現在參看圖11，其說明符合本發明之實施例的互連配置。可在彼此對角地鄰近之感測元件之間提供互連。此外，在一些實施例中，可在彼此對角地鄰近之感測元件之間，及在水平方向及垂直方向上鄰近的感測元件之間提供互連。如圖11中所展示，互連可經提供使得與感測元件311相關聯之電路系統連接至與所有感測元件312至319相關聯之電路系統。圖10及圖11中所展示之互連可對應於上文參看圖9所論述之互連920。舉例而言，圖10中所展示之互連1001可包括類比信號路徑或資料路徑。
在一些實施例中，互連可包括開關。可控制經由互連之信號流。對互連之控制可由諸如控制單元490或處理器980之控制單元管理。
現在參看圖12A，其說明符合本發明之實施例的具有互連之電路800A。與圖4相似，電路800A可包括輸入級410、臨限值偵測器420、儲存胞元多工器430、第一儲存胞元441至第N儲存胞元449、轉換器450及控制單元490。此外，電路800A可包括類比信號路由多工器460。輸入級410可經組態以自感測元件311接收信號S。類比信號處理器910可由包括輸入級410、臨限值偵測器420、多工器430、儲存胞元441、442…449及類比信號路由多工器460之組件形成。轉換器450可經組態以處理來自陣列440之儲存胞元之類比信號或自其他感測元件電路傳遞至該轉換器之類比信號。轉換器450可針對表示類比信號之資料產生數位信號。
在一些實施例中，類比信號路徑921可連接至類比信號路由多工器460。在一些實施例中，類比信號路由多工器460可包括於類比信號處理器910中。類比信號路由多工器460可經組態以執行類比信號路由。在一些實施例中，轉換器450可包括電壓偵測器或ADC。轉換器450可經組態以輸出呈數位格式之資料。數位資料亦可由控制單元490輸出。資料路徑922可連接至控制單元490。在一些實施例中，資料路徑922可連接至轉換器450。電路800A可對應於上文參看圖9所論述之感測元件位準信號處理及控制單元950。
如圖12A中所展示，電路800A可包括雙向類比信號路徑及雙向資料路徑。舉例而言，可提供類比信號路徑921及資料路徑922。此類新增路徑可實現任何兩個鄰近感測元件位準信號處理及控制單元之間的呈類比及數位形式兩者之信號及資料交換(參見圖9)。類比信號交換可經組態以傳送來自鄰近電子感測元件之對應於與感測元件位準信號處理及控制單元中之一者相關聯之單一電子入射事件的信號，使得信號可以類比方式相加在一起。使用此類類比信號之類比信號相加或處理可增強處理解析度及準確度。可藉由在鄰近感測元件位準信號處理及控制單元之間交換呈數位形式之資料而以數位形式執行信號相加。
類比信號路徑921可經組態以允許相鄰感測元件位準電路之類比信號路由多工器之間的雙向類比信號流。舉例而言，類比信號路徑921可經組態而以表示特定帶電粒子到達事件之能量位準的電壓、電流或電荷之形式傳達類比信號。資料路徑922可經組態以允許相鄰感測元件位準電路之控制單元之間的雙向資料流。舉例而言，資料路徑922可經組態以傳達帶電粒子到達事件之資料(包括能量位準、偵測確認、時戳等)。控制單元490亦可經組態以允許雙向資料流至上部層級組件。控制單元490可經組態以傳輸資料D。控制單元490可經組態以控制(i)至感測元件之資料之流(包括時序資訊)；(ii)來自感測元件之計數結果；及(iii)具有溢位類型資料之感測元件溢位旗標。
在一些實施例中，數位信號處理方法可提供關於偵測表面上之電子之著陸位置的額外資訊(例如，除了關於入射電子之能量位準之資訊以外)。此可有助於改良射束投影追蹤準確度且亦可給出關於SEM系統之效能之額外資訊。在一些實施例中，類比信號處理方法可包括相加或處理來自鄰近感測元件之信號。類比方法可經組態以將準確度優先排序。類比方法及數位方法可分開地或以組合方式使用。在一些實施例中，當需要入射電子事件之信號相加時，可選擇類比方法或數位方法以使得可降低誤計數率且可正確地識別每一入射電子之能量位準。在一些實施例中，若使用經組合方法，則第一步驟可為自程序中涉及之所有感測元件位準信號處理及控制單元獲取數位形式信號。接著，可執行類比信號相加(或處理)。藉由使用經組合方法，可獲得來自類比及數位方法兩者的益處。偵測器可經組態以在所有感測元件位準信號處理及控制單元中提供更深的類比信號管線。
圖12B為符合本發明之實施例的類比信號路由多工器之圖解表示。圖12B可表示上文參看圖12A所論述之類比信號路由多工器460的另一視圖。如圖12B中所展示，類比信號路由多工器460可包括可用於路由及控制信號之電路系統。類比信號路由多工器460可包括各種開關、佈線路徑及其他電氣組件等。類比信號路由多工器460可包括開關K 61，K 62，…K 6m、開關K 71，K 72，…K 7m、K 8，及可控制開關之開關控制信號匯流排461。類比信號路徑921可經組態以用於雙向流，使得信號可經傳輸至相鄰胞元電路及自相鄰胞元電路傳輸。
此外，類比信號路由多工器460可包括放大器465及緩衝器466。放大器465可包括求和放大器。緩衝器466可包括電壓緩衝器。開關控制信號匯流排461可連接至控制單元490 (參見圖12A)，且控制單元490可經組態以使用切換控制信號C來控制開關。開關K 8可經組態以將緩衝器466與陣列440之儲存胞元中之一者連接，使得信號S 1自所選擇儲存胞元流動至緩衝器466。應瞭解，類比信號路由多工器460及轉換器450之一些組件可經組合或重疊。舉例而言，緩衝器466可包括電壓緩衝器451 (參見圖5A至圖5C)。放大器465可連接至控制單元490且可將信號S 2發送至控制單元490。
類比信號路由多工器460可經組態以在複數種情境下操作。舉例而言，在第一情境中，感測元件位準電路經設定為自相鄰電路接收類比信號：開關K 61，K 62，…K 6m經設定至位置2，且其對應開關K 71，K 72，…K 7m經設定為針對發送來自相鄰電路之類比信號所經由的彼等類比信號路徑斷開。K 61，K 62，…K 6m當中的一些開關可經設定至位置2，且若對應類比信號路徑未用以接收信號，則該等開關在K 71，K 72，…K 7m當中的對應開關可經設定為閉合的。K 8經設定為連接儲存受處理事件之信號的儲存胞元之位置。
在第二情境中，感測元件位準電路經設定為將類比信號發送至相鄰電路：開關K 61，K 62，…K 6m經設定至位置1，且其對應開關K 71，K 72，…K 7m經設定為針對發送類比信號至相鄰電路所經由的彼等類比信號路徑閉合。K 61，K 62，…K 6m當中的一些開關可經設定至位置2，且若對應類比信號路徑未用以接收信號，則該等開關在K 71，K 72，…K 7m當中的對應開關可經設定為閉合的。K 8經設定為連接儲存受處理事件之信號的儲存胞元之位置。
現在參看圖13，其為說明符合本發明之實施例的可適用於電子計數之方法8000的流程圖。方法8000可由包括帶電粒子檢測系統之電路(例如，圖12A中之電路800A)、控制器(諸如圖1或圖2B中之控制器109或圖4、圖5A至圖5C及圖12A之控制單元490)、處理器(諸如處理器980)或其組合之組件來執行。該等組件可包括經程式化以實施方法8000之電路系統(例如，記憶體及處理器)。方法8000可包括類比信號處理方法。
如圖13中所展示，方法8000可在「開始」步驟處開始。在開始步驟處，偵測程序可能已經在進行中。方法8000可例如在步驟A及圖7A之處理已發生之後開始。
方法8000可包括判定連接與不同感測元件相關聯之電路之步驟8101。可判定連接不同的偵測胞元。步驟8101可包括判定連接之第一方式或判定連接之第二方式，或其他方式。判定連接之第一方式可包括僅藉由比較事件開始時間判定相鄰偵測胞元中之電子到達事件是否由同一入射電子引起。舉例而言，若開始時間相同，則事件可經判定為由同一入射電子引起。判定連接之第二方式可包括藉由比較開始時間與停止時間兩者或藉由使用事件之時段來判定相鄰偵測胞元中之事件是否由同一入射電子引起。若兩個事件之開始時間及停止時間相同，則該等事件可經判定為由同一入射電子引起。若開始時間相同且事件具有相同持續時間，則事件可經判定為由同一入射電子引起。
判定連接之第一方式可包括判定第一感測元件中之電子到達事件的開始時間與第二感測元件中之電子到達事件的開始時間實質上相同。在一些實施例中，若時間在彼此之預定量內，則開始時間可被認為實質上相同。該預定量可基於偵測器之時鐘速度、電子到達事件之平均分離時間，或感測元件之參數，諸如感測元件停滯時間。舉例而言，該預定量可為電子到達事件之平均分離時間之一分數。
在一些實施例中，可將準確度優先排序，且可使用判定連接之第二方式。舉例而言，第二方式可實現較高準確度且可涉及比第一方式更多的計算。在一些實施例中，可將回應速度優先排序，且可使用判定連接之第一方式。舉例而言，第一方式相比於第二方式可實現較低功率消耗及較少潛時。在諸如偵測系統之偵測準確度、程序潛時及功率消耗之參數之間可存在取捨關係。此類參數可藉由組態系統以在不同模式中之一者中操作而動態地改變。此外，在一些實施例中，較長潛時亦可造成類型2溢位的較高可能性。為了減小歸因於較長潛時之類型2溢位，可使用每一偵測胞元中之較深類比管線。
在一些實施例中，步驟8101可基於來自圖7A之處理。舉例而言，步驟8101可基於來自兩個或多於兩個不同感測元件之開始積分信號或時戳。可判定已產生開始積分信號且不同感測元件之開始時戳實質上相同，且應合併來自兩個感測元件之信號。步驟8101可包括比較僅來自相鄰感測元件之信號。相鄰感測元件可為在偵測器上在感測元件陣列之水平或豎直方向上彼此鄰近的彼等感測元件。在一些實施例中，相鄰感測元件可包括對角鄰近之感測元件。可在逐對基礎上執行步驟8101 (例如，針對兩個相鄰感測元件執行判定，且針對另外兩個相鄰感測元件執行另一判定)。當使用類比信號處理方法時，可在逐對基礎上執行步驟8101。在一些實施例中，舉例而言，當使用數位信號處理方法時，可在不同基礎上執行步驟S8101。
方法8000可包括經由互連形成連接之步驟8103。步驟8103可包括使用互連920連接相鄰偵測胞元。步驟8103可包括致動互連中之開關。步驟8103可包括使用類比信號路徑921連接相鄰偵測胞元。
方法8000可包括自類比信號處理路徑輸出信號之步驟8105。步驟8105可包括自轉換器450輸出信號。步驟8105可包括自類比信號處理器910輸出信號。步驟815可包括自類比信號路由多工器460輸出信號。步驟8105可包括自一或多個偵測胞元輸出信號。步驟8105可包括詢問。步驟8105可包括經由開關(諸如上文關於圖5A所論述之開關K 31)選擇儲存胞元。步驟8105可包括上文關於圖7C所論述之步驟7304，及後續步驟。
在一些實施例中，可在儲存胞元陣列440的下游及控制單元490的上游提供互連。舉例而言，可以類比信號路由多工器460 (參見圖12A及圖12B)之形式提供互連。在步驟8105中，來自儲存胞元之信號可經分接且可經由互連傳輸至另一偵測胞元，其中可發生使用另一偵測胞元之組件進行處理。來自儲存胞元之信號可呈類比形式。類比信號路由可包括執行信號相加，且可控制所涉及之所有偵測胞元之類比信號路由多工器中之開關以選擇同時儲存相同電子到達事件之信號的儲存胞元。偵測器可經組態以提供所有所涉及偵測胞元之間的同步。
在一些實施例中，信號路由可包括執行數位信號處理。在一些實施例中，可使用數位互連，且可消除對胞元選擇及開關控制之同步的需求。
方法8000可包括執行信號相加或處理的步驟8107。步驟8107可包括相加不同偵測胞元之信號。可接著一起處理來自不同偵測胞元之信號。在一些實施例中，可在步驟8107中相加來自不同偵測胞元之同一電子到達事件之信號。
方法8000可包括執行分析之步驟8109。可對步驟8107中相加或處理之信號執行步驟8109中之分析。可對經相加信號執行分析。可相加來自兩個或多於兩個偵測胞元之信號且接著一起處理該等信號。
靠近感測元件之邊界發生的帶電粒子到達事件可形成擴展至相鄰感測元件之體積中的離子化區。可將在相鄰感測元件中產生之信號相加至在帶電粒子最初著陸所處的感測元件中產生之信號。可處理所相加信號，且所相加信號可更準確地表示發生之單一帶電粒子到達事件。
分析來自兩個或多於兩個偵測胞元之信號可涉及使用與將用於分析單個偵測胞元之臨限值相同或不同的臨限值。舉例而言，可與參考值(例如，上文參考圖5A至圖5C所論述之v ref11)進行比較。用於分析來自兩個或多於兩個偵測胞元之信號的參考值可為相同的，且所分析之結果可較準確。在一些實施例中，參考值可經調整以考量(例如)當經由互連傳輸信號時可能涉及的損失。可經由校準判定調整之量。校準可包括例如數值模擬或實驗。轉換器450可包括多個參考值，且可基於用於信號分析之情形選擇所要參考值。
現在參看圖14，其為說明符合本發明之實施例的可適用於電子計數之方法8200的流程圖。類似於方法8000，方法8200可由包括帶電粒子檢測系統之電路、控制單元、處理器或其組合之組件來執行。方法8200可包括數位信號處理方法。
如圖14中所展示，方法8200可在「開始」步驟處開始。在開始步驟處，偵測程序可能已經在進行中。方法8200可例如在步驟A及圖7A之處理已發生之後開始。
方法8200可包括判定連接與不同感測元件相關聯之電路之步驟8201。可判定連接不同的偵測胞元。步驟8201可基於來自圖7A之處理。與上文關於圖13所論述之步驟8101相似，步驟8201可包括判定連接之第一方式或判定連接之第二方式或其他方式。舉例而言，步驟8201可基於開始積分信號或來自兩個或多於兩個不同感測元件之時戳。可判定已產生開始積分信號且不同感測元件之開始時戳實質上相同，且應合併來自兩個感測元件之信號。步驟8201可包括比較僅來自相鄰感測元件之信號。相鄰感測元件可為在偵測器上在感測元件陣列之水平或豎直方向上彼此鄰近的彼等感測元件。在一些實施例中，相鄰感測元件可包括對角鄰近之感測元件。可在逐對基礎上執行步驟8201 (例如，針對兩個相鄰感測元件執行判定，且針對另外兩個相鄰感測元件執行另一判定)或在某其他基礎上執行步驟8201。
方法8200可包括經由互連形成連接之步驟8203。步驟8203可包括使用互連920連接相鄰偵測胞元。步驟8203可包括致動互連中之開關。步驟8203可包括使用資料路徑922連接相鄰偵測胞元。
方法8200可包括輸出數位信號之步驟8205。步驟8205可包括自轉換器450輸出信號。步驟8205可包括自資料轉換器930輸出信號。步驟8205可包括自一或多個偵測胞元輸出信號。步驟8205可包括詢問。步驟8205可包括經由開關(諸如上文關於圖5A所論述之開關K 31)選擇儲存胞元。所選擇儲存胞元可由比較器(諸如，電壓比較器)詢問。來自步驟8205之輸出可為經由資料路徑922傳輸之數位信號。
方法8200可包括執行處理之步驟8207。步驟8207可包括執行來自兩個或多於兩個偵測胞元之數位信號的處理。步驟8207可包括相加或濾波來自兩個或多於兩個偵測胞元之數位信號中的一些。舉例而言，可判定來自偵測胞元中之一者之信號相關聯於與在另一偵測胞元中發生之帶電粒子到達事件相同的帶電粒子到達事件，且可忽略其信號。舉例而言，若兩個偵測胞元接收足夠信號以便觸發對帶電粒子事件之偵測，則可對帶電粒子事件進行重複計數。為了避免此誤計數，步驟8207可包括濾除計數結果中之一者。在一些實施例中，可處理表示由多個偵測胞元接收到之部分能量的信號以便以改良之準確度判定入射電子之能量。舉例而言，可相加來自不同偵測胞元之信號，使得可準確地判定入射電子之能量位準。此外，可自與同一電子到達事件相關之若干信號產生經組合信號，且可降低誤計數率。
步驟8207可包括使用可為區域或下部層級控制單元之控制單元940執行處理。步驟8207之處理可包括分散式處理。可區域地判定諸如感測元件之位址或帶電粒子事件之撞擊位置的資訊。接著，可使用上部層級控制單元發生進一步處理。舉例而言，可在兩個偵測胞元之間區域地判定一個偵測胞元接收帶電粒子到達事件之總能量的某一部分(例如三分之一)。基於此判定，可判定撞擊位置資訊。舉例而言，可估計帶電粒子到達距離感測元件之邊緣三分之一的位置處。可在兩個維度中執行此判定。舉例而言，可針對在水平方向上之兩個相鄰感測元件及在豎直方向上之兩個相鄰感測元件執行此判定。基於此判定，可針對感測元件中之撞擊位置判定二維座標(例如，x、y位置)。
現在參看圖15，其為說明符合本發明之實施例的可適用於電子計數之方法8300的流程圖。類似於方法8000或方法8200，方法8300可由包括帶電粒子檢測系統之電路、控制單元、處理器或其組合之組件來執行。方法8300可包括經組合之信號處理方法(例如，組合類比信號處理及數位信號處理)。
如圖15中所展示，方法8300可在「開始」步驟處開始。在開始步驟處，偵測程序可能已經在進行中。方法8200可例如在步驟A及圖7A之處理已發生之後開始。
方法8300可包括自偵測胞元群組獲取數位形式信號之步驟8301。在一些實施例中，該群組可包括偵測器上之特定子區之處理中所涉及的所有感測元件位準信號處理及控制單元。來自偵測胞元群組之數位形式信號可用以執行預處理。在一些實施例中，與上文關於圖13及圖14所論述之步驟8101及8201相似，步驟8301可包括判定連接與不同感測元件相關聯之電路。
方法8300可包括執行類比信號處理之步驟8303。步驟8303可包括執行圖13之方法。
方法8300可包括執行數位信號處理之步驟8305。步驟8305可包括執行圖14之方法。
在執行方法8000、8200或8300之後，可執行進一步處理，諸如包括SEM影像像素資料產生、SEM影像參數調諧、預檢測、投影追蹤等之資料處理。舉例而言，該進一步處理可由處理器980執行。此外，類比信號處理(例如，圖15之步驟8303)及數位信號處理(例如，圖15之步驟8305)可一起執行。
方法可包括判定使用不同處理模式、類比、數位或組合中之哪一者。判定操作模式可基於與可用於執行類比、數位或經組合處理模式之處理器不同的處理器來控制。舉例而言，上部層級處理器可判定將使用哪一操作模式。
此外，在一些實施例中，方法可包括判定哪一偵測胞元執行處理。判定哪一偵測胞元用於處理可基於在相鄰感測元件附近發生的帶電粒子到達事件。舉例而言，待用於處理之偵測胞元可基於接收帶電粒子到達事件之大部分能量的感測元件而判定。在一些實施例中，判定可基於其他因素，諸如溢位或忙碌信號指示符。若一偵測胞元忙碌，則可使用相鄰偵測胞元中之另一者。若兩個感測元件接收帶電粒子到達事件之大致相等的能量，且一個感測元件忙碌，則可判定使用另一感測元件。使用哪一偵測胞元之判定可考量處理負載。
在以下編號條項中闡明本發明之態樣： 1.  一種用於一帶電粒子偵測器之電路，其包含： 一儲存胞元，其經組態以接收表示一感測元件之一輸出之一信號； 一儲存胞元多工器，其經組態以將表示該感測元件之該輸出之該信號選擇性地傳輸至該儲存胞元； 一臨限值偵測器，其包括經組態以基於表示該感測元件之該輸出之該信號與一臨限值的一比較而判定一積分開始信號的電路系統；及 一轉換器，其包括經組態以對自該儲存胞元傳輸之一信號執行信號處理的電路系統。 2. 如條項1之電路，其中該儲存胞元為包括於該電路中之複數個儲存胞元中之一者，其中該複數個儲存胞元經組態以接收表示該感測元件之輸出之信號。 3. 如條項1或條項2之電路，其進一步包含： 一控制單元，其包括經組態以監測一結果分析請求指示符之電路系統， 其中該控制單元經組態以： 回應於判定設定了該結果分析請求指示符，對一第一儲存胞元執行該信號處理，及 基於該信號處理接收來自該轉換器之一輸出。 4. 如條項1至3中任一項之電路，其進一步包含： 經組態以將該感測元件之該輸出轉換成一不同形式之一電信號的電路系統。 5. 如條項1至4中任一項之電路，其中該多工器包含一開關。 6. 如條項1至5中任一項之電路，其進一步包含： 一開關，其經組態以將該儲存胞元連接至該轉換器，其中該開關經組態以一次將一個儲存胞元連接至該轉換器。 7. 如條項1至6中任一項之電路，其進一步包含： 一輸入級，其包括經組態以產生與由該輸入級自該感測元件接收之電流或電荷成比例的一輸出之電路系統。 8. 如條項7之電路，其中該輸入級包括經組態以基於由該輸入級自該感測元件接收之該電流或電荷而輸出一經放大信號的一電流控制電流源，且該臨限值偵測器包括經組態以比較該經放大信號與一電流臨限值之一電流偵測器。 9. 如條項7之電路，其中該輸入級包括經組態以基於由該輸入級自該感測元件接收之該電流或電荷而輸出一電壓信號的該跨阻抗放大器，且該臨限值偵測器包括經組態以比較該電壓信號與一參考之一電壓比較器。 10. 如條項3之電路，其中該控制單元經組態以 接收該積分開始信號， 基於表示該感測元件之該輸出之該信號與一第二臨限值的一比較，接收一積分停止信號，及 回應於接收到該積分停止信號，控制該儲存胞元多工器以改變該儲存胞元與該感測元件之間的一連接狀態。 11. 如條項10之電路，其中該控制單元經組態以 回應於接收到該積分停止信號，設定一積分電路忙碌指示符，且維持該積分電路忙碌指示符直至該儲存胞元與該感測元件之間的該連接狀態改變為止。 12. 如條項3之電路，其中該控制單元經組態以 回應於判定設定了該結果分析請求指示符，獲取待自一位址清單詢問之一儲存胞元之一位址。 13. 一種方法，其包含： 回應於表示一感測元件之一輸出之一信號超越一第一臨限值，使用對應於第一帶電粒子事件之一第一儲存胞元來執行表示該感測元件之該輸出的該信號之積分；及 回應於表示該感測元件之該輸出之該信號在該第一帶電粒子事件之後超越該第一臨限值，使用對應於一第二帶電粒子事件之一第二儲存胞元來執行表示該感測元件之該輸出的該信號之積分。 14. 如條項13之方法，其進一步包含： 當該感測元件之該輸出超越該第一臨限值時產生一積分開始信號； 當該感測元件之該輸出超越一第二臨限值時產生一積分停止信號。 15. 如條項14之方法，其進一步包含： 產生用於該積分開始信號之一第一時戳及用於該積分停止信號之一第二時戳。 16. 如條項13至15中任一項之方法，其進一步包含： 改變一儲存胞元多工器之一連接狀態，使得該第一儲存胞元及該第二儲存胞元中之一者被饋入有來自該感測元件之信號。 17. 如條項16之方法，其中被饋入至該第一儲存胞元及該第二儲存胞元中之該一者的來自該感測元件之該信號係一經放大信號。 18. 如條項13至16中任一項之方法，其進一步包含： 改變一開關之一連接狀態，使得該第一儲存胞元或該第二儲存胞元中之一者連接至一轉換器，該轉換器經組態以對自該第一儲存胞元或該第二儲存胞元中之該一者傳輸的一信號執行信號處理。 19. 如條項13至18中任一項之方法，其進一步包含： 比較自該第一儲存胞元或該第二儲存胞元傳輸之一信號與一參考。 20. 如條項19之方法，其中該參考為複數個參考中之一者，且比較自該第一儲存胞元或該第二儲存胞元傳輸之該信號包含比較自該第一儲存胞元或該第二儲存胞元傳輸之該信號與該複數個參考中之每一者並將一結果輸出至一控制單元。 21. 如條項13至20中任一項之方法，其進一步包含： 對在該感測元件處接收到之帶電粒子之一數目進行計數。 22. 一種非暫時性電腦可讀媒體，其儲存可由一帶電粒子束設備之控制器之一或多個處理器執行以致使該帶電粒子束設備執行一方法的一指令集，該方法包含： 產生一帶電粒子束； 當表示一偵測器之一感測元件之一輸出的一信號超過一第一臨限值時，使用對應於第一帶電粒子事件之一第一儲存胞元對表示該感測元件之該輸出的該信號進行積分；及 當表示該感測元件之該輸出之該信號在該第一帶電粒子事件之後超過該第一臨限值時，使用對應於一第二帶電粒子事件之一第二儲存胞元對表示該感測元件之該輸出的該信號進行積分。 23. 如條項22之媒體，其中該指令集可執行以致使該帶電粒子束設備進行以下操作： 當該感測元件之該輸出超越該第一臨限值時產生一積分開始信號；及 當該感測元件之該輸出超越一第二臨限值時產生一積分停止信號。 24. 一種電子計數偵測器，其包含： 一儲存胞元； 一多工器，其經組態以將來自一電子感測元件之一信號發送至該儲存胞元；及 一電壓偵測器，其經組態以偵測該儲存胞元之一電壓以使得能夠判定一入射電子之一能量位準。 25. 如條項24之電子計數偵測器，其中該電壓偵測器經組態以判定在一電子到達事件期間偵測到的電子之一數目。 26. 如條項24或條項25之電子計數偵測器，其進一步包含： 一輸入級，其經組態以放大自該電子感測元件接收之信號且輸出一經放大信號。 27. 如條項24至26中任一項之電子計數偵測器，其中 該儲存胞元為包括於該電子計數偵測器中之複數個儲存胞元中的一者， 該多工器經組態以將來自該電子感測元件之該信號或其經放大形式發送至該複數個儲存胞元中之任一者，且 該多工器及該複數個儲存胞元實現來自該電子感測元件之該信號之實質上連續捕捉以及電子之關聯計數。 28. 如條項24至27中任一項之電子計數偵測器，其進一步包含： 一臨限值偵測器，其經組態以偵測來自該電子感測元件之該信號何時超越指示一電子偵測事件之一開始的一第一臨限值，及超越指示該電子偵測事件之一結束的一第二臨限值。 29. 一種用於一帶電粒子束設備之偵測器，其包含： 複數個感測元件； 用於該等感測元件中之每一者之一電路，該電路包含： 一儲存胞元，其經組態以接收表示一感測元件之一輸出之一信號； 一多工器，其經組態以將表示該感測元件之該輸出之該信號選擇性地饋入至該儲存胞元； 一臨限值偵測器，其包括經組態以判定對應於一帶電粒子到達事件之積分之一開始的電路系統；及 一轉換器，其包括經組態以判定關於該帶電粒子到達事件之資訊之電路系統。 30. 如條項29之偵測器，其中該偵測器包括一分段式偵測器陣列。 31. 如條項29或條項30之偵測器，其中該資訊包括該帶電粒子到達事件之一能量位準。 32. 如條項29至31中任一項之偵測器，其中該資訊包括一溢位指示符。 33. 如條項32之偵測器，其中該溢位指示符指示在該帶電粒子到達事件期間是否有多於預定數目個帶電粒子到達。 34. 如條項8之電路，其中該電流臨限值包括一第一臨限值及一第二臨限值。 35. 如條項29之偵測器，其中該臨限值偵測器包括經組態以判定對應於該帶電粒子到達事件之積分之一停止的電路系統。 36. 如條項3之電路，其中該結果分析請求指示符係回應於在該積分開始信號之後接收到一積分停止信號而設定。 37. 如條項4之電路，其中該感測元件之該輸出經轉換成該不同形式之一電信號包括該感測元件之該輸出經轉換成一電壓。 38. 如條項4之電路，其中該感測元件之該輸出經轉換成該不同形式之一電信號包括該感測元件之該輸出經轉換成一經放大電流。 39. 一種電子計數偵測器，其包含： 一輸入級，其經組態以放大自一電子感測元件接收之電荷信號且輸出一經放大電荷信號； 一電荷儲存胞元； 一多工器，其經組態以將該經放大電荷信號發送至該電荷儲存胞元；及 一電壓偵測器，其經組態以偵測該電荷儲存胞元之一電壓以使得能夠判定偵測到之電子之一數目。 40. 如條項39之偵測器，其中 該電荷儲存胞元係多個電荷儲存胞元中之一者， 該多工器經組態以將該經放大電荷信號發送至該多個電荷儲存胞元中之任一者，且 該多工器及該多個電荷儲存胞元實現該經放大電荷信號之實質上連續捕捉及電子之關聯計數。 41. 如條項39或條項40之偵測器，其進一步包含： 一臨限值偵測器，其經組態以偵測： 自該電子感測元件接收之該電荷信號何時超越指示一電子偵測事件之一開始的一第一臨限值，及 自該電子感測元件接收之該電荷信號何時超越指示該電子偵測事件之一結束的一第二臨限值。 42. 如條項41之偵測器，其中該多工器經組態以回應於該臨限值偵測器偵測到自該電子感測元件接收之該電荷信號超越該第二臨限值而改變該輸入級與該多個電荷儲存胞元之間的一連接狀態。 43. 如條項41或42之偵測器，其進一步包含： 一控制單元，其經組態以監測一結果分析請求指示符，且回應於判定設定了該結果分析請求指示符，該電壓偵測器偵測該電荷儲存胞元之該電壓。 44.  如條項40之偵測器，其中該電壓偵測器之該組態進一步使得能夠判定該等經偵測電子各自是為一反向散射電子抑或一次級電子。 45. 如條項40之偵測器，其中該電壓偵測器之該組態進一步使得能夠判定該等經偵測電子之一能量位準。 46. 如條項1至12、34或36至38中任一項之電路，其進一步包含： 一互連，其經組態以將來自該儲存胞元之一類比信號傳輸至另一偵測胞元之一電路。 47. 如條項46之電路，其中另一偵測胞元之該電路包括一類比信號路由多工器。 48. 如條項46之電路，其中該互連包括經組態以將數位資料傳輸至另一偵測胞元之一控制單元的一資料路徑。 49. 如條項24至28中任一項之電子計數偵測器，其進一步包含： 一互連，其經組態以將來自該儲存胞元之一類比信號或包括該儲存胞元之該電壓的一數位信號傳輸至另一偵測胞元之一電路。 50. 如條項29至33或35中任一項之偵測器，其進一步包含： 一互連，其經組態以將來自該儲存胞元之一類比信號或藉由該轉換器判定之一資料信號傳輸至另一偵測胞元之一電路。 51. 如條項39至45中任一項之偵測器，其進一步包含： 一互連，其經組態以將來自該電荷儲存胞元之一類比信號或包括該電荷儲存胞元之該電壓的一資料信號傳輸至另一偵測胞元之一電路。 52. 如條項49之電子計數偵測器，其中該另一電子感測元件包括在該電子計數偵測器之一水平方向、豎直方向或對角線方向上的一相鄰感測元件。 53. 如條項50之偵測器，其中該另一偵測胞元包括在該偵測器之一水平方向、豎直方向或對角線方向上的一相鄰偵測胞元。 54. 如條項51之偵測器，其中該另一偵測胞元包括在該偵測器之一水平方向、豎直方向或對角線方向上的一相鄰偵測胞元。 55. 一種用於一帶電粒子偵測器之電路，其包含： 一儲存胞元，其經組態以接收表示一感測元件之一輸出之一信號； 一儲存胞元多工器，其經組態以將表示該感測元件之該輸出之該信號選擇性地傳輸至該儲存胞元； 一互連，其經組態以將該儲存胞元之一輸出傳輸至另一偵測胞元之一感測元件位準信號處理及控制單元。 56. 如條項55之電路，其進一步包含： 一轉換器，其包括經組態以對自該儲存胞元傳輸之一信號執行信號處理的電路系統。 57. 如條項56之電路，其中該互連在包括於該轉換器中之一電壓比較器或ADC的下游。 58. 如條項55至57中任一項之電路，其中該互連經組態以將來自該儲存胞元之一類比信號傳輸至另一偵測胞元之一電路。 59. 如條項55至57中任一項之電路，其中該互連包括經組態以將數位資料傳輸至另一偵測胞元之一控制單元的一資料路徑。 60. 如條項46至48中任一項之電路，其中該另一偵測胞元包括在一水平方向、豎直方向或對角線方向上的一相鄰偵測胞元。 61. 一種用於一帶電粒子偵測器之電路，其包含： 一感測元件位準信號處理及控制單元，其包括經組態以對自一儲存胞元傳輸之一信號執行信號處理的電路系統，該儲存胞元經組態以回應於一帶電粒子到達事件而接收表示一感測元件之一輸出的一信號；及 一互連，其經組態以連接自另一感測元件之一類比信號路徑或一資料路徑。 62. 如條項61之電路，其中該互連包括： 一類比信號路徑，其經組態以將來自該儲存胞元之一類比信號傳輸至另一偵測胞元之一電路；或 一資料路徑，其經組態以將數位資料傳輸至與另一感測元件相關聯之一控制單元。 63. 如條項61或62之電路，其進一步包含： 一區域控制單元，其經組態以使用來自一第一偵測胞元之一儲存胞元之一信號及來自一第二偵測胞元之一儲存胞元之一信號執行處理。 64. 如條項61至63中任一項之電路，其中類比信號路由多工器連接至一轉換器，該轉換器經組態以接收包括自該儲存胞元傳輸之該信號及自該另一感測元件之一儲存胞元傳輸之一信號的一經相加信號。 65. 如條項64之電路，其中該另一感測元件包括一相鄰感測元件。 66. 一種判定帶電粒子之一數目之方法，其包含： 經由一互連連接與一第一感測元件相關聯之一第一電路及與一第二感測元件相關聯之一第二電路， 使用該第一電路基於來自該第一電路之一第一信號及來自該第二電路之一第二信號執行處理，及 基於該處理判定帶電粒子之該數目。 67. 如條項66之方法，其中該處理包括： 判定包括於該多個帶電粒子中之一入射帶電粒子的一能量位準。 68. 如條項66或條項67之方法，其中該處理包括： 相加該第一信號及該第二信號以形成一經相加信號，及 判定該經相加信號是否超越一臨限值。 69. 如條項66之方法，其中該第一信號及該第二信號為數位信號，且該處理包括相加或濾波該第一信號或該第二信號。 70. 如條項66至69中任一項之方法，其進一步包含 判定連接該第一電路與該第二電路。 71. 如條項70之方法，其中判定連接該第一電路與該第二電路係基於在該第一感測元件及該第二感測元件中之每一者中發生的帶電粒子到達事件之時戳或能量位準。 72. 如條項71之方法，其中判定連接該第一電路與該第二電路包括： 判定該第一感測元件中之一電子到達事件之一開始時間與該第二感測元件中之一電子到達事件之開始時間實質上相同。 73. 如條項72之方法，其中判定連接該第一電路與該第二電路包括： 判定該第一感測元件中之該電子到達事件之一停止時間與該第二感測元件中之該電子到達事件之停止時間實質上相同。 74. 如條項72之方法，其中判定連接該第一電路與該第二電路包括： 判定該第一感測元件中之該電子到達事件之一時段與該第二感測元件中之該電子到達事件之時段實質上相同。 75. 如條項66至74中任一項之方法，其進一步包含： 致動一開關以連接該互連。 76. 如條項66至75中任一項之方法，其進一步包含： 判定接收一帶電粒子之一感測元件之一位址。 77. 如條項66至76中任一項之方法，其進一步包含： 判定一帶電粒子之一撞擊位置。 78. 一種電腦可讀媒體，其儲存可由一系統之一或多個處理器執行以致使該系統執行一方法的一指令集，該方法包含： 經由一互連連接與一第一感測元件相關聯之一第一電路及與一第二感測元件相關聯之一第二電路， 使用該第一電路基於來自該第一電路之一第一信號及來自該第二電路之一第二信號執行處理，及 基於該處理判定帶電粒子之數目。 79. 如條項78之媒體，其中該處理包括： 判定包括於該多個帶電粒子中之一入射帶電粒子的一能量位準。 80. 如條項78或條項79之媒體，其中該處理包括： 相加該第一信號及該第二信號以形成一經相加信號，及 判定該經相加信號是否超越一臨限值。 81. 如條項80之媒體，其中該第一信號及該第二信號為數位信號，且該處理包括相加或濾波該第一信號或該第二信號。 82. 如條項78至81中任一項之媒體，其中該指令集可由該系統之一或多個處理器執行以致使該系統進一步執行以下操作： 判定連接該第一電路與該第二電路。 83. 如條項82之媒體，其中判定連接該第一電路與該第二電路係基於在該第一感測元件及該第二感測元件中之每一者中發生的帶電粒子到達事件之時戳或能量位準。 84. 如條項78至83中任一項之媒體，其中該指令集可由該系統之一或多個處理器執行以致使該系統進一步執行以下操作： 致動一開關以連接該互連。 85. 如條項78至84中任一項之媒體，其中該指令集可由該系統之一或多個處理器執行以致使該系統進一步執行以下操作： 判定接收一帶電粒子之一感測元件之一位址。 86. 如條項78至85中任一項之媒體，其中該指令集可由該系統之一或多個處理器執行以致使該系統進一步執行以下操作： 判定一帶電粒子之一撞擊位置。
可提供一種非暫時性電腦可讀媒體，其儲存用於控制器(例如，圖1中之控制器109)之處理器的指令，以用於根據符合本發明之實施例的圖6、圖13至圖15之例示性流程圖來偵測帶電粒子。舉例而言，儲存於非暫時性電腦可讀媒體中之指令可藉由用於部分或全部執行方法600的控制器之電路系統來執行。非暫時性媒體之常見形式包括例如軟碟、可撓性磁碟、硬碟、固態磁碟機、磁帶或任何其他磁性資料儲存媒體、緊密光碟唯讀記憶體(CD-ROM)、任何其他光學資料儲存媒體、具有孔圖案之任何實體媒體、隨機存取記憶體(RAM)、可程式化唯讀記憶體(PROM)及可抹除可程式化唯讀記憶體(EPROM)、FLASH-EPROM或任何其他快閃記憶體、非揮發性隨機存取記憶體(NVRAM)、快取記憶體、暫存器、任何其他記憶體晶片或卡匣，及其網路化版本。
諸圖中之方塊圖可說明根據本發明之各種例示性實施例之系統、方法及電腦硬體或軟體產品之可能實施的架構、功能性及操作。就此而言，示意圖中之每一區塊可表示可使用硬體(諸如電子電路)實施的某算術或邏輯運算處理。區塊亦可表示包含用於實施指定邏輯功能之一或多個可執行指令的程式碼之模組、區段或部分。應理解，在一些替代實施中，區塊中所指示之功能可不按圖中所提及之次序發生。舉例而言，視所涉及之功能性而定，連續展示的兩個區塊可實質上同時執行或實施，或兩個區塊有時可以相反次序執行。一些區塊亦可省略。亦應理解，方塊圖之每一區塊及該等區塊之組合可藉由執行指定功能或動作的基於專用硬體之系統，或藉由專用硬體及電腦指令之組合來實施。
應瞭解，本發明之實施例不限於已在上文所描述及在隨附圖式中所說明之確切構造，且可在不背離本發明之範疇的情況下作出各種修改及改變。舉例而言，帶電粒子檢測系統可僅為符合本發明之實施例的帶電粒子束系統之一個實例。
1:位置 2:位置 10:電子束檢測(EBI)系統 11:主腔室 20:裝載/鎖定腔室 30:設備前端模組(EFEM) 30a:第一裝載埠 30b:第二裝載埠 36a:感測元件 36b:感測元件 36c:感測元件 36d:感測元件 37:離子化區 100:電子束工具 100A:電子束工具 100B:設備/電子束工具 103:陰極 105:光軸 109:控制器 120:影像獲取器 121:陽極 122:槍孔徑 125:射束限制孔徑 126:聚光透鏡 130:儲存器 132:物鏡總成 132a:極片 132b:控制電極 132c:偏轉器 132d:激勵線圈 134:機動載物台 135:柱孔徑 136:晶圓固持器 144:偵測器 148:第一四極透鏡 150:晶圓 158:第二四極透鏡 161:電子束 170:探測光點 199:影像處理系統 202:電子源 204:槍孔徑 206:聚光透鏡 208:交越 210:初級電子束 212:源轉換單元 214:細射束 216:細射束 218:細射束 220:初級投影光學系統 222:射束分離器 226:偏轉掃描單元 228:物鏡 230:晶圓 236:次級電子束/次級電子細射束 238:次級電子束/次級電子細射束 240:次級電子束/次級電子細射束 242:次級光學系統 244:電子偵測裝置/帶電粒子偵測裝置 246:偵測子區 248:偵測子區 250:偵測子區 252:副光軸 260:主光軸 270:探測光點 272:探測光點 274:探測光點 300A:偵測器 300B:偵測器 300C:偵測器 301:感測器層 302:信號處理層 311:感測元件 312:感測元件 313:感測元件 314:感測元件 315:感測元件 316:感測元件 317:感測元件 318:感測元件 319:感測元件 321:電路 322:電路 323:電路 324:電路 331:感測元件 400:電路 400A:電路 400B:電路 400C:電路 402:寬頻運算放大器(OPA) 403:寬頻跨阻抗放大器(TIA) 410:輸入級 411:電流控制電流源(CCCS) 420:臨限值偵測器 421:電流偵測器 422:電流偵測器 423:電壓比較器 430:儲存胞元多工器 440:儲存胞元陣列 441:第一儲存胞元 442:第二儲存胞元 449:第N儲存胞元 450:轉換器 451:電壓緩衝器 453:電壓比較器 455:電壓比較器 457:電壓比較器 460:類比信號路由多工器 461:開關控制信號匯流排 465:放大器 466:緩衝器 490:控制單元 600:方法 601:步驟 602:步驟 603:步驟 604:步驟 800A:電路 910:類比信號處理器 920:互連 921:類比信號路徑 922:資料路徑 930:資料轉換器 940:區域控制單元 950:感測元件位準信號處理及控制單元 960:資料路由層 970:記憶體單元 980:處理器 990:介面 1001:互連 1002:互連 1003:互連 1004:互連 7101:步驟 7102:步驟 7103:步驟 7104:步驟 7105:步驟 7106:步驟 7107:步驟 7108:步驟 7201:步驟 7202:步驟 7203:步驟 7204:步驟 7205:步驟 7206:步驟 7207:步驟 7208:步驟 7209:步驟 7210:步驟 7211:步驟 7301:步驟 7302:步驟 7303:步驟 7304:步驟 7305:步驟 7306:步驟 7307:步驟 7401:步驟 7402:步驟 7403:步驟 7404:步驟 7405:步驟 8000:方法 8101:步驟 8103:步驟 8105:步驟 8107:步驟 8109:步驟 8200:方法 8201:步驟 8203:步驟 8205:步驟 8207:步驟 8300:方法 8301:步驟 8303:步驟 8305:步驟 A:步驟 C:切換控制信號 C 11:電容器 C 12:電容器 D:資料 K 11:開關 K 12:開關 K 13:開關 K 21:開關 K 22:開關 K 31:開關 K 61:開關 K 62:開關 K 6m:開關 K 71:開關 K 72:開關 K 7m:開關 K 8:開關 R 11:電阻器 S:信號 S 1:信號 S 2:信號 V bias:偏壓電壓 V ref11:參考值 V ref12:參考值 V ref13:參考值 α:角度 βi s:經放大信號
本發明之上述及其他態樣自與隨附圖式結合獲取之例示性實施例之描述將變得更顯而易見。
圖1為符合本發明之實施例的例示性電子束檢測(EBI)系統之圖解表示。
圖2A及圖2B為說明符合本發明之實施例的可為電子束工具之實例的帶電粒子束設備之圖解。
圖3A至圖3C為符合本發明之實施例的偵測器之例示性結構之圖解表示。
圖4為符合本發明之實施例的用於帶電粒子計數之電路的圖解表示。
圖5A至圖5C說明符合本發明之實施例的用於帶電粒子計數之電路之例示性實施。
圖6為符合本發明之實施例的帶電粒子偵測方法之流程圖。
圖7A至圖7D為符合本發明之實施例的帶電粒子偵測方法之流程圖。
圖8說明符合本發明之實施例的帶電粒子到達事件對偵測表面之影響。
圖9為符合本發明之實施例的具有互連偵測胞元之偵測器之圖解表示。
圖10說明符合本發明之實施例的互連配置。
圖11說明符合本發明之實施例的互連配置。
圖12A說明符合本發明之實施例的具有互連之電路。
圖12B為符合本發明之實施例的類比信號路由多工器之圖解表示。
圖13為說明符合本發明之實施例的可適用於電子計數之方法的流程圖。
圖14為說明符合本發明之實施例的可適用於電子計數之方法的流程圖。
圖15為說明符合本發明之實施例的可適用於電子計數之方法的流程圖。
331:感測元件
910:類比信號處理器
920:互連
921:類比信號路徑
922:資料路徑
930:資料轉換器
940:區域控制單元
950:感測元件位準信號處理及控制單元
960:資料路由層
970:記憶體單元
980:處理器
990:介面

Claims (15)

  1. 一種用於一帶電粒子偵測器之電路，其包含： 一儲存胞元，其經組態以接收表示一感測元件之一輸出之一信號； 一儲存胞元多工器，其經組態以將表示該感測元件之該輸出之該信號選擇性地傳輸至該儲存胞元； 一臨限值偵測器，其包括經組態以基於表示該感測元件之該輸出之該信號與一臨限值的一比較而判定一積分開始信號的電路系統；及 一轉換器，其包括經組態以對自該儲存胞元傳輸之一信號執行信號處理的電路系統。
  2. 如請求項1之電路，其中該儲存胞元為包括於該電路中之複數個儲存胞元中之一者，其中該複數個儲存胞元經組態以接收表示該感測元件之輸出之信號。
  3. 如請求項1之電路，其進一步包含： 一控制單元，其包括經組態以監測一結果分析請求指示符之電路系統， 其中該控制單元經組態以： 回應於判定設定了該結果分析請求指示符，對一第一儲存胞元執行該信號處理，及 基於該信號處理接收來自該轉換器之一輸出。
  4. 如請求項1之電路，其進一步包含： 經組態以將該感測元件之該輸出轉換成一不同形式之一電信號的電路系統。
  5. 如請求項1之電路，其中該多工器包含一開關。
  6. 如請求項1之電路，其進一步包含： 一開關，其經組態以將該儲存胞元連接至該轉換器，其中該開關經組態以一次將一個儲存胞元連接至該轉換器。
  7. 如請求項1之電路，其進一步包含： 一輸入級，其包括經組態以產生與由該輸入級自該感測元件接收之電流或電荷成比例的一輸出之電路系統。
  8. 如請求項7之電路，其中該輸入級包括經組態以基於由該輸入級自該感測元件接收之該電流或電荷而輸出一經放大信號的一電流控制電流源，且該臨限值偵測器包括經組態以比較該經放大信號與一電流臨限值之一電流偵測器。
  9. 如請求項7之電路，其中該輸入級包括經組態以基於由該輸入級自該感測元件接收之該電流或電荷而輸出一電壓信號的一跨阻抗放大器，且該臨限值偵測器包括經組態以比較該電壓信號與一參考之一電壓比較器。
  10. 如請求項3之電路，其中該控制單元經組態以 接收該積分開始信號， 基於表示該感測元件之該輸出之該信號與一第二臨限值的一比較，接收一積分停止信號，及 回應於接收到該積分停止信號，控制該儲存胞元多工器以改變該儲存胞元與該感測元件之間的一連接狀態。
  11. 如請求項10之電路，其中該控制單元經組態以 回應於接收到該積分停止信號，設定一積分電路忙碌指示符，且維持該積分電路忙碌指示符直至該儲存胞元與該感測元件之間的該連接狀態改變為止。
  12. 如請求項3之電路，其中該控制單元經組態以 回應於判定設定了該結果分析請求指示符，獲取待自一位址清單詢問之一儲存胞元之一位址。
  13. 一種非暫時性電腦可讀媒體，其儲存可由一帶電粒子束設備之控制器之一或多個處理器執行以致使該帶電粒子束設備執行一方法的一指令集，該方法包含： 產生一帶電粒子束； 當表示一偵測器之一感測元件之一輸出的一信號超過一第一臨限值時，使用對應於第一帶電粒子事件之一第一儲存胞元對表示該感測元件之該輸出的該信號進行積分；及 當表示該感測元件之該輸出之該信號在該第一帶電粒子事件之後超過該第一臨限值時，使用對應於一第二帶電粒子事件之一第二儲存胞元對表示該感測元件之該輸出的該信號進行積分。
  14. 如請求項13之媒體，其中該指令集可執行以致使該帶電粒子束設備進行以下操作： 當該感測元件之該輸出超越該第一臨限值時產生一積分開始信號；及 當該感測元件之該輸出超越一第二臨限值時產生一積分停止信號。
  15. 如請求項14之媒體，其中該指令集可執行以致使該帶電粒子束設備進行以下操作： 產生用於該積分開始信號之一第一時戳及用於該積分停止信號之一第二時戳。
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