TW202229841A - 偵測器及偵測器系統 - Google Patents

Abstract

本發明揭示用於實施一偵測器陣列之系統及方法。根據某些實施例，一基板包含複數個感測元件，該複數個感測元件包括一第一元件及一第二元件。該偵測器包含經組態以連接該第一元件與該第二元件之一切換元件。該切換區可基於回應於該等感測元件接收到具有一預定量的能量之電子而產生之信號受控制。

Description

偵測器及偵測器系統

本發明大體上係關於偵測器陣列之領域，且更特定言之，係關於一種適用於帶電粒子偵測之偵測器陣列。

偵測器係用於以物理方式感測可觀測的現象之各種領域。舉例而言，電子顯微鏡為適用工具，其用於觀測樣本之表面構形及組成。在用於顯微法之帶電粒子束工具中，帶電粒子經導向至樣本且可以各種方式與樣本相互作用。舉例而言，在射中樣本之後，次級電子、反向散射電子、歐傑電子、x射線、可見光等可自樣本發射且由偵測器偵測到。散射粒子可形成入射於偵測器上之光束。

包含反向散射電子及次級電子之電子束可在電子偵測器之表面上之各個部位處形成一或多個光束點。電子偵測器可產生表示經偵測電子束之強度的電信號(例如電流、電壓等)。可運用量測電路(例如，類比轉數位轉換器)量測電信號以獲得經偵測電子的分佈。在偵測時間窗口期間收集之電子分佈資料結合入射於樣本表面上之一或多個初級電子束之對應的掃描路徑資料可用於重構所檢測的樣本結構之影像。經重構影像可用以展現樣本之內部及/或外部結構的各種特徵，且可用以展現樣本中可能存在之任何缺陷。

電子光學子系統中之缺陷可能會降低表示樣本之經重構影像之品質。舉例而言，在多個初級電子束掃描樣本且其中多個電子束由所檢測之樣本發射的狀況下，歸因於電子光學子系統中之像差及色散之效應，來自自樣本發射之鄰近光束的電子可達至電子偵測器表面之相同部位。因此，由鄰近電子束形成之光束點可部分地重疊，從而導致串擾。串擾之效應可作為雜訊添加至電子偵測器之輸出信號。因此，電子偵測器之輸出信號可包括不與所檢測之特定樣本結構相關之雜訊分量，且影像重構之保真度受損害。

因此，需要具有允許電子感測元件重新組態之靈活性的偵測器陣列。特殊應用積體電路(ASIC)可提供靈活性以容許對主動感測元件進行分組。ASIC可能適用於電子偵測器陣列以允許對對應於特定光束或細光束點之主動感測元件進行分組。電子偵測器陣列中之此ASIC將需要切換矩陣，其用於控制需要進行分組之特定感測元件的分組。

然而，習知的切換矩陣可能會面臨歸因於其複雜性之製造及實際應用的限制。為了獲得電子偵測器陣列中之電子感測元件重新組態所需之高水平的靈活性，將需要極複雜的切換矩陣設計。複雜的設計難以擴大規模。

本發明之實施例提供用於帶電粒子偵測之系統及方法。在一個實施例中，提供一種偵測系統。該偵測系統可包含一偵測器。

在一些實施例中，一種偵測器可包括具有複數個感測元件之一基板。一第一元件及一第二元件可在該等感測元件當中。該偵測器亦可包括經組態以連接該第一元件與該第二元件之一切換元件。該第一元件可經組態以回應於該第一元件偵測到一光束而產生一第一信號，且該第二元件可經組態以回應於該第二元件偵測到該光束而產生一第二信號。該切換元件可經組態以基於該第一信號及該第二信號而受控制。

在一些實施例中，一種偵測器可包括具有感測元件之一陣列之一感測器層，該等感測元件包括一第一元件及一第二元件，其中該第一元件及該第二元件鄰近。該偵測器亦可包括一電路層，該電路層具有經組態以電連接至該第一元件及該第二元件之一或多個電路。該偵測器亦可包含一切換元件，該切換元件包括於該電路層中。該一或多個電路可經組態以當該第一元件接收到具有一預定量的能量之帶電粒子時產生一第一狀態指示符，當該第二元件接收到具有一預定量的能量之帶電粒子時產生一第二狀態指示符，且基於該第一狀態指示符及該第二狀態指示符控制該切換元件。

在一些實施例中，一種偵測器系統可包括：一偵測器陣列，其具有複數個感測元件，該複數個感測元件包括一第一元件及一第二元件；及一切換元件，其經組態以連接該第一元件與該第二元件。該偵測器系統亦可包括一或多個電路，其經組態以回應於該第一元件偵測到一光束而產生一第一信號，且回應於該第二元件偵測到該光束而產生一第二信號。可提供連接至該一或多個電路之一控制器。

根據一些實施例，可實現一種消除像素計數與增加的偵測器製造難度之間的一權衡關係之配置。可提供一種偵測器，使得其可實現高像素計數、高靈活性且無對應的製造難度。

在以下描述中將部分闡述所揭示實施例的額外目標及優點，且該等額外目標及優點將部分自該描述顯而易見，或可藉由對該等實施例的實踐習得。所揭示實施例之目標及優點可藉由在申請專利範圍中所闡述之要素及組合來實現及獲得。然而，未必需要本發明之例示性實施例實現此類例示性目標及優點，且一些實施例可能不會實現規定的目標及優點中之任一者。

應理解，前文一般描述及以下詳細描述兩者皆僅為例示性及解釋性的，且並不限定如所主張之所揭示實施例。

現將詳細參考例示性實施例，在附圖中說明該等例示性實施例之實例。以下描述參考附圖，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類似元件。闡述於例示性實施例之以下描述中之實施並不表示符合本發明的所有實施。實情為，其僅為符合關於如所附申請專利範圍中所列舉的主題之態樣的裝置及方法之實例。

本發明之實施例提供具有陣列架構之偵測器。該偵測器可實現包括在偵測器之陣列表面上的感測元件之場重新組態。該偵測器可包含切換元件，諸如經組態以連接感測元件對的元件。切換元件可控制該對之兩個感測元件之間的電連接。切換元件可包含開關。

經組態以連接兩個感測元件之開關可鄰近偵測器陣列之感測層形成於切換矩陣中，其中感測層含有感測元件。該切換矩陣可經組態為特殊應用積體電路(ASIC)，該特殊應用積體電路由運用標準器件程序製造之電氣組件構成。開關無需嵌入於感測層中。因此，可簡化偵測器陣列之製造。

切換元件可包含電操作式開關中之任一者。舉例而言，開關可包含繼電器、電晶體、類比開關、固態繼電器或能夠連接或斷開電路之半導體器件。開關可具有用於操作受邏輯元件控制之開關的元件。

感測元件可形成任意數目的群組，該等群組具有任意形狀，且在每一群組中具有任意數目個感測元件。用於每一開關之控制電路可定位在對應的開關旁邊。該控制電路可包含邏輯元件。感測元件對之間的開關可由列控制及/或行控制電線定址。控制電路及開關可包含在共同電路晶粒中。

感測元件之陣列可形成為基板中之感測器層。控制電路可形成為基板中之電路層。切換元件可形成於電路層中。替代地，切換元件可形成為包夾在感測層與電路層之間的單獨的層。

在符合本發明之態樣之配置中，可簡化電路層中之互連。感測元件之每一群組之輸出信號可藉由連接至該群組之多個輸出電線來路由。該等輸出電線連同由群組中之開關形成的感測元件之間的連接可形成網路，該網路具有低等效輸出串聯電阻及串聯電感。舉例而言，在一些實施例中，相較於習知方法，控制電路可形成具有縮減的等效輸出串聯電阻及串聯電感之網路。經分組感測元件之輸出阻抗可縮減，使得促進寬頻操作。

本發明之實施例提供具有電子偵測器之電子束工具。可提供與電子偵測器耦接之電路層。電子偵測器可經組態以接收自樣本發射之反向散射的初級電子及次級電子。經接收電子在偵測器之表面上形成一或多個光束點。偵測器之表面可包括複數個電子感測元件，該複數個電子感測元件經組態以回應於接收到電子而產生電信號。

在一些實施例中，電路層可包含預處理電路及信號處理電路，其用於對複數個電子感測元件之分組進行組態。舉例而言，預處理電路及信號處理電路可經組態以產生與所產生電信號之量值相關的指示。此類電路可包含邏輯塊，諸如與複數個感測元件中之兩個感測元件相關聯的閘。該閘可經組態以基於自感測元件產生之信號判定連接狀態。該閘可經控制，使得兩個感測元件經由經組態以連接兩個感測元件之切換元件電連接或斷開。自感測元件產生之電信號可經組態以穿過切換元件。可基於來自感測元件之電信號進行判定。

後處理電路可經組態以與控制器相互作用，該控制器經組態以基於感測元件之輸出獲取光束或細光束之影像。控制器可重構光束之影像。控制器可經組態以基於經重構影像判定光束邊界，例如光束點之主要及次要邊界。

後處理電路之進一步實施可包含一或多個電路，該一或多個電路可經組態以基於來自預處理電路之所產生指示判定電子感測元件中之哪些電子感測元件處於例如主要邊界之光束點的邊界內。可實行處理以基於經判定主要邊界產生表示光束點之強度的值。在一些實施例中，分組可用於判定電子感測元件中之哪些電子感測元件位於光束點之主要邊界外部。可基於判定在主要邊界外部之感測元件之輸出估計雜訊信號。後處理電路可在產生光束點之強度資料時補償經估計雜訊信號。

感測元件之分組可基於回應於被電子束之電子射中而由感測元件產生的電信號。分組可基於穿過經組態以連接相鄰感測元件之切換元件。分組亦可基於後處理電路之判定。舉例而言，在一些實施例中，初級及/或次級光束點邊界可基於感測元件之輸出信號而判定。

與像素相關聯之局域控制邏輯可產生對對應的感測元件之信號位準的指示。此指示可用於判定兩個鄰近感測元件是否應由切換元件連接。以此方式，可形成群組。基於感測元件之所形成群組，可判定主要邊界。此外，在一些實施例中，梯度資訊可經獲得且用於判定次要邊界。

入射電子束之電子可具有不同屬性，例如，歸因於不同產生程序之不同能量。具有不同屬性之電子的分佈或濃度在不同部位處可不同。因此，在電子束內，經偵測電子束點中之強度圖案可對應於主要或次要邊界。主要及次要光束點邊界可用以對對應的電子感測元件之輸出信號進行分組。可形成群組以使得其幾何配置匹配對應的電子束點之圖案。作為一實例，由次要光束邊界內之電子感測元件偵測到之電子束點的一部分可幾乎由全部反向散射電子組成，而由主要與次要光束邊界之間的電子感測元件偵測到之電子束點的一部分可幾乎由全部次級電子組成。所形成群組可因此產生整個經偵測光束的強度資訊，且亦產生對應於電子束之反向散射及次級電子部分的強度資訊。因此，一些實施例可提供關於經偵測電子束點及所研究的樣本之屬性的資訊。

現將詳細參考實例實施例，其在附圖中予以說明。儘管以下實施例係在利用電子束之上下文中予以描述，但本發明不限於此。可類似地應用其他類型之帶電粒子束。此外，符合本發明之態樣之偵測器可應用在環境中以用於感測x射線、光子及其他形式之能量。

現參考 圖 1，其說明符合本發明之實施例的例示性電子束檢測(EBI)系統100。如 圖 1中所展示，EBI系統100包括主腔室101、裝載/鎖定腔室102、電子束工具104及設備前端模組(EFEM) 106。電子束工具104位於主腔室101內。EFEM 106包括第一裝載埠106a及第二裝載埠106b。EFEM 106可包括額外裝載埠。第一裝載埠106a及第二裝載埠106b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) (晶圓及樣本在下文中統稱為「晶圓」)。

EFEM 106中之一或多個機械臂(未展示)可將晶圓傳送至裝載/鎖定腔室102。裝載/鎖定腔室102連接至裝載/鎖定真空泵系統(未展示)，其移除裝載/鎖定腔室102中之氣體分子以達至低於大氣壓之第一壓力。在達至第一壓力之後，一或多個機械臂(未展示)可將晶圓自裝載/鎖定腔室102傳送至主腔室101。主腔室101連接至主腔室真空泵系統(未展示)，其移除主腔室101中之氣體分子以達至低於第一壓力之第二壓力。在達至第二壓力之後，晶圓經受電子束工具104之檢測。電子束工具104可為單光束系統或多光束系統。控制器109以電子方式連接至電子束工具104。控制器109可為經組態以執行對EBI系統之各種控制的電腦。

現參考 圖 2， 圖 2說明可經組態以用於多光束影像(MBI)系統中之電子束工具104 (在本文中亦被稱作裝置104)。電子束工具104包含電子源202、槍孔徑204、聚光器透鏡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之複數個細光束214、216及218、主要投影光學系統220、晶圓載物台( 圖 2中未展示)、多個次級電子束236、238及240、次要光學系統242，及電子偵測器件244。主要投影光學系統220可包含光束分離器222、偏轉掃描單元226及物鏡228。電子偵測器件244可包含偵測子區246、248及250。

電子源202、槍孔徑204、聚光器透鏡206、源轉換單元212、光束分離器222、偏轉掃描單元226及物鏡228可與裝置104的主光軸260對準。次要光學系統242及電子偵測器件244可與裝置104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叉(虛擬或真實) 208之初級電子束210。初級電子束210可可視化為自交叉208發射。槍孔徑204可封堵初級電子束210之周邊電子以減少庫侖效應。庫侖效應可引起探測光點270、272及274之大小的增大。

源轉換單元212可包含影像形成元件之陣列( 圖 2中未展示)及光束限制孔徑之陣列( 圖 2中未展示)。影像形成元件之陣列可包含微偏轉器或微透鏡之陣列。影像形成元件之陣列可藉由初級電子束210之複數個細光束214、216及218形成交叉208之複數個平行影像(虛擬或真實)。光束限制孔徑之陣列可限制複數個細光束214、216及218。

聚光器透鏡206可聚焦初級電子束210。可藉由調整聚光器透鏡206之聚焦倍率或藉由改變光束限制孔徑陣列內之對應的光束限制孔徑的徑向大小來使源轉換單元212下游之細光束214、216及218的電流變化。物鏡228可將細光束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。

光束分離器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)的光束分離器。在一些實施例中，若應用該等光束分離器，則由靜電偶極子場對細光束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對。細光束214、216及218可因此以零偏轉角直接穿過光束分離器222。然而，由光束分離器222產生之細光束214、216及218的總色散可係非零。光束分離器222可分離次級電子束236、238及240與細光束214、216及218，並朝向次要光學系統242導引次級電子束236、238及240。

偏轉掃描單元226可使細光束214、216及218偏轉以使探測光點270、272及274掃描遍及晶圓230之表面區域。回應於細光束214、216及218在探測光點270、272及274處入射，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可包含具有能量分佈之電子，包括次級電子(能量≤ 50 eV)及反向散射電子(能量介於50 eV與細光束214、216及218之著陸能量之間)。次要光學系統242可將次級電子束236、238及240聚焦至電子偵測器件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的次級電子束236、238及240且產生用於重構晶圓230之表面區域的影像之對應的信號。

現參考圖 3A， 圖 3A說明可形成電子偵測器件244之偵測表面之感測器表面300的例示性結構。感測器表面300可劃分成四個區302A至302D (2×2矩形柵格)，各區302能夠接收自晶圓230之特定部位發射的對應的光束點304。所有光束點304A至304D可展現理想的圓形形狀且不具有軌跡偏移。雖然顯示了四個區，但應瞭解，可使用任何複數個區。此外，感測器表面300劃分成四個區係任意的。可採用感測元件306之任意選擇以形成特定區。偵測器244中之偵測子區246、248、250可由此類區構成。

每一感測器區可包含電子感測元件306之陣列。電子感測元件可包含例如PIN二極體、雪崩二極體、電子倍增管(EMT)等，及其組合。此外，應瞭解，雖然 圖 3A將彼此分離之每一區302展示為具有其自身感測元件306之預定義區，但此等預定義區可能不存在，例如， 圖 3C之表面感測器400。舉例而言，而非具有各自具有81個感測元件(9×9感測元件柵格)之4個預定義區，感測器表面可具有一個18×18感測元件柵格，同時仍能夠感測四個光束點。

電子感測元件306可產生與在感測器區中接收到之電子相稱的電流信號。預處理電路可將所產生電流信號轉換成電壓信號(表示接收到之電子束點的強度)。預處理電路可包含例如高速跨阻抗放大器。處理系統可藉由例如對由位於感測器區內之電子感測元件產生的電流進行求和來產生電子束點之強度信號，使強度信號與入射於晶圓上之初級電子束的掃描路徑資料相關，且基於相關性而建構晶圓之影像。

雖然電子感測元件306經描述為自電子束接收電子，但在其他類型之偵測器的狀況下，感測器表面可經組態以回應於接收到其他類型之輻照而產生信號。舉例而言，偵測器可對具有特定電荷之帶電粒子起反應。又，偵測器可對通量、空間分佈、光譜或其他可量測屬性敏感。因此，偵測器感測元件可經組態以回應於接收到某一類型或位準的能量(例如具有預定量的能量之電子)而產生信號。

在一些實施例中，處理系統可選擇性地對由電子感測元件306中之一些產生的信號進行求和，以產生光束點之強度值。選擇可基於對電子感測元件中之哪些位於光束點內的判定。

在一些實施例中，藉由識別光束點之邊界，處理系統可識別電子感測元件中之哪些電子感測元件位於光束點外部，及電子感測元件中之哪些電子感測元件位於光束點內。舉例而言，參考 圖 3B，處理系統可分別識別用於光束點304A及304B之主要邊界312A、312B及次要邊界314A、314B。主要邊界312可經組態以圍封一組電子感測元件306，將包括該等電子感測元件之信號輸出以判定光束點之強度。

次要邊界314可經組態以圍封光束點之中心部分，且可用以提供光束點之某些幾何資訊。幾何資訊可包括例如光束點之形狀、光束點之一或多個軌跡等等。此處，軌跡可指光束點內之預定部位，諸如中心。處理系統亦可基於次要邊界314判定主要邊界312。

此外，基於軌跡資訊，處理系統亦可追蹤光束點304之部位的漂移，該漂移歸因於例如電子光學組件或電子光學系統內之缺陷。缺陷可為在製造或組裝程序期間引入的缺陷。此外，可存在在該系統之長期操作期間引入的漂移。處理系統可更新邊界判定及待在強度判定中包括之該組電子感測元件，以緩解漂移對強度判定之準確性的影響。此外，處理系統可追蹤電子束點之移位。

可藉由各光束點之指定電子收集比判定對用以形成由主要邊界312或次要邊界314包圍之各組電子感測元件之電子感測元件306的選擇，電子收集比係關於總體影像信號強度及信號雜訊比、鄰近電子束之信號串擾、及各電子束點之對應的形狀及軌跡。電子感測元件之選擇可受鄰近感測元件而定位之處理電路或受例如外部控制器控制。每一組之形成可為靜態的或可動態地變化。舉例而言，可使用光束點之形狀及軌跡變化資訊，以監測電子光學系統(例如主要投影光學系統220)之效能。舉例而言，可使用關於光束之定位及形狀收集的資訊，以對電子光學系統進行調整。因此，雖然 圖 3B展示具有自圓形形狀偏離之形狀的光束點304B，但可補償歸因於電子光學系統中之漂移或電子光學系統中之組件之缺陷的此類類型的偏離，諸如部位、形狀及柵格資訊。

現參考 圖 3D， 圖 3D說明可在電子偵測器件244上使用之感測器表面500的例示性結構。感測器表面500具有包含複數個感測元件之陣列結構，該複數個感測元件包括感測元件501、502、503等等，每一感測元件能夠接收光束點之至少一部分。感測元件501、502、503可經組態以回應於接收到能量而產生電信號。

感測元件可包含例如PIN二極體、雪崩二極體、電子倍增管(EMT)等等，及其組合。舉例而言，感測元件501、502、503可為電子感測元件。電子感測元件可產生與在感測器主動區域中接收到之電子相稱的電流信號。處理電路可將所產生電流信號轉換成電壓信號(表示接收到之電子束點的強度)。處理系統可藉由例如對由位於感測器區內之電子感測元件產生的電流進行求和來產生電子束點之強度信號，使強度信號與入射於晶圓上之初級電子束的掃描路徑資料相關，且基於相關性而建構晶圓之影像。

如 圖 3D中所展示，可在鄰近感測元件之間提供區域525。區域525可為隔離區域，其使相鄰像素之側及拐角彼此隔離。

儘管感測器表面500經描繪為具有矩形柵格配置，但可使用各種幾何配置。舉例而言，感測元件可以六邊形柵格來配置。因此，個別感測元件可具有對應地不同大小及形狀。感測元件亦可經配置成具有八邊形平鋪、三角形平鋪、菱形平鋪等。感測元件無需提供為均一形狀及具有常規包裝。舉例而言，可使用具有半規則六邊形之五邊形平鋪。應理解，此等實例為例示性的，且可應用各種修改。

現參考 圖 4A， 圖 4A說明偵測器600之層結構之簡化說明。偵測器600可提供為如 圖 2中所展示之偵測器244。偵測器600可經組態以具有在厚度方向上堆疊之複數個層，厚度方向可實質上平行於電子束之入射方向。複數個層可包括感測器層610及電路層620。感測器層610可具備感測器表面500，如上文所描述。感測元件，例如感測元件611、612及613可經提供於感測層610中。切換元件619可在橫截面方向上提供於鄰近感測元件之間。

舉例而言，感測元件611、612及613中之每一者可經組態為二極體。此外，切換元件619可經組態為電晶體，諸如MOSFET。感測元件611、612、613中之每一者可包含用於與電路層620進行電連接之輸出。輸出可與切換元件619整合，或可分別提供。輸出可整合於感測器層610之底部層中，該感測器層可為金屬層。

在一個實例中，如 圖 4B中所說明，感測元件611、612、613可經組態為PIN二極體。偵測器器件600A可包含半導體器件。舉例而言，構成PIN二極體器件之半導體器件可經製造為具有複數個層之基板。另外，感測元件611、612、613及/或切換元件619可經組態為複數個離散半導體器件。離散半導體器件可經組態以直接彼此鄰近。

偵測器器件600A可包含金屬層601作為頂部層。金屬層601為用於接收入射於電子偵測器件244上之電子的層。因此，金屬層601經組態為偵測表面。舉例而言，金屬層601之材料可為鋁。當鋁用於金屬層601中時，氧化層可形成在表面之外部上以便保護電子偵測器件244。偵測器器件600A亦可包含金屬層605作為感測器層610之底部層。舉例而言，金屬層605之材料可為銅。金屬層605可包含用於攜載來自感測元件611、612、613中之每一者的感應電流之輸出線。個別感測元件611、612、613可在橫截面方向上由區域625分離，其中區域625可為隔離區域。

在可構成感測元件611之PIN二極體器件之操作中，例如，P+區鄰近於金屬層601形成。P+區可為p型半導體層。本質區鄰近於P+區形成。本質區可為本質半導體層。N+區鄰近於本質區形成。N+區可為n型半導體層。因此，本質區經包夾在P+區與N+區之間。當電子入射於金屬層601之頂部表面上時，本質區充滿來自P+區之電荷載流子。因此，將激活經輻照區中之金屬層601下方的區域。

電子偵測器件244之感測器層可形成為金屬層601、金屬層605及感測元件中所含有之各種P+區、本質區及N+區之層。

電路層620鄰近於感測器層610提供。電路層620包含行電線及各種電子電路組件。電路層620可經提供作為半導體器件。電路層620亦可包含處理系統。電路層620可經組態以接收在感測器層610中偵測到之輸出電流。

雖然以上描述論述金屬或金屬層，但顯而易見，可使用替代方案，例如導電材料。

在一些實施例中，切換元件619可形成於單獨的晶粒中。如 圖 4C中所說明，例如，提供切換晶粒630。切換晶粒630包含複數個切換元件619。切換晶粒630經包夾在感測器層610與電路層620之間。切換晶粒630電連接至感測器層610及電路層620。

圖 5A中展示電路示意圖。虛線表示感測器晶粒701與電路晶粒702之間的劃分。諸如電路晶粒702中所展示之佈局例如可表示提供於電路層620中之電路。諸如感測器晶粒701中所展示之佈局例如可表示複數個感測元件。舉例而言，感測器層610可經組態在感測器晶粒中。

圖 5B中展示另一電路示意圖。電路晶粒702中所展示之佈局可包括額外比較器771，如稍後應論述。

圖 6中展示簡化電路圖。如 圖 6中所展示，可提供複數個像素P1、P2、P3、P4。像素P1、P2、P3、P4可表示感測陣列之像素，其中之每一者可與感測元件相關聯。

在自感測元件偵測信號強度之例示性程序中，感測器層中之感測元件經組態以聚集由入射帶電粒子誘發之電流。可使用其他類型之能量轉換。電流自感測元件輸出至電路層，該電路層經組態以分析來自感測元件之輸出。電路層可包含佈線佈局及複數個電子組件以分析來自感測元件之輸出。

將參考 圖 5A論述信號強度偵測之程序。一個像素可與感測元件陣列之一個感測元件相關聯。因此，第一像素經組態以產生PIN二極體電流711。在開始用於PIN二極體信號強度偵測之程序時，開關721及開關731經設定為斷開的，而開關741經設定為閉合的。因此，電容器735之電壓可重設為Vref2。

接下來，開關721及開關741經設定為斷開的，而開關731經設定為閉合的。在此狀態中，電容器735開始充電且產生電壓。電容器735可經組態以充電達預定時間段，例如t_charge，其後開關731經設定為斷開的。

接著，比較器736比較電容器735處之電壓與參考值Vref1。參考值Vref1可經設定為預定信號位準。基於參考值，電路可經組態以輸出一信號，該信號指示感測元件正自入射電子束收集電流。因此，該參考值可為合適值，該合適值指示來自PIN二極體之信號位準足夠高而被視為正自包括於光束點內之入射電子束收集電流。在比較器736中，若來自電容器735之電壓高於Vref1，則輸出信號經發送至區塊750。

可設定Vref1，使得每一感測元件可經控制以包括於光束點之外邊界內。值t_charge可基於局域邏輯或外部電路例如藉由與區塊750通信之資料線752而判定。邏輯區塊及電路組件可經設定，使得諸如信號強度偵測及像素分組判定之功能可在本端進行。然而，每一感測元件之信號強度可經收集且可經由外部路徑判定。舉例而言，類比信號路徑及ADC可經由類比信號線及資料線與外部控制器通信。

如本文中所描述，感測陣列中之每一像素可與一感測元件相關聯，該感測元件基於感測元件上之入射電子產生電流且與電路層通信。像素可連接至電路，諸如上文參考第一像素所論述之電路，該第一像素經組態以產生PIN二極體電流711。因此，第二像素可經組態以產生PIN二極體電流712等等。PIN二極體電流712可連接至對應的電路元件，例如開關721b、開關731b、開關741b、電容器735b、比較器736b、區塊750b等。

將再次參考 圖 5A論述狀態指示符之產生及設定。在使用來自感測元件之輸出電流的情況下，電路層經組態以產生狀態指示符。狀態指示符可經組態以觸發用於實施像素之分組的功能。可提供用於實現感測元件分組之各種方法。

在用於分組之第一方法中，可根據局域邏輯電路中之信號強度旗標實現感測元件分組。若第一像素及第二像素具有強信號強度，則兩個像素可經分組。舉例而言，PIN二極體電流711及PIN二極體電流712可均具有高電流值。亦即，電容器735處之電壓及電容器735b處之電壓可均高於Vref1。接著，開關767經設定成閉合以便合併兩個像素。

若第一像素及第二像素中之至少一者具有弱信號，亦即，電容器735處之電壓或電容器735b處之電壓小於Vref1，則開關767經設定為斷開使得不合併兩個像素。

開關767經組態為用以實施兩個感測元件之間的開關之元件。開關767位於電路晶粒702中。開關767可經組態為電晶體，諸如MOSFET。開關767亦可經組態為繼電器、類比開關、固態繼電器或其他半導體器件。

開關767可由電路晶粒702中之局域邏輯觸發。來自比較器736之輸出及來自比較器736b之輸出可經路由至用於啟動開關767之區塊。舉例而言，如 圖 5A中所說明，提供及閘760。及閘760經配置於電路晶粒702中。及閘760係與兩個像素相關聯，且係與兩個像素之間的一個開關相關聯。來自比較器736及736b之輸出可直接或藉由其他區塊路由至及閘760。基於輸入至及閘760之信號，例如，狀態指示符751及狀態指示符751b，及閘760經組態以撥動開關767。當開關767為電晶體時，諸如場效電晶體，開關可藉由將電壓施加至其閘而被撥動。電晶體之閘可經配置以使得閘之至少一接點嵌入於金屬層605中。因此，在 圖 4B之組態中，例如，電壓可施加至具有位於金屬層605中之接點之閘。另外，在 圖 4C之組態中，例如，金屬層可經提供於切換晶粒630之頂部及底部上。在此組態中，電晶體開關之閘可經配置成使得閘之至少一接點嵌入於切換晶粒630之底部上的金屬層中。

雖然說明了及閘，但應瞭解，各種組件可用於基於來自感測元件之輸出信號實現控制感測元件之間的開關。舉例而言， 圖 6為說明呈陣列之四個像素之配置的簡化電路圖。在該陣列中，第一像素P1可經組態以產生PIN二極體電流711，且基於其輸出狀態信號S1。狀態信號S1可對應於狀態指示符751。第二像素P2可經組態以產生PIN二極體電流712，且基於其輸出狀態信號S2。狀態信號S2可對應於狀態指示符751b。來自第一像素P1之狀態信號S1及來自第二像素P2之狀態信號S2經輸入至及閘760。狀態信號S1及狀態信號S2可基於在像素P1及像素P2中之每一者處產生之信號產生，例如，電流信號可由入射於像素之表面上的電子誘發。狀態信號S1可基於像素P1處之電流是否達至預定臨限值而產生。類似地，狀態信號S2可基於像素P2處之電流是否達至預定臨限值而產生。及閘760將基於狀態信號S1及狀態信號S2之信號輸出至開關767。因此，開關767經組態以基於自至少兩個像素產生之輸入信號而被控制。此輸入信號可為電壓。將顯而易見，可使用各種其他區塊或電氣組件以實現對開關767之控制。

可為陣列之其他像素提供類似組件。舉例而言，在像素P3與像素P4之間提供開關767d。類似於像素P1及P2，像素P3及像素P4可經組態以分別輸出狀態信號S3及S4。此外，像素可與多個其他像素通信。舉例而言，除了經組態以連接像素P1與P2之開關767之外，亦可在像素P1與P3之間提供開關767b等等。狀態信號S1可經組態以經發送至多個相鄰像素。

在用於分組之第二方法中，感測元件分組可根據外部邏輯電路實現。舉例而言，在 圖 5A及 圖 5B中，區塊750可為數位邏輯區塊。區塊750可經由資料線752及位址信號753與外部組件通信。狀態指示符751可經由資料線752由外部邏輯電路覆寫以控制開關767之狀態。此外部邏輯電路亦可提供在電路晶粒702中，或可由輸入/輸出器件提供作為附接至區塊750之單獨的系統。

在一些實施例中，與每一像素相關聯之局域控制邏輯產生其對應的感測元件之信號位準之指示。此指示可用於判定兩個鄰近感測元件是否應由經組態以連接其之開關連接。以此方式，可形成感測元件之群組。基於所形成之群組，可形成主要邊界。

為了產生關於信號強度之梯度資訊，可提供額外比較器771，如 圖 5B中所展示。來自比較器771之結果可經饋送至邏輯區塊750及750b。在包括比較器771之配置之情況下，可實行處理以基於所判定的主要邊界產生表示光束點之強度之值。可基於哪些電子感測元件經判定位於光束點之主要邊界外部來實行分組。

在電子束成像中，可實行細光束影像獲取。將參考 圖 5A論述影像獲取之程序。起初，開關721及開關731經設定為斷開的，而開關741經設定為閉合的。對於每一列偵測器陣列，開關721 (或對應的開關)逐個經設定為閉合的。藉由依序閉合開關721及對應的開關，可實行對偵測器表面之電子掃描。可實施掃描以讀取每一像素之類比信號。舉例而言，類比輸出線722可經組態以藉由類比路徑讀取、輸出至外部器件，或發送至類比轉數位轉換器(ADC)。

基於自類比輸出線722輸出之信號，可實現光束或細光束之影像重構。控制器可用於基於重構的影像實施影像獲取。重構的影像可用於判定感測元件之群組之邊界。舉例而言，一個群組可限定成對應於一個細光束。該群組中之感測元件之經求和信號強度因此表示一個細光束之電流。重構的影像亦可用於評估電子光學系統之效能。舉例而言，主要投影光學系統220及/或次要光學系統242可基於重構的影像而調整。重構的影像可用於補償電子光學子系統中之缺陷或漂移。

此外，可實現來自像素之群組之電流信號的低阻抗輸出路徑。舉例而言，可為同一群組中之複數個像素複數個開關，諸如開關721。同一群組中之像素可緊密接近。複數個類比信號線，諸如類比輸出線722，可經路由至經分組輸出。另外，該複數個類比信號線可在其經分組至複數個像素之同一群組時連接。

舉例而言，開關767可經組態以將第一感測元件及第二感測元件分組在一起。因此，PIN二極體電流711及PIN二極體電流712可在一起經路由通過電路晶粒702。用於輸送PIN二極體電流711之輸出信號路徑可取決於開關721及731中之哪些開關為斷開/閉合的而包含類比輸出線722及/或其他輸出線。該輸出信號路徑可為電路晶粒702之部分。用於經分組感測元件之輸出信號路徑可經由其對應的切換元件連接。

雖然已經參考電子束檢測系統論述了實例，但應注意，對於照片影像感測器應用，可在開關721之後添加緩衝器以改良效能。

在偵測器陣列之例示性實施例中，可啟用或停用偵測器陣列中之個別感測元件。在用於電子束成像之正常操作中，可啟用某些感測元件以偵測入射光束電流。

舉例而言，參考 圖 5A，可在電容器735處之電壓大於或等於Vref1時啟用像素。舉例而言，在更動模式中，像素亦可由外部邏輯電路啟用。在更動模式中，開關721可取決於來自外部邏輯之控制信號而斷開或閉合以決定信號輸出路由。在更動模式中，開關731可經設定為斷開的，且開關741可經設定為閉合的。

可在電容器735處之電壓低於Vref1時停用像素。舉例而言，在更動模式中，像素亦可由外部邏輯電路停用。在用於停用之更動模式中，開關721可經設定為斷開的。開關731及開關741可經設定為閉合的。

舉例而言，當判定串擾存在於感測元件中時，可進行更動模式中之操作。歸因於像差、色散等等，串擾可在光束與鄰近光束部分地重疊時出現。在一些實施例中，處理系統可基於主要或次要光束點邊界偵測部分重疊之出現。處理系統可在判定光束點之強度值時自一些感測元件排除輸出，該等感測元件位於光束點重疊之區域中。

現參考 圖 7， 圖 7說明有關感測元件之部位資料的圖。偵測器陣列可包含複數個感測元件，該複數個感測元件經配置以形成具有M×N個頻道之J×K個像素。單一感測元件可由像素P1表示。像素P1具有位址行AC_1。像素P2具有位址行AC_2等等。舉例而言，在具有J×K個像素之例示性陣列中，像素P _JK具有位址行AC_J及位址列AR_K。每一行可具有類比行。舉例而言，像素P1具有類比行AnC_1，其攜載來自像素P1之感測元件之輸出電流。

每一感測元件可由位址行及位址列信號選擇。舉例而言，像素P1可由AC_1及AR_1定址。

資料可由資料列信號讀取或寫入至與每一感測元件相關聯之每一局域邏輯電路。舉例而言，資料可經由資料列DR_1發送至像素P1及經由資料列DR_1自像素P1接收。數位邏輯DL可控制資料讀取/寫入等

來自每一感測元件之類比信號可行進通過對應的類比行線以達至多工器Mux。多工器Mux可位於偵測器陣列中。多工器Mux亦可在偵測器陣列外部。多工器Mux可具有J個輸入及M×N個輸出。

像素可由其各別位址線資訊識別且分組。偵測器陣列中之任何兩個像素可進行通信。因此，可實現任何任意數目個像素在任何任意部位中之分組。

可以各種方式使用該複數個感測元件之部位資訊。舉例而言，部位資訊可與光束強度相關以判定光束點之邊界。另外，基於產生信號強度比較器決策之電子感測元件之部位，處理系統可識別感測器表面上出現強度梯度之間的轉變之部位。強度梯度資訊可用於涉及主要及次要邊界之判定。在一些實施例中，部位資料亦可用於在更動模式中操作以獨立於局域邏輯來控制兩個像素之間的切換元件。

處理系統，例如，嵌入於電路晶粒702中或在外部連接之處理器，可執行處理以判定作為光束邊界之部分的經識別部位。該處理系統可包含比較器之配置，該配置經組態以基於用於每一列及每一行的電子感測元件之電壓比較執行處理以判定偵測器陣列表面上可構成光束邊界之一組部位。

在一些實施例中，處理系統亦可藉由使用邊界資訊來補償雜訊信號之影響來改良影像重構之保真度。該處理系統可排除自電子感測元件之輸出接收的信號，該等電子感測元件經判定位於光束主要邊界外部。此可藉由自主要邊界外部之電子感測元件消除隨機雜訊信號來改良影像重構之保真度。

在 圖 7中，將複數個感測元件互連之線，例如經說明為AC_1、AR_1、DR_1、AnC_1等之線，可為藉由在基板上印刷導電材料而圖案化之線路。線路可以各種方式製造，諸如藉由用於製造MOSFET之一般程序。線路可為偵測器陣列之電路層之部分。

現參考 圖 8， 圖 8說明偵測系統900，其使用包含複數個感測元件之偵測器陣列。可提供具有偵測器表面500之偵測器陣列，該偵測器表面可用於電子偵測器件244上。偵測器陣列可包含J×K個像素，且具有待與多工器(例如多工器Mux)連接之M×N個輸出。偵測器陣列可經建構為包括感測器層及電路層之基板，如本文中所論述。

偵測器陣列可連接至切換矩陣905。切換矩陣905可為類比切換矩陣，其包含局域像素電路且具有J×K個輸入及M×N個輸出。

切換矩陣905可連接至信號調節電路陣列910。信號調節電路陣列910可具有M×N個輸入及輸出以便匹配來自切換矩陣905之輸出。由於切換控制可實施於切換矩陣905中，因此可簡化來自切換矩陣905之輸出。當信號調節電路陣列910遵循切換矩陣905時，可簡化在信號調節電路陣列中進行之信號預調節。

信號調節電路陣列910可連接至並聯的類比信號處理路徑陣列920以用於提供增益及偏移控制。並聯的類比信號處理路徑陣列920可具有M×N個輸入及輸出，使得要處理來自電子感測元件之所有群組的信號。

並聯的類比信號處理路徑陣列920可連接至並聯的ADC陣列930，該並聯的ADC陣列可具有M×N個輸入及輸出使得數位化來自電子感測元件之所有群組的信號。

並聯的ADC陣列930可連接至數位控制單元940。數位控制單元940可包含控制器941，該控制器可與並聯的類比信號處理路徑陣列920、並聯的ADC陣列930及切換矩陣905通信。數位控制單元940可經由收發器自偏轉及影像控制(DIC)單元發送通信及經由收發器自偏轉及影像控制單元接收通信。

外部控制器，諸如控制器941，可經組態以執行成像控制。舉例而言，控制器941可經組態以產生經偵測細光束之影像。此外，可基於主要及次要光束點邊界判定分組。

雖然 圖 8說明切換矩陣905在信號調節電路陣列910之前的配置，但應瞭解，此序列可顛倒。

切換矩陣905可包含諸如 圖 5A之電路晶粒702或 圖 5B之電路晶粒702中展示之電路佈局或類似配置。切換矩陣905提供電子感測元件與臨限電壓(例如Vref1)之間的信號強度比較。切換矩陣905亦可提供鄰近電子感測元件之間的信號強度比較。此外，切換矩陣905可為類比轉數位轉換提供類比信號選擇。類比轉數位轉換接著可在並聯的ADC陣列930處實施。

切換矩陣905亦可自局域數位邏輯電路提供信號強度狀態讀取，諸如電子感測元件與臨限電壓之間的比較及電子感測元件對之間的比較。局域切換狀態可藉由外部數位控制電路讀取或覆寫。

在一些實施例中，切換矩陣905可實現用於偵測系統900之簡化架構。舉例而言，電子感測元件之重新組態可在無過度複雜切換矩陣設計之情況下實施。每一感測元件群組之輸出信號可經過連接至該群組之多個輸出電線。此等電線結合該群組中之感測元件之間的連接可形成在很大程度上縮減等效輸出串聯電阻及串聯電感之網路。因此，在一些實施例中，像素之群組的輸出阻抗可顯著地縮減。

此外，由於J×K個像素起初經分組在偵測器中之M×N個群組中，因此可縮減輸出之數目。來自經分組之複數個像素之輸出可具有共同輸出。舉例而言，可實現具有M×N個輸出之配置。電子偵測器陣列與信號調節電路(TIA)之間的連接節點可顯著地縮減。相較於習知的偵測器陣列，輸出之總數目可在很大程度上縮減。因此，可實現較適於按比例擴大之構造。另外，可實現較切實可行的佈局，從而可降低開發新的器件所涉及之風險及成本。

此外，數目縮減的信號調節電路可導致ASIC之縮減的總功率消耗。

另外，可去除像素計數與偵測器陣列製造之難度之間的權衡關係。舉例而言，像素計數限制可係關於與切換矩陣形成之接點的數目。因此，藉由縮減所使用之接點及輸出線的數目，可實現較高像素計數。又，可實現對個別像素故障之較高容忍度。

該偵測器陣列可包含其自身的記憶體，使得偵測器陣列可儲存該複數個感測元件及其相關聯電路之配置。舉例而言，局域指示之狀態751及感測元件之分組可儲存於記憶體中。開關之狀態可儲存於記憶體中。

此外，切換矩陣構造可藉由標準器件處理實施，如相關技術領域一般技術者將理解。因此，可避免增加製造難度及增加成本。

可使用以下條項進一步描述實施例：  1.一種偵測器，其包含： 一基板，其包含複數個感測元件，該複數個感測元件包括一第一元件及一第二元件；及 一切換元件，其經組態以連接該第一元件與該第二元件， 其中該第一元件經組態以回應於該第一元件偵測到指示一光束之第一帶電粒子而產生一第一信號，且該第二元件經組態以回應於該第二元件偵測到指示該光束之第二帶電粒子而產生一第二信號，且 其中該切換元件經組態以基於該第一信號及該第二信號而受控制。 2.如條項1之偵測器，其進一步包含： 一感測器晶粒，其包括該基板；及 一電路晶粒，其包括該切換元件及經組態以控制該切換元件之一或多個電路。 3.如條項1及2中任一項之偵測器，其中該切換元件包含一開關，該開關經組態以連接該第一元件與該第二元件。 4.如條項1至3中任一項之偵測器，其中該基板包含一二極體。 5.如條項1至4中任一項之偵測器，其中 該第一元件經組態以回應於該第一元件接收到具有一第一預定量的能量之第一帶電粒子而產生該第一信號，且該第二元件經組態以回應於接收到具有一第二預定量的能量之第二帶電粒子而產生該第二信號。 6.如條項1至4中任一項之偵測器，其中 該第一元件經組態以回應於該第一元件接收到具有一第一預定量的能量之第一電子而產生該第一信號，且該第二元件經組態以回應於接收到具有一第二預定量的能量之第二電子而產生該第二信號。 7.如條項1至6中任一項之偵測器，其中 在一厚度方向上，該基板包含：經組態為一偵測表面之一頂部金屬層，及一底部金屬層，且 在一橫截面中，該頂部金屬層與該底部金屬層之間的一區域為一電荷載流子區。 8.如條項1至7中任一項之偵測器，其中該切換元件包含一場效電晶體，其中該場效電晶體包含在一金屬層中製造之一閘之至少一接點。 9. 一種偵測器，其包含： 一感測器層，其包含感測元件之一陣列，該等感測元件包括一第一元件及一第二元件，其中該第一元件與該第二元件鄰近； 一電路層，其包含電連接至該第一元件及該第二元件之一或多個電路；及 一切換元件，其經組態以連接該第一元件與該第二元件， 其中該一或多個電路經組態以： 當該第一元件接收具有一預定量的能量之帶電粒子時產生一第一狀態指示符， 當該第二元件接收具有一預定量的能量之帶電粒子時產生一第二狀態指示符，且 基於該第一狀態指示符及該第二狀態指示符控制該切換元件。 10.    如條項9之偵測器，其中該切換元件包含一電晶體。 11.    如條項9之偵測器，其中該電路層包含該切換元件。 12.    如條項9及10中任一項之偵測器，其中在該基板之一橫截面中，該感測器層及該電路層包夾該切換元件。 13.一種偵測器系統，其包含 一偵測器陣列，其包含複數個感測元件，該複數個感測元件包括一第一元件及一第二元件； 一切換元件，其經組態以連接該第一元件與該第二元件； 一或多個電路，其經組態以回應於該第一元件偵測到指示一光束之第一帶電粒子而產生一第一信號，且回應於該第二元件偵測到指示該光束之第二帶電粒子而產生一第二信號；及 一控制器，其連接至該一或多個電路。 14.如條項13之系統，其進一步包含一電路層，該電路層包含該切換元件及該一或多個電路。 15.如條項13及14中任一項之系統，其中 該控制器經組態以基於該第一元件及該第二元件中之任一者之一位址控制該切換元件。 16.如條項13至15中任一項之系統，其中 該控制器經組態以基於該光束獲取一影像，且基於該影像產生一命令信號；且 該一或多個電路經組態以基於該命令信號控制該切換元件。 17.如條項13至16中任一項之系統，其中 該偵測器陣列包含第一數目個像素，該等像素經組態以分組在第二數目個群組中，該第二數目小於該第一數目。 18.如條項17之系統，其進一步包含： 一信號調節電路陣列； 一並聯的類比信號處理路徑陣列； 一並聯的類比轉數位轉換器陣列；及 一數位控制單元， 其中該信號調節電路陣列、該並聯的類比信號處理路徑陣列、該並聯的類比轉數位轉換器陣列以及該數位控制單元經由複數個頻道連接至該偵測器陣列，該複數個頻道之一數目大於或等於該第二數目。 19.如條項13至18中任一項之系統，其中該控制器經組態以更動該一或多個電路之一局域邏輯。 20.如條項13至19中任一項之系統，其中該一或多個電路包含該控制器。 21.如條項13至19中任一項之系統，其中該控制器係在該偵測器陣列外部。 22.如條項13至19中任一項之系統，其中該第一元件及該第二元件具有一共同輸出。 23.如條項18之系統，其中該複數個頻道之該數目等於該第二數目。 24.一種偵測器，其包含： 一基板，其包含複數個感測元件，該複數個感測元件包括一第一元件及一第二元件；及 一切換元件，其經組態以連接該第一元件與該第二元件， 其中該第一元件經組態以回應於該第一元件偵測到一輸入而產生一第一信號，且該第二元件經組態以回應於該第二元件偵測到一輸入而產生一第二信號， 其中該切換元件經組態以將該第一元件與該第二元件分組在一起。 25.如條項24之偵測器，其進一步包含： 一第一輸出信號路徑，其連接至該第一元件；及 一第二輸出信號路徑，其連接至該第二元件， 其中該切換元件經組態以連接該第一輸出信號路徑與該第二輸出信號路徑。 26.如條項24及25中任一項之偵測器，其進一步包含： 一或多個電路，其經組態以基於該第一信號及該第二信號控制該切換元件。 27.如條項24至26中任一項之偵測器，其進一步包含： 一電路晶粒，其包含該切換元件。 28.如條項25之偵測器，其進一步包含： 一電路晶粒，該電路晶粒包含該切換元件、該第一輸出信號路徑及該第二輸出信號路徑。 29.如條項24至28中任一項之偵測器，其中該偵測器包含第一數目個像素，該等像素經組態以分組在第二數目個群組中，該第二數目小於該第一數目。 23.如條項5或6中任一項之偵測器，其中該第一預定能量及該第二預定能量為一相同預定能量。 24.如條項5或6中任一項之偵測器，其中該第一預定能量及該第二預定能量為不同預定能量。 25.如條項5之偵測器，其中該等帶電粒子為電子。 26.如條項13之偵測器，其中該一或多個電路包含複數個電路，且其中該控制器連接至該一或多個電路包括該控制器連接至該複數個電路中之任一者。

諸圖中之方塊圖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/軟體產品之可能實施的架構、功能性及操作。就此而言，流程圖或方塊圖中之每一區塊可表示程式碼之模組、區段或部分，其包含用於實施規定之邏輯功能的一或多個可執行指令。應理解，在一些替代實施中，區塊中所指示之功能可不按諸圖中所提及的次序出現。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。亦應理解，方塊圖之每一區塊及該等區塊之組合可由執行指定功能或行動之專用基於硬體的系統或由專用硬體及電腦指令之組合實施。

應瞭解，本發明不限於上文所描述及在附圖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，雖然關於電子束系統闡述且描述了例示性偵測器，但符合本發明之態樣之偵測器可應用在光電偵測器系統、x射線偵測器系統及其他用於高能量離子化粒子之偵測系統等中。根據本發明之態樣之偵測器可應用在掃描電子顯微鏡(SEM)、CMOS影像感測器、消費型攝影機、專用攝影機或工業用攝影機等中。

希望本發明之範疇應僅由隨附申請專利範圍限制。

100:電子束檢測(EBI)系統 101:主腔室 102:裝載/鎖定腔室 104:電子束工具/裝置 106:設備前端模組(EFEM) 106a:第一裝載埠 106b:第二裝載埠 109:控制器 202:電子源 204:槍孔徑 206:聚光器透鏡 208:交叉 210:初級電子束 212:源轉換單元 214:細光束 216:細光束 218:細光束 220:主要投影光學系統 222:光束分離器 226:偏轉掃描單元 228:物鏡 230:晶圓 236:次級電子束 238:次級電子束 240:次級電子束 242:次要光學系統 244:電子偵測器件 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 300:感測器表面 302A:區 302B:區 302C:區 302D:區 304A:光束點 304B:光束點 304C:光束點 304D:光束點 306:電子感測元件 312A:主要邊界 312B:主要邊界 314A:次要邊界 314B:次要邊界 400:表面感測器 500:感測器表面/偵測器表面 501:感測元件 502:感測元件 503:感測元件 525:區域 600:偵測器 600A:偵測器器件 601:金屬層 605:金屬層 610:感測器層 611:感測元件 612:感測元件 613:感測元件 619:切換元件 620:電路層 625:區域 630:切換晶粒 701:感測器晶粒 702:電路晶粒 711:PIN二極體電流 712:PIN二極體電流 721:開關 721b:開關 722:類比輸出線 731:開關 731b:開關 735:電容器 735b:電容器 736:比較器 736b:比較器 741:開關 741b:開關 750:邏輯區塊 750b:邏輯區塊 751:狀態指示符 751b:狀態指示符 752:資料線 753:位址信號 760:及閘 767:開關 767b:開關 767d:開關 771:比較器 900:偵測系統 905:切換矩陣 910:信號調節電路陣列 920:並聯的類比信號處理路徑陣列 930:並聯的類比轉數位轉換器(ADC)陣列 940:數位控制單元 941:控制器 AC_1:位址行 AC_2:位址行 AC_J:位址行 AR_1:線 AR_K:位址列 DL:數位邏輯 DR_1:資料列 Mux:多工器 P1:第一像素 P2:第二像素 P3:像素 P4:像素 P _JK:像素 S1:狀態信號 S2:狀態信號 S3:狀態信號 S4:狀態信號

圖 1為說明符合本發明之實施例之例示性電子束檢測(EBI)系統的示意圖。

圖 2為說明符合本發明之實施例的可為 圖 1之例示性電子束檢測系統之部分的例示性電子束工具之示意圖。

圖 3A至 圖 3D為說明符合本發明之實施例的偵測器陣列之例示性表面的圖。

圖 4A至 圖 4C為說明符合本發明之實施例的偵測器之橫截面視圖之圖。

圖 5A及 圖 5B為說明符合本發明之實施例的偵測器之感測器層及電路層的電路圖。

圖 6為說明符合本發明之實施例的例示性偵測器陣列之簡化電路示意圖。

圖 7為說明符合本發明之實施例的感測元件之一或多個電路有關部位資料之圖。

圖 8為說明符合本發明之實施例的使用包含複數個感測元件之偵測器陣列之偵測系統的圖。

300:感測器表面

302A:區

302B:區

302C:區

302D:區

304A:光束點

304B:光束點

304C:光束點

304D:光束點

306:電子感測元件

Claims (10)

1. 一種偵測器，其包含： 一基板，其包含複數個感測元件，該複數個感測元件包括一第一元件及一第二元件；及 一切換元件，其經組態以連接該第一元件與該第二元件， 其中該第一元件經組態以回應於該第一元件偵測到指示一光束之第一帶電粒子而產生一第一信號，且該第二元件經組態以回應於該第二元件偵測到指示該光束之第二帶電粒子而產生一第二信號，且 其中該切換元件經組態以基於該第一信號及該第二信號而受控制。
2. 如請求項1之偵測器，其進一步包含： 一感測器晶粒，其包括該基板；及 一電路晶粒，其包括該切換元件及經組態以控制該切換元件之一或多個電路。
3. 如請求項1或2之偵測器，其中該切換元件包含一開關，該開關經組態以連接該第一元件與該第二元件。
4. 如請求項1或2之偵測器，其中該基板包含一二極體。
5. 如請求項1或2之偵測器，其中 該第一元件經組態以回應於該第一元件接收到具有一第一預定量的能量之第一帶電粒子而產生該第一信號，且該第二元件經組態以回應於接收到具有一第二預定量的能量之第二帶電粒子而產生該第二信號。
6. 如請求項1或2之偵測器，其中 該第一元件經組態以回應於該第一元件接收到具有一第一預定量的能量之第一電子而產生該第一信號，且該第二元件經組態以回應於接收到具有一第二預定量的能量之第二電子而產生該第二信號。
7. 如請求項1或2之偵測器，其中 在一厚度方向上，該基板包含：經組態為一偵測表面之一頂部金屬層，及一底部金屬層，且 在一橫截面中，該頂部金屬層與該底部金屬層之間的一區域為一電荷載流子區(charge carrier region)。
8. 如請求項1或2之偵測器，其中該切換元件包含一場效電晶體，其中該場效電晶體包含在一金屬層中製造之一閘之至少一接點。
9. 一種偵測器，其包含： 一感測器層，其包含感測元件之一陣列，該等感測元件包括一第一元件及一第二元件，其中該第一元件與該第二元件鄰近； 一電路層，其包含電連接至該第一元件及該第二元件之一或多個電路；及 一切換元件，其經組態以連接該第一元件與該第二元件， 其中該一或多個電路經組態以： 當該第一元件接收具有一預定量的能量之帶電粒子時產生一第一狀態指示符， 當該第二元件接收具有一預定量的能量之帶電粒子時產生一第二狀態指示符，且 基於該第一狀態指示符及該第二狀態指示符控制該切換元件。
10. 如請求項9之偵測器，其中在該基板之一橫截面中，該感測器層及該電路層包夾該切換元件。

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