TW202324482A - 用於電子顯微法之半導體帶電粒子偵測器 - Google Patents
用於電子顯微法之半導體帶電粒子偵測器 Download PDFInfo
- Publication number
- TW202324482A TW202324482A TW111132823A TW111132823A TW202324482A TW 202324482 A TW202324482 A TW 202324482A TW 111132823 A TW111132823 A TW 111132823A TW 111132823 A TW111132823 A TW 111132823A TW 202324482 A TW202324482 A TW 202324482A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- detector
- electron
- sensing element
- electrons
- charged particle
- Prior art date
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 545
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title abstract description 53
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 title description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 169
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 63
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 134
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 33
- 230000003116 impacting effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 30
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 25
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 281
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 113
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 89
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 72
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 60
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 45
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 43
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 40
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 27
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 24
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 23
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 22
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 description 18
- 230000006870 function Effects 0.000 description 17
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 16
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 16
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 15
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 15
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 13
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 13
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 11
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 11
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 11
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 11
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 10
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 10
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 10
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 8
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 7
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 7
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 7
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 6
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 6
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 5
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 5
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 5
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 5
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 5
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 5
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 4
- 238000003491 array Methods 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 4
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 4
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 3
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 3
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000007600 charging Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000001350 scanning transmission electron microscopy Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 2
- 230000001550 time effect Effects 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005315 distribution function Methods 0.000 description 1
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000001803 electron scattering Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005562 fading Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 238000009532 heart rate measurement Methods 0.000 description 1
- 238000001198 high resolution scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000000752 ionisation method Methods 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012634 optical imaging Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 230000005433 particle physics related processes and functions Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000011163 secondary particle Substances 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 210000000352 storage cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000010200 validation analysis Methods 0.000 description 1
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/244—Detectors; Associated components or circuits therefor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/24—Measuring radiation intensity with semiconductor detectors
- G01T1/247—Detector read-out circuitry
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
- H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/085—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors the device being sensitive to very short wavelength, e.g. X-ray, Gamma-rays
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/244—Detection characterized by the detecting means
- H01J2237/2441—Semiconductor detectors, e.g. diodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
- H01J37/285—Emission microscopes, e.g. field-emission microscopes
Landscapes
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
本發明提供一種偵測器，其可具備一感測元件陣列。該偵測器可包括：包括該陣列之一半導體基板，及經組態以計數入射於該偵測器上之帶電粒子的一數目之一電路。該偵測器之該電路可經組態以處理來自該複數個感測元件之輸出，並回應於該陣列中之一感測元件上的一帶電粒子到達事件而遞增一計數器。可使用各種計數模式。計數可係基於能量範圍。可計數處於某一能量範圍之帶電粒子的數目，且當在一感測元件中遇到溢流時可設定一溢流旗標。該電路可經組態以判定每一感測元件處發生之各別帶電粒子到達事件的一時戳。可基於用於實現帶電粒子計數之準則來判定該感測元件之大小。
Description
本文中之描述係關於帶電粒子偵測，且更特定言之，係關於可適用於帶電粒子束偵測之系統及方法。
偵測器可用於感測可實體觀測到之現象。例如，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。偵測信號可用於重建構在檢查下之樣本結構之影像，且可用以例如顯露樣本中之缺陷。偵測樣本中之缺陷在可包括較大數目個經密集封裝小型化積體電路(IC)組件的半導體裝置之製造中愈發重要。出於此目的，可提供專用檢查工具。
在檢查領域中之一些應用(例如，使用掃描電子顯微鏡(SEM)之顯微法)中，電子束可掃描遍及樣本以根據自樣本產生之經反向散射或次級電子而導出資訊。在相關技術中，SEM工具中之電子偵測系統可包括經組態以偵測來自樣本之電子的偵測器。SEM工具中之現有偵測器可僅偵測射束之強度。習知偵測系統中之靈敏度可受不佳之信雜比(SNR)限制，尤其在射束電流減少至例如微微安培範圍時。在一些偵測方法中，可使用大面積半導體偵測器或一組面積等於、小於或大於射束光點面積之小面積半導體偵測器。由傳入電子束誘發之電流可在偵測器內產生且接著由偵測器後隨的放大器放大。
隨著半導體裝置不斷小型化，檢查系統可能會使用愈發低之電子束電流。隨著射束電流降低，維持SNR甚至變得更加困難。例如，當探測電流降低至200 pA或更低時，SNR會顯著下降。不佳之SNR可能需要採取諸如影像平均化或延長對應於樣本之影像中的每一像素之信號的積分時間之量測，此可增大樣本表面上之電子劑量，從而帶來表面充電偽影或其他不利影響。此等量測亦可降低檢查系統之總處理量。
在相關技術中，粒子計數可用於低電流應用中。粒子計數可用於諸如可使用閃爍體及光電倍增管(PMT)之埃弗哈特-索恩利(Everhart-Thornley)偵測器(ETD)之偵測器中。ETD在一些應用之探測電流範圍(諸如8 pA至100 pA)中可展現良好SNR。然而，閃爍體之光產率可能隨著電子劑量之累積而降級，且因此具有有限的壽命。閃爍體之老化亦可帶來系統層級處之效能漂移且可能促進產生不均勻之影像。因此，ETD可能並不適合用於檢查工具中，尤其在用於其可能需要每週7天、每天24小時運行之半導體製造設施中時。
需要可實現高SNR且可藉由低探測電流(諸如低於200 pA之電流)使用之帶電粒子偵測器。同時，偵測器應確保穩定之量子效率及較長壽命以及低效能漂移，例如即使在連續操作中藉由1 nA或更大之探測電流使用時亦如此。
採用相關技術方法之偵測系統可能面臨偵測靈敏度及SNR之限制，尤其在低電子劑量下。此外，在一些應用中，可能希望除了射束強度以外的額外資訊。一些相關技術系統可採用能量濾波器(諸如濾波器電極)以濾出具有某一能量位準之一些帶電粒子。此可用於自樣本導出額外資訊。然而，能量濾波器可給系統添加額外複雜度，且可能歸因於由能量濾波器引入之損耗而致使SNR惡化。因此，希望改良偵測系統及方法。
本發明之實施例提供用於帶電粒子偵測之系統及方法。在一些實施例中，可提供一種用於一帶電粒子束設備之偵測器，其包括：包括一感測元件陣列之一半導體基板，及經組態以計數入射於該偵測器上之帶電粒子之一數目的一電路。該偵測器之該電路可經組態以處理來自該複數個感測元件之輸出，並回應於該陣列中之一感測元件上的一帶電粒子到達事件而遞增一計數器。該電路可包括複數個電路系統，該等電路系統中之每一者對應於一感測元件。該電路可經組態以判定每一感測元件處發生之各別帶電粒子到達事件的一時戳。
該偵測器可經組態以多種計數模式操作。例如，該偵測器可經組態以在重設之前僅計數一感測元件中之至多一個帶電粒子到達事件，而不鑑別該一個帶電粒子到達事件之能量。重設一感測元件可指重設該感測元件自身或與其相關聯之一電路。該偵測器亦可經組態以計數帶電粒子到達事件之數目而不鑑別該等帶電粒子到達事件之能量，並在一感測元件中遇到溢流時設定一溢流旗標。該偵測器亦可經組態以在重設之前針對一第一能量範圍僅計數一感測元件中之至多一個帶電粒子到達事件。該偵測器亦可經組態以計數一第一能量範圍之帶電粒子到達事件的數目，並在一感測元件中遇到溢流時設定一溢流旗標。
該偵測器可經組態以多種重設模式重設該陣列中之該等感測元件。例如，該偵測器可經組態以同時重設該感測元件陣列中之所有感測元件。該偵測器亦可經組態以同時重設該感測元件陣列之一區中的所有感測元件。該偵測器亦可經組態以個別地重設該感測元件陣列中之每一感測元件。該偵測器亦可經組態以同時重設該感測元件陣列中之一些感測元件，且個別地重設該感測元件陣列中之一些感測元件。
本發明之一些實施例可提供一種方法，其包括處理來自一偵測器之一感測元件陣列中之複數個感測元件的輸出；計數入射於一偵測器上之帶電粒子的一數目，其中該計數包括回應於該陣列中之一感測元件上的一帶電粒子到達事件而遞增一計數器；及判定該帶電粒子到達事件之一時戳。
本發明之一些實施例可提供一種非暫時性電腦可讀媒體，其儲存用於實施諸如上文方法之方法的指令。
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，且並不限定如可主張的所揭示實施例。
現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，其僅為符合相關於如所附申請專利範圍中可列舉的標的物之態樣的設備、系統及方法之實例。
本申請案之態樣係關於用於帶電粒子束偵測之系統及方法。系統及方法可採用諸如電子之帶電粒子之計數，且可用於諸如掃描電子顯微鏡(SEM)之檢查工具中。檢查工具可用於積體電路(IC)組件之製造程序中。為實現現代電子裝置之增強型計算能力，裝置之實體大小可縮小，同時IC晶片上之電路組件(諸如電晶體、電容器、二極體等)之封裝密度明顯增大。例如，在智慧型電話中，IC晶片(其可為拇指甲大小)可包括超過20億個電晶體，每一電晶體之大小小於人類毛髮之1/1000。並不出人意料，半導體IC製造為具有數百個個別步驟之複雜程序。甚至一個步驟中之錯誤有可能顯著影響最終產品之功能。甚至一個「致命缺陷」會造成裝置故障。製造程序之目標為改良程序之總良率。例如，對於得到75%良率之50步驟程序，每一個別步驟必須具有大於99.4%之良率，且若個別步驟良率為95%，則總程序良率下降至7%。
確保以高準確度及高解析度偵測缺陷，同時維持高處理量(例如，定義為每小時晶圓程序的數目)的能力愈發重要。高程序良率及高晶圓處理量可受缺陷之存在(尤其當涉及操作者干預時)影響。因此，藉由檢查工具(諸如SEM)偵測及識別微米及奈米大小缺陷對於維持高良率及低成本係重要的。
在一些檢查工具中，可藉由高能電子束在樣本表面上掃描來檢查樣本。歸因於樣本表面處之相互作用，可自樣本產生接著可由偵測器偵測之次級或經反向散射電子。
相關技術偵測器可具有例如不佳之信雜比(SNR)或不佳之耐用性的限制，如上文所提到。本發明之態樣可藉由提供具有偵測器元件陣列之偵測器而解決一些此等限制，偵測器元件中之每一者包括感測元件，且感測元件中之每一者具有一面積，使得在感測元件之每取樣週期接收不超過某一數目個帶電粒子。偵測器可包括耦接至每一感測元件之電路系統，該等電路系統可實現帶電粒子計數。帶電粒子計數可允許相對於例如類比信號偵測將較簡單且較小之組件封裝於晶片上，從而因此允許在良好SNR情況下穩定且可靠地偵測帶電粒子。雖然本發明在電子之上下文中論述一些例示性實施例，但將理解，本發明可適用於其他類型之帶電粒子，諸如離子。
為幫助確保準確的電子計數，後續電子到達事件之間的時間間隔可為重要參數。若電子到達事件過於接近，則偵測器可能不堪重負，且會妨礙對單個電子到達事件之鑑別。類似地，信號脈衝寬度可為限制電子計數之另一重要參數，其可相關於回應於偵測器處之電子到達事件而產生的信號之脈衝寬度。若偵測器產生之信號過弱或過寬(與尖波相反)，則來自後續電子到達事件之信號可能合併成一個信號。另外，偵測器之取樣速率應足夠高，使得可捕獲個別電子到達事件。亦即，偵測器應足夠快，使得不會未偵測到電子到達事件。電子計數之另一考慮因素可為實現準確度，其中錯誤計數之水平可不超過某一程度。錯誤計數可係基於偵測器元件之停滯時間。因此，數個準則可與組態偵測器以供用於電子計數相關。
作為感測元件之一個實例，可提供PIN二極體。PIN二極體可較適用於電子計數。PIN二極體可具有較高自然內部增益，且因此即使在單個電子到達事件之情況下，亦可產生可易於與背景雜訊之相對低之底限位準區分的較強可量測信號。可減少或消除在晶片上提供放大器或複雜系統(諸如突崩二極體)以增強信號之需要。實情為，自PIN二極體自身或與相對低增益之放大器一起產生的信號可較適於電子計數，因為其回應於電子到達事件而快速產生且相對於背景雜訊突出。
然而，包括具有一個輸出之PIN二極體的單個偵測器元件可能不能夠針對所有射束電流範圍處置計數。例如，對於1 nA之電子束，眾所周知約64個電子可在通常10 ns之取樣週期中入射於偵測器上。在一些SEM系統中，偵測器可以100 MHz之取樣速率運行，從而因此對應於10 ns之取樣週期。在10 ns之一個取樣週期中，可發生64個電子到達事件，且因此無法容易地鑑別自個別電子到達事件產生之信號。即使在諸如以800 MHz之取樣速率運行的高速偵測器中，每取樣週期可存在約8個入射電子，此可能使偵測器過載。
在本發明之一些實施例中，陣列中之感測元件可經大小設定，使得每取樣週期在個別感測元件之區域中接收不超過某一數目個帶電粒子。該某一數目可為一個。感測元件之大小可小於入射於偵測器上之帶電粒子的幾何散佈。因此，個別感測元件可經組態以接收比入射於偵測器上之帶電粒子的總數目少之帶電粒子。根據各種準則，偵測器之態樣可經設定以便實現帶電粒子計數，諸如感測元件之大小、取樣速率及其他特性。
在不限制本發明之範疇的情況下，一些實施例可在提供利用電子束之系統中的偵測器及偵測方法之上下文中進行描述。然而，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，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。
如本文中所使用，除非另外具體陳述，否則術語「或」涵蓋所有可能組合，除非不可行。例如，若陳述組件包括A或B，則除非另外具體陳述或不可行，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，則除非另外具體陳述或不可行，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。
如在整個本發明中所使用，表達「第一數目個感測元件」應意謂感測元件之超集當中的第一數量之一組感測元件。例如，可提供複數個感測元件。第一數目個感測元件可指複數個感測元件當中之一感測元件子集。第一數目可自一至複數個感測元件之總數目。類似地，表達「第二數目個感測元件」應意謂感測元件之超集當中的第二數量之一組感測元件。第二數目個感測元件可指複數個感測元件當中的又一感測元件子集，例如，第一數目個感測元件內之一子集。
另外，術語「偵測器元件」可包括或涵蓋「感測元件」、「感測器元件」、「偵測單元」或「偵測器分段」等。感測元件可為經組態以具有空乏區之二極體，且在本文中所論述之一些實施例中，術語「感測元件」可排除以蓋革(Geiger)模式操作之突崩二極體。偵測器元件可包括二極體、互連件及電路，該電路可包括例如前端電子件。此外，術語「圖框」可包括或涵蓋「取樣週期」、「SEM影像像素週期」或「像素週期」等。SEM影像圖框可指可在逐圖框之基礎上刷新的像素圖框，而資料圖框可指由偵測系統在指定時間週期內獲取之一組資料。
本發明之實施例可提供偵測方法。偵測方法可包含帶電粒子計數。例如，在一些實施例中，帶電粒子偵測方法可提供用於電子顯微法。該方法可應用於SEM偵測系統。帶電粒子偵測方法可係基於電子計數。藉由計數在預定義週期期間接收之電子數目，可判定傳入電子束之強度。術語「傳入電子」可包括或涵蓋入射電子，諸如衝擊偵測器之表面的電子。根據一些實施例，可減少來自帶電粒子偵測程序之雜訊。然而，僅僅改良SNR可能無法滿足各種SEM應用之不斷增大之需要。
在一些實施例中，半導體電子偵測器可提供為不僅偵測傳入電子束之強度，且還識別具有不同能量之電子的比例。例如，除了強度資訊之外，可獲取傳入電子束之能譜。
一些實施例可提供伴隨偵測方法之顯示方法。例如，在一些實施例中，可提供額外維度之資訊，諸如能譜資訊。在一些應用中，可應用產生彩色SEM影像之方法。
電子計數可涉及判定偵測器處發生之個別電子到達事件。例如，可在電子到達偵測器時逐個偵測電子。在一些實施例中，入射於偵測器上之電子可產生路由至信號處理電路系統且接著讀出至諸如數位控制器之介面的電信號。偵測器可經組態以解析由入射電子產生之信號並藉由離散計數而區分個別電子。
在一些實施例中，電子計數可應用於射束電流極小之情況。例如，電子束可經設定成以低劑量輻射樣本。低電流可用於防止電子計數偵測器因較大電流而過飽和。例如，較大電流可具有在偵測結果中引入非線性之效果。同時，對於可用於工業設定中之偵測器，偵測器亦應能夠處置較大射束電流之情況。
一些實施例可解決上文問題。例如，一些實施例可提供可用於偵測電子束的複數個相對小之感測元件。可在鄰近感測元件之間提供隔離，從而使得可減少一個傳入電子自一個感測元件進入其鄰近感測元件之機率。以此方式，可減少鄰近感測元件之間的串擾。
在一些實施例中，可基於第一參數而設定資料圖框速率。資料圖框速率可為感測元件在此期間自電子束收集傳入電子以用於成像的資料圖框之速率。資料圖框速率可經設定，從而使得預定義比例(例如，A%)之感測元件接收至少一個傳入電子。資料圖框速率亦可由資料圖框之週期(例如，持續時間)表示。另外，可基於第二參數而設定資料圖框速率。例如，在接收至少一個傳入電子之感測元件當中，僅第二預定義比例(例如，B%)之感測元件可接收多於一個電子。以此方式，可維持預定義偵測線性，同時可處置具有較大射束電流之電子束。資料圖框速率可為用於特定SEM設定之恆定值，或可為甚至在相同SEM設定下經設定成適應正偵測之電子束的信號強度的變化值。結果，在相同SEM設定下，時域中之鄰近資料圖框週期可相同或可不同。
除了適應性圖框之外，每一圖框可包括關於圖框何時開始及何時停止之資訊。在產生SEM影像中之像素時，可使用關於圖框開始及停止時間之資訊(例如，圖框開始時間點及圖框停止時間點)。例如，可使用在特定時間週期期間獲取之圖框來產生SEM影像中之每一像素。SEM影像像素獲取之週期(或速率)可係基於根據特定要求之預定義參數集。在每一SEM影像像素獲取之週期期間，可獲取一或多個圖框。在鄰近SEM影像像素週期中獲取之圖框數目可相同或不同。
除了圖框速率調整之外，用於帶電粒子偵測之系統及方法可採用對SEM系統之結構或設定的調整。例如，為確保一組感測元件當中預定義A%之感測元件僅在每一圖框週期期間接收一個電子，可進行對SEM系統之調整，從而使得每一電子束光點內之電子密度更均勻地分佈。一種此調整可為使多射束檢查(MBI)系統中之次級SEM圓柱中的投影系統散焦。投影系統可經組態以在一定程度上使射束散焦。此外，可改變SEM系統之放大率以放大電子束或小射束之光點大小。每一小射束光點之大小可經放大。可考慮到小射束光點之間的串擾來組態放大率設定。
在一些實施例中，可在每一圖框處執行統計分析。例如，在每一圖框之後，對於每一電子束，除了圖框期間所接收之總電子數目之外，還可獲取相對於圖框內之每一能量位準下之電子數目標繪的所接收電子能量的統計結果。總數值輸出可用於產生SEM影像中之一個像素，諸如如習知SEM中之灰度影像。總電子數目可對應於像素之灰階。此外，亦可產生彩色SEM影像之一個像素。在彩色SEM影像中，可藉由以前述方式產生的對應圖框之統計結果來判定色彩資訊，諸如每一像素之紅綠藍(RGB)值。以此方式，可將額外自由度添加至SEM成像。因此，可藉由例如闡明所研究樣本之其他態樣(諸如材料性質、微觀結構及層之間的對準)而增強對樣本之分析。
在一些實施例中，偵測方法可應用於灰度SEM成像。該方法可包含判定一系列臨限值。代替或除了產生相對於圖框內之每一能量位準下之電子數目標繪的所接收電子能量的統計結果之外，可產生關於臨限值之資訊。例如，可以電子能量自低增大為高之方式設定三個臨限值。最低電子能量下之第一臨限值可用於識別感測元件是否已接收到電子或其輸出是否由干擾或暗電流等引起。具有中間電子能量之第二臨限值可用於識別由感測元件接收到之電子為來自樣本之次級電子還是來自樣本之經散射電子。具有最高電子能量之第三臨限值可用於識別感測元件是否已在特定圖框期間接收到多於一個電子。可判定在特定圖框期間所接收之次級電子數目、所接收之經散射電子數目及所接收之總電子數目。藉由針對SEM影像逐像素地累積上文資訊，可獲取以下中之一或多者：基於所有所接收電子之SEM影像、次級電子SEM影像及經散射電子SEM影像。可以經改良信雜比且在無需能量濾波器之幫助下獲取此等影像。
在一些實施例中，可藉由使用數位電路系統而非要求大量類比電路之實施來形成偵測器。因此，可改良偵測器之實施的各種態樣，諸如設計及製造。
現參考圖1，其說明符合本發明之實施例的可包括偵測器之例示性電子束檢查(EBI)系統10。EBI系統10可用於成像。如圖1中所示，EBI系統10包括主腔室11、裝載/鎖定腔室20、電子束工具100及裝備前端模組(EFEM) 30。電子束工具100位於主腔室11內。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收納含有待檢查之晶圓(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統稱為「晶圓」)。
EFEM 30中之一或多個機器人臂(未展示)可將晶圓運輸至裝載/鎖定腔室20。裝載/鎖定腔室20連接至裝載/鎖定真空泵系統(未展示)，其移除裝載/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(未展示)可將晶圓自裝載/鎖定腔室20運輸至主腔室11。主腔室11連接至主腔室真空泵系統(未展示)，其移除主腔室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之檢查。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可為經組態以執行對EBI系統10之各種控制的電腦。雖然控制器109在圖1中展示為在包括主腔室11、裝載/鎖定腔室20及EFEM 30之結構外部，但應瞭解，控制器109可為該結構之部分。
圖2A說明帶電粒子束設備，其中檢查系統可包含使用多個初級電子小射束以同時掃描樣本上之多個位置的多射束檢查工具。
如圖2A中所展示，電子束工具100A(在本文中亦被稱作設備100A)可包含電子源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之複數個小射束214、216及218、初級投影光學系統220、晶圓載物台(圖2A中未展示)、多個次級電子束236、238及240、次級光學系統242以及電子偵測裝置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、影像處理系統等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、聚光器透鏡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之周邊電子以減少探測光點270、272及274之大小。
源轉換單元212可包含影像形成元件之陣列(圖2A中未展示)及射束限制孔徑之陣列(圖2A中未展示)。可在皆以全文引用的方式併入本文中的美國專利第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之複數個小射束214、216及218形成交越208之複數個平行影像(虛擬或真實)。射束限制孔徑之陣列可限制複數個小射束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，或藉由改變射束限制孔徑之陣列內之對應射束限制孔徑的徑向大小來使在源轉換單元212下游的小射束214、216及218之電流發生變化。聚光器透鏡206可為可經組態以使得其第一主平面之位置可移動的可移動聚光器透鏡。可移動聚光器透鏡可經組態以具磁性，此可使得離軸小射束216及218以旋轉角導降於小射束限制孔徑上。旋轉角隨著可移動聚光器透鏡之聚焦倍率及第一主平面之位置而改變。在一些實施例中，可移動聚光器透鏡可為可移動之反旋轉聚光器透鏡，其涉及具有可移動之第一主平面的反旋轉透鏡。可移動聚光器透鏡進一步描述於以全文引用的方式併入本文中的美國公開案第2017/0025241號中。
物鏡228可將小射束214、216及218聚焦至晶圓230上以供檢查，且可在晶圓230之表面上形成複數個探測光點270、272及274。
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型射束分離器。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小射束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。小射束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產生之小射束214、216及218之總色散亦可係非零的。射束分離器222可將次級電子束236、238及240與小射束214、216及218分離，且朝向次級光學系統242導引次級電子束236、238及240。
偏轉掃描單元226可使小射束214、216及218偏轉以使探測光點270、272及274在晶圓230之表面區域上進行掃描。回應於小射束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可包含具有能量分佈之電子，包括次級電子及經反向散射電子。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的次級電子束236、238及240，並產生用於重建構晶圓230之表面區域的影像之對應信號。
儘管圖2A將電子束工具100之實例展示為使用複數個小射束之多射束工具，但本發明之實施例不限於此。例如，電子束工具100亦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中所展示，電子束工具100B(在本文中亦被稱作設備100B)可為用於EBI系統10中之單射束檢查工具。設備100B包括用以固持待檢查晶圓150的由機動載物台134支撐之晶圓固持器136。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、聚光器透鏡126、圓柱孔徑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、聚光器透鏡126，並由經修改之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掃描遍及晶圓150之表面。次級或經散射初級粒子(諸如自晶圓表面發出之次級電子或經散射初級電子)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。
亦可提供包括影像獲取器120、儲存器130及控制器109之影像處理系統199。影像獲取器120可包含一或多個處理器。例如，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等，或其組合。影像獲取器120可通過諸如電導體、光纖纜線、攜帶型儲存媒體、IR、藍芽、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，且可建構一影像。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，諸如產生輪廓、疊加指示符於所獲取影像上等。影像獲取器120可經組態以執行對所獲取影像之亮度及對比度等的調整。儲存器130可為諸如硬碟、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等的儲存媒體。儲存器130可與影像獲取器120耦接，且可用於保存作為原始影像之經掃描原始影像資料，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接收到之成像信號而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。該單個影像可儲存於儲存器130中。可基於成像圖框而執行成像。
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。例如，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，四極透鏡用於控制電子束。例如，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以調整射束光點大小及射束形狀。
圖2B說明帶電粒子束設備，其中檢查系統可使用可經組態以藉由與晶圓150相互作用而產生次級電子之單個初級射束。偵測器144可沿著光軸105置放，如在圖2B中所示之實施例中。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，從而使得初級電子束可穿過偵測器到達晶圓150。圖3G展示其中心處具有開口145之偵測器144的實例。然而，一些實施例可使用相對於光軸離軸置放之偵測器，初級電子束沿著該光軸行進。例如，如在圖2A中所示之實施例中，射束分離器222可提供為將次級電子束朝向離軸置放之偵測器導引。射束分離器222可經組態以使次級電子束轉向角度α。
現將參考圖2C論述帶電粒子束設備之另一實例。電子束工具100C(在本文中亦被稱作設備100C)可為電子束工具100之實例且可類似於圖2A中所示之電子束工具100A。
如圖2C中所展示，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型射束分離器。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小射束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。小射束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產生之小射束214、216及218之總色散亦可係非零的。對於射束分離器222之色散平面224，圖2C展示將具有標稱能量V0及能量散佈ΔV之小射束214色散成：對應於能量V0之小射束部分262、對應於能量V0+ΔV/2之小射束部分264及對應於能量V0-ΔV/2之小射束部分266。由射束分離器222對次級電子束236、238及240之電子施加的總力可係非零的。射束分離器222可將次級電子束236、238及240與小射束214、216及218分離，且朝向次級光學系統242導引次級電子束236、238及240。
半導體電子偵測器(有時稱為「PIN偵測器」)可用於EBI系統10中之設備100中。EBI系統10可為包括影像處理器之高速晶圓成像SEM。由EBI系統10產生之電子束可輻射樣本之表面或可穿透樣本。EBI系統10可用於成像樣本表面或表面下之結構，諸如用於分析層對準。在一些實施例中，EBI系統10可藉由例如比較SEM影像與裝置佈局圖案，或在檢查下之晶圓上的其他位置處之相同圖案的SEM影像而偵測並報告與製造半導體晶圓相關之程序缺陷。PIN偵測器可包括可藉由負偏壓操作之矽PIN二極體。PIN偵測器可經組態從而使得傳入電子產生相對大且不同的偵測信號。在一些實施例中，PIN偵測器可經組態從而使得傳入電子可產生數個電子-電洞對，而光子可僅產生一個電子-電洞對。用於電子計數之PIN偵測器相比於用於光子偵測之光電二極體可具有眾多差異，如如下將論述。
現參考圖3A，其說明偵測器300之例示性結構之示意性表示。偵測器300可提供為參考圖2A、圖2B及圖2C之偵測器144或電子偵測裝置244。雖然在圖3A中展示一個陣列，但應瞭解，偵測器300可包括多個陣列，諸如每一次級電子束一個陣列。
偵測器300可包含感測元件陣列，包括感測元件311、312及313。感測元件可配置成平坦二維陣列，陣列之平面大體上垂直於傳入帶電粒子之入射方向。在一些實施例中，偵測器300可配置成以便相對於入射方向傾斜。
偵測器300可包含基板310。基板310可為可包括感測元件之半導體基板。感測元件可為二極體。感測元件亦可為類似於二極體之可將入射能量轉換成可量測信號的元件。感測元件可包含例如PIN二極體、突崩二極體、電子倍增管(EMT)等，或其組合。區域325可提供於鄰近感測元件之間。區域325可為隔離區域，以使相鄰感測元件之側或隅角彼此隔離。區域325可包含不同於偵測器300之偵測表面的其他區域之材料的絕緣材料。區域325可提供為十字形區域，如圖3A之平面圖中所見。區域325可提供為正方形。在一些實施例中，區域325可能並不提供於感測元件之鄰近側之間。例如，在一些實施例中，偵測器之偵測表面上可能未提供隔離區域。
感測元件可產生與感測元件之作用區域中所接收之帶電粒子相當的電信號。例如，感測元件可產生與所接收電子之能量相當的電流信號。預處理電路可將所產生電流信號轉換成可表示電子束光點或其部分之強度的電壓。預處理電路系統可包含例如前置放大電路系統。前置放大電路系統可包括例如電荷轉移放大器(CTA)、跨阻抗放大器(TIA)或與CTA或TIA耦接的阻抗轉換電路。在一些實施例中，可提供按時間以任意單位提供輸出信號之信號處理電路系統。可提供可形成用於處理感測元件之輸出的電路層之一個或複數個基板，諸如晶粒。晶粒可在偵測器之厚度方向上堆疊在一起。亦可提供其他電路系統以用於其他功能。例如，可提供可控制用於將感測元件彼此連接之切換元件的開關致動電路系統。
現參考圖3B，其展示可為包括在PIN偵測器中之結構的實例的基板310之橫截面結構的示意性說明。基板310可包含一或多個層。例如，基板310可經組態以具有在厚度方向上堆疊之複數個層，該厚度方向大體上平行於電子束之入射方向。在一些實施例中，基板310可具有在垂直於電子束之入射方向的方向上堆疊之複數個層。基板310可具備用於接收入射帶電粒子之感測器表面301。感測元件(例如，感測元件311、312及313)可提供於基板310之感測層中。區域325可提供於鄰近感測元件之間。例如，基板310可包含由絕緣材料製成或填充有絕緣材料之溝槽或其他結構。在一些實施例中，區域325可完全或部分延伸穿過基板310。
如圖3C中所展示，在一些實施例中，區域325可能並不提供於感測元件之間。例如，在橫截面圖中可能不存在提供於鄰近感測元件之側之間的絕緣材料。複數個感測元件在橫截面圖中可係相連的。仍可藉由其他手段來實現鄰近感測元件之間的隔離，諸如藉由控制電場。例如，可在每一感測元件之間控制電場。
儘管圖式可將感測元件311、312及313展示為離散單元，但此劃分可實際上不存在。例如，偵測器之感測元件可由構成PIN二極體裝置之半導體裝置形成。PIN二極體裝置可製造為具有包括p型區、本質區及n型區之複數個層的基板。此等層中之一或多者在橫截面圖中可係相連的。然而，在一些實施例中，感測元件間可具備實體間隔。例如，除了感測器層之外，亦可提供其他層，諸如電路層及讀出層。
作為其他層之一個實例，偵測器300可具備鄰近於感測器層之一或多個電路層。一或多個電路層可包含線路導線、互連件及各種電子電路組件。一或多個電路層可包含處理系統。一或多個電路層可包含信號處理電路系統。一或多個電路層可經組態以接收自感測器層中之感測元件偵測到之輸出電流。例如，一或多個電路層及感測器層可提供於相同或單獨晶粒中。
圖3D及圖3E展示可為感測元件311、312及313中之一者的實例的個別感測元件之示意性說明。例如，在圖3D中，展示感測元件311A。感測元件311A可包括p型層321、本質層322及n型層323之半導體結構。感測元件311A可包括兩個端子，諸如陽極及陰極。感測元件311A可經反向偏壓，且空乏區330可形成且其可跨越p型層321之長度的部分、本質層322之大體上整個長度及n型層323之長度的部分。在空乏區330中，可移除電荷載流子，且可根據其電荷掃掠掉空乏區330中產生之新電荷載流子。例如，當傳入帶電粒子到達感測器表面301時，可產生電子-電洞對，且電洞351可被朝向p型層321吸引而電子352可被朝向n型層323吸引。在一些實施例中，保護層可提供於感測器表面301上。
如圖3E中所展示，除了定向改變之外，感測元件311B可以類似於感測元件311A之方式操作。例如，p型層321可包括感測器表面301。p型層321可曝露於入射帶電粒子。因此，入射帶電粒子可與p型層321及空乏區330相互作用，且可產生電子-電洞對。在一些實施例中，金屬層可提供於p型層321之頂部上。
在操作中，偵測元件之空乏區可充當捕獲區。傳入帶電粒子可與空乏區中之半導體材料相互作用並產生新電荷。例如，偵測元件可經組態，使得具有某一量之能量或更大的帶電粒子可致使半導體材料之晶格的電子移位，從而因此產生電子-電洞對。可致使所得電子及電洞歸因於例如空乏區中之電場而在相反方向上行進。朝向感測元件之端子行進的載流子之產生可對應於偵測元件中之電流流動。
在比較實例中，光電二極體可經組態以回應於接收到光子而產生電荷。光子可具有對應於其波長或頻率之能量。通常，可見光譜中之光子可具有近似1 eV之能量。然而，在半導體光電二極體中，通常可需要約3.6 eV以產生一個電子-電洞對。因此，光電二極體在偵測電流產生時會遇到諸如以下之困難。
大體而言，光子之能量位準可類似於在半導體光電二極體中產生電子-電洞對所需之能量位準。因此，為了穩定且可靠地產生電流，可能必需具有高能量之光子入射於半導體光電二極體上。當光子之頻率處於或高於某一位準時，其可具有充分能量以產生一個電子-電洞對。
此外，由電子-電洞對回應於光子到達事件而產生之電流可相對低。回應於光子到達事件而產生之電流可能不足以克服背景雜訊。諸如經偏壓為突崩或蓋革計數模式之光電二極體的一些二極體可採用放大以產生較大位準之電流，從而使得可產生有用的偵測信號。在一些實施例中，光電二極體可經偏壓為突崩操作模式。在一些實施例中，放大可由附接至光電二極體之增益區塊提供。自偏壓電壓引起之強內部電場可產生突崩效應。突崩效應可用於歸因於衝擊離子化而實現放大。
偵測器中之背景雜訊可尤其由二極體中之暗電流引起。例如，充當二極體之半導體裝置之晶體結構中的瑕疵可引起電流波動。偵測器中之暗電流可係歸因於形成偵測器之材料中的缺陷，且可甚至在不存在入射輻射時產生暗電流。「暗」電流可指電流波動並不與任何傳入帶電粒子相關之實情。
二極體可經組態以在具有不低於某一能量位準之粒子(例如，光子)進入二極體時產生電子-電洞對。例如，當具有不低於某一能量位準之光子進入光電二極體時，光電二極體可僅產生一電子-電洞對。此可係歸因於例如形成光電二極體之材料的帶隙。具有等於某一位準之能量的光子可能夠產生僅一個電子-電洞對，且即使光子具有超出某一位準之較多能量，其仍僅可產生一個電子-電洞對。不可產生額外電子-電洞對。同時，電子偵測器可經組態從而使得每當電子進入可包括二極體之偵測器感測元件的空乏區時，只要電子具有不低於某一量(例如，約3.6 eV)之能量，即可開始產生電子-電洞對。若電子具有比某一量多之能量，則在傳入電子之到達事件期間可產生較多電子-電洞對。
在經組態用於光子偵測之二極體中，二極體中之缺陷可致使歸因於例如半導體結構之晶格中的瑕疵而在二極體中隨機產生電子-電洞對。暗電流可藉由放大效應而放大，諸如突崩放大。由暗電流產生之信號可繼續輸入至計數電路中，在計數電路中該信號可被記錄為到達事件。此事件可被稱為「暗計數」。此外，放大器自身可促進雜訊。因此，各種雜訊源(諸如暗電流、熱能、額外輻射等)可在偵測器之輸出中引起非預期之電流波動。
與光子對比，電子可具有可用於在二極體中產生信號之明顯較多能量。相比在感測元件中產生電子-電洞對所必需之臨限能量位準，偵測器之感測元件上的入射電子可具有明顯較多能量。因此，入射電子可在感測元件中產生眾多電子-電洞對。
現參考圖3F，其展示偵測器300上所接收之帶電粒子束光點500的例示性視圖。射束光點500可具有無軌跡偏移之圓形形狀，如所說明。在一些實施例中，射束光點可具有除了圓形之形狀。例如，在單射束系統中，射束光點可具有歸因於像差而自圓形形狀偏離之形狀。此外，在一些實施例中，多個射束光點可入射於偵測器上，諸如在多射束系統中。射束光點可在例如位置、形狀及網格間隔(例如，在形成多個射束光點時，射束光點之間的間距)方面自圓形形狀偏離。偏離可係歸因於例如電子光學系統中之像差、色散、漂移或組件之瑕疵。
在一些實施例中，偵測系統可包括可經組態以判定帶電粒子入射於偵測器上之控制器。控制器可經組態以判定在圖框內入射於偵測器之感測元件上之帶電粒子的數目。例如，控制器可執行帶電粒子計數，諸如電子計數。帶電粒子計數可逐圖框進行。偵測器可經組態，使得個別感測元件(諸如圖3A之感測元件311、312及313)按時間輸出偵測信號。偵測信號可被傳輸至控制器。偵測信號可例如為與各別感測元件處所接收之電子的能量相當的安培、伏特或任意單位之信號。控制器可基於偵測信號而判定感測元件處到達之帶電粒子的離散數目。帶電粒子之數目可被辨別為總數目。
控制器可經組態以基於第一分組準則而判定偵測器中所提供之複數個感測元件當中的第一組感測元件。第一分組準則可包含例如至少一個帶電粒子入射於偵測器之第一數目個感測元件中之每一者上的條件。第一數目可係依據感測元件之原始數目或比例。控制器可經組態以在一個圖框之週期內按時間進行該第一組之判定。可在複數個圖框上反覆進行判定，使得控制器具有用於執行處理(諸如在每一圖框內進行帶電粒子計數判定)之圖框速率。控制器亦可判定邊界線。例如，如圖3F中所展示，可判定邊界線350。可提供邊界線350以便涵蓋接收至少一個帶電粒子之感測元件。邊界線350內所含有之感測元件可至少部分地由同一帶電粒子光點覆蓋。
射束光點500可具有明確定義之中心或軌跡。在射束光點500之中心附近，強度可高於外部周邊附近。強度差可係歸因於各種因素，包括電子源202之尖端大小、電子光學系統之像差、電子色散及設備100A之其他參數等。此外，在一些實施例中，強度變化可能由以下所引起：經散射電子之樣本構形、材料(例如，在經反向散射電子之情況下)、樣本表面上之充電條件、導降能量等。因此，高強度之區域可能未必在射束光點500之中心處。
在射束光點500之強度較高區域中，可存在多於一個入射於偵測器之感測元件上的電子。因此，控制器可經組態以基於第二分組準則而判定第二組感測元件。第二分組準則可包含多於一個帶電粒子入射於第二數目個感測元件中之每一者上的條件。可在含有第一數目個感測元件之第一組當中判定含有第二數目個感測元件之第二組。亦即，第二組可為第一組之子集。可在判定第一組之同時進行第二組之判定。因此，第一組及第二組之判定可係針對同一圖框進行。控制器亦可判定涵蓋接收到多於一個帶電粒子之感測元件的第二邊界線360。
控制器可經組態以判定或調整執行處理之圖框速率(或週期)。例如，該處理可對應於用於基於來自偵測器之輸出而產生SEM影像之影像處理。該處理亦可包括判定第一組感測元件及第二組感測元件，如上文所論述。可基於如下第一參數而判定第一圖框之週期。該週期可經設定，從而使得第一預定數目個感測元件在第一圖框中接收至少一個入射帶電粒子。第一預定數目可為偵測器之所有感測元件當中的一定比例(例如A%)之感測元件。第一預定數目亦可為偵測器之特定區中的彼等感測元件當中，而未必係在所有感測元件當中的某一比例之感測元件。例如，第一預定數目可為偵測器之第一象限中的一定比例之感測元件。第一預定數目亦可為原始數目，諸如X個感測元件。
另外，可基於第二參數而設定該週期。第二參數可為各自在第一圖框中接收多於一個入射帶電粒子的第二預定數目個感測元件。例如，第二參數可為在接收至少一個入射帶電粒子之感測元件當中，僅第二比例(例如B%)之感測元件接收多於一個帶電粒子。第二預定數目亦可為原始數目，諸如Y個感測元件。參數可經調整，從而使得在滿足第二參數之前滿足第一參數。
第一參數及第二參數可定義用於判定第一圖框之週期的邊界條件。可使用第一參數或第二參數。可一起使用第一參數及第二參數。除了判定第一圖框之週期之外，可判定複數個圖框之圖框速率。圖框速率可為可基於例如特定SEM設定而設定之恆定值。因此，圖框速率可為第一圖框之週期的倒數。圖框速率亦可係適應性的，亦即具有變化值。適應性圖框速率可經設定以適應正偵測之帶電粒子束的信號強度。
在一些實施例中，電子束工具100可經組態從而使得電子束光點內之電子密度更均勻地分佈。例如，控制器109可控制電子光學件，從而使得電子束或小射束經散焦。電子光學件可調整電子束(或小射束)，從而使得其焦點並不與偵測器144或電子偵測裝置244之表面重合。此外，次級SEM圓柱中之投影系統可經組態以在一定程度上使次級射束(或小射束)散焦。另外，可改變次級SEM圓柱中之投影系統的放大率以放大電子束或小射束之光點大小。每一小射束光點之大小可經放大。可考慮到小射束光點之間的串擾來組態放大率設定。
圖3G展示可包括PIN偵測器之偵測器144的表面之實例。偵測器144可包括經配置以便接收自樣本產生之帶電粒子的感測器表面301。在本發明之一些實施例中，PIN偵測器可用作EBI系統10之延遲物鏡SEM圓柱中的透鏡內偵測器。PIN偵測器可置放於用於產生電子束之陰極與物鏡之間。自陰極發射之電子束可經電位化為-BE keV(通常約為-10 kV)。電子束之電子可經立即加速並行進穿過圓柱。圓柱可處於接地電位。因此，電子在穿過偵測器144之開口145時可以BE keV之動能行進。由於晶圓表面電位可設定為-(BE - LE) keV，因此穿過物鏡之極片(諸如圖2B之物鏡總成132之極片132a)的電子可能向下急劇減速至導降能量LE keV。
藉由初級電子束之電子之照射而自晶圓表面發射之次級電子可由加速場(例如，晶圓附近之延遲電場可充當用於次級電子之加速場)加速，並朝向PIN偵測器表面反向行進。例如，如圖4A中所示，歸因於在探測光點170處與晶圓150相互作用，可產生朝向偵測器144反向行進之次級電子。沿著光軸105行進的自晶圓表面發射之次級電子可以一位置分佈到達偵測器144之表面。次級電子之導降位置可在半徑例如為幾毫米之大體圓形區內。次級電子之導降位置的幾何散佈可係歸因於電子具有可取決於例如電子之初始動能及發射角度之不同軌跡。
圖4B說明偵測器表面上之次級電子導降點分佈的實例。電子300a可在偵測器144之表面上的不同點處導降，而通常，大部分電子可圍繞偵測器144之中心部分聚集。導降點分佈可取決於次級發射位置及SEM偏轉場(例如，掃描場)而移位。因此，在一些應用中，若需要SEM影像之某一視場(FOV)，則透鏡內PIN偵測器之所需大小可大體上較大。通常，偵測器之直徑可為例如10 mm或較大。在一些實施例中，偵測器之直徑可為約4至10 mm。
入射於PIN偵測器之偵測表面上的電子可被轉換成電荷。電荷可在PIN偵測器之端子處經收集並用作可與傳入電子速率成比例之偵測信號。在理想的PIN偵測器中，具有能量(BE - LE) keV之傳入電子的動能可藉由以每對約3.61 eV之速率產生眾多電子-電洞對而被完全消耗。因此，對於10,000 eV能量之傳入電子，可產生大約2,700個電子-電洞對。與可僅產生單個電子-電洞對之光子到達事件對比，電子到達事件可產生明顯較多電子-電洞對。
感測元件可經組態以回應於電子到達事件而產生眾多電子-電洞對。在一些實施例中，感測元件中回應於電子到達事件而產生之電流可用作偵測電流信號。感測元件回應於電子到達事件之輸出可按原樣使用或可經歷相對小之放大。可減少或省略提供放大之需要。省略或提供減少之放大對於降低雜訊可係有益的。此外，放大器可無差別地對二極體中產生之所有信號施加放大。因此，甚至所謂的「暗計數」可被放大且可促進不正確之偵測信號。
在根據本發明之一些實施例中，相比於感測元件經組態以偵測之帶電粒子，暗電流可僅產生較小輸出。例如，可能由二極體之半導體結構之晶格中的位錯引起的暗電流可允許電子移位。在一些情況下，暗電流可因此導致僅在感測元件中產生單個電子-電洞對。然而，如上文所論述，在經組態以回應於帶電粒子(諸如次級電子)之到達而產生眾多電子-電洞對之感測元件中，可產生約3,000個電子-電洞對。因此，信號與暗電流雜訊之比率可約為3,000:1。
諸如具有PIN結構之二極體的半導體二極體可以各種模式操作。例如，在第一模式中，二極體可以正常反向偏壓操作。在此模式中，具有充分高能量之每一傳入光子可僅產生一個電子-電洞對。當外部輻射(例如，傳入光子)消失時，二極體中之電流流動可立即停止。
在二極體之第二操作模式中，二極體可以比第一模式中高之反向偏壓操作。第二模式可引入衝擊離子化。此亦可被稱為突崩光電二極體模式。在此模式中，具有充分高能量之每一傳入光子可產生一個電子-電洞對。接著，歸因於內部衝擊離子化，此一對可因突崩增益而倍增，從而使得可最終產生若干電子-電洞對。因此，每一傳入光子可導致產生若干電子-電洞對。當外部輻射消失時，二極體中之電流流動可立即停止。第二模式可包括線性區及非線性區。
在二極體之第三操作模式中，二極體可以甚至比第二模式中高之反向偏壓操作。第三模式可引入較強衝擊離子化。第三模式可實現光子計數。第三模式可包括蓋革計數模式。在第三模式中，具有充分高能量之每一傳入光子可產生一個電子-電洞對。接著，歸因於內部衝擊離子化，此一對可因突崩增益而倍增，從而使得可最終產生若干電子-電洞對。因此，每一傳入光子可導致產生若干電子-電洞對。歸因於來自高反向偏壓電壓之強內部電場，倍增程序可繼續。倍增可係自持的。當外部輻射消失時，二極體中之電流流動可能未必停止。二極體中之電流可藉由自電力供應器斷開二極體而停止。在斷開之後，二極體中之電流接著可消退。以第三模式操作之二極體的電流輸出可展現包括長拖尾之行為。例如，輸出在初始峰值之後可逐漸降低。在第三模式中，二極體可具備淬滅電路。淬滅電路可包括被動或主動淬滅電路。致動淬滅電路可允許在每一光子到達事件之後關斷二極體。淬滅可用於重設二極體。
二極體可經組態為以一增益位準操作。例如，二極體可經組態為以低於100之增益操作。此可指藉由施加電壓而由二極體之操作賦予的增益。相對於原始信號強度，增益可將信號放大至多例如100倍。應瞭解，亦可使用其他特定增益位準。
諸如由經偏壓為突崩模式或蓋革計數模式之二極體使用增益效應可涉及時間相依現象。例如，經偏壓為突崩模式之二極體可通過突崩倍增而賦予增益。可存在與增益效應相關聯之有限時間。二極體可具有與發生增益效應所花費之時間相關的速度。經偏壓為突崩模式而非蓋革計數模式之二極體可具有至少等於正常偏壓條件下之二極體的速度的速度。經偏壓為突崩模式之二極體亦可具有高於正常偏壓條件下之二極體之速度的速度。在一些情況下，在二極體處之帶電粒子到達事件之後可存在恢復時間。以蓋革計數模式操作之二極體可具有相關聯恢復時間。恢復時間可限制二極體偵測緊密連續之離散信號之能力。以蓋革計數模式操作之二極體可需要在帶電粒子到達事件之後經淬滅，以便準確地偵測接下來之事件。
若例如可偵測事件緊密連續地發生，則在第一事件之後施加增益效應以放大後續事件之信號會遇到問題，此係因為初始突崩及其相關效應仍在進行中。與以突崩模式操作之傳統二極體對比，根據本發明之一些實施例的偵測器可解決與恢復時間相關之問題。例如，如將在下文更詳細地論述，PIN偵測器可經組態為以高增益產生電子-電洞對，而不需要反向偏壓為例如突崩模式或蓋革計數模式。提供於PIN偵測器中之增益可與傳入帶電粒子(諸如電子)之動能相關。偵測器可包括具有PIN結構之感測元件及電路。可省略對提供淬滅電路之需要。例如，偵測器可經組態以產生對應於持續約3至5 ns或更小之脈衝的電子-電洞對。
在例示性PIN偵測器中，可在PIN偵測器之本質區域中的空乏區中激勵電洞，且電洞可藉由PIN偵測器中之反向偏壓所產生的場而朝向陽極漂移。接著，可在陽極處收集電洞。空乏區中所產生之電子可在與電洞相反之方向上漂移。因此，可在可接地之陰極處收集電子。空乏區中所產生之電洞及電子可與PIN偵測器內之相反電荷重組。重組速率在空乏區外部可能較高。空乏區可涵蓋P+區之部分，該P+區歸因於反向偏壓可充當陽極。在P+區之入射電子進入偵測器之側上重組電洞或電子會促進能量損失且將不會促進陽極端子處之偵測器電流。因此，可能需要將入射電子進入偵測器之側上的電極組態為較薄以例如減少能量損失。例如，在PIN偵測器中，可能需要將P+層厚度組態為儘可能薄。
施加至PIN偵測器之反向偏壓可涉及電壓施加。二極體可經組態為以某一量或更小之反向電壓操作。在一些實施例中，某一量可為100伏特。二極體可在線性區內操作。
在一些實施例中，次級電子及經反向散射電子兩者可皆到達偵測器。例如，在比較實例中，PIN偵測器上的大約20至30%之傳入電子可為具有大約等於初級射束中之電子能量(例如，BE)的能量之經反向散射電子。經反向散射電子可為由電子源產生之初級射束中所包括的相同電子，其僅在未損失大量能量之情況下自樣本反向反射離開。
此外，一些未經反向散射之電子可藉由致使PIN偵測器中之晶格原子(例如，在矽基板中為Si原子)發射其特性X射線光子而失去其動能。亦可產生諸如聲子等之其他激勵。因此，由具有固定動能之單個傳入電子產生的電荷數目可發生變化。亦即，電子增益(例如，每傳入電子在二極體之端子處收集的電荷數目)可在傳入電子之間發生變化。然而，在典型的PIN偵測器中，即使電子增益發生變化，其亦不應超出理想PIN偵測器之電子增益，如上文所論述。通常，實際電子增益之分佈在增益0處具有明顯峰值，其表示歸因於Si晶體之電子散射而引起的偵測損失。
在PIN偵測器之端子處收集的電荷可形成電流信號。在電子束在晶圓表面上掃描時電流信號可遵循傳入電子速率之調變。
圖5展示電子到達事件及其與電流信號之關係的示意性表示。在圖5之三個曲線圖中之每一者中，t軸表示時間。在圖5之頂部曲線圖中，單個電子501可在特定時間點處入射於PIN偵測器之表面上。如圖5之中間曲線圖中所展示，回應於電子到達事件，可在PIN偵測器中產生複數個理論信號脈衝502。Y軸可以任意單位表示信號強度。信號脈衝可隨時間上升及下降，且可具有可基於例如PIN偵測器及連接至PIN偵測器之電路的特性而判定之脈衝寬度。如上文所論述，信號脈衝可具有可根據可回應於電子到達事件而產生多少電子-電洞對而變化之幅值。信號脈衝502可表示例如理想的信號脈衝，其對應於回應於電子到達事件而以每對3.61 eV之速率產生電子-電洞對。因為電子可緊密連續地到達偵測器表面上，所以信號脈衝可彼此重疊。將理解，所說明信號脈衝僅僅為示意性的。
在一個取樣週期τ
s中，可存在緊密連續地入射於偵測器上之多個電子，且因此當讀取電流信號時，個別電子之信號脈衝可大體上重疊。在讀取信號之時間處的輸出信號可對應於回應於多個電子到達事件而產生之電流。如圖5之底部曲線圖中所展示，時間T
2處之單個輸出信號可對應於彼時刻處之電子到達速率。在電子束在晶圓表面上掃描時，將在不同的時間點(例如，時間T
1、T
2、T
3等等)處讀取信號輸出，從而每次接收到不同的電子速率。因此，可產生可用於重建構影像的按時間之信號。
在一些實施例中，原始偵測器電流信號可經饋送至前置放大器。前置放大器可包括電流緩衝器及跨阻抗放大器(TIA)。接著，信號可由主放大器進一步放大。經充分放大之信號為可在每一像素週期下經取樣且可由類比至數位轉換器(ADC)轉換之信號。像素週期可對應於資料與SEM影像之一個像素相關聯的時間週期。數位信號(通常為8位元信號)可經發送至影像處理器。在初級電子束在樣品之一區上完成光柵掃描之一個循環時，影像處理器可產生圖框影像(例如，像素資料之2D陣列)。影像處理器可具有可使用在相同掃描區域上獲得之多個圖框影像以用於改良所獲取影像之SNR的聚集(或累積)功能。在一些應用中，可希望某一位準之SNR以用於執行缺陷偵測或臨界尺寸(CD)量測。
現參考圖6，其展示可經組態以用於處置來自偵測器之類比信號的偵測系統架構之表示。可提供包括偵測器144、信號調節電路410、類比信號處理路徑420、ADC 430及數位介面440之偵測系統400。信號調節電路410可包括經組態以處理偵測器144之偵測元件(諸如PIN二極體)之輸出的電路系統。信號調節電路410可包括電流緩衝器及跨阻抗放大器。類比信號處理路徑420可包括主放大器。ADC 430可將類比信號轉換成8位元數位信號。數位介面440可經由收發器與EBI系統10之組件(例如，偏轉及影像控制(DIC)單元)通信，該收發器可包括傳輸器TX及接收器RX。數位介面440亦可包括數位開關、數位控制單元或經組態以執行影像處理之控制器以及其他。例如，其他電路系統可提供於該架構中，諸如經組態以提供增益及偏移控制之信號處理路徑。
在高電子束電流(諸如4 nA之次級電子束入射於偵測器上之情況)下，眾所周知到達偵測器處之平均電子數目可為某一數目，例如每10 ns之像素取樣週期約250個電子。亦即，在10 ns之一個像素週期(對應於100 MHz之取樣速率)中，可存在平均約250個電子到達偵測器處。偵測器可回應於在偵測表面上接收到電子而產生電流，如上文所描述。電流脈衝之寬度可與偵測器、信號路徑或偵測器與信號調節電路之組合的速度相關。偵測器之速度亦可部分由傳入電子之能量判定。由單個電子到達事件誘發之個別電流脈衝可緊密重疊，且因此可在偵測器之端子處產生相對平滑之電流信號。電流信號之調變可遵循傳入電子速率。以此方式，輸出信號可經產生並饋送至諸如偵測系統400之偵測系統中，且可用於影像重建構。
然而，當電子束電流減少至較低值時，可能較不可能產生緊密重疊之電子脈衝的平滑電流信號。例如，在40 pA下，每10 ns之取樣週期可到達平均約2.5個電子。當由PIN偵測器處之單個電子到達事件產生之電流脈衝具有例如3至5 ns之脈衝寬度時，電子脈衝可大體上並不重疊。實情為，在後續電子脈衝之間可存在間隔，使得在後續電子到達之前激勵幾乎消退。因此，在取樣時間處量測的PIN偵測器中所產生之電信號可能無法準確地反映在整個取樣週期期間所接收之電子數目。電子束之散粒雜訊可促進來自偵測器之信號電流發生波動。歸因於次級電子及經反向散射電子產生程序之性質中的統計方差，可能較不可能產生一致的信號。此外，相對於來自PIN偵測器之成比例降低的信號電流可存在固定的電雜訊底限，此可致使SNR在例如200 pA周圍急劇下降。因此，SNR在較低電子束電流值下可惡化。SNR之降低亦可由歸因於信號脈衝之隨機到達時間的來自偵測器之信號波動表示。另外，可判定偵測系統之總頻寬的偵測器、信號路徑或偵測器與信號調節電路之組合的速度亦可影響SNR。
圖7展示當電子束電流相對低時的電子到達事件及其與電流信號之關係的示意性表示。例如，如上文所論述，在40 pA之射束電流下，在取樣週期期間可僅在PIN偵測器處接收到兩個或三個電子。取樣週期τ
s可為10 ns。由單個電子到達事件產生之信號脈衝可具有約5 ns之脈衝寬度。因此，在時間T
1或時間T
2處讀取之信號可能無法解釋在各別取樣週期期間到達的所有電子。此外，所量測信號之值可接近雜訊臨限值Th
N。
為解決電流信號中之波動，偵測系統可經組態以延長積分週期來使波動平滑。替代地，偵測系統之頻寬可降低。在例如10 ns之一個成像像素週期內，電流信號可僅在某些時間點處顯現。信號之總週期可低於整個像素週期。因此，可延長積分週期以覆蓋信號。然而，延長積分時間可涉及其他缺點。例如，來自偵測器感測元件及相關聯電路之雜訊可存在於整個像素週期內。像素週期內之積分可致使亦捕獲雜訊能量，此可導致總SNR降低。存在於電子到達事件信號之間的子週期期間的雜訊可連同存在於電子到達事件信號脈衝期間的雜訊一起包括於像素週期中。計數粒子之方法可藉由例如僅在判定正發生電子到達事件時量測信號來解決此問題。
於在較低電子束電流下要求準確度之應用(諸如臨界尺寸SEM(CD-SEM))中，諸如埃弗哈特-索恩利偵測器(ETD)之其他類型的偵測器可能有用。ETD可組合閃爍體與光電倍增管(PMT)，且可有效地偵測大體上並不重疊地發生之個別電子到達事件。ETD在約8至100 pA之探測電流範圍中可具有良好SNR。然而，閃爍體之光產率可能隨時間推移隨著電子劑量之累積而降級，且因此具有有限的壽命。因此，在ETD與使用較高探測電流或連續操作之儀器一起使用時，其可具有較短的使用壽命，尤其在諸如半導體製造設施(例如，廠房)中的以高處理量連續操作之檢查工具中。此外，歸因於能量轉換步驟及與偵測信號路徑相關聯之信號損耗，與閃爍體耦接之ETD可展現不佳效能。
與ETD對比，PIN偵測器可針對輻射損傷展現極好的穩定性。此外，在一些實施例中，諸如PIN偵測器之半導體偵測器可藉由高效能信號路徑而實現較高SNR。
在比較實施例中，PIN偵測器在較低電子束電流下可具有降低之SNR。SNR在低於例如100 pA之探測電流下降低之主要原因可為在進入ADC之前放大器之前端處的電雜訊。例如，可存在由各種電組件產生之較大電容、熱雜訊或暗電流。另外，一些背景雜訊源可與偵測器之偵測表面積成比例。此外，基於電容之雜訊可隨著頻率之立方增大，且因此，歸因於SNR降低在設計高頻寬偵測器時可存在許多限制。此等限制可藉由例如提供具有包括諸如PIN二極體之感測元件的偵測器的採用帶電粒子計數之偵測系統來解決。
本發明之一些實施例可提供包括具有一大小之感測元件的偵測器，該大小使得感測元件之區域經組態以每取樣週期接收不超過預定數目個帶電粒子(諸如電子)。感測元件之面積可係基於入射於偵測器上之帶電粒子的幾何散佈。可考慮到入射帶電粒子之密度最高的偵測器區來判定感測元件之面積。
本發明之一些實施例可提供包括大小小於次級電子之散佈大小的感測元件之偵測器。現參考圖8，其說明相對於偵測器表面上之次級電子導降點分佈經大小設定的感測元件之實例。
如圖8中所展示，可基於例如電子之初始動能及發射角度而判定次級電子之自然幾何散佈。儘管初級電子束可聚焦成樣本之表面上的相對小之光點大小，但自樣本發射之次級電子可在偵測器上產生大於樣本光點之射束光點。偵測器上之射束光點的大小可取決於自樣本表面發射之電子的能量及角度。偵測器上之射束光點的大小可為樣本光點之幾倍大。可提供將次級電子束投影至偵測器上之次級光學系統。包括例如放大率之參數的次級光學系統之設計或操作條件可影響偵測器上之射束光點的大小。對於給定成像條件集合，可判定入射於偵測器上之次級電子的幾何散佈。例如，尺寸X
1及Y
1可表示次級電子在偵測器表面上之預期幾何散佈的界限。尺寸X
1及Y
1可係基於預定比例之電子將導降於一區域中之統計信賴度。例如，X
1及Y
1可表示99.5 %之信賴區間。在一些實施例中，可使用95%之信賴區間。在一些實施例中，可使用90%之信賴區間。
感測元件701可經大小設定成小於次級電子之幾何散佈。感測元件701可具有側邊長度為D
x及D
y之矩形形狀。D
x可設定成小於X
1，且D
y可設定成小於Y
1。感測元件701可經大小設定，使得在感測元件701之區域中接收到數目小於入射於偵測器表面上之電子總量的電子。
在一些實施例中，偵測器表面上之射束光點可大於樣本表面上之射束光點。因此，偵測器之偵測表面之總大小可經組態以充分大以容納較寬射束光點。偵測器表面上之射束光點的直徑可約為幾毫米。然而，增大偵測器之大小可促進雜訊效應。例如，偵測器之電容可與偵測器表面之面積成比例。一些雜訊源(諸如歸因於耦接至偵測器之組件(例如，放大器)的雜訊)可與電容相關。
在一些實施例中，偵測器可跟隨有具有極低輸入阻抗之信號調節電路。回應於電子到達事件而產生之大部分電荷可經以較低損耗提取。然而，在其他實施例中，可能引入可與電容相關之一些損耗。例如，偵測器可展現類似於二極體之行為，且可具有用於產生特定電壓之對應電容。來自偵測器之電壓可經饋送至偵測系統中之另一組件(諸如放大器)中。偵測器可需要產生大於由組件所見之背景雜訊位準的電壓。作為實例，歸因於熱雜訊，組件可具有某一量之背景雜訊位準。為了克服如由組件所見之熱雜訊，且因此將有意義之信號輸入至組件中，應輸入大於該某一量之電壓。因此，若感測元件之電容連同感測元件之面積一起增大，則實現大於該某一量之電壓所必需之電流亦增大。因此，在電容增大時，偵測器可能需要產生較多電流以輸送合適電壓。
在一些實施例中，可藉由將感測元件組態成小於入射於整個偵測器表面上之次級電子的幾何散佈來減少感測元件之面積。在感測元件由射束光點完全覆蓋之情況下，偵測器感測元件之信號及電容可與感測元件之面積成比例。在一些情況下，感測元件可僅由射束光點部分覆蓋。當感測元件未由射束光點完全覆蓋時，可藉由降低感測元件面積來減輕歸因於電容之SNR降低。
此外，暗電流亦可與面積相關。感測元件之面積越大，暗電流雜訊越大。例如，在較大面積感測元件之情況下，較可能較大數目個瑕疵可存在於半導體二極體裝置之晶體結構中，且因此，可存在發生暗計數之較大機率。經組態以回應於諸如次級電子之帶電粒子的到達而產生眾多電子-電洞對且面積相對小之感測元件可有利於降低暗電流事件之影響，此係因為由暗電流產生之相對小之雜訊信號可由回應於帶電粒子到達事件而產生的信號削弱。在一些實施例中，在感測元件未由射束光點完全覆蓋之情況下，可藉由降低感測元件之大小來改良SNR，使得以大於信號強度降低之速率減少雜訊效應。
面積減少之感測元件的靈敏度可得到增強。例如，經組態以偵測單個電子到達事件之感測元件可具有以下優點。考慮具有不同面積之兩個感測元件，其各自經組態以每取樣週期接收不超過一個電子，具有較小面積之感測元件可具有較低電容及較少的暗電流雜訊影響。因此，產生用於饋送至偵測系統中之另一組件的信號且克服例如組件之熱雜訊所需之電流量可較小。此外，在一些情況下，偵測器表面上之次級電子束的射束光點可僅部分覆蓋感測元件。一些偵測器區域可能未有效地接收入射電子。然而，偵測表面下之感測元件的所有材料皆可回應於接收到入射電子而藉由衝擊離子化促進產生電流信號。不論感測元件是否由射束光點完全覆蓋，回應於電子到達事件而產生的電子-電洞對之數目可係類似的。考慮兩個經不同大小設定之感測元件，具有較小面積之感測元件可較可能產生克服雜訊之信號，此係因為回應於個別電子到達事件，其可能需要較少電子以產生特定電壓。
在一些實施例中，可為個別感測元件之面積與偵測器之整個表面的面積之比率的面積比可係變化的。面積比與SNR可具有對應關係。例如，在一些實施例中，將感測元件之大小降低為偵測器之面積的1/1,000可對應於SNR增大1,000倍。
在一些實施例中，偵測器可包括感測元件陣列。該陣列可包括各自具有例如D
x及D
y或更小之尺寸的複數個感測元件。感測元件可配置成平坦二維陣列，陣列之平面大體上垂直於傳入帶電粒子之入射方向。在一些實施例中，偵測器可配置成以便相對於入射方向傾斜。
圖9A展示包括感測元件陣列之偵測器800的實例。偵測器800之感測元件801可經大小設定，使得在感測元件801中接收到小於入射於偵測器800之表面上的電子總量的某一數目個電子。陣列中之感測元件的大小可係均勻的。偵測器之總大小可係基於次級電子之幾何散佈，使得可由偵測器捕獲所有或大體上所有電子。因此，偵測器800可具有對應於預定FOV之總面積。例如，偵測器800可包括直徑為4至10 mm之圓形板材。
偵測器800之偵測區域可經劃分成較小面積之PIN二極體元件的陣列。PIN二極體元件中之每一者可對應於離散偵測單元。PIN二極體可以各種形式像素化成單獨的偵測單元。例如，可憑藉歸因於內部結構而產生之內部場來劃分半導體偵測單元。此外，在一些實施例中，鄰近感測元件之間可存在實體間隔。亦即，在一些實施例中，偵測器陣列可具備彼此實體上間隔開之感測元件。鄰近感測元件之間可提供有一些隔離區域。
在其他實施例中，在藉由內部場形成單獨的偵測單元時，在偵測器之底部處可形成具有不同導電性之複數個經摻雜半導體結構(諸如P+型及N+型半導體區)。同時，偵測器之頂部表面可具備偵測表面及由單個經摻雜半導體層形成之陰極。跨越具有不同導電性之複數個半導體結構的本質半導體區可大體上連續。因此，在一些實施例中，可減少鄰近感測元件之間的停滯區域。此偵測器可具有能夠形成內部電場之結構，電場可經組態以將歸因於入射於每一偵測子區上之電子而產生的載流子導引至對應偵測單元。
與可能不易於像素化之ETD對比，多種形式可用以組態具有分段式感測元件陣列之PIN二極體。又，PIN二極體相比於ETD可具有其他優點，包括較小之電容及較低之背景雜訊。
圖9B展示包括感測元件陣列之偵測器850的另一實例。偵測器850可包括板材851，其中複數個感測元件861形成於板材上。板材851可包括用於允許初級電子束穿過板材851之開口895。
當偵測器之個別感測元件製成為小於入射於偵測器上之次級電子的幾何散佈時，電子計數可能變得較易管理。例如，每一感測元件可具有其自身之計數單元，其包含經組態以量測來自感測元件之輸出信號的電路系統。當感測元件製成為較小時，每一感測元件上之電子速率變得較小，且因此可能實現在每一感測元件處進行電子計數。將參考以下例示性驗證研究論述電子計數。
如上文參考圖4B所論述，入射於偵測器上之電子可在一區域上散佈。當使用一個單個感測元件來量測整個偵測器表面之輸出電流時，其可因短時間範圍中入射之較大數目個電子而不堪重負。例如，對於1 nA射束電流之電子束，一秒內可存在某一數目(例如64億)個次級電子入射於偵測器上。此對應於以100 MHz像素速率運行之偵測系統的每10 ns取樣週期64個電子。具有單個感測元件之偵測器可能難以處置此高電子速率，且因此在計數個別電子的同時維持合理的電路複雜度、錯誤計數率及功率消耗可並非切實可行的。然而，當偵測器經再分時，個別感測元件可製成為具有一大小，使得取樣週期中入射之電子數目充分低以使得能進行電子計數。此外，劃分成複數個感測元件之偵測器可具有眾多優點，諸如上文關於雜訊、電容降低及SNR增大所論述之彼等優點。
圖4B中展示之電子分佈可表示10,000個電子之模擬導降位置。在假定開口145可形成於偵測器144之中心中的情況下，導降於偵測器上之電子的最密集分佈可在緊密環繞開口145之環圈形區中。例如，圖10展示圍繞開口145之環狀空間720。可模擬在例如內徑為0.5 mm且外徑為1.0 mm之環狀空間720中，第一數目個總共10,000個模擬電子可導降於此區中。第一數目可為1,669個。環狀空間720之總面積可判定為0.589 mm
2。因此，入射於偵測器上之電子在環狀空間720之區中的平均數目可為每單位面積2,834個。此外，環狀空間720中接收之電子的比例可為總數之16.69%。
在一些實施例中，個別感測元件可具有50 µm × 50 µm之正方形形狀。例如，圖10展示在環狀空間720之區內部具有正方形形狀之感測元件731。此感測元件具有0.0025 mm
2之面積。將環狀空間720中每單位面積之電子數目乘以此面積得到：每正方形感測元件7.084個電子。
儘管所模擬之10,000個電子小於典型1 nA射束中之電子數目(例如，每秒64億個)，但可將此等結果擴展至此等射束電流位準。亦即，來自1 nA電子束之次級電子的分佈可大體上類似於上文所論述，但絕對數目較高。因此，在1 nA射束之情況下，入射於圖10中之偵測器144上的每秒總共64億個電子的16.69%可導降於環狀空間720中，如上文所論述。因此，每秒約18億個電子可導降於環狀空間720之區中。
若感測元件如上文所論述般經大小設定(例如，類似感測元件731)，則一秒內約450萬個電子可導降於感測元件之50 µm×50 µm正方形區域中。此比使用單個電子感測元件之偵測器小三個數量級，該偵測器每秒可具有所有64億個電子到達一個電子感測元件中。藉由將偵測器劃分成分段式陣列，各別感測元件處之電子到達速率可明顯降低。此可促進實現電子計數。例如，當一秒內450萬個電子入射於一個感測元件中時，後續電子到達事件之平均間隔時間(如稍後將詳細論述)可為約200 ns。藉由比較，100 MHz偵測器之取樣週期為10 ns。在200 ns之平均間隔時間情況下，兩個電子將不太可能在一個10 ns之取樣週期中到達。因此，偵測器可具有一面積，其經組態成使得在取樣週期期間在感測元件中接收不超過預定數目個電子。該預定數目可為一個。
此外，儘管參考在其中心處具有開口145之偵測器144論述上文實例，但可類似地應用偵測器之其他結構。例如，在離軸偵測器之情況下，中心區中之所有電子可皆入射於偵測器表面上。在此情況下，偵測器板材之中心中可能未提供有孔。因此，電子到達速率之最高密度區可為中心。然而，即使在中心處，電子到達速率仍可能並不明顯大於圍繞中心之環狀空間的速率。例如，在10,000個電子之模擬中，置放於偵測器之中心中的具有50 µm × 50 µm正方形區域之感測元件可接收第二數目個電子。第二數目可為約8.9個電子。因此，在擴展至1 nA射束之情況下，一秒內約570萬個電子可導降於感測元件之50 µm × 50 µm正方形區域中。即使在此電子到達事件速率下，平均間隔時間仍可為約175 ns，其仍明顯高於10 ns之取樣週期。
圖11A展示電子到達事件及其與偵測器元件之輸出的關係之示意性表示。偵測器可具備偵測器元件陣列。偵測器元件陣列可包括感測元件陣列，感測元件中之每一者具有一大小，其經組態成使得在對應於各別偵測器元件之取樣週期τ
s期間在感測元件中接收不超過一個電子。如在上文實例中，兩個鄰近電子到達事件之間的間隔時間可為例如200 ns。僅僅作為實例，偵測器可具有20 MHz之取樣速率，其對應於50 ns之取樣週期。因此，如圖11A之下部曲線圖中所展示，因為電子到達事件之間的間隔時間大於取樣週期，所以每取樣週期接收到不超過一個電子。
在圖11A中，曲線圖(A)可表示時刻表。其可指示在時間點T1處，第一電子到達偵測器處且在時間點T2處，第二電子到達偵測器處。曲線圖(B)可表示與偵測器之感測元件相關聯的電路之事件信號。事件信號之脈衝高度可對應於入射電子之能量。事件信號之脈衝高度可與臨限值相比較，臨限值如由曲線圖(B)中之虛線所示。當脈衝高度超出臨限值時，可登記偵測脈衝，如曲線圖(C)中所展示。可在下一取樣週期中輸出計數，如曲線圖(D)中所展示。
圖11B展示根據曲線圖(A)中之時刻表的電子到達事件之示意性表示的另一實例。如圖11B之曲線圖(B)中所展示，對應於不同電子到達事件之事件信號的脈衝高度可不同。可基於第一臨限值或第二臨限值來登記偵測脈衝。例如，如圖11B之曲線圖(D)中所展示，當事件信號之脈衝高度超出第一臨限值時，可登記偵測脈衝。如圖11B之曲線圖(C)中所展示，當事件信號之脈衝高度超出第二臨限值時，可登記偵測脈衝。可基於所登記偵測脈衝來輸出計數，諸如圖11B之曲線圖(E)或(F)中。
電子在偵測器上之到達可為隨機程序。因此，儘管可判定一些確定性性質以用於描述電子到達事件，但偵測器上之電子到達事件可固有地涉及一些隨機性。例如，儘管可將鄰近電子到達事件之間的平均間隔時間判定為某一值，但一些電子到達事件可具有小於或大於平均間隔時間之間隔時間。因此，感測元件可具有一面積，其經組態以每取樣週期以至少一信賴等級接收不超過預定數目個電子。信賴等級可係基於統計參數。例如，信賴等級可對應於每取樣週期感測元件中將接收不超過預定數目個帶電粒子之統計機率。在一些實施例中，信賴等級可例如為90%。感測元件可具有一面積，其經組態以每取樣週期以至少90%之信賴等級接收不超過預定數目(例如，1或2)個電子。在一些實施例中，可發生至少90%之電子到達事件，使得每取樣週期在感測元件之區域中接收不超過預定數目個電子。
描述電子到達事件之分佈的統計參數可包括：電子到達事件之間的間隔時間均值或中值、電子到達事件之間的間隔時間之標準差、方差、機率密度、累積分佈函數、偏斜度、熵值等等。在一些實施例中，電子到達事件可由帕松分佈模型化。在一些實施例中，其他分佈類型可用於模型化電子到達事件。
在一些實施例中，平均間隔時間可與進入偵測器元件
l之平均電流
I
d , l 相關聯，其中
I
d , l 為入射於偵測器元件
l上之平均傳入電子電流。雖然此處假定入射於偵測器上之總電流及其空間分佈遍及SEM影像圖框恆定，但應瞭解，可根據SEM影像圖框中之像素位置調變入射於偵測器上之總電流。在給定取樣週期
τ
S 時，可在下文描述進入偵測器元件
l之電子的平均數目
h，其中
e為電子單位電荷：
(1)
在假定每一電子到達為隨機事件且與其他事件無相關性之情況下，可應用帕松分佈。根據帕松分佈，可如下給出取樣週期期間無電子到達之機率：
(2)
可如下給出取樣週期期間一個電子到達之機率，其中
λ為取樣週期中之平均事件數目：
(3)
可如下給出取樣週期期間兩個電子到達之機率：
(4)
可如下給出取樣週期期間三個電子到達之機率：
(5)
可如下給出取樣週期期間
k個電子到達之機率：
(6)
求和電子到達事件之所有可能獨立情況的機率得到1，如下：
(7)
乘積
kP ( k )之總和應等於
h，如下：
(8)
電路中實施之計數器可具有其自身之最大計數，計數器表示其計數緩衝器中發生的電子到達事件之數目，直至該最大計數。若計數緩衝器建構為僅具有一個位元，則事件之最大計數為1。當在同一取樣週期內在第一事件後發生一額外事件(或多個事件)時，計數緩衝器值可保持為1而額外事件可被錯誤計數。若計數緩衝器藉由兩個位元建構，則取決於其實施，事件之最大計數可為2或3。圖12概述待計數之事件數目與經遺漏之事件數目之間的關係，此取決於計數器之組態及取樣週期中之事件數目。
基於上文，可如下表示取樣週期中具有不超過預定數目(例如，1或2)個電子到達之信賴等級：
(9)
且
(10)
「取樣週期中具有不超過預定數目(例如，1或2)個電子到達之信賴等級」在此處表示為所計數電子之平均數目與取樣週期中入射於感測元件上之全部電子的平均數目的比率，例如捕獲率。本文中所論述之實例可在特定計數器功能性、限制或取樣週期中可計數的最大事件數目(例如，1或2個)方面不同。
圖13A說明可表示特定計數緩衝器處之電子計數的信賴等級之曲線圖。圖13A中之x軸可表示每取樣週期感測元件處到達之電子的平均數目。圖13A中之y軸可表示所偵測電子計數之信賴等級。圖13A中之實線可表示藉由最大計數1之信賴等級。圖13A中之虛線可表示藉由最大計數2之信賴等級。
可如下表示歸因於計數緩衝器限制之事件計數損失率
L
h ( n )，其中n為計數緩衝器之最大計數：
對於
(11)
且
對於
(12)
圖13B說明可表示歸因於特定計數緩衝器處之最大計數之偵測損失率的曲線圖。圖13B中之x軸可表示每取樣週期感測元件處到達之電子的平均數目。圖13B中之y軸可表示偵測損失率。類似於圖13A，圖13B中之實線可表示藉由最大計數1之信賴等級。圖13B中之虛線可表示藉由最大計數2之信賴等級。
現參考圖14A，其展示符合本發明之實施例的電子到達事件及其與輸出信號之關係的示意性表示。在圖14A之三個曲線圖中之每一者中，t軸表示時間。在圖14A之頂部曲線圖中，單個電子可在特定時間點處入射於偵測器之表面上。例如，電子可分別在時間T
1、時間T
2、時間T
3及時間T
4處到達。時間T
1、時間T
2、時間T
3及時間T
4處之電子到達事件可在偵測器中之一個偵測器元件處發生。偵測器元件可包括感測元件。在電子到達事件中可存在統計變化，且因此，電子可以非均勻間隔時間到達感測元件之表面處。如圖14A之中間曲線圖中所展示，回應於電子到達事件，可在偵測器元件中產生信號脈衝1011。如上文所論述，PIN二極體可用於偵測器元件中，且信號脈衝可類似波形。波形之幅值可與回應於電子到達事件而產生之電子-電洞對的數目相關。圖14A之中間及下部曲線圖之Y軸可以任意單位表示信號強度。
後續電子到達事件之間的時間可由T
i-T
i - 1給出，其中i為表示個別電子之到達次序之索引。在一些情況下，後續電子到達事件之間的時間可充分大，使得信號並不彼此干擾。例如，由(T
i-T
i - 1)
1給出的T
1及T
2處之電子到達事件之間的時間可充分長，使得感測元件中產生之電信號在發生下一電子到達事件之前上升及下降。在一些情況下，後續電子到達事件之間的時間可較短，使得信號可能合併。例如，由(T
i-T
i - 1)
2給出的T
3及T
4處之電子到達事件之間的時間可較短，使得偵測器中產生之電信號可彼此重疊。合併信號可由圖14A之中間曲線圖中的陰影區域例示。
圖14A之底部曲線圖可展現與計數緩衝操作相關之程序。當傳入類比信號之上升邊緣穿過臨限值Th
e時，可記錄對應於電子到達事件之計數。當輸入之對應通道自低於臨限值Th
e之值轉變成高於臨限值Th
e之值時，功能區塊可在輸出通道中產生脈衝(例如，偵測脈衝) (例如，具有1之值)。當輸入之對應通道並不自低於臨限值Th
e轉變成高於臨限值Th
e時，區塊可將值保持為0。可針對給定時間週期計數偵測脈衝，且接著可將計數放置於計數緩衝器上以用於下一取樣週期，如圖14A之底部曲線圖中所例示。偵測器之取樣週期可由τ
S給出。在一些實施例中，偵測器可使用400 MHz之取樣速率，其對應於2.5 ns之取樣週期。如上文所提到，在使用PIN二極體之偵測器中，回應於電子到達事件而產生之信號(例如，事件脈衝)的脈衝寬度可為約3至5 ns。在此等實施例中，不可能在等於可甚至大於取樣週期τ
S之事件信號脈衝寬度之時間週期內產生兩個偵測脈衝。任一取樣週期之事件計數可為0或1。因此，藉由1個位元組態計數緩衝器可係有效的，即使在取樣週期內可存在兩個或多於兩個電子到達感測元件處。
當T
i-T
i - 1充分長時，事件信號波形可與單個電子到達事件對應地上升及下降。鑑別器區塊可經組態以在發生電子到達事件時偵測事件信號脈衝之前邊緣。鑑別器區塊可經組態以基於可包括參考位準之參考值而作出判定。例如，可提供比較傳入事件信號與參考位準，並在傳入信號穿過參考位準時致使偵測信號轉變成1之電路系統。偵測信號可在較短時間週期之後返回至0，或保持該值並在取樣週期結束時返回至0。電路系統可包括例如邏輯運算子。在圖14A之實例中，可設定對應於次級電子之預期能量位準的臨限值Th
e。例如，當具有約9 keV之動能的一個電子穿透PIN二極體之偵測單元時，該事件可在空乏區域中激勵約2,000個電子-電洞對。可在二極體之陰極處收集彼等電子-電洞對之電子。陰極處收集之電子可形成經饋送至包括前端電子件之電路中的較小電流脈衝信號，電流脈衝信號可在該電路中轉換成電壓脈衝並放大至適當電壓位準以用於鑑別器輸入。此處理可形成事件信號脈衝。可考慮到預期事件信號脈衝來設定臨限值Th
e。例如，臨限值Th
e可為由到達感測元件處的給定能量位準之次級電子起始的事件信號脈衝之預期峰值的預定百分比。在一些實施例中，臨限值Th
e可為由例如9 keV次級電子起始的事件信號脈衝之預期峰值的60%。
然而，當T
i-T
i - 1較短時，事件信號脈衝波形可表示來自多個電子到達事件產生之電子-電洞對的電子，即使歸因於前端電子件頻寬及特性，波形可自原始電流脈衝形狀明顯變寬且經重塑。例如，在圖14A中之時間T
4處，可發生電子到達事件，且在來自T
3處之先前電子到達事件的事件信號下降之前起始另一事件信號脈衝。因此，在時間T
4之後，信號讀取可相對於先前讀取上升且其後可在消退為低於臨限值Th
e之前繼續上升。因此，基於信號讀取與臨限值Th
e之比較的鑑別操作可能無法準確地解釋兩個單獨的電子到達事件，且可發生信號重疊錯誤計數。
在一些實施例中，為解決此錯誤計數，可進行與另一臨限值之比較。例如，可進行與一不同臨限值之又一比較。另一臨限值可設定成不同於臨限值Th
e且在一些實施例中，其可表示溢流狀態。當偵測到溢流狀態時，可判定多於一個電子在較短間隔中入射於感測元件上。
在一些實施例中，溢流狀態可對應於感測元件已達到信號輸出產生之限值的狀態。當兩個電子到達事件緊密連續地發生時可發生溢流。在一些實施例中，當合併事件脈衝累積至高於特定偵測器元件之類比信號動態範圍的位準時可發生溢流。輸出信號可由溢流臨限值Th
o設上限。在一些實施例中，溢流臨限值Th
o可為理論限值。在一些實施例中，溢流臨限值Th
o可設定為感測元件之輸出限值的預定百分比。在一些實施例中，臨限值Th
o可為預期限值之90%。在一些實施例中，感測元件可能夠產生對應於較短間隔中之多於一個電子到達事件(例如，兩個、三個、四個電子到達事件等等)之輸出信號。溢流臨限值Th
o可設定成由給定能量位準之次級電子起始的預期事件信號脈衝之倍數。在一些實施例中，偵測到超出Th
e之信號可對應於單個電子到達事件，而偵測到超出Th
o之信號可對應於兩個(或多於兩個)電子到達事件。
在一些實施例中，偵測器元件可未經裝備以處置事件脈衝重疊情況，且此狀況會導致事件脈衝重疊錯誤計數。例如，偵測器元件可經組態以至多產生幅值可小於兩個單獨發生之電子到達事件之事件信號之幅值總和的事件信號。接收到緊密連續之多於一個電子的偵測器元件會經歷溢流截止。
圖14B展示符合本發明之實施例的電子到達事件及溢流截止之示意性表示。如圖14B之上部曲線圖中所展示，可快速連續地發生兩個電子到達事件。可提供具有偵測器元件之偵測器，偵測器元件中之每一者包括感測元件及電路。與感測元件相關聯之電路系統可包括前端電子件，諸如前置放大器。理論信號脈衝1021及1022可各自表示當在感測元件及其相關聯電路系統已完全恢復之狀態下在感測元件處發生電子到達事件時的事件信號。例如，偵測器元件可回應於電子到達事件而產生信號脈衝1021，且接著在信號脈衝1021已消散之後，偵測器元件可產生信號脈衝1022。在感測元件或其電路系統不具有恢復時間之情況下，信號脈衝1021及1022可緊密重疊且可看起來疊加在彼此頂部上。如圖14B之中間曲線圖中所展示，感測元件中所產生之輸出信號可類似具有平坦頂部之信號脈衝1031。當回應於兩個或多於兩個電子到達事件而在偵測器元件中產生之能量達到限值時，可產生信號脈衝1031。信號脈衝1031可表示來自感測元件上到達之入射電子產生的電子-電洞對之電子。
在圖14B中，時間T
1可對應於第一電子到達事件之開始，且時間T
2可對應於在偵測器元件已完成回應於第一電子到達事件而產生信號之前發生的第二電子到達事件之開始。信號可自時間T
1開始上升且可經推動以在T
2處繼續上升。然而，在時間T
2處，可已達到感測元件之輸出限值，且偵測器元件之輸出不可進一步上升而實情為可保持恆定。如圖14B之底部曲線圖中所展示，當在時間T
2處或其後讀取另一信號時，此信號並不超出可等於臨限值Th
o之截止臨限值。因此，基於僅信號讀取與臨限值Th
e之比較的鑑別操作可能無法準確地解釋兩個單獨的電子到達事件，且可發生信號重疊錯誤計數。
偵測器元件可經組態以在週期內以至少一信賴等級接收不超過預定數目個帶電粒子。信賴等級可表示為事件捕獲率。事件捕獲可指由偵測器記錄電子到達事件之實情。在一些實施例中，信賴等級可取決於錯誤計數率。錯誤計數率可定義為1減去捕獲率。錯誤計數率可包括事件信號重疊錯誤計數，如上文所論述。偵測器陣列之偵測器元件可經組態以具有滿足與第一錯誤計數臨限值相關之條件的錯誤計數率。偵測器元件可包括感測元件及前端電路。當錯誤計數率小於或等於第一錯誤計數臨限值時，可滿足該條件。第一錯誤計數臨限值可為對應於錯誤計數之可接受位準的值。例如，在一些實施例中，偵測器元件可經組態從而使得在某一時間週期中在感測元件之區域中接收不超過預定數目個電子，從而導致不超過預定錯誤計數率，該預定錯誤計數率對應於總電子到達事件之10%或更小。在此等實例中，計數為單個電子到達事件的總電子到達事件之不超過10%可實際上為在感測元件之區域中接收兩個或多於兩個電子之情況。
儘管快速連續發生之電子到達事件可導致錯誤計數(諸如藉由事件信號重疊錯誤計數)，但錯誤計數之位準可低於統計上可接受之量。例如，電子到達事件可大體上遵循帕松分佈，且可藉由帕松分佈項(例如，P(
k))表示錯誤計數率。
在一些實施例中，可假定兩個連續電子在連續到達時間點(例如，
T
i - 1 及
T
i )處到達偵測器之感測元件。可定義停滯時間
，使得當滿足下式時，未計數
Ti處到達之電子(例如，電子經錯誤計數)：
(13)
如本文中將更詳細地論述，停滯時間可主要由偵測器元件之特性判定。偵測器元件可包括前端電路。停滯時間可受事件偵測器之設計或特性，或諸如設定為用於判定已發生到達事件之臨限值位準的其他特性之影響。除了方程式(13)之表示之外，停滯時間亦可使得當滿足下式時，
T
i 處到達之電子經計數：
(14)
在電路之一些實施中，事件之偵測可能並不如此明確。偵測可因電路雜訊或其他隨機因素而得到輔助或受到抑制。略微早於例如方程式(13)中表示之條件到達的電子可有可能被偵測到(例如，到達事件可經計數)。類似地，略微晚於如方程式(14)中表示之條件到達的電子可有可能被遺漏。在一些實施例中，當
時，偵測機率可被解譯為50%。
在一些實施例中，時間
T
i 處到達之電子待被計數之條件可為在緊接之先前時間週期[(T
i-
),
T
i ]期間偵測器感測元件處無電子到達。
此外，可如下判定
λ，其中
I
d , l 為入射於感測元件
l上之平均傳入電子電流且
e為電子單位電荷：
(15)
帕松分佈可為時間週期之函數，且並不取決於時間週期位於時間軸上之位置。帕松分佈可用於表示時間週期
內之電子到達事件。可如下給出在時間週期[(
T
i -
),
T
i ]期間無電子到達之機率：
(16)
電子經計數之機率可為P(0)，其可對應於信賴等級。可如下給出錯誤計數率P
Miscount，其實例可包括事件信號重疊或停滯時間誘發之錯誤計數率：
P
Miscount = 1 -
P(0) (17)
(18)
對於極小數目之
λ，以下可成立：
(19)
圖15說明可表示錯誤計數率P
Miscount隨
λ而變之曲線圖。P
Miscount可最初隨著
λ增大而線性地增大。隨著接近飽和限值(例如靠近=1之
λ值)，P
Miscount可開始以較低速率增大。圖15之x軸可表示在等於停滯時間
之時間週期中感測元件處到達之平均電子數目λ。圖15之y軸可表示錯誤計數率。
如圖15中可見，為針對給定停滯時間及偵測器表面上之給定電子到達位置分佈保持在例如10%之錯誤計數率內，感測元件可經組態以具有一面積，使得至任何感測元件之傳入電流限於
λ之特定值。例如，可將在等於停滯時間之時間週期內感測元件上之傳入電子的平均數目設定成保持低於0.1個電子/
。
在本發明之一些實施例中，偵測器可具備各自具有預定面積之感測元件陣列。例如，在一個實施例中，個別感測元件之大小可為100 µm × 100 µm。然而，亦可使用其他大小之感測元件。感測元件可為分段式的。藉由提供多個感測元件之陣列，相比於整個偵測區域由單個元件(如上文所論述)或有限數目個偵測分段(例如，8個分段)組成之比較性PIN偵測器情況，入射於每一感測元件上之電子速率可明顯降低。例如，即使在具有1 nA之電流的電子束以例如每秒~64億個電子之速率到達偵測器處時，入射於陣列之100 µm × 100 µm感測元件上的電子數目即使在高密度電子到達區中仍可為約每秒2000萬個。相比而言，在單元件偵測器之情況下，所有64億個電子將在一秒內入射於一個感測元件上。附帶地，入射於具有100 µm × 100 µm感測元件之面積的¼的感測元件(例如，50 µm × 50 µm感測元件)上之電子數目可為其¼，例如每秒約500萬個，其可對應於每5 ns約0.025個電子。
可存在用於判定個別感測元件之面積的數個準則。例如，第一面積判定準則可係基於避免錯誤計數。在一些實施例中，錯誤計數可與給定大小之感測元件上的電子到達事件之平均間隔時間(T
i-T
i - 1)相關。感測元件之大小(例如，經組態以接收電子之表面的面積)可影響在給定取樣週期中感測元件上所接收之電子數目。可基於可包括感測元件之偵測器元件的參數(例如，提供使用400 MHz之取樣速率的偵測器)而判定與感測元件相關聯之取樣週期。感測元件之大小可經判定，使得在取樣週期中在感測元件中接收預定數目個電子可能不超過某一統計可能性。取樣週期可與停滯時間相關，停滯時間可與感測元件相關聯。例如，可將取樣週期設定成小於停滯時間。停滯時間可獨立於感測元件大小。
在一些情況下，平均電子間隔時間可較短，使得錯誤計數之機率較高。平均電子間隔時間越大，錯誤計數之機率可越低。感測元件之面積可經設定，使得平均電子間隔時間將不超過某一值。平均電子間隔時間可設定成大於一值，諸如偵測器元件取樣週期(例如，τ
S)之倍數。因此，偵測器之取樣週期可設定為平均電子間隔時間之因數(例如，0與1之間的數目)。在一些實施例中，平均電子間隔時間可設定成大於取樣週期τ
S之兩倍。換言之，取樣週期τ
S可設定成小於平均電子間隔時間(T
i-T
i - 1)之一半。如上文所論述，可藉由調整電子束電流或藉由改變感測元件之面積或位置來控制平均電子間隔時間(T
i-T
i - 1)。此外，取樣週期τ
S可由偵測器之取樣頻率(例如，取樣速率)定義。對於偵測器之給定電子束電流、取樣速率及最大電子到達速率(在最高電子到達密度之區處)，可針對單位面積判定平均電子間隔時間(T
i-T
i - 1)。
在一些實施例中，偵測系統可包括感測元件及可用於計數帶電粒子到達事件之電路。圖16A說明偵測系統1300中之信號流。偵測系統1300可包括偵測器元件1330、第一電路1340及第二電路1350。偵測器元件1330可包括跨阻抗放大器(TIA)。在一些實施例中，偵測器元件1330可由感測元件及前端電路組成。前端電路可被稱為信號調節電路且可包括TIA。第一電路1340可包括事件偵測器。第一電路1340可經組態以實施事件偵測功能。第一電路1340可包括鑑別器，諸如脈衝高度分析器。第二電路1350可包括計數緩衝器。第二電路1350可經組態以實施計數緩衝功能。第二電路1350可包括定標器。
偵測系統1300可經組態以執行偵測操作，該操作可包括由偵測器元件回應於偵測器元件1330處到達之電子1301而產生脈衝信號。脈衝信號可包括可輸出至第一電路1340之事件信號1305。偵測操作可允許偵測系統1300判定已發生電子到達事件。偵測操作可自偵測器元件1330開始，其回應於偵測器元件1330處到達之電子1301而產生事件信號1305。自偵測器元件1330輸出之事件信號1305可經饋送至第一電路1340中，並經分析以判定在偵測器元件1330處接收到電子。該判定可包括比較事件信號1305之脈衝高度與預定值。若事件脈衝信號之高度超出預定值，則可偵測到電子事件。回應於偵測到電子事件，可遞增計數器。第一電路1340可包括單位元計數器。第一電路1340可包括事件旗標偵測器。第一電路1340可在偵測到電子到達事件時設定旗標。第一電路1340可輸出偵測脈衝1309。偵測脈衝1309可經饋送至定標器1350。
來自第一電路1340之輸出可包括單個位元之資訊。例如，回應於藉由例如脈衝高度分析器判定輸入事件信號超出預定值而判定已發生電子到達事件，第一電路1340可輸出信號1。在一些實施例中，第一電路1340可經組態以輸出多個位元之資料。例如，第一電路1340可包括2個位元或3個位元之計數器。
在一些實施例中，可提供偵測系統1300A，如圖16B中所展示。偵測系統1300A可包括類似於圖16A之偵測系統1300的第一電路1340及第二電路1350。偵測系統1300A可進一步包括感測元件1332及第三電路1334。第三電路1334可包括前端電子件，諸如前置放大器。第三電路1334可包括跨阻抗放大器。自感測元件1332輸出之信號1302可由第三電路1334處理。信號1302可包括電流脈衝信號。電流脈衝信號可經轉換成電壓脈衝信號並經放大以形成事件信號1305。事件信號1305可自第三電路1334輸出。
在一些實施例中，停滯時間可與事件信號1305相關。事件信號1305可具有脈衝高度在其上上升及下降之寬度。形成感測元件之二極體的特性可影響事件信號1305之形狀及寬度。停滯時間可與事件信號1305及涉及偵測系統1300或1300A之其他處理相關。停滯時間可指期間可妨礙對後續電子到達事件之偵測的時間。在一些情況下，電子1301到達感測元件1332處可觸發產生信號1302。歸因於電子1301之到達，可自第三電路1334輸出事件信號1305。事件信號1305可由第一電路1340處理。當導致在感測元件1332處產生第二信號(例如，在信號1302之後的信號)時，可存在可能無法可靠地產生兩個單獨的事件信號且可發生停滯時間效應之情況。歸因於停滯時間效應，可能無法可靠地計數緊密連續發生之電子到達事件。此效應可指事件偵測器停滯時間。例如，第一電路1340中包括之事件偵測器可經組態以在事件信號1305之脈衝高度上升為高於臨限值時判定已發生電子到達事件。對另一電子到達事件之偵測可在判定事件信號1305之脈衝高度下降為低於臨限值之後進行。然而，當後續電子到達事件阻止事件信號1305之脈衝高度下降時，可發生錯誤計數。事件偵測器停滯時間可與事件信號1305之寬度及用於判定電子到達事件之臨限值相關。例如，事件偵測器停滯時間可與事件信號1305在等於臨限值之脈衝高度處的左側與右側之間的距離相關。偵測系統之其他因素及特性亦可影響停滯時間。例如，自感測元件至電路之互連件的雜散電容可促進停滯時間。
停滯時間可與特定感測元件相關聯。例如，可存在與感測元件1332相關聯之停滯時間。停滯時間可與感測元件1332或其相關聯電路系統之特性相關。停滯時間可與可包括事件偵測器之第一電路1340相關。
偵測系統1300或1300A中包括之電路系統可經組態以作出各種判定。第一電路1340可經組態以判定其中輸入之信號的特性。類似地，第二電路1350及第三電路1334可經組態以判定輸入信號之特性。第三電路1334可經組態以判定可為電流脈衝之信號1302的第一特性。第一特性可為電流脈衝之量值。其他判定可係基於所判定之第一特性。例如，可基於其電流脈衝之量值而判定入射於感測元件上之電子為第一類型之電子或第二類型之電子。此判定可涉及與臨限能量位準比較，如本文中將更詳細地論述。將理解，此等判定亦可係基於事件信號1305。
在SEM系統中，樣本之所產生影像可包括複數個像素。像素中之每一者可顯示可對應於自偵測器導出之資訊的資訊，諸如灰階。資訊可包括取樣週期中接收之電子數目的計數。可自複數個感測元件求和電子數目之計數。在一些實施例中，像素可使用來自感測元件之多個取樣週期的資料。可定義使用在個別感測元件之複數個取樣週期內自偵測器導出之資訊的像素週期。像素週期可由操作者判定。例如，像素週期可為可選自可用值清單之使用者定義值。在一些實施例中，使用者可自可用整數值清單選擇D個取樣週期數目，諸如1個、2個、4個、8個等等。像素週期可設定為取樣週期之D倍。對於每一像素，可基於D個取樣週期之經連續取樣資料而判定值(例如，灰階)。可藉由例如求和或平均化D個取樣週期之資料來判定灰階。在一些實施例中，可基於檢查系統儀器之參數來預定像素週期。例如，可針對特定機器預設像素週期。
SEM系統可使初級電子束以一圖案(諸如光柵圖案)掃描遍及樣本。影像中待產生之像素可與經掃描樣本表面之位置相關聯。像素可與特定掃描時間相關。來自偵測器之資料可與掃描時間相關。定標器可用於使自偵測器接收到之資料與特定掃描時間相關。定標器可經組態以基於延遲時間來使偵測器資料與掃描時間(且因此，像素)相關。例如，定標器可記錄接收到與電子到達事件相關聯之資料的時間並基於來自觸發器之延遲來施加校正。觸發器可對應於照射於樣本上之初級電子束的電子。延遲可考慮電子(例如，次級電子)自樣本至偵測器之行進時間，或在感測元件中產生及輸出信號脈衝之時間。在一些實施例中，偵測器可包括感測元件陣列。定標器可包括複數個通道，從而使得來自每一感測元件之資料可經分配至其自身之通道。
如在圖16A或圖16B中，第一電路1340之輸出可經饋送至第二電路1350中。第二電路1350可包括定標器。定標器可為多通道定標器。第二電路1350可經組態以判定待與影像之像素相關的電子到達事件之計數。第二電路1350可考慮時間通道寬度，其可係基於像素週期及通道數目。通道之數目可係基於每掃描線之像素數目。基本時間通道寬度可設定成小於停滯時間。
記錄諸如電子到達事件之離散事件的偵測系統可經歷停滯時間。停滯時間可指偵測系統不能記錄另一事件之事件之後的時間。對於可經組態以偵測電子到達事件之偵測器中的偵測器元件，直接在電子到達事件之後可存在可能無法準確地捕獲及記錄後續電子到達事件之時間週期。
停滯時間可包括可癱瘓或不可癱瘓停滯時間。不可癱瘓停滯時間可指停滯時間中發生之事件未被記錄的情況。例如，可簡單地忽略該事件。可癱瘓停滯時間可指停滯時間中發生之事件未被記錄，且另外，後續事件致使停滯時間週期重新開始之情況。可癱瘓停滯時間亦可被稱為經延長停滯時間。
在一些實施例中，感測元件可經組態以回應於感測元件處到達之入射電子(例如，次級電子)而產生電子-電洞對。歸因於入射電子之能量在感測元件中被消耗，電子到達事件可在感測元件中觸發電子-電洞對之級聯產生。按時間之級聯行為可類似脈衝。在歸因於一個電子到達事件的電子-電洞對之級聯產生期間，後續電子到達事件可致使級聯繼續，從而因此延長感測元件返回至正常狀態所花費之時間。偵測器陣列中之感測元件可能受可癱瘓停滯時間之影響。例如，經偏壓為蓋革計數模式之二極體在能夠準確地偵測後續電子到達事件之前可需要經過恢復時間或可需要淬滅。本發明之一些實施例可避免與感測元件相關聯之可癱瘓停滯時間。例如，偵測器可經組態，使得與感測元件相關聯之停滯時間並不包括可癱瘓停滯時間。可提供具有高內部增益之感測元件，使得不必將感測元件偏壓至感測元件可能受可癱瘓停滯時間之影響的區。可在線性區中以反向偏壓操作感測元件。傳入電子之動能可提供高增益，同時維持偵測器元件之速度。偵測器元件之速度可至少與在正常偏壓條件下操作之偵測器元件之速度一樣高。在一些實施例中，歸因於突崩效應，偵測器元件之速度可高於在正常偏壓條件下操作之偵測器元件的速度。可避免偵測器元件之長拖尾行為。
對停滯時間之考慮可用於判定偵測器是否可偵測到後續帶電粒子到達事件。例如，當電子到達事件快速連續地發生時，儘管在取樣週期期間可已到達兩個或多於兩個電子，但在取樣週期中可僅記錄一個電子到達事件。因此，電子到達事件可被錯誤計數。在取樣週期設定成短於停滯時間時，錯誤計數可係基於停滯時間到達事件。當錯誤計數之位準低於某一位準時，偵測器中發生之錯誤計數可係可接受的。在一些實施例中，該某一位準可為10%。在一些實施例中，該某一位準可為5%。在一些實施例中，該某一位準可為2.5%。
在一些實施例中，停滯時間可對應於由電子到達事件起始之事件信號的脈衝寬度。在一些實施例中，停滯時間可不同於回應於電子到達事件而產生之事件信號的總脈衝寬度。例如，可自記錄電子到達事件之時間直至事件信號之輸出位準已消退為低於偵測臨限值量測停滯時間。偵測臨限值可設定成高於背景雜訊量之某一位準。當事件信號之位準已超出偵測臨限值時，可記錄電子到達事件。
圖17展示停滯時間錯誤計數之例示性表示。圖17中之曲線圖(A)可展示偵測器元件1330(如關於圖16A所論述)按時間之例示性輸出。事件信號脈衝可經相對色散。圖17之曲線圖(A)中展示的信號可經饋送至脈衝高度分析器中。可將事件信號脈衝與偵測臨限值1410相比較。低於偵測臨限值1410之信號可被濾除為雜訊。圖17中之曲線圖(B)展示對應於來自圖17之曲線圖(A)之輸入信號的來自脈衝高度分析器之信號輸出。在圖17之曲線圖(A)及(B)中，不存在錯誤計數。
如圖17之曲線圖(C)中所展示，當事件信號脈衝緊密重疊時，可發生錯誤計數。例如，當電子到達事件經組態以在信號位準超出固定臨限值(諸如臨限值1410)時偵測到時，信號可被計數為一個脈衝，因為其在再次上升為高於臨限值之前不會降低為低於臨限值。圖17之曲線圖(C)展示發生的兩種類型之停滯時間錯誤計數。如圖17之曲線圖(D)中所展示，多個到達事件可被計數為單個事件。
如上文所論述，錯誤計數可包括停滯時間錯誤計數。在一些實施例中，可如下考慮停滯時間錯誤計數。在第一停滯時間錯誤計數分析中，可假定第i電子在時間t
i處到達感測元件處。第i電子是否可計數可取決於任何其他電子是否已在先前停滯時間週期中到達。例如，電子可已在自(t
i- τ
D)至t
i之週期中到達，其中τ
D為事件偵測器停滯時間。此週期可表示為[(t
i- τ
D), t
i]。
在第一停滯時間錯誤計數分析中，帕松分佈可用於模型化偵測器上之電子到達事件。可如下給出在時間週期∆t期間發生
k個事件之機率
P，其中
λ為每時間週期∆t之平均事件數目：
(20)
對於相關時間週期[(t
i- τ
D), t
i]，∆t可等於τ
D。將
k之值代入方程式(20)中可得到以下：
(21)
(22)
(23)
P(0)可表示在週期[(t
i- τ
D), t
i]期間無電子到達之機率，且因此，第i電子應係可計數的，因為其到達事件將不受停滯時間之影響。
P(1)可表示在週期[(t
i- τ
D), t
i]期間一個電子到達之機率，在此情況下，第i電子可能不可計數。
P(2)可表示在週期[(t
i- τ
D), t
i]期間兩個電子到達之機率，在此情況下，第i電子可能不可計數。在第一停滯時間錯誤計數分析中，可假定僅當在週期[(t
i- τ
D), t
i]中(亦即，直接在第i電子到達事件之前)無其他電子已到達時可計數第i電子。在第一停滯時間錯誤計數分析中，感測元件之取樣週期可小於事件偵測器停滯時間τ
D。對於帕松假定，只要
λ隨時間推移保持恆定，
P(
k)可獨立於電子之到達時間。
對於給定停滯時間，電子經計數之機率可表示為
P(0)。由於錯誤計數之機率與成功計數之機率的總和應為1，因此電子之錯誤計數機率應為1 -
P(0)。根據第一停滯時間錯誤計數分析，歸因於停滯時間之
P
miscount 可如下給出：
P
miscount = 1 -
P(0)
≈
λ對於
λ＜＜1 (24)
如自上文方程式(24)可看出，根據第一停滯時間錯誤計數分析，對於較小值之
λ，歸因於停滯時間之錯誤計數機率
P
miscount 可近似為等於
λ。如上文所提到，
λ可為一時間間隔中之電子到達事件的平均數目。相關時間間隔可為事件偵測器停滯時間τ
D。
因此，根據第一停滯時間錯誤計數分析，歸因於停滯時間之錯誤計數機率
P
miscount 亦可給出為：
(25)
作為說明，考慮以下情境。初級電子束可照射樣本。可產生經導引至偵測器之次級電子束。入射於偵測器上之射束電流可為
I
Det 。為簡單起見，可假定
I
Det 相等地分佈在偵測器之感測區域
S
Det 上。
S
Det 可包括4 mm直徑之圓形區域，且因此，
S
Det =4π mm
2。在假定偵測器包括分段式感測元件之陣列，每一元件具有100 µm × 100 µm之大小的情況下，感測元件面積可給出為
S
Seg =0.01 mm
2。
在例示性值
S
Det =4π mm
2、
S
Seg =0.01 mm
2、
I
Det =1 nA且τ
D=5 ns之情況下，根據第一停滯時間錯誤計數分析，歸因於停滯時間之錯誤計數
P
miscount 可給出為：
(26)
因此，可實現2.5%或更小之錯誤計數率。甚至在入射於偵測器上之射束電流之位準相對高(諸如在上文實例中，1 nA)時，錯誤計數率可限於2.5%之相對低位準。應注意，方程式(26)可係基於入射於偵測器上之射束的射束密度均勻分佈之假定。儘管如此，此錯誤計數率在多種應用中可係可接受的。此外，在一些實施例中，當錯誤計數率小於10%時，可使用電子計數之統計校正。因此，即使在存在錯誤計數時，仍可藉由統計校正來校正錯誤計數。相比於1 nA之射束電流位準入射於偵測器上，諸如高處理量CD(臨界尺寸)量測之一些應用可使用250 pA或更小之初級射束電流，從而在晶圓表面上之印刷圖案的邊緣線處留下至多4倍之自發峰值次級產率容限。在一些應用中，系統之標準射束電流可設定成約10 pA。因此，在一些應用中可進一步降低錯誤計數率。同時，偵測器可經組態以處置較高次級電子局部產率之情況，其可諸如在金屬圖案邊緣處推高到達偵測器處之電子電流(例如，邊緣增強信號)。
在一些實施例中，並非均勻地分佈在偵測器上之所有感測元件上，射束電流可不均勻地分佈。即使在射束電流不均勻地分佈時，仍可考慮較高預期電子到達區中之最大射束電流之情況。例如，電子到達事件之較高密度區可在偵測器之中心周圍。偵測器可經組態從而使得錯誤計數率並不超出較高電子到達區處之感測元件中的預定位準。
在一些實施例中，在所有入射電子到達直徑為6 mm之偵測器上的情況下，個別感測元件之大小可設定成均勻之正方形形狀，其中
S
Det /3,125大約等於0.009 mm
2，其可對應於約100 × 100 µm之感測元件。因此，即使在射束電流較高時，100 × 100 µm之感測元件大小仍可適於獲得可接受之錯誤計數率。如將顯而易見，可使用其他感測元件大小，同時實現可接受之錯誤計數率。此外，可調整諸如取樣週期之其他參數以實現可接受之錯誤計數率。
因為當取樣週期小於感測元件停滯時間時錯誤計數率可較低，所以可能需要將取樣週期設定成小於停滯時間。在一些實施例中，可將感測元件之取樣週期設定成小於5 ns。當取樣時間小於停滯時間時，計數器可經組態以一次僅計數一個電子到達事件。
偵測器可經組態，使得在不超過預定錯誤計數率之情況下在取樣週期中在感測元件上接收不超過預定數目個帶電粒子。取樣週期可小於或等於感測元件停滯時間。感測元件可為構成偵測器之感測元件陣列中之一者。該預定數目可為一個。在一些實施例中，預定數目可為例如兩個、三個或更多個。可基於預定錯誤計數率來設定偵測系統之各種參數。例如，在假定偵測系統與具有最大射束電流之初級帶電粒子束一起使用的情況下，可基於預定錯誤計數率而判定感測元件大小及感測元件數目之參數。初級帶電粒子束之射束電流可與入射於偵測器上之次級帶電粒子束的射束電流相關。例如，產率因數可指示次級射束之帶電粒子的收集率且可用於判定來自初級射束之次級射束的射束電流。產率因數可受在檢查下之樣本的材料、包括偵測系統之帶電粒子束系統的設定及帶電粒子束系統之結構的影響。此外，在假定偵測器之感測元件陣列包括固定大小之感測元件的情況下，可設定偵測系統之操作條件，包括取樣速率及射束電流。在一些實施例中，即使在射束電流增大至某些應用可能需要之位準時，仍可將偵測器之錯誤計數率維持為預定位準。作為實例，當需要高解析度SEM時，可降低射束電流。當需要處理量時，可增大射束電流。電子束晶圓檢查系統可使用相對高之射束電流。例如，在一些實施例中，將偵測器再分成感測元件陣列(其中感測元件小於整個偵測器)可降低錯誤計數率。感測元件越小，錯誤計數率可變得越小。
停滯時間可為偵測器之感測元件及可由其構造判定之其他組件的特性。例如，如本文中在一些實施例中所論述，用作感測元件之半導體二極體可歸因於與電子-電洞對產生機制相關之現象而影響停滯時間。在設計及製作電路及感測元件陣列時，停滯時間可係固定的。一旦建構了偵測系統，停滯時間可為不可調整之參數。實情為，對於給定感測元件陣列及隨附電路系統，停滯時間可係恆定的。
感測元件可連接至電路。電路可包括第一電路、第二電路或第三電路，例如如上文參考圖16A及圖16B所論述。電路可經組態以判定取樣週期中入射於感測元件上之帶電粒子的數目。電路可包括事件脈衝偵測器。事件脈衝偵測器可包括鑑別器、比較器或脈衝高度分析器等。電路可包括消除器。消除器可經組態以濾除雜訊信號。電路可經組態以比較輸入信號與臨限值並在輸入信號超出臨限值時產生輸出。輸出可包括指示已在取樣週期中在感測元件處接收到帶電粒子之位元。在一些實施例中，輸出可包括多位元信號。取樣週期可包括多通道定標器之時間通道寬度。在一些實施例中，輸出可包括事件旗標及溢流旗標。
圖18展示符合本發明之實施例的經組態以藉由包括事件旗標之輸出偵測帶電粒子到達事件的偵測系統1501。偵測系統1501可包括偵測器元件1530、第一電路1540、第二電路1550及第三電路1560。偵測器元件1530可包括二極體及前置放大器。偵測系統1501可經組態以執行偵測操作，該操作可包括由偵測器元件回應於偵測器元件1530處到達之電子而產生脈衝信號1511。脈衝信號1511可包括類似於圖16A或圖16B中所示之事件信號1305的事件信號，如上文所論述。在一些實施例中，脈衝信號1511可包括重疊或疊加之脈衝，諸如圖17之曲線圖(C)中所示之彼等脈衝。脈衝信號1511可經輸入至第一電路1540。第一電路1540可包括脈衝高度分析器。第一電路1540可產生可經傳輸至第二電路1550之事件旗標1541。第二電路1550可遞增計數器。第二電路1550可包括事件旗標偵測器。同時，第一電路1540可產生可經傳輸至第三電路1560之溢流旗標1542。可回應於脈衝信號之能量超出臨限值而產生溢流旗標。第三電路1560可包括溢流旗標偵測器。將電路組態為例如事件旗標偵測器就系統簡化而言可係有利的。
在一些實施例中，偵測系統可包括多個時序刻度。偵測器元件取樣週期可設定成小於事件偵測器停滯時間。偵測器元件取樣週期可對應於多通道定標器之時間通道寬度。電子到達事件可由包括事件偵測器(諸如鑑別器、比較器、脈衝高度分析器等)之電路偵測。對電子到達事件之偵測可與通道邊界時序異步地發生。在電子到達事件偵測後，電路可經組態以遞增指定時間通道中之值，其中事件時間處於時間窗內。整個系統時序可經組態以快於個別偵測器元件之時序(例如，偵測器元件取樣週期)。例如，時間通道可經組態為一位元計數器(例如，使用事件旗標)，而另一電路可經組態為以快於自偵測系統之組件向外推送事件旗標之速率的速率實現在時間通道週期期間設定之事件旗標數目。當時間通道寬度大於停滯時間時，電路可經組態以相比對應於偵測器元件之個別事件旗標偵測器較快地運行。在一些實施例中，當時間通道寬度＞＞停滯時間時，電路可經組態以相比個別事件旗標偵測器較快地運行。
在一些實施例中，可提供具有偵測器元件之一位元計數器，其中偵測器元件取樣週期可設定成小於事件偵測器停滯時間。當偵測器元件取樣週期設定為小於事件偵測器停滯時間時，可實現歸因於事件偵測器停滯時間而未發生錯誤計數之情況。在一個取樣週期中，可能不存在輸入至事件偵測器之多個事件信號。電子到達事件可緊密連續地發生，且在一些情況下可帶來合併之事件信號，但對應於偵測器元件之事件偵測器在取樣週期中可計數不超過一個帶電粒子到達事件。此組態可增強系統簡化且允許高頻寬。偵測器可經使用容易獲得之技術製造成且其可實現在400 MHz或更大下運行。偵測器元件可無需經組態以一次偵測多於一個電子到達事件。例如當多個電子在小於事件偵測器停滯時間之時間週期內到達感測元件處時，可發生錯誤偵測。然而，此錯誤偵測可極其稀少。事件偵測器停滯時間內發生多個電子到達事件的統計機率可低於預定位準。例如，偵測器可經組態以具有一大小，使得兩個或多於兩個電子將不會在事件偵測器停滯時間內到達可存在至少一預定信賴等級。
可在每感測元件之基礎上提供連接至感測元件之電路系統。例如，在包括感測元件陣列之偵測器中，陣列之每一感測元件可連接至一電路。電路可經組態以計數在取樣週期中入射於感測元件上之帶電粒子的數目。在一些實施例中，該數目可為一個或零個。偵測系統可包括可經組態以求和陣列中之多個感測元件的計數之全域電路。可藉由相加多個感測元件上接收之帶電粒子的數目來判定陣列中接收之帶電粒子的總數目。
現參考圖19A，其說明偵測系統901之例示性架構的示意性表示。偵測系統可具備包括感測元件陣列之偵測器900。如在橫截面中所見，偵測器900可具有類似背側照射式CMOS影像感測器之結構。電子可入射於偵測器900之曝光前(入射)表面側上。在前側處，可存在可充當感測元件陣列中包括之二極體之陽極的P+層。陽極可由具有零源阻抗之電壓源負偏壓。當例如具有約9 keV之動能的電子穿透偵測器900之感測元件時，該事件可在感測元件之空乏區域中激勵約2,000個電子-電洞對。彼等電子-電洞對之電子可在感測元件之陰極處經收集且其可促進偵測信號。例如，可產生量值大體上與入射電子之動能成比例的電流脈衝。
呈尖銳電流脈衝形式的來自感測元件之原始偵測信號可經饋送至電子電路中。例如，可提供前端電子件910。前端電子件910可包括個別電路911、912、913、914等等，例如至多第n電路919。前端電子件910之個別電路中之每一者可對應於偵測器900之陣列中的一個感測元件。前端電子件910之每一個別電路可包括電流緩衝器及放大器，諸如跨阻抗放大器、電荷放大器或電荷轉移放大器。
在一些實施例中，組件可與偵測器900整合。偵測器900可提供為包括感測元件陣列之半導體基板。感測元件之陣列可包括二極體。低增益放大器可建立於半導體基板之包括PIN二極體的背側中。放大器可經組態以線性模式操作且可避免放大器可展現恢復時間之區。半導體基板可包括複數個分段式二極體。複數個放大器可經組態，使得複數個放大器中之各別放大器附接至二極體中之每一者。
在一些實施例中，感測元件陣列可建構有低增益突崩二極體(LGAD)分段。不同於可在觸發事件後進入突崩電流流動，且需要重設電流流動之機制以準備用於下一觸發事件偵測的習知突崩二極體，LGAD可提供相對小之電流增益(例如約10倍至約20倍)、操作極快同時保持處於線性模式。供應LGAD之額外電流增益可有助於精確之偵測時序或簡化前端電子件910。LGAD可不需要偏壓電流。此外，LGAD可有助於降低偵測系統之功率消耗。
在放大之後，自前端電子件910之個別電路中之每一者輸出的信號可經饋送至事件偵測器930中。事件偵測器930可包括個別電路931、932、933、934等等，例如至多第n電路939。事件偵測器930之個別電路中之每一者可對應於偵測器900之陣列中之一個感測元件。事件偵測器930之每一個別電路可包括鑑別器、鑑別器區塊、脈衝高度分析器等。
圖19A之偵測系統可不同於圖6之偵測系統(及例如CMOS感測器)之處在於可代替ADC區塊以及其他提供事件偵測器930。事件偵測器930可用於計數電子。
返回至圖19A，事件偵測器930可包括鑑別器區塊。鑑別器區塊可包括可使用諸如電子電路之硬體實施的邏輯運算處理。鑑別器區塊可比較傳入信號(例如，事件信號)與參考位準，並在傳入信號之上升邊緣穿過參考位準時輸出諸如偵測脈衝或事件偵測旗標之信號。例如，如上文關於圖14A所論述，可將量測電流信號相比於臨限值Th
e。Th
e可設定成充分高於背景雜訊位準。在一些實施例中，鑑別器區塊可由控制器實施。事件偵測器930亦可包括其他類型之電路系統，諸如經組態以比較傳入電壓、電流或其他類型之信號與參考位準之比較器。
圖19A之偵測系統亦可包括像素計數緩衝器950。像素計數緩衝器950可包括個別電路951、952、953、954等等，例如至多第n電路959。像素計數緩衝器950之個別電路中之每一者可對應於偵測器900之陣列中的一個感測元件。來自事件偵測器930之電路中之每一者的輸出可經饋送至像素計數緩衝器950之各別電路中。
圖19A之偵測系統亦可包括計數求和單元960。來自像素計數緩衝器950之電路中之每一者的輸出可經饋送至計數求和單元960中。來自偵測器900中之感測元件中之每一者的所接收電子之計數可經組合以例如獲得待用於影像處理之影像的灰階。組合所接收電子之計數可包含遍及多個感測元件、多個取樣時間週期或多個圖框求和計數。可基於帶電粒子到達事件之性質來組合來自感測元件之資料。例如，可基於帶電粒子到達事件之時戳、感測元件位置、帶電粒子束設備之初級射束的掃描動作或帶電粒子束設備之性質來組合來自感測元件之資料。組合資料可用於重建構樣本之影像。例如，像素計數總和970可經饋送至影像處理系統199中。計數求和單元960可包括可使用諸如電子電路之硬體或例如由控制器實施之邏輯運算處理。
可提供連接圖19A之偵測系統中之各種元件的各種信號線等等。例如，可存在連接至事件偵測器930之個別電路中之每一者的像素時脈920。此外，偵測控制925可連接至事件偵測器930之個別電路中之每一者。類似地，可存在連接至像素計數緩衝器950之個別電路中之每一者的另一像素時脈940。此外，偵測控制945可連接至像素計數緩衝器950之個別電路中之每一者。又，經延遲像素時脈965可連接至計數求和單元960。像素時脈920、940及965可以相同或不同速度運行。
圖19A之偵測系統可使用相對簡化之電子組件，且可在實現良好封裝靈活性時實現高速度。例如，組件可整合於半導體晶片上。前端電子件910、事件偵測器930、像素計數緩衝器950或計數求和單元960可提供於諸如單個整體式半導體晶片之半導體封裝中。例如，前端電子件910、事件偵測器930、像素計數緩衝器950及計數求和單元960可提供為可連接至偵測器800及影像處理系統199之半導體晶片中的層。圖19A中之影像處理系統199與計數求和單元960之間所示之虛線可表示晶片上結構與晶片外結構之間的劃分。在一些實施例中，前端電子件910、事件偵測器930、像素計數緩衝器950及計數求和單元960可提供為單獨模組。
相比於偵測類比信號，計數電子可具有眾多優點。包括例如如本文中在實施例中所論述之偵測器及偵測系統的半導體晶片可實現較高速度且可避免處理瓶頸。如上文所論述，鄰近電子到達事件中之信號脈衝重疊可妨礙偵測準確度。因此，偵測器具有高速度可係重要的。在一些裝置中，前端電子件可對頻寬施加限制。然而，如關於本文實施例所論述，當前端電子件或其他組件整合於半導體晶片中時，可實現高速度。在一些實施例中，經組態以諸如藉由提供呈事件旗標形式之輸出而計數帶電粒子數目之組件可相對簡單，且可允許系統簡化及高速度。並非取樣類比信號以表示射束強度，偵測個別事件並計數在一時間週期內發生之個別事件的數目可係有利的。
計數電子在一些類型之應用中可尤其有效，諸如CD SEM、高解析度高處理量檢查或所製造半導體裝置之度量衡。在本文中所論述之一些實施例中，偵測系統可實現對例如100 pA及以上之電子束的電子計數。
在比較實例中，可提供高能粒子物理分析儀器中之一些偵測器。例如，粒子加速器可以高速度及能量推動帶電粒子。帶電粒子可與材料或其他粒子碰撞且可由偵測器來偵測碰撞產物。偵測器可經組態以接收粒子。然而，在高能物理儀器中，偵測器可經組態，使得粒子穿過偵測器。例如，量熱計可量測在粒子穿過量熱計時損失之能量。
與例如量熱計對比，經組態以計數帶電粒子數目之感測元件可接收帶電粒子，並回應於帶電粒子到達感測元件處而在感測元件中產生電子-電洞對，直至消耗帶電粒子之能量為止。此外，連接至感測元件之電路可經組態以鑑別入射帶電粒子之能量位準，如本文中將論述。另外，連接至感測元件之電路可經組態以求和在陣列中之多個感測元件處發生的帶電粒子到達事件之計數。偵測器可自感測元件導出包括帶電粒子之接收時序以及其能量位準之資訊。
在掃描電子顯微鏡(SEM)中，可自樣品發射次級電子(SE)及經反向散射電子(BSE)。SEM系統區分SE與BSE並同時產生兩個單獨影像--SE影像及BSE影像可係有用的。由於樣品處之SE及BSE產生程序回應於樣品上之電子照射的兩種不同機制，兩個影像可在2維空間中展示樣品之不同性質。
在一些實施例中，可設定多個臨限值以同時獲取SE及BSE影像。進入事件偵測器之事件信號脈衝可在很大程度上與引起所關注事件信號脈衝的傳入電子之能量成比例。BSE之平均能量高於SE之平均能量。在SE與BSE之間可存在明顯之能量分佈間隔。在此等情況下，例如，可將第一臨限值設定為等於由SE引起之事件信號脈衝的平均高度之60%的值。可將第二臨限值設定為介於SE事件信號脈衝高度平均值與BSE事件信號脈衝高度平均值之間。對應於該兩個臨限值，可定義兩個偵測旗標，例如flagLow及flagHigh。可在判定事件信號之上升邊緣穿過對應臨限值時設定每一旗標。因此，兩旗標flagLow及flagHigh皆可由BSE引起之事件信號脈衝設定，且僅flagLow可由SE引起之事件信號脈衝設定而flagHigh可保持為重設狀態。藉由簡單邏輯，事件偵測器可判定偵測到之電子類型。可在例如事件偵測器930或計數緩衝器950中實施邏輯。在一些實施例中，計數緩衝器可為有利之位置，例如，其中計數緩衝器功能對時序之要求較低且可在管線架構中在數個時脈循環上執行求和。在用於求和之時脈循環系列之前添加用於執行邏輯之一個循環可並不損害偵測器系統之總效能。在諸如偵測器系統901之偵測器系統之此功能性設定下，可在SE計數與BSE計數之間獨立地進行求和，且求和單元960可在每一經延遲像素時脈循環處輸出兩個總和。為實現對SE及BSE之精確鑑別，可添加額外臨限值。
現參考圖19B，其說明符合本發明之實施例的偵測系統之另一例示性架構的示意性表示。除了偵測系統902提供連接至包括感測元件陣列之偵測器900的能量儲存裝置1310以及其他差異之外，圖19B之偵測系統902可類似於圖19A之偵測系統901。能量儲存裝置1310可包括個別能量儲存單元1311、1312、1313、1314等等，例如至多第n能量儲存單元1319。個別能量儲存單元中之每一者可對應於偵測器900之陣列中的一個感測元件。能量儲存單元1311至1319可經組態以回應於經饋送至其上的來自偵測器900之感測元件陣列的各別感測元件之輸出信號而累積能量。每一能量儲存單元可包括例如微電容器。
來自感測元件之原始偵測信號可經饋送至能量儲存單元中。能量儲存單元中累積之能量可經儲存直至能量儲存單元被重設為止。例如，在能量儲存裝置1310包括電容器時，當電容器放電時可重設能量位準。在能量經饋送至能量儲存裝置1310中時，可讀取所儲存能量位準。能量位準可經維持一持續時間直至重設為止。
在一些實施例中，可藉由主動重設或被動重設來重設與感測元件輸出相關聯之能量。主動重設可包括肯定地致使元件降低其能量位準。例如，主動重設可包括放電電容器。被動重設可包括被動地允許能量位準降低。例如，在一些裝置中，能量位準可隨時間推移而衰減。在感測元件自身中，回應於電子到達事件而產生之能量可隨時間流逝而消散。在一些實施例中，如上文所論述，由PIN偵測器處之單個電子到達事件產生的電流脈衝可具有例如3至5 ns之脈衝寬度，且因此感測元件可在約3至5 ns之後經被動地重設。
在一些實施例中，可省略能量儲存裝置1310。例如，感測元件自身可充當能量收集單元，且可固有地隨著回應於電子到達事件而產生之電子-電洞對的浪湧逐漸消散而週期性地重設。
偵測系統902亦可包括偵測電路陣列1320。偵測電路陣列1320可包括個別電路1321、1322、1323、1324等等，例如至多第n電路1329。偵測電路陣列1320之個別電路中之每一者可對應於偵測器900之陣列中的一個感測元件。偵測電路陣列1320之每一個別電路可包括事件脈衝偵測器。事件脈衝偵測器可經組態以偵測帶電粒子在感測元件上之到達事件。例如，事件脈衝偵測器可經組態以藉由偵測感測元件中之能量的量而偵測帶電粒子到達事件，且可經組態以遞增計數器，藉此指示已計數帶電粒子。在一些實施例中，可使用偵測來自感測元件之輸出信號的其他方式。例如，可藉由在預定時間處進行取樣來讀取來自感測元件之輸出。偵測電路陣列1320可包括時脈。在一些實施例中，可提供全域時脈。在使用全域時脈之情況下，可同步感測元件及其相關聯電路系統之操作。在一些實施例中，個別感測元件及其相關聯電路系統可具有其自身之時脈。
事件脈衝偵測器之電路可包括比較器。另外，可提供各種其他電路組件，諸如電壓參考。在一些實施例中，能量儲存單元中捕獲之能量可超出溢流限值，且可妨礙對帶電粒子之計數。例如，當感測元件中接收到多於一個帶電粒子且所接收能量可能並不指示所接收帶電粒子之總數目時，可發生錯誤計數。即使在接收到後續帶電粒子之後，能量儲存單元中累積之能量仍可保持相同。因此，提供用於按時間處理感測元件之資料的電路系統可係有益的。偵測電路陣列1320可包括用於儲存可與時戳相關聯之感測元件資料的儲存器。
偵測系統902亦可包括計數求和單元960。來自偵測電路陣列1320之電路中之每一者的輸出可經饋送至計數求和單元960中。可求和來自偵測器900中之感測元件中之每一者的所接收帶電粒子計數，以獲得待用於影像處理之影像的灰階。例如，像素計數總和970可經饋送至影像處理系統199中。計數求和單元960可包括可使用諸如電子電路之硬體或例如由控制器實施之邏輯運算處理。
可提供連接偵測系統902中之各種元件的各種信號線等等。偵測系統902可包括其他組件，諸如放大器、信號處理電路系統及其他組件。將理解，諸如圖19A中所示之各種連接及其他元件可添加至偵測系統902。
在一些實施例中，偵測器之取樣週期τ
S可設定成小於停滯時間τ
D，其中任何取樣週期中之電子計數必須為0或1，此係因為任何連續兩個偵測脈衝將由一個取樣週期或更多分離。因此，計數緩衝器可經組態有例如作為旗標之一個位元。在一些實施例中，在應用於SEM時，偵測器之最快像素速率可經組態為1/τ
SHz。在取樣週期固定時，可在影像處理器中藉由分組並求和每一連續計數結果並用該組之所有計數總和表示一個像素來建構具有較慢像素速率(例如1/(Nτ
S)(其中N=2、3……))之SEM影像。若1/τ
S經設定為例如400 MHz，則可支援具有可變但離散像素速率400/N MHz (N=1、2、3……)之SEM影像。
在一些實施例中，取樣週期τ
S可設定成大於停滯時間τ
D，其中事件偵測器可在單個取樣週期內產生多個偵測脈衝。因此，計數緩衝器可以多個位元經組態。計數緩衝器可以多個位元經組態從而使得可避免額外錯誤計數且總錯誤計數率可維持為可接受之位準。在影像處理器末端處形成具有較慢像素速率之SEM影像，同時保持偵測器末端以如上文所提及之固定取樣週期τ
S運行可係有利的。例如，因為現代鑄造晶片可實現400 MHz之時脈操作，所以τ
S＞τ
D之情況可係稀少的。
現參考圖20A，其展示耦接至電路之感測元件的輸出信號之例示性表示，其中感測元件可在每感測元件之基礎上連接至電路。如本文中所使用，術語「輸出信號」、「感測元件輸出」或「感測元件之輸出」等可指感測元件或其相關聯電路之輸出。輸出信號可由感測元件產生，且感測元件之輸出可耦接至對應電路。接著，諸如中心電子控制單元之控制器可自電路而非直接自感測元件接收輸出。控制器可自多個電路接收輸出。在一些實施例中，感測元件可不僅包括PIN二極體，且還包括可形成感測元件內電路之一些其他組件。接著，感測元件之輸出可直接連接至控制器。控制器可經組態以通過耦接至感測元件中之每一者的各別電路來接收感測元件之輸出。
感測元件可基於時間而輸出信號。電路可包括可處理來自感測元件之信號以得到偵測信號之功能區塊。圖20A為可表示相對於橫座標軸上之時間標繪的縱座標軸上之任意單位的偵測信號(強度)之曲線圖。偵測器可經組態以具有一速度，使得可區分每一感測元件處之個別帶電粒子到達事件。例如，如圖20A中所展示，信號之突然增大可對應於帶電粒子到達事件。帶電粒子到達事件可具有對應之能量位準，諸如E1、E2、E3、E4等。
圖20A以恆定資料圖框速率展示複數個圖框F1、F2及F3。圖框F1、F2及F3可為資料圖框。資料圖框可指由偵測系統在指定時間週期內獲取之一組資料。圖框可包括感測元件之一或多個取樣週期。圖框速率可為在每一圖框內執行諸如作出帶電粒子計數判定、判定第一組、判定第二組、處理用於影像處理之資料等的處理之控制器的速率。圖框速率可與例如系統時脈速率相關。可根據第一參數及第二參數來設定圖框速率，如上文所論述。第一參數或第二參數可係基於預定準則，且可包括或涵蓋第一預定圖框準則或第二預定圖框準則，如下文將論述。
圖20B展示感測元件之例示性輸出信號之圖形顯示的另一表示。不同於圖20A，感測元件之輸出信號可表示為在整個圖框內恆定。因此，在一些實施例中，對於一個圖框，可將感測元件視為具有一個值。當在一個圖框期間發生多個帶電粒子到達事件時，信號強度可高於僅發生一個帶電粒子到達事件時之強度。
圖框速率可係可變的。圖框之週期可隨時間而變化。例如，圖20C展示可表示感測元件及電路之輸出信號的另一曲線圖。在圖20C中，存在複數個圖框F1、F2、F3、F4等等。圖框相比於彼此可具有不同之週期。圖框之週期可設定成適應正偵測之帶電粒子束的信號強度。在一些實施例中，適應可在後續圖框中發生。例如，可判定第一圖框，且接著可基於來自第一圖框之資訊來調整第二圖框。在一些實施例中，適應可在同一圖框內發生。例如，可判定第一圖框且可同時調整第一圖框。在一些實施例中，可使用對圖框之實時調整，此可有助於降低偵測輸出信號中之錯誤率。
週期可經設定，從而使得在一個週期中計數一個帶電粒子。最初可基於用於收集帶電粒子之時間週期來設定週期。亦可以其他方式初始化週期。此後，下一圖框之週期可相同或不同。在一些實施例中，可使用迭代方法。例如，在圖20C中，可基於用於收集帶電粒子之時間週期將第一圖框F1設定成具有某一週期。相同週期可用於下一圖框F2。若在圖框F2中未偵測到帶電粒子，則在下一圖框中可將圖框週期遞增至較長週期。在圖框F3中，偵測到帶電粒子。此後，在圖框F4中，使用相同週期，且可偵測到兩個帶電粒子。因為偵測到多於一個帶電粒子，所以可在下一圖框中將圖框週期遞減至較短週期。在圖框F5中，未偵測到帶電粒子，且因此在圖框F6中，使用較長週期。
現參考圖21A，其展示可耦接至電路之感測元件之輸出信號相對於第一臨限值T1之表示。第一臨限值T1可經設定以便濾除雜訊。例如，第一臨限值T1可設定成大於0，且小於或等於對應於帶電粒子到達事件之預定能量的量之值的值。第一臨限值T1可用於判定輸出信號為偵測信號，而非諸如由干擾、暗電流等引起之雜訊。
現參考圖21B，其展示可耦接至電路之感測元件之輸出信號相對於第一臨限值T1及第二臨限值T2之表示。第一臨限值T1可類似於上文經設定以便濾除雜訊。第二臨限值T2可經設定以便在具有不同能量特性的不同類型之帶電粒子之間進行區分。例如，第二臨限值T2可經設定以便區分次級電子與經散射電子。可提前判定第二臨限值T2之值。當圖21B之曲線圖的縱座標軸以電子伏特表示時，第二臨限值T2可設定成例如由SEM系統賦予之加速度能量(例如，E_acc)加上50eV的值。因此，具有小於或等於第二臨限值T2之能量的電子可判定為次級電子，且具有高於第二臨限值T2之能量的電子可判定為經散射電子且相應地進行計數。
現參考圖21C，其展示可耦接至電路之感測元件之輸出信號相對於第一臨限值T1、第二臨限值T2及第三臨限值T3之表示。在圖21C之表示中，輸出偵測信號可每圖框採取一個值。第一臨限值T1可類似於上文經設定以便濾除雜訊。第二臨限值T2可經設定以便在不同類型之帶電粒子之間進行區分。第三臨限值T3可經設定以便判定感測元件是否接收到多於一個帶電粒子。第三臨限值T3之值可為第二臨限值T2之值的兩倍。
現參考圖22，其展示圖框之統計結果的例示性表示。在一些實施例中，偵測系統之控制器可經組態以在每一圖框處執行統計分析。例如，偵測器之感測元件可輸出至控制器。感測元件可連接至電路。控制器可經組態以自每一感測元件接收輸出，並在逐圖框之基礎上組織每一感測元件之輸出。在一個圖框之後，控制器可自多個感測元件收集與射束光點相關聯之輸出。例如，控制器可自邊界線350內可含有之第一組感測元件收集輸出，如上文參考圖3F所論述。控制器可在彼圖框處基於每一感測元件之輸出的資訊來執行統計分析。作為實例，圖22針對一個圖框在縱座標軸上展示帶電粒子計數且在橫座標軸上展示能量位準。能量位準可對應於由第一組感測元件在一個圖框中接收之帶電粒子的所有不同能量位準。例如，能量位準可對應於上文關於圖20A所論述之能量位準E1、E2、E3、E4。雖然圖22說明四個此等能量位準，但應瞭解，可提供並分析不同數目個單獨能量位準。帶電粒子之計數可對應於由第一組感測元件在一個圖框中偵測到之所有帶電粒子。
可判定其他類型之統計。例如，可判定以下：處於特定能量位準之帶電粒子數目占所有所接收帶電粒子之比例；一個感測元件中接收之帶電粒子數目占第一組中所接收之總帶電粒子的比例等等。
雖然圖22將例示性統計結果展示為直方圖，但可使用各種形式之表示。例如，統計分析可提供散點圖。
在一些實施例中，控制器可經組態以在逐像素之基礎上執行統計分析。控制器可經組態以接收每一感測元件之輸出，並組織對應於SEM影像中之像素的每一感測元件之輸出。例如，在帶電粒子束遍及樣本掃描時，可產生對應於不同像素之感測元件輸出。可在掃描操作期間使用在其所分派時間週期期間獲取之圖框來產生SEM影像中之每一像素。例如，在與像素相關聯之週期期間，可獲取資料之一或多個圖框。因此，對應於像素之資訊可包括於一或多個圖框中。如本文中所使用，術語「像素」可指經成像之樣本表面上的單位區。因此，SEM影像可包括像素圖，像素中之每一者對應於樣本表面上之一位置。成像解析度越大(或例如，樣本表面上之視場越大)，像素之數目越大。
圖23展示線上之複數個像素的表示。可根據掃描圖案(諸如樣本表面上之所關注區域的光柵掃描)來組織像素。每一像素可與某一時間處之感測元件輸出的資料相關聯。每一像素可與一或多個感測元件之資料相關聯。如上文所論述，一個像素可包含與感測元件輸出相關之資料的一或多個圖框之資料。
對於待用於SEM影像中之複數個像素，可在逐像素之基礎上基於與像素相關聯之資訊來執行統計分析。例如，控制器可經組態以通過耦接至感測元件中之每一者的各別電路來接收感測元件之輸出。對於一個像素，控制器可自感測元件收集與射束光點相關聯且在與該像素相關聯之時間週期內的輸出。例如，像素之時戳可對應於帶電粒子束成像工具之初級電子束遍及樣本表面上之一位置進行掃描的時間。控制器可自邊界線內可含有之第一組感測元件收集輸出，例如如上文參考圖3F所論述。控制器可基於每一感測元件在與像素相關聯之一或多個圖框中的輸出之資訊來執行統計分析。作為實例，圖23在左側上展示與一個像素X1相關聯之感測元件輸出。感測元件輸出可以諸如基於統計分析而相對於能量位準標繪之帶電粒子計數的資訊來表示。相對於能量位準標繪之帶電粒子計數的資訊可係基於複數個圖框之資訊。例如，在圖23中，存在與像素X1相關聯的兩個圖框之資訊。在不同之掃描時間點處，可提供與另一像素相關聯之感測元件輸出。例如，圖23在右側上展示與另一像素X2相關聯之感測元件輸出。對於像素X2，可僅存在與像素相關聯的一個圖框之資訊。
在包括相對於能量位準標繪之帶電粒子計數的資訊之表示中，可基於掃描中所收集之所有複數個像素之資料來判定尺度。橫座標軸之能量位準可包括掃描中所收集之帶電粒子的所有能量位準。影像中之每一像素的尺度可保持恆定。例如，尺度可經判定，從而使得可避免灰階失真。此外，在帶電粒子檢查工具之相同設定下，所獲取之所有影像可設定成具有相同尺度。因此，可避免影像之間的灰階失真。
根據本發明之一些實施例，可產生指示入射帶電粒子之能譜的資訊。此資訊可用於產生帶電粒子束成像中之影像(諸如SEM影像)的像素。
例如，總數值輸出可用於產生SEM影像中之一個像素，諸如(可用於習知SEM中的類型的)灰度影像。亦即，入射帶電粒子之總計數可對應於像素之灰階。帶電粒子之總計數可對應於強度。另外，可添加色彩資訊。例如，有色光為人眼可見且對應於大約390至700 nm之波長或大約1.63至3.26 eV之光子能量的電磁光譜部分。以類似於可見色彩(諸如紅色、橙色、黃色、綠色、藍色及紫色)對應於某些能量位準之方式，可將色彩值指派給SEM影像中之像素。例如，可基於在逐像素基礎上分析的感測元件輸出之統計分析來判定SEM影像中之每一像素的RGB值。RGB值可係基於處於特定能量位準的所接收帶電粒子之數目。
在一些實施例中，自樣本接收到之輻射光譜可由處於離散能帶間隔之入射帶電粒子的計數表示。可提前或基於例如統計分析來判定能量位準之間隔。在一些實施例中，間隔可係基於包括例如臨限值T1、T2及T3之臨限值。
在一些實施例中，感測元件輸出之統計分析可包括藉由諸如F(x)之函數來提供輻射光譜之近似值，其中x為能量位準。色彩規範可直接自該函數變換成色彩資訊，諸如色域之RBG值。
雖然上文已論述RGB色彩模型，但在一些實施例中，可使用其他色彩表示，諸如HSL(色調、飽和度、亮度)或HSV(色調、飽和度、值)。
在一些實施例中，可獲得資訊收集及顯示之額外自由度。可將色彩添加至SEM影像以表示額外性質，諸如材料性質或微結構以及其他性質。
符合上文描述之控制器的實例包括圖1之控制器109。控制器109可為亦包括影像獲取器120及儲存器130之影像處理系統199的部分(見圖2B)。在一些實施例中，控制器109可為可執行影像獲取之功能的獨立控制單元。
現參考圖24，其說明例示性週期判定方法之流程圖。控制器(例如，圖1之控制器109)可經程式化以實施圖24之流程圖的一或多個區塊。在步驟S101中，可開始帶電粒子成像。在步驟S102中，將處理週期設定為初始值。處理可包含以下中的一或多者：作出帶電粒子計數判定、判定第一組感測元件、判定第二組感測元件及執行影像處理等。
在步驟S103中，控制器可接收與感測元件輸出相關之資料圖框。圖框可包含來自偵測器之可在每感測元件之基礎上連接至電路的複數個感測元件的輸出。因此，控制器可接收各自對應於個別感測元件在一個圖框中之輸出的複數個偵測信號。
在步驟S104中，可判定在圖框內入射於偵測器上之帶電粒子數目。步驟S104可包含判定在圖框內入射於偵測器之複數個感測元件中之每一感測元件上的帶電粒子之數目。帶電粒子之數目可為總數目。
在步驟S105中，可判定接收到至少一個帶電粒子之感測元件數目是否大於或等於第一數目。第一數目可係基於第一預定圖框準則。例如，第一數目可為對應於基於帶電粒子束工具(諸如圖1之設備100)之參數的標準電子束光點大小的感測元件之數目。圖24之步驟S105的判定亦可呈比例之形式。例如，步驟S105可包含判定是否至少A%之感測元件接收到至少一個帶電粒子。
當在步驟S105中作出否定判定時，程序可行進至步驟S107。在步驟S107中，可調整週期。例如，可使週期較長，從而使得較多感測元件可在一個圖框中接收到至少一個帶電粒子。週期可遞增預定量。此後，程序可返回至步驟S103。
另一方面，當在步驟S105中作出肯定判定時，程序可行進至步驟S106。在步驟S106處，程序可結束。在一些實施例中，可後接另一程序。
方法可在進行或不進行各種修改之情況下包括圖24之流程圖的元素。例如，與步驟S104同時，可判定可經提供以便涵蓋並分組接收至少一個帶電粒子之感測元件的邊界線。接收至少一個帶電粒子之感測元件可與相同帶電粒子束光點相關聯。例如，與相同射束光點相關聯之感測元件可彼此鄰近。
在一些實施例中，步驟S105中作出之判定可每圖框進行一次。在一些實施例中，可針對複數個圖框進行一次該判定。例如，並非在每一圖框之後判定是否調整圖框之週期，步驟S105之判定可在預定數目個圖框之後進行。因此，對於該預定數目個圖框，圖框可具有相同週期，其後可作出判定以調整週期。
現參考圖25，其說明例示性週期判定方法之流程圖。控制器(例如，圖1之控制器109)可經程式化以實施圖25之流程圖的一或多個區塊。圖25之程序可在步驟S201處開始。該程序可直接後接在圖24之步驟S106後。
在步驟S202中，控制器可接收感測元件輸出之圖框。圖框可包含來自偵測器之複數個感測元件的輸出。因此，控制器可接收各自對應於個別感測元件在一個圖框中之輸出的複數個偵測信號。
在步驟S203中，可判定在圖框內入射於偵測器上之帶電粒子數目。步驟S203可包含判定在圖框內入射於偵測器之複數個感測元件中之每一感測元件上的帶電粒子之數目。
在步驟S204中，可判定接收到多於一個帶電粒子之感測元件的數目是否小於或等於第二數目。數目可呈比例之形式。例如，步驟S204可包含判定是否不超過B%之感測元件接收到多於一個帶電粒子。第二數目可係基於第二預定圖框準則。例如，第二數目可係基於預定量測線性要求。在一些實施例中，第二數目可係基於對應於入射帶電粒子計數之輸出影像信號的線性。例如，當傳入帶電粒子束過於密集以致帶電粒子計數能力不堪重負時，感測元件輸出可展現非線性行為。當多於一個帶電粒子在一個圖框內入射於感測元件上時，感測元件可展現非線性輸出行為。預定準則可係基於所要量測線性位準，從而使得接收到多於一個帶電粒子之感測元件數目受到限制。
當在步驟S204中作出否定判定時，程序可行進至步驟S206。在步驟S206中，可調整週期。例如，可使週期較短，從而使得較少感測元件將在一個圖框中接收到多於一個帶電粒子。週期可遞減預定量。此後，程序可返回至步驟S202。
另一方面，當在步驟S204中作出肯定判定時，程序可行進至步驟S205。在步驟S205處，程序可結束。在一些實施例中，可後接其他處理。
方法可在進行或不進行各種修改之情況下包括圖25之流程圖的元素。例如，與步驟S203同時，可判定可經提供以便涵蓋並分組接收到多於一個帶電粒子之感測元件的邊界線。接收到多於一個帶電粒子之感測元件可與帶電粒子束光點之高強度區相關聯。
應瞭解，圖24及圖25之兩程序皆可併入至一個控制常式中。例如，圖24之程序流程可經修改，從而使得圖25之區塊S204及S206可並行於區塊S105及S107操作。
此外，控制常式可包含額外處理，諸如基於與第一或第二預定準則相關之判定，判定調整帶電粒子束設備之設定或結構。現參考圖26，其說明例示性判定方法之流程圖。圖26之程序可在步驟S301處開始。
在步驟S302中，控制器(例如，圖1之控制器109)可接收與感測元件輸出相關之資料圖框。圖框可包含來自偵測器之可在每感測元件之基礎上連接至電路的複數個感測元件的輸出。因此，控制器可接收各自對應於個別感測元件在一個圖框中之輸出的複數個偵測信號。
在步驟S303中，可判定在圖框內入射於偵測器上之帶電粒子數目。步驟S303可包含判定在圖框內入射於偵測器之複數個感測元件中之每一感測元件上的帶電粒子之數目。
在步驟S304中，控制器可判定是否已滿足第一準則。例如，可判定接收到多於一個帶電粒子之感測元件的數目是否小於或等於第一數目。步驟S304可包含判定是否不超過B%之感測元件接收到多於一個帶電粒子。
當在步驟S304中作出肯定判定時，程序可行進至步驟S305。在步驟S305中，控制器可判定是否滿足第二準則。例如，可判定接收到至少一個帶電粒子之感測元件的數目是否大於或等於第二數目。步驟S305可包含判定是否至少A%之感測元件接收到至少一個帶電粒子。
當在步驟S304中作出否定判定時，程序可行進至步驟S307。步驟S304中之否定判定可意謂應調整第一及第二準則。例如，步驟S304中之否定判定可意謂數目B%可能設定為過低或數目A%可能設定為過高。亦可意謂射束光點內之帶電粒子分佈並不充分均勻。在步驟S307中，可進行調整。可進行調整，從而使得射束光點內之帶電粒子分佈可變得較均勻。調整可包含使帶電粒子束設備中之投影系統散焦。例如，投影系統可經組態以在一定程度上使射束散焦。此外，帶電粒子束設備之放大率可經改變以放大射束光點。亦可進行其他調整。例如，可使圖框週期較短。此後，程序可返回至步驟S302。
在步驟S305中，當作出否定判定時，程序可行進至步驟S308。在步驟S308中，可調整數目A%及B%。亦可進行其他調整。例如，可使圖框週期較長。此後，程序可返回至步驟S302。
當在步驟S305中作出肯定判定時，程序可行進至步驟S306。在步驟S306處，程序可結束。
圖框適應可在當前圖框週期已結束之後進行。例如，可回應於判定在當前圖框內感測器輸出並不滿足準則之情況而在後續圖框中進行調整。可縮短或延長後續圖框，例如如在上文所論述之實例中。然而，在一些實施例中，可實時進行圖框適應。可針對當前圖框週期作出判定。可判定縮短當前圖框，或延長該圖框。可例如在感測器輸出歸因於當前圖框之週期而無法滿足準則時作出判定。
現參考圖27，其說明例示性週期判定方法之流程圖。控制器(例如，圖1之控制器109)可經程式化以實施圖27之流程圖的一或多個區塊。在步驟S401中，程序可開始。步驟S401可後接在諸如圖24、圖25或圖26之處理後。自步驟S401，帶電粒子成像可開始或可已在進行中。圖框之週期可設定成諸如來自先前圖框處理之值或已初始化成預定初始值。
圖24或圖25之處理可帶來可應用於當前圖框之後的下一資料圖框之調整。在此處理中，即使存在調整，當前圖框仍可在由控制器接收到資料之後結束。然而，在圖27之處理中，在接收到資料之後，當前圖框可未必結束。若例如尚未滿足準則，則可對當前圖框進行調整，且接著反映該調整之經更新資料可經傳輸至控制器。當傳輸至控制器之資料滿足準則時，接著當前圖框可結束。
繼續圖27之程序，在步驟S402中，控制器可判定當前圖框之性質。當前圖框之性質可包括圖框週期。步驟S402可包括自儲存器讀取值。步驟S402亦可包括判定與當前圖框相關之性質，諸如在當前圖框期間操作之SEM系統的成像條件。
在步驟S403中，控制器可接收與感測元件輸出相關之資料圖框。圖框可包含來自偵測器之可在每感測元件之基礎上連接至電路的複數個感測元件的輸出。因此，控制器可接收各自對應於個別感測元件在一個圖框中之輸出的複數個偵測信號。
在步驟S404中，可判定在圖框內入射於偵測器上之帶電粒子數目。步驟S404可包含判定在圖框內入射於偵測器之複數個感測元件中之每一感測元件上的帶電粒子之數目。
在步驟S405中，可基於所接收輸出信號、當前圖框之性質或先前判定之其他性質來判定是否可滿足準則。準則可包括第一預定圖框準則或第二預定圖框準則，如上文關於圖24及圖25所論述。例如，步驟S405可包括判定是否至少A%之感測元件接收到至少一個帶電粒子，或是否不超過B%之感測元件接收到多於一個帶電粒子。在圖27之步驟S405中，可基於當前圖框性質判定來自陣列之感測元件的輸出將不滿足準則。例如，可判定當前圖框具有過於短之週期，使得在當前圖框內接收到至少一個帶電粒子之感測元件數目將不會大於第一數目。可基於針對特定位準之射束電流判定的電子到達事件之平均數目來判定當前圖框週期過短。可判定在使用例如4 nA電子束之當前成像條件下，將不可能多於第一數目個感測元件接收到多於一個電子，此係因為電子到達事件將過於稀少。步驟S405可包括基於信賴等級之判定。在一些實施例中，步驟S405中之判定可係基於步驟S402、S403或S404中收集之資訊。步驟S405可包括基於第一預定圖框準則(例如，至少A%之感測元件接收到至少一個帶電粒子)及第二預定圖框準則(例如，不超過B%之感測元件接收到多於一個帶電粒子)兩者之判定。可在並行或單獨程序流程中作出判定。例如，可在一個步驟中一起判定是否可滿足第一及第二預定圖框準則，或可單獨地判定是否可滿足第一預定圖框準則且接著判定是否可滿足第二預定圖框準則，或反過來。
當在步驟S405中作出否定判定時，程序可行進至步驟S406。在步驟S406中，可調整當前圖框之週期，或可進行對圖框之其他調整。例如，可使週期較長，從而使得較多感測元件可在一個圖框中接收到至少一個帶電粒子。所進行之調整量可與可例如由於步驟S405中作出之判定而預期的差額量成比例。在調整當前圖框之後，程序可返回至步驟S403。
當在步驟S405中作出正面判定時，程序可行進至步驟S410而無需調整週期，且程序可結束。在一些實施例中，可後接其他處理。例如，可相對於當前圖框結束程序且可針對新圖框重複該程序。
方法可在進行或不進行各種修改之情況下包括圖27之流程圖的元素，例如上文關於圖24、圖25及圖26所論述之彼等修改。此外，雖然上文實例論述縮短當前圖框週期，但亦可存在延長當前圖框週期。在一些實施例中，亦可存在判定接收到多於一個帶電粒子之感測元件數目是否小於或等於第二數目之步驟，其類似於上文關於圖25所論述之步驟S204或上文關於圖26所論述之步驟S305。在一些實施例中，可反覆地進行步驟S403至S406。
在一些偵測器中，偵測程序可包括具有固定順序之兩個步驟。該兩個步驟可用於判定導降於偵測器上之次級電子束的強度。此等步驟可連同或代替諸如上文所論述之彼等程序的週期判定程序使用。可存在例如識別射束光點在偵測器表面上之邊界的第一步驟。且可存在基於對應於射束光點之經分組感測元件而判定電子束之強度的第二步驟。可自所判定射束強度導出指示樣本表面之資訊。
若電子束以固定投影圖案入射於偵測器上，則上文所提及的處於固定順序之兩個步驟可用於判定射束強度。然而，若電子束在偵測器上之投影圖案存在變化或波動，則可能出現複雜情況。例如，當電子束之電子分佈在偵測器之感測元件陣列上的多個不鄰近感測元件上時，判定電子束之強度可變得困難。當射束電流例如較低且相對少數目個電子在較大區域上入射於感測元件陣列上時，可能出現此等情況。在電子到達速率較低之情況中，感測元件上之個別電子到達事件可能稀少且可能散佈在較寬區域上。如上文所論述，歸因於電子具有可取決於例如電子之初始動能及發射角度的不同軌跡，次級電子束中之電子之導降位置的幾何散佈可較大。
現參考圖28A，其說明帶電粒子束設備可使初級帶電粒子束以一光柵圖案在樣本表面上進行掃描之情況。射束可在樣本之表面上連續地進行掃描。射束掃描路徑可對應於可用於構成經掃描影像之像素X
i，其中i為索引。如圖28B中所展示，在偵測器之感測元件陣列2100中，在為T
1之掃描時間T處，可存在接收到入射帶電粒子之感測元件2101。偵測器可經組態以用於帶電粒子計數，且因此，特定時刻處之帶電粒子到達速率可相對低。在初級帶電粒子束遍及樣本之表面進行掃描時，可產生入射於偵測器上之次級或經散射帶電粒子。次級帶電粒子束中之帶電粒子的導降位置之分佈可相對寬。因此，在時間T
1處，感測元件2101可接收到入射帶電粒子。然而，在下一偵測圖框中(例如在如圖28C中所示之時間T
2處)，帶電粒子可入射於感測元件陣列2100之不同區上。如圖28C中所展示，在為T
2之掃描時間T處，可存在各自在取樣週期內接收到入射帶電粒子之感測元件2102及感測元件2103。接下來，如圖28D中所展示，在為T
3之掃描時間T處，可存在在下一圖框內接收到入射帶電粒子之感測元件2104。此外，如圖28E中所展示，在為T
4之掃描時間T處，可存在各自在又一圖框內接收到入射帶電粒子之感測元件2105及感測元件2106。儘管感測元件2101、2102、2103、2104、2105及2106可未必彼此鄰近，但其可皆與同一次級帶電粒子束相關聯，且因此，可需要將其中一些分組在一起以判定入射於偵測器上之次級射束的強度。
在一些偵測系統中，當帶電粒子到達事件遍及包括多個感測元件之較寬區發生時，可能難以將感測元件與一個帶電粒子束光點相關聯。此外，在一些偵測系統中，可存在同時掃描樣本上之多個位置的初級帶電粒子束之多個小射束，且因此，可存在多個次級帶電粒子束入射於偵測器上。因此，在區分次級帶電粒子到達事件與不同射束時可能出現其他複雜情況，此可能需要單獨地分組感測元件。另外，歸因於分組感測元件之要求，偵測器之靈活性可受限。若次級帶電粒子束之投影圖案在偵測器表面上並不恆定(例如在抗偏轉單元未適當地起作用時，此可導致投影圖案在偵測器表面上快速移動)，則可難以追蹤射束。包括諸如分組感測元件之處理的需要可妨礙對投影圖案移動之追蹤能力且可引入偵測錯誤。
本發明之一些實施例可提供無需在帶電粒子計數之前分組感測元件之偵測程序。實情為，可在已計數帶電粒子且已儲存表示特定時刻處之偵測器狀態的資料之後執行分組。在一些實施例中，時戳可與感測元件資料相關聯。對應於特定時戳之感測元件資料可與掃描時間相關，以將感測元件資料與樣本表面上之掃描位置相關聯。例如，包括特定時戳之感測元件資料可與樣本表面之SEM影像的像素相關聯。
包括複數個感測元件之偵測器可以多種計數模式操作。電路可連接至感測元件，且電路可經組態以執行信號及資料處理。電路可建置於感測元件中。計數方法可係基於自連接至感測元件之電路輸出的信號。可提供複數個電路，其中電路中之每一者連接至感測元件陣列中之一各別者。
作為計數模式之實例，可存在第一模式，其中感測元件在重設之前可僅計數至多一個入射帶電粒子，而不鑑別入射帶電粒子能量。重設可涉及重設感測元件或其相關聯電路兩者。如本文中所使用，短語「重設感測元件」可指重設感測元件或其相關聯電路。在第二模式中，感測元件可在重設之前計數入射帶電粒子之數目，而不鑑別入射帶電粒子能量，直至計數器滿為止。該等數目可包括預定義數目。預定義數目可為一個。感測元件可在計數器滿之後停止計數帶電粒子。若又一帶電粒子在計數器滿之後但在下一重設之前到達，則可設定溢流旗標。在第三模式中，感測元件可根據預定義能量位準計數帶電粒子。能量範圍可包括例如零至第一預定義能量位準、第一預定義能量位準至另一預定義能量位準(等等)，及高於最高預定義能量位準。在感測元件重設之前，在每一範圍內僅可計數至多一個帶電粒子。在第四模式中，感測元件可根據預定義能量位準計數帶電粒子，且當在一能量範圍中接收到多於預定數目個帶電粒子時，可針對彼能量範圍設定溢流旗標。在一些實施例中，對應能量範圍之預定數目可為零個或一個。將進一步如下描述上文模式及其他。
參考圖29A及圖29B，其說明符合本發明之實施例的用於操作偵測器或偵測系統之第一計數模式。感測元件可偵測入射帶電粒子之能量。連接至感測元件之電路可處理感測元件之輸出。如圖29A中所展示，感測元件及電路可基於時間輸出偵測信號。圖29A為相對於橫座標軸上之時間標繪的縱座標軸上之任意單位的偵測信號強度之曲線圖。感測元件處之帶電粒子到達事件可在時間點T
1、T
2及T
3處發生。偵測器可具有經組態以偵測帶電粒子到達事件之感測元件及電路。例如，感測元件可經組態以回應於入射帶電粒子到達感測元件處而產生信號脈衝，該信號脈衝可係歸因於在感測元件中產生了電子-電洞對，且其可經饋送至電路。電路可在判定帶電粒子已到達感測元件處之後記錄帶電粒子到達事件。圖29B展示在時間點T
1、T
2及T
3中之每一者處，可記錄帶電粒子(諸如電子)到達事件。時間點T
1、T
2及T
3處之事件中之每一者(例如圖29B中所示之彼等事件)可對應於「計數」。帶電粒子之計數可包括已在感測元件處發生帶電粒子到達事件之指示。計數可指示一數目個帶電粒子已到達感測元件處，該數目為總數目。與帶電粒子到達事件相關聯之資料可包括帶電粒子到達事件之記錄時間。時間可為系統時間。在一些實施例中，時間可係基於偵測系統之全域時脈循環。在一些實施例中，時間可係基於每一個別感測元件處運行之局部時間。時間可與電子束工具之初級電子束之掃描時間相關。與帶電粒子到達事件相關聯之資料亦可包括指示感測元件陣列當中之哪個感測元件接收到帶電粒子之識別符。因此，亦可記錄偵測器表面上之位置。
在一些實施例中，在第一計數模式中，偵測器可經組態以在重設之前僅計數感測元件中之至多一個帶電粒子到達事件。偵測器可經組態以計數該一個帶電粒子到達事件，而不鑑別該一個帶電粒子到達事件之能量。偵測器可回應於例如在感測元件中偵測到一定量的能量而計數帶電粒子到達事件。感測元件之重設可在偵測圖框結束時進行。重設亦可包括重設連接至感測元件之電路。
在一些實施例中，在第一計數模式中，若帶電粒子到達事件快速連續地發生，則可發生錯誤計數。例如，帶電粒子可在感測元件或其相關聯電路已重設之前，在之前粒子之後不久到達感測元件處，且因此後續帶電粒子可未經計數。亦即，在實際上已兩個粒子到達感測元件處時，帶電粒子計數之數目可判定為一個。可藉由使用例如第二計數模式來解決此錯誤計數。應注意，在一些實施例中，感測元件陣列可經設計且經大小設定，從而使得用於預期應用(例如，可使用之射束電流範圍)之鄰近帶電粒子之後續到達時間充分長，使得此錯誤計數之機率可較低。
圖30A及圖30B說明符合本發明之實施例的用於操作偵測器或偵測系統之第二計數模式。如圖30A中所展示，感測元件及電路可基於時間輸出偵測信號，且感測元件處之帶電粒子到達事件可在時間點T
1、T
2、T
3及T
4處發生。在時間T
2處，帶電粒子可在感測元件或其相關聯電路已重設之前到達。然而，並非忽略後續帶電粒子到達事件，偵測器可設定溢流旗標。溢流旗標可指示又一帶電粒子已到達感測元件處。溢流旗標可由感測元件及電路處產生之信號歸因於後續帶電粒子到達事件而增大觸發。
溢流可包括第一類型之溢流。當一個帶電粒子到達感測元件處，且後續帶電粒子在感測元件及電路不能對後續帶電粒子到達事件作出適當回應之狀態中到達時，可遇到第一類型之溢流。此可歸因於當後續帶電粒子到達時，電路正在進行對第一帶電粒子到達事件之處理。電路可不能處理後續帶電粒子到達事件之輸出，直至已完成對第一帶電粒子到達事件之處理為止，且可藉由例如設定溢流旗標而將後續帶電粒子到達事件簡單地記錄為溢流事件。第一帶電粒子及後續帶電粒子可處於相同或不同之能量位準範圍中。帶電粒子到達事件之處理輸出可包括判定帶電粒子之能量位準。因此，當後續帶電粒子到達事件經判定為溢流事件時，後續帶電粒子之能量位準可被忽略。若例如後續帶電粒子到達事件在第一帶電粒子到達事件之處理開始之前發生，則可不設定溢流旗標，且仍可識別並計數在極短時間週期內一個接一個到達之該兩個傳入帶電粒子。例如，可產生幅值對應於單個次級帶電粒子到達事件加上單個經反向散射帶電粒子到達事件之幅值的事件信號，且因此，可判定次級及經反向散射粒子已到達。
溢流亦可包括第二類型之溢流。當連接至感測元件之電路的計數器處於溢流狀態(諸如第二計數模式)時，可遇到第二類型之溢流。在一些實施例中，當連接至感測元件之電路的用於計數特定能量範圍中之帶電粒子的計數器處於溢流狀態(諸如如下文將論述之第四計數模式)時，可遇到第二類型之溢流。溢流旗標可係基於例如第二計數模式或第四計數模式中的第二類型之溢流。偵測器可經組態以基於第二類型之溢流而重設感測元件及其相關聯電路。
在一些實施例中，在第二計數模式中，偵測器可經組態以計數入射於偵測器中之感測元件陣列之感測元件上的帶電粒子之數目。偵測器可經組態以將帶電粒子之數目計數為離散帶電粒子到達事件。偵測器可經組態以計數帶電粒子之數目，而不鑑別帶電粒子到達事件之能量位準。偵測器可回應於偵測到由例如感測元件接收到一定量的能量而計數帶電粒子到達事件。偵測器可回應於由感測元件接收到之能量相對於偵測到帶電粒子到達事件時之能量增大而偵測到溢流狀態。感測元件之重設可在偵測圖框結束時進行。偵測器可設定溢流旗標，其可指示另一帶電粒子已在與已偵測到帶電粒子到達事件相同之偵測圖框期間到達。
在第一計數模式及第二計數模式中，可計數帶電粒子，而不考慮入射帶電粒子之能量。因此，不論帶電粒子為經反向散射電子還是次級電子，帶電粒子到達事件可簡單地記錄為到達事件。
圖31A及圖31B說明符合本發明之實施例的用於操作偵測器或偵測系統之第三計數模式。如圖31A中所展示，感測元件及電路可基於時間輸出偵測信號，且感測元件處之帶電粒子到達事件可在時間點T
1、T
2、T
3及T
4處發生。帶電粒子可具有不同的能量位準。可設定單獨的能量位準臨限值。可設定單獨的能量位準臨限值中之一臨限值以區分雜訊與偵測信號。例如，偵測器可經組態以不計數能量大於零但小於第一能量臨限值E1之帶電粒子。偵測器可經組態以計數能量大於或等於第一能量臨限值E1且小於第二能量臨限值E2之帶電粒子。偵測器可進一步經組態以計數能量大於或等於第二能量臨限值E2且小於第三能量臨限值E3之帶電粒子。偵測器可進一步經組態以計數能量大於或等於第三能量臨限值E3之帶電粒子。將理解，能量範圍之界限可經修改，例如範圍可定義為大於第一能量臨限值E1且小於或等於第二能量臨限值E2。亦即，在一些實施例中，範圍可設定為E1＜x≤E2。在一些實施例中，範圍可設定為E1＜x＜E2。在一些實施例中，範圍可設定為E1≤x≤E2等等。
在一些實施例中，在第三計數模式中，偵測器可經組態以在重設之前針對特定能量範圍僅計數感測元件中之至多一個帶電粒子到達事件。偵測器可回應於在感測元件中偵測到對應於一能量範圍之能量位準而計數該能量範圍中之帶電粒子到達事件。偵測器可回應於偵測到感測元件之輸出信號對應於一能量範圍而計數該能量範圍中之帶電粒子到達事件。感測元件之重設可在偵測圖框結束時進行。
在一些實施例中，偵測器可經組態以僅計數某一或某些能量範圍之帶電粒子到達事件。例如，連接至感測元件之電路可經組態以僅計數對應於能量範圍E1＜x≤E2之帶電粒子到達事件，而忽略對應於其他能量範圍之事件。
圖31B展示在時間點T
1、T
2、T
3及T
4中之每一者處，可記錄電子到達事件。與電子到達事件相關聯之資料可包括能量位準及電子到達事件之記錄時間。可針對不同能量位準進行多次記錄。例如，偵測器可在第一時間處計數第一帶電粒子到達事件，其中第一帶電粒子具有第一能量，並亦在第一時間處或附近計數第二帶電粒子到達事件，第二帶電粒子相比於第一帶電粒子具有處於不同能量範圍之第二能量。
圖32A及圖32B說明符合本發明之實施例的操作偵測器或偵測系統之第四計數模式。如圖32A中所展示，感測元件及電路可基於時間輸出偵測信號，且感測元件處之帶電粒子到達事件可在時間點T
1、T
2、T
3、T
4、T
5及T
6處發生。帶電粒子可具有不同之能量位準。
圖32B展示在時間點T
1、T
3及T
4中之每一者處，可記錄電子到達事件。與電子到達事件相關聯之資料可包括能量位準及電子到達事件之記錄時間。可針對不同能量位準進行多次記錄。例如，偵測器可在第一時間處計數第一帶電粒子到達事件，其中第一帶電粒子具有第一能量，並亦在第一時間處或附近計數第二帶電粒子到達事件，第二帶電粒子相比於第一帶電粒子具有處於不同能量範圍之第二能量。
在時間T
2處，與之前帶電粒子處於相同能量範圍之帶電粒子可在感測元件或其相關聯電路已重設之前到達。感測元件可回應於時間T
2處發生之帶電粒子到達事件而設定溢流旗標。溢流旗標可指示又一帶電粒子已到達感測元件處。溢流旗標可特定針對於一能量範圍。當在感測元件或其相關聯電路已重設之前，在已偵測到處於相同能量範圍之先前帶電粒子時偵測到一帶電粒子時，可觸發溢流旗標。
類似地，在時間T
6處，處於與已在偵測圖框中於感測元件處接收到之帶電粒子相同能量範圍之帶電粒子可在感測元件或其相關聯電路已重設之前到達。然而，在時間T
5處，處於與之前帶電粒子不同能量範圍之帶電粒子可在感測元件或其相關聯電路已重設之前到達。在此情況下，偵測器仍可記錄帶電粒子已到達，而不觸發溢流旗標。時間T
6處發生之帶電粒子到達事件可觸發溢流旗標，如圖32B中所展示。前述內容可包括偵測器經組態以計數第一能量範圍之帶電粒子到達事件的數目，並在感測元件中遇到溢流時設定溢流旗標之實例。前述實例中之帶電粒子數目可為一個。然而，在一些實施例中，該等數目可為零個或可為多於一個。此外，偵測器可經組態以計數不同能量範圍中之相同或不同數目個帶電粒子。
使用不同能量位準臨限值可用於區分不同類型之帶電粒子。例如，在一些實施例中，其可用於將經反向散射與次級電子彼此區分。
對入射帶電粒子能量之比較可係基於參考值。可提供包括例如比較器之電路系統。比較器可比較來自感測元件之輸出信號與電路中提供之參考。作為一個實例，在感測元件連接至將輸出電流信號轉換成與入射帶電粒子之能量相當的電壓之元件之情況下，比較器可比較偵測到之電壓與電壓參考。比較器可判定電壓信號高於或低於參考電壓，而從不儲存偵測到之電壓的值。
在一些實施例中，與帶電粒子到達事件相關聯之資料可包括對應於入射帶電粒子之所記錄能量位準。例如，感測元件可連接至可將感測元件之輸出信號轉換成可經儲存之值的類比至數位轉換器。可直接量測並記錄入射帶電粒子之能量。
在一些實施例中，在第四計數模式中，偵測器可經組態以計數入射於偵測器中之感測元件陣列之感測元件上的帶電粒子之數目。偵測器可經組態以將帶電粒子之數目計數為離散帶電粒子到達事件。偵測器可經組態以在重設之前計數特定能量範圍之帶電粒子的數目。偵測器可回應於偵測到由感測元件接收到之能量位準對應於一能量範圍而計數該能量範圍中之帶電粒子到達事件。偵測器可回應於偵測到來自感測元件之輸出信號對應於一能量範圍而計數該能量範圍中之帶電粒子到達事件。偵測器可回應於由感測元件接收到之能量相對於偵測到特定能量範圍中之帶電粒子到達事件時之能量增大而偵測到溢流狀態。感測元件之重設可在偵測圖框結束時進行。感測元件之重設可連同重設其相關聯電路一起進行。偵測器可設定溢流旗標，其可指示另一帶電粒子已在與已偵測到特定能量範圍之帶電粒子到達事件相同之偵測圖框期間到達。
偵測器可包括感測元件陣列及電路，且可以符合上文所論述模式之多種方式操作。電路可包括複數個電路，其中之每一者可連接至陣列中之各別感測元件。陣列中之所有感測元件可以同一模式操作。在一些實施例中，陣列中之感測元件可同時以不同模式操作。與帶電粒子到達事件相關聯之資料可包括使用哪種操作模式之指示符。
在一些實施例中，在由感測元件計數每一入射帶電粒子時可記錄時戳。若僅計數至多一個帶電粒子而未鑑別粒子之能量，則時戳可指示第一帶電粒子在下一重設之前到達之時間。若僅在預定能量範圍中之每一者內計數至多一個帶電粒子，則時戳可指示其相關聯能量範圍內之第一帶電粒子在下一重設之前到達之時間。溢流旗標亦可設定有其對應時戳。
感測元件之重設可以多種方式執行。例如，在第一重設模式中，可同時以固定或變化之週期重設陣列中之所有感測元件。在第二重設模式中，可基於預定區在不同時間點處重設感測元件。在第三重設模式中，可在不同時間點處以固定或變化之週期個別地重設感測元件。在第四重設模式中，可組合上文模式中之一或多者。將如下更詳細地論述此等模式。
第一重設模式可係基於共同重設。可一次重設感測元件陣列中之一些或所有感測元件。例如，可同時重設感測元件陣列中之所有感測元件。可藉由一週期判定重設之速率。週期可係預定的。在一些實施例中，週期可為固定週期。在一些實施例中，週期可發生變化。例如，如上文參考圖20C所論述，圖框之長度可彼此不同。圖框之週期可設定成適應正偵測之帶電粒子束的信號強度。在一些實施例中，週期可包括固定與變化週期之混合。
在一些實施例中，在第一重設模式中，可在每一重設之前儲存來自每一感測元件之資料。可緊接在重設之前儲存資料。因此，可間隔地獲取感測元件陣列之表面的快照。間隔可係固定或變化的。以此方式，偵測器可按時間以偵測圖框速率輸出資料。偵測圖框速率可係基於特定SEM成像圖框速率可需要之條件。
在一些實施例中，在第一重設模式中，重設可基於預定條件進行。預定條件可包括準則，諸如感測元件陣列中之至少A%之感測元件接收到至少一個帶電粒子之條件。預定條件之另一實例可包括感測元件陣列中之至少A%之感測元件遇到溢流之條件。每次進行重設時可記錄時戳。時戳可用於標記對應偵測圖框。
圖33A及圖33B說明符合本發明之實施例的根據第一重設模式之偵測信號。類似於圖29A中所示之例示性實施例，在圖33A中，感測元件處之帶電粒子到達事件可在時間點T
1、T
2及T
3處發生。感測元件可在此等時間點處偵測到帶電粒子到達事件。同時，圖33A亦以恆定圖框速率展示複數個圖框F1、F2、F3及F4。圖框可對應於感測元件之重設。在一些實施例中，重設可由控制器起始。在每一圖框之結束處，可重設感測元件及其相關聯電路。因此，重設可在時間點T
F1、T
F2、T
F3及T
F4處進行。感測元件資料之儲存可在時間點T
F1、T
F2、T
F3及T
F4處或緊接之前進行。雖然圖33A可僅展示一個感測元件之輸出，但應理解，根據第一重設模式之重設可針對陣列之所有感測元件同時進行。
現參考第二重設模式，第二重設模式可係基於針對陣列之一部分感測元件的共同重設。可在不同時間點處重設陣列之不同區中的感測元件。因此，並非可同時重設陣列上之所有感測元件。可提前判定區。例如，可基於偵測器之象限來判定區。在一些實施例中，例如在使用多射束設備之情況下，區可對應於次級帶電粒子束預期導降之偵測器部分。在一些實施例中，區可對應於偵測子區，諸如偵測器244之246、248及250(見圖2A)。在一些實施例中，可實時判定區。區亦可在偵測器之操作期間發生改變。
在第二重設模式中，可一次重設感測元件陣列之一個區中的感測元件。可藉由一週期判定重設之速率。週期可為固定週期或週期可發生變化，例如如上文所論述。在不同區當中，可在不同時間點處進行重設。
在一些實施例中，在第二重設模式中，可在每一重設之前儲存來自區中之每一感測元件的資料。資料可與同一區中之其他感測元件相關聯。可緊接在重設之前儲存資料。因此，可間隔地獲取感測元件陣列之特定區之表面的快照。間隔可係固定或變化的。以此方式，偵測器可基於不同區按時間以偵測圖框速率輸出資料。偵測圖框速率可係基於特定SEM影像圖框速率可需要之條件。
在一些實施例中，在第二重設模式中，重設可基於預定條件進行。預定條件可包括準則，諸如感測元件陣列之區中的至少A%之感測元件接收到至少一個帶電粒子之條件。預定條件之另一實例可包括感測元件陣列之區中的至少A%之感測元件遇到溢流之條件。每次進行重設時可記錄時戳。時戳可用於標記來自特定區之對應偵測圖框。在一些實施例中，偵測器表面上之區之數目可與待偵測之射束數目相關。在一些實施例中，區之數目可與待偵測之射束數目不相關。區之大小及形狀可彼此相同或不同。
雖然圖33A及圖33B可針對一感測元件說明根據第一重設模式之偵測信號，但應瞭解，可根據第二重設模式以類似方式重設與一個區相關聯之多個感測元件。因此，儘管圖33A及圖33B中可展示僅一個感測元件之輸出，但可以類似方式表示其他感測元件輸出。
現參考第三重設模式，第三重設模式可係基於陣列之感測元件的個別重設。可在不同時間點處重設陣列中之每一感測元件。可以固定或變化之週期重設感測元件，例如如上文所論述。
在一些實施例中，在第三重設模式中，可在每一重設之前儲存來自每一感測元件之資料。可緊接在重設之前儲存資料。因此，可間隔地獲取感測元件陣列中之特定感測元件的表面之快照。間隔可係固定或變化的。
第三重設模式中之感測元件重設可係基於預定條件。預定條件可包括例如特定感測元件接收到至少一個帶電粒子。預定條件之另一實例可包括特定感測元件遇到溢流之條件。每次進行重設時可記錄時戳。
圖34A及圖34B說明回應於帶電粒子到達事件而進行感測元件及其相關聯電路之重設的實例。重設可在帶電粒子到達事件之後的預定時間處進行。在一些實施例中，可直接在發生或偵測到帶電粒子到達事件之後起始重設。感測元件上之帶電粒子到達事件可起始可遞增計數器並開始重設操作之回饋迴路。相比於例如圖33A及圖33B，根據圖34A及圖34B之感測元件及其相關聯電路之重設可無關於預定圖框進行。
圖35A及圖35B說明可藉由被動方法進行重設之實例。如圖35B中所展示，在並無主動重設操作之情況下，偵測信號可回應於帶電粒子到達事件而自然衰減。信號之逐漸衰減可包括長拖尾行為。
在一些實施例中，感測元件或其相關聯電路之重設可係被動或主動的。計數偵測器或感測元件自身之重設可包括淬滅。在一些實施例中，可提供淬滅電路。淬滅電路可控制各別感測元件之淬滅。偵測器中之重設可包括重設連接至陣列中之每一感測元件的另一電路，例如計數電路。計數電路可包括類比部分，諸如前端電子件。電路之類比部分的重設可係被動或主動的。計數電路亦可包括數位部分，諸如脈衝高度分析器及定標器。在一些實施例中，電路之數位部分的重設可係主動的。電路或感測元件之主動重設可有利於實現高速度。
在一些實施例中，可實現電子計數，其中不必將感測元件之二極體偏壓至突崩模式或甚至所謂的「蓋革計數」模式以實現增益。歸因於傳入電子之動能，可實現增益。歸因於電子之動能而提供增益可有助於維持偵測器之高速度。另外，在一些實施例中，二極體可經偏壓至突崩模式，其中二極體可具有高速度。在突崩模式中，可減少或避免信號之長拖尾。歸因於突崩效應，速度可甚至高於正常偏壓條件下之二極體。結果，具有感測元件之偵測器可充分快，從而使得來自感測元件之信號將不存在長拖尾。在一些實施例中，可提供用於感測元件及相關信號調節與處理電路之重設機制，以致使偵測器在每一電子到達事件之後返回至初始狀態。
現參考第四重設模式，第四重設模式可使用上文所論述之重設模式的組合。例如，第四重設模式可包括根據第二重設模式及第三重設模式組合地重設感測元件。
在一些實施例中，感測元件之重設可在陣列中之所有感測元件當中均勻地進行。單個感測元件之重設間隔可在圖框之間不同。在均勻地重設陣列之所有感測元件時，所有感測元件可使用相同的重設間隔。然而，在一些實施例中，重設間隔可在感測元件之間不同。
第一至第四重設模式可與上文所論述的偵測器之第一至第四操作模式中之任一者一起使用。可採用多種組合。
偵測器可經組態，使得隨著時間推移，能繼續產生與在感測元件處計數之帶電粒子數目相關的資料。在一些實施例中，可在帶電粒子到達事件之時間處以一時戳自感測元件產生資料。此外，在一些實施例中，可在感測元件重設之時間處以一時戳自感測元件產生資料。此等事件之時戳可彼此不同。基於自感測元件導出之資訊(包括關於每一感測元件之位置的資訊)，可產生由陣列中之感測元件接收到的傳入帶電粒子之運動圖像。可以指定圖框速率及像素解析度將關於帶電粒子到達事件之原始資料轉換成所要格式。可導出關於偵測器上接收之帶電粒子束的強度之資訊。
現參考圖36，其說明偵測表面上之帶電粒子到達事件的效果。在圖36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。在電子衝擊偵測器時，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。例如，可產生可進入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會導致一電子被多次計數或根本未被計數。
在一些實施例中，可進一步減少到達偵測器之偵測表面的電子之錯誤計數。一些錯誤計數可係基於在感測元件之間的邊界附近發生之電子到達事件。在來自SEM之電子光學圓柱之電子到達偵測器之感測表面時，電子進入偵測裝置之位置可隨機分佈。歸因於每一電子進入偵測器之後的離子化過程，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。離子化區中之每一者可具有與每一傳入電子之能量及形成偵測器之材料相關的體積。每一電子進入偵測裝置之位置的隨機性會導致由每一傳入電子誘發之暫時離子化區穿過鄰近感測元件之邊界。因此，偵測器中之多個感測元件可具有對應於特定傳入電子之輸出信號。在基於每感測元件之電子計數裝置中，此會導致錯誤計數。
為解決上文問題，一些實施例可採用以下。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一圖案(諸如網格)配置之感測元件。可以某種方式選擇偵測器中之每一感測元件之大小，使得在任何方向上，感測元件之大小不低於傳入電子之最大穿透深度。感測元件可經組態，使得感測元件之尺寸(例如，長度、寬度、高度)皆不低於最大穿透深度。最大穿透深度可係基於用於形成偵測器之材料。例如，相比另一材料，電子可在一種材料中穿透得更遠。以此方式，每一傳入電子可一次衝擊不超過四個感測元件。此可有助於進一步簡化用於錯誤計數校正之信號後處理。
此外，在每一感測元件中，若歸因於傳入電子之信號的強度高於例如臨限值TH
A之預定義參考值，則可針對該事件留下時戳。臨限值TH
A可對應於為平均事件脈衝信號，或諸如回應於電子到達事件之能量量測的一些其他參數之預定比例的值。例如，臨限值TH
A可設定成等於對應於一個傳入次級電子衝擊一個感測元件之情況的事件信號脈衝之平均幅值的20%之值。一個傳入次級電子衝擊一個感測元件之情況可對應於在一個單個感測元件之體積內形成暫時離子化區。臨限值TH
A可係基於可具有相對一致之能量位準的次級電子之參數。此外，次級電子在固定SEM成像設定下之能量變化可小於例如經反向散射電子之能量變化。
具有超出臨限值TH
A之信號強度的事件可表示感測元件已至少部分地由傳入電子撞擊。接著，可分析來自任何兩個鄰近感測元件之資訊。若任何兩個鄰近感測元件遇到具有相同時戳之電子衝擊事件，則可將來自兩個感測元件之信號以類比方式相加且可將結果發送至兩個感測元件中之一者。可清除(例如，刪除)儲存於兩個感測元件中之另一者中的信號。
例如，來自已被撞擊(例如，衝擊)之每一感測元件的歸因於傳入電子之信號可以遍及電容器之電壓形式呈現。在每一感測元件中，用於產生並儲存信號之電容器可具有相同電容。接著，在例如類比信號相加之類比信號處理期間，來自兩個鄰近感測元件中之一者中的電容器之電荷可轉移至兩個鄰近感測元件中之另一者中的電容器。以此方式，可進行信號相加且接著可刪除兩個鄰近感測元件中之第一者中的信號。
在一些組態中，在每一感測元件中，僅存在一個電容器及一個用於時戳記錄之記憶體。每當兩個鄰近感測元件在一時間點處同時由傳入電子衝擊時，可開始信號處理程序。該程序可與系統時脈異步。
在其他組態中，在每一感測元件中，存在多於一個用於信號產生及儲存之電容器。另外，電容器中之每一者可具有其對應時戳記憶體。此等電容器及其對應時戳記憶體可以某種方式使用，使得其中之每一者僅用於產生並儲存電子衝擊感測元件之一個單個事件的信號。例如，在每一事件期間，可存在一個或超過一個電子在充分短使得感測元件中之電路將週期處理為一時間點之時間週期內衝擊感測元件。換言之，自電路之視角，彼等電子同時撞擊感測元件。接著，若使用了感測元件中預定義數目M個或百分比B%之電容器且涉及至少兩個鄰近感測元件之事件存在至少一個事件量，則可開始用於計數校正之信號處理程序。彼特定感測元件中之程序可直至處理了涉及至少兩個感測元件之所有電子衝擊事件為止而停止。在信號處理程序期間，該程序中所涉及之感測元件仍可計數新傳入電子事件，直至使用了彼感測元件中之所有電容器及時戳記憶體為止。接著，若存在撞擊同一感測元件之新入射電子，則可記錄溢流。彼感測元件之重設可在上文所提及之信號處理程序完成，且向外發送感測元件中所儲存或與感測元件相關聯之資料之後進行。
在諸如符合上文之信號處理程序中，在每次發生邊界衝擊事件時，組合信號可儲存於由一或多個相同傳入電子撞擊的兩個鄰近感測元件之一個元件中，來自該元件之信號位準較高。此外，可刪除兩個感測元件中之另一者中的信號。電容器及其對應時戳記憶體接著將立即可用於彼感測元件之下一電子衝擊事件。
可提供降低了歸因於一個傳入電子撞擊多於一個感測元件之錯誤計數率的偵測器。此事件可被稱為邊界衝擊事件。當離子化區37產生於多於一個感測元件中時可發生邊界衝擊事件，例如如圖36中所展示。
在一些實施例中，每一類型之電子(例如，次級電子、經反向散射電子等)具有一特性能量範圍且在衝擊偵測器時產生一特性電荷量。當多個鄰近感測元件同時偵測到電荷時，可將電荷相比於此等特性能量以判定其對應於多個電子衝擊還是在多個感測元件中產生電荷之單個衝擊。可提供用於減少電子計數偵測器中之錯誤計數的方法。該方法可包括大體上在相同時間處偵測兩個或多於兩個鄰近感測元件中之電荷，比較鄰近感測元件中之每一者中偵測到之電荷與一或多個參考值，及基於該比較來判定電荷係由衝擊感測元件中之一者的一個電子還是衝擊兩個或多於兩個感測元件之多個電子產生。
帶電粒子束設備可經組態以使用帶電粒子束成像樣本。偵測器可經組態以判定偵測器處到達之帶電粒子的計數。帶電粒子之計數可係基於由陣列之個別感測元件接收到之帶電粒子的個別計數。基於該計數，可重建構樣本之影像。產生諸如SEM影像之影像可包括求和複數個感測元件之計數，並使計數與對應於樣本表面上之掃描位置的特定時間相關。經求和計數可用於判定像素影像之灰階。在一些實施例中，可使用資訊顯示之其他自由度。例如，計數中包括之資訊可包括時戳、位置(例如，感測元件在感測元件陣列上之位置)及所計數帶電粒子之數目。感測元件之計數可藉由與掃描時間相關而與樣本表面位置相關聯。可基於例如其時戳將個別感測元件之計數分組在一起。時戳值相同或彼此接近之感測元件資料可被分組在一起。經分組感測元件資料可與入射於偵測器上之帶電粒子束相關聯。所計數帶電粒子之數目可被視為來自基於其時戳在一時間窗內接收帶電粒子之複數個感測元件的總和。
在一些實施例中，可無需進行預處理來分組感測元件。實情為，可以後處理方法分組感測元件。基於其時戳判定為在某一時間處接收帶電粒子之感測元件可被分組在一起且可與一射束光點相關聯。因此，可無需判定射束邊界，諸如邊界線350及360(見圖3F)。可基於其時戳、位置、初級射束之掃描動作或SEM系統之性質來分組未必彼此鄰近之感測元件或進一步分組來自感測元件之資訊。因此，例如參考圖28A至圖28E，偵測器可判定在特定掃描時間處接收帶電粒子之所有感測元件(例如，在T=T
2處，感測元件2102及2103)可與入射於偵測器上之特定光點處的相同帶電粒子束相關聯。
根據一些實施例，可實現實時高線性(高保真)或高動態範圍之帶電粒子束偵測。帶電粒子束偵測系統可能夠追蹤入射於偵測器上之次級帶電粒子束之投影圖案的減緩及快速移動。在一些應用中，可使SEM系統更穩定且容錯。結果，可減少系統停工時間。
在一些實施例中，可省略投影系統中之抗偏轉系統，此可有助於簡化系統。此可進一步改良可靠性並減少系統停工時間。
基於所獲取之相同原始資料集合，可根據特定應用要求獲取多種結果。結果可用於後處理而非預處理。在一些實施例中，預處理可包括感測元件分組。資料可進一步經定製用於最佳化特定目的。例如，在最佳化諸如串擾之偵測參數與次級帶電粒子收集效率之間可存在權衡關係。然而，在使用後處理調整資料時，可在不損失資訊之情況下調整權衡。此可為應用層提供較多靈活性，且可降低僅僅為了獲得具有不同偵測參數設定之資料而必須重做特定操作之風險。
在一些實施例中，偵測系統可包括類比電路、混合信號電路及數位電路。在比較實施例中，類比電路部分之百分比可相對高，此可使裝置實施較困難且可使偵測器設計與最先進之半導體程序節點較不兼容。本發明之一些實施例可提供使用相對較高比例之混合信號電路及數位電路或僅由混合信號電路及數位電路組成之偵測系統，此可減少與類比電路設計及ASIC(特殊應用積體電路)中之製造相關聯的困難。一些實施例可有助於實現與先進半導體節點之高兼容性。此可有助於減少總功率消耗。
可使用以下條項來進一步描述實施例：
1. 一種方法，其包含：
判定在複數個圖框當中之一第一圖框內入射於一偵測器上之帶電粒子的一數目；及
基於包含一帶電粒子入射於該偵測器之一第一數目個感測元件中之每一者上的一條件之一第一準則，判定該第一圖框之一週期。
2. 如條項1之方法，其進一步包含：
基於該第一準則及包含多於一個帶電粒子入射於該第一數目個感測元件當中不超過一第二數目個感測元件上之一條件的一第二準則，判定該第一圖框之一週期。
3. 如條項1或2之方法，其進一步包含：
基於該第一準則，判定該複數個圖框之一圖框速率。
4. 如條項2之方法，其進一步包含：
基於該第一準則及該第二準則，判定該複數個圖框之一圖框速率。
5. 如條項1至4中任一項之方法，其進一步包含：
判定該第一圖框內處於複數個能量位準之入射帶電粒子量的一統計。
6. 如條項5之方法，其中該統計包含處於各別能量位準中之每一者的該第一數目個感測元件當中之入射帶電粒子的總量，該等入射帶電粒子對應於入射於該第一數目個感測元件中之每一感測元件上的帶電粒子。
7. 如條項1至6中任一項之方法，其進一步包含：
判定入射於該偵測器之一感測元件上的一能量位準大於或等於一第一臨限值且小於一第二臨限值之帶電粒子的一第三數目。
8. 如條項7之方法，其進一步包含：
判定入射於該偵測器之一感測元件上的一能量位準大於或等於該第二臨限值且小於一第三臨限值之帶電粒子的一第四數目。
9. 如條項8之方法，其進一步包含：
判定入射於該偵測器之一感測元件上的一能量位準大於或等於該第三臨限值之帶電粒子的一第五數目。
10. 如條項1至9中任一項之方法，其進一步包含：
基於該至少一個圖框，產生一灰度影像之一像素。
11. 如條項1至10中任一項之方法，其進一步包含：
基於該至少一個圖框，產生一彩色影像之一像素。
12. 如條項1至11中任一項之方法，其進一步包含：
產生一帶電粒子束；及
使該帶電粒子束遍及一樣本進行掃描，
其中該偵測器經組態以接收自該樣本投影之帶電粒子。
13. 一種非暫時性電腦可讀媒體，其包含可由一控制器之一或多個處理器執行以致使該控制器執行一方法之一指令集，該方法包含：
判定在複數個圖框當中之一第一圖框內入射於一偵測器上之帶電粒子的一數目；及
基於包含一帶電粒子入射於該偵測器之一第一數目個感測元件中之每一者上的一條件之一第一準則，判定該第一圖框之一週期。
14. 如條項13之非暫時性電腦可讀媒體，其中可由該控制器之該至少一個處理器執行之該指令集致使該控制器進一步執行：
基於該第一準則及包含多於一個帶電粒子入射於該第一數目個感測元件當中不超過一第二數目個感測元件上之一條件的一第二準則，判定該第一圖框之一週期。
15. 如條項13或14之非暫時性電腦可讀媒體，其中可由該控制器之該至少一個處理器執行之該指令集致使該控制器進一步執行基於該第一準則，判定該複數個圖框之一圖框速率。
16. 如條項14之非暫時性電腦可讀媒體，其中可由該控制器之該至少一個處理器執行之該指令集致使該控制器進一步執行基於該第一準則及該第二準則，判定該複數個圖框之一圖框速率。
17. 如條項13至16中任一項之非暫時性電腦可讀媒體，其中可由該控制器之該至少一個處理器執行之該指令集致使該控制器進一步執行判定該第一圖框內處於複數個能量位準之入射帶電粒子量的一統計。
18. 如條項17之非暫時性電腦可讀媒體，其中該統計包含處於各別能量位準中之每一者的該第一數目個感測元件當中之入射帶電粒子的總量，該等入射帶電粒子對應於入射於該第一數目個感測元件中之每一感測元件上的帶電粒子。
19. 如條項13至18中任一項之非暫時性電腦可讀媒體，其中可由該控制器之該至少一個處理器執行之該指令集致使該控制器進一步執行判定入射於該偵測器之一感測元件上的一能量位準大於或等於一第一臨限值且小於一第二臨限值之帶電粒子的一第三數目。
20. 如條項19之非暫時性電腦可讀媒體，其中可由該控制器之該至少一個處理器執行之該指令集致使該控制器進一步執行判定入射於該偵測器之一感測元件上的一能量位準大於或等於該第二臨限值且小於一第三臨限值之帶電粒子的一第四數目。
21. 如條項20之非暫時性電腦可讀媒體，其中可由該控制器之該至少一個處理器執行之該指令集致使該控制器進一步執行判定入射於該偵測器之一感測元件上的一能量位準大於或等於該第三臨限值之帶電粒子的一第五數目。
22. 如條項13至21中任一項之非暫時性電腦可讀媒體，其中可由該控制器之該至少一個處理器執行之該指令集致使該控制器進一步執行基於該至少一個圖框，產生一灰度影像之一像素。
23. 如條項13至22中任一項之非暫時性電腦可讀媒體，其中可由該控制器之該至少一個處理器執行之該指令集致使該控制器進一步執行基於該至少一個圖框，產生一彩色影像之一像素。
24. 如條項13至23中任一項之非暫時性電腦可讀媒體，其中可由該控制器之該至少一個處理器執行之該指令集致使該控制器進一步執行：
致使一帶電粒子源產生一帶電粒子束；及
致使一偏轉器使該帶電粒子束遍及一樣本進行掃描，
其中該偵測器經組態以接收自該樣本投影之帶電粒子。
25. 一種帶電粒子束設備，其包含一偵測器及具有至少一個處理器及一非暫時性電腦可讀媒體之一控制器，該非暫時性電腦可讀媒體包含在由該處理器執行時致使該設備進行以下操作之指令：
判定在複數個圖框當中之一第一圖框內入射於該偵測器上之帶電粒子的一數目；及
基於包含一帶電粒子入射於該偵測器之一第一數目個感測元件中之每一者上的一條件之一第一準則，判定該第一圖框之一週期。
26. 如條項25之設備，其中該等指令進一步致使該設備：
基於該第一準則及包含多於一個帶電粒子入射於該第一數目個感測元件當中不超過一第二數目個感測元件上之一條件的一第二準則，判定該第一圖框之一週期。
27. 如條項25或26之設備，其中該等指令進一步致使該設備：
基於該第一準則，判定該複數個圖框之一圖框速率。
28. 如條項26之設備，其中該等指令進一步致使該設備：
基於該第一準則及該第二準則，判定該複數個圖框之一圖框速率。
29. 如條項25至28中任一項之設備，其中該等指令進一步致使該設備：
判定該第一圖框內處於複數個能量位準之入射帶電粒子量的一統計。
30. 如條項29之設備，其中該統計包含處於各別能量位準中之每一者的該第一數目個感測元件當中之入射帶電粒子的總量，該等帶電粒子對應於入射於該第一數目個感測元件中之每一感測元件上的帶電粒子。
31. 如條項25至30中任一項之設備，其中該等指令進一步致使該設備：
判定入射於該偵測器之一感測元件上的一能量位準大於或等於一第一臨限值且小於一第二臨限值之帶電粒子的一第三數目。
32. 如條項31之設備，其中該等指令進一步致使該設備：
判定入射於該偵測器之一感測元件上的一能量位準大於或等於該第二臨限值且小於一第三臨限值之帶電粒子的一第四數目。
33. 如條項32之設備，其中該等指令進一步致使該設備：
判定入射於該偵測器之一感測元件上的一能量位準大於或等於該第三臨限值之帶電粒子的一第五數目。
34. 如條項25至33中任一項之設備，其中該等指令進一步致使該設備：
基於該至少一個圖框，產生一灰度影像之一像素。
35. 如條項25至34中任一項之設備，其中該等指令進一步致使該設備：
基於該至少一個圖框，產生一彩色影像之一像素。
36. 如條項25至35中任一項之設備，其中該等指令進一步致使該設備：
產生一帶電粒子束；及
使該帶電粒子束遍及一樣本進行掃描，
其中該偵測器經組態以接收自該樣本投影之帶電粒子。
37. 一種用於一帶電粒子束設備之偵測器，該偵測器包含：
一偵測器元件陣列，
其中該陣列中之一偵測器元件之一面積經組態以每取樣週期以至少一信賴等級接收不超過預定數目個帶電粒子。
38. 如條項37之偵測器，其中該取樣週期小於該偵測器元件之一停滯時間。
39. 如條項37之偵測器，其中該信賴等級對應於每取樣週期該偵測器元件中接收到不超過該預定數目個帶電粒子之一統計機率或一錯誤計數率，其中該偵測器元件經組態以每取樣週期以滿足與一第一錯誤計數臨限值相關之一條件的該錯誤計數率接收不超過該預定數目個帶電粒子。
40. 如條項39之偵測器，其中當該錯誤計數率小於或等於該第一錯誤計數臨限值時，滿足該條件。
41. 如條項37至40中任一項之偵測器，其中該偵測器元件之該面積經組態從而使得該取樣週期為平均帶電粒子間隔時間之一因數。
42. 如條項41之偵測器，其中該取樣週期為該平均帶電粒子間隔時間之0.1倍。
43. 如條項41或條項42之偵測器，其中該平均帶電粒子間隔時間係基於入射於該偵測器上之一帶電粒子束之射束電流，及該等偵測器元件相對於入射於該偵測器上之該等帶電粒子的一幾何散佈之一位置。
44. 如條項41之偵測器，其中
該取樣週期為該平均帶電粒子間隔時間之0.01倍。
45. 如條項41之偵測器，其中
該取樣週期為該平均帶電粒子間隔時間之0.05倍。
46. 如條項37至45中任一項之偵測器，其中
該預定數目個帶電粒子為一個或兩個，且
該偵測器經組態以偵測一溢流狀態。
47. 如條項37至46中任一項之偵測器，其中該複數個偵測器元件包括分段式二極體。
48. 如條項37至47中任一項之偵測器，其進一步包含
複數個電路系統，該複數個電路系統中之一電路經組態以處理來自該偵測器元件之一輸出，以計數入射於該偵測器元件上之該等帶電粒子的一數目。
49. 如條項48之偵測器，其中該複數個電路系統各自包括一信號調節電路、一事件偵測器及一像素計數緩衝器。
50. 如條項48或條項49之偵測器，其中該複數個電路系統各自包括一鑑別器，其經組態以比較一傳入信號與一參考值並在該傳入信號之一上升邊緣超出該參考值時設定一旗標。
51. 如條項37至50中任一項之偵測器，其進一步包含
一影像處理器，其經組態以判定入射於該偵測器上之所計數帶電粒子的一總和。
52. 如條項37至51中任一項之偵測器，其中入射於該偵測器上之該等帶電粒子為由初級粒子與一樣品之相互作用引起的次級粒子，該等初級粒子係自該帶電粒子束設備之一源產生且經聚焦於該樣品上。
53. 一種方法，其包含：
計數入射於一偵測器之一偵測器元件陣列中之一偵測器元件上的帶電粒子之一數目，
其中該陣列中之該偵測器元件之一面積經組態以每取樣週期接收不超過預定數目個帶電粒子。
54. 如條項53之方法，其中該取樣週期小於該偵測器元件之一停滯時間。
55. 如條項53或條項54之方法，其中該面積經組態從而使得該取樣週期為平均帶電粒子間隔時間之一因數，該因數為0.1或更小。
56. 如條項55之方法，其中該平均帶電粒子間隔時間係基於入射於該偵測器上之一帶電粒子束之射束電流，及該等偵測器元件相對於入射於該偵測器上之該等帶電粒子的一幾何散佈之一位置。
57. 如條項53至56中任一項之方法，其進一步包含
調整該取樣速率以滿足一預定準則。
58. 如條項57之方法，其中該預定準則為該取樣週期小於回應於一電子到達事件而產生之信號的脈衝寬度。
59. 如條項53至58中任一項之方法，其進一步包含
求和入射於該偵測器元件陣列中之各別偵測器元件上的所計數帶電粒子之複數個數目；及
判定一SEM影像之一灰階。
60. 一種用於一帶電粒子束設備之偵測器，該偵測器包含：
一半導體基板，其包括一感測元件陣列；及
一電路，其經組態以計數入射於該偵測器上之帶電粒子的一數目。
61. 如條項60之偵測器，其中該電路經組態以處理來自該複數個感測元件之輸出，並回應於該陣列中之一感測元件上的一帶電粒子到達事件而遞增一計數器。
62. 如條項61之偵測器，其中該電路經組態以判定該帶電粒子到達事件之一時戳。
63. 如條項62之偵測器，其中該時戳係基於該偵測器之一全域系統時間，該全域系統時間為該陣列中之每一感測元件所共用。
64. 如條項62之偵測器，其中該時戳係基於該感測元件之一局部時間，該局部時間獨立於該陣列中之其他感測元件。
65. 如條項62至64中任一項之偵測器，其中該時戳與由該帶電粒子束設備之一初級帶電粒子束掃描的一樣本之一表面上的一位置相關聯。
66. 如條項65之偵測器，其中該時戳與一SEM影像之一像素相關聯。
67. 如條項60至66中任一項之偵測器，其中該電路經組態以基於該陣列中之複數個感測元件的計數之時戳，求和該等計數。
68. 如條項60至67中任一項之偵測器，其中該偵測器經組態以在重設之前僅計數一感測元件中之至多一個帶電粒子到達事件，而不鑑別該一個帶電粒子到達事件之能量。
69. 如條項60至67中任一項之偵測器，其中該偵測器經組態以計數帶電粒子到達事件之數目而不鑑別該等帶電粒子到達事件之能量，並在一感測元件中遇到溢流時設定一溢流旗標。
70. 如條項69之偵測器，其中帶電粒子到達事件之該等數目包括一個。
71. 如條項60至67中任一項之偵測器，其中該偵測器經組態以在重設之前針對一第一能量範圍僅計數一感測元件中之至多一個帶電粒子到達事件。
72. 如條項60至67中任一項之偵測器，其中該偵測器經組態以計數一第一能量範圍之帶電粒子到達事件之數目，並在一感測元件中遇到溢流時設定一溢流旗標。
73. 如條項72之偵測器，其中帶電粒子到達事件之該等數目包括零個或一個。
74. 如條項61或62中任一項之偵測器，其中該電路包括一鑑別器，其經組態以比較來自該感測元件之一輸出信號與一參考值，並在該輸出信號大於該參考值時遞增該計數器。
75. 如條項61或62中任一項之偵測器，其中該電路包括一鑑別器，其經組態以比較來自該感測元件之一輸出信號與包括一下限值及一上限值之一參考範圍，且其中該計數器回應於基於該輸出信號相對於該參考範圍之一判定而遞增。
76. 如條項75之偵測器，其中該電路經組態以在該輸出信號低於該參考範圍中包括之一參考值時遞增該計數器。
77. 如條項75之偵測器，其中該電路經組態以在該輸出信號大於該參考範圍中包括之一參考值時遞增該計數器。
78. 如條項75之偵測器，其中該電路經組態以在該輸出信號高於該下限值且低於該上限值時遞增該計數器。
79. 如條項61或62中任一項之偵測器，其中該電路包括一脈衝偵測器，其經組態以藉由偵測由一感測元件接收到的能量之一量而偵測一帶電粒子在該感測元件上之一到達事件。
80. 如條項61或62中任一項之偵測器，其中該電路包括一比較器，其經組態以比較由該感測元件接收到的能量之一量與一參考，並在基於該參考作出一判定之後遞增該計數器。
81. 如條項61或62中任一項之偵測器，其中該電路包括一比較器，其經組態以比較由該感測元件接收到的能量之一量與一參考值，並在能量之該量大於該參考值時遞增該計數器。
82. 如條項61或62之偵測器，其中該電路包括一比較器，其經組態以比較由該感測元件接收到的能量之一量與包括一下限及一上限之一參考範圍，且其中該計數器回應於基於能量之該量相對於該參考範圍之一判定而遞增。
83. 如條項82之偵測器，其中該電路經組態以在能量之該量低於該參考範圍中包括之一參考值時遞增該計數器。
84. 如條項82之偵測器，其中該電路經組態以在能量之該量大於該參考範圍中包括之一參考值時遞增該計數器。
85. 如條項82之偵測器，其中該電路經組態以在能量之該量高於該下限且低於該上限時遞增該計數器。
86. 如條項60至85中任一項之偵測器，其中該偵測器經組態以同時重設該感測元件陣列中之所有感測元件。
87. 如條項60至85中任一項之偵測器，其中該偵測器經組態以同時重設該感測元件陣列中之一區的所有感測元件。
88. 如條項60至85中任一項之偵測器，其中該偵測器經組態以個別地重設該感測元件陣列中之每一感測元件。
89. 如條項60至85中任一項之偵測器，其中該偵測器經組態以同時重設該感測元件陣列中之一些感測元件，且個別地重設該感測元件陣列中之一些感測元件。
90. 如條項86至89中任一項之偵測器，其中在重設之前儲存來自每一感測元件之資料。
91. 如條項86至90中任一項之偵測器，其中該偵測器經組態為以一固定週期重設感測元件。
92. 如條項86至90中任一項之偵測器，其中該偵測器經組態為以一變化週期重設感測元件。
93. 如條項60至85中任一項之偵測器，其中該偵測器經組態以基於一預定條件重設該感測元件陣列中之所有感測元件，其中在重設之前儲存來自每一感測元件之資料。
94. 如條項93之偵測器，其中該預定條件包括該感測元件陣列中之至少一第一比例之感測元件接收到至少一個帶電粒子之一條件。
95. 如條項93或條項94之偵測器，其中該預定條件包括該感測元件陣列中之至少一第一比例之感測元件遇到溢流之一條件。
96. 如條項60至85中任一項之偵測器，其中該偵測器經組態以基於一預定條件重設該感測元件陣列中之一區的所有感測元件，其中在重設之前儲存來自該區中之每一感測元件的資料。
97. 如條項96之偵測器，其中該預定條件包括該感測元件陣列之該區中的至少一第一比例之感測元件接收到至少一個帶電粒子之一條件。
98. 如條項96或條項97之偵測器，其中該預定條件包括該感測元件陣列之該區中的至少一第一比例之感測元件遇到溢流之一條件。
99. 如條項60至85中任一項之偵測器，其中該偵測器經組態以基於一預定條件個別地重設該感測元件陣列中之每一感測元件，其中在重設之前儲存來自每一感測元件之資料。
100. 如條項99之偵測器，其中該預定條件包括該感測元件陣列中之一第一感測元件接收到至少一個帶電粒子之一條件。
101. 如條項99或條項100之偵測器，其中該預定條件包括該感測元件陣列中之一第一感測元件遇到溢流之一條件。
102. 如條項60至101中任一項之偵測器，其中該數目為一總數目。
103. 如條項60至102中任一項之偵測器，其中該半導體基板包括一PIN二極體。
104. 如條項60至103中任一項之偵測器，其中該感測元件陣列包括分段式二極體，其中該等分段式二極體包括PIN或NIP二極體。
105. 一種方法，其包含：
處理來自一偵測器之一感測元件陣列中之複數個感測元件的輸出；
計數入射於一偵測器上之帶電粒子的一數目，其中該計數包括回應於該陣列中之一感測元件上的一帶電粒子到達事件而遞增一計數器；及
判定該帶電粒子到達事件之一時戳。
106. 如條項105之方法，其中該時戳係基於該偵測器之一全域系統時間，該全域系統時間為該陣列中之每一感測元件所共用。
107. 如條項106之方法，其中該時戳係基於該感測元件之一局部時間，該局部時間獨立於該陣列中之其他感測元件。
108. 如條項105至107中任一項之方法，其中該時戳與由一帶電粒子束設備之一初級帶電粒子束掃描的一樣本之一表面上的一位置相關聯。
109. 如條項108之方法，其中該時戳與一SEM影像之一像素相關聯。
110. 如條項105至109中任一項之方法，其進一步包含基於該陣列中之該複數個感測元件的計數之時戳，組合該等計數。
111. 如條項105至110中任一項之方法，其中該計數包含在重設之前僅計數一感測元件中之至多一個帶電粒子到達事件，而不鑑別該一個帶電粒子到達事件之能量。
112. 如條項105至110中任一項之方法，其中該計數包含計數帶電粒子到達事件之數目而不鑑別該等帶電粒子到達事件之能量，並在一感測元件中遇到溢流時設定一溢流旗標。
113. 如條項112之方法，其中帶電粒子到達事件之該等數目包括一個。
114. 如條項105至110中任一項之方法，其中該計數包含在重設之前針對一第一能量範圍僅計數一感測元件中之至多一個帶電粒子到達事件。
115. 如條項105至111中任一項之方法，其中該計數包含計數一第一能量範圍之帶電粒子到達事件的數目，並在一感測元件中遇到溢流時設定一溢流旗標。
116. 如條項115之方法，其中帶電粒子到達事件之該等數目包括零個或一個。
117. 如條項105至116中任一項之方法，其進一步包含比較來自該感測元件之一輸出信號與一參考值，並在該輸出信號大於該參考值時遞增該計數器。
118. 如條項105至116中任一項之方法，其進一步包含：
比較來自該感測元件之一輸出信號與包括一下限值及一上限值之一參考範圍，及
回應於基於該輸出信號相對於該參考範圍之一判定而遞增該計數器。
119. 如條項118之方法，其進一步包含當該輸出信號低於該參考範圍中包括之一參考值時遞增該計數器。
120. 如條項118之方法，其進一步包含當該輸出信號大於該參考範圍中包括之一參考值時遞增該計數器。
121. 如條項118之方法，其進一步包含當該輸出信號高於該下限值且低於該上限值時遞增該計數器。
122. 如條項105至117中任一項之方法，其進一步包含藉由偵測由一感測元件接收到的能量之一量而偵測一帶電粒子在該感測元件上之一到達事件。
123. 如條項105至117中任一項之方法，其進一步包含比較由該感測元件接收到的能量之一量與一參考，並在基於該參考作出一判定之後遞增該計數器。
124. 如條項105至117中任一項之方法，其進一步包含比較由該感測元件接收到的能量之一量與一參考，並在能量之該量大於該參考值時遞增該計數器。
125. 如條項105至117中任一項之方法，其進一步包含比較由該感測元件接收到的能量之一量與包括一下限及一上限之一參考範圍，並回應於基於能量之該量相對於該參考範圍之一判定而遞增該計數器。
126. 如條項125之方法，其進一步包含當能量之該量低於該參考範圍中包括之一參考值時遞增該計數器。
127. 如條項125之方法，其進一步包含當能量之該量大於該參考範圍中包括之一參考值時遞增該計數器。
128. 如條項125之方法，其進一步包含當能量之該量高於該下限且低於該上限時遞增該計數器。
129. 如條項105至128中任一項之方法，其進一步包含同時重設該感測元件陣列中之所有感測元件。
130. 如條項105至128中任一項之方法，其進一步包含同時重設該感測元件陣列之一區中的所有感測元件。
131. 如條項105至128中任一項之方法，其進一步包含個別地重設該感測元件陣列中之每一感測元件。
132. 如條項105至128中任一項之方法，其進一步包含同時重設該感測元件陣列中之一些感測元件，且個別地重設該感測元件陣列中之一些感測元件。
133. 如條項129至132中任一項之方法，其進一步包含在重設之前儲存來自每一感測元件之資料。
134. 如條項129至133中任一項之方法，其進一步包含以一固定週期重設感測元件。
135. 如條項129至133中任一項之方法，其進一步包含以一變化週期重設感測元件。
136. 如條項105至123中任一項之方法，其進一步包含基於一預定條件重設該感測元件陣列中之所有感測元件，並在重設之前儲存來自每一感測元件之資料。
137. 如條項136之方法，其中該預定條件包括該感測元件陣列中之至少一第一比例之感測元件接收到至少一個帶電粒子之一條件。
138. 如條項136或條項137之方法，其中該預定條件包括該感測元件陣列中之至少一第一比例之感測元件遇到溢流之一條件。
139. 如條項105至123中任一項之方法，其進一步包含：
基於一預定條件重設該感測元件陣列之一區中的所有感測元件，及
在重設之前儲存來自該區中之每一感測元件的資料。
140. 如條項139之方法，其中該預定條件包括該感測元件陣列之該區中的至少一第一比例之感測元件接收到至少一個帶電粒子之一條件。
141. 如條項139或條項140之方法，其中該預定條件包括該感測元件陣列之該區中的至少一第一比例之感測元件遇到溢流之一條件。
142. 如條項105至123中任一項之方法，其進一步包含：
基於一預定條件個別地重設該感測元件陣列中之每一感測元件，及
在重設之前儲存來自每一感測元件之資料。
143. 如條項142之方法，其中該預定條件包括該感測元件陣列中之一第一感測元件接收到至少一個帶電粒子之一條件。
144. 如條項142或條項143之方法，其中該預定條件包括該感測元件陣列中之一第一感測元件遇到溢流之一條件。
145. 如條項105至144中任一項之方法，其中該數目為一總數目。
146. 一種帶電粒子束設備，其包含一偵測器及具有至少一個處理器及一非暫時性電腦可讀媒體之一控制器，該非暫時性電腦可讀媒體包含在由該處理器執行時致使該設備進行以下操作之指令：
處理來自該偵測器之一感測元件陣列中之複數個感測元件的輸出；
計數入射於一偵測器上之帶電粒子的一數目，其中該計數包括回應於該陣列中之一感測元件上的一帶電粒子到達事件而遞增一計數器；及
判定該帶電粒子到達事件之一時戳。
147. 一種用於一帶電粒子束設備之偵測器，該偵測器包含：
一感測元件陣列，
其中該偵測器經組態，使得在不超過一預定錯誤計數率之情況下在一取樣週期中在該陣列中之一感測元件上接收不超過預定數目個帶電粒子。
148. 如條項147之偵測器，其中該預定數目為一個。
149. 如條項147之偵測器，其中該預定數目大於一個。
150. 如條項147之偵測器，其中該預定數目為一個或兩個。
151. 如條項147至150中任一項之偵測器，其中該取樣週期小於與該感測元件相關聯之一停滯時間。
152. 如條項147至151中任一項之偵測器，其中該陣列包括複數個經均勻大小設定之感測元件。
153. 如條項147至151中任一項之偵測器，其中該預定錯誤計數率為10%。
154. 如條項147至153中任一項之偵測器，其中該取樣週期為連接至該感測元件之一多通道定標器的一時間通道寬度。
155. 如條項151之偵測器，其中該偵測器經組態，使得該停滯並不包括與該感測元件相關聯之一可癱瘓停滯時間。
156. 一種用於一帶電粒子束設備之偵測器，該偵測器包含：
一半導體基板，其包括一感測元件陣列；及
一電路，其經組態以計數入射於該偵測器上之帶電粒子的一數目。
157. 如條項156之偵測器，其中該電路經組態以判定在一取樣時間中在該陣列中之一感測元件上接收到的帶電粒子之一數目。
158. 如條項156或條項157之偵測器，其中該半導體基板包括複數個分段式二極體。
159. 如條項156之偵測器，其中該半導體基板包括連接至該複數個分段式二極體中之每一者的一放大器。
160. 如條項156至159中任一項之偵測器，其中該電路包括複數個電路，該等電路中之每一者連接至該陣列中之一各別感測元件。
161. 如條項160之偵測器，其中該等電路中之每一者包括一放大器、一事件脈衝偵測器及一計數器。
162. 如條項160之偵測器，其中該等電路中之每一者包括一單位元計數器。
163. 如條項156至162中任一項之偵測器，其中該電路包括一求和單元，其經組態以判定在每一取樣週期中入射於該偵測器上之帶電粒子的一總數目。
164. 如條項156至163中任一項之偵測器，其中該電路包括一事件旗標偵測器及一溢流旗標偵測器。
165. 如條項156至164中任一項之偵測器，其中該電路包括一前端類比電路。
166. 如條項165之偵測器，其中該前端類比電路包括一電流緩衝器，及包括一跨阻抗放大器、一電荷放大器或一電荷轉移放大器中之一者的一放大器。
167. 一種用於一帶電粒子設備之偵測器，其包含：
複數個感測器元件，該等感測器元件中之每一者具有一對應電路，該電路經組態以回應於一電子衝擊該對應感測器元件，基於由該對應感測器元件產生之一電流脈衝來偵測一電子事件，該等感測器元件中之每一者包括經組態以一線性模式操作之一二極體；及
一第二電路，其經組態以判定在一預定時間週期期間由該複數個感測器元件偵測到之電子事件的一數目。
168. 如條項167之偵測器，其中該二極體為一PIN二極體或以一線性模式操作之一突崩二極體。
169. 如條項168之偵測器，其中以該線性模式操作之該突崩二極體為一低增益突崩二極體。
170. 如條項167之偵測器，其中經組態以一線性模式操作之該二極體包括經組態以避免以一蓋革模式或一光子計數模式操作之該二極體。
171. 如條項167之偵測器，其中經組態以一線性模式操作之該二極體包括經組態以產生一量值分佈大體上與該衝擊電子在該衝擊電子進入該二極體時之一動能成比例的該電流脈衝之該二極體。
172. 如條項171之偵測器，其中該對應電路包括用以判定該電流脈衝之一第一特性，並基於該第一特性判定該傳入電子之一第二特性的電路系統。
173. 如條項172之偵測器，其中該第一特性為該電流脈衝之一量值，且該第二特性為該電子為一次級電子、一經反向散射電子或來自一雜訊源之一電子中之任一者的一判定。
174. 如條項173之偵測器，其中該電子來自一雜訊源之該判定係基於該電流脈衝之該量值低於一第一臨限值，其中該電子為一次級電子之該判定係基於該電流脈衝之該量值高於該第一臨限值且低於一第二臨限值，且其中該電子為一經反向散射電子之該判定係基於該電流脈衝之該量值高於該第二臨限值。
175. 如條項172之偵測器，其中該第二特性為對應於該電子之該電子事件為由在該預定時間週期期間衝擊該對應感測器元件之多個電子引起的多個電子事件中之一者的一判定。
176. 如條項175之偵測器，其中由該對應感測器元件產生之該電流脈衝係回應於衝擊該對應感測器元件之該多個電子。
177. 一種減少一電子計數偵測器中之錯誤計數的方法，該方法包含：
大體上在一相同時間處偵測兩個或多於兩個鄰近感測元件中之電荷；
比較該等鄰近感測元件中之每一者中偵測到之該電荷與一或多個參考值；及
基於該比較，判定該電荷係由衝擊該等感測元件中之一者的一個電子還是衝擊該兩個或多於兩個感測元件之多個電子產生。
178. 如條項177之方法，其中包括在一感測元件陣列中之一感測元件具有一大小，使得一傳入電子在該相同時間處衝擊不超過四個感測元件。
179. 如條項178之方法，其中該大小經組態，使得該感測元件之尺寸皆不低於該傳入電子在一材料之該感測元件中的一穿透深度。
在一些實施例中，偵測器可與控制帶電粒子束系統之控制器通信。控制器可指示帶電粒子束系統之組件執行各種功能，諸如控制帶電粒子源產生帶電粒子束及控制偏轉器以使帶電粒子束進行掃描。控制器亦可執行各種其他功能，諸如調整偵測器之取樣速率、重設感測元件或執行影像處理。控制器可包含為儲存媒體之儲存器，諸如硬碟、隨機存取記憶體(RAM)、其他類型之電腦可讀記憶體等。儲存器可用於將經掃描原始影像資料保存為原始影像及後處理影像。可提供儲存指令之非暫時性電腦可讀媒體，該等指令用於控制器109之處理器以進行帶電粒子束偵測、取樣週期判定、影像處理或符合本發明之其他功能及方法。常見形式之非暫時性媒體包括例如：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；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；ROM、PROM及EPROM、FLASH-EPROM或任何其他快閃記憶體；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/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)實施的某一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、分段或部分。應理解，在一些替代實施中，區塊中所指示之功能可不按諸圖中所提到之次序出現。例如，取決於所涉及之功能性，連續展示之兩個區塊可大體上同時執行或實施，或兩個區塊有時可以相反次序執行。一些區塊亦可經省略。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動作的基於專用硬體之系統，或由專用硬體及電腦指令之組合來實施。
應瞭解，本發明不限於上文所描述及在附圖中所說明之準確構造，且可在不脫離其範疇的情況下作出各種修改及改變。例如，雖然已參考某些例示性實施例論述PIN二極體，但可類似地應用其他類型之二極體，諸如NIP二極體。此外，可在偵測器中應用可回應於接收到入射能量而產生可量測信號的其他類型之裝置。
將理解，可組合單獨圖中展示之元件。例如，圖19A之偵測系統901可另外包括能量儲存單元，如圖19B之偵測系統902。又，偵測系統902可包括展示為偵測系統901之部分的元件。
此外，雖然已參考一些實施例論述掃描電子顯微法，但其他類型之系統亦可適用。例如，偵測器可用於穿透電子顯微法(TEM)、掃描穿透電子顯微法(STEM)或結構化照明顯微法(SIM)系統中。
10:電子束檢查(EBI)系統
11:主腔室
20:裝載/鎖定腔室
30:裝備前端模組(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/設備
100B:電子束工具/設備
100C:電子束工具/設備
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:聚光器透鏡
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:圓柱孔徑
136:晶圓固持器
144:偵測器
145:開口
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:聚光器透鏡
208:交越
210:初級電子束
212:源轉換單元
214:小射束
216:小射束
218:小射束
220:初級投影光學系統
222:射束分離器
224:色散平面
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:次級光學系統
244:電子偵測裝置
246:偵測子區
248:偵測子區
250:偵測子區
252:副光軸
260:主光軸
262:小射束部分
264:小射束部分
266:小射束部分
270:探測光點
272:探測光點
274:探測光點
300:偵測器
300a:電子
301:感測器表面
310:基板
311:感測元件
311A:感測元件
311B:感測元件
312:感測元件
313:感測元件
321:p型層
322:本質層
323:n型層
325:區域
330:空乏區
350:邊界線
351:電洞
352:電子
360:第二邊界線
400:偵測系統
410:信號調節電路
420:類比信號處理路徑
430:類比至數位轉換器(ADC)
440:數位介面
500:帶電粒子束光點
501:單個電子
502:理論信號脈衝
701:感測元件
720:環狀空間
731:感測元件
800:偵測器
801:感測元件
850:偵測器
851:板材
861:感測元件
895:開口
900:偵測器
901:偵測系統
902:偵測系統
910:前端電子件
911:電路
912:電路
913:電路
914:電路
919:第n電路
920:像素時脈
925:偵測控制
930:事件偵測器
931:電路
932:電路
933:電路
934:電路
939:第n電路
940:像素時脈
945:偵測控制
950:像素計數緩衝器
951:電路
952:電路
953:電路
954:電路
959:第n電路
960:計數求和單元
965:經延遲像素時脈
970:像素計數總和
1011:信號脈衝
1021:理論信號脈衝
1022:理論信號脈衝
1031:信號脈衝
1300:偵測系統
1300A:偵測系統
1301:電子
1302:信號
1305:事件信號
1309:偵測脈衝
1310:能量儲存裝置
1311:能量儲存單元
1312:能量儲存單元
1313:能量儲存單元
1314:能量儲存單元
1319:第n能量儲存單元
1320:偵測電路陣列
1321:電路
1322:電路
1323:電路
1324:電路
1329:第n電路
1330:偵測器元件
1332:感測元件
1334:第三電路
1340:第一電路
1350:第二電路
1410:偵測臨限值
1501:偵測系統
1511:脈衝信號
1530:偵測器元件
1540:第一電路
1541:事件旗標
1542:溢流旗標
1550:第二電路
1560:第三電路
2100:感測元件陣列
2101:感測元件
2102:感測元件
2103:感測元件
2104:感測元件
2105:感測元件
2106:感測元件
D
x:長度
D
y:長度
E1:能量位準/第一能量臨限值
E2:能量位準/第二能量臨限值
E3:能量位準/第三能量臨限值
E4:能量位準
F1:圖框
F2:圖框
F3:圖框
F4:圖框
RX:接收器
S101:步驟
S102:步驟
S103:步驟
S104:步驟
S105:步驟
S106:步驟
S107:步驟
S201:步驟
S202:步驟
S203:步驟
S204:步驟
S205:步驟
S206:步驟
S301:步驟
S302:步驟
S303:步驟
S304:步驟
S305:步驟
S306:步驟
S307:步驟
S308:步驟
S401:步驟
S402:步驟
S403:步驟
S404:步驟
S405:步驟
S406:步驟
S410:步驟
t
i:時間
T:掃描時間
T
1:時間點
T
2:時間點
T
3:時間點
T
4:時間點
T
5:時間點
T
6:時間點
T
F1:時間點
T
F2:時間點
T
F3:時間點
T
F4:時間點
T1:第一臨限值
T2:第二臨限值
T3:第三臨限值
TH
A:臨限值
Th
e:臨限值
Th
N:雜訊臨限值
Th
o:溢流臨限值
TX:傳輸器
X
1:尺寸
X1:像素
X2:像素
X
i:像素
Y
1:尺寸
α:角度
τ
D:事件偵測器停滯時間
τ
s:取樣週期
本發明之上文及其他態樣自結合附圖進行的例示性實施例之描述將變得更顯而易見，在圖式中：
圖1為說明符合本發明之實施例的例示性電子束檢查(EBI)系統之示意圖。
圖2A、圖2B及圖2C為說明符合本發明之實施例的可為圖1之例示性電子束檢查系統的部分的例示性電子束工具之示意圖。
圖3A為符合本發明之實施例的偵測器之例示性結構的表示。
圖3B及圖3C為說明符合本發明之實施例的偵測器之橫截面圖的圖式。
圖3D及圖3E為說明符合本發明之實施例的個別偵測器元件之橫截面圖的圖式。
圖3F為說明符合本發明之實施例的偵測器之圖式。
圖3G為符合本發明之實施例的偵測器之例示性結構的表示。
圖4A為展示自樣本朝向偵測器投影之次級電子的圖2B之一部分的視圖。
圖4B說明符合本發明之實施例的偵測器表面上之次級電子導降點分佈的實例。
圖5為電子到達事件及其與電流信號之關係的示意性表示。
圖6為使用類比信號之偵測系統架構的表示。
圖7為電子到達事件及其與電流信號之關係的示意性表示。
圖8說明符合本發明之實施例的相對於偵測器表面上之次級電子導降點分佈經大小設定的偵測器元件之實例。
圖9A及圖9B說明符合本發明之實施例的包括偵測器元件陣列之偵測器的實例。
圖10說明符合本發明之實施例的偵測器及高密度電子到達率之區。
圖11A及圖11B展示符合本發明之實施例的電子到達事件及其與偵測器輸出信號之關係的示意性表示。
圖12為展示符合本發明之實施例的偵測器中待計數之事件數目與經遺漏之事件數目之間的關係之表格。
圖13A說明可表示符合本發明之實施例的特定計數緩衝器處之電子計數之信賴等級的曲線圖。
圖13B說明可表示符合本發明之實施例的歸因於特定計數緩衝器處之最大計數的偵測損失率之曲線圖。
圖14A展示符合本發明之實施例的電子到達事件及其與輸出信號之關係的示意性表示。
圖14B展示符合本發明之實施例的電子到達事件及溢流截止之示意性表示。
圖15說明符合本發明之實施例的相對於平均傳入電子到達速率標繪的所估計錯誤計數率。
圖16A及圖16B說明符合本發明之實施例的偵測系統中之信號流。
圖17展示符合本發明之實施例的停滯時間錯誤計數之例示性表示。
圖18展示符合本發明之實施例的經組態以藉由包括事件旗標之輸出偵測帶電粒子到達事件的偵測系統。
圖19A及圖19B說明符合本發明之實施例的偵測系統之例示性架構的示意性表示。
圖20A、圖20B及圖20C為說明符合本發明之實施例的來自感測元件之輸出信號的例示性表示之曲線圖。
圖21A、圖21B及圖21C為說明符合本發明之實施例的來自感測元件之輸出信號相對於臨限值之例示性表示的曲線圖。
圖22為說明符合本發明之實施例的能譜之曲線圖。
圖23為說明符合本發明之實施例的複數個像素及對應感測元件偵測信號輸出之圖式。
圖24為表示符合本發明之實施例的例示性方法之流程圖。
圖25為表示符合本發明之實施例的例示性方法之流程圖。
圖26為表示符合本發明之實施例的例示性方法之流程圖。
圖27為表示符合本發明之實施例的例示性方法之流程圖。
圖28A為說明符合本發明之實施例的以光柵圖案掃描之帶電粒子束的圖式。
圖28B、圖28C、圖28D及圖28E為說明符合本發明之實施例的特定掃描時間點處之感測元件陣列之圖式。
圖29A及圖29B說明符合本發明之實施例的操作偵測器之第一模式。
圖30A及圖30B說明符合本發明之實施例的操作偵測器之第二模式。
圖31A及圖31B說明符合本發明之實施例的操作偵測器之第三模式。
圖32A及圖32B說明符合本發明之實施例的操作偵測器之第四模式。
圖33A及圖33B說明符合本發明之實施例的根據第一重設模式之偵測信號。
圖34A及圖34B說明符合本發明之實施例的根據另一重設模式之偵測信號。
圖35A及圖35B說明符合本發明之實施例的根據另一重設模式之偵測信號。
圖36說明符合本發明之實施例的偵測表面上之帶電粒子到達事件之效果。
300:偵測器
350:邊界線
360:第二邊界線
500:帶電粒子束光點
Claims (15)
- 一種用於一帶電粒子設備之偵測器，其包含： 複數個感測器元件，該等感測器元件中之每一者具有一對應電路，該電路經組態以回應於一電子衝擊該對應感測器元件，基於由該對應感測器元件產生之一電流脈衝來偵測一電子事件，該等感測器元件中之每一者包括經組態以一線性模式操作之一二極體；及 一第二電路，其經組態以判定在一預定時間週期期間由該複數個感測器元件偵測到之電子事件的一數目。
- 如請求項1之偵測器，其中該二極體為一PIN二極體或以一線性模式操作之一突崩二極體。
- 如請求項2之偵測器，其中以該線性模式操作之該突崩二極體為一低增益突崩二極體。
- 如請求項1之偵測器，其中經組態以一線性模式操作之該二極體包括經組態以避免以一蓋革模式或一光子計數模式操作之該二極體。
- 如請求項1之偵測器，其中經組態以一線性模式操作之該二極體包括經組態以產生一量值分佈大體上與該衝擊電子在該衝擊電子進入該二極體時之一動能成比例的該電流脈衝之該二極體。
- 如請求項5之偵測器，其中該對應電路包括用以判定該電流脈衝之一第一特性，並基於該第一特性判定該傳入電子之一第二特性的電路系統。
- 如請求項6之偵測器，其中該第一特性為該電流脈衝之一量值，且該第二特性為該電子為一次級電子、一經反向散射電子或來自一雜訊源之一電子中之任一者的一判定。
- 如請求項7之偵測器，其中該電子來自一雜訊源之該判定係基於該電流脈衝之該量值低於一第一臨限值，其中該電子為一次級電子之該判定係基於該電流脈衝之該量值高於該第一臨限值且低於一第二臨限值，且其中該電子為一經反向散射電子之該判定係基於該電流脈衝之該量值高於該第二臨限值。
- 如請求項6之偵測器，其中該第二特性為對應於該電子之該電子事件為由在該預定時間週期期間衝擊該對應感測器元件之多個電子引起的多個電子事件中之一者的一判定。
- 如請求項9之偵測器，其中由該對應感測器元件產生之該電流脈衝係回應於衝擊該對應感測器元件之該多個電子。
- 一種方法，其包含： 計數入射於一偵測器之一偵測器元件陣列中之一偵測器元件上的帶電粒子之一數目， 其中該陣列中之該偵測器元件之一面積經組態以每取樣週期接收不超過預定數目個帶電粒子。
- 如請求項11之方法，其中該取樣週期小於該偵測器元件之一停滯時間。
- 如請求項11之方法，其中該面積經組態從而使得該取樣週期為平均帶電粒子間隔時間之一因數，該因數為0.1或更小。
- 如請求項13之方法，其中該平均帶電粒子間隔時間係基於入射於該偵測器上之一帶電粒子束之射束電流，及該等偵測器元件相對於入射於該偵測器上之該等帶電粒子的一幾何散佈之一位置。
- 如請求項11之方法，其進一步包含 調整該取樣週期以滿足一預定準則。
Applications Claiming Priority (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201862682730P | 2018-06-08 | 2018-06-08 | |
| US62/682,730 | 2018-06-08 | ||
| US201862787066P | 2018-12-31 | 2018-12-31 | |
| US62/787,066 | 2018-12-31 | ||
| US201962852816P | 2019-05-24 | 2019-05-24 | |
| US62/852,816 | 2019-05-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202324482A true TW202324482A (zh) | 2023-06-16 |
| TWI844932B TWI844932B (zh) | 2024-06-11 |
Family
ID=66770483
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW111132823A TWI844932B (zh) | 2018-06-08 | 2019-06-05 | 用於電子顯微法之半導體帶電粒子偵測器 |
| TW108119553A TWI803644B (zh) | 2018-06-08 | 2019-06-05 | 用於電子顯微法之半導體帶電粒子偵測器 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW108119553A TWI803644B (zh) | 2018-06-08 | 2019-06-05 | 用於電子顯微法之半導體帶電粒子偵測器 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US11508547B2 (zh) |
| EP (1) | EP3803933A1 (zh) |
| JP (2) | JP7209744B2 (zh) |
| KR (2) | KR20210008044A (zh) |
| CN (1) | CN112243531A (zh) |
| IL (1) | IL279203A (zh) |
| SG (1) | SG11202011505RA (zh) |
| TW (2) | TWI844932B (zh) |
| WO (1) | WO2019233991A1 (zh) |
Families Citing this family (36)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7286778B2 (ja) * | 2019-02-26 | 2023-06-05 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | 利得要素を備えた荷電粒子検出器およびその製造方法 |
| US11614552B2 (en) * | 2019-04-18 | 2023-03-28 | Decision Sciences International Corporation | Charged particle scanners |
| US11152190B2 (en) * | 2019-04-18 | 2021-10-19 | Decision Sciences International Corporation | Charged particle scanners |
| US12015704B2 (en) * | 2019-06-20 | 2024-06-18 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. | Particle accelerator to generate random numbers for cryptographic applications |
| US11610757B2 (en) * | 2019-08-28 | 2023-03-21 | Kla Corporation | Sensor module for scanning electron microscopy applications |
| CN111208550B (zh) * | 2020-01-08 | 2021-08-17 | 中国科学院近代物理研究所 | 一种横纵向束流肖特基信号探测器 |
| TW202335021A (zh) * | 2020-04-10 | 2023-09-01 | 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司 | 信號電子偵測之系統及方法 |
| US11183361B1 (en) * | 2020-05-19 | 2021-11-23 | ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH | Charged particle beam device and method for inspecting and/or imaging a sample |
| US11239043B2 (en) * | 2020-05-19 | 2022-02-01 | ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH | Charged particle beam device and method for inspecting and/or imaging a sample |
| WO2021239754A1 (en) * | 2020-05-28 | 2021-12-02 | Asml Netherlands B.V. | Enhanced architecture for high-performance detection device technical field |
| EP4020565A1 (en) * | 2020-12-23 | 2022-06-29 | ASML Netherlands B.V. | Detector substrate, an inspection apparatus and method of sample assessment |
| KR20230021718A (ko) * | 2020-07-06 | 2023-02-14 | 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. | 하전 입자 다중-빔 평가 도구에 사용하기 위한 검출기 기판 |
| TW202335018A (zh) | 2020-07-10 | 2023-09-01 | 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司 | 電子計數偵測裝置之感測元件位準電路系統設計 |
| US11798778B2 (en) | 2020-07-20 | 2023-10-24 | Attolight AG | Time-resolved cathodoluminescence sample probing |
| WO2022023232A1 (en) * | 2020-07-29 | 2022-02-03 | Asml Netherlands B.V. | Systems and methods for signal electron detection in an inspection apparatus |
| EP3961268A1 (en) | 2020-08-28 | 2022-03-02 | ASML Netherlands B.V. | Readout circuit for pixelized electron detector |
| CN116635750A (zh) * | 2020-12-23 | 2023-08-22 | Asml荷兰有限公司 | 单体式检测器 |
| JP2024501654A (ja) * | 2020-12-23 | 2024-01-15 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | 荷電粒子光学デバイス |
| EP4063918A1 (en) * | 2021-03-22 | 2022-09-28 | Koninklijke Philips N.V. | Pulse shaper circuit |
| SE545450C2 (en) * | 2021-03-24 | 2023-09-12 | Scienta Omicron Ab | Charged particle spectrometer and method for calibration |
| US11626267B2 (en) * | 2021-04-28 | 2023-04-11 | Applied Materials Israel Ltd. | Back-scatter electrons (BSE) imaging with a SEM in tilted mode using cap bias voltage |
| CN117355771A (zh) | 2021-05-27 | 2024-01-05 | Asml荷兰有限公司 | 对检测器中载流子传输行为的操纵 |
| US20220413590A1 (en) * | 2021-06-23 | 2022-12-29 | Maxim Integrated Products, Inc. | Systems and methods for reducing power consumption in compute circuits |
| CN113791755B (zh) * | 2021-08-24 | 2023-10-20 | 中国航天科工集团第二研究院 | 一种量子随机数序列产生方法、系统及装置 |
| KR20240074791A (ko) | 2021-10-12 | 2024-05-28 | 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. | 향상된 고 랜딩 에너지 후방 산란 하전 입자 이미지 분해능을 위한 에너지 대역 통과 필터링 |
| EP4266347A1 (en) | 2022-04-19 | 2023-10-25 | ASML Netherlands B.V. | Method of filtering false positives for a pixelated electron detector |
| WO2024013145A1 (en) * | 2022-07-15 | 2024-01-18 | Asml Netherlands B.V. | Method and system for fine focusing secondary beam spots on detector for multi-beam inspection apparatus |
| WO2024017717A1 (en) | 2022-07-21 | 2024-01-25 | Asml Netherlands B.V. | Enhanced edge detection using detector incidence locations |
| EP4310884A1 (en) | 2022-07-21 | 2024-01-24 | ASML Netherlands B.V. | Charged particle detector for microscopy |
| WO2024018038A1 (en) | 2022-07-21 | 2024-01-25 | Asml Netherlands B.V. | System and method for counting particles on a detector during inspection |
| WO2024033071A1 (en) | 2022-08-08 | 2024-02-15 | Asml Netherlands B.V. | Particle detector with reduced inter-symbol interference |
| WO2024078821A1 (en) | 2022-10-11 | 2024-04-18 | Asml Netherlands B.V. | Charged particle detector for microscopy |
| WO2024094644A1 (en) * | 2022-11-02 | 2024-05-10 | Asml Netherlands B.V. | Charged particle beam detector with adaptive detection area for multiple field of view settings |
| US20240194442A1 (en) * | 2022-12-13 | 2024-06-13 | Fei Company | Charged particle sensors including wide bandgap materials |
| US20240212974A1 (en) * | 2022-12-21 | 2024-06-27 | Fei Company | Detecting charged particle events at high dose rates |
| CN117471265B (zh) * | 2023-10-26 | 2024-07-02 | 北京邮电大学 | 一种雪崩光电二极管仿真电路 |
Family Cites Families (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5917500B2 (ja) * | 1981-03-18 | 1984-04-21 | 株式会社東芝 | 中性粒子検出装置 |
| JPS6275371A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-07 | Toshiba Corp | Ｍｃｐ荷電粒子計数装置 |
| US6584413B1 (en) * | 2001-06-01 | 2003-06-24 | Sandia Corporation | Apparatus and system for multivariate spectral analysis |
| GB0201260D0 (en) * | 2002-01-21 | 2002-03-06 | Europ Org For Nuclear Research | A sensing and imaging device |
| US7605357B2 (en) * | 2006-03-21 | 2009-10-20 | Epitaxial Technologies | Photon counting optically preamplified photoreceivers with micro-digitized pixels |
| US8093567B2 (en) * | 2006-07-21 | 2012-01-10 | Fibics Incorporated | Method and system for counting secondary particles |
| EP2132763B1 (en) | 2007-02-22 | 2014-05-07 | Applied Materials Israel Ltd. | High throughput sem tool |
| US7928400B1 (en) * | 2008-08-04 | 2011-04-19 | Bruker Axs, Inc. | X-ray detection system for wavelength dispersive and energy dispersive spectroscopy and electron beam applications |
| JP5185207B2 (ja) | 2009-02-24 | 2013-04-17 | 浜松ホトニクス株式会社 | フォトダイオードアレイ |
| US7851764B2 (en) * | 2009-03-20 | 2010-12-14 | Direct Electron, Lp | Method of high-energy particle imaging by computing a difference between sampled pixel voltages |
| WO2012016198A2 (en) | 2010-07-30 | 2012-02-02 | Pulsetor, Llc | Electron detector including an intimately-coupled scintillator-photomultiplier combination, and electron microscope and x-ray detector employing same |
| EP2461347A1 (en) * | 2010-12-06 | 2012-06-06 | Fei Company | Detector system for transmission electron microscope |
| JP6531108B2 (ja) * | 2013-10-23 | 2019-06-12 | ナノヴィジョン・テクノロジー・（ベイジン）・カンパニー・リミテッド | 光子計数に基づく放射線結像システム、方法、及びそのデバイス |
| US10231687B2 (en) * | 2014-10-17 | 2019-03-19 | Triple Ring Technologies, Inc. | Method and apparatus for enhanced X-ray computing arrays |
| US9966224B2 (en) | 2014-10-22 | 2018-05-08 | Sciencetomorrow Llc | Quantitative secondary electron detection |
| DE102015202172B4 (de) | 2015-02-06 | 2017-01-19 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | Teilchenstrahlsystem und Verfahren zur teilchenoptischen Untersuchung eines Objekts |
| US9691588B2 (en) | 2015-03-10 | 2017-06-27 | Hermes Microvision, Inc. | Apparatus of plural charged-particle beams |
| US9627190B2 (en) * | 2015-03-27 | 2017-04-18 | Agilent Technologies, Inc. | Energy resolved time-of-flight mass spectrometry |
| US9922799B2 (en) | 2015-07-21 | 2018-03-20 | Hermes Microvision, Inc. | Apparatus of plural charged-particle beams |
| KR20240042242A (ko) | 2015-07-22 | 2024-04-01 | 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. | 복수의 하전 입자 빔을 이용하는 장치 |
-
2019
- 2019-06-04 KR KR1020207035295A patent/KR20210008044A/ko not_active IP Right Cessation
- 2019-06-04 KR KR1020237027103A patent/KR20230122180A/ko not_active Application Discontinuation
- 2019-06-04 WO PCT/EP2019/064445 patent/WO2019233991A1/en unknown
- 2019-06-04 CN CN201980038632.8A patent/CN112243531A/zh active Pending
- 2019-06-04 EP EP19728668.5A patent/EP3803933A1/en active Pending
- 2019-06-04 SG SG11202011505RA patent/SG11202011505RA/en unknown
- 2019-06-04 JP JP2020565872A patent/JP7209744B2/ja active Active
- 2019-06-05 TW TW111132823A patent/TWI844932B/zh active
- 2019-06-05 TW TW108119553A patent/TWI803644B/zh active
- 2019-06-07 US US16/435,145 patent/US11508547B2/en active Active
-
2020
- 2020-12-03 IL IL279203A patent/IL279203A/en unknown
-
2022
- 2022-10-20 US US17/970,469 patent/US20230123152A1/en active Pending
-
2023
- 2023-01-10 JP JP2023001471A patent/JP2023052270A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP7209744B2 (ja) | 2023-01-20 |
| WO2019233991A1 (en) | 2019-12-12 |
| US20230123152A1 (en) | 2023-04-20 |
| SG11202011505RA (en) | 2020-12-30 |
| US20190378682A1 (en) | 2019-12-12 |
| KR20230122180A (ko) | 2023-08-22 |
| TWI844932B (zh) | 2024-06-11 |
| US11508547B2 (en) | 2022-11-22 |
| CN112243531A (zh) | 2021-01-19 |
| KR20210008044A (ko) | 2021-01-20 |
| TW202001972A (zh) | 2020-01-01 |
| JP2021526714A (ja) | 2021-10-07 |
| EP3803933A1 (en) | 2021-04-14 |
| IL279203A (en) | 2021-01-31 |
| JP2023052270A (ja) | 2023-04-11 |
| TWI803644B (zh) | 2023-06-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI803644B (zh) | 用於電子顯微法之半導體帶電粒子偵測器 | |
| US7365313B2 (en) | Fast time-of-flight mass spectrometer with improved data acquisition system | |
| KR101980930B1 (ko) | 전자 충격식 전하 결합 장치 및 ebccd 검출기를 이용한 검사 시스템 | |
| JP2017537426A (ja) | 定量的な二次電子検出 | |
| US20240096589A1 (en) | Semiconductor charged particle detector for microscopy | |
| TW202217904A (zh) | 電子計數偵測裝置之感測元件位準電路系統設計 | |
| US8093567B2 (en) | Method and system for counting secondary particles | |
| TWI836310B (zh) | 單體式偵測器 | |
| US20230109695A1 (en) | Energy band-pass filtering for improved high landing energy backscattered charged particle image resolution | |
| TW202431318A (zh) | 用於電子顯微法之半導體帶電粒子偵測器 | |
| EP4390464A1 (en) | Detector for detecting radiation | |
| EP4310884A1 (en) | Charged particle detector for microscopy | |
| WO2024078821A1 (en) | Charged particle detector for microscopy | |
| WO2024028076A1 (en) | Semiconductor charged particle detector and methods thereof | |
| WO2024133328A1 (en) | A new design concept of scanning electron microscope with charged particle source | |
| WO2024033071A1 (en) | Particle detector with reduced inter-symbol interference | |
| WO2024094644A1 (en) | Charged particle beam detector with adaptive detection area for multiple field of view settings |