TWI808411B - 用於高效能偵測裝置之增強架構 - Google Patents

Abstract

一種偵測器，其包括一組感測元件、以通信方式將一第一組感測元件耦合至第一信號處理電路系統之一輸入端的第一區段電路系統、以通信方式將一第二組感測元件耦合至第二信號處理電路系統之一輸入端的第二區段電路系統，及以通信方式將該第一信號處理電路系統之一輸出端耦合至該第二信號處理電路系統之一輸出端的互連電路系統。該互連電路系統可包括一互連層，該互連層具有以通信方式耦合至該偵測器之類比信號路徑之輸出端的互連切換元件。互連切換元件可以通信方式耦合鄰近類比信號路徑之輸出端。該偵測器亦可包括包括複數個轉換器之信號處理電路系統。該互連電路系統可經組態以選擇性地將該第一信號處理電路及該第二信號處理電路系統之輸出端耦合至該等轉換器。

Description

用於高效能偵測裝置之增強架構

本文中之描述係關於偵測器，且更特定言之，係關於可適用於帶電粒子偵測之偵測器。

在積體電路(IC)之製造製程中，對未完成或已完成電路組件進行檢測以確保其等係根據設計而製造且無缺陷。利用光學顯微鏡之檢測系統通常具有降至幾百奈米之解析度，且該解析度受光之波長限制。隨著IC組件之實體大小繼續減小直至低於100或甚至低於10奈米，需要比利用光學顯微鏡之檢測系統能夠具有更高解析度的檢測系統。

解析度能夠低至小於奈米的帶電粒子(例如，電子)射束顯微鏡(諸如掃描電子顯微鏡(SEM)或透射電子顯微鏡(TEM))用作用於檢測具有低於100奈米之特徵大小的IC組件之切實可行的工具。利用SEM，可將單個初級帶電粒子束之電子或複數個初級帶電粒子束之電子聚焦在受檢測晶圓的感興趣位置處。原電子與晶圓相互作用且可反向散射或可使晶圓發射二次電子。包含反向散射電子及二次電子之電子束之強度可基於晶圓的內部及外部結構之屬性而變化，且藉此可指示該晶圓是否具有缺陷。

與本發明一致的實施例包括用於帶電粒子檢測系統之射束偵測(諸如超快射束電流偵測)之設備、系統及方法。在一些實施例中，偵測器可包括包括一第一組感測元件及一第二組感測元件之一組感測元件。偵測器亦可包括經組態以通信方式將該第一組感測元件耦合至第一信號處理電路系統之輸入端的第一區段電路系統。偵測器可進一步包括經組態以通信方式將該第二組感測元件耦合至第二信號處理電路系統之輸入端的第二區段電路系統。偵測器可進一步包括經組態以通信方式將該第一信號處理電路系統之輸出端耦合至該第二信號處理電路系統之輸出端的互連電路系統。在一些實施例中，偵測系統可進一步包括經組態以控制偵測系統之影像信號處理的介面。

在一些實施例中，一種帶電粒子檢測系統可包括一帶電粒子束源，其經組態以產生初級帶電粒子束以用於掃描一樣本。該帶電粒子檢測系統亦可包括一偵測器，其經組態以接收自初級帶電粒子束之入射點射出的二次帶電粒子束。偵測器可包括包括一第一組感測元件及一第二組感測元件之多組感測元件。偵測器亦可包括經組態以通信方式將該第一組感測元件耦合至第一信號處理電路系統之輸入端的第一區段電路系統。偵測器可進一步包括經組態以通信方式將該第二組感測元件耦合至第二信號處理電路系統之輸入端的第二區段電路系統。偵測器可進一步包括經組態以通信方式將該第一信號處理電路系統之輸出端耦合至該第二信號處理電路系統之輸出端的互連電路系統。

在一些實施例中，第一信號處理電路系統可包括第一放大器，且第二信號處理電路系統可包括第二放大器。第一放大器或第二放大器中之至少一者可經組態以執行接收電流信號及輸出經放大電流信號，或 接收電荷信號及輸出經放大電荷信號中之一者。

在一些實施例中，一種電腦實施方法可包括判定包含藉由帶電粒子偵測器中之帶電粒子束之射束光點投影的感測元件的感測元件群組。電腦實施方法亦可包括判定用於在預定像素速率下處理感測元件群組之輸出信號的總類比信號頻寬是否滿足條件。電腦實施方法可進一步包括基於總類比信號頻寬滿足條件之判定，將感測元件群組劃分成複數個感測元件子群組，每一感測元件子群組包含感測元件群組之至少一個感測元件。電腦實施方法可進一步包括以通信方式將複數個感測元件子群組耦合至帶電粒子偵測器之複數個信號處理電路。電腦實施方法可進一步包括使用在以通信方式耦合至複數個信號處理電路之互連層之第一輸出處的複數個信號處理電路之輸出信號判定組合之信號。電腦實施方法可進一步包括輸出組合之信號至以通信方式耦合至互連層之第一輸出端的第一類比/數位轉換器(ADC)。

100:電子束檢測(EBI)系統

101:主腔室

102:裝載/鎖定腔室

104:射束工具/多射束射束工具/設備

106:裝備前端模組(EFEM)

106a:第一裝載埠

106b:第二裝載埠

109:控制器

202:帶電粒子源

204:槍孔徑

206:聚光透鏡

208:交越

210:初級帶電粒子束

212:源轉換單元

214:細射束

216:細射束

218:細射束

220:初級投影光學系統

222:射束分離器

226:偏轉掃描單元

228:物鏡

230:晶圓

236:二次帶電粒子束

238:二次帶電粒子束

240:二次帶電粒子束

242:二次光學系統

244:帶電粒子偵測裝置

246:偵測子區

248:偵測子區

250:偵測子區

252:副光軸

260:主光軸

270:探測光點

272:探測光點

274:探測光點

280:機動晶圓載物台

282:晶圓固持器

290:影像處理系統

292:影像獲取器

294:儲存器

296:控制器

300A:偵測器

300B:感測器表面

301:感測器層

302:區段層

303:讀出層

311:感測元件

312:感測元件

313:感測元件

314:感測元件

315:感測元件

316:感測元件

317:感測元件

321:區段

322:區段

323:區段

324:區段

331:區段

332:區段

333:區段

334:區段

340:區段

350:區段

360:區段

370:區段

380:區域

400:偵測器陣列

401:區

402:佈線路徑

404:放大器

406:類比/數位轉換器(ADC)

408:數位多工器

421:區段

422:區段

423:區段

424:區段

500:偵測器

501:感測器表面

510:感測器層

511:感測元件

512:感測元件

513:感測元件

519:切換元件

520:電路層

521:切換元件

601:表面層

610:P型區

620:P型磊晶區

630:N型區

641:深P井

642:N井

643:P井

650:電極

700:偵測器

701:感測元件

702:感測元件

703:感測元件

704:感測元件

705:感測元件

706:感測元件

711:元件間切換元件

712:元件間切換元件

713:元件間切換元件

719:輸出端

720:元件-匯流排切換元件

721:佈線路徑

722:佈線路徑

723:佈線路徑

728:共同輸出端

729:共同輸出端

730:信號處理電路系統

731:前置放大器

732:後置放大器

733:資料轉換器

740:數位開關

751:資料通道

752:資料通道

753:資料通道

800:偵測器

819:共同佈線路徑

820:共同切換元件

900:偵測系統

902:感測元件

904:控制器

906:傳輸器

908:接收器

910:第一處理電路陣列

920:第二處理電路陣列

930:ADC陣列

940:處理電路

950:數位介面

960:信號路徑

970:類比信號路徑

1000:偵測器陣列

1002:區段

1004:類比信號路徑

1006:互連層

1008:切換元件

1010:切換元件

1012:切換元件

1014:互連切換元件

1016:互連切換元件

1018:互連切換元件

1020:互連切換元件

1022:放大器

1024:類比/數位轉換器(ADC)

1026:輸入/輸出點/I/O點

1100:放大器

1102:控制器

1104:第一放大器

1106:第二放大器

1200:類比/數位轉換器(ADC)

1202:控制器

1204:轉換器

1206:電壓輸入ADC

1300:偵測器

1302:放大器

1304:放大器

1306:放大器

1308:放大器

1310:放大器

1312:放大器

1314:切換元件

1316:切換元件

1318:切換元件

1320:切換元件

1322:切換元件

1324:切換元件

1326:切換元件

1328:切換元件

1330:切換元件

1332:互連切換元件

1334:I/O點

1336:I/O點

1338:I/O點

1340:切換元件

1400:偵測器陣列

1401:區段

1402:類比信號路徑

1403:切換元件

1404:類比信號路徑

1405:切換元件

1406:類比信號路徑

1407:切換元件

1408:類比信號路徑

1409:切換元件

1410:放大器

1412:放大器

1414:放大器

1416:放大器

1418:求和點

1420:子區段

1421:佈線路徑

1422:子區段

1423:佈線路徑

1424:子區段

1425:佈線路徑

1426:子區段

1427:佈線路徑

1428:互連切換元件

1430:互連切換元件

1432:互連切換元件

1434:互連切換元件

1500:方法

1502:步驟

1504:步驟

1506:步驟

1508:步驟

1520:步驟

1522:步驟

1524:步驟

1526:步驟

1528:步驟

1530:步驟

1532:步驟

1606:感測元件

1608:輸出匯流排

1624:二極體

1626:接地切換元件

1627:接地電路

1628:元件匯流排切換元件

1630:元件間切換元件

1632:元件間切換元件

圖1為說明符合本發明之實施例之例示性帶電粒子束檢測系統的示意圖。

圖2為說明符合本發明之實施例的可為圖1之例示性帶電粒子束檢測系統之一部分的例示性多射束射束工具的示意圖。

圖3A為符合本發明之實施例的偵測器之例示性結構的示意性表示。

圖3B為說明符合本發明之實施例的偵測器陣列之例示性表面的圖式。

圖4A至4C為說明符合本發明之實施例之具有切換元件的 例示性偵測器陣列之圖式。

圖5為說明符合本發明之實施例的偵測器之層結構之橫截面視圖的圖式。

圖6為說明符合本發明之實施例的偵測器之感測元件之橫截面視圖的圖式。

圖7為表示符合本發明之實施例的偵測器之例示性區段配置的圖式。

圖8為表示符合本發明之實施例的偵測器之另一例示性區段配置的圖式。

圖9為表示符合本發明之實施例的偵測系統之圖式。

圖10為說明符合本發明之實施例的具有例示性架構之偵測器陣列的圖式。

圖11為說明符合本發明之實施例的在電流模式中工作的例示性放大器之圖式。

圖12為說明符合本發明之實施例的在電流模式中工作的例示性類比/數位轉換器之圖式。

圖13為表示符合本發明之實施例的具有圖10之例示性架構的偵測器之例示性區段配置之圖式。

圖14為說明符合本發明之實施例的具有另一例示性架構之偵測器陣列之圖式。

圖15為符合本發明之實施例的偵測帶電粒子束之例示性方法的流程圖。

圖16為符合本發明之實施例的感測元件之圖解表示。

現將詳細參考例示性實施例，其實例說明於附圖中。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相似元件。例示性實施例之以下描述中所闡述之實施方案並不表示符合本發明的所有實施方案。取而代之，其僅為符合關於如所附申請專利範圍中所敍述之主題之態樣的設備及方法之實例。舉例而言，儘管在利用帶電粒子束(例如，電子束)之上下文中描述一些實施例，但本發明不限於此。可相似地施加其他類型之帶電粒子束。此外，可使用其他成像系統，諸如光學成像、光偵測、x射線偵測或其類似者。

電子裝置係由形成於被稱為基板之半導體材料塊上的電路構成。半導體材料可包括例如矽、砷化鎵、磷化銦或矽鍺或其類似者。許多電路可一起形成於同一矽塊上且被稱為積體電路或IC。此等電路之大小已顯著地減小，使得電路中之許多電路可安裝於基板上。舉例而言，在智慧型電話中，IC晶片可為拇指甲大小且又可包括超過20億個電晶體，每一電晶體之大小小於人類毛髮之1/1000。

製造具有極小結構或組件之此等極小IC為常常涉及數百個個別步驟之複雜、耗時且昂貴之程序。即使一個步驟之錯誤皆有可能引起已加工IC之缺陷，從而使得已加工IC為無用的。因此，製造製程之一個目標為避免此類缺陷以最大化製程中所製造之功能性IC的數目；亦即，改良製程之總良率。

改良良率之一個組分為監測晶片製造製程，以確保其正生產足夠數目個功能積體電路。監測製程之一種方式為在晶片電路結構形成之不同階段處檢測該等晶片電路結構。可使用掃描帶電粒子顯微鏡 (「SCPM」)來進行檢測。舉例而言，SCPM可為掃描電子顯微鏡(SEM)。SCPM可用以實際上將此等極小結構成像，從而獲取晶圓之結構之「圖像」。影像可用以判定結構是否恰當地形成於恰當位置中。若結構係有缺陷的，則可調整製程，使得缺陷不大可能再現。

SEM之工作原理與攝影機相似。攝影機藉由接收及記錄自人或物件反射或發射之光的強度來拍攝圖像。SEM藉由接收及記錄自晶圓之結構反射或發射之電子之能量或量來拍攝「圖像」。在拍攝此「圖像」之前，電子束可投影至結構上，且當電子自該等結構(例如自晶圓表面、自晶圓表面下方之結構或此兩者)反射或發射(「射出」)時，SEM之偵測器可接收及記錄彼等電子之能量或量以產生檢測影像。為了拍攝此「圖像」，電子束可掃描通過晶圓(例如以逐行或鋸齒形方式)，且偵測器可接收來自電子束投影下方之區的射出電子(被稱作「射束光點」)。投影至晶圓上的射束可被稱作「初級射束」。偵測器可接收偵測器之表面上的二次射束光點中之射出電子，且可記錄二次射束光點之強度。藉由將隨時間之二次射束強度與初級射束之掃描路徑相關聯，可構造晶圓之SEM影像。一些SEM使用單一電子束(被稱作「單射束SEM」)以拍攝單一「圖像」以產生檢測影像，而一些SEM使用多個電子束(被稱作「多射束SEM」)以並行拍攝晶圓之多個「子圖像」且將其拼接在一起以產生檢測影像。藉由使用多個電子束，SEM可將更多電子束提供至結構上以獲得此等多個「子圖像」，從而導致更多電子自結構射出。因此，偵測器可同時接收更多射出電子，且以較高效率及較快速度產生晶圓之結構之檢測影像。

藉由SEM之偵測器接收的射出電子可使偵測器產生與射出電子之能量及電子束之強度相匹配的電信號(例如，電流信號或電壓信 號)。舉例而言，電信號之振幅可與所接收射出電子之電荷相匹配。偵測器可輸出電信號至影像處理器，且影像處理器可處理電信號以形成晶圓之結構的影像。多射束SEM系統使用多個電子束用於檢測，且多射束SEM系統之偵測器可具有用以接收該等電子束的多個區段。每一區段可具有多個感測元件且可用於形成晶圓之子區的「圖像」。基於來自偵測器之每一區段之信號產生的「圖像」可經合併以形成所檢測晶圓之完整圖像。

偵測器之區段可以通信方式互連。偵測器之每一區段可具有用於處理藉由偵測器產生之電信號的對應信號處理電路。當電子束照射在區段上時，其信號處理電路可經啟動用於信號處理。當電子束照射在多個鄰近區段上時，其信號處理電路可以協調方式啟動以用於信號處理。當無電子束照射在區段上時，其信號處理電路可經去啟動。當電子束照射在發生故障區段上時，鄰近區段之信號處理電路可經啟動用於信號處理。藉由此互連區段設計，SEM之偵測器可提供可撓性及故障容限至偵測器之信號處理。

偵測器具有許多效能指示符。一個指示符為「像素速率」，其為產生檢測影像之像素所藉以之速率。像素速率可指示數位系統中之數位資料處理頻寬，且偵測器之最大像素速率可指示其最大數位資料處理速度。另一指示符為「類比信號頻寬」，其為類比信號之最低與最高可達到頻率之間的頻率範圍。高頻類比信號可反映所檢測結構之「細節」。類比信號頻寬指示偵測器之檢測能力及檢測結果之精細度，其為與像素速率不同之效能指示符。舉例而言，若類比信號頻寬較低，則即使像素速率較高，檢測影像仍然可係模糊的，此係因為結構之一些細節可能歸因於低類比信號頻寬而丟失且可能不在檢測影像中反映。

像素速率及類比信號頻寬有「寄生參數」傾向，寄生參數係藉由操作偵測器之組件引發的非所要或非預期電磁效應。寄生參數可包括寄生電容(例如，雜散電容)、寄生電阻或寄生電感。即使當一些組件不操作時仍可引發寄生參數。寄生參數可改變組件之設計規範，且可引起對偵測器之效能的不利影響，諸如減少類比信號頻寬及資料處理頻寬。舉例而言，雜散電容可抵抗電荷之移動。寄生電阻可增大內部偵測信號損失。寄生電感可抵抗動態電流之流動。另外，寄生參數可引入雜訊及干擾至檢測影像。理想地，偵測器之設計力求最小化寄生參數之產生。

像素速率及類比信號頻寬可對偵測器之其他效能指示符(諸如偵測器之信雜比(「SNR」)或效能容量(例如，最大檢測速度或最大檢測產出量))具有關鍵影響。為了增加像素速率及類比信號頻寬，偵測器可經設計以縮短個別感測元件與其信號處理電路之間的電連接距離，其可抑制寄生參數(例如，串聯電阻、寄生電容或串聯電感)之產生。替代地，信號處理電路之架構可經增強或重新設計以用於對寄生參數不太敏感的偵測器。

然而，偵測器之現有互連區段設計仍面臨與類比信號頻寬及像素速率相關的若干挑戰。舉例而言，仍然存在在不引發顯著成本情況下進一步抑制寄生參數之產生、減小寄生參數對類比信號頻寬的影響、增加類比或數位信號處理之處理頻寬，或增加偵測器之像素速率及效能可調適性的空間。

在本發明中，具有改良架構之偵測器經提供用於改良類比信號頻寬及像素速率。在偵測器之一些實施例中，互連層經提供於偵測器之類比信號處理電路系統與對應於該類比信號處理電路系統之基於電流或 電荷之類比/數位轉換器(ADC)之間。此架構之優點係與等效基於電壓之類比處理電路系統相比較，減少基於電流或電荷之類比處理電路系統的靈敏度，其實現相對增加之類比信號頻寬。互連層可經由互連切換元件以通信方式將類比信號處理電路系統之輸出端彼此耦合。切換元件可經提供於類比信號處理電路系統之輸入端及輸出端處。藉由控制切換元件，不同類比信號處理電路可在偵測器中以通信方式啟動或去啟動。藉由經由互連層中之互連切換元件耦合不同類比信號處理電路之輸出端，多個類比信號處理電路可經由互連層與單一基於電流或電荷之ADC相關聯，藉以可達成較高類比信號頻寬而不需要額外數位輸出容量。藉由經由互連層耦合ADC，ADC可經控制以在交錯模式中工作，此可提供高於單一ADC之規範的像素速率。總體而言，藉由使用所提供架構，現有偵測器之效能可調適性及能力的限制可被推至較高。

出於清楚起見，圖式中之組件之相對尺寸可經放大。在以下圖式描述內，相同或類似參考數字係指相同或類似組件或實體，且僅描述關於個別實施例之差異。

本發明之目標及優勢可藉由如本文所論述之實施例中闡述之元件及組合實現。然而，未必需要本發明之實施例達成此類例示性目標或優點，且一些實施例可能不會達成所陳述目標或優點中之任一者。

在不限制本發明之範疇的情況下，一些實施例可在利用電子束(「electron beam/e-beam」)之系統中提供偵測系統及偵測方法之內容背景下進行描述。然而，本發明不限於此。可相似地施加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、離子偵測或其類似者。

如本文中所使用，除非另外特定陳述，否則術語「或」涵蓋所有可能組合，除非不可行。舉例而言，若陳述組件可包括A或B，則除非另外特定陳述或不可行，否則組件可包括A，或B，或A及B。作為第二實例，若陳述組件可包括A、B或C，則除非另外特定陳述或不可行，否則組件可包括A，或B，或C，或A及B，或A及C，或B及C，或A及B及C。

圖1說明符合本發明之實施例的例示性電子束檢測(EBI)系統100。EBI系統100可用於成像。如圖1中所展示，EBI系統100包括主腔室101、裝載/鎖定腔室102、射束工具104及裝備前端模組(EFEM)106。射束工具104位於主腔室101內。EFEM 106包括第一裝載埠106a及第二裝載埠106b。EFEM 106可包括額外裝載埠。第一裝載埠106a及第二裝載埠106b收納含有待檢測之晶圓(例如，半導體晶圓或由其他材料製成之晶圓)或樣本的晶圓前開式單元匣(FOUP)(晶圓及樣本可互換使用)。一「批次」為可裝載以作為批量進行處理之複數個晶圓。

EFEM 106中之一或多個機械臂(圖中未示)可將晶圓輸送至裝載/鎖定腔室102。裝載/鎖定腔室102連接至裝載/鎖定真空泵系統(圖中未示)，其移除裝載/鎖定腔室102中之氣體分子以達至低於大氣壓之第一壓力。在達至第一壓力之後，一或多個機械臂(圖中未示)可將晶圓自裝載/鎖定腔室102輸送至主腔室101。主腔室101連接至主腔室真空泵系統(圖中未示)，其移除主腔室101中之氣體分子以達至低於第一壓力之第二壓力。在達至第二壓力之後，晶圓經受射束工具104進行之檢測。射束工具104可為單射束系統或多射束系統。

控制器109以電子方式連接至射束工具104。控制器109可 為經組態以實行對EBI系統100之各種控制的電腦。雖然控制器109在圖1中經展示為在包括主腔室101、裝載/鎖定腔室102及EFEM 106的結構外部，但應理解控制器109可係該結構之部分。

在一些實施例中，控制器109可包括一或多個處理器(圖中未示)。處理器可為能夠操縱或處理資訊之通用或特定電子裝置。舉例而言，處理器可包括任何數目個中央處理單元(或「CPU」)、圖形處理單元(或「GPU」)、光學處理器、可程式化邏輯控制器、微控制器、微處理器、數位信號處理器、智慧財產權(IP)核心、可程式化邏輯陣列(PLA)、可程式化陣列邏輯(PAL)、通用陣列邏輯(GAL)、複合可程式化邏輯裝置(CPLD)、場可程式化閘陣列(FPGA)、系統單晶片(SoC)、特殊應用積體電路(ASIC)及能夠進行資料處理之任何類型電路的任何組合。處理器亦可為虛擬處理器，其包括在經由網路耦合的多個機器或裝置上分佈的一或多個處理器。

在一些實施例中，控制器109可進一步包括一或多個記憶體(圖中未示)。記憶體可為能夠儲存可由處理器(例如經由匯流排)存取之程式碼及資料的通用或特定電子裝置。舉例而言，記憶體可包括任何數目個隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、光碟、磁碟、硬碟機、固態機、隨身碟、安全數位(SD)卡、記憶棒、緊湊型快閃(CF)卡或任何類型之儲存裝置之任何組合。程式碼及資料可包括作業系統(OS)及用於特定任務之一或多個應用程式(或「app」)。記憶體亦可為虛擬記憶體，其包含在經由網路耦合的多個機器或裝置上分佈的一或多個記憶體。

圖2說明符合本發明之實施例的例示性多射束射束工具104(在本文中亦被稱作設備104)及可經組態用於EBI系統100(圖1)中之影像 處理系統290的示意圖。

射束工具104包含帶電粒子源202、槍孔徑204、聚光透鏡206、自帶電粒子源202發射之初級帶電粒子束210、源轉換單元212、初級帶電粒子束210之複數個細射束214、216及218、初級投影光學系統220、機動晶圓載物台280、晶圓固持器282、多個二次帶電粒子束236、238及240、二次光學系統242及帶電粒子偵測裝置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。帶電粒子偵測裝置244可包含偵測子區246、248及250。

帶電粒子源202、槍孔徑204、聚光透鏡206、源轉換單元212、射束分離器222、偏轉掃描單元226及物鏡228可與設備104之主光軸260對準。二次光學系統242及帶電粒子偵測裝置244可與設備104之副光軸252對準。

帶電粒子源202可發射一或多個帶電粒子，粒子諸如電子、質子、離子、牟子或任何其他粒子攜載電荷。在一些實施例中，帶電粒子源202可為電子源。舉例而言，帶電粒子源202可包括陰極、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(虛擬的或真實的)208之初級帶電粒子束210(在此情況下，為初級電子束)。為了易於解釋而不引起分歧，在本文之描述中之一些中將電子用作實例。然而，應注意，在本發明之任何實施例中可使用任何帶電粒子，而不限於電子。初級帶電粒子束210可被視覺化為自交越208發射。槍孔徑204可阻擋初級帶電粒子束210之外圍帶電粒子以減小庫侖效應。庫侖效應可引起探測光點之大小的增大。

源轉換單元212可包含影像形成元件陣列及射束限制孔徑 陣列。影像形成元件陣列可包含微偏轉器或微透鏡陣列。影像形成元件陣列可與初級帶電粒子束210之複數個細射束214、216及218形成交越208之複數個平行影像(虛擬的或真實的)。射束限制孔隙陣列可限制複數個細射束214、216及218。雖然三個細射束214、216及218展示於圖2中，但本發明之實施例不限於此。舉例而言，在一些實施例中，設備104可經組態以產生第一數目個細射束。在一些實施例中，細射束之第一數目可在1至1000之範圍內。在一些實施例中，細射束之第一數目可在200至500之範圍內。在一例示性實施例中，設備104可產生400細射束。

聚光透鏡206可聚焦初級帶電粒子束210。在源轉換單元212下游的細射束214、216及218之電流可藉由調整聚光透鏡206之聚焦倍率或藉由改變射束限制孔徑之陣列內的對應射束限制孔徑之徑向大小而變化。物鏡228可將細射束214、216及218聚焦於晶圓230上從而成像，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(Wien)濾波器類型的射束分離器。在一些實施例中，若施加靜電偶極子場及磁偶極子場，則藉由靜電偶極子場施加於細射束214、216及218之帶電粒子(例如電子)上的力可與藉由磁偶極子場施加於帶電粒子上的力量值相等且方向相反。細射束214、216及218可因此以零偏轉角直接通過射束分離器222。然而，由射束分離器222產生之細射束214、216及218之總色散亦可為非零。射束分離器222可將二次帶電粒子束236、238及240與細射束214、216及218分離，且將二次帶電粒子束236、238及240導向二次光學系統242。

偏轉掃描單元226可使細射束214、216及218偏轉以使探測 光點270、272及274遍及晶圓230之表面區域進行掃描。回應於細射束214、216及218入射於探測光點270、272及274處，可自晶圓230發射二次帶電粒子束236、238及240。二次帶電粒子束236、238及240可包含具有能量之分佈之帶電粒子(例如，電子)。舉例而言，二次帶電粒子束236、238及240可為包括二次電子(能量

50eV)及反向散射電子(能量在50eV與細射束214、216及218之著陸能量之間)的二次電子束。二次光學系統242可將二次帶電粒子束236、238及240聚焦至帶電粒子偵測裝置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二次帶電粒子束236、238及240並產生用於重建構在晶圓230之表面區域上方或下方的結構之SCPM影像的對應信號(例如，電壓、電流或其類似者)。

所產生之信號可表示二次帶電粒子束236、238及240之強度，且可將所產生信號提供至與帶電粒子偵測裝置244、初級投影光學系統220及機動晶圓載物台280通信之影像處理系統290。機動晶圓載物台280之移動速度可與受偏轉掃描單元226控制的射束偏轉同步及協調，使得掃描探測光點(例如，掃描探測光點270、272及274)之移動可有序覆蓋晶圓230上之關注區。此類同步及協調之參數可經調整以適應於晶圓230之不同材料。舉例而言，晶圓230之不同材料可具有不同電阻-電容特性，其可引起對掃描探測光點之移動的不同信號靈敏度。

二次帶電粒子束236、238及240之強度可根據晶圓230之外部或內部結構變化，且因此可指示晶圓230是否包括缺陷。此外，如上文所論述，可將細射束214、216及218投影至晶圓230之頂部表面之不同位置上或晶圓230之局部結構的不同側面上，以產生可具有不同強度之二次 帶電粒子束236、238及240。因此，藉由將二次帶電粒子束236、238及240之強度與晶圓230之區域映射，影像處理系統290可重建構反映晶圓230之內部或外部結構之特性的影像。

在一些實施例中，影像處理系統290可包括影像獲取器292、儲存器294及控制器296。影像獲取器292可包含一或多個處理器。舉例而言，影像獲取器292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或其類似者，或其組合。影像獲取器292可經由媒體(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)以通信方式耦合至射束工具104之帶電粒子偵測裝置244。在一些實施例中，影像獲取器292可自帶電粒子偵測裝置244接收信號，且可建構影像。影像獲取器292可因此獲取晶圓230之SCPM影像。影像獲取器292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，或其類似者。影像獲取器292可經組態以執行對所獲取影像之亮度及對比度的調整。在一些實施例中，儲存器294可為諸如以下各者之儲存媒體：硬碟、快閃驅動器、雲端儲存器、隨機存取記憶體(RAM)、其他類型之電腦可讀記憶體或其類似者。儲存器294可與影像獲取器292耦合，且可用於保存經掃描原始影像資料作為初始影像，及後處理影像。影像獲取器292及儲存器294可連接至控制器296。在一些實施例中，影像獲取器292、儲存器294及控制器296可一起整合為一個控制單元。

在一些實施例中，影像獲取器292可基於自帶電粒子偵測裝置244接收到之成像信號而獲取晶圓之一或多個SCPM影像。成像信號可對應於用於進行導電帶電粒子成像之掃描操作。所獲取影像可為包含複 數個成像區域之單個影像。單個影像可儲存於儲存器294中。單個影像可為可劃分成複數個區之初始影像。區中之各者可包含含有晶圓230之特徵之一個成像區域。所獲取影像可包含在時間順序內經取樣多次的晶圓230之單個成像區域的多個影像。多個影像可儲存於儲存器294中。在一些實施例中，影像處理系統290可經組態以執行具有晶圓230之相同位置的多個影像之影像處理步驟。

在一些實施例中，影像處理系統290可包括量測電路(例如，類比至數位轉換器)以獲得所偵測到之二次帶電粒子(例如，二次電子)之分佈。在偵測時間窗期間所收集之帶電粒子分佈資料與入射於晶圓表面之細射束214、216及218之對應掃描路徑資料的組合，可用於重建構受檢測晶圓結構之影像。經重建構影像可用於顯露晶圓230之內部或外部結構的各種特徵，且藉此可用於顯露可能存在於晶圓中之任何缺陷。

在一些實施例中，帶電粒子可為電子。在初級帶電粒子束210之電子投影至晶圓230之表面(例如，探測光點270、272及274)上時，初級帶電粒子束210的電子可穿透晶圓230之表面一定深度，與晶圓230之粒子相互作用。初級帶電粒子束210之一些電子可與晶圓230之材料彈性地相互作用(例如，以彈性散射或碰撞之形式)，且可反射或回跳出晶圓230之表面。彈性相互作用保存相互作用之主體(例如，初級帶電粒子束210之電子)之總動能，其中相互作用主體之動能不轉換為其他能源形式(例如，熱能、電磁能或其類似者)。自彈性交互作用產生之此類反射電子可稱為反向散射電子(BSE)。初級帶電粒子束210中之一些電子可(例如，以非彈性散射或碰撞之形式)與晶圓230之材料非彈性地相互作用。非彈性相互作用不保存相互作用之主體的總動能，其中相互作用主體之動能中之 一些或所有轉換成其他形式之能量。舉例而言，經由非彈性交互作用，初級帶電粒子束210中之一些電子之動能可引起材料之原子的電子激勵及躍遷。此類非彈性相互作用亦可產生射出晶圓230之表面之電子，該電子可稱為二次電子(SE)。BSE及SE之良率或發射速率取決於(例如)受檢測材料及初級帶電粒子束210之電子著陸在材料的表面上之著陸能量等。初級帶電粒子束210之電子之能量可部分地藉由其加速電壓(例如，在圖2中之帶電粒子源202之陽極與陰極之間的加速電壓)賦予。BSE及SE之數量可比初級帶電粒子束210之注入電子更多或更少(或甚至相同)。

由SEM產生之影像可用於缺陷檢測。舉例而言，可將俘獲晶圓之測試裝置區之所產生影像與俘獲相同測試裝置區的參考影像進行比較。參考影像可(例如，藉由模擬)預定且不包括已知缺陷。若所產生影像與參考影像之間的差異超過容限水平，則可識別出潛在缺陷。對於另一實例，SEM可掃描晶圓之多個區，每一區包括經設計為相同的測試裝置區，且產生俘獲所製造之彼等測試裝置區之多個影像。多個影像可相互比較。若多個影像之間的差異超過容限水平，則可識別出潛在缺陷。

圖3A說明符合本發明之實施例的偵測器300A之例示性結構的示意性表示。偵測器300A可被提供為帶電粒子偵測裝置244。在圖3A中，偵測器300A包含感測器層301、區段層302及讀出層303。感測器層301可包括由多個感測元件(包括感測元件311、312、313及314)構成的感測器晶粒。在一些實施例中，多個感測元件可經提供於感測元件之陣列中，感測元件中之每一者可具有均一大小、形狀及配置。

區段層302可包括多個區段，包括區段321、322、323及324。該等區段可包括經組態以通信方式耦合多個感測元件的互連件(例 如，佈線路徑)。該等區段亦可包括可控制感測元件之間的通信耦合的切換元件。該等區段可進一步包括感測元件與區段層中之一或多個共同節點之間的連接機構(例如，佈線路徑及切換元件)。舉例而言，如圖3A中所展示，區段323可經組態以通信方式耦合感測元件311、312、313及314之輸出端，如藉由感測器層301與區段層302之間的四個虛線所展示。在一些實施例中，區段323可經組態以輸出自感測元件311、312、313及314搜集之組合之信號作為共同輸出。在一些實施例中，區段(例如，區段323)可以通信方式耦合至置放於區段正上方的感測元件(例如，感測元件311、312、313及314)。舉例而言，區段323可具有經組態以與感測元件311、312、313及314之輸出端連接之端子柵格。在一些實施例中，區段321、322、323及324可經提供於陣列結構中，使得其具有均一大小與形狀及均一配置。舉例而言，區段321、322、323及324可成正方形。在一些實施例中，隔離區域可提供於鄰近區段之間以使其彼此電絕緣。在一些實施例中，區段可以偏移圖案，諸如圖案塊佈局之形式配置。

讀出層303可包括用於處理感測元件之輸出的信號處理電路。在一些實施例中，可提供可與區段層302之區段中之每一者對應的信號處理電路。在一些實施例中，可提供多個單獨信號處理電路系統區段，包括信號處理電路系統區段331、332、333及334。在一些實施例中，信號處理電路系統區段可以具有均一大小及形狀以及均一配置的區段陣列之形式提供。在一些實施例中，信號處理電路系統區段可經組態以與來自區段層302之對應區段之輸出端連接。舉例而言，如圖3A中所展示，信號處理電路系統區段333可經組態以通信方式耦合至區段323之輸出端，如藉由區段層302與讀出層303之間的虛線所展示。

在一些實施例中，讀出層303可包括輸入端子及輸出端子。讀出層303之輸出端可連接至用於讀取及解譯偵測器300A之輸出的組件。舉例而言，讀出層303可直接連接至數位多工器、數位邏輯區塊、控制器、電腦或其類似者。

區段之大小及與區段相關聯的感測元件之數目可變化。舉例而言，雖然圖3A說明一個區段中之四個感測元件，但本發明之實施例不限於此。

雖然圖3A將感測器層301、區段層302及讀出層303說明為多個離散層，但應注意，感測器層301、區段層302及讀出層303不必被提供為單獨的基板。舉例而言，區段層302之佈線路徑可經提供於包括多個感測元件之感測器晶粒中，或可經提供於感測器晶粒外部。佈線路徑可在感測器層301上經圖案化。另外，區段層302可與讀出層303組合。舉例而言，可提供包括區段層302之佈線路徑及讀出層303之信號處理電路之半導體晶粒。因此，可組合或劃分各個層之結構及功能性。

在一些實施例中，可以雙晶粒組態提供偵測器。然而，本發明之實施例不限於此。舉例而言，可在一個晶粒中或在可含有一或多個晶粒之封裝中實施感測器層、區段層及讀出層之功能。

在一些實施例中，感測器層301、區段層302及讀出層303之配置可以堆疊關係彼此對應。舉例而言，區段層302可直接安裝於讀出層303之頂部，且感測器層301可直接安裝於區段層302之頂部。層可經堆疊，以使得區段層302內之區段與讀出層303之信號處理電路系統區段(例如，區段331、332、333及334)對準。此外，層可經堆疊，使得感測器層301內之一或多個感測元件與區段層302中之區段對準。在一些實施例 中，與區段相關聯之感測元件可含於區段內。舉例而言，在偵測器300A之平面圖中，區段(例如，區段323)之感測元件(例如，感測元件311、312、313及314)可裝配於區段之邊界內。此外，區段層302之個別區段可與讀出層303之信號處理電路系統區段重疊。以此方式，可建立用於使感測元件與區段及信號處理電路系統相關聯之預定義區域。

圖3B說明符合本發明之實施例的可形成帶電粒子偵測裝置244之表面的感測器表面300B之例示性結構。感測器表面300B可經提供有感測元件之多個區段，包括區段340、350、360及370，其由虛線表示。舉例而言，感測器表面300B可為圖3A中之感測器層301的表面。每一區段可能能夠自晶圓230接收自特定位置發射的射束光點之至少一部分，諸如如圖2中所展示的二次帶電粒子束236、238及240中之一者。

如圖3B中所展示，感測器表面300B可包括感測元件之一陣列，包括感測元件315、316及317。在一些實施例中，區段340、350、360及370中之每一者可含有一或多個感測元件。舉例而言，區段340可含有第一複數個感測元件，且區段350可含有第二複數個感測元件，等等。該第一複數個感測元件與該第二複數個感測元件可係相互獨佔式的。在一些實施例中，感測元件可為二極體或類似於二極體之可將入射能量轉換成可量測信號的任何元件。舉例而言，感測元件可包括PIN二極體、突崩二極體、電子倍增管(EMT)或其他組件。

在圖3B中，區380可提供於鄰近感測元件之間。區域380可為隔離區域，以使相鄰感測元件之側或隅角彼此隔離。在一些實施例中，區域380可包括不同於感測器表面300B之感測元件之絕緣材料的絕緣材料。在一些實施例中，區域380可提供為正方形。在一些實施例中，區 域380可不提供於感測元件之鄰近側之間。

在一些實施例中，場可程式化偵測器陣列可經提供有感測元件，該等感測元件具有在該等感測元件之間整合之切換區。舉例而言，可提供偵測器，諸如2018年9月14日申請之PCT申請案第PCT/EP2018/074833號中論述的彼等實例中之一些，該案之內容以全文引用之方式併入本文中。在一些實施例中，切換區可提供於感測元件之間，以使得感測元件中之一些或更多可在由相同帶電粒子束光點覆蓋時被群組。用於控制切換區之電路可包括於讀出層(例如，圖3A中之讀出層303)之信號處理電路中。如貫穿本發明所使用，表述「一組感測元件」應意謂第一數量之感測元件的群組。該組感測元件當中之一第一組感測元件可指該組內之一感測元件子組。第二組感測元件可指該組內之另一子組感測元件。第一及第二組可或可不係相互獨佔式的。感測元件之「群組」可指與經投影於偵測器表面上之一個射束光點相關聯的感測元件(例如，射束光點之邊界內)。第一及第二組感測元件可指與不同射束光點相關聯的感測元件之不同群組。該等組感測元件不必受限制於偵測器之特定「區段」。

圖4A為說明符合本發明之實施例的具有切換元件之例示性偵測器陣列400的圖式。偵測器陣列400可為圖3A中之偵測器300A的實例實施例。舉例而言，偵測器陣列400可包括感測器層(例如，類似於圖3A中之感測器層301)、區段層(例如，類似於圖3A中之區段層302)，及讀出層(例如，類似於圖3A中之讀出層303)。區401可對應於一個區段(例如，如圖3A中所展示之區段323)。偵測器陣列400之感測器層可包括多個感測元件，包括感測元件311、312、313及314。在一些實施例中，偵測器陣列400之感測元件中之每一者可具有均一大小、形狀及配置。偵測器陣列 400之感測元件可產生與在感測元件之主動區域中接收的帶電粒子(例如，射出電子)相稱之電流信號。「主動區域」本文中可指感測元件之具有高於預定臨限值之輻射靈敏度的區域。

偵測器陣列400之區段層可包括包括一或多個佈線路徑402之基底基板(例如，半導體基板，圖4A中未展示)。佈線路徑402可經組態以通信方式耦合偵測器陣列400之感測元件。如圖4A中所展示，偵測器陣列400包括區401中之感測元件之4×4陣列，包括感測元件311、312、313及314。在圖4A中，偵測器陣列400之區段層可包括任何兩個鄰近感測元件之間的元件間切換元件。偵測器陣列400之區段層亦可包括以通信方式耦合至相鄰感測元件之邊緣的元件間切換元件。佈線路徑402可經組態以通信方式耦合至區401中之感測元件(例如，感測元件311、312、313及314)之輸出端。舉例而言，可提供端子(展示為在感測元件之中心處的圓形黑色點)之柵格，且佈線路徑402可經組態以經由此類端子與感測元件311、312、313及314之輸出端連接。在一些實施例中，佈線路徑402可經提供於偵測器陣列400之區段層中。在圖4A中，佈線路徑402以通信方式耦合至上述感測元件(例如，感測元件311、312、313及314)。在圖4A中，元件-匯流排切換元件可經提供於感測元件之輸出與佈線路徑402之間。在一些實施例中，元件-匯流排切換元件可經提供於偵測器陣列400之區段層中。

在一些實施例中，可提供多個區段，且一個區段之感測元件可藉由佈線路徑連接。如圖4B中所展示，偵測器陣列400包括可經配置成列的區段421、區段422、區段423及區段424。如圖4C中所展示，偵測器陣列400包括具有2×2感測元件之區段323，包括感測元件311、312、 313及314。

在一些實施例中，佈線路徑402可包括印刷於基底基板上之導電材料、可撓性線、接線或其類似者。在一些實施例中，切換元件可經提供以使得個別感測元件之輸出端可與區段(例如，區段323)之共同輸出端連接或斷開連接。在一些實施例中，偵測器陣列400之區段層可進一步包括用於控制切換元件之對應電路。在一些實施例中，切換元件可提供於自身可含有用於控制切換元件之電路之單獨的開關元件矩陣中。

偵測器陣列400之讀出層可包括用於處理感測元件之輸出的信號調節電路。在一些實施例中，信號調節電路可將所產生電流信號轉換成可表示所接收射束光點之強度的電壓，或可將所產生電流信號放大成經放大電流信號。信號調節電路可包括例如放大器404及一或多個類比切換元件(圖4A中未展示)。放大器404可為高速跨阻抗放大器、電流放大器或其類似者。在圖4A中，放大器404可以通信方式耦合至區段321之共同輸出端以用於放大區段321之感測元件的輸出信號。在一些實施例中，放大器404可為單級或多級放大器。舉例而言，若放大器404為多級放大器，則其可包括前置放大器及後置放大器，或包括前端級及後置級或其類似者。在一些實施例中，放大器404可為可變增益放大器，諸如可變增益跨阻抗放大器(VGTIA)、可變增益電荷轉移放大器(VGCTA)或其類似者。信號調節電路可耦合至一信號路徑，該信號路徑可包括例如類比/數位轉換器(ADC)406。在圖4A中，ADC 406可以通信方式耦合至信號調節電路(例如，包括放大器404)之輸出端以將信號調節電路之類比輸出信號轉換成數位信號。偵測器陣列400之讀出層亦可包括用於其他功能之其他電路。舉例而言，偵測器陣列400之讀出層可包括可控制感測元件之間 的切換元件的開關元件致動電路。為易於解釋而不產生分岐，感測元件與ADC 406之間的信號路徑可被稱作「類比信號路徑」。舉例而言，圖4A中之類比信號路徑包括上文所描述之信號調節電路(例如，包括放大器404)。類比信號路徑之輸入以通信方式耦合至感測元件，且類比信號路徑之輸出端以通信方式耦合至ADC 406。

在一些實施例中，ADC 406可包括以通信方式耦合至組件(例如，在偵測器陣列400之讀出層內部或外部的組件)的輸出端子以用於讀取及解譯藉由ADC 406轉換的數位信號。在圖4A中，ADC 406以通信方式耦合至數位多工器408。在一些實施例中，數位多工器408可經配置於偵測器陣列400之讀出層中。數位多工器408可接收多個輸入信號並將其轉換為輸出信號。數位多工器408之輸出信號可反向轉換成多個輸入信號。數位多工器408之輸出信號可經進一步傳輸至資料處理級(例如，圖2中之影像處理系統290)。

圖5為說明符合本發明之實施例的偵測器500之層結構之橫截面視圖的圖式。偵測器500可經提供為如圖2中所展示的帶電粒子束工具104中之帶電粒子偵測裝置244。偵測器500可經組態為具有在厚度方向上堆疊之多個層，該厚度方向大體上平行於帶電粒子束之入射方向。在一些實施例中，可提供偵測器500，諸如2018年9月14日申請之PCT申請案第PCT/EP2018/074834號中論述的彼等實例中之一些，該案之內容以全文引用之方式併入本文中。

在圖5中，偵測器500可包括感測器層510及電路層520。在一些實施例中，感測器層510可表示圖3A中之感測器層301，且電路層520可表示圖3A中之區段層302及讀出層303。舉例而言，電路層520可包括互 連件(例如，金屬線)，及各種電子電路組件。作為另一實例，電路層520可包括處理系統。電路層520亦可經組態以接收在感測器層510中偵測到之輸出電流。在一些實施例中，感測器層510可表示圖3A中之感測器層301及區段層302，且電路層520可表示圖3A中之讀出層303。在一些實施例中，偵測器500可包括除了感測器層301、區段層302及讀出層303之外的層。

在一些實施例中，感測器層510可經提供有用於接收入射帶電粒子之感測器表面501。可在感測器層510中提供感測元件，包括感測元件511、512及513(藉由虛線區分)。舉例而言，感測器表面501可類似於圖3B中之感測器表面300B。在圖5中，切換元件(包括切換元件519及521)可在橫截面圖中在水平方向上提供於鄰近感測元件之間。切換元件519及521可嵌入於感測器層510中。在一些實施例中，感測元件511、512及513可在圖4A中之偵測器陣列400之感測元件(例如，感測元件311、312、313及314)當中，且切換元件519及521可在圖4A中之偵測器陣列400之切換元件當中。

在一些實施例中，感測元件511、512及513可由在厚度方向上延伸之隔離區域(藉由虛線指示)間隔開。舉例而言，平行於厚度方向的感測元件511、512及513之側面可藉由隔離區域(例如，圖3B中之區域380)彼此隔離。

在一些實施例中，感測器層510可組態為一或多個二極體，其中感測元件511、512及513類似於圖3B之感測元件315、316及317。切換元件519及521可經組態為電晶體(例如，MOSFET)。感測元件511、512、513中之每一者可包括用於與電路層520進行電連接之輸出 端。舉例而言，輸出端可與切換元件519及521整合，或可分別提供。在一些實施例中，輸出端可整合於感測器層510(例如，金屬層)之底部層中。

儘管圖5當在橫截面中檢視時將感測元件511、512及513描繪為離散單元，但此類劃分事實上可並不實際。舉例而言，偵測器500之感測元件可由構成PIN二極體裝置之半導體裝置形成，該PIN二極體裝置可被製造為具有包括P型區、本徵區及N型區之多個層之基板。在此實例中，感測元件511、512、513在橫截面圖中可為相連的。在一些實施例中，切換元件(例如，切換元件519及521)可與感測元件整合。

在一些實施例中，切換元件可整合於感測器層內、整合於其他層內，或可部分或完全地提供於現有層中。在一些實施例中，舉例而言，感測器層可含有井、渠溝或其他結構，其中切換元件形成於彼等結構中。

在一些實施例中，可在感測器層510外部提供偵測器500之切換元件(例如，切換元件519及521)。舉例而言，切換元件可嵌入於電路層520(圖5中未展示)中。在一些實施例中，偵測器500之切換元件(例如，切換元件519及521)可形成於單獨晶粒(例如，開關晶粒)中。舉例而言，開關晶粒(圖5中未展示)可夾在感測器層510與電路層520之間且以通信方式連接至感測器層510及電路層520。

圖6為說明符合本發明之實施例的偵測器500之感測元件512之橫截面視圖的圖式。在圖6中，感測元件512可包括P型井及N型井以用於形成可以通信方式耦合至感測器層510或電路層520之其他組件的切換元件及其他主動或被動元件。儘管圖6僅僅展示一個完整感測元件 512，但應理解感測器層510可由類似於感測元件512之多個感測元件(例如，感測元件511及513)構成，其在橫截面視圖中可係相連的。

在一些實施例中，感測元件512可包括具有表面層601、P型區610、P型磊晶區620、N型區630及其他組件的二極體裝置。表面層601可形成接收入射帶電粒子的偵測器之偵測表面(例如，主動區域)。舉例而言，表面層601可為金屬層(例如，由鋁或其他導電材料形成)。在與表面層601相對之側上，可提供電極650作為電荷收集器。電極650可經組態以輸出表示在感測元件512之主動區域中接收到的帶電粒子之數目的電流信號。

在一些實施例中，如圖6中所展示，切換元件519及521可藉由金氧半導體(MOS)裝置形成。舉例而言，多個MOS裝置可形成於圖6中的N型區630之背側中，且N型區630之背側可與圖5中之感測器層510接觸。作為MOS裝置之實例，可提供深P井641、N井642及P井643。在一些實施例中，MOS裝置可藉由蝕刻、圖案化以及其他製程及技術製作。應理解，可使用各種其他裝置(諸如雙極性半導體裝置等)，且裝置可藉由各種製程製作。

在感測元件512之操作中，當帶電粒子(例如，圖2中之二次帶電粒子束236、238及240)照射於表面層601上時，感測元件512之主體(包括例如，空乏區)可充斥有由入射帶電粒子產生的電荷載流子。此類空乏區可延伸穿過感測元件之體積的至少一部分。舉例而言，帶電粒子可為電子，且經照射電子可在感測元件之空乏區中產生電子-電洞對並向該電子-電洞對供能。電子-電洞對當中的供能電子可具有其他能量，使得其亦可產生新的電子-電洞對。由經照射帶電粒子產生的電子可促成信號在 每一感測元件中產生。

參看圖6，感測元件512中之空乏區可包括P型區610與N型區630之間的電場，且電子及電洞可分別藉由P型區610及N型區630吸引。當電子到達P型區610時或當電洞到達N型區630時，可產生偵測信號。因此，當帶電粒子束入射於感測元件512上時，感測元件512可產生輸出信號，諸如電流。可連接多個感測元件，且感測元件之群組可用以偵測帶電粒子束光點之強度。當帶電粒子束光點覆蓋多個鄰近感測元件(例如，感測元件511、512及513)時，感測元件可經群組(「合併」)在一起以用於收集電流。舉例而言，感測元件可藉由接通其之間的切換元件(例如，切換元件519及521)而合併。來自群組中之感測元件的信號可經收集並發送至連接至該群組的信號調節電路。群組中之感測元件之數目可為與射束光點之大小及形狀相關的任意數。該數目可為1或大於1。

在一些實施例中，偵測器可經組態以使得個別感測元件可經由例如信號線及/或資料線以及位址信號與外部組件通信。偵測器可經組態以致動切換元件以使得兩個或多於兩個感測元件可經合併，且其輸出電流或電壓可經組合。如圖5至圖6中可見，利用感測元件之間的開關元件設計，感測元件可經提供而無實體隔離區域(例如，圖3B中之區域380)。因此，當啟動感測元件512時，表面層601下方之所有區域可變為主動。當在鄰近感測元件之間不提供實體隔離區域時，其之間的遮蔽區域可經最小化或去除。

圖7為表示符合本發明之實施例的偵測器700之例示性區段配置的圖式。舉例而言，偵測器700可為圖3A中之偵測器300A、圖4A中之偵測器陣列400或圖5中之偵測器500的實施例。如圖7中所展示，偵測 器700可包括多個感測元件，包括感測元件701、702、703、704、705及706。在一些實施例中，多個感測元件可為感測器層之部分，其可形成圖2中之帶電粒子偵測裝置244的偵測表面(例如，圖3B中之感測器表面300B)。感測器層可包括鄰近感測元件之間的切換元件(例如，類似於圖6中之切換元件519及521)，包括元件間切換元件711、712及713。在一些實施例中，當接通時，切換元件可經組態以將兩個或多於兩個鄰近感測元件群組在一起。

在圖7中，偵測器700可包括多個區段(例如，類似於圖3A中之區段321、322、323及324)。區段中之每一者可包括一或多個感測元件、及感測元件之間的佈線路徑(例如，類似於圖4A中之佈線路徑402)，及共同輸出端。在一些實施例中，佈線路徑可包括共同線或共用信號路徑。舉例而言，如圖7中所展示，佈線路徑721可以通信方式連接至感測元件701、702及703，並連接至共同輸出端728。佈線路徑721、感測元件701至703及共同輸出端728可屬於第一區段。佈線路徑722可以通信方式連接至感測元件704、705及706，並連接至共同輸出端729。佈線路徑722、感測元件704至706及共同輸出端729可屬於第二區段。感測元件(例如，感測元件706)之輸出端(例如，輸出端719)可經由元件-匯流排切換元件(例如，元件-匯流排切換元件720)以通信方式耦合至對應佈線路徑(例如，佈線路徑722)。在一些實施例中，元件-匯流排切換元件720可使用類似於如圖6中所描述之切換元件519及521的技術來實施。在一些實施例中，當感測元件706未在使用中時，元件-匯流排切換元件720可斷開連接以減小來自感測元件706的雜訊、寄生電容或其他技術影響。

在圖7中，區段(例如，包括感測元件701至703之第一區段 或包括感測元件704至706之第二區段)可經組態以輸出電信號至信號處理電路及其他電路元件。舉例而言，佈線路徑722可經由共同輸出端729輸出電信號至信號處理電路系統730。

信號處理電路系統730可包括用於處理藉由佈線路徑722輸出之電信號的一或多個信號處理電路。舉例而言，信號處理電路系統730可包括前置放大器731、後置放大器732及資料轉換器733。舉例而言，前置放大器731可為跨阻抗放大器(TIA)、電荷轉移放大器(CTA)、電流放大器或其類似者。後置放大器732可為可變增益放大器(VGA)或其類似者。資料轉換器733可為類比/數位轉換器(ADC)，其可將類比電壓或類比電流轉換成數位值。在一些實施例中，前置放大器731及後置放大器732可經組合為單一放大器(例如，圖4A中之放大器404)，且資料轉換器733可包括圖4A中之ADC 406。

偵測器700可包括數位開關740。在一些實施例中，數位開關740可包括開關元件矩陣。在一些實施例中，數位開關740可包括多工器(例如，圖4A中之數位多工器408)。舉例而言，多工器可經組態以接收第一數目個輸入且產生第二數目個輸出，其中該第一數目及該第二數目可相同或不同。第一數目可對應於偵測器700之參數(例如，區段之總數目)，且第二數目可對應於圖1至圖2之射束工具104的參數(例如，由圖2中之帶電粒子源202產生的細射束之數目)。數位開關740可經由資料線及位址信號與外部組件通信。在一些實施例中，數位開關740可控制資料讀取/寫入。數位開關740亦可包括用於控制元件間切換元件(例如，元件間切換元件711、712及713)的電路系統。在圖7中，數位開關740可經由多個資料通道(包括資料通道751、752及753)產生輸出信號。在一些實施例中， 數位開關740之資料通道可進一步連接至其他組件(諸如影像處理系統290)。因此，偵測器700之多個區段可充當用於偵測器信號之獨立資料通道。

應注意，可在圖7之表示中之各個階段插入各種組件。在一些實施例中，偵測器700之上述組件中之一或多者可省去。在一些實施例中，其他電路可經提供用於其他功能。舉例而言，致動電路之開關元件(圖7中未展示)可經提供以控制元件間切換元件(例如，元件間切換元件711、712及713)以用於連接感測元件。在一些實施例中，可提供類比輸出線(圖7中未展示)，其可藉由類比路徑讀取。舉例而言，類比輸出線可平行於資料轉換器733以用於接收後置放大器732之輸出。對於另一實例，類比輸出線可替換資料轉換器733。

圖8為表示符合本發明之實施例的偵測器800之另一例示性區段配置的圖式。除與區段相關聯之感測元件(例如，感測元件704、705及706)可經由共同佈線路徑(例如，共同佈線路徑819)及共同切換元件(例如，共同切換元件820)以通信方式耦合至相關聯佈線路徑(例如，佈線路徑722)以外，偵測器800可類似於偵測器700。在一些實施例中，共同切換元件820可使用類似於如圖6中所描述之切換元件519及521的技術來實施。舉例而言，如圖8中所展示，若帶電粒子束入射於感測元件704、705及706上，則感測元件704、705及706可產生偵測信號。感測元件705可直接輸出其偵測信號至共同佈線路徑819。感測元件704及706可分別地經由元件間切換元件712及713路由其偵測信號至感測元件705，該等偵測信號可經由感測元件705進一步路由至共同佈線路徑819。此設計可簡化偵測器之製造。作為比較，在感測元件與區段之間使用多個佈線路徑及切換元 件的設計(例如，圖7中之偵測器700的設計)可提供組態靈活性給群組感測元件，此係因為區段之輸出端並不固定在彼區段之任何特定感測元件(例如，圖8中之感測元件705)處。另外，諸如圖7中之偵測器700之設計的設計可增強讀取個別感測元件之輸出的簡單性。為獲取二次電子束的射束投影，可能有利的是讀出每一感測元件之輸出以使得可獲取投影圖案之影像。

圖9為表示符合本發明之實施例的偵測系統900之圖式。在一些實施例中，偵測系統900可為圖2中之偵測裝置244的實施例。偵測系統900可包括感測元件902(例如，類似於如圖3A至圖8中所描述之感測元件)及處理電路940(例如，類似於圖7至圖8中之信號處理電路系統730)。處理電路940可以通信方式耦合至數位介面950(例如，類似於圖7至圖8中之數位開關740)。感測元件902可形成感測器表面(例如，圖3B之感測器表面300B)，且可分段成多個區段(例如，類似於如圖3A至圖3B或圖7至圖8中所描述的區段)。處理電路940可包括用於處理感測元件902之輸出的第一處理電路陣列910(例如，包括圖7至圖8中之前置放大器731)、用於提供增益及偏移控制之第二處理電路陣列920(例如，包括圖7至圖8中之後置放大器732)，及用於將類比信號轉換成數位信號的ADC陣列930(例如，包括圖7至圖8中之資料轉換器733)。第一處理電路陣列910及第二處理電路陣列920可形成處理電路940中之信號調節電路。處理電路940之每一區段可以通信方式耦合至感測元件902之區段，其可有序地以通信方式耦合至第一處理電路陣列910之單元、第二處理電路陣列920之單元及ADC陣列930之單元，從而形成信號路徑(例如，信號路徑960)。此信號路徑可接收來自感測元件902之區段的輸出信號並產生表示入射於感測元件 902之區段上的帶電粒子束光點的至少一部分之強度的帶電粒子偵測電流。帶電粒子偵測資料可輸出至數位介面950。在圖9中，信號路徑960包括類比信號路徑970，其包括第一處理電路陣列910之單元及第二處理電路陣列920之單元。

數位介面950可包括控制器904。控制器904可與ADC陣列930、第二處理電路陣列920及感測元件902通信。數位介面950亦可經由例如收發器發送並接收來自偏轉及影像控制單元(圖9中未展示)的通信。收發器可包括傳輸器906及接收器908。在一些實施例中，控制器904可控制偵測系統900之影像信號程序。

進一步改良如參看圖3A至圖9描述之偵測器的效能、能力及可調適性的若干挑戰存在。典型地，彼等挑戰可與表示偵測器可並行處理的信號(例如，類比信號或數位信號)數量的處理頻寬、表示資料通信之最高速度及數位系統之處理能力的數位信號頻寬、表示偵測器之偵測能力及檢測結果之精細度的類比信號頻寬或表示偵測器可處理數位信號之快速程度的像素速率中之一或多者相關。

偵測器之類比信號頻寬可受寄生參數限制。舉例而言，當照射於偵測裝置(例如，偵測裝置244)之感測器表面(例如，在圖3B中之感測器表面300B)上的射束(例如，圖2中之二次帶電粒子束236、238或240)具有極大光點大小時，偵測裝置之大量感測元件(例如，如圖3A至圖8中所描述之感測元件)可涉及到偵測射束。在一些情況下，若射束照射在感測器表面之多個區段上，則彼等區段(例如，如圖3A至3B、圖4B至4C或圖7至圖8中所描述的區段)之感測元件可涉及到偵測射束。作為另一實例，當感測元件共同硬佈線於偵測裝置中時，甚至當射束照射於感測器表 面之僅僅一個感測元件上時，經硬佈線在一起的所有感測元件可經啟動用於偵測。然而，偵測射束中所涉及之組件愈多，可在信號調節電路中引發的寄生參數(例如，雜散電容)愈多，此可顯著減小偵測裝置的類比信號路徑(例如，圖9中之類比信號路徑970)之類比信號頻寬。在一些情況下，當多個感測元件經涉及用於偵測時，與感測元件與信號調節電路之輸入端之間的互連件(例如，切換元件)相關聯的雜散電容亦可較大，此可減小放大器之類比信號頻寬。此外，類比信號頻寬之此顯著減小可降級成像效能。舉例而言，模糊影像可產生，且偵測器可不能夠滿足高像素速率之要求。

偵測器之資料處理頻寬在一些應用中可受偵測器之組件能力或電路設計限制。許多現有偵測裝置可在每一信號路徑中具有僅僅一個ADC，此可不能滿足一些應用中之一些需求。舉例而言，一些應用涉及高密度射束，其可不需要高像素速率用於資料處理。在此等情況下，偵測裝置可需要大量信號路徑用於偵測裝置之小區。然而，即使不需要高資料速率ADC來偵測高密度射束，偵測裝置之信號路徑仍可容易地耗盡。作為另一實例，一些應用涉及大光點射束，其中之每一者可產生大量偵測信號且可需要高像素速率用於資料處理。在彼等情況下，偵測裝置可需要高資料速率ADC用於其信號路徑及高頻寬資料通道。為提供高像素速率用於每一大光點射束，偵測裝置可使用多個信號路徑用於大光點射束。然而，偵測裝置之信號路徑在此等情況下仍可容易地耗盡，且即使信號路徑充足，資料通道之資料處理頻寬歸因於大資料量而仍可容易地耗盡。作為另一實例，一些應用涉及低密度射束但每一射束需要高像素速率用於偵測。在彼等情況下，偵測裝置可需要高像素速率ADC，其可引起設計及製造中之較高成本。在一些應用中，上文所描述之挑戰中之一些或所有可 共存。偵測裝置之現有設計可缺乏解決上述挑戰的可調適性。

偵測器之像素速率可受許多因素限制，包括偵測器之組件的類比信號頻寬及規範。舉例而言，讀出電路中之ADC可具有不能支援所需要像素速率之最大取樣速率。升級限制組件至更進階組件可引發研究、開發及製造的顯著成本。因此，長期渴求改良偵測器之像素速率的低成本解決方案。

偵測器之效能可調適性可受單向最佳化限制。偵測器之設計(例如，在圖3A中之感測器層301、區段層302及讀出層303)可經最佳化用於一些應用，但此類最佳化可在一些其他應用中使偵測器之效能惡化。

在本發明中提供偵測器陣列之例示性架構，其可有助於減輕上文所提及之問題中之一些或所有。圖10為說明符合本發明之實施例的具有例示性架構之偵測器陣列1000的圖式。圖10之架構可用於單射束檢測工具或多射束檢測工具(例如，圖2中之射束工具104)。偵測器陣列1000可包括一些類似於圖4A中之偵測器陣列400的組件，包括區401、感測元件311、312、313及314、佈線路徑402及數位多工器408。類似於圖4A，偵測器陣列1000可包括多個區段，包括對應於圖10中之區401的區段1002。區段1002包括4×4個感測元件，包括感測元件311、312、313及314。偵測器陣列1000亦包括與區段1002相關聯之類比信號路徑1004，其自區段1002之輸出開始並在互連層1006之輸入處結束。類比信號路徑1004包括放大器1022。在一些實施例中，類似於圖9中之類比信號路徑970，類比信號路徑1004可另外或替代地包括其他組件。如圖10中所展示，區段1002係與類比信號路徑1004(包括放大器1022)及ADC 1024相關聯，藉以藉由區段1002之感測元件產生的偵測信號可由類比信號路徑 1004及ADC 1024處理，且經輸出至數位多工器408。數位多工器408可接收與偵測器陣列1000之不同區段相關聯的不同ADC之輸出。

偵測器陣列1000包括以通信方式將信號處理電路系統之輸出端彼此耦合的互連層1006。信號處理電路系統可包括類比信號路徑(包括類比信號路徑1004)。如圖10中所展示，互連層1006包括以通信方式耦合至偵測器陣列1000之類比信號路徑之輸出端的互連切換元件。舉例而言，互連切換元件1014、1016、1018及1020可以通信方式耦合鄰近類比信號路徑(包括類比信號路徑1004)之輸出端。

在圖10中，切換元件1008可以通信方式將區段1002之輸出端耦合至類比信號路徑1004之輸入端。切換元件1010可以通信方式將類比信號路徑1004之輸出端耦合至互連層1006之輸入端(例如，輸入/輸出點1026或「I/O點」1026)。若類比信號路徑1004未經選擇用於使用，則切換元件1008及1010可經組態以通信方式斷開連接。舉例而言，帶電粒子束可照射於區段1002之感測元件中之一些或所有上，但區段1002之偵測信號可經重新導向至對應於偵測器陣列1000之另一區段的另一類比信號路徑。在此情況下，類比信號路徑1004可由於未被選擇而斷開連接。在一些實施例中，若區段1002中沒有感測元件藉由任何帶電粒子照射且類比信號路徑1004未經選擇用於使用(例如，處理來自其他區段之信號)，則除了以通信方式斷開連接切換元件1008及1010以外，放大器1022亦可經停用以減小功率消耗。當切換元件1008及1010以通信方式斷開連接時，類比信號路徑1004(包括放大器1022)可自偵測器陣列1000有效去啟動。

在圖10中，切換元件1012可以通信方式將互連層1006之輸出端(例如，I/O點1026)耦合至ADC 1024之輸入端。在一些實施例中，互 連層1006之輸出端亦可為輸入端。舉例而言，I/O點1026可充當互連層1006之輸入端(以通信方式耦合至類比信號路徑1004之輸出端)及輸出端(以通信方式耦合至ADC 1024之輸入端)。在一些實施例中，類比信號路徑1004之輸出端可等效於I/O點1026。在一些實施例中，ADC 1024之輸入端可等效於I/O點1026。在一些實施例中，I/O點1026可經實施為單獨組件(圖10中未展示)。當切換元件1012以通信方式斷開連接時，ADC 1024可自區段1002及經由互連切換元件1014、1016、1018或1020以通信方式耦合至ADC 1024的任何其他區段(圖10中未展示)有效去啟動。在一些實施例中，若ADC 1024未經選擇用於使用，則切換元件1012可經組態以通信方式斷開連接。舉例而言，自類比信號路徑1004輸出的信號可經重新導向至對應於偵測器陣列1000中之另一類比信號路徑的另一ADC。在一些實施例中，若區段1002中沒有感測元件藉由任何帶電粒子照射且類比信號路徑1004既不ADC 1024亦不經選擇用於使用(例如，處理來自其他區段之信號)，則除了以通信方式斷開連接切換元件1012以外，ADC 1024亦可經停用以減小功率消耗。

在一些實施例中，偵測器陣列1000可取決於各種因素(諸如射束光點之大小、射束光點之形狀或旨在達成的像素速率或其類似者)以各種方式路由帶電粒子偵測信號。偵測器陣列1000可藉由控制感測元件、切換元件1008、1010、1012及互連切換元件1014、1016、1018、1020之間的連接及斷開連接切換元件而路由偵測信號。舉例而言，偵測器陣列1000可路由傳送(例如，經由感測元件之間的切換元件)藉由區段1002輸出之信號至除類比信號路徑1004以外的另一類比信號路徑。在另一實例中，偵測器陣列1000可經由切換元件1008將來自除區段1002以外 之另一區段的信號路由至類比信號路徑1004。在另一實例中，偵測器陣列1000可路由(例如，經由互連切換元件1014、1016、1018或1020)藉由類比信號路徑1004輸出的信號至除ADC 1024以外之另一ADC。在另一實例中，偵測器陣列1000可將來自除類比信號路徑1004以外之另一類比信號路徑的信號路由(例如，經由切換元件1012)至ADC 1024。在一些實施例中，若區段1002不產生偵測信號且類比信號路徑1004既不ADC 1024亦不經選擇用於使用，且若類比信號路徑或鄰近區段之ADC經選擇用於使用，則區段1002與鄰近區段之間的互連切換元件(例如，互連切換元件1014、1016、1018或1020)可以通信方式斷開連接，此可有助於減小串擾及藉由放大器1022及ADC 1024(若其接通)引發的寄生參數。

在一些實施例中，若區段1002之感測元件(例如，感測元件311)不在使用中且不包括於用於偵測任何二次電子束之任何感測元件群組中，則其可以通信方式自佈線路徑402去耦以用於減少寄生參數(例如，雜散電容)，此可進一步有助於改良偵測器陣列1000之效能。舉例而言，感測元件311可藉由以通信方式斷開感測元件311與佈線路徑402之間的切換元件而與佈線路徑402斷開連接。在感測元件311自佈線路徑402斷開連接時，感測元件311與其相鄰感測元件之間的所有切換元件亦可以通信方式斷開連接。

在一些實施例中，互連層1006、互連切換元件1014、1016、1018及1020以及切換元件1008、1010及1012可包括於偵測器陣列1000之讀出層(例如，類似於圖3A中之讀出層303)中。在一些實施例中，互連切換元件1014、1016、1018、1020及切換元件1008、1010、1012可使用類似於如圖6中所描述之切換元件519及521的技術來實施。

在一些實施例中，偵測器陣列1000之類比信號路徑中的諸如放大器(例如，放大器1022)之組件，或在偵測器陣列1000之信號路徑之末端處的ADC(例如，ADC 1024)可經組態以在電流模式中工作，在電流模式中放大器及ADC之輸入及輸出為電流。在一些實施例中，組件(例如，放大器1022或ADC 1024)可經組態以在電荷模式中工作，其中放大器及ADC之輸入及輸出為電荷信號。放大器1022及ADC 1024兩者皆可在電流或電荷模式中或在混合模式中操作。混合模式可為電流模式及電荷模式之混合模式。在混合模式中，放大器及ADC之輸入端及輸出端可經組態以在電流模式或電荷模式中之任一者中工作。

與在電壓模式中工作的放大器相比較，在電荷模式或電流模式下工作的放大器可具有減少之輸入阻抗及增加之輸出阻抗。減少之輸入阻抗可降低放大器對周圍干擾(例如，來自鄰近數位組件之干擾)的靈敏度並降低放大器對寄生參數(例如，雜散電容)之靈敏度。此類益處亦可在除了放大器以外之其他組件(諸如ADC)中達成。在減少之輸入阻抗情況下，組件即使在其輸入端處存在某一雜散電容但仍可具有較高類比信號頻寬且可實現基於硬體之類比信號處理，其中硬體涉及不同信號路徑之間的互連件(例如，互連層1006)。增加之輸出阻抗可促進添加來自不同類比信號路徑之輸出信號。舉例而言，來自不同類比信號路徑之輸出信號可藉由以通信方式連接共同點處的類比信號路徑之輸出而添加。用於放大器及ADC之電流或電荷模式設計可降低設計及實施基於硬體之類比信號處理的難度。

圖11為說明符合本發明之實施例的在電流模式中工作的例示性放大器1100之圖式。在一些實施例中，放大器1100可為偵測器陣列 1000中之放大器1022。放大器1100包括控制器1102、第一放大器1104及第二放大器1106。第一放大器1104及第二放大器1106可以通信方式串聯耦合，其中第一放大器1104之輸出端可以通信方式耦合至第二放大器1106的輸入端。第一放大器1104之輸入端可接收藉由感測元件(例如，圖10中之區段1002中之感測元件)產生的電流信號。第二放大器1106之輸出端可傳輸經放大電流信號至ADC(例如，圖10中之ADC 1024)。控制器1102可以通信方式耦合至第一放大器1104及第二放大器1106並控制第一放大器1104及第二放大器1106之操作。在一些實施例中，第一放大器1104可為電荷轉移放大器(CTA)、跨阻抗放大器(TIA)或可在TIA或CTA模式中操作的CTA與TIA之組合。在一些實施例中，第二放大器1106可為跨導放大器(TCA)。應注意儘管放大器1100經展示為包括圖11中之兩個放大級(亦即第一放大器1104及第二放大器1106)，但其可經實施具有僅僅一個放大級或多個放大級。舉例而言，若放大器1100為單級放大器，則其可包括電流放大器，該電流放大器之輸入及輸出可皆為電流。在另一實例中，若放大器1100為多級放大器，則其可包括除了第一放大器1104及第二放大器1106以外的更多放大器。本發明不將放大器1100之實施例限於上文所描述之實例。在一些實施例中，放大器可包括雙模式電荷轉移及跨阻抗放大器。放大器亦可包括跨導放大器。放大器可經組態以接收一電流信號並輸出一電荷信號，或反之亦然。

圖12為說明符合本發明之實施例的在電流或電荷模式中工作的例示性ADC 1200之圖式。ADC 1200可為圖10之偵測器陣列1000中之ADC 1024。在電流或電荷模式中，ADC 1200之輸入可為電流或電荷信號，且ADC 1200之輸出可為電流信號或電壓信號。ADC 1200包括控 制器1202、轉換器1204及電壓輸入ADC 1206。轉換器1204可為電流至電壓(I-V)轉換器或電荷至電壓(C-V)轉換器等。轉換器1204可經組態以將諸如電流或電荷之信號變換成數位資訊，諸如電壓。轉換器1204及電壓輸入ADC 1206可以通信方式串聯耦合，其中轉換器1204之輸出端可以通信方式耦合至電壓輸入ADC 1206之輸入端。轉換器1204之輸入端可接收藉由放大器1100輸出的電流信號。電壓輸入ADC 1206之輸出端可傳輸數位信號至其他處理電路系統(例如，圖10中之數位多工器408)。控制器1202可以通信方式耦合至轉換器1204及電壓輸入ADC 1206並控制轉換器1204及電壓輸入ADC 1206之操作。應注意儘管ADC 1200經展示為包括圖12中之兩個級(亦即轉換器1204及電壓輸入ADC 1206)，但其可經實施以具有僅僅一級且仍能夠在電流或電荷模式中操作。舉例而言，若ADC 1200為單級ADC，則其可為電荷再分佈ADC或電荷共用ADC。本發明不將ADC 1200之實施例限於上文所描述之實例。

圖13為表示符合本發明之實施例的具有圖10之例示性架構的偵測器1300之例示性區段配置之圖式。偵測器1300可具有類似於圖7之偵測器700的組件，包括感測元件701、702、703、704、705及706、元件間切換元件711、712及713、輸出端719、元件-匯流排切換元件720、佈線路徑721、722及723、共同輸出端728及729、數位開關740以及資料通道751、752及753。在一些實施例中，數位開關740可包括如圖10中所展示之數位多工器408。

在圖13中，類似於偵測器陣列1000，偵測器1300之放大器(包括放大器1302、1306及1310)可經由切換元件(例如，切換元件1314、1320及1326)以通信方式耦合至區段。在一些實施例中，放大器可類似於 圖10中之放大器1022或圖11中之放大器1100。切換元件可類似於圖10中之切換元件1008。

在圖13中，偵測器1300包括ADC(包括ADC 1304、1308及1312)及配置於放大器與ADC之間的互連層1006(由虛線框表示)。ADC可類似於圖10中之ADC 1024或圖12中之ADC 1200。放大器可經由切換元件(包括切換元件1316、1322及1328)以通信方式耦合至互連層1006，該等切換元件可類似於圖10中之切換元件1010。互連層1006可經由切換元件(包括切換元件1318、1324及1330)以通信方式耦合至ADC，該等切換元件可類似於圖10中之切換元件1012。在一些實施例中，切換元件1314至1332及1340可使用類似於如圖6中所描述之切換元件519及521的技術來實施。

在圖13中，互連層1006可包括多個輸出端，包括I/O點1334、I/O點1336及I/O點1338。在一些實施例中，I/O點1334、1336及1338可類似於圖10中之I/O點1026。在一些實施例中，偵測器1300之放大器(例如，包括放大器1302、1306及1310)中之每一者可經由切換元件(例如，分別為切換元件1316、1322及1328)以通信方式耦合至互連層1006的輸入端(例如，分別為I/O點1334、1336及1338)。在一些實施例中，偵測器1300之ADC(例如，包括ADC 1304、1308及1312)中之每一者可經由切換元件(例如，分別為切換元件1318、1324及1330)以通信方式耦合至互連層1006之輸出端(例如，分別為I/O點1334、1336及1338)。

在圖13中，互連層1006包括以通信方式耦合至放大器之輸出的互連切換元件(例如，互連切換元件1332)，其可類似於圖10中之互連切換元件1014、1016、1018及1020。在一些實施例中，互連層1006中之 互連切換元件可使用類似於如圖6中所描述之切換元件519及521的技術來實施。

在一些實施例中，為了增加像素速率，偵測器1300之ADC可經組態以在交錯模式中工作。一般而言，當ADC在交錯模式中工作時，兩個或多於兩個ADC可以通信方式耦合至計時電路。ADC之時鐘可經設定為具有預定關係。當操作時，ADC可替代地取樣(「交錯」)輸入信號並產生組合之輸出信號。組合之輸出信號的像素速率可高於藉由每一個別ADC達成的像素速率。舉例而言，當m個(m為整數)ADC經組態以在交錯模式(其中每一ADC具有每秒n個(n為數目)像素之像素速率)中工作時，m個ADC之組合之像素速率可為每秒m×n像素。

舉例而言，計時電路(圖13中未展示)及控制電路(圖13中未展示)可在數位開關740中提供。時脈控制電路(例如，可為圖12中控制器1202之部分)可經提供於每一ADC(包括ADC 1304、1308及1312)中。時脈控制電路可以通信方式耦合至計時電路並參考藉由計時電路產生的時脈信號設定不同時序移位用於每一ADC。ADC之輸入端可經由互連層1006中之切換元件以通信方式彼此耦合，且控制電路可控制其在交錯模式中工作。在一些實施例中，在電流模式中工作的偵測器1300之放大器可提供更多靈活性給ADC以經組態以在交錯模式中工作。

在一些實施例中，對於需要高於藉由偵測器1300之ADC的最大取樣速率支援之像素速率的像素速率之應用，ADC可經組態以在交錯模式中工作。舉例而言，ADC 1304及1308可具有相同最大取樣速率。當佈線路徑721經啟動(例如，歸因於帶電粒子束照射在感測元件701至703上)時，切換元件1314及1316可以通信方式連接以使得藉由佈線路徑 721輸出之信號能夠藉由放大器1302處理及放大。互連切換元件1332以及切換元件1318及1324可經協調以按交替方式分流藉由放大器1302輸出的經放大信號至ADC 1304及1308。舉例而言，藉由放大器1302輸出的經放大信號可藉由以通信方式連接切換元件1318及以通信方式斷開互連切換元件1332及切換元件1324而分流至ADC 1304。藉由放大器1302輸出的經放大信號可藉由以通信方式斷開切換元件1318及以通信方式連接互連切換元件1332及切換元件1324而分流至ADC 1308。控制電路及計時電路可控制用於ADC 1304及1308的此類分流之時序及取樣之時序。ADC 1304及1308之組合輸出信號可具有為任何單一ADC之最大取樣速率兩倍的有效取樣速率。

應注意，偵測器1300之多於兩個ADC可經組態以在交錯模式中以類似方式工作，且本發明不將交錯模式之實施例限於以上實例。在一些實施例中，在交錯模式中工作的偵測器1300之以通信方式耦合之ADC可彼此鄰近或不彼此鄰近。舉例而言，ADC 1304、1308及1312可經組態以在交錯模式中工作，其中在其之間的互連層1006之互連切換元件(例如，包括互連切換元件1332)及切換元件1318、1324及1330可經協調以按交替方式將藉由放大器1306輸出的經放大信號分流至ADC 1304、1308及1312。舉例而言，藉由放大器1306輸出的經放大信號可藉由以通信方式連接切換元件1318及互連切換元件1332，及以通信方式斷開ADC 1308與1312之間的切換元件1324、切換元件1330及一或多個互連切換元件而分流至ADC 1304。藉由放大器1306輸出的經放大信號可藉由以通信方式連接切換元件1324，及以通信方式斷開ADC 1308與1312之間的切換元件1318、切換元件1330、互連切換元件1332及一或多個互連切換元件 而分流至ADC 1308。藉由放大器1306輸出的經放大信號可藉由以通信方式連接切換元件1330及ADC 1308與1312之間的所有互連切換元件，及以通信方式斷開切換元件1318、切換元件1324及互連切換元件1332而分流至ADC 1312。

在一些實施例中，當照射在偵測器1300上之射束具有大射束光點時，偵測器1300之多個類比信號路徑可經組態以經由互連層1006以通信方式耦合至單一ADC。舉例而言，來自不同類比信號路徑之類比信號可在輸入至任一ADC之前藉由硬體(例如，在互連層1006處)求和或合併。求和之類比信號可藉由單一ADC轉換。此設計可減小所需要數位輸出頻寬並增大組態靈活性。相反，偵測器之現有設計可缺乏在信號數位化之前基於硬體類比信號求和的能力(例如，歸因於類比信號路徑不具有在其他信號路徑中將其信號輸出至ADC的能力)，且可需要多個數位輸出通道或頻寬以處理來自相同大射束光點之信號。與現有設計相比較，偵測器1300之設計可提供較高類比信號頻寬而不需要額外數位輸出容量或使讀出電路之大小顯著增大，此係因為單一ADC可足以處理在其輸入之前與來自多個類比信號路徑之類比信號求和的類比信號。

圖14為說明符合本發明之實施例的具有例示性架構之偵測器陣列1400之區段1401的圖式。圖14之架構可用於單射束檢測工具或多射束檢測工具(例如，圖2中之射束工具104)。區段1401與圖10中之區段1002共用一些類似組件，包括感測元件311、312、313及314、ADC 1024及數位多工器408。在圖14中，區段1401包括四個子區段1420、1422、1424及1426，其中之每一者包括2×2個感測元件。子區段1424包括感測元件311、312、313及314。子區段1420、1422、1424及1426分別以通信方 式耦合至佈線路徑1421、1423、1425及1427。圖14亦展示分別以通信方式耦合至佈線路徑1421、1423、1425及1427的四個類比信號路徑1402、1404、1406及1408。類比信號路徑1402、1404、1406及1408可各自類似於圖10中之類比信號路徑1004並分別地包括放大器1410、1412、1414及1416。類比信號路徑1402、1404、1406及1408中之每一者在其與其佈線路徑之間具有上游切換元件(例如，類似於圖10中之切換元件1008)，且亦在其與互連層1006之間具有下游切換元件(例如，類似於圖10中之切換元件1010)。如圖14中所展示，類比信號路徑1402、1404、1406及1408經由互連層1006以通信方式耦合至求和點1418，其中切換元件1403、1405、1407及1409(例如，每一者類似於圖10中之切換元件1012)配置於求和點1418與互連層1006之間。求和點1418可以通信方式耦合至ADC 1024，其進一步以通信方式耦合至數位多工器408。求和點1418可操作為類比多工器且可輸出經多工類比信號至ADC 1024以將其轉換成數位信號。數位信號可輸出至數位多工器408以供進一步處理。

在圖14中，子區段1420、1422、1424及1426分別地與類比信號路徑1402、1404、1406及1408相關聯。類比信號路徑1402、1404、1406及1408係與ADC 1024相關聯。在一些實施例中，與一個ADC相關聯的類比信號路徑之數目在區段1401中可為任意的。在一些實施例中，不同數目個類比信號路徑可與區段1401中之一個ADC相關聯。與圖10中之偵測器陣列1000的類比信號路徑1004相比較，圖14中的類比信號路徑1402、1404、1406及1408中之每一者可處理自較少感測元件偵測到之信號，此可增大類比信號頻寬及組態靈活性。區段1401可藉由控制互連切換元件1428、1430、1432及1434以及切換元件1403、1405、 1407及1409的打開及閉合以各種方式將藉由類比信號路徑1402、1404、1406及1408輸出之信號路由至求和點1418。

在一些實施例中，若藉由類比信號路徑1402、1404、1406及1408輸出之信號係來自相同射束光點，則彼等信號可在輸出至求和點1418之前在互連層1006處相加(例如，藉由基於硬體之類比信號求和)。舉例而言，在此情況下，互連切換元件1428、1430及1432可以通信方式連接，切換元件1403、1405及1407可以通信方式斷開連接，且切換元件1409可以通信方式連接，藉以藉由類比信號路徑1402、1404、1406及1408輸出的信號可在互連層1006處相加並經由切換元件1409輸出至求和點1418。

在一些實施例中，若藉由類比信號路徑1402、1404、1406及1408輸出的信號全部來自不同射束光點，則彼等信號可在無基於硬體之類比信號求和情況下經多工至求和點1418。舉例而言，在此情況下，切換元件1403、1405、1407及1409可全部以通信方式連接。若ADC 1024之最高取樣速率足以支援所需要像素速率，則互連切換元件1428、1430、1432及1434可全部以通信方式斷開連接，且藉由類比信號路徑1402、1404、1406及1408輸出的信號可經多工至求和點1418，該求和點可進一步輸出經多工信號至ADC 1024以用於信號數位化。若ADC 1024之最高取樣速率不足以支援所需要像素速率，則藉由類比信號路徑1402、1404、1406及1408輸出之信號可經由互連層1006中之一或多個互連切換元件輸出至多個求和點(例如，包括求和點1418或其他)，且多個求和點可輸出信號至多個ADC(例如，包括ADC 1024或其他)以用於信號數位化。在此情況下，多個ADC可在交錯模式中工作。

在一些實施例中，由類比信號路徑1402、1404、1406及1408輸出的信號中之一些可來自同一射束光點，且該等信號中之一些可來自不同射束光點。在彼等情況下，來自同一射束光點之信號可在互連層1006處相加以產生類比信號之總和，且來自不同射束光點之信號可在互連層1006處保持為個別信號(例如，不執行基於硬體之類比信號求和)。類比信號與個別信號之總和可經多工至求和點1418或如上文所描述之多個求和點，此取決於ADC 1024之最高取樣速率是否足以支援所需要像素速率。

在一些實施例中，如圖14中所展示的架構之組態靈活性及效能可調適性可藉由經由互連層1006之切換元件以通信方式將多個類比信號路徑(例如，包括類比信號路徑1402、1404、1406及1408)耦合至多個求和點(例如，包括求和點1418)而進一步增加。藉此，區段1401可經組態以針對不同應用具有類比信號路徑與資料通道中之ADC的各種比率。取決於應用及偵測器設定，類比信號路徑的數目(例如，放大器的數目)可大於、小於或等於資料通道中之ADC的數目。藉此，如圖11、圖13及圖14中所展示之架構可提供高組態靈活性、高失效容限及低功率消耗用於信號處理而不引發顯著成本。

高組態靈活性可避免單向最佳化問題。舉例而言，若干ADC可經交錯以處理來自多個類比信號路徑之信號，諸如用於涉及大光點射束及需要高像素速率的應用。在另一實例中，一個ADC可經指派給一個射束(例如，需要一個類比信號路徑)以用於信號處理。在另一實例中，一個ADC可由若干射束(例如，通過若干類比信號路徑)共用以用於信號處理，諸如用於涉及高密度射束且不需要高像素速率的應用。高失效容 限可增大偵測系統之穩固性。舉例而言，若偵測器之放大器或ADC中之一些發生故障，則可繞過發生故障的組件，且本應由該等發生故障組件處理的信號可經重新導向至其他組件以用於處理。低功率消耗可藉由偵測器的不必要組件(例如，類比信號路徑或ADC)之供電(及以通信方式斷開)來達成而不影響如藉由特定應用所需要的效能。應注意，放大器與ADC之特定比率及信號路由及處理的特定方式可不限於上文所描述之實例，且本發明之實施例可取決於特定應用而提供其他實施。

圖15為符合本發明之實施例的偵測帶電粒子束之例示性方法1500的流程圖。方法1500可藉由帶電粒子檢測系統之控制器(例如，圖1中之控制器109或圖9中之控制器904)執行。控制器可包括經程式化以實施方法1500之電路系統(例如，記憶體及處理器)。舉例而言，控制器可為與帶電粒子檢測系統耦合之內部控制器或外部控制器(例如，圖1中之控制器109或圖9中之控制器904)。方法1500可連接至關於圖3A至圖14展示及描述的組件、操作及步驟。

如圖15中所展示，方法1500可以獲取偵測影像之步驟1502開始。偵測影像可為形成在偵測器之表面上的帶電粒子束光點(例如，二次電子束光點)之影像。偵測影像可包括偵測器表面上之二次射束光點投影圖案。當多個帶電粒子束入射於偵測器上時，偵測影像可包括多個射束光點。步驟1502可包括讀取可包括在偵測器中的感測元件之個別輸出。在步驟1502中可判定射出晶圓之帶電粒子入射於偵測器上且因此影像處理應開始。步驟1502可包括以相較於特定應用之目標像素速率相對較低的速度執行的影像擷取處理。

接下來，如圖15中所展示，方法1500可繼續進行判定邊界 之步驟1504。邊界可對應於投影於偵測器之表面上的帶電粒子束光點之邊界。可自在步驟1502處收集之資訊判定邊界。步驟1504可包括判定對應於多個射束光點之多個邊界。邊界可用於指派感測元件給群組，如下文將論述。

接下來，如圖15中所展示，方法1500可繼續進行將感測元件分組在一起的步驟1506。邊界內之感測元件可經群組在一起。步驟1506可包括致動開關。感測元件之間的開關可經致動，使得例如在相同群組內的兩個鄰近感測元件經電連接。

接下來，如圖15中所展示，方法1500可繼續進行判定射束光點是否較大之步驟1508。步驟1508可基於預定準則。步驟1508可包括判定射束光點之大小及將該大小與臨限值相比較。步驟1508可包括判定對應於一目標像素速率之一目標類比頻寬是否可達成用於感測元件之群組。判定該目標類比頻寬是否可達成可係基於包括於群組中的感測元件及信號處理電路系統之特性。當例如射束光點具有如此大小使得用於應用之目標頻寬將基於包括於群組中之感測元件的數目而不可達成時，射束光點可經判定為較大。

回應於在步驟1508中判定射束光點不大，方法1500可繼續進行將未使用感測元件接地的步驟1522，如下文將論述。當射束光點經判定為不大時，射束光點可被視為單一群組並經如此處理。

回應於在步驟1508中判定射束光點較大，方法1500可繼續進行將對應於大射束光點之群組再分成子群組的步驟1520。步驟1520可包括判定子群組之大小。子群組之大小可基於目標類比頻寬。子群組可被視為感測元件之個別群組且可與類比信號路徑相關聯，如下文將論述。

接下來，如圖15中所展示，方法1500可自步驟1508或步驟1520繼續進行至將未使用感測元件接地的步驟1522。可使用接地開關或其他構件來使未在使用中之感測元件接地。接地開關可經提供於電路系統之感測元件層級中。在圖16中展示接地開關之實例。舉例而言，可基於感測元件是否包括於群組或子群組中而將感測元件判定為未使用。在一些實施例中，未使用感測元件可經判定為不輸出偵測信號的感測元件，或經判定為由於某些原因(例如，為了減小串話)自群組或子群組中排除的感測元件。

接下來，如圖15中所展示，方法1500可繼續進行判定信號輸出路徑之步驟1524。步驟1524可包括判定用於每一射束光點及其對應感測元件群組或子群組之信號輸出路徑。信號輸出路徑可為類比信號路徑。在一些實施例中，每一群組或子群組的輸出點之位置可經判定為在每一感測元件群組或子群組的幾何中心或質量中心之區中。基於質量中心判定輸出位置可涉及使用群組或子群組內的射束光點之強度分佈。

接下來，如圖15中所展示，方法1500可繼續進行致動開關以將感測元件之群組或子群組連接至其信號輸出路徑的步驟1526。指派給感測元件之群組或子群組的信號輸出路徑可為在步驟1524中判定的信號路徑。在步驟1526中致動的開關可為在感測元件之輸出處提供的開關(例如，相較於鄰近感測元件之間的開關)。步驟1526可包括將感測元件連接至具有距群組或子群組之幾何或質量中心最短距離的類比信號路徑。類比信號路徑之輸入可經由在群組或子群組之幾何或質量中心處的感測元件之輸出，或經由靠近幾何或質量中心的感測元件之輸出而連接至感測元件之群組或子群組。在感測元件之輸出處的開關可閉合且彼等感測元件可連 接至類比信號路徑屬於的區段中之共用線。在一些實施例中，在感測元件之輸出處的開關之數目可為1或大於1。當開關的數目大於1時，自感測元件之群組或子群組至類比信號路徑之輸入的阻抗可減小。此可產生改良之類比信號頻寬。

接下來，如圖15中所展示，方法1500可繼續進行信號處理之步驟1528。步驟1528可包括藉由ADC數位化射束光點之信號。藉由ADC數位化的信號可為已經由感測元件之群組的類比信號路徑放大的經放大信號。當射束光點較大(步驟1508中之Y)時，步驟1528可包括將來自感測元件之子群組的信號相加在一起。此等信號可藉由硬體例如以一種方式相加在一起，該方式使得類比信號路徑之輸出端之間的對應開關被連接(例如，在如圖10、圖13及圖14中所展示之互連層1006中)。步驟1528可包括判定目標像素速率是否大於一個ADC之最高取樣速率。若目標像素速率不大於一個ADC之最高取樣速率，則一個ADC可經指派給射束光點之每一輸出信號路徑。若目標像素速率比一個ADC之最高取樣速率小得多，則一個ADC可經由互連層(例如，如圖10、圖13及圖14中所展示之互連層1006)藉由多個類比信號共用。當例如目標像素速率及一個ADC之最高取樣速率相隔至少一數量級時，目標像素速率可比一個ADC之最高取樣速率小得多(<<)(例如，最高取樣速率大於目標像素速率10倍或10倍以上)。若目標像素速率高於一個ADC之最高取樣速率，則多個ADC可經由互連層交錯且多個ADC可用以處理一個射束光點之類比信號。

接下來，如圖15中所展示，方法1500可繼續進行判定信號路由之步驟1530。用於ADC輸出之信號路由可基於偵測器中之ADC之位置及用於自其傳送資料的數位輸出通道而判定。

接下來，如圖15中所展示，方法1500可繼續進行組態偵測器之步驟1532。偵測器可基於在方法1500中執行的各種其他判定而組態。舉例而言，偵測器可經組態以在按藉由特定應用需要的像素速率運行之正常射束強度偵測模式中操作。設定可經維持直至SEM成像條件改變為止，SEM成像條件可引起二次電子束投影之變化。

方法1500之修改及變化將係顯而易見。舉例而言，在圖15中，在步驟1502處，控制器可判定感測-元件群組，其中感測-元件群組可包括藉由帶電粒子偵測器(例如，在圖13中之偵測器1300或在圖14中之偵測器陣列1400)中之帶電粒子束之射束光點投影的感測元件。舉例而言，帶電粒子束可為以下中之任一者：圖2中之二次帶電粒子束236、238及240。感測元件可在帶電粒子偵測器之表面(例如，在圖3B中之感測器表面300B)上，諸如圖10中之感測元件311至314中的任一者、圖13中之感測元件701至706中的任一者，或圖14中之感測元件311至314中的任一者。感測元件群組可對應於射束光點之剖面或形狀。舉例而言，感測元件群組中之邊界感測元件可表示射束光點之邊界。

在一些實施例中，帶電粒子偵測器可為掃描電子顯微鏡(SEM)。在一些實施例中，帶電粒子偵測器可在單射束檢測設備(例如，單射束SEM)中。在一些實施例中，帶電粒子偵測器可在多射束檢測設備(例如，圖2中之射束工具104)中。應注意，方法可用單射束檢測設備或多射束檢測設備實施，且本發明不對此類實施強加任何限制。

在一些實施例中，感測元件群組可包括複數個感測元件。在彼等情況下，控制器可接收帶電粒子偵測器之複數個感測元件的輸出信號。控制器可收集資訊以例如偵測或形成投影在偵測器上之二次帶電粒子 束光點的圖像。控制器可讀取每一個別感測元件之輸出。鄰近感測元件之間的任何開關(例如，如圖13中所展示的元件間切換元件711、712及713)可在打開(例如，斷開連接)狀態中。舉例而言，若帶電粒子偵測器為圖13中之偵測器1300，則控制器可經由輸出端719接收感測元件706之輸出信號。控制器可使用所收集資訊以判定偵測器表面上之入射帶電粒子束光點的邊界。

如圖15之步驟1508中，判定射束光點是否較大可基於一條件。該條件可與偵測器中之信號處理電路系統的能力相關。舉例而言，控制器可判定與感測元件群組相關聯的信號處理電路系統可或不可處置一特定情況(例如，基於目標應用)。此可與用於應用之目標類比信號頻寬相關。頻寬可由感測元件群組(包括其相關聯組件)之特性判定。舉例而言，用於感測元件群組之頻寬可由感測元件群組及與其相關聯之放大器的大小判定。用於在預定像素速率下處理感測元件群組之輸出信號的總類比信號頻寬可或可不滿足應用之要求。

舉例而言，當在步驟1502處偵測到之帶電粒子束之射束光點較大且覆蓋大量感測元件時，感測元件可在感測元件群組中群組在一起，且類比信號頻寬減小可發生以使得感測元件群組之信號處理電路系統不能達至所要應用之所需要類比信號頻寬。作為實例，帶電粒子束之射束光點可覆蓋區段1401(參看圖14)之感測元件，且可覆蓋其他鄰近區段(圖中未示)之一些感測元件。區段1401中之感測元件以及其他區段中之所覆蓋感測元件可經群組在一起。與區段1401相關聯的類比信號路徑中之一者之輸入可以通信方式耦合至感測元件群組。在一些實施例中，若對於對應於用於處理群組之輸出信號的目標像素速率之類比信號頻寬的要求不能 到達，則控制器可將群組劃分成較小子群組，其中之每一者可以通信方式耦合至區段1401中之類比信號路徑或可由射束光點(至少部分地)覆蓋的其他區段中之類比信號路徑的輸入端。以此方式，信號可經由不同子群組及不同信號處理電路系統傳輸。子群組之信號可被一起求和以表示原始群組之總信號。

現將參看圖16，其為符合本發明之實施例的感測元件之圖解表示。圖16展示可為包括複數個感測元件的偵測器陣列之單一感測元件的感測元件1606。感測元件1606可類似於圖3A、圖4A至圖4C、圖10及圖14中之感測元件312至314中的任一者、圖5至圖6中之感測元件511至513中的任一者，或圖7、圖8及圖13中之感測元件701至706中的任一者)。

偵測器陣列之感測元件可回應於傳入帶電粒子之入射而產生信號。因此，感測元件可充當二極體，原因在於其可將入射能量轉換成可量測信號，且可在預定方向上如此執行。偵測器陣列之感測元件可經概念化為包括二極體或其他電氣組件。如圖16中所展示，感測元件1606包括二極體1624、接地切換元件1626、接地電路1627、元件-匯流排切換元件1628及元件間切換元件1630及1632。在感測元件1606中，二極體1624可將入射帶電粒子之能量轉換成可量測電信號(例如，電流)。

接地電路可用以釋放來自未在使用中的感測元件之電荷。在一些情形中，舉例而言，當感測元件經斷開連接以減小串話、雜訊或寄生參數時，未在使用中的感測元件仍可接收射出晶圓之帶電粒子。若感測元件用於帶電粒子束偵測，則在感測元件之感測元件層級電路處的接地開關(例如，接地切換元件1626)可保持通信斷開連接(例如，打開)。若感測元件未在使用中，則接地開關可經設定為通信地連接(例如，閉合)。元件 匯流排切換元件1628可以通信方式將二極體1624耦合至輸出匯流排1608以用於偵測信號輸出。

在一些實施例中，感測元件之接地可在無接地切換元件情況下實現。舉例而言，在一些實施例中，感測元件可在無接地切換元件情況下提供。為接地此感測元件，感測元件可連接至未在使用中之其他感測元件。未使用感測元件可經群組成一或多個群組。一或多個群組可連接至可接通的類比信號路徑之一或多個輸入。雖然類比信號路徑可接通，但其輸出可與互連層(例如，互連層1006)斷開連接。亦即，輸出可流經連接至未使用感測元件之類比信號路徑，且此類輸出可被丟棄。此方法可移除對用於每一感測元件之專用接地切換元件之需求。採用接地切換元件可增強靈活性(例如，藉由允許類比信號路徑經指派用於其他用途)並減小功率消耗。另一方面，省去接地切換元件可減小製造複雜性。

在以下編號條項中闡明本發明之態樣：

1.一種偵測器，其包含：一組感測元件，其包含一第一組感測元件及一第二組感測元件；第一區段電路系統，其經組態以通信方式將該第一組感測元件耦合至第一信號處理電路系統之一輸入端；第二區段電路系統，其經組態以通信方式將該第二組感測元件耦合至第二信號處理電路系統之一輸入端；及互連電路系統，其經組態以通信方式將該第一信號處理電路系統之一輸出端耦合至該第二信號處理電路系統之一輸出端。

2.如條項1之偵測器，其中該互連電路系統包含經組態以通信方式將該第一信號處理電路系統之該輸出端耦合至該第二信號處理電路系統 之該輸出端的一互連切換元件。

3.如條項1至2中任一項之偵測器，其進一步包含：一第一切換元件，其經組態以通信方式將該第一區段電路系統耦合至該第一信號處理電路系統之該輸入端。

4.如條項1至3中任一項之偵測器，其進一步包含：一第二切換元件，其經組態以通信方式將該第一信號處理電路系統之該輸出端耦合至該互連電路系統。

5.如條項1至4中任一項之偵測器，其進一步包含：第三信號處理電路系統，其以通信方式經由一第三切換元件耦合至該互連電路系統；及第四信號處理電路系統，其以通信方式經由一第四切換元件耦合至該互連電路系統。

6.如條項5之偵測器，其進一步包含：控制電路系統，其以通信方式耦合至該第三信號處理電路系統、該第四信號處理電路系統、該互連切換元件、該第三切換元件及該第四切換元件，其中該控制電路系統經組態以：藉由以通信方式協調該互連切換元件、該第三切換元件及該第四切換元件而控制該第三信號處理電路系統及該第四信號處理電路系統以在一交錯模式中操作，其中該第三信號處理電路系統及該第四信號處理電路系統自該第一信號處理電路系統或該第二信號處理電路系統中之至少一者接收一信號。

7.如條項5至6中任一項之偵測器，其進一步包含：一多工器，其經組態以通信方式將該互連電路系統耦合至該第三信 號處理電路系統並自該第一信號處理電路系統或該第二信號處理電路系統中之至少一者接收一信號，且輸出一經多工信號至該第三信號處理電路系統。

8.如條項7之偵測器，其中該多工器為一類比多工器。

9.如條項5至8中任一項之偵測器，其中該第三信號處理電路系統包含一第一類比/數位轉換器(ADC)，且該第四信號處理電路系統包含一第二類比/數位轉換器(ADC)。

10.如條項9之偵測器，其中該第一ADC或該第二ADC中之至少一者經組態以接收一電流信號。

11.如條項9之偵測器，其中該第一ADC或該第二ADC中之至少一者經組態以接收一電荷信號。

12.如條項10至11中任一項之偵測器，其中該第一ADC或該第二ADC中之至少一者包含以通信方式串聯耦合至一電壓輸入ADC的一轉換器。

13.如條項1至12中任一項之偵測器，其中該第一信號處理電路系統及該第二信號處理電路系統經組態以處理類比信號。

14.如條項13之偵測器，其中該第一信號處理電路系統包含一第一放大器，且該第二信號處理電路系統包含一第二放大器。

15.如條項14之偵測器，其中該第一放大器或該第二放大器中之至少一者經組態以接收一電流信號並輸出一經放大電流信號。

16.如條項14之偵測器，其中該第一放大器或該第二放大器中之至少一者經組態以接收一電荷信號並輸出一經放大電荷信號。

17.如條項15至16及118至119中任一項之偵測器，其中該第一放 大器或該第二放大器中之至少一者為一單級放大器。

18.如條項15至16及118至119中任一項之偵測器，其中該第一放大器或該第二放大器中之至少一者為一多級放大器。

19.如條項18之偵測器，其中該第一放大器或該第二放大器中之至少一者包含以通信方式串聯耦合至一第四放大器的一第三放大器，且其中該第三放大器包含一電荷轉移放大器、一跨阻抗放大器或一雙模式電荷轉移及跨阻抗放大器中之一者，且該第四放大器包含一跨導放大器。

20.如條項1至19中任一項之偵測器，其中該第一區段電路系統包含一第一佈線路徑，且該第二區段電路系統包含一第二佈線路徑。

21.一種偵測系統，其包含：一組感測元件，其包含一第一組感測元件及一第二組感測元件；第一區段電路系統，其經組態以通信方式將該第一組感測元件耦合至第一信號處理電路系統之一輸入端；第二區段電路系統，其經組態以通信方式將該第二組感測元件耦合至第二信號處理電路系統之一輸入端；互連電路系統，其經組態以通信方式將該第一信號處理電路系統之一輸出端耦合至該第二信號處理電路系統之一輸出端；及一介面，其經組態以控制該偵測系統之影像信號處理。

22.如條項21之偵測系統，其中該互連電路系統包含經組態以通信方式將該第一信號處理電路系統之該輸出端耦合至該第二信號處理電路系統之該輸出端的一互連切換元件。

23.如條項21至22中任一項之偵測系統，其進一步包含：一第一切換元件，其經組態以通信方式將該第一區段電路系統耦合 至該第一信號處理電路系統之該輸入端。

24.如條項21至23中任一項之偵測系統，其進一步包含：一第二切換元件，其經組態以通信方式將該第一信號處理電路系統之該輸出端耦合至該互連電路系統。

25.如條項21至24中任一項之偵測系統，其進一步包含：第三信號處理電路系統，其以通信方式經由一第三切換元件耦合至該互連電路系統；及第四信號處理電路系統，其以通信方式經由一第四切換元件耦合至該互連電路系統。

26.如條項25之偵測系統，其進一步包含：控制電路系統，其以通信方式耦合至該第三信號處理電路系統、該第四信號處理電路系統、該互連切換元件、該第三切換元件及該第四切換元件，其中該控制電路系統經組態以：藉由以通信方式協調該互連切換元件、該第三切換元件及該第四切換元件而控制該第三信號處理電路系統及該第四信號處理電路系統以在一交錯模式中操作，其中該第三信號處理電路系統及該第四信號處理電路系統自該第一信號處理電路系統或該第二信號處理電路系統中之至少一者接收一信號。

27.如條項25至26中任一項之偵測系統，其進一步包含：一多工器，其經組態以通信方式將該互連電路系統耦合至該第三信號處理電路系統並自該第一信號處理電路系統或該第二信號處理電路系統中之至少一者接收一信號，且輸出一經多工信號至該第三信號處理電路系統。

28.如條項27之偵測系統，其中該多工器為一類比多工器。

29.如條項25至28中任一項之偵測系統，其中該第三信號處理電路系統包含一第一類比/數位轉換器(ADC)，且該第四信號處理電路系統包含一第二類比/數位轉換器(ADC)。

30.如條項29之偵測系統，其中該第一ADC或該第二ADC中之至少一者經組態以接收一電流信號。

31.如條項29之偵測系統，其中該第一ADC或該第二ADC中之至少一者經組態以接收一電荷信號。

32.如條項30至31中任一項之偵測系統，其中該第一ADC或該第二ADC中之至少一者包含以通信方式串聯耦合至一電壓輸入ADC的一轉換器。

33.如條項25至32之偵測系統，其中該介面包含以通信方式耦合至該第三信號處理電路系統及該第四信號處理電路系統的一數位多工器。

34.如條項21至33中任一項之偵測系統，其中該第一信號處理電路系統及該第二信號處理電路系統經組態以處理類比信號。

35.如條項34之偵測系統，其中該第一信號處理電路系統包含一第一放大器，且該第二信號處理電路系統包含一第二放大器。

36.如條項35之偵測系統，其中該第一放大器或該第二放大器中之至少一者經組態以接收一電流信號並輸出一經放大電流信號。

37.如條項35之偵測系統，其中該第一放大器或該第二放大器中之至少一者經組態以接收一電荷信號並輸出一經放大電荷信號。

38.如條項36至37及122至123中任一項之偵測系統，其中該第一放大器或該第二放大器中之至少一者為一單級放大器。

39.如條項36至37及122至123中任一項之偵測系統，其中該第一放大器或該第二放大器中之至少一者為一多級放大器。

40.如條項39之偵測系統，其中該第一放大器或該第二放大器中之至少一者包含以通信方式串聯耦合至一第四放大器的一第三放大器，且其中該第三放大器包含一電荷轉移放大器、一跨阻抗放大器或一雙模式電荷轉移及跨阻抗放大器中之一者，且該第四放大器包含一跨導放大器

41.如條項21至40中任一項之偵測系統，其中該第一區段電路系統包含一第一佈線路徑，且該第二區段電路系統包含一第二佈線路徑。

42.一種帶電粒子檢測系統，其包含：一帶電粒子束源，其經組態以產生一初級帶電粒子束以用於樣本掃描；一偵測器，其經組態以接收自該初級帶電粒子束之一入射點射出的一二次帶電粒子束，其中該偵測器包含：一組感測元件，其包含一第一組感測元件及一第二組感測元件；第一區段電路系統，其經組態以通信方式將該第一組感測元件耦合至第一信號處理電路系統之一輸入端；第二區段電路系統，其經組態以通信方式將該第二組感測元件耦合至第二信號處理電路系統之一輸入端；及互連電路系統，其經組態以通信方式將該第一信號處理電路系統之一輸出端耦合至該第二信號處理電路系統之一輸出端。

43.如條項42之帶電粒子檢測系統，其中該互連電路系統包含經組態以通信方式將該第一信號處理電路系統之該輸出端耦合至該第二信號處理電路系統之該輸出端的一互連切換元件。

44.如條項42至43中任一項之帶電粒子檢測系統，其進一步包含：一第一切換元件，其經組態以通信方式將該第一區段電路系統耦合至該第一信號處理電路系統之該輸入端。

45.如條項42至44中任一項之帶電粒子檢測系統，其進一步包含：一第二切換元件，其經組態以通信方式將該第一信號處理電路系統之該輸出端耦合至該互連電路系統。

46.如條項42至45中任一項之帶電粒子檢測系統，其進一步包含：第三信號處理電路系統，其以通信方式經由一第三切換元件耦合至該互連電路系統；及第四信號處理電路系統，其以通信方式經由一第四切換元件耦合至該互連電路系統。

47.如條項46之帶電粒子檢測系統，其進一步包含：控制電路系統，其以通信方式耦合至該第三信號處理電路系統、該第四信號處理電路系統、該互連切換元件、該第三切換元件及該第四切換元件，其中該控制電路系統經組態以：藉由以通信方式協調該互連切換元件、該第三切換元件及該第四切換元件而控制該第三信號處理電路系統及該第四信號處理電路系統以在一交錯模式中操作，其中該第三信號處理電路系統及該第四信號處理電路系統自該第一信號處理電路系統或該第二信號處理電路系統中之至少一者接收一信號。

48.如條項46至47中任一項之帶電粒子檢測系統，其進一步包含：一多工器，其經組態以通信方式將該互連電路系統耦合至該第三信號處理電路系統並自該第一信號處理電路系統或該第二信號處理電路系統中之至少一者接收一信號，且輸出一經多工信號至該第三信號處理電路系統。

49.如條項48之帶電粒子檢測系統，其中該多工器為一類比多工器。

50.如條項46至49中任一項之帶電粒子檢測系統，其中該第三信號處理電路系統包含一第一類比/數位轉換器(ADC)，且該第四信號處理電路系統包含一第二類比/數位轉換器(ADC)。

51.如條項50之帶電粒子檢測系統，其中該第一ADC或該第二ADC中之至少一者經組態以接收一電流信號。

52.如條項50之帶電粒子檢測系統，其中該第一ADC或該第二ADC中之至少一者經組態以接收一電荷信號。

53.如條項51至52中任一項之帶電粒子檢測系統，其中該第一ADC或該第二ADC中之至少一者包含以通信方式串聯耦合至一電壓輸入ADC的一轉換器。

54.如條項42至53中任一項之帶電粒子檢測系統，其中該第一信號處理電路系統及該第二信號處理電路系統經組態以處理類比信號。

55.如條項54之帶電粒子檢測系統，其中該第一信號處理電路系統包含一第一放大器，且該第二信號處理電路系統包含一第二放大器。

56.如條項55之帶電粒子檢測系統，其中該第一放大器或該第二 放大器中之至少一者經組態以接收一電流信號並輸出一經放大電流信號。

57.如條項55之帶電粒子檢測系統，其中該第一放大器或該第二放大器中之至少一者經組態以接收一電荷信號並輸出一經放大電荷信號。

58.如條項56至57及126至127中任一項之帶電粒子檢測系統，其中該第一放大器或該第二放大器中之至少一者為一單級放大器。

59.如條項56至57及126至127中任一項之帶電粒子檢測系統，其中該第一放大器或該第二放大器中之至少一者為一多級放大器。

60.如條項59之帶電粒子檢測系統，其中該第一放大器或該第二放大器中之至少一者包含以通信方式串聯耦合至一第四放大器的一第三放大器，且其中該第三放大器包含一電荷轉移放大器、一跨阻抗放大器或一雙模式電荷轉移及跨阻抗放大器中之一者，且該第四放大器包含一跨導放大器。

61.如條項42至60中任一項之帶電粒子檢測系統，其中該第一區段電路系統包含一第一佈線路徑，且該第二區段電路系統包含一第二佈線路徑。

62.一種偵測器，其包含：複數個感測元件，其包含一第一組感測元件及一第二組感測元件；第一區段電路系統，其經組態以通信方式將該第一組感測元件耦合至第一信號處理電路系統之一輸入端；及第二區段電路系統，其經組態以通信方式將該第二組感測元件耦合至第二信號處理電路系統之一輸入端，其中該第一信號處理電路系統包含一第一放大器，且該第二信號處理電路系統包含一第二放大器，且 該第一放大器或該第二放大器中之至少一者經組態以執行以下各者中之一者：接收一電流信號並輸出一經放大電流信號；接收一電流信號並輸出一電荷信號；接收一電荷信號並輸出一電流信號；或接收一電荷信號並輸出一經放大電荷信號。

63.如條項62之偵測器，其進一步包含：互連電路系統，其經組態以通信方式將該第一信號處理電路系統之一輸出端耦合至該第二信號處理電路系統之一輸出端。

64.如條項63之偵測器，其中該互連電路系統包含經組態以通信方式將該第一信號處理電路系統之該輸出端耦合至該第二信號處理電路系統之該輸出端的一互連切換元件。

65.如條項63至64中任一項之偵測器，其進一步包含：一第二切換元件，其經組態以通信方式將該第一信號處理電路系統之該輸出端耦合至該互連電路系統。

66.如條項63至65中任一項之偵測器，其進一步包含：第三信號處理電路系統，其以通信方式經由一第三切換元件耦合至該互連電路系統；及第四信號處理電路系統，其以通信方式經由一第四切換元件耦合至該互連電路系統。

67.如條項66之偵測器，其進一步包含：控制電路系統，其以通信方式耦合至該第三信號處理電路系統、該第四信號處理電路系統、該互連切換元件、該第三切換元件及該第四切換元件，其中該控制電路系統經組態以：藉由以通信方式協調該互連切換元件、該第三切換元件及該第四切 換元件而控制該第三信號處理電路系統及該第四信號處理電路系統以在一交錯模式中操作，其中該第三信號處理電路系統及該第四信號處理電路系統自該第一信號處理電路系統或該第二信號處理電路系統中之至少一者接收一信號。

68.如條項66至67中任一項之偵測器，其進一步包含：一多工器，其經組態以通信方式將該互連電路系統耦合至該第三信號處理電路系統並自該第一信號處理電路系統或該第二信號處理電路系統中之至少一者接收一信號，且輸出一經多工信號至該第三信號處理電路系統。

69.如條項68之偵測器，其中該多工器為一類比多工器。

70.如條項66至69中任一項之偵測器，其中該第三信號處理電路系統包含一第一類比/數位轉換器(ADC)，且該第四信號處理電路系統包含一第二類比/數位轉換器(ADC)。

71.如條項70之偵測器，其中該第一ADC或該第二ADC中之至少一者經組態以接收一電流信號。

72.如條項70之偵測器，其中該第一ADC或該第二ADC中之至少一者經組態以接收一電荷信號。

73.如條項71至72中任一項之偵測器，其中該第一ADC或該第二ADC中之至少一者包含以通信方式串聯耦合至一電壓輸入ADC的一轉換器。

74.如條項62至73中任一項之偵測器，其進一步包含：一第一切換元件，其經組態以通信方式將該第一區段電路系統耦合至該第一信號處理電路系統之該輸入端。

75.如條項62至74中任一項之偵測器，其中該第一信號處理電路系統及該第二信號處理電路系統經組態以處理類比信號。

76.如條項62至75中任一項之偵測器，其中該第一放大器或該第二放大器中之至少一者包含以通信方式串聯耦合至一第四放大器的一第三放大器，且其中該第三放大器包含一電荷轉移放大器、一跨阻抗放大器或一雙模式電荷轉移及跨阻抗放大器中之一者，且該第四放大器包含一跨導放大器。

77.如條項62至76中任一項之偵測器，其中該第一區段電路系統包含一第一佈線路徑，且該第二區段電路系統包含一第二佈線路徑。

78.一種電腦實施方法，其包含：判定包含一感測元件的一感測元件群組，一帶電粒子偵測器中之一帶電粒子束之一射束光點經投影至該感測元件上；判定該射束光點是否滿足一條件；判定該感測元件群組之一輸出路徑；及將一信號自一互連層傳輸至以通信方式耦合至該互連層之一第一輸出的一第一類比/數位轉換器(ADC)。

79.如條項78之電腦實施方法，其中該感測元件群組包含複數個感測元件。

80.如條項78或79之電腦實施方法，其中判定該射束光點是否滿足該條件包含：判定該射束光點之一大小；及比較該大小與一臨限值。

81.如條項78或79之電腦實施方法，其中判定該射束光點是否滿 足該條件包含：判定對應於一目標像素速率之一目標類比頻寬是否可達成用於該感測元件群組。

82.如條項79至81中任一項之電腦實施方法，其進一步包含：以通信方式耦合該感測元件群組中之兩個鄰近感測元件。

83.如條項82之電腦實施方法，其中以通信方式耦合該兩個鄰近感測元件包含：以通信方式連接該兩個鄰近感測元件之間的一元件間切換元件。

84.如條項78至83中任一項之電腦實施方法，其進一步包含：基於該射束光點滿足該條件的一判定，判定複數個感測元件子群組，該複數個感測元件子群組中之每一者包含該感測元件群組之至少一個感測元件，及基於用於處理對應於一目標像素速率的該感測元件群組之一輸出的一總類比頻寬將該感測元件群組劃分成該複數個感測元件子群組。

85.如條項78至84中任一項之電腦實施方法，其中判定該輸出路徑包含：以通信方式將該感測元件群組之感測元件的輸出端耦合至該帶電粒子偵測器之一信號處理電路。

86.如條項84之電腦實施方法，其進一步包含：以通信方式將該複數個感測元件子群組之一感測元件子群組耦合至一信號處理電路；及以通信方式連接該感測元件子群組之一感測元件與該信號處理電路之一佈線路徑之間的一切換元件。

87.如條項86之電腦實施方法，其進一步包含： 判定用於該感測元件子群組之一共同輸出端。

88.如條項87之電腦實施方法，其中判定該共同輸出端包含：判定該感測元件子群組之一幾何中心；及判定該共同輸出端作為最接近於該幾何中心的一感測元件之一輸出端。

89.如條項87之電腦實施方法，其中判定該共同輸出端包含：判定該感測元件子群組中之一強度分佈的一質量中心；及判定該共同輸出端作為最接近於該質量中心的一感測元件之一輸出端。

90.如條項87至89中任一項之電腦實施方法，其中以通信方式將該複數個感測元件子群組之該感測元件子群組耦合至該信號處理電路包含：以通信方式將該共同輸出端耦合至該信號處理電路。

91.如條項90之電腦實施方法，其中以通信方式將該共同輸出端耦合至該信號處理電路包含：以通信方式連接該共同輸出端與該信號處理電路之該佈線路徑之間的一切換元件。

92.如條項87至91中任一項之電腦實施方法，其中該信號處理電路在該帶電粒子偵測器之複數個信號處理電路當中具有距該共同輸出端之一最短距離。

93.如條項78之電腦實施方法，其進一步包含：使用在該互連層之該第一輸出端處的該帶電粒子偵測器之複數個信號處理電路之輸出信號判定一組合信號，該第一輸出端以通信方式耦合至 該複數個信號處理電路。

94.如條項93之電腦實施方法，其中判定該組合信號：以通信方式連接該互連層與該複數個信號處理電路之輸出端之間的切換元件；以通信方式連接以通信方式耦合至該互連層之該第一輸出端及該複數個信號處理電路之該等輸出端的一互連切換元件；及藉由求和在該互連層之該第一輸出處之該等輸出信號判定該組合信號。

95.如條項94之電腦實施方法，其中傳輸該信號至該第一ADC包含：以通信方式連接該互連層之該第一輸出與該第一ADC之間的一切換元件。

96.如條項78至95中任一項之電腦實施方法，其進一步包含：獲取指示該射束光點在該帶電粒子偵測器上之一投影圖案的一偵測影像。

97.如條項96之電腦實施方法，其中獲取該偵測影像包含：讀取該帶電粒子偵測器之感測元件的個別輸出。

98.如條項78至97中任一項之電腦實施方法，其進一步包含：判定該射束光點之一邊界，其中判定該感測元件群組包含將該邊界內之感測元件分組在一起。

99.如條項98之電腦實施方法，其中將該邊界內之感測元件分組在一起包含：致動開關以便以通信方式耦合該感測元件群組中之該等感測元件。

100.如條項78至99中任一項之電腦實施方法，其進一步包含：基於一未使用感測元件是否包括於該感測元件群組中而將該未使用感測元件接地。

101.如條項100之電腦實施方法，其中將該未使用感測元件接地包含致動一接地開關。

102.如條項100之電腦實施方法，其中將該未使用感測元件接地包含將該未使用感測元件連接至與該互連層斷開連接之一信號路徑。

103.如條項78之電腦實施方法，其進一步包含：致動開關以將該感測元件群組連接至該輸出路徑。

104.如條項84之電腦實施方法，其進一步包含：致動開關以將該複數個感測元件子群組連接至一各別輸出路徑。

105.如條項78至104中任一項之電腦實施方法，其進一步包含執行信號處理。

106.如條項105之電腦實施方法，其中該信號處理包含：放大經由該輸出路徑傳輸之該信號；使用該ADC數位化該信號。

107.如條項84之電腦實施方法，其進一步包含執行包含以下操作之信號處理：將來自該複數個子群組之信號相加在一起。

108.如條項78至107中任一項之電腦實施方法，其進一步包含：比較一目標像素速率與該第一ADC之一最高取樣速率。

109.如條項108之電腦實施方法，其進一步包含：若該目標像素速率大於該第一ADC之該最高取樣速率，則執行交 錯；若該目標像素速率小於或等於該第一ADC之該最高取樣速率，則將該複數個子群組之輸出路徑連接至該第一ADC；且若該目標像素速率比該第一ADC之該最高取樣速率小得多，則將其他感測元件群組之輸出路徑連接至該第一ADC。

110.如條項109之電腦實施方法，其中交錯包含：致動該互連層之一切換元件以替代地將該輸出路徑連接至該第一ADC及一第二ADC。

111.如條項78至110中任一項之電腦實施方法，其中該帶電粒子偵測器為一掃描電子顯微鏡(SEM)之一組件。

112.如條項78至111中任一項之電腦實施方法，其中該帶電粒子偵測器包括於一單射束檢測設備中。

113.如條項78至111中任一項之電腦實施方法，其中該帶電粒子偵測器包括於一多射束檢測設備中。

114.如條項78至113中任一項之電腦實施方法，其進一步包含使用該第一ADC將一電流轉換成數位資訊。

115.如條項78至113中任一項之電腦實施方法，其進一步包含使用該第一ADC將一電荷轉換成數位資訊。

116.如條項12之偵測器，其中轉換器包含一電流至電壓轉換器。

117.如條項12之偵測器，其中該轉換器包含一電荷至電壓轉換器。

118.如條項14之偵測器，其中該第一放大器經組態以接收一電流信號或一電荷信號，且該第一放大器經組態以輸出一電流信號或一電荷信 號，且該第二放大器經組態以接收一電流信號或一電荷信號，且該第二放大器經組態以輸出一電流信號或一電荷信號。

119.如條項14之偵測器，其中該第一放大器經組態以接收一電流信號並輸出一電荷信號，或反之亦然，且該第二放大器經組態以接收一電流信號並輸出一電荷信號，或反之亦然。

120.如條項32之偵測系統，其中該轉換器包含一電流至電壓轉換器。

121.如條項32之偵測系統，其中該轉換器包含一電荷至電壓轉換器。

122.如條項35之偵測系統，其中該第一放大器經組態以接收一電流信號或一電荷信號，且該第一放大器經組態以輸出一電流信號或一電荷信號，且該第二放大器經組態以接收一電流信號或一電荷信號，且該第二放大器經組態以輸出一電流信號或一電荷信號。

123.如條項35之偵測系統，其中該第一放大器經組態以接收一電流信號並輸出一電荷信號，或反之亦然，且該第二放大器經組態以接收一電流信號並輸出一電荷信號，或反之亦然。

124.如條項53之偵測系統，其中該轉換器包含一電流至電壓轉換器。

125.如條項53之偵測系統，其中該轉換器包含一電荷至電壓轉換 器。

126.如條項56之偵測系統，其中該第一放大器經組態以接收一電流信號或一電荷信號，且該第一放大器經組態以輸出一電流信號或一電荷信號，且該第二放大器經組態以接收一電流信號或一電荷信號，且該第二放大器經組態以輸出一電流信號或一電荷信號。

127.如條項56之偵測系統，其中該第一放大器經組態以接收一電流信號並輸出一電荷信號，或反之亦然，且該第二放大器經組態以接收一電流信號並輸出一電荷信號，或反之亦然。

128.如條項73之偵測系統，其中該轉換器包含一電流至電壓轉換器。

129.如條項73之偵測系統，其中該轉換器包含一電荷至電壓轉換器。

可提供符合本發明中之實施例的一種非暫時性電腦可讀媒體，其儲存指令以供控制器(例如，圖1中之控制器109或圖9中之控制器904)之處理器根據上文所論述之圖15之例示性流程圖偵測帶電粒子束。舉例而言，儲存在非暫時性電腦可讀媒體中之指令可藉由用於部分或全部執行方法1500的控制器之電路系統實行。非暫時性媒體之常見形式包括例如軟碟、可撓性磁碟、硬碟、固態驅動機、磁帶或任何其他磁性資料儲存媒體、緊密光碟唯讀記憶體(CD-ROM)、任何其他光學資料儲存媒體、具有孔圖案之任何實體媒體、隨機存取記憶體(RAM)、可程式化唯讀記憶體(PROM)及可抹除可程式化唯讀記憶體(EPROM)、FLASH-EPROM或任 何其他快閃記憶體、非揮發性隨機存取記憶體(NVRAM)、快取記憶體、暫存器、任何其他記憶體晶片或卡匣，及其網路化版本。

利用顯著增加之組態靈活性及效能可調適性，如圖10、圖13及圖14中所展示及描述的架構可進一步將偵測裝置244之效能能力推送至一較高限度而不產生顯著成本，其可又能夠使得建構更有能力之單射束或多射束檢測工具。

應瞭解，本發明之實施例不限於已在上文所描述及在隨附圖式中所說明之確切構造，且可在不脫離本發明之範疇的情況下作出各種修改及改變。本發明已結合各種實施例進行了描述，但藉由考慮本文中所揭示之本發明之規範及實踐，本發明之其他實施例對於熟習此項技術者將為顯而易見的。意欲本說明書及實例僅被認為係例示性的。

311:感測元件

312:感測元件

313:感測元件

314:感測元件

408:數位多工器

1006:互連層

1024:ADC/類比/數位轉換器

1400:偵測器陣列

1401:區段

1402:類比信號路徑

1403:切換元件

1404:類比信號路徑

1405:切換元件

1406:類比信號路徑

1407:切換元件

1408:類比信號路徑

1409:切換元件

1410:放大器

1412:放大器

1414:放大器

1416:放大器

1418:求和點

1420:子區段

1421:佈線路徑

1422:子區段

1423:佈線路徑

1424:子區段

1425:佈線路徑

1426:子區段

1427:佈線路徑

1428:互連切換元件

1430:互連切換元件

1432:互連切換元件

1434:互連切換元件

Claims (14)

1. 一種偵測器，其包含：一組感測元件，其包含一第一組感測元件及一第二組感測元件；第一區段電路系統，其經組態以通信方式將該第一組感測元件耦合至第一信號處理電路系統之一輸入端；第二區段電路系統，其經組態以通信方式將該第二組感測元件耦合至第二信號處理電路系統之一輸入端；互連電路系統，其經組態以通信方式將該第一信號處理電路系統之一輸出端耦合至該第二信號處理電路系統之一輸出端；及一第二切換元件，其經組態以通信方式將該第一信號處理電路系統之該輸出端耦合至該互連電路系統。
2. 如請求項1之偵測器，其中該互連電路系統包含一互連切換元件，該一互連切換元件經組態以通信方式將該第一信號處理電路系統之該輸出端耦合至該第二信號處理電路系統之該輸出端。
3. 如請求項1之偵測器，其進一步包含：一第一切換元件，其經組態以通信方式將該第一區段電路系統耦合至該第一信號處理電路系統之該輸入端。
4. 如請求項1之偵測器，其進一步包含：第三信號處理電路系統，其以通信方式經由一第三切換元件耦合至 該互連電路系統；及第四信號處理電路系統，其以通信方式經由一第四切換元件耦合至該互連電路系統。
5. 如請求項4之偵測器，其進一步包含：控制電路系統，其以通信方式耦合至該第三信號處理電路系統、該第四信號處理電路系統、該互連切換元件、該第三切換元件及該第四切換元件，其中該控制電路系統經組態以：藉由以通信方式協調該互連切換元件、該第三切換元件及該第四切換元件而控制該第三信號處理電路系統及該第四信號處理電路系統以在一交錯模式中操作，其中該第三信號處理電路系統及該第四信號處理電路系統自該第一信號處理電路系統或該第二信號處理電路系統中之至少一者接收一信號。
6. 如請求項4之偵測器，其進一步包含：一多工器，其經組態以通信方式將該互連電路系統耦合至該第三信號處理電路系統並自該第一信號處理電路系統或該第二信號處理電路系統中之至少一者接收一信號，且輸出一經多工信號至該第三信號處理電路系統。
7. 如請求項6之偵測器，其中該多工器為一類比多工器。
8. 如請求項4之偵測器，其中該第三信號處理電路系統包含一第一類比/ 數位轉換器(ADC)，且該第四信號處理電路系統包含一第二類比/數位轉換器(ADC)。
9. 如請求項8之偵測器，其中該第一ADC或該第二ADC中之至少一者經組態以接收一電流信號。
10. 如請求項8之偵測器，其中該第一ADC或該第二ADC中之至少一者經組態以接收一電荷信號。
11. 如請求項9之偵測器，其中該第一ADC或該第二ADC中之至少一者包含以通信方式串聯耦合至一電壓輸入ADC的一轉換器。
12. 如請求項1之偵測器，其中該第一信號處理電路系統及該第二信號處理電路系統經組態以處理類比信號。
13. 如請求項12之偵測器，其中該第一信號處理電路系統包含一第一放大器，且該第二信號處理電路系統包含一第二放大器。
14. 一種電腦實施方法，其包含：判定包含一感測元件的一感測元件群組，一帶電粒子偵測器中之一帶電粒子束之一射束光點經投影至該感測元件上；判定該射束光點是否滿足一條件；判定該感測元件群組之一輸出路徑；及 將一信號自一互連層傳輸至以通信方式耦合至該互連層之一第一輸出的一第一類比/數位轉換器(ADC)。