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JP7179839B2 - 荷電粒子のためのマルチセル検出器 - Google Patents

荷電粒子のためのマルチセル検出器 Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
[001] 本願は、２０１７年９月２９日出願の米国出願第６２／５６６，１０２号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
[002] 本開示は、一般に荷電粒子の検出に関し、より具体的には、荷電粒子のマルチセル検出器、並びに、荷電粒子検出のシステム、方法、及び装置に関する。
[003] 検出器は、物理的に観察可能な現象を感知するための様々な分野で使用される。例えば電子顕微鏡は、表面トポグラフィ及びサンプルの組成を観察するために有用なツールである。１ナノメータ未満の解像が可能な、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）などの荷電粒子（例えば、電子）ビーム顕微鏡は、例えば、１００ナノメートル未満のフィーチャサイズを有する集積回路（ＩＣ）コンポーネントを検査するための実用的なツールとして働くことができる。こうした荷電粒子ビームツールは、サンプルから投影された荷電粒子を受け取り、検出信号を出力する、検出器を備えることができる。サンプルに当たった後、二次電子、後方散乱電子、オージェ電子、Ｘ線、可視光などが放出され得る。放出エネルギーは、検出器上に入射するビームを形成することができる。検出信号は、サンプルのイメージを再構築するために使用可能であり、また例えばサンプル内の欠陥を明らかにするためにも使用可能である。
[004] いくつかの適用例では、検出器上に入射する１つ以上のビームが存在する可能性がある。例えばマルチビームＳＥＭを用いると、複数の一次電子ビームを使用して、検査中のウェーハの異なるエリアを同時にスキャンすることができる。ウェーハは、一次電子ビームを受け取った後、検出器に向かって誘導される二次電子を放出することができる。二次電子の強度は、ウェーハの内部又は外部構造の特性に基づいて変動可能である。したがって二次電子は、ウェーハの内部又は外部構造の様々な特徴を決定するために検出及び分析可能であり、また、ウェーハ内に存在し得るいずれかの欠陥を明らかにするために使用可能である。
[005] しかしながら、サンプルから放出される近接ビームからの電子は、検出器表面のほぼ同じ場所に到達するように誘導される可能性がある。結果として、近接する電子ビームによって形成されるビームスポットは、互いに非常に近くなる可能性があり、いくつかの場合には部分的に重複し、クロストークにつながる可能性がある。クロストークの影響は、ノイズとして電子検出器の出力信号に付加される可能性がある。したがって、電子検出器の出力信号は、検出中の特定のサンプル構造と相関しないノイズ成分を有する可能性があり、イメージ再構築の忠実性を低下させる可能性がある。
[006] 正確な検査を保証するために、マルチビームＳＥＭは、異なる一次電子ビームによって発生した二次電子を区別できるものとすべきである。既存のシステムでは、複数の離散的電子感知要素を含む検出器が提供可能である。例えば、互いに物理的に間隔を置いて配置された感知要素を伴う検出器アレイが提供可能である。複数の一次電子ビームの各々は、検出器アレイ内に対応する電子感知要素を有することができる。偏向器アレイを使用して、異なる一次電子ビームによって発生した二次電子をそれらの対応する電子感知要素へと偏向させることもできる。したがって、偏向器アレイは、各電子感知要素に異なる偏向方向（又は角度）を提供することができる。しかしながら、マルチビームＳＥＭが多数の一次電子ビーム及びしたがって電子感知要素を使用する必要がある場合、しばしば、偏向器アレイによって提供可能な異なる偏向方向の不足が存在する。偏向器アレイはより多くの偏向方向を提供するように拡張可能であるが、これによって偏向器アレイに構造上の複雑さが加わるのみならず、検出器アレイを電子感知要素と整合させることの難しさも増加する。
[007] 本開示の実施形態は、マルチビーム検査システムにおいて使用可能なマルチセル検出器の使用に関する。いくつかの実施形態において、検出器が提供される。検出器は、第１の導電型の第１の領域を含む第１の層を含むことができる。検出器は、第２の導電型の複数の第２の領域、及び、第１の導電型の１つ以上の第３の領域を含む、第２の層も含むことができる。第２の導電型の複数の第２の領域は、第２の層の第１の導電型の１つ以上の第３の領域によって、互いに区分可能である。第２の導電型の複数の第２の領域は、第２の層内の第１の導電型の１つ以上の第３の領域から間隔を置いて配置可能であり、この第３の領域と物理的に接触しないことが可能である。検出器は更に、第１と第２の層の間に真性層を含むことができる。
[008] いくつかの実施形態において、荷電粒子ビーム装置が提供される。荷電粒子ビーム装置は、荷電粒子ビームシステムの一部として提供可能である。装置は、サンプルの表面上に投影可能であり、サンプルに二次荷電粒子を発生させることが可能な、荷電粒子の１つ以上のビームを発生させるように構成された、荷電粒子源を含むことができる。装置は、第１の導電型の第１の領域を含む第１の層と、第２の導電型の複数の第２の領域を含む第２の層と、第１の層と第２の層との間の真性層とを備える、検出器を含むこともできる。複数の第２の領域は、互いに区分可能である。更に、複数の第２の領域は、受け取った荷電粒子に基づいて電気信号を出力するように構成可能である。装置は、複数の第２の領域によって出力された電気信号を増幅し、増幅された電気信号をコントローラに転送するように構成された増幅器を、更に含むことができる。コントローラは、データ処理システムを含むことができる。
[009] いくつかの実施形態において、方法が提供される。方法は、検出器の第１の層の第１の導電型の第１の領域に第１のバイアスを印加すること、及び、検出器の第２の層の複数の第２の領域に第２のバイアスを印加することを含む。検出器は、第１の層と第２の層との間に真性領域を含むことができる。検出器内の複数の第２の領域は、１つ以上の区分領域によって互いに区分可能である。方法は、第２の層から出力信号を受信すること、及び、受信された出力信号に基づいて荷電粒子信号を決定することも含むことができる。
[010] 開示される実施形態の追加の目的及び利点は、下記の説明において一部が示され、一部は説明から明らかになるか、又は実施形態の実践によって習得することができる。開示される実施形態の目的及び利点は、特許請求の範囲において示される要素及び組み合わせによって実現及び達成することができる。
[011] 前述の概略的な説明及び下記の詳細な説明はどちらも例示的及び説明的なものに過ぎず、請求される開示された実施形態を制限するものではないことを理解されよう。
[012] 本開示の上記及び他の態様は、添付の図面に関連して行われる例示の実施形態の説明からより明らかになろう。
[013]本開示の実施形態に一致する、例示の電子ビーム検査（ＥＢＩ）システムを示す概略図である。 [014]本開示の実施形態に一致する、図１の例示のＥＢＩシステムの一部であることが可能な例示の電子ビームツールを示す概略図である。 [015]本開示の実施形態に一致する、例示の電子検出器のセンサ表面を示す図である。 [016]本開示の実施形態に一致する、電子検出器の厚み方向の断面に沿って得られる電子検出器の例示的構造を示す図である。 [017]本開示の実施形態に一致する、図４に示される電子検出器の第１の金属層を示す上面図である。 [018]本開示の実施形態に一致する、図４に示される電子検出器の半導体層を示す平面図である。 [019]本開示の実施形態に一致する、図４に示される電子検出器の第２の金属層を示す平面図である。 [020]本開示の実施形態に一致する、図４に示される電子検出器の絶縁層を示す平面図である。 [021]図４の電子検出器の断面の一部を示す拡大図である。 [021]図４の電子検出器の断面の一部を示す拡大図である。 [021]図４の電子検出器の断面の一部を示す拡大図である。 [021]図４の電子検出器の断面の一部を示す拡大図である。 [022]本開示の実施形態に一致する、例示の検出器の断面の一部を示す拡大図である。 [023]本開示の実施形態に一致する、検出器の例示的構造の断面を示す図である。 [024]本開示の実施形態に一致する、図１１に示される電子検出器の第１の金属層を示す上面図である。 [025]本開示の実施形態に一致する、図１１に示される電子検出器の半導体層を示す平面図である。 [026]本開示の実施形態に一致する、図１１に示される電子検出器の別の半導体層を示す平面図である。 [027]本開示の実施形態に一致する、図１１に示される電子検出器の第２の金属層を示す平面図である。 [028]本開示の実施形態に一致する、図１１に示される電子検出器の断面の一部を示す拡大図である。 [029]本開示の実施形態に一致する、例示的方法を表すフローチャートである。
[030] 次に、例示的実施形態について詳細に言及し、その例が添付の図面に示されている。下記の説明は添付の図面を指し、特に表されていない限り、異なる図面内の同じ番号は同じか又は同様の要素を表す。例示的実施形態の下記の説明に記載される実装は、開示される主題に一致するすべての実装を表すものではない。むしろそれらは、添付の特許請求の範囲に記載される課題に関する態様に一致する装置、システム、及び方法の単なる例である。例えば、いくつかの実施形態は電子ビームを利用するシステムとの関連において説明されるが、本開示はそれらに限定されるものではない。他のタイプの荷電粒子も同様に適用可能である。更に、検出のための装置、システム、及び方法を、光学結像、光検出、Ｘ線検出、イオン検出などの、他のイメージングシステム内で使用することも可能である。
[031] 本願の態様は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）などの検査ツールにおいて有用であり得る、マルチセル検出器に関する。検査ツールは、集積回路（ＩＣ）コンポーネントの製造プロセスにおいて使用可能である。現代の電子デバイスの拡張コンピューティング能力を実現するために、トランジスタ、キャパシタ、ダイオードなどの回路コンポーネントの記録密度をＩＣチップ上で著しく増加させながら、デバイスの物理的サイズを縮小することが可能である。例えばスマートフォンにおいて、ＩＣチップ（サムネイルのサイズとすることが可能である）は２０億個を超えるトランジスタを含み、各トランジスタのサイズは人の髪の毛の１／１０００未満とすることができる。当然のことながら、半導体ＩＣの製造は、数百の個別ステップを伴う複雑なプロセスである。たとえ１つのステップにおけるエラーであっても、最終製品の機能に劇的に影響を及ぼす可能性がある。たとえ１つの「キラー欠陥」であっても、デバイス障害を発生させる可能性がある。製造プロセスの目標は、プロセスの全歩留まりを向上させることである。例えば、７５％の歩留まりを得るための５０ステップのプロセスの場合、各個別のステップは９９．４％より高い歩留まりを有さなければならず、個別ステップの歩留まりが９５％の場合、プロセス全体の歩留まりは７％まで下落する。
[032] 高スループット（例えば、１時間当たりのウェーハプロセスの数として定義される）を維持しながら、高確度及び高分解能で欠陥を検出する能力を保証することが、ますます重要になっている。高いプロセス歩留まり及び高いウェーハスループットは、特にオペレータの介入が関与する場合、欠陥の存在によって影響を受ける可能性がある。したがって、高歩留まり及び低コストを維持するためには、検査ツール（ＳＥＭなど）によってミクロ及びナノサイズの欠陥を検出及び識別することが重要である。
[033] いくつかの検査ツールにおいて、サンプルは、サンプル表面全体にわたって高エネルギー電子のビームをスキャンすることによって検査可能である。サンプル表面における相互作用に起因して、サンプルから二次電子を発生させることが可能であり、次いで二次電子は検出器によって検出される。スループットを増加させるために、いくつかの検査ツールは、サンプル表面の異なる領域にわたって同時にスキャンされる複数の電子ビームを採用することができ、したがって、検出器に向かって誘導される複数の二次電子ビームを発生させる。同時に分析するためにこれらの複数の二次電子ビームをキャプチャするために、各二次電子ビームがその独自の検出セル内に入るようにマルチセル検出器を提供することができる。したがって、各電子ビームに対応する信号を別々に分析できるように、異なる電子ビームから発生した電子は異なる検出セルに入ることができる。
[034] いくつかの適用例において、異なるビームからの電子が互いに干渉しないように、検出器に到達する電子を分離することが望ましい可能性がある。こうした干渉は「クロストーク」に寄与する可能性があり、ノイズの増加などの望ましくない影響を出力信号に与える可能性がある。したがって、検出器の出力信号は、検査中の特定のサンプル構造と相関しないノイズ成分を含むことが可能であり、イメージ再構築の忠実性を低下させる可能性がある。
[035] 電子は検出器の前面に到達したとき、検出器内の様々な層と相互作用する可能性がある。例えば電子は、頂部表面のアルミニウム層を通過し、半導体領域と相互作用することができる。しかしながら、こうした相互作用は適切に制御することができない。例えば電子は、ランダムな方向に散乱する可能性がある。１つ以上の半導体領域との相互作用に起因して、電子は必ずしも、検出器の媒体を介して真っ直ぐに進行するとは限らない。電子が検出器の反対側に達するときまでに、異なる電子ビームからの電子が同じ場所で終わる可能性がある。したがって、たとえ検出器が物理的に複数の離散検出器セルに分割される場合であっても、異なる電子ビームからの電子は異なる検出器セルに適切に分離されない可能性がある。
[036] 開示のいくつかの態様において、検出器は連続半導体領域を含むことができる。領域は、ｐ形及びｎ形の半導体層を含むダイオードとすることができる。ダイオードは、ダイオード内に誘引場が形成されるようにバイアスすることができる。こうした場は、検出器の適切なセクションに電子をガイドするのを助けることができる。したがって、異なる電子ビームからの電子を、対応する検出器セルの出力セクションに誘導することが可能であり、クロストークの影響を低減させることができる。
[037] 本明細書で使用される場合、特に具体的に示されていない限り、「又は」という用語は、実行不可能な場合を除き、すべての可能な組み合わせを包含する。例えば、データベースがＡ又はＢを含むことが可能であると示されている場合、特に具体的に示されていないか又は実行不可能でない限り、データベースはＡ、又はＢ、又はＡ及びＢを含むことができる。第２の例として、データベースがＡ、Ｂ、又はＣを含むことが可能であると示されている場合、特に具体的に示されていないか又は実行不可能でない限り、データベースはＡ、又はＢ、又はＣ、又はＡ及びＢ、又はＡ及びＣ、又はＢ及びＣ、又はＡ及びＢ及びＣを含むことができる。
[038] 図１は、本開示の実施形態に一致する、検出器を含むことが可能な例示の電子ビーム検出（ＥＢＩ）システム１００を示す概略図である。ＥＢＩシステム１００は、荷電粒子イメージングのために使用可能である。図１に示されるように、ＥＢＩシステム１００は、メインチャンバ１０１、ロード／ロックチャンバ１０２、電子ビーム（ｅビーム）ツール１０４、及び機器フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）１０６を含む。ｅビームツール１０４は、メインチャンバ１０１内に配置される。
[039] ＥＦＥＭ１０６は、第１のローディングポート１０６ａ及び第２のローディングポート１０６ｂを含む。ＥＦＥＭ１０６は追加のローディングポートを含むことができる。第１のローディングポート１０６ａ及び第２のローディングポート１０６ｂは、検査されるべきウェーハ（例えば、半導体ウェーハ又は他の材料で作成されたウェーハ）又はサンプル（ウェーハ及びサンプルは、集合的に「ウェーハ」と呼ぶことができる）を含む、ウェーハの前面開口部統一ポッド（ＦＯＵＰ）を受け取ることができる。ＥＦＥＭ１０６内の１つ以上のロボットアーム（図示せず）は、ウェーハをロード／ロックチャンバ１０２に移送することができる。
[040] ロード／ロックチャンバ１０２は、大気圧より下の第１の圧力に達するようにロード／ロックチャンバ１０２内の気体分子を除去する、ロード／ロック真空ポンプシステム（図示せず）に接続される。第１の圧力に達した後、１つ以上のロボットアーム（図示せず）は、ロード／ロックチャンバ１０２からメインチャンバ１０１へウェーハを移送することができる。メインチャンバ１０１は、第１の圧力より下の第２の圧力に達するようにメインチャンバ１０１内の気体分子を除去する、メインチャンバ真空ポンプシステム（図示せず）に接続される。第２の圧力に達した後、ウェーハはｅビームツール１０４による検査の対象となる。電子ビームツール１０４は、単一ビームシステム又はマルチビームシステムとすることができる。コントローラ１０９が、ｅビームツール１０４に電気的に接続される。コントローラ１０９は、ＥＢＩシステム１００の様々な制御を実行するように構成されたコンピュータとすることができる。図１において、コントローラ１０９は、メインチャンバ１０１、ロード／ロックチャンバ１０２、及びＥＥＦＭ１０６を含む構造の外側にあるように示されているが、コントローラ１０９は構造の一部とすることができることを理解されよう。
[041] 図２は、開示される実施形態に一致する、例示のｅビームツール１０４を示す。図２を参照すると、ｅビームツール１０４は、モータ駆動式ステージ２６０とモータ駆動式ステージ２６０によって支持されるウェーハホルダ２６２とを含む。ｅビームツール１０４は更に、電子源２０２、ガンアパーチャ２０４、コンデンサレンズ２０６、ソース変換ユニット２０８、一次投影光学システム２２０、二次光学システム２３０、及び電子検出器２４０を含む。一次投影光学システム２２０は、ビームセパレータ２２２、偏向スキャンユニット２２６、及び対物レンズ２２８を含むことができる。
[042] 開示される実施形態において、電子源２０２、ガンアパーチャ２０４、コンデンサレンズ２０６、ソース変換ユニット２０８、ビームセパレータ２２２、偏向スキャンユニット２２６、及び対物レンズ２２８は、ｅビームツール１０４の一次光軸２５０と位置合わせすることができる。二次光学システム２３０及び電子検出器２４０は、ｅビームツール１０４の二次光軸２５２と位置合わせすることができる。
[043] ｅビームツール１０４が動作するとき、検査されるべきウェーハ２６４はウェーハホルダ２６２上に取り付け又は配置される。電子源２０２は、カソード及び抽出器又はアノードを含む。アノード／抽出器とカソードとの間に電圧が印加され、高エネルギー（例えば、８～２０ｋｅＶ）、高角強度（例えば、０．１～１ｍＡ／ｓｒ）、及びクロスオーバー（仮想又は実）２１０を伴う一次電子ビーム２７０を形成するために、一次電子がカソードから放出され、抽出又は加速されることになる。一次電子ビーム２７０は、クロスオーバー２１０から放出されているように視覚化することができる。ガンアパーチャ２０４は、クーロン効果を減少させるために、一次電子ビーム２７０の周辺電子を遮断することができる。
[044] ソース変換ユニット２０８は、イメージ形成要素のアレイ（図２には図示せず）、及びビーム制限アパーチャのアレイ（図２には図示せず）を含むことができる。イメージ形成要素は、マイクロ偏向器又はマイクロレンズのアレイを含むことができる。イメージ形成要素のアレイは、一次電子ビーム２７０を複数の一次ビームレット２７２－１、２７２－２、・・・、２７２－ｎに分割することができる。単なる例示として、図２は３つの一次ビームレットを示している。しかしながら、一次ビームレットの数は３つに限定されず、イメージ形成要素のアレイは、一次電子ビーム２７０をより多くの数の一次ビームレットに分割するように構成可能である。加えて、イメージ形成要素のアレイは、クロスオーバー２１０の複数の並列イメージ（仮想又は実）を形成することができる。複数の一次ビームレット２７２－１、２７２－２、・・・、２７２－ｎの各々は、クロスオーバー２１０の複数の並列イメージのうちの１つから放出されるように視覚化することができる。ビーム制限アパーチャのアレイは、複数の一次ビームレット２７２－１、２７２－２、・・・、２７２－ｎのサイズを制限又は調整することができる。
[045] コンデンサレンズ２０６は、一次電子ビーム２１０を合焦させることができる。したがって、ソース変換ユニット２０８のダウンストリームの一次ビームレット２７２－１、２７２－２、・・・、２７２－ｎの電流は、コンデンサレンズ２０６の合焦能力を調整することによって、又は、ビーム制限アパーチャのアレイ内の対応するビーム制限アパーチャの半径サイズを変更することによって、変化させることができる。対物レンズ２２８は、一次ビームレット２７２－１、２７２－２、・・・、２７２－ｎを検査のためにウェーハ２６４上に合焦させることができ、また、複数のプローブスポット２７４－１、２７４－２、・・・、２７４－ｎをウェーハ２６４の表面上に形成することができる。
[046] 偏向スキャンユニット２２６は、ウェーハ２６４の表面積全体にわたってプローブスポット２７４－１、２７４－２、・・・、２７４－ｎをスキャンするために、一次ビームレット２７２－１、２７２－２、・・・、２７２－ｎを偏向させることができる。プローブスポット２７４－１、２７４－２、・・・、２７４－ｎにおける一次ビームレット２７２－１、２７２－２、・・・、２７２－ｎの入射に応答して、ウェーハ２６４から二次電子が放出可能である。二次電子は、二次電子（エネルギーは≦５０ｅＶ）及び後方散乱電子（エネルギーは、５０ｅＶと、一次ビームレット２７２－１、２７２－２、・・・、２７２－ｎの着地エネルギーとの間）を含むエネルギーの分布を伴う電子を含むことができる。
[047] ビームセパレータ２２２は、静電双極子場及び磁気双極子場を発生させるウィーンフィルタ型のビームセパレータとすることができる。いくつかの実施形態において、静電双極子場及び磁気双極子場が適用される場合、静電双極子場によって一次ビームレット２７２－１、２７２－２、・・・、２７２－ｎの電子にかけられる力は、磁気双極子場によって電子にかけられる力と等しい大きさであり、反対の方向とすることができる。したがって一次ビームレット２７２－１、２７２－２、・・・、２７２－ｎは、偏向角度ゼロでビームセパレータ２２２を一直線に通過することができる。しかしながら、ビームセパレータ２２２によって発生する一次ビームレット２７２－１、２７２－２、・・・、２７２－ｎの全分散は非ゼロとすることができる。ビームセパレータ２２２の分散平面２２４について、例えば図２は、公称エネルギーＶ０及びエネルギーの広がりΔＶを伴う、ビームレット２７４－２の、エネルギーＶ０に対応するビームレット部分２７６、エネルギーＶ０＋ΔＶ／２に対応するビームレット部分２７７、及びエネルギーＶ０－ΔＶ／２に対応するビームレット部分２７８への分散を示す。したがって、ビームセパレータ２２２によって二次電子にかけられる総力は、非ゼロである。したがってビームセパレータ２２２は、二次電子を一次ビームレット２７２－１、２７２－２、・・・、２７２－ｎから分離すること、及び二次電子を二次光学システム２３０に向けて誘導することができる。
[048] 電子検出器２４０は、複数の検出セル２４２－１、２４２－２、・・・、２４２－ｎを含む。二次光学システム２３０は、二次電子を複数の二次電子ビーム２８０－１、２８０－２、・・・、２８０－ｎ内に合焦させること、及びこれらの二次電子ビームを検出セル２４２－１、２４２－２、・・・、２４２－ｎのうちの１つ以上に投影することができる。検出セル２４２－１、２４２－２、・・・、２４２－ｎは、二次電子ビーム２８０－１、２８０－２、・・・、２８０－ｎを検出し、ウェーハ２６４の表面積のイメージを再構築するために使用される対応する信号を発生させるように、構成可能である。コントローラは電子検出器２４０に結合することができる。
[049] 図３は、本開示のいくつかの実施形態に従った、電子検出器２４０のセンサ表面３００を示す図である。図３に示される例を参照すると、電子検出器２４０は９つの検出セル２４２－１、２４２－２、・・・、２４２－９に分割可能であり、図３において破線によって概念的に示される格子内に配置可能である。
[050] 検出セル２４２－１、２４２－２、・・・、２４２－９は、センサ表面３００上の９つの検出サブ領域に対応することができる。いくつかの開示される実施形態に一致する、センサ表面３００は、物理的に検出サブ領域に分割される必要はない。すなわち、図３内の破線はセンサ表面３００上のいずれの実際の構造も表さない場合がある。むしろ、下記でより詳細に説明するように、検出セルは電子検出器２４０の底部に形成することができる。更に、電子検出器２４０は、各検出サブ領域上に入射する電子を対応する検出セルにガイドするように構成可能な、内部電場を形成することが可能な構造を有し得る。検出器は、入射電子を分離するためにセンサ表面３００上にいずれの特定構造も必要としないため、電子を受け取るためにセンサ表面３００全体を使用することができる。センサ表面３００上の不感エリアは、実質的に除去することができる。
[051] 図２に示されるように、１つ以上の二次電子ビーム２８０は、電子検出器２４０のセンサ表面３００上に複数のビームスポット２８２－１、２８２－２、・・・、２８２－ｎを形成することができる。例えば、９つのビームスポット２８２－１、２８２－２、・・・、２８２－９が形成可能である。各検出セル２４２は、対応するビームスポット２８２を受け取ること、受け取ったビームスポット２８２の強度を表す信号（例えば、電圧、電流など）を発生させること、及び、ウェーハ２６４のエリアのイメージを発生させるために信号をデータ処理システムに提供することが、実行可能であり得る。
[052] 一次ビームレット２７２に関する説明と同様に、本開示は二次電子ビーム２８０の数を制限しない。したがって、本開示は、電子検出器２４０内の検出セル２４２の数、並びに電子検出器２４０によって検出可能なビームスポット２８２の数も制限しない。例えば、開示される実施形態に一致する、電子検出器２４０は、センサ表面３００に沿ったマトリックス内に配置可能な、２×２、４×５、又は２０×２０の検出セル２４２のアレイを含むことができる。
[053] 更に、図３は、センサ表面３００と平行な平面内に３×３の矩形格子として配置された、検出セル２４２－１、２４２－２、・・・、２４２－９を示すが、検出セルは任意の様式で配置可能であること、又は、検出セルの形状は任意であり得ることを理解されよう。例えばいくつかの実施形態において、検出セルは三角形又は六角形を有することができる。
[054] 例示の実施形態において、各検出セル２４２は１つ以上の電子感知要素を含む。感知要素はダイオードを含むことができる。例えば各電子感知要素は、ＰｉＮ又はＮｉＰダイオードを含むことができる。感知要素は、入射エネルギーを測定可能信号に変換可能なダイオードと同様の要素とすることもできる。いくつかの実施形態において、各電子感知要素は、電子感知要素のアクティブエリア内で受け取られる電子に相応する電流信号を発生させることができる。前処理回路は電流信号を増幅し、増幅された電流信号を電圧信号（受け取った電子の強度を表す）に変換することができる。前処理回路は、例えば、電荷移動増幅器（ＣＴＡ）、トランスインピーダンス増幅器（ＴＩＡ）、あるいは、ＣＴＡ又はＴＩＡに結合されたインピーダンス変換回路などの、プリアンプ回路を含むことができる。処理システムは、例えば、センサ領域内に配置された電子感知要素によって発生された電流を合計することによって、電子ビームの強度信号を発生させること、強度信号をウェーハ上に入射する一次電子ビームのスキャン経路データと相関させること、及び、相関に基づいてウェーハのイメージを構築することが可能である。
[055] 図４は、本開示のいくつかの実施形態に従った、電子検出器２４０の厚み方向の断面に沿って得られる電子検出器２４０の例示的構造を示す図である。例えば、断面は、検出器の側面のうちの１つに平行な平面（例えば、図３の平面３１０）に沿って、電子検出器２４０を切断することによって形成可能である。図４を参照すると、電子検出器２４０は、電子検出器２４０の厚み方向に沿った層４１０、４２０、４３０、４４０、４５０、及び４６０を含む、層構造を有することができる。
[056] 具体的に言えば、層４１０は第１の金属層４１２を含むことができる。第１の金属層４１２は、二次電子ビーム２８０－１、２８０－２、・・・、２８０－ｎ（図２では集合的に二次電子ビーム２８０と呼ばれる）などの、電子検出器２４０上に入射する電子を受け取るための層である。したがって、第１の金属層４１２は、電子検出器２４０の電子入射表面として構成される。例えば、第１の金属層４１２の材料は、高導電性であり、信号電子が容易に侵入可能な、アルミニウム又は他の金属（例えば、小さな原子番号を有する金属）とすることができる。更に層４１０は、第１の金属層４１２を保護するように第１の金属層４１２の周囲に形成される、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）などの絶縁体４１６を含むことができる。
[057] いくつかの実施形態において、例えば図４に示されるように、第１の金属層４１２は中央部分４１３及び境界部分４１４に分けることができる。中央部分４１３は入射二次電子ビームを受け取るために使用可能であり、境界部分４１４は第１の金属層４１２上に印加されるべきバイアス電圧を受け取るために使用可能である。境界部分４１４は、バイアス電圧の受け取りを容易にするために、中央部分４１３よりも厚く作ることができる。例えば、中央部分４１３の厚みは１０から２００ｎｍの範囲内とすることができ、境界部分４１４の厚みは１から１０μｍの範囲内とすることができる。中央部分４１３の厚みは、実質的に二次電子などの入射電子が妨げられることなく通過できるようにしながら、所定量の電流が中央部分４１３を介して導電できるようにすることの考察に基づいて設定可能である。中央部分４１３は、入射電子に対して実質的に透過性を保持するように設定可能である。中央部分４１３の厚みは、ノイズを低減させるように、入射電子以外の粒子を遮断することの考慮に基づいて設定可能である。境界部分４１４の厚みは、低抵抗率導電を可能にすることの考察に基づいて設定可能である。
[058] 図５は、本開示のいくつかの実施形態に一致する、第１の金属層４１２を示す上面図である。図５に示されるように、第１の金属層４１２の中央部分４１３は、入射二次電子ビームを受け取るための単一の検出表面を形成し、第１の金属層４１２の境界部分４１４は、そのコーナーにおいて１つ以上の電極に接続される。第１の金属層４１２は、例えば６×６ｍｍの寸法の、実質的に方形の領域を形成することができる。境界部分４１４の幅は、例えば０．１ｍｍとすることができる。
[059] 図４に戻って参照すると、層４２０は層４１０に近接して形成され、ｐ形半導体領域４２２を含むことができる。例えば、ｐ形半導体領域４２２は、自由正孔を作成するように、ホウ素、アルミニウム、ガリウムなどの３価不純物によってドープすることができる。ｐ形半導体領域４２２は、Ｐ＋領域などの高濃度にドープされた領域とすることができる。第１の金属層４１２は、ｐ形半導体領域４２２の頂部に堆積可能である。したがって、ｐ形半導体領域４２２は第１の金属層４１２によってコーティング可能である。
[060] 層４３０は層４２０に近接して形成され、真性半導体領域４３２とすることができる。例えば、真性半導体領域４３２は、いずれの著しいドーパント種も存在せず、わずかにｎドープ又はｐドープすることができる。真性半導体領域４３２は、電子検出器２４０の他の部分のドーピング濃度よりも低いドーピング濃度を有することができる。真性半導体領域４３２は、低濃度でドープされる結果として高い抵抗性を有するように設定された、ドーピング濃度を有することができる。電子検出器２４０は、例えば、真性半導体領域４３２がＮ－領域であり得る場合、シリコンウェーハから形成可能である。層４２０と４４０の間の真性半導体領域４３２の厚みは、例えば、１７５μｍとすることができる。
[061] 層４４０は、層４３０に近接して形成され、複数のｎ形半導体領域４４４及び１つ以上のｐ形半導体領域４４２を含むことができる。層４４０は層４２０から間隔を置いて配置される。層４４０内の１つ以上のｐ形半導体領域４４２は、層４２０内のｐ形半導体領域４２２と同様にドープすることができる。複数のｎ形半導体領域４４４は、自由電子を作成するように、リン、アンチモン、ヒ素などの、５価不純物によってドープすることができる。ｎ形半導体領域４４４は、Ｎ＋領域などの高濃度にドープされた領域とすることができる。図４に示されるように、１つ以上のｐ形半導体領域４４２は、複数のｎ形半導体領域４４４から間隔を置いて配置され、したがって１つ以上のｐ形半導体領域４４２は複数のｎ形半導体領域４４４と物理的に接触しない。いくつかの実施形態において、層４４０は、複数のｎ形半導体領域４４４と１つ以上のｐ形半導体領域４４２との間の導電性を妨げるように、複数のｎ形半導体領域４４４を１つ以上のｐ形半導体領域４４２から分離させる、複数の真性領域４４６を含むことができる。複数の真性領域４４６は、真性半導体領域４３２と同様にドープすることができる。いくつかの実施形態において、複数の真性領域４４６及び真性半導体領域４３２は、単一の真性領域を形成することが可能であり、同じ基板から製造することが可能である。複数の真性領域４４６及び４３２を形成する真性半導体は、隣接することが可能である。
[062] 図６は、層４４０を示す平面図である。図６を参照すると、層４４０は、矩形格子内に配置された９つのｎ形半導体領域４４４などの、複数の離散ｎ形半導体領域４４４を含む。下記でより詳細に説明するように、９つのｎ形半導体領域４４４の各々は、電子検出器２４０の検出セル２４２に対応することができる。更に、複数のｎ形半導体領域４４４は、１つ以上のｐ形半導体領域４４２によって互いに区分される。例えば、各ｎ形半導体領域４４４をｐ形半導体領域４４２によって囲むことができる。加えて、複数のｎ形半導体領域４４４は、真性領域４４６によって１つ以上のｐ形半導体領域４４２から分離することができる。
[063] 図４に戻って参照すると、層４５０は、複数のｎ形半導体領域４４４及び１つ以上のｐ形半導体領域４４２上に堆積可能な、第２の金属層４５２を含む。第２の金属層４５２の材料は、金又は銅などの、高い表面導電性を伴う金属とすることができる。第１の金属層４１２とは異なり、第２の金属層４５２は高い電子侵入性である必要はない。したがって、第２の金属層４５２の材料の原子番号は、第１の金属層４１２のそれよりも高い可能性がある。第２の金属層４５２は、複数のｎ形半導体領域４４４の各々から電流を搬送するための出力線（図４には示されていない）を含むことができる。出力線は、後に説明するように、ｎ形半導体領域４４４にバイアスを印加するためのものと同じとすることができる。
[064] 第２の金属層４５２は、互いに分離された第２の金属領域４５３及び４５４を含むことができる。第２の金属領域４５３及び４５４は、ｎ形又はｐ形の半導体領域上に直接形成可能である。したがって、下にあるｎ形又はｐ形の半導体領域と外部電圧源との間に、電気接続を形成することができる。第２の金属領域４５３及び４５４は、独立に電気的に制御可能である。更に、エッジ金属領域４５６を真性半導体領域４３２上に直接形成することができる。真性半導体領域４３２は非常に低濃度にドープ可能であり、したがって、非常に高い抵抗性を有し得、したがって、金属領域４５６と真性半導体領域４３２との間のいずれの電気接続も高い抵抗性とすることができる。いくつかの実施形態において、リード線を金属領域の底部側に取り付けることができる。
[065] 図７は、層４４０上に堆積可能な第２の金属層４５２を示す平面図である。図７を参照すると、第２の金属層４５２は、複数の第２の金属領域４５３を形成するために複数のｎ形半導体領域４４４の表面上に堆積可能であり、また、１つ以上の第２の金属領域４５４を形成するために１つ以上のｐ形の半導体領域４４２上に堆積可能である。第２の金属領域４５３は、複数のｎ形半導体領域４４４と１つ以上のｐ形半導体領域４４２との間の導電性を妨げるように、１つ以上の第２の金属領域４５４と物理的に接触していない。第２の金属領域４５３と第２の金属領域４５４との間のギャップは、空のままとするか、又は、真性領域４４６などの真性半導体材料で埋めることができる。電子検出器２４０の動作中、１つ以上のｐ形半導体領域４４２は、バイアス電圧を１つ以上のｐ形半導体領域４４２に印加できるように、バイアス電圧を受け取るためのパッド５１０などの１つ以上の電極に接続可能である。バイアス電圧は、第２の金属領域４５４を介して１つ以上のｐ形半導体領域４４２に印加可能である。
[066] 図４に戻って参照すると、層４６０は、複数のｎ形半導体領域４４４上に堆積された第２の金属と、１つ以上のｐ形半導体領域４４２上に堆積された第２の金属との間のギャップをカバーすることが可能な、絶縁層４６２を含む。絶縁層４６２は、絶縁層４１６と同じ材料で作られる。絶縁層４６２は、第２の金属領域４５３と第２の金属領域４５４との間のギャップに重なるか、又はギャップを埋めることができる。絶縁層４６２を構成する材料は、絶縁体４１６の材料、例えばＳｉＯ２と同様とすることができる。
[067] 図８は、第２の金属層４５２上に堆積可能な絶縁層４６２を示す平面図である。図８を参照すると、絶縁層４６２は、第２の金属領域４５３と第２の金属領域４５４との間の短絡を防ぐように、第２の金属領域４５３と第２の金属領域４５４との間のギャップをカバーするために使用可能である。例示の実施形態において、ｅビームツール（例えば、ｅビームツール１０４）で使用されるとき、電子検出器２４０はセラミック板又はプリント回路板にパッケージングすることができる。出力線は、出力信号をデータ処理システムに誘導するために、各第２の金属領域４５３から延長可能である。図８に示されるように、セクション２４０ｂは、図９Ａにおいて拡大され、より詳細に示されている、部分２４０ａに対応可能である。
[068] 図４に戻って参照すると、層４４０内の各ｎ形領域４４４及びｐ形層４２２の少なくとも一部は、ＰｉＮダイオードを形成することができる。ｐ形半導体領域及びｎ形半導体領域は物理的に互いに分離可能であるため、それらの間に誘引場が形成可能である。例えば、電荷担体は、濃度勾配に起因して、ｐ形半導体領域とｎ形半導体領域との間を流れる傾向を有する可能性がある。ＰｉＮダイオードは、電子検出器２４０の検出セル２４２の一部を構成することができる。例えば図４は、３つの検出セル（すなわち、ＰｉＮダイオード）２４２－１、２４２－２、及び２４２－３を示す。検出器２４０の動作中、電圧はＰｉＮダイオードを横切って印加可能である。例えば、第１の金属層４１２の境界部分４１４を介して、ｐ形半導体層４２２にバイアス４３６を印加することができる。第２の金属領域４５２を介して、層４４０内の１つ以上のｐ形半導体領域４４２にバイアス４３７を印加することもできる。また、第２の金属領域４５３を介して、層４４０内の複数のｎ形半導体領域４４４の各々にバイアス４３８を印加することもできる。バイアスは、ＰｉＮダイオードが逆バイアスモードで動作するように印加することができる。バイアス４３６及び４３８は固定可能であるが、バイアス４３７は可変である。一例では、バイアスは下記のように印加される。
バイアス４３６＝０Ｖ
バイアス４３７＝可変（図７に示されるようにパッド５１０によって供給される）
バイアス４３８＝＋３０Ｖ
[069] 可変バイアス４３７は、例えば－５Ｖから－１００Ｖのレンジ内で調整可能であり得る。したがって、検出セル（例えば、ＰｉＮダイオード）２４２－１、２４２－２、及び２４２－３は、真性半導体領域４３２内に場が形成されるように制御可能である。ｐ形半導体層４２２、層４４０内のｐ形半導体領域４４２、及びｎ形領域４４４に印加されるバイアスによって、電子をｎ形領域４４４へと誘引させる電場を形成することができる。二次電子ビーム２８０が第１の金属層４１２の頂面上に入射するとき、１検出セルのエリア内の第１の金属層４１２上に降下する二次電子ビーム２８０を、対応するｎ形領域４４４に到達するような方向に移動させることができる。次いで、ｎ形半導体領域４４４は、受け取った二次電子ビーム２８０に相応する電流信号を前処理回路に出力することができる。バイアス４３７は、近接する検出セル間のクロストークを最小限にするように制御可能である。ｎ形半導体領域４４４からの出力信号は、バイアス４３７を調整するためのフィードバック制御において使用可能である。したがって、バイアス４３７はリアルタイムで調整可能であり得る。
[070] 電子検出器２４０の部分２４０ａが拡大され、図９Ａから図９Ｆでより詳細に示されている。次に図９Ａを参照すると、検出器２４０の一部を構成する部分２４０ａの層構造が示されている。図９Ａは、１つの全検出セル２４２－２の断面図を示す。電子検出器２４０の複数の検出セルは、複数のｎ形半導体領域４４４内の不連続性によって境界が定められるものと見なすことができる。例えば、検出セルは、図９Ａ内の破線によって示されるように、１つ以上のｐ形半導体領域４４２によって境界が定められるものと見なすことができる。単一の検出セルが、近接する半導体領域４４２の間の領域として画定可能である。複数のｎ形半導体領域４４４の中の１つの領域を、１つの検出セルに関連付けることができる。
[071] 電子検出器２４０は、複数の層を含む平面構造を備えることができる。層は、電子検出器２４０の厚み方向に対して垂直な２次元平面内に延在することができる。幅方向は厚み方向に対して垂直とすることができる。例えば、ｐ形半導体層４２２は、半導体基板の頂部表面において実質的に平坦な層によって構成することができる。ドーピング不純物が半導体基板内に導入された後、第１の金属層４１２をｐ形半導体層４２２の頂部に堆積させることができる。別の処理ステップにおいて、ドーピング不純物は半導体基板の背面上に導入することができる。例えば層４４０は、層４２０を形成する前又は後に形成することができる。
[072] 電子検出器２４０は、その底部側に層４４０を備えることができる（層４４０の例は図４に示されている）。層４４０は、半導体基板をパターニングすることによって形成可能である。例えば層４４０は、とりわけマスクを用いてドーピング不純物の異なる種を選択的に導入することによって形成可能である。層４４０は、図９Ａに示されるように、複数のｎ形半導体領域４４４及び１つ以上のｐ形半導体領域４４２を備えることができる。複数のｎ形半導体領域４４４及び１つ以上のｐ形半導体領域４４２は共面とすることができる。いくつかの実施形態において、複数のｎ形半導体領域４４４及び１つ以上のｐ形半導体領域４４２の各々の厚みは等しいものとすることができる。いくつかの実施形態において、それぞれの領域の厚みは異なってもよい。例えば、ドーピングプロセスは、ｎ形半導体領域又はｐ形半導体領域の深さが調整できるように制御可能である。複数のｎ形半導体領域４４４の各々の幅は、１つ以上のｐ形半導体領域４４２のそれよりも大きいものとすることができる。
[073] 複数のｎ形半導体領域４４４は、互いに区分可能である。例えば区分領域４４５は、電子検出器２４０の厚み方向に対して垂直な方向の、複数のｎ形半導体領域４４４の各々の間に提供可能である。複数のｎ形半導体領域を互いに区分する区分領域４４５は、１つ以上のｐ形半導体領域４４２を含むことができる。更に、図４に示されるように、複数のｎ形半導体領域４４４の各々を、１つ以上のｐ形半導体領域４４２を含む領域によって取り囲むことができる。図６の平面図に示されるように、複数のｎ形半導体領域４４４のすべてを取り囲む１つ以上のｐ形半導体領域４４２を含む、周囲の連続する外側部が存在し得る。ｎ形半導体領域及びｐ形半導体領域は、交互に提供可能である。
[074] 次に図９Ｂを参照する。電子検出器２４０の複数の検出セル２４２をダイオードとして動作させるとき、電子検出器２４０の様々な部分にバイアスを印加することができる。図９Ｂは、バイアス４３７が印加される間の、ｐ形半導体領域から生じる電場４７２内の等電位電場力線を示す。図示された場の形状は、構造のエッジに近い部分を含み、単なる概略的なものであり、例えばエッジ効果に起因して歪曲される可能性があることを理解されよう。
[075] バイアス４３７が変化する際、電場４７２を操作可能である。例えば、バイアス４３７は、電場４７２がより大きくなるように調整可能である。図９Ｃは、電場４７２の増加の効果を示す。いくつかの実施形態において、電子検出器２４０の厚み寸法における垂直領域内の真性領域を実質的に埋める電場が形成されるように、パラメータを調整することができる。
[076] いくつかの実施形態において、バイアス４３６及び４３８は一定に保持可能であり、バイアス４３７は調整可能である。バイアス４３７は、電子検出器２４０の検出器セル２４２－１及び２４２－２などの、検出器セル間のクロストークを最小限にするように変更可能である。バイアス４３７は、検出器セル２４２－１の領域に入る二次電子ビーム２８０－１の電子などの、第１の検出器セルの領域に入る電子、又は、第１の検出器セルの領域内の任意の電子が、検出器セル２４２－２などの第２の検出器セルに移動するのを妨げるために、電場４７２を調整するように変更可能である。１つ以上のｐ形半導体領域４４２に印加される電圧は、セグメント分離の幅を制御するために、ウェーハバイアスとは別に制御可能である。電子検出器２４０のダイオード内に形成される電場の特徴は、例えばバイアス４３７を変化させることによって操作可能である。
[077] 次に図９Ｄを参照すると、二次電子ビーム２８０から電子検出器２４０の検出セル上に降下する入射電子の状況が示されている。動作中、金属層４１２の頂部表面上に入射する電子は、金属層４１２を通過することが可能であり、また、ｐ形半導体領域４２２に入ることが可能である。ｐ形半導体領域４２２に到達すると、入射電子はｐ形半導体領域４２２と相互作用し、他の電子と衝突し、又はその他の方法で相互作用することが可能であり、したがって、散乱し、ランダムな方向に進むように誘導されることが可能である。しかしながら、適切なバイアスが、例えば４２２、４４２、４４４に印加されるとき、電子は、ｐ形半導体領域４２２との相互作用に起因して、それぞれの検出セル内の複数のｎ形半導体領域４４４の各々に向かって誘引され得る。例えば、ｐ形半導体領域４２２は正電荷担体（正孔）を用いて高濃度にドープすることが可能であるため、余分な正孔が存在する。高エネルギー電子がｐ形半導体領域４２２と真性領域４３２との間の接合の近くの領域に当たると、電子は、ｐ形半導体領域４２２の格子内に吸収される可能性がある。これによって空孔が作られ、したがって更なる電荷担体を発生させることができる。電子検出器２４０のダイオード内に発生した電荷担体は、場の導電性に起因して分離可能であり、正孔はｐ形半導体領域４２２に向かって移動する傾向を有し、電子はバイアス４３６及び４３８に起因して、複数のｎ形半導体領域４４４のうちの最も近い１つに向かって誘引される。更に、電場４７２は、接近する電子の反発を生じさせることができる。例えば、図９Ｄに示されるように、入って来る電子２８１は、ｐ形半導体領域４２２に入るとすぐに、近接する検出セルに向かって誘導することができる。しかしながら、電場４７２は、電子２８１が、別の検出セル内へ侵入するように真性領域４３２を介して進むことを妨げる可能性がある。代わりに、電子２８１は、電子２８１が初期に着地した検出セルに関連付けられた複数のｎ形半導体領域４４４のうちのそれぞれ１つに向かって誘引される可能性がある。このようにして、近接する検出セル間のクロストークを減少させることができる。バイアス４３７は、電場４７２が、それぞれの検出セル内の電子を制限するバリアを作成するように制御可能であり、したがってクロストークを防ぐことができる。更に電子は、一般に、正孔よりも高い可動性を有する。したがって、前述のモードでダイオードと共に動作する検出器２４０は、電子検出器２４０の帯域幅及び応答時間の増加について有利であり得る。
[078] いくつかの実施形態において、電子検出器２４０を構成するダイオード内での入射電子の挙動は、ドーピング濃度、ダイオードの動作パラメータなどによって影響を受ける可能性がある。例えば電子速度を含むこうした挙動は、ドリフト速度についての等式などの等式によって記述することができる。
[079] 信号出力は、複数のｎ形半導体領域４４４の各々から収集可能である。信号線は、複数のｎ形半導体領域４４４の各々からの電流を搬送するために提供可能である。いくつかの実施形態において、出力信号に使用される線は、バイアス４３８を印加するために使用される線と同じとすることができる。入射電子は、受け取った電子ビームの強度を示す信号として使用可能な、ＤＣ信号変動を発生させることができる。
[080] 上記の説明から、電子検出器２４０は、複数の検出セルを形成するために異なる機構を採用可能であることがわかる。第１に、例えば電子検出器２４０の底部（例えば、層４４０）は、異なる電子を集めるために複数のｎ形領域４４４に区分することができる。第２に、真性半導体領域４３２内の電場は、入射電子をそれぞれの検出セルに誘導するだけではなく、異なる検出セルに属する電子間にクロストークが存在しないことを保証するのを助けることができる。いくつかの実施形態において、電子検出器２４０のセンサ表面は区分することができず、入射電子を受け取るために第１の金属層４１２の中央部分４１３全体を使用することができるため、中央部分４１３には不感エリアが存在しないことになる。したがって、高い検出効率を有する電子検出器が提供可能である。
[081] いくつかの実施形態によれば、電子検出器２４０のセンサ表面の異なるエリアに入射する二次電子は、対応するｎ形領域に正確に誘導することができる。したがって、電子検出器２４０は、多数の一次電子ビームを採用するマルチビーム検査システム内で使用するのに特に適している可能性がある。
[082] 電子検出器２４０は二次電子を受け取るものとして説明したが、マルチセル検出器は、正の荷電粒子などの他のタイプの荷電粒子を検出するためにも使用可能であることが容易に理解されるであろう。更に、本開示に従ったマルチセル検出器は、ｐ形及びｎ形の半導体から構築されるものとは限定されない。むしろ、開示される実施形態に一致する、異なる導電性を備える材料を使用して、前述のｐ形及びｎ形の半導体の同じ機能を果たすことができる。したがって、本明細書で使用される「ｐ形」は第１の導電型として一般化することができ、本明細書で使用される「ｎ形」は第２の導電型として一般化することができる。
[083] 次に図１０を参照すると、代替の実施形態が考察されている。いくつかの実施形態において、ｐ形半導体及びｎ形半導体の領域を逆にすることができる。図１０は、上記で図４から図９に関して考察したものと同様の電子検出器２４０の一部を示している。図１０の実施形態は、ｐ形半導体領域とｎ形半導体領域が交換されているという点で、例えば図４の実施形態とは異なる。したがって電子検出器２４０には、ｎ形半導体領域５２２、１つ以上のｎ形半導体領域５４２、及び複数のｐ形半導体領域５４４が提供可能である。図１０に示されるように、層４４０内の複数のｐ形領域５４４の各々及びｎ形半導体領域５２２の少なくとも一部は、ＮｉＰダイオードを形成することができる。ＮｉＰダイオードの各々は、電子検出器２４０の検出セル２４２の一部を構成することができる。例えば図１０は、検出セル２４２－２（例えば、ＮｉＰダイオード）の図を示す。検出器２４０の動作中、電圧はＮｉＰダイオードを横切って印加可能である。例えばバイアスは、第１の金属層４１２を介してｎ形半導体領域５２２に印加可能である。バイアスは、例えば、図４に関して上記で考察した、バイアス４３７が１つ以上のｐ形半導体領域４４２に印加されるのと同様の様式で、第２の金属領域４５２を介して１つ以上のｎ形半導体領域５４２にも印加可能である。また、別のバイアスを、層４４０内の複数のｐ形半導体領域５４４の各々に印加することもできる。ダイオードがこの様式で動作されるとき、例えば、高感度を達成する電子検出器が提供可能である。
[084] 次に、別の例示の実施形態を示す図１１を参照する。本開示のいくつかの実施形態において、図１１に示されるような検出器は、検出器の頂部層上での検出セルの物理的分離を含むことができる。図１１は、電子検出器６００の厚み方向の断面に沿って得られる電子検出器６００の例示的構造を示す。電子検出器６００は、検出器２４０と同様に、装置１０４内で使用可能であり、したがって、複数の二次電子ビーム２８０－１、２８０－２、及び２８０－３を受け取ることができる。
[085] 電子検出器６００は、電子検出器６００の厚み方向に沿った層６１０、６２０、６３０．６４０、及び６５０を含む層構造を有することができる。具体的に言えば、層６１０は第１の金属層６１２を含むことができる。第１の金属層６１２は、二次電子ビーム２８０－１、２８０－２、・・・、２８０－ｎなどの、電子検出器６００上に入射する電子を受け取るための層である。二次電子ビーム２８０－１、２８０－２、・・・、２８０－ｎの中の１つを受け取るために複数のエリアを提供することが可能であり、各々のエリアには第１の金属層６１２が提供されている。例えば電子検出器６００は、複数の検出セル６４２－１、６４２－２、・・・、６４２－ｎを備えることができる。図１１では、３つの検出セル６４２－１、６４２－２、及び６４２－３が示されている。第１の金属層６１２は、電子検出器６００の電子入射表面として構成される。例えば、第１の金属層６１２の材料は、高導電性であり、信号電子が容易に侵入可能な、アルミニウム又は他の金属（例えば、小さな原子番号を有する金属）とすることができる。更に層６１０は、第１の金属層６１２の周囲に形成される、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）などの絶縁体６１６を含むことができる。
[086] いくつかの実施形態において、例えば図１１に示されるように、第１の金属層６１２は中央部分６１３及び境界部分６１４に分けることができる。中央部分６１３は入射二次電子ビームを受け取るために使用可能であり、境界部分６１４は第１の金属層６１２上に印加されるべきバイアス電圧を受け取るため、又は、電子検出器６００からの信号出力を搬送するために使用可能である。境界部分６１４は、電流又は電圧を搬送するように、中央部分６１３よりも厚く作ることができる。例えば、中央部分６１３の厚みは１０から２００ｎｍの範囲内とすることができ、境界部分６１４の厚みは１から１０μｍの範囲内とすることができる。バイアス６３６を、第１の金属層６１２に印加することができる。
[087] 図１２は、本開示の実施形態に一致する、第１の金属層６１２を示す上面図である。図１２に示されるように、第１の金属層６１２の中央部分６１３は、入射二次電子ビームを受け取るための検出表面を形成し、第１の金属層６１２の境界部分６１４は、１本以上の出力線５１２に接続される。第１の金属層６１２は、複数のｐ形半導体領域６２２の各々に対応する、複数の離散金属部分６１２－１、６１２－２、・・・、６１２－ｎを含むことができる。金属部分、例えば６１２－１、６１２－２、及び６１２－３は、それぞれの検出セルに対応可能である。金属部分６１２－１、６１２－２、及び６１２－３は、各々、完全に封入された中央部分６１３及び境界部分６１４を有することができる。金属部分６１２－１、６１２－２、及び６１２－３は、互いに間隔を置いて配置することができる。電子検出器６００の外部周辺上のエリアは、出力線５１２を介して接続可能であり、内部上のエリアは出力線５１４を介して接続可能である。バイアス６３６は出力線５１２又は５１４を介して印加可能である。エリアを縮小するために、出力線５１４は出力線５１２よりも細くすることができる。例えば出力線５１４は０．０５ｍｍの幅を有することができ、出力線５１２は０．１ｍｍの幅を有することができる。内部の１つの検出セルに２本の出力線５１４が提供可能であり、電子検出器６００を形成するダイの周辺上の１つの検出セルに１本の出力線５１２が提供可能である。境界部分６１４によって境界が決められた各検出セルは、１．９×１．９ｍｍの寸法を有することができる。図１２に示されるようなセクション６００ｂは、図１６において拡大され、より詳細に示された、部分６００ａに対応可能である。
[088] 図１１に戻って参照すると、層６２０は層６１０に近接して形成され、複数のｐ形半導体領域６２２を含むことができる。例えば、複数のｐ形半導体領域６２２は、自由正孔を作成するように、ホウ素、アルミニウム、ガリウムなどの３価不純物によってドープすることができる。複数のｐ形半導体領域６２２は、Ｐ＋領域などの高濃度にドープされた領域とすることができる。複数のｐ形半導体領域６２２の各々は、１つの検出セルに対応可能である。
[089] 層６３０は層６２０に近接して形成され、真性半導体領域６３２とすることができる。例えば、真性半導体領域６３２は、いずれの著しいドーパント種も存在せず、わずかにｎドープ又はｐドープすることができる。電子検出器６００は、例えば、真性半導体領域６３２がＮ－領域であり得る場合、シリコンウェーハから形成可能である。
[090] 図１１に示されるように、複数のｐ形半導体領域６２２は物理的に互いに接触しないことが可能である。複数のｐ形半導体領域６２２は、均一な間隔を置いて配置可能である。いくつかの実施形態において、層６２０は、複数のｐ形半導体領域６２２を互いに分離するために、複数の真性領域６４６を含むことができる。複数の真性領域６４６及び真性半導体領域６３２は、単一の真性領域を形成することが可能であり、また、同じ基板から製造することが可能である。
[091] 層６４０は、層６３０に近接して形成され、ｎ形半導体領域６４４を含むことができる。ｎ形半導体領域６４４は、自由電子を作成するように、リン、アンチモン、ヒ素などの、５価不純物によってドープすることができる。ｎ形半導体領域６４４は、Ｎ＋領域などの高濃度にドープされた領域とすることができる。
[092] 図１３は、層６２０を示す平面図である。図１３を参照すると、層６２０は、矩形格子内に配置された９つのｐ形半導体領域６２２などの、複数の離散ｐ形半導体領域６２２を含む。下記でより詳細に説明するように、９つのｐ形半導体領域６２２の各々は、電子検出器６００の検出セル６４２に対応する。更に、複数のｐ形半導体領域６２２は、互いに間隔を置いて配置される。いくつかの実施形態において、複数のｐ形半導体領域６２２は、真性領域６４６によって互いに分離することができる（図１１に示される）。更に、絶縁体６１６と同様の材料を含む絶縁層は、真性領域６４６の頂部上に形成可能である。
[093] 図１４は、層６４０を示す平面図である。層６４０はｎ形半導体領域６４４を含む。ｎ形半導体領域６４４は、検出器６００を形成する基板の一方の側の表面全体を構成することができる。層６４０は、検出器２４０の層４２０と同様に形成可能である。
[094] 図１１に戻って参照すると、層６５０は、ｎ形半導体領域６４４上に堆積可能な、第２の金属層６５２を含む。第２の金属層６５２の材料は、金又は銅などの、高い表面導電性を伴う金属とすることができる。第１の金属層６１２とは異なり、第２の金属層６５２は高い電子侵入性である必要はない。したがって、第２の金属層６５２の材料の原子番号は、第１の金属層６１２のそれよりも高い可能性がある。第２の金属層６５２は、ｎ形半導体領域６４４にバイアスを印加するための出力線（図１１には示されていない）を含むことができる。例えばバイアス６３７を、第２の金属層６５２を介してｎ形半導体領域６４４に印加することができる。
[095] 図１５は、層６４０上に堆積可能な第２の金属層６５２を示す平面図である。図１５を参照すると、第２の金属層６５２は、単一の連続表面を形成するためにｎ形半導体領域６４４の表面上に堆積可能である。第２の金属層６５２のコーナーに電極（図示せず）が提供可能である。いくつかの実施形態において、第２の金属層６５２は、検出器６００を構成する基板のエッジまで延在可能である。第２の金属層６５２は、真性半導体領域６３２上に提供可能である。いくつかの実施形態において、第２の金属層は、ｎ形半導体領域６４４上にのみ提供可能である。図１１に関して上記で考察したように、電子検出器６００の動作中、複数のｐ形半導体領域６２２は、バイアス６３６などのバイアス電圧を受け取るために１つ以上の電極に接続可能である。バイアス電圧は、第１の金属層６１２を介して複数のｐ形半導体領域６２２に印加可能である。出力線は、出力信号をデータ処理システムに誘導するために、各検出セルから延長可能である。一方で、バイアス６３７はｎ形半導体領域６４４に印加可能である。
[096] 層６２０内の複数のｐ形半導体領域６２２の各々、及びｎ形半導体領域６４４の少なくとも一部は、ＰｉＮダイオードを形成することができる。ＰｉＮダイオードは、電子検出器６００の検出セル６４２の一部を構成することができる。例えば、図１１は、３つの検出セル（すなわち、ＰｉＮダイオード）６４２－１、６４２－２、及び６４２－３を示す。いくつかの実施形態において、ｎ形半導体領域６４４は、検出器セルの各々に対応する複数の離散セクションとして提供可能である。電子検出器６００の動作中、ＰｉＮダイオードを横切って電圧を印加することができる。例えばバイアス６３６は、第１の金属層６１２の境界部分６１４を介して、複数のｐ形半導体領域６２２の各々に印加可能である。バイアス６３７は、第２の金属層６５２を介して層６４０内のｎ形半導体領域６４４に印加可能である。バイアスは、ｎ形半導体領域６４４と第２の金属層６５２との間の電位差が－５から－１００の範囲内にあるように、ある値に固定することができる。バイアスは、例えば帯域幅が必要とする適用範囲に基づいて設定可能である。いくつかの実施形態において、より高い電圧を使用してより高い帯域幅を達成することができる。一例では、バイアスは以下のように印加される。
バイアス６３６＝－３０Ｖ
バイアス６３７＝０Ｖ
[097] したがって、検出セル６４２－１、６４２－２、及び６４２－３はＰｉＮダイオードとして作用することができる。バイアスが、こうした極性と共に層６２０内の複数のｐ形半導体領域６２２及び層６４０内のｎ形半導体領域６４４に印加されることにより、ダイオードはそれらを流れる電流に対して抵抗性が少なくなる可能性がある。電荷担体は、ダイオード全体にわたって連続的に導電性であり得る。例えば、正孔はｎ形半導体領域６４４に向かって誘引され得、電子は複数のｐ形半導体領域６２２のうちのそれぞれの１つに向かって誘引され得る。二次電子ビーム２８０が第１の金属層６１２の頂部表面上に入射するとき、第１の金属層６１２の異なるエリア上に降下する二次電子ビーム２８０は、複数のｐ形半導体領域６２２と相互作用する可能性がある。ｐ形半導体領域６２２との相互作用に起因して、正孔はｎ形半導体領域６４４に向かって下方向に進行させることが可能であり、信号電子は上方へと誘導される。信号電子は、第１の金属層６１２に向かって加速され、ここで、受け取った二次電子ビーム２８０に相応する電流信号として、前処理回路へと出力することができる。
[098] 電子検出器６００の部分６００ａは、図１６において拡大され、より詳細に示される。図１６は、検出器６００の一部を構成し、１つの検出セル６４２－２全体の断面図を示す、部分６００ａの層構造を示す。電子検出器６００の複数の検出セルは、複数のｐ形半導体領域６２２内の不連続によって境界が定められるものと見なすことができる。例えば、検出セルは、図１６内の破線で示されるように、複数のｐ形半導体領域６２２のエッジによって境界が定められるものと見なすことができる。単一の検出セルは、複数のｐ形半導体領域６２２の側部エッジ間の領域として画定することができる。複数のｐ形半導体領域６２２は、互いに区分可能である。例えば、電子検出器６００の厚み方向に対して垂直な方向の、複数のｐ形半導体領域６２２の各々の間に、区分領域６４５を提供することができる。複数のｐ形半導体領域を互いに区分する区分領域６４５は、真性半導体材料を含むことができる。例えば、真性領域６３２及び層６２０内の複数のｐ形半導体領域６２２の間の部分を備える、モノリシックの真性領域が存在し得る。ＳｉＯ２などの絶縁体を、区分領域６４５の頂部上に提供することができる。更にいくつかの実施形態において、単一の検出セルを、区分領域６４５内の近接する中間点の間の領域として画定することができる。ｎ形半導体領域６４４の異なる部分を、異なる検出セルに関連付けることができる。
[099] 電子検出器６００は、複数の層を含む平面構造を備えることができる。層は、電子検出器６００の厚み方向に対して垂直な２次元平面内に延在可能である。例えば、ｎ形半導体領域６４４は、半導体基板の１つの表面上に実質的に平坦な層によって構築可能である。第２の金属層６５２は、ドーピング不純物が半導体基板内に導入された後に、ｎ形半導体層６４４の頂部上に堆積可能である。別の処理ステップにおいて、ドーピング不純物は、半導体基板の反対側表面上に導入可能である。例えば層６２０は、層６４０の形成前又は後に形成可能である。
[0100] 電子検出器６００の動作中、電子が第１の金属層６１２の頂部表面上に入射するとき、真性領域６３２は複数のｐ形半導体領域６２２からの電荷担体であふれる可能性がある。電子と正孔のペアが形成可能であり、正孔はｎ形半導体領域６４４方向に誘導され、電子は反対方向（すなわち、上方）に誘導される。複数のｐ形半導体領域６２２の厚みは非常に薄い可能性があるため、電子は第１の金属層６１２まで非常に迅速に移動することができる。第１の金属層６１２に到達すると同時に、電子は出力線５１２又は５１４（図１２に図示）を介して出力可能である。ダイオード内の電子は正孔よりも高い可動性を有する可能性があるため、この様に動作している電子検出器６００は、高い帯域幅を達成することができる。
[0101] いくつかの実施形態において、本明細書で開示される検出器を備える装置が提供可能である。例えば、サンプルの表面上に投射されるべき１つ以上の荷電粒子ビームを発生させるように構成された荷電粒子源を含む、荷電粒子ビーム装置が提供可能である。装置は、第１の導電型の領域を含む第１の層と、第２の導電型の複数の領域を含む第２の層とを含む、検出器を更に含む。荷電粒子源から発生する１つ以上の荷電粒子ビームはサンプルに当たり、その後、検出器に向かって誘導される、二次荷電粒子又は後方散乱荷電粒子などの荷電粒子を発生させることができる。電子検出器２４０又は電子検出器６００などの検出器が提供可能である。検出器に接続可能な増幅器が提供可能である。増幅器は、第２の導電型の検出器の複数の領域から出力される電気信号を増幅するように構成可能である。増幅器は、増幅された信号をデータ処理システムに転送することができる。データ処理システムを含むことができる、コントローラ１０９などのコントローラが提供可能である。
[0102] 次に、例示の検出方法のフローチャートを示す図１７を参照する。コントローラは、図１７のフローチャートの１つ以上のブロックを含む方法を実装するようにプログラム可能である。図１７の処理は、所定の間隔で反復可能である。ステップＳ１０１において、荷電粒子イメージングが開始可能である。例えば、図２に関して上記で考察したプロセスに一致する荷電粒子イメージングプロセスにおいて、荷電粒子ビームを放出するための命令を荷電粒子源に送信することができる。いくつかの実施形態において、電子源２０２から発せられる電子ビームは、ガンアパーチャ２０４、コンデンサレンズ２０６、ソース変換ユニット２０８、ビームセパレータ２２２、偏向スキャンユニット２２６、及び対物レンズ２２８を通過し、サンプルの表面上に衝突するように、１つ以上のプローブスポットに合焦させることができる。１つ以上のプローブスポットは、サンプルの表面全体にわたってスキャン可能である。サンプル表面から発せられる二次荷電粒子は、電子検出器２４０又は６４０などの検出器によって収集され、サンプル上の対象エリアのイメージを形成するために使用することができる。
[0103] ステップＳ１０２において、検出器の１つ以上のｐ形又はｎ形の半導体領域にバイアスを印加することができる。ステップＳ１０２は、検出器の第１の導電型の第１の層の第１の領域にバイアスを印加すること、及び、検出器の第２の導電型の第２の層の複数の第２の領域にバイアスを印加することを含むことが可能であり、検出器は第１の層と第２の層との間に真性領域を含む。
[0104] いくつかの実施形態において、ステップＳ１０２は、バイアス４３６をｐ形半導体領域４２２に印加すること、バイアス４３７を１つ以上のｐ形半導体領域４４２に印加すること、及び、バイアス４３８を複数のｎ形半導体領域４４４に印加することを含むことができる。いくつかの実施形態において、ステップＳ１０２は、バイアス６３６を複数のｐ形半導体領域６２２に印加すること、及び、バイアス６３７をｎ形半導体領域６４４に印加することを含むことができる。ステップＳ１０２は、逆バイアスでダイオードを動作させることを含むことができる。いくつかの実施形態において、ステップＳ１０２は、順方向バイアスでダイオードを動作させることを含むことができる。
[0105] ステップＳ１０３において、検出器の１つ以上のｐ形又はｎ形の半導体領域から出力信号を伝送することができる。いくつかの実施形態において、複数のｎ形半導体領域は、受け取った電子に相応する電気信号を出力することができる。いくつかの実施形態において、複数のｐ形半導体領域は、受け取った電子に相応する電気信号を出力することができる。ステップＳ１０３は、検出器の出力信号をコントローラによって受け取ることを含むことができる。例えばコントローラ１０９は、検出器２４０の複数のｎ形半導体領域４４４から電気信号を受信することができるか、又は、検出器６００の複数のｐ形半導体領域６２２から電気信号を受信することができる。
[0106] ステップＳ１０４において、ステップＳ１０３においてコントローラによって受信された出力信号が適切であるかどうかに関して決定することができる。ステップＳ１０４は、荷電粒子検出システム内に異常が存在するか否かを決定することを含むことができる。例えばステップＳ１０４は、検出器の出力信号を、逆バイアスされたダイオード又は順方向バイアスされたダイオードの通常動作に対応する値と比較することを含むことができる。
[0107] ステップＳ１０４において否定的な決定が成された（すなわち、出力信号が適切でない）とき、プロセスはステップＳ１０５へと進むことができる。ステップＳ１０５において、調整が実行可能である。調整は、検出器に印加されるべきバイアスの値を変更することを含むことができる。例えば、ステップＳ１０５は、検出器２４０の１つ以上のｐ形半導体領域４４２にバイアス４３７として印加される可変バイアスを調整することを含むことができる。調整の実行後、プロセスはステップＳ１０２に戻り、調整されたバイアスを印加することができる。
[0108] ステップＳ１０４において肯定的な決定が成された（すなわち、出力信号が適切である）とき、プロセスはステップＳ１０６へと進むことができる。ステップＳ１０６において、ステップＳ１０３において受信した出力信号に基づき、荷電粒子信号を決定することができる。ステップＳ１０３は、受信した出力信号を増幅することを含むことができる。その後、プロセスはステップＳ１０７へと進むことができる。ステップＳ１０７においてプロセスは終了することができる。いくつかの実施形態では、ステップＳ１０６の後に別のプロセスが続くことができる。例えば、検出器の出力信号に基づいてイメージ処理を実行することができる。
[0109] いくつかの実施形態において、検出器は、荷電粒子ビームシステムを制御するコントローラと通信することができる。コントローラは、荷電粒子ビームを発生させるように荷電粒子源を制御すること、及び、荷電粒子ビームをスキャンするように偏向器を制御することなどの、様々な機能を実行するように、荷電粒子ビームシステムのコンポーネントに命令することができる。コントローラは、イメージ細分化、イメージ処理、輪郭生成、獲得イメージ上でのインジケータの重畳など、様々な後処理機能も実行することができる。いくつかの実施形態において、検出器専用のコントローラとしてモジュールを提供することが可能であり、別のコントローラは荷電粒子ビームシステムの他のコンポーネントを制御する。
[0110] 開示される実施形態に一致するコントローラは、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、クラウドストレージ、他のタイプのコンピュータ可読メモリなどの記憶媒体である、ストレージを備えることができる。ストレージはスキャンしたローイメージデータをオリジナルイメージ及び後処理イメージとして保存するために使用可能である。
コントローラのプロセッサに、荷電粒子ビーム検出、イメージ処理、又は他の機能、及び本開示に一致した方法を実施させるための命令を記憶する、非一時的コンピュータ可読媒体が提供可能である。非一時的媒体の一般的な形は、例えば、フロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、ソリッドステートドライブ、磁気テープ、又は任意の他の磁気データ記憶媒体、ＣＤ－ＲＯＭ、任意の他の光データ記憶媒体、正孔のパターンを備える任意の物理媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、及びＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ－ＥＰＲＯＭ又は任意の他のフラッシュメモリ、ＮＶＲＡＭ、キャッシュ、レジスタ、任意の他のメモリチップ又はカートリッジ、及び、同一物のネットワーク化されたバージョン（クラウドストレージなど）を含む。
[0111] 下記の第１の条項のセットを使用して実施形態を更に説明することができる。この第１の条項のセット内の条項への言及は、この第１の条項のセット内の他の条項への言及である。
１． 検出器であって、
第１の導電型の領域を含む第１の層と、
第２の導電型の複数の領域、及び、第１の導電型の１つ以上の領域を含む、第２の層であって、第２の導電型の複数の領域は、第２の層の第１の導電型の１つ以上の領域によって互いに区分され、第２の導電型の複数の領域は、第２の層内の第１の導電型の１つ以上の領域と物理的に接触しない、第２の層と、
第１と第２の層の間の真性層と、
を備える、検出器。
２． 第１の導電型はｎ形であり、第２の導電型はｐ形である、条項１の検出器。
３． 第２の層は、複数のｐ形領域の各々を第２の層の１つ以上のｎ形領域から分離するための、１つ以上の真性領域を更に含む、条項２の検出器。
４． 複数のｐ形領域の各々は、第２の層内の１つ以上の真性領域によって囲まれる、条項３の検出器。
５． 複数のｐ形領域の各々は、第２の層内の１つ以上のｎ形領域によって囲まれる、条項３及び４のいずれか一項の検出器。
６． 真性層はｎドープされ、真性層は第１及び第２の層のドーピング濃度よりも低いドーピング濃度を提供する、条項２から５のいずれか一項の検出器。
７． 第１の層のｎ形領域は第１の金属によってコーティングされ、
第２の層の複数のｐ形領域及び１つ以上のｎ形領域は、第２の金属によってコーティングされる、
条項２から６のいずれか一項の検出器。
８． 第１の金属の原子番号は第２の金属の原子番号よりも小さい、条項７の検出器。
９． 第１の金属はアルミニウムである、条項７及び８のいずれか一項の検出器。
１０． 第２の金属は金である、条項７から９のいずれか一項の検出器。
１１． 第２の金属上に堆積され、第２の層内の複数のｐ形領域と１つ以上のｎ形領域との間のギャップに重なるように構成された、絶縁層、
を更に備える、条項７から１０のいずれか一項の検出器。
１２． 複数のｐ形領域に接続された複数の信号出力線、
を更に備える、条項２から１１のいずれか一項の検出器。
１３． 装置であって、
試験片の表面上に投影されるべき荷電粒子の複数のビームを発生させるように、及び、試験片に電子信号を発生させるように構成された、荷電粒子源と、
検出器であって、
第１の導電型の領域を含む第１の層、
第２の導電型の複数の領域、及び、第１の導電型の１つ以上の領域を含む、第２の層であって、第２の導電型の複数の領域は、第２の層の第１の導電型の１つ以上の領域によって互いに区分される、第２の層、及び、
第１と第２の層の間の真性層、
を備える、検出器と、
第１の層内の第１の導電型の領域は電子信号を受信し、第２の導電型の複数の領域は受信した電子信号に基づいて電気信号を出力し、
第２の導電型の複数の領域によって出力された電気信号を増幅するように、及び、増幅された電気信号をデータ処理システムに転送するように構成された、増幅器と、
を備える、装置。
１４． 第１の導電型はｎ形であり、第２の導電型はｐ形である、条項１３の装置。
１５． 第２の層は、複数のｐ形領域の各々を第２の層の１つ以上のｎ形領域から分離するための、１つ以上の真性領域を更に含む、条項１４の装置。
１６． 複数のｐ形領域の各々は、第２の層内の１つ以上の真性領域によって囲まれる、条項１５の装置。
１７． 複数のｐ形領域の各々は、第２の層内の１つ以上のｎ形領域によって囲まれる、条項１５及び１６のいずれか一項の装置。
１８． 真性層はｎドープされ、真性層は第１及び第２の層のドーピング濃度よりも低いドーピング濃度を提供する、条項１４から１７のいずれか一項の装置。
１９． 第１の層のｎ形領域は第１の金属によってコーティングされ、
第２の層の複数のｐ形領域及び１つ以上のｎ形領域は、第２の金属によってコーティングされる、
条項１４から１８のいずれか一項の装置。
２０． 第１の金属の原子番号は第２の金属の原子番号よりも小さい、条項１９の装置。
２１． 第１の金属はアルミニウムである、条項１９及び２０のいずれか一項の装置。
２２． 第２の金属は金である、条項１９から２１のいずれか一項の装置。
２３． 第２の金属上に堆積され、第２の層内の複数のｐ形領域と１つ以上のｎ形領域との間のギャップに重なるように構成された、絶縁層、
を更に備える、条項１９から２２のいずれか一項の装置。
２４． 複数のｐ形領域に接続された複数の信号出力線、
を更に備える、条項１４から２３のいずれか一項の装置。
２５． 方法であって、
検出器の第１の層のｎ形領域及び検出器の第２の層の１つ以上のｎ形領域に、正電圧を印加することであって、検出器は第１と第２の層の間に真性層を含む、印加すること、
第１の層上の電子信号を受信すること、及び、
受信した電子信号に基づいて、複数のｐ形領域から電気信号を出力すること、
を含み、
複数のｐ形領域は、第２の層の１つ以上のｎ形領域によって互いに区分され、複数のｐ形領域は、第２の層内の１つ以上のｎ形領域と物理的に接触しない、
方法。
２６． 第２の層は、複数のｐ形領域の各々を第２の層の１つ以上のｎ形領域から分離するための、１つ以上の真性領域を更に含む、条項２５の方法。
２７． 複数のｐ形領域の各々は、第２の層内の１つ以上の真性領域によって囲まれる、条項２６の方法。
２８． 複数のｐ形領域の各々は、第２の層内の１つ以上のｎ形領域によって囲まれる、条項２５から２７のいずれか一項の方法。
２９． 真性層はｎドープされ、真性層は第１及び第２の層のドーピング濃度よりも低いドーピング濃度を提供する、条項２５から２８のいずれか一項の方法。
３０． 第１の層のｎ形領域は第１の金属によってコーティングされ、
第２の層の複数のｐ形領域及び１つ以上のｎ形領域は、第２の金属によってコーティングされる、
条項２５から２９のいずれか一項の方法。
３１． 第１の金属の原子番号は第２の金属の原子番号よりも小さい、条項３０の方法。
３２． 第１の金属はアルミニウムである、条項３０及び３１のいずれか一項の方法。
３３． 第２の金属は金である、条項３０から３２のいずれか一項の方法。
[0112] 下記の第２の条項のセットを使用して実施形態を付加的に説明することができる。この第２の条項のセット内の条項への言及は、この第２の条項のセット内の他の条項への言及である。
１． 基板であって、
第１の導電型の第１の領域を含む第１の層と、
第２の導電型の複数の第２の領域、及び、第１の導電型の１つ以上の第３の領域を含む、第２の層であって、複数の第２の領域は、１つ以上の第３の領域によって互いに区分され、複数の第２の領域は１つ以上の第３の領域から間隔を置いて配置される、第２の層と、
第１の層と第２の層の間の真性層と、
を備える、基板。
２． 第１の導電型はｐ形半導体であり、第２の導電型はｎ形半導体である、条項１の基板。
３． 第２の層は、複数の第２の領域の各々を第２の層の１つ以上の第３の領域から分離する、真性領域を更に含む、条項１又は２のうちの一項の基板。
４． 複数の第２の領域の各々は、第２の層内の真性領域によって囲まれる、条項１から３のいずれか一項の基板。
５． 複数の第２の領域の幅は１つ以上の第３の領域の幅よりも大きい、条項１から４のいずれか一項の基板。
６． 真性層はｎドープされ、真性層は、第１の領域、複数の第２の領域、及び１つ以上の第３の領域の、ドーピング濃度よりも低いドーピング濃度を有する、条項１から５のいずれか一項の基板。
７． 真性層はｐドープされ、真性層は、第１の領域、複数の第２の領域、及び１つ以上の第３の領域の、ドーピング濃度よりも低いドーピング濃度を有する、条項１から５のいずれか一項の基板。
８． 第１の領域は第１の金属によってコーティングされ、
複数の第２の領域及び１つ以上の第３の領域は、第２の金属によってコーティングされる、
条項１から７のいずれか一項の基板。
９． 第１の金属の原子番号は第２の金属の原子番号よりも小さい、条項８の基板。
１０． 第１の金属はアルミニウムである、条項８又は９のうちの一項の基板。
１１． 第２の金属は金である、条項８から１０のいずれか一項の基板。
１２． 第２の金属上に堆積され、第２の層の複数の第２の領域と１つ以上の第３の領域との間のギャップをカバーする、絶縁層、
を更に備える、条項８から１１のいずれか一項の基板。
１３． 複数の第２の領域に接続された複数の信号出力線、
を更に備える、条項１から１２のいずれか一項の基板。
１４． 基板であって、
第１の導電型の第１の領域を含む第１の層と、
第２の導電型の複数の第２の領域を含む第２の層であって、複数の第２の領域は、区分領域によって互いに区分される、第２の層と、
第１の層と第２の層の間の真性層と、
を備える、基板。
１５． 区分領域は、複数の第２の領域の各々を互いに分離する真性領域を含む、条項１４の基板。
１６． 第１の導電型はｎ形半導体であり、第２の導電型はｐ形半導体である、条項１４又は１５のうちの一項の基板。
１７． 複数の第２の領域の各々は、第２の層内の真性領域によって囲まれる、条項１５又は１６のうちの一項の基板。
１８． 真性層はｎドープされ、真性層は、第１の領域及び複数の第２の領域のドーピング濃度よりも低いドーピング濃度を有する、条項１４から１７のいずれか一項の基板。
１９． 第１の領域は第１の金属によってコーティングされ、
複数の第２の領域は第２の金属によってコーティングされる、
条項１４から１８のいずれか一項の基板。
２０． 第２の金属は、複数の第２の領域の各々に対応する複数の金属部分を含む、条項１９の基板。
２１． 第２の金属を介して複数の第２の領域に接続された複数の信号出力線、
を更に備える、条項１９又は２０のうちの一項の基板。
２２． 第２の金属の原子番号は第１の金属の原子番号よりも小さい、条項１９から２１のいずれか一項の基板。
２３． 第１の金属は金である、条項１９から２２のうちのいずれか一項の基板。
２４． 第２の金属はアルミニウムである、条項１９から２３のいずれか一項の基板。
２５． 第２の層は、
第１の導電型の１つ以上の第３の領域を更に含み、複数の第２の領域は１つ以上の第３の領域によって互いに区分され、複数の第２の領域は１つ以上の第３の領域から間隔を置いて配置される、
条項１４の基板。
２６． 第１の導電型はｐ形半導体であり、第２の導電型はｎ形半導体である、条項１４又は２５のうちの一項の基板。
２７． 装置であって、
１つ以上の荷電粒子ビームを発生させるように構成された荷電粒子源と、
検出器であって、
第１の導電型の第１の領域を含む第１の層、
第２の導電型の複数の第２の領域を含む第２の層であって、複数の第２の領域は互いに区分される、第２の層、及び、
第１の層と第２の層の間の真性層、
を備える、検出器と、
複数の第２の領域は、受け取った荷電粒子に基づいて電気信号を出力するように構成され、
複数の第２の領域によって出力された電気信号を増幅するように、及び、増幅された電気信号をコントローラに転送するように、構成された増幅器と、
を備える、装置。
２８． 検出器の第２の層は、
第１の導電型の１つ以上の第３の領域であって、複数の第２の領域は、１つ以上の第３の領域によって互いに区分され、複数の第２の領域は１つ以上の第３の領域から間隔を置いて配置される、第１の導電型の１つ以上の第３の領域、
を更に含む、条項２７の装置。
２９． 検出器の第１の層内の第１の領域は、検出器のセンサ表面上に入射する荷電粒子を受け取るように構成された、条項２７及び２８のうちの一項の装置。
３０． 第１の導電型はｐ形半導体であり、第２の導電型はｎ形半導体である、条項２７から２９のうちのいずれか一項の基板。
３１． 検出器の第２の層内の複数の第２の領域は、検出器のセンサ表面上に入射する荷電粒子を受け取るように構成された、条項２７の装置。
３２． 第１の導電型はｎ形半導体であり、第２の導電型はｐ形半導体である、条項２７又は３１のうちの一項の装置。
３３． 方法であって、
検出器の第１の層の第１の導電型の第１の領域に第１のバイアスを印加すること、及び、検出器の第２の層の第２の導電型の複数の第２の領域に第２のバイアスを印加することを含み、検出器は、第１の層と第２の層との間に真性領域を含み、複数の第２の領域は区分領域によって互いに区分される、印加すること、
第２の層から出力信号を受信すること、及び、
受信された出力信号に基づいて荷電粒子信号を決定すること、
を含む、方法。
３４． 第１のバイアス又は第２のバイアスのうちの少なくとも１つを調整することを更に含む、条項３３の方法。
３５． 第１のバイアス及び第２のバイアスを印加することは順方向バイアスを含む、条項３３又は３４のうちの一項の方法。
３６． 第１のバイアス及び第２のバイアスを印加することは逆バイアスを含む、条項３３又は３４のうちの一項の方法。
３７． 区分領域は、複数の第２の領域の各々を互いに分離する真性領域を含む、条項３３から３６のうちのいずれか一項の方法。
３８． 第１の導電型はｎ形半導体であり、第２の導電型はｐ形半導体である、条項３３から３７のうちのいずれか一項の方法。
３９． 真性層はｎドープされ、
真性層は第１の領域及び複数の第２の領域のドーピング濃度よりも低いドーピング濃度を有する、条項３３から３８のいずれか一項の方法。
４０． 第２の層は、
第１の導電型の１つ以上の第３の領域であって、複数の第２の領域は、１つ以上の第３の領域によって互いに区分され、複数の第２の領域は１つ以上の第３の領域から間隔を置いて配置される、第１の導電型の１つ以上の第３の領域、
を更に含む、条項３３の方法。
４１． 第１の導電型はｐ形半導体であり、第２の導電型はｎ形半導体である、条項３３又は４０のうちの一項の方法。
[0113] 図面内のブロック図は、本開示の様々な例示の実施形態に従った、システム、方法、及びコンピュータハードウェア／ソフトウェア製品の可能な実装のアーキテクチャ、機能性、及び動作を示す。この点に関して、概略図内の各ブロックは、電子回路などのハードウェアを使用して実装可能な一定の算術又は論理演算を表すことができる。ブロックは、指定された論理機能を実装するための１つ以上の実行可能命令を含むモジュール、セグメント、又はコードの一部も表すことができる。いくつかの代替実装において、ブロック内に示される機能は、図内に示された順序以外で実施可能であることを理解されたい。例えば、連続して示される２つのブロックはほぼ同時に実行又は実装可能であるか、あるいは、２つのブロックは、時には関与する機能性に応じて逆の順序で実行することも可能である。いくつかのブロックは省いてもよい。ブロック図の各ブロック、及びブロックの組み合わせは、指定された機能又は行為を実行する特定用途向けハードウェアベースシステムによって、あるいは、特定用途向けハードウェア及びコンピュータ命令の組み合わせによって、実装可能であることも理解されたい。
[0114] 本開示の実施形態は、上記で説明し添付の図面に示した正確な構成に限定されるものではなく、その範囲を逸脱することなく様々な修正及び変更が可能であることを理解されよう。例えば、いくつかの実施形態をマルチビーム装置との関連において考察してきたが、単一のビームがサンプルに当たることから複数のビームが発生可能な単一ビーム装置にも同様に、マルチセル検出器が適用可能である。

Claims (14)

  1. 基板であって、
    第１の導電型の第１の領域を含む第１の層と、
    第２の導電型の複数の第２の領域、及び、前記第１の導電型の１つ以上の第３の領域を含む、第２の層であって、前記複数の第２の領域は、前記１つ以上の第３の領域によって互いに区分される、第２の層と、
    前記第１の層と前記第２の層の間の真性層と、
    を備え、
    前記第１の層はサンプル表面から生成される複数の二次電子ビームを受け取るように構成されており、前記複数の二次電子ビームのそれぞれがマルチビーム装置の異なるビームに関連付けられており、
    前記第１の領域は第１の金属によってコーティングされ、前記複数の第２の領域及び前記１つ以上の第３の領域は、第２の金属によってコーティングされる、
    基板。
  2. 前記第１の導電型はｐ形半導体であり、前記第２の導電型はｎ形半導体であって、前記複数の第２の領域は、前記１つ以上の第３の領域から間隔を置いて配置される、請求項１に記載の基板。
  3. 前記第２の層は、前記複数の第２の領域の各々を前記第２の層の前記１つ以上の第３の領域から分離する、真性領域を更に含む、請求項１に記載の基板。
  4. 前記複数の第２の領域の各々は、前記第２の層内の前記真性領域によって囲まれる、請求項３に記載の基板。
  5. 前記複数の第２の領域の幅は前記１つ以上の第３の領域の幅よりも大きい、請求項１に記載の基板。
  6. 前記真性層はｎドープされ、前記真性層は、前記第１の領域、前記複数の第２の領域、及び前記１つ以上の第３の領域の、ドーピング濃度よりも低いドーピング濃度を有する、請求項１に記載の基板。
  7. 前記真性層はｐドープされ、前記真性層は、前記第１の領域、前記複数の第２の領域、及び前記１つ以上の第３の領域の、ドーピング濃度よりも低いドーピング濃度を有する、請求項１に記載の基板。
  8. 前記第１の金属の原子番号は前記第２の金属の原子番号よりも小さい、請求項１に記載の基板。
  9. 前記第１の金属はアルミニウムである、請求項１に記載の基板。
  10. 前記第２の金属は金である、請求項１に記載の基板。
  11. 前記第２の金属上に堆積され、前記第２の層の前記複数の第２の領域と前記１つ以上の第３の領域との間のギャップをカバーする、絶縁層、
    を更に備える、請求項１に記載の基板。
  12. 前記複数の第２の領域に接続された複数の信号出力線、
    を更に備える、請求項１に記載の基板。
  13. 装置であって、
    複数の荷電粒子ビームを発生させるように構成された荷電粒子源と、
    検出器であって、
    第１の導電型の第１の領域を含む第１の層、
    第２の導電型の複数の第２の領域、及び、前記第１の導電型の１つ以上の第３の領域を含む第２の層であって、前記複数の第２の領域は、前記１つ以上の第３の領域によって互いに区分される、第２の層、及び、
    前記第１の層と前記第２の層の間の真性層、
    を備え、
    前記複数の第２の領域は、受け取った荷電粒子に基づいて電気信号を出力するように構成され、前記第１の層はサンプル表面から生成される複数の二次電子ビームを受け取るように構成され、前記複数の二次電子ビームのそれぞれが前記複数の荷電粒子ビームの異なるビームに関連付けられており、
    前記第１の領域は第１の金属によってコーティングされ、前記複数の第２の領域及び前記１つ以上の第３の領域は、第２の金属によってコーティングされる、検出器と、
    前記複数の第２の領域によって出力された前記電気信号を増幅するように、及び、前記増幅された電気信号をコントローラに転送するように、構成された増幅器と、
    を備える、装置。
  14. 方法であって、
    検出器の第１の層の第１の導電型の第１の領域に第１のバイアスを印加すること、前記検出器の第２の層の第２の導電型の複数の第２の領域に第２のバイアスを印加すること、及び、前記検出器の第２の層の前記第１の導電型の１つ以上の第３の領域に第３のバイアスを印加することを含み、前記検出器は、前記第１の層と前記第２の層との間に真性領域を含み、前記複数の第２の領域は前記１つ以上の第３の領域によって互いに区分され、前記第１の層はサンプル表面から生成される複数の二次電子ビームを受け取るように構成されており、前記複数の二次電子ビームのそれぞれがマルチビーム装置の異なるビームに関連付けられており、前記第１の領域は第１の金属によってコーティングされ、前記複数の第２の領域及び前記１つ以上の第３の領域は、第２の金属によってコーティングされること、
    前記第２の層から出力信号を受信すること、及び、
    前記受信された出力信号に基づいて荷電粒子信号を決定すること、
    を含む、方法。
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