CN117836892A - 带电粒子光学设备、带电粒子装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种用于向样品投射带电粒子多射束的方法，包括：使用控制透镜阵列来操纵带电粒子多射束的相应子射束，该控制透镜阵列包括用于相应子射束的多个控制透镜；控制控制透镜阵列以操纵子射束，使得子射束由射束成形孔径阵列的相应孔径成形，使得小于阈值电流的每个子射束的带电粒子通过射束成形孔径阵列的相应孔径，控制透镜阵列的下游包括用于相应子射束的多个孔径；以及控制控制透镜阵列以操纵子射束，使得至少为阈值电流的子射束的至少一部分通过射束成形孔径阵列的相应孔径。

Description

带电粒子光学设备、带电粒子装置及方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年7月7日提交的EP申请21184294.3的优先权，该申请通过整体引用并入本文。

技术领域

本文提供的实施例一般涉及带电粒子光学设备、带电粒子装置和用于向样品投射带电粒子多射束的方法。

背景技术

当制造半导体集成电路(IC)芯片时，作为例如光学效应和附带颗粒的结果，在制造工艺期间在衬底(即，晶片)或掩模上不可避免地出现不期望的图案缺陷，从而降低了产率。因此，监控不期望的图案缺陷的程度是IC芯片制造中的重要过程。更一般地，衬底或其它物体/材料的表面的检查和/或测量是其制造期间和/或之后的重要过程。

具有带电粒子射束的图案检查工具已经用于检查物体，例如用于检测图案缺陷。这些工具通常使用电子显微镜技术，诸如扫描电子显微镜(SEM)。在SEM中，具有相对高能量的电子的初级电子射束以最终减速步骤为目标，以便以相对低的着陆能量着陆在样品上。电子射束作为探测点聚焦在样品上。探测点处的材料结构与来自电子射束的着陆电子之间的相互作用使得电子从表面发射，诸如次级电子、背散射电子或俄歇电子。所产生的次级电子可以从样品的材料结构发射。通过在样品表面上扫描作为探测点的初级电子射束，可以横跨样品表面发射次级电子。通过从样品表面收集这些发射的次级电子，图案检查工具可以获得表示样品表面的材料结构的特征的图像。包括背散射电子和次级电子的电子射束的强度可以基于样品的内部和外部结构的性质而变化，从而可以指示样品是否具有缺陷。

当初级电子射束扫描样品时，由于大的射束电流，电荷可能累积在样品上，这可能影响图像的质量。材料结构可以用光照射和/或用电子泛射，以便改善缺陷检查期间的缺陷对比度。例如，为了调整样品上的累积电荷，可以采用先进的电荷控制器(ACC)模块来在样品上照射光束，诸如激光束，以便控制由于诸如光电导、光电或热效应之类的效应而导致的累积电荷。可能难以在样品上照射光束。例如，图案检查工具的尺寸可能使得难以用光束到达样品。

附加地或备选地，可以提供用于用电子来泛射样品的泛射装置列。泛射装置列与将电子射束聚焦到样品上以用于检查的SEM检查装置列分离。在泛射装置列和SEM检查装置列之间的切换可能需要移动样品，使得样品的相同部分经历两个过程。移动可能是执行检查所花费的总时间的重要贡献者。

发明内容

本公开的目的是提供支持提高检查吞吐量的实施例，包括提高图像对比度以帮助缺陷检查。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于带电粒子装置的带电粒子光学设备，该带电粒子装置被配置为向样品投射带电粒子多射束，该带电粒子光学设备包括：控制透镜阵列，其包括多个控制透镜，该多个控制透镜被配置为调整带电粒子多射束的相应子射束的带电粒子光学参数以用于由相应的下游物镜聚焦；射束成形孔径阵列，其在控制透镜阵列的下游，包括用于相应子射束的多个孔径；以及控制器，其被配置为控制控制透镜阵列，使得控制透镜选择性地(a)操纵相应子射束，使得相应子射束由射束成形孔径阵列的相应孔径成形，使得小于阈值电流的每个子射束的带电粒子通过射束成形孔径阵列的相应孔径，以及(b)操纵相应子射束，使得至少为阈值电流的子射束的至少一部分通过射束成形孔径阵列的相应孔径。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于向样品投射带电粒子多射束的方法，方法包括：使用控制透镜阵列来操纵带电粒子多射束的相应子射束，该控制透镜阵列包括用于相应子射束的多个控制透镜；控制控制透镜阵列以操纵子射束，使得子射束由射束成形孔径阵列的相应孔径成形，使得小于阈值电流的每个子射束的带电粒子穿过射束成形孔径阵列的相应孔径，控制透镜阵列的下游包括用于相应子射束的多个孔径；以及控制控制透镜阵列以操纵子射束，使得至少为阈值电流的子射束的至少一部分通过射束成形孔径阵列的相应孔径。

附图说明

通过结合附图对示例性实施例的描述，本公开的上述和其他方面将变得更加显而易见。

图1是示出示例性带电粒子射束检查装置的示意图。

图2是示出作为图1的示例性带电粒子射束检查装置的一部分的示例性多射束带电粒子装置的示意图。

图3是包括宏准直器和宏扫描偏转器的示例性带电粒子装置的示意图。

图4是根据一个实施例的示例性多射束带电粒子装置的示意图。

图5是图4的多射束带电粒子装置的一部分的示意图。

图6是根据一个实施例的示例性多射束带电粒子装置的示意图。

图7是根据一个实施例的带电粒子装置的物镜阵列的示意性横截面图。

图8是图7的物镜阵列的改型的仰视图。

图9是并入在图7的物镜阵列中的检测器的放大示意性横截面图。

图10是检测器的检测器元件的仰视图。

图11是图3的示例性带电粒子装置泛射样品的示意图。

图12是根据一个实施例的带电粒子光学设备的控制透镜阵列和物镜阵列的示意性横截面图。

示意图和视图显示了下述部件。然而，附图中所示的部件不是按比例绘制的。

具体实施方式

现在将详细参考示例性实施例，其示例在附图中示出。以下描述参考附图，其中不同附图中的相同数字表示相同或类似的元件，除非另有说明。在示例性实施例的以下描述中阐述的实现并不代表与本发明一致的所有实现。相反，它们仅仅是与所附权利要求中所述的与本发明相关的方面一致的装置和方法的示例。

可通过显著增加IC芯片上的电路部件(诸如晶体管，电容器，二极管等)的封装密度来实现电子器件的经增强的计算能力(其减小器件的物理尺寸)。这可以通过增加分辨率来实现，从而能够制造更小的结构。例如，智能电话的IC芯片可以包括超过20亿个的晶体管，每个晶体管的尺寸小于人的毛发的1/1000，该IC芯片的尺寸是拇指甲的尺寸并且在2019年或更早可用。因此，半导体IC制造是具有数百个单独步骤的复杂且耗时的工艺并不令人惊讶。即使在一个步骤中的错误也有可能显著影响最终产品的功能。只有一个“致命缺陷”会导致器件失效。制造工艺的目标是提高工艺的总产率。例如，对于50步工艺(其中步骤可以表示在晶片上形成的层数)，为了获得75％的产率，每个单独的步骤必须具有大于99.4％的产率。如果每个单独的步骤具有95％的产率，则总工艺产率将低至7％。

虽然在IC芯片制造设施中需要高的工艺产率，但是保持高的衬底(即，晶片)生产量(定义为每小时处理的衬底数目)也是必要的。缺陷的存在会影响高工艺产率和高衬底生产量。如果需要操作员干预来检查缺陷，则情况尤其如此。因此，通过检查工具(诸如扫描电子显微镜(“SEM”))对微米级和纳米级缺陷的高吞吐量检测和标识对于维持高产率和低成本是必要的。

SEM包括扫描装置和检测器装置。该扫描设备包括照射装置和投射装置，该照射装置包括用于产生初级电子的电子源，该投射装置用于利用初级电子的一个或多个聚焦射束来扫描诸如衬底的样品。至少照射装置或照射系统和投射装置或投射系统可以一起称为带电粒子光学系统或装置。初级带电粒子与样品相互作用并产生次级带电粒子。当扫描样品时，检测装置从样品捕获次级带电粒子，使得SEM可以产生样品的扫描区域的图像。对于高吞吐量检查，一些检查装置使用初级带电粒子的多个聚焦射束，即多射束。多射束的分量射束可以被称为子束射束或子束。多射束可以同时扫描样品的不同部分。因此，多射束检查装置能够以比单射束检查装置高得多的速度检查样品。

下面描述已知的多射束检查装置的实现。

附图是示意性的。因此，为了清楚起见，附图中部件的相对尺寸被放大。在附图的以下描述中，相同或相似的附图标记指代相同或相似的部件或实体，并且仅描述关于各个实施例的差异。虽然描述和附图针对电子光学系统(或电子光学装置)，但是应当理解，这些实施例不用于将本公开限制为特定的带电粒子。因此，在整个本文件中对电子的引用可以更一般地被认为是对带电粒子的引用，其中带电粒子不一定是电子。例如，对电子装置的引用可以更一般地被认为是对带电粒子装置的引用。

现在参考图1，图1是示出示例性电子射束检查装置100的示意图。图1的电子射束检查装置100包括主室10、负载锁定室20、电子装置40(也可称为电子评估装置或电子射束系统或工具)、设备前端模块(EFEM)30和控制器50。电子装置40位于主室10内。

EFEM 30包括第一装载端口30a和第二装载端口30b。EFEM 30可包括附加的装载端口。例如，第一装载端口30a和第二装载端口30b可以接纳包含衬底(例如，半导体衬底或由其它材料制成的衬底)或待检查的样品(衬底，晶片和样品在下文统称为“样品”)的衬底前开式传送盒(FOUP)。EFEM 30中的一个或多个机械臂(未示出)将样品传送到负载锁定室20。

负载锁定室20用于去除样品周围的气体。这产生了局部气体压力低于周围环境中的压力的真空。负载锁定室20可连接至负载锁定真空泵系统(未显示)，其移除负载锁定室20中的气体颗粒。负载锁定真空泵系统的操作使得负载锁定室能够达到低于大气压力的第一压力。在达到第一压力之后，一个或多个机械臂(未示出)将样品从负载锁定室20传送到主室10。主室10连接到主室真空泵系统(未示出)。主室真空泵系统去除主室10中的气体颗粒，使得样品周围的压力达到低于第一压力的第二压力。在达到第二压力之后，样品被传送到电子装置40，通过该电子装置40可以检查样品。电子装置40包括电子光学装置41。电子光学装置41可以是被配置为向样品208投射至少一个电子射束的电子光学装置列，或被配置为将至少一个电子射束聚焦到样品208上的物镜模块。电子光学装置41还可以包括被配置为检测从样品208发射的电子的检测器模块，和/或被配置为调整至少一个电子射束的电子光学参数的控制透镜模块。在一个实施例中，电子光学装置列可以包括物镜模块和检测器模块以及可选地包括控制透镜模块。在一个实施例中，电子光学装置41包括物镜组件，该物镜组件可以被包括在电子光学装置列中。物镜组件包括与一个或多个其它电子光学部件(例如检测器阵列和可选的控制透镜阵列)相关联(例如，集成)的物镜阵列。电子光学装置41可以是用于向样品208投射多射束的多射束电子光学装置41。在一个实施例中，电子光学装置41包括多装置列，该多装置列包括多个电子光学装置列，该多个电子光学装置列被配置为向样品208投射相应的电子束或电子多射束。

控制器50电连接到电子装置40的电子光学装置41的电子光学部件。控制器50可以是被配置为控制电子射束检查装置100的处理器(诸如计算机)。控制器50还可以包括被配置为执行各种信号和图像处理功能的处理电路。尽管控制器50在图1中示出为在包括主室10、负载锁定室20和EFEM 30的结构的外部，但是应当理解，控制器50可以是该结构的一部分。控制器50可以位于电子射束检查装置100的一个组成元件中，或者它可以分布在至少两个组成元件上。控制器可以被认为是电子光学装置41的一部分。虽然本公开提供了容纳电子射束检查工具的主室10的示例，但是应当注意，本公开的各方面在其最广泛的意义上不限于容纳电子射束检查工具的室。相反，应当理解，上述原理也可以应用于在第二压力下操作的其它工具和装置的其它布置。

现在参考图2，图2是示出包括多射束电子光学装置41的示例性电子装置40的示意图，该多射束电子光学装置41是图1的示例性电子射束检查装置100的一部分。多射束电子光学装置41包括电子源201和投射装置230。电子装置40还包括电动台209和样品保持器207。投射装置230可以称为电子光学装置41。样品保持器207由电动台209支撑，以便保持用于检查的样品208(例如，衬底或掩模)。多射束电子光学装置41还可以包括检测器240(例如电子检测器件)。

电子源201可以包括阴极(未示出)和提取器或阳极(未示出)。在操作期间，电子源201被配置为从阴极发射作为初级电子的电子。初级电子被提取器和/或阳极提取或加速以形成初级电子射束202。

投射装置230被配置为将初级电子射束202转换成多个子射束211、212、213，并将每个子射束引导到样品208上。尽管为简单起见示出了三个子射束，但是可以有几十、几百或几千个子射束。子射束可以被称为子束。

控制器50可以连接到图1的电子射束检查装置100的各个部分，诸如电子源201、检测器240、投射装置230和电动台209。控制器50可以执行各种图像和信号处理功能。控制器50还可产生各种控制信号以控制包括多射束电子装置40的电子射束检查装置100的操作。

投射装置230可以被配置为将子射束211、212和213聚焦到样品208上以进行检查，并且可以在样品208的表面上形成三个探测点221、222和223。投射装置230可以被配置为偏转初级子射束211、212和213，以横跨样品208的表面的一部分中的各个扫描区域扫描探测点221、222和223。响应于初级子射束211、212和213在样品208上的探测点221、222和223上的入射，从样品208产生包括次级电子和背散射电子的电子。次级电子通常具有小于等于50eV的电子能量。实际的次级电子可以具有小于5eV的能量，但是任何低于50eV的电子通常被处理为次级电子。背散射电子通常具有在0eV和初级子射束211、212和213的着陆能量之间的电子能量。因为用小于50eV的能量检测的电子通常被当作次级电子，所以实际背散射电子的一部分将被看作次级电子。

检测器240被配置为检测诸如次级电子和/或背散射电子的信号粒子，并生成发送到信号处理系统280的对应信号，例如，以构造样品208的对应扫描区域的图像。检测器240可以被并入到投射装置230中。

信号处理系统280可以包括被配置为处理来自检测器240的信号以形成图像的电路(未示出)。信号处理系统280也可称为图像处理系统。信号处理系统可以并入到多射束电子装置40的部件中，诸如检测器240(如图2所示)。然而，信号处理系统280可以被并入到电子射束检查装置100或多射束电子装置40的任何部件中，诸如作为投射装置230或控制器50的一部分。信号处理系统280可以包括图像获取器(未示出)和存储设备(未示出)。例如，信号处理系统可以包括处理器、计算机、服务器、大型主机、终端、个人计算机、任何类型的移动计算设备等，或其组合。图像获取器可以包括控制器的处理功能的至少一部分。因此，图像获取器可以包括至少一个或多个处理器。图像获取器可通信地耦合到允许信号通信的检测器240，诸如电导体、光纤电缆、便携式存储介质、IR、蓝牙、因特网、无线网络、无线电等等，或其组合。图像获取器可从检测器240接收信号，可处理包括在信号中的数据，并可由此构造图像。因此，图像获取器可以获取样品208的图像。图像获取器还可以执行各种后处理功能，诸如生成轮廓、在所获取的图像上叠加指示符等。图像获取器可以被配置为执行所获取图像的亮度和对比度等的调整。存储可以是存储介质，诸如硬盘、闪存驱动器、云存储、随机存取存储器(RAM)、其它类型的计算机可读存储器等。存储可以与图像获取器耦合，并且可以用于将扫描的原始图像数据保存为原始图像和后处理的图像。

信号处理系统280可以包括测量电路(例如，模数转换器)以获得检测到的次级电子的分布。在检测时间窗期间收集的电子分布数据可以与入射到样品表面上的初级子射束211、212和213中的每一个子射束的相应扫描路径数据结合使用，以重建检查中的样品结构的图像。重建的图像可用于揭示样品208的内部或外部结构的各种特征。因此，重建的图像可用于揭示样品中可能存在的任何缺陷。

控制器50可以控制电动台209以在检查样品208期间移动样品208。至少在样品检查期间，控制器50可使电动台209沿优选连续的方向，例如以恒定速度移动样品208。控制器50可以控制电动台209的移动，使得其根据各种参数改变样品208的移动速度。例如，控制器50可以根据扫描过程的检查步骤的特性来控制台速度(包括其方向)。

在US2020118784、US20200203116、US2019/0259570和US2019/0259564中公开了已知的多射束系统，诸如上述的电子装置40和电子射束检查装置100，这些文献通过引用并入本文。

如图2所示，在一个实施例中，电子装置40包括投影组件60。投影组件60可以是模块并且可以被称为ACC模块。投影组件60被布置为引导光束62，使得光束62进入电子光学装置41和样品208之间。

当电子射束扫描样品208时，由于大的射束电流，电荷可能累积在样品208上，这可能影响图像的质量。为了调整样品上累积的电荷，可以采用投影组件60来照射样品208上的光束62，以便控制由于诸如光电导、光电或热效应的效应而导致的累积电荷。

在一个实施例中，投影系统60包括光源61。光源61被配置为发光束62。在一个实施例中，光源61是激光光源。激光提供相干光束62。然而，也可以备选地使用其它类型的光源。在一个实施例中，光源61被配置为发射波长在450nm到850nm范围内的光束62。

在一个实施例中，投影组件60包括光学系统63。在一个实施例中，光学系统63被配置为将光束62聚焦成在垂直于样品208的表面的方向上比在平行于该表面的方向上更窄。在一个实施例中，光学系统63包括柱面透镜64。柱面透镜64被配置为在一个方向上比在正交方向上更多地聚焦光束62。柱面透镜增加了针对光源61的设计自由度。在一个实施例中，光源61被配置为发射具有圆形横截面的光束62。柱面透镜64被配置为聚焦光束62，使得光束具有椭圆形横截面。在一个实施例中，光学系统63包括诸如反射镜的反射表面65、66。例如，可以提供两个反射表面65、66。

下面参照图3描述可用于本发明的电子装置40的部件，图3是电子装置40的示意图。图3的电子装置40可对应于上述电子装置40(也可称为系统或工具)。

如图3所示，在一个实施例中，电子装置40包括电子源201、宏准直器270、宏扫描偏转器265、子射束形成阵列252、控制透镜阵列250、物镜阵列241和射束成形孔径阵列或射束成形阵列262。

如图3所示，在一个实施例中，电子装置40包括电子源201。电子源201可以包括阴极(未示出)和提取器或阳极(未示出)。在操作期间，电子源201被配置为从阴极发射作为初级电子的电子。初级电子被提取器和/或阳极提取或加速以形成初级电子射束。电子源201期望是在亮度和总发射电流之间具有良好折衷的高亮度热场发射器。

如图3所示，在一个实施例中，电子装置40包括宏准直器270。宏观准直器270可以是电子光学装置41的一部分。或者，宏准直器270可以与电子光学装置41分离。电子源201将电子导向宏准直器270。宏准直器270在射束被分成多射束之前作用于来自源201的射束。宏准直器270将射束的相应部分弯曲有效量，以确保从射束导出的每个子射束的射束轴基本垂直地(即，与样品208的标称表面基本成90°)入射到样品208上。因此，每个子射束的路径至少要与样品208的表面正交。宏准直器270对射束施加宏观准直。因此，宏准直器270可以作用于所有射束，而不是包括准直器元件阵列，每个准直器元件被配置为作用于射束的不同的单独部分。宏准直器270可以包括磁透镜或磁透镜布置，该磁透镜布置包括多个磁透镜子单元(例如，形成多极布置的多个电磁体)。备选地或附加地，宏准直器可以至少部分地以静电方式实现。宏准直器可以包括静电透镜或静电透镜布置，该静电透镜布置包括多个静电透镜子单元。宏准直器270可以使用磁透镜和静电透镜的组合。

在另一布置(未示出)中，宏准直器270可以部分地或全部地被设置在子射束形成阵列下游的准直器元件阵列代替。每个准直器元件准直相应的子射束。准直器元件阵列可以使用MEMS制造技术形成，以便在空间上紧凑。准直器元件阵列可以是源201下游的射束路径中的第一偏转或聚焦电子光学阵列元件。准直器元件阵列可以是控制透镜阵列250的上游。准直器元件阵列可以在与控制透镜阵列250相同的模块中。

如图3所示，在一个实施例中，电子装置40包括子射束形成阵列252。子射束形成阵列252可以是电子光学装置41的一部分。备选地，子射束形成阵列252可以与电子光学装置41分离。子射束形成阵列252被配置为从初级电子射束形成子射束。例如，可以使用限定射束限制孔径阵列的子射束形成阵列252(也称为射束限制孔径阵列)从射束导出子射束。射束在遇到控制透镜阵列250时可分成子射束，如下所述。子射束在进入控制透镜阵列250时基本上平行。

如图3所示，在一个实施例中，电子光学装置41包括物镜阵列241。物镜阵列241包括多个物镜。物镜阵列241可以是可更换的模块。可更换模块可以具有其它电子光学元件，诸如检测器阵列和/或控制透镜阵列。

在宏准直器270的下方(即，电子源的下游或更远离电子源201)存在控制透镜阵列250。控制透镜阵列250中的控制透镜被配置为在子射束到达物镜阵列241之前对子射束施加聚焦作用。预聚焦可以减少子射束的发散或增加子射束的会聚速率。控制透镜阵列250和物镜阵列241一起工作以提供组合焦距。没有中间焦点的组合操作可以降低像差的风险。附加地或备选地，控制透镜阵列250中的控制透镜被配置为控制子射束的开口角和/或控制子射束的缩小(即，放大)和/或控制着陆能量。

希望使用控制透镜阵列250来确定着陆能量。然而，可以另外使用物镜阵列241来控制着陆能量。在这种情况下，当选择不同的着陆能量时，物镜上的电势差被改变。希望通过改变物镜上的电势差来部分地改变着陆能量的情况的一个例子是防止子射束的焦点太靠近物镜。在这种情况下，存在物镜阵列241的部件必须太薄而不能制造的风险。关于在该位置处的检测器可以说是相同的。这种情况例如可以在着陆能量降低的情况下发生。这是因为物镜的焦距与所使用的着陆能量大致成比例。通过降低物镜上的电势差，从而降低物镜内的电场，使物镜的焦距再次变大，导致聚焦位置进一步低于物镜。注意，仅使用物镜将限制对放大的控制。这种布置不能控制缩小和/或开口角。此外，使用物镜控制着陆能量可能意味着物镜将远离其最佳场强工作。也就是说，除非可以例如通过更换物镜来调整物镜的机械参数(诸如其电极之间的间隔)。

控制透镜阵列250包括多个控制透镜。每个控制透镜包括至少一个电极，优选地至少两个电极(例如，两个或三个电极)连接到相应的电势源。控制透镜阵列250可以包括连接到相应电势源的一个或多个(例如，三个)板电极阵列。控制透镜阵列250与物镜阵列241相关联(例如，两个阵列彼此靠近地定位和/或彼此机械地连接和/或作为一个单元被一起控制)。每个控制透镜可以与相应的物镜相关联。控制透镜阵列250被定位在物镜阵列241的上游。

控制透镜阵列250可以被认为是除了物镜阵列241的电极外的一个或多个电极。控制透镜阵列250提供用于控制子射束的额外自由度。被包括在控制透镜阵列250中的更多数目的电极提供更多数目的自由度。例如，这些额外的电极可以允许独立于物镜阵列241的场强的着陆能量和/或放大控制。在一些设计中，控制透镜因此可以是物镜的一部分。因此，这种电极可以作为物镜的一部分，而不是单独的透镜，诸如控制透镜。在这种布置中对控制透镜的引用是对物镜的功能等效电极的引用。

控制透镜阵列250包括用于每个子射束211、212、213的控制透镜。控制透镜阵列250的功能是相对于射束的缩小来优化射束开口角和/或控制递送到物镜阵列241的射束能量，物镜阵列241将子射束211、212、213引导到样品208上。物镜阵列241可以被定位在电子光学装置41的基座处或其附近。控制透镜阵列250是可选的，但优选用于优化物镜阵列241上游的子射束。

为了便于说明，这里用椭圆形阵列示意性地描述透镜阵列(如图3所示)。每个椭圆形代表透镜阵列中的一个透镜。按照惯例使用椭圆形来表示透镜，类似于光学透镜中经常采用的双凸面形式。然而，在诸如本文所讨论的带电粒子装置的上下文中，应当理解，透镜阵列通常将以静电方式工作，因此可能不需要采用双凸形状的任何物理元件。透镜阵列可替代地包括多个具有孔径的板。

在图3的实施例中，提供宏扫描偏转器265以使得子射束在样品208上被扫描。宏扫描偏转器265偏转射束的相应部分，以使子射束在样品208上被扫描。在一个实施例中，宏扫描偏转器265包括宏观多极偏转器，例如具有八极或更多极。偏转使得从射束导出的子射束在一个方向(例如，平行于单个轴，诸如X轴)或在两个方向(例如，相对于两个非平行轴，诸如X和Y轴)上横跨样品208被扫描。宏扫描偏转器265宏观地作用于所有的射束，而不是包括偏转器元件阵列，每个偏转器元件被配置为作用于射束的不同的单独部分。在所示的实施例中，宏扫描偏转器265被设置在宏准直器270和控制透镜阵列250之间。

在另一布置(未示出)中，宏扫描偏转器265可以部分或全部由扫描偏转器阵列代替。扫描偏转器阵列包括多个扫描偏转器。扫描偏转器阵列可以使用MEMS制造技术形成。每个扫描偏转器在样品208上扫描相应的子射束。因此，扫描偏转器阵列可以包括用于每个子射束的扫描偏转器。每个扫描偏转器可以在一个方向上(例如，平行于单个轴，诸如X轴)或在两个方向上(例如，相对于两个非平行轴，诸如X和Y轴)偏转子射束。偏转使得子射束在一个或两个方向(即，一维或二维)上横跨样品208被扫描。扫描偏转器阵列可以在物镜阵列241的上游。扫描偏转器阵列可以是控制透镜阵列250的下游。尽管参考了与扫描偏转器相关联的单个子射束，但是子射束组可以与扫描偏转器相关联。在一个实施例中，在EP2425444中描述的扫描偏转器可以用于实现扫描偏转器阵列，该文献通过引用整体并入本文，特别是关于扫描偏转器的部分。扫描偏转器阵列(例如，使用如上所述的MEMS制造技术形成)可以比宏扫描偏转器在空间上更紧凑。扫描偏转器阵列可以在与物镜阵列241相同的模块中。

在其它实施例中，提供了宏扫描偏转器265和扫描偏转器阵列。在这样的布置中，可以通过一起控制宏扫描偏转器和扫描偏转器阵列，优选地同步控制宏扫描偏转器和扫描偏转器阵列来实现对子射束在样品表面上的扫描。

在一些实施例中，电子光学装置41还包括子射束形成阵列252。子射束形成阵列252限定射束限制孔径阵列。子射束形成阵列252可以被称为上部射束限制孔径阵列或上游射束限制孔径阵列。子射束形成阵列252可以包括具有多个孔径的板(其可以是板状体)。子射束形成阵列252从由源201发射的电子射束形成子射束。除了那些有助于形成子射束的部分之外的部分射束可以被子射束形成阵列252阻挡(例如，吸收)，以便不干扰下游的子射束。子射束形成阵列252可以被称为子射束限定孔径阵列或上部射束限制器。子射束形成阵列252的孔径可以具有至少20μm，可选地至少50μm，可选地至少100μm，以及可选地120μm的直径。孔径的节距可以等于射束孔径406的孔径的节距。

在一些实施例中，如图3所示，电子光学装置41是物镜阵列组件(其是包括物镜阵列241的单元)并且包括射束成形孔径阵列或射束成形阵列262。射束成形阵列262限定射束限制孔径阵列。射束成形阵列262可称为下部射束限制器、下部射束限制孔径阵列或最终射束限制孔径阵列。射束成形阵列262可以包括具有多个孔径的板(其可以是板状体)。射束成形阵列262可以在控制透镜阵列250的至少一个电极(可选地所有电极)的下游。在一些实施例中，射束成形阵列262在物镜阵列241的至少一个电极(可选地所有电极)的下游。

在一种配置中，射束成形阵列262在结构上与物镜阵列241的电极集成在一起。理想地，射束成形阵列262被定位在低静电场强度的区域中。每个射束限制孔径与物镜阵列241中的对应物镜对准。对准使得来自对应物镜的子射束的一部分可以通过射束限制孔径并照射到样品208上。每个射束限制孔径具有射束限制效果，仅允许子射束的入射到射束成形阵列262上的选定部分通过射束限制孔径。选定部分可以使得只有相应子射束的通过物镜阵列中的相应孔径的中心部分的一部分到达样品。中心部分可以具有圆形横截面和/或以子射束的射束轴为中心。

本文描述的任何电子光学装置41还可以包括检测器240。检测器240检测从样品208发射的电子。检测到的电子可以包括由SEM检测到的任何电子，包括从样品208发射的次级和/或背散射电子。检测器240的示例性结构在图7中示出，并在下面参考图8至图10更详细地描述。

图4示意性地描绘了根据一个实施例的电子装置40。与上述相同的特征用相同的附图标记表示。为简明起见，不参照图4详细描述此类特征。例如，源201、宏准直器270、物镜阵列241和样品208可以如上所述。

在一个实施例中，电子装置40包括阵列会聚透镜231。可以有数十，数百或数千个会聚透镜231。会聚透镜231可以包括多电极透镜并且具有基于EP1602121A1的构造，该文献通过特别引用用于将电子射束分成多个子射束的透镜阵列的公开内容而被并入本文，其中该阵列为每个子射束提供透镜。会聚透镜231的阵列可以采用至少两个板的形式，充当电极，其中每个板中的孔径彼此对准并对应于子射束的位置。在工作过程期间，至少两个板被保持在不同的电势处，以实现所需的透镜效应。

在一种布置中，会聚透镜231的阵列由三个板阵列形成，其中电子在进入和离开每个透镜时具有相同的能量，该布置可以称为单透镜(Einzel len)。因此，色散只发生在单透镜本身内(在透镜的入口和出口电极之间)，从而限制了离轴色差。当会聚透镜的厚度很小时，例如几毫米，这种像差具有很小或可忽略的影响。

如上所述，在一个实施例中，检测器240位于物镜阵列241和样品208之间。检测器240可以面向样品208。备选地，如图4所示，在一个实施例中，包括多个物镜的物镜阵列241位于检测器240和样品208之间。

在一个实施例中，偏转器阵列95位于检测器240和物镜阵列241之间。在一个实施例中，偏转器阵列95包括维恩过滤器，使得偏转器阵列可以被称为分束器。偏转器阵列95被配置为提供磁场以将投射到样品208的电子与来自样品208的次级电子分开。

在一个实施例中，检测器240被配置为通过参考电子的能量(即，取决于带隙)来检测信号粒子。这种检测器240可以称为间接电流检测器。从样品208发射的次级电子从电极之间的场获得能量。次级电极一旦到达检测器240就具有足够的能量。

图5是图4所示的电子装置40的一部分的特写视图。在一个实施例中，检测器240包括电子-光子转换器阵列91。电子-光子转换器阵列91包括多个荧光条92。每个荧光条92位于电子-光子转换器阵列91的平面中。至少一个荧光条92布置在向样品208投射的两个相邻电子射束之间。

在一个实施例中，荧光条92基本上在水平方向上延伸。备选地，电子-光子转换器阵列91可包括具有用于投射电子射束的开口93的荧光材料板。

图5中由虚线所示的投射电子射束通过电子-光子转换器阵列91的平面，经由荧光条92之间的开口93，朝向偏转器阵列95投射。

在一个实施例中，偏转器阵列95包括磁偏转器96和静电偏转器97。静电偏转器97被配置为抵消磁偏转器96对朝向样品208传输的投射电子射束的偏转。因此，投射电子射束可以在水平面内移动很小的程度。偏转器阵列95下游的射束基本上平行于偏转器阵列95上游的射束。

在一个实施例中，物镜阵列241包括多个板，用于将在样品208中产生的次级电子引导朝向偏转器阵列95。对于相对于投射电子射束沿相反方向行进的次级电子，静电偏转器97不抵消磁偏转器96的偏转。相反，由静电偏转器97和磁偏转器96引起的次级电子的偏转相加。因此，次级电子被偏转以相对于光轴成一角度行进，以便将次级电子传输到检测器240的荧光条92上。

在荧光条92处，在次级电子入射时产生光子。在一个实施例中，光子经由光子传输单元从荧光条92传输到光电检测器(未示出)。在一个实施例中，光子传输单元包括光纤98的阵列。每个光纤98包括：被布置成与荧光条92中的一个荧光条相邻或附接以用于将来自荧光条92的光子耦合到光纤98中的端部，以及被布置成将来自光纤98的光子投射到光电检测器上的另一个端部。

在一个实施例中，会聚透镜231的阵列和宏准直器270被布置成使得子射束之间的节距为至少500μm并且可选地为至少1mm。子射束之间的节距足够大以容纳每个射束或射束行的维恩过滤器和光纤98。在一个实施例中，会聚透镜231阵列的会聚透镜具有至少100μm，可选地至少200μm，以及可选地至少500μm的直径。

图6是根据一个实施例的示例性多射束电子装置40的示意图。在一个实施例中，电子装置40包括电子源201、宏准直器270、子射束形成阵列252、检测器240、偏转器阵列95、控制透镜阵列250、物镜阵列241和射束成形阵列262。

电子源201和宏准直器270可起作用并具有例如上面参照图3所述的特征。在此不再重复与上面参考图3描述的相同的电子装置40的特征，以避免描述的冗余。在备选布置中，准直器和子射束形成阵列252的功能和位置可以不同。子射束形成阵列252可以形成静电会聚透镜的一部分或与静电会聚透镜相关联，静电会聚透镜例如微距会聚透镜或会聚透镜阵列。子射束形成阵列可以是宏准直器的最下游元件或在静电宏准直器的最下游电极的相邻下游。这种会聚透镜可以具有例如平行板的两个或多个电极。备选地，子射束形成阵列可以在会聚透镜阵列的上游或形成会聚透镜阵列的上游元件。在一种布置中，射束形成阵列将来自源的射束分成多个子射束。因此，会聚透镜阵列中的每个透镜可以对应于相关联的子射束。在这种布置的一个实施例中，准直器可以在射束形成阵列的下游，例如在会聚透镜的中间焦点的平面处。准直器可以是宏准直器或准直器阵列，其可以是偏转器阵列。准直器的功能如前面所述的布置中所述。也就是说，在准直器的下游引导子射束，使得它们的轨迹基本上彼此平行，并且优选地正交于样品的表面。

子射束形成阵列252可以起作用并且具有例如上面参考图3描述的特征。然而，在实施例中，子射束形成阵列252被布置成使得子射束之间的间距为至少500μm并且可选地为至少1mm。子射束之间的节距足够大以容纳每个射束或射束行的维恩过滤器和光纤98。在一个实施例中，子射束形成阵列252的孔径具有至少100μm，可选地至少200μm，以及可选地至少500μm的直径。

检测器240、偏转器阵列95、控制透镜阵列250、物镜阵列241和射束成形阵列262可起作用并具有如上参考图4和图5所述的特征。在此不再重复与以上参照图4和图5描述的相同的电子装置40的特征，以避免描述的冗余。

射束成形阵列262与物镜阵列241相关联。控制透镜阵列250位于射束成形阵列262的上射束。控制透镜阵列250被配置为使子射束聚焦通过射束成形阵列262的相应孔径。子射束形成阵列252位于检测器240的上游。子射束形成阵列252有助于减少电子射束对光纤98的照射。

任何实施例的物镜阵列241可以包括至少两个电极，其中限定了孔径阵列。换句话说，物镜阵列包括至少两个具有多个孔或孔径的电极。图7示出了电极242、243，它们是具有相应的孔径阵列245、246的示例性物镜阵列241的一部分。电极中每个孔径的位置对应于另一电极中对应孔径的位置。对应的孔径在使用中对多射束中的相同射束、子射束或射束组进行操作。换句话说，至少两个电极中的对应孔径与子射束路径(即，子射束路径220之一)对准并沿子射束路径布置。因此，电极各自具有孔径，相应的子射束211、212、213通过这些孔径传播。

如图7所示，物镜阵列241可以包括两个电极，或者三个电极，或者可以具有更多的电极(未示出)。仅具有两个电极的物镜阵列241可以比具有更多电极的物镜阵列241具有更低的像差。三电极物镜可以在电极之间具有更大的电势差，从而能够实现更强的透镜。附加电极(即，多于两个电极)提供用于控制电子轨迹的附加自由度，例如聚焦次级电子以及入射束。可以考虑这种附加电极来形成控制透镜阵列250。与单透镜相比，双电极透镜的优点在于，入射束的能量不必与出射束相同。有利地，在这种双电极透镜阵列上的电势差使其能够用作加速或减速透镜阵列。

物镜阵列241的相邻电极沿子射束路径彼此间隔开。相邻电极之间的距离大于物镜，在相邻电极中可以如下所述定位绝缘结构。

优选地，设置在物镜阵列241中的每个电极是板。电极可以另外描述为平板。优选地，每个电极是平面的。换句话说，每个电极将优选地被提供为平面形式的薄的平板。当然，电极不需要是平面的。例如，电极可能由于高静电场产生的力而弯曲。优选提供平面电极，因为这使得电极的制造更容易，因为可以使用已知的制造方法。平面电极也可以是优选的，因为它们可以在不同电极之间提供更精确的孔径对准。

物镜阵列241可以被配置为将电子射束缩小大于10倍，理想地在50到100或更大的范围内。

提供检测器240以检测从样品208发射的次级和/或背散射电子。检测器240被定位在物镜234和样品208之间。检测器240可以另外被称为检测器阵列或传感器阵列，并且术语“检测器”和“传感器”在申请中可互换使用。

在一个实施例中，电子光学装置41被配置为向样品208投射电子射束。电子光学装置41可以包括物镜阵列241。电子光学装置41可以包括检测器240。物镜阵列(即，物镜阵列241)可以对应于检测器阵列(即，检测器240)和/或任何射束(即，子射束)。

下面描述示例性检测器240。然而，对检测器240的任何参考视情况而定可以是单个检测器(即，至少一个检测器)或多个检测器。检测器240可以包括检测器元件405(例如，诸如捕获电极的传感器元件)。检测器240可以包括任何适当类型的检测器。例如，可以使用例如用于直接检测电子电荷的捕获电极、闪烁体或PIN元件。检测器240可以是直流检测器或间接电流检测器。检测器240可以是如下关于图8至图10所述的检测器。

检测器240可以被定位在物镜阵列241和样品208之间。检测器240被配置为接近样品208。检测器240可以非常靠近样品208。备选地，在检测器240和样品208之间可以有较大的间隙。检测器240可以被定位在装置中以便面对样品208。备选地，检测器240可以被定位在电子光学装置41中的其它地方，使得电子光学装置的面对样品208的部分不同于检测器，因此不是检测器。例如，检测器240可以具有至少与物镜阵列241的电极相关联的部分。

对于图2至图4所示类型的多射束系统，优选地，电子光学装置列和样品208之间的距离小于或等于约50μm。该距离被确定为从样品208的面向电子光学装置列的表面到电子光学装置列的面向样品208的表面的距离。

图8是检测器240的仰视图，检测器240包括衬底404，在衬底404上设置多个检测器元件405，每个检测器元件405围绕射束孔径406。射束孔径406可通过蚀刻穿过衬底404而形成。在图8所示的布置中，射束孔径406是六边形紧密堆积阵列。射束孔径406也可以不同地布置，例如，以矩形阵列布置。图8中的六边形布置的射束布置可以比正方形射束布置更密集地堆积。检测器元件405可以布置成矩形阵列或六边形阵列。

在一个实施例中，射束孔径406具有至少50μm，可选地至少100μm，可选地至少200μm和可选地210μm的节距P。更大的节距允许射束孔径406的直径d更大。在一个实施例中，射束孔径406具有至多1000μm，可选地至多500μm，以及可选地至多250μm的节距P。射束孔径406的节距限定了向样品208投射的电子多射束的子射束的节距。在一个实施例中，电子多射束的子射束具有至少50μm，可选地至少100μm，可选地至少200μm和可选地210μm的节距。在一个实施例中，射束孔径406的直径d小于节距P。在一个实施例中，射束孔径406具有至少10μm，并且可选地至少20μm的直径d。在一个实施例中，射束孔径406具有至多100μm，可选地至多50μm，以及可选地至多30μm的直径d。较小的直径d提高了分辨率，使得可以检测到较小的缺陷。

图9以更大的比例描绘了检测器240的一部分的横截面。检测器元件405形成检测器240的最底部，即，最靠近样品208的表面。在检测器元件405和衬底404的主体之间可以设置逻辑层407。信号处理系统的至少一部分可以并入到逻辑层407中。

布线层408被设置在衬底404的背面或内部，并通过穿过衬底的通孔409连接到逻辑层407。贯穿衬底的通孔409的数目不必与射束孔径406的数目相同。特别地，如果电极信号在逻辑层407中被数字化，则可能仅需要少量的硅通孔来提供数据总线。布线层408可以包括控制线、数据线和电源线。应该注意的是，尽管有射束孔径406，但是对于所有必要的连接都有足够的空间。还可以使用双极或其它制造技术来制造检测模块402。可以在检测器240的背面设置印刷电路板和/或其它半导体芯片。

当与具有可调着陆能量的工具一起使用时，上述集成检测器阵列是特别有利的，因为可以针对着陆能量范围优化次级电子捕获。

检测器240可以通过将CMOS芯片检测器集成到物镜阵列241的底部电极中来实现。将检测器240集成到物镜阵列241或电子光学装置41的其它部件中允许检测关于多个相应子射束发射的电子。CMOS芯片优选定向为面向样品(因为样品与电子光学装置列的底部之间的距离较小(例如，50μm或更小))。在一个实施例中，在CMOS器件的表面金属层中形成用于捕获次级电子的检测器元件405。检测器元件405可以形成在其它层中。CMOS的功率和控制信号可以通过硅通孔连接到CMOS。为了鲁棒性，优选地，具有孔的无源硅衬底将CMOS芯片与高电场屏蔽开。

为了使检测效率最大化，期望使检测器元件405的表面尽可能大，使得基本上物镜阵列240的所有区域(除了孔径之外)被检测器元件405占据。附加地或备选地，每个检测器元件405具有基本上等于阵列节距(即，以上关于物镜组件241的电极描述的孔径阵列节距)的直径。因此，每个检测器元件的直径可以小于大约600μm，并且优选地在大约50μm和500μm之间。如上所述，可以根据样品208和检测器240之间的预期距离来选择节距。在一个实施例中，检测器元件405的外部形状是圆形，但是这可以被制成正方形以最大化检测面积。也可以使贯穿衬底的通孔409的直径最小化。电子射束的典型尺寸在5微米到15微米的量级。

在一个实施例中，单个检测器元件405围绕每个射束孔径406。在另一实施例中，在每个射束孔径406周围提供多个检测器元件405。由围绕一个射束孔径406的检测器元件405捕获的电子可以组合成单个信号或用于产生独立的信号。检测器元件405可以径向分开。检测器元件405可以形成多个同心环或环形。检测器元件405可以成角度地分开。检测器元件405可以形成多个扇形片或段。这些段可以具有相似的角尺寸和/或相似的面积。电极元件可以径向地和成角度地或以任何其它方便的方式分开。

然而，检测器元件405的较大表面导致较大的寄生电容，因此导致较低的带宽。为此，可能希望限制检测器元件405的外径。特别是在较大的检测器元件405仅给出稍大的检测效率，但给出显著较大的电容的情况下。圆形(环形)检测器元件405可以在收集效率和寄生电容之间提供良好的折衷。

检测器元件405的较大外径也可导致较大串扰(对相邻孔的信号的灵敏度)。这也可能是使检测器元件405的外径更小的原因。特别是在较大的检测器元件405仅给出稍大的检测效率，但给出明显较大的串扰的情况下。

由检测器元件405收集的电子电流例如由诸如TIA的放大器放大。

在一个实施例中，物镜阵列241是可更换模块，其自身或者与诸如控制透镜阵列250和/或检测器240和/或射束成形阵列262和/或子射束形成阵列252的其它元件组合。可更换模块可以是现场可更换的，即，该模块可以由现场工程师更换为新的模块。在一个实施例中，多个可更换模块被包含在工具内，并且可以在不打开电子装置40的情况下在可操作位置和不可操作位置之间交换。

在一个实施例中，可更换模块包括电子光学部件，并且具体地可以是电子光学装置，该电子光学装置在允许致动以定位部件的载物台上。在一个实施例中，可更换模块包括载物台。在一种布置中，载物台和可更换模块可以是工具40的整体部分。在一种布置中，可更换模块限于载物台和其支撑的装置，诸如电子光学装置。在一种布置中，载物台是可拆卸的。在备选设计中，包括载物台的可更换模块是可拆卸的。用于可更换模块的电子装置40的一部分是可隔离的，即，电子装置40的一部分由可更换模块的上游阀和下游阀限定。阀可操作以将阀之间的环境分别与阀上游和下游的真空隔离，使得可更换模块能够从电子装置40移除，同时保持与可更换模块相关联的电子装置40的部分的上游和下游的真空。在一个实施例中，可更换模块包括载物台。载物台被配置为相对于射束路径支撑诸如电子光学装置的装置。在一个实施例中，模块包括一个或多个致动器。致动器与载物台相关联。致动器被配置为相对于射束路径移动装置。这种致动可用于使装置和射束路径相对于彼此对准。

在一个实施例中，可更换模块是微机电系统(MEMS)模块。MEMS是使用微制造技术制造的小型化机械和机电元件。在一个实施例中，可更换模块被配置为可在电子装置40内更换。在一个实施例中，可更换模块被配置为可现场更换的。现场可更换意指在保持电子光学工具40所处的真空的同时，模块可被移除并用相同或不同的模块替换。只有电子装置40的与模块相对应的部分被排气，以便模块被移除和返回或替换。

控制透镜阵列250可以在与物镜阵列241相同的模块中，即，形成物镜阵列组件或物镜布置，或者它可以在单独的模块中。

在一些实施例中，提供了减少子射束中的一个或多个像差的一个或多个像差校正器。可以在任何实施例中提供一个或多个像差校正器，例如，作为电子光学装置的一部分，和/或作为光学透镜阵列组件的一部分，和/或作为评估系统的一部分。在一个实施例中，像差校正器的至少一个子集中的每一个像差校正器定位在中间焦点中的相应一个中间焦点中或直接邻近相应一个中间焦点(例如，在中间图像平面中或邻近中间图像平面)。子射束在诸如中间平面的焦平面中或其附近具有最小的横截面积。这为像差校正器提供了比其它可用地方(即，中间平面的上游或下游)更多的空间(或比在不具有中间像平面的备选布置中可用的空间)。

在一个实施例中，定位在中间焦点(或中间像平面)中或直接邻近中间焦点(或中间像平面)的像差校正器包括偏转器，以校正对于不同射束看起来在不同位置的源201。校正器可用于校正由源产生的宏观像差，该宏观像差阻碍每个子射束和对应物镜之间的良好对准。

像差校正器可以校正阻碍正确装置列对准的像差。这种像差也可能导致子射束和校正器之间的对准不良。为此，可能希望附加地或备选换地将像差校正器定位在会聚透镜231处或附近(例如，每个这样的像差校正器与一个或多个会聚透镜231集成在一起或直接邻近一个或多个会聚透镜231)。这是合乎需要的，因为在会聚透镜231处或附近，像差还不会导致对应子射束的偏移，因为会聚透镜与射束孔径竖直接近或重合。然而，将校正器定位在会聚透镜处或附近的挑战在于，相对于更下游的位置，子射束在该位置处各自具有相对大的截面积和相对小的节距。像差校正器可以是如EP2702595A1中公开的基于CMOS的独立可编程偏转器或如EP2715768A2中公开的多极偏转器阵列，在这两篇文献中对子束操纵器的描述通过引用并入本文。

在一些实施例中，像差校正器的至少一个子集中的每一个像差校正器与物镜阵列241集成或直接邻近物镜阵列241。在一个实施例中，这些像差校正器减少以下中的一项或多项：场曲率；聚焦误差；以及像散。附加地或备选地，一个或多个扫描偏转器(未示出)可以与物镜阵列241集成或直接邻近，用于在样品208上扫描子射束211、212、213。在一个实施例中，可以使用在US2010/0276606中描述的扫描偏转器，该文献通过整体引用并入本文。

检测器可以具有多个部分，更具体地，具有多个检测部分。包括多个部分的检测器可以与子射束211、212、213之一相关联。因此，一个检测器240的多个部分可以被配置为检测从样品208发射的与初级射束中的一个初级射束(其可以另外被称为子射束211、212、213)相关的信号粒子。换句话说，包括多个部分的检测器可以与物镜组件的至少一个电极中的一个孔径相关联。更具体地，如图9所示，包括多个部分的检测器405可以围绕单个孔径406布置，这提供了这种检测器的一个示例。

如图10所示，检测器元件405包括内部检测部分405A和外部检测部分405B，在检测器元件405中限定并配置用于电子射束通过的孔径406。内部检测部分405A围绕检测器的孔径406。外部检测部分405B位于内部检测部分405A的径向外侧。检测器的形状通常可以是圆形的。因此，内部检测部分和外部检测部分可以是同心环形。

本发明可以应用于各种不同的工具结构。例如，电子装置40可以包括多射束的多个电子光学装置列。电子光学装置列可以包括在任何上述实施例或方面中描述的电子光学装置41。作为多个电子光学装置列(或多装置列工具)，这些装置可以被布置成阵列中，该阵列可以具有数目为二至一百个的电子光学装置列或更多。电子装置40可以采取如关于图3所描述和描绘的或如关于图4所描述和描绘的一个实施例的形式。电子光学装置列可以可选地包括源。

如上所述，为了提高电子射束检查的对比度，可以在检查样品208之前在样品208的表面上沉积电荷。该过程称为泛射。对于基于电压对比的检查，需要高密度泛射。低密度泛射可用于例如度量或检查应用中的评估模式。

如图3所示，在一个实施例中，电子光学装置41用于被配置为向样品208投射多电子射束的电子装置40。电子光学装置41可以是被配置为向样品208投射至少一个电子射束的电子光学装置列，或被配置为将至少一个电子射束聚焦到样品208上的物镜模块。电子光学装置41还可以包括被配置为检测从样品208发射的电子的检测器模块，和/或被配置为调整至少一个电子射束的电子光学参数的控制透镜模块。在一个实施例中，电子光学装置列可以包括物镜模块和检测器模块以及可选地包括控制透镜模块。在一个实施例中，电子光学装置41包括物镜组件，该物镜组件可以被包括在电子光学装置列中。物镜组件包括与一个或多个其它电子光学部件(例如，检测器阵列和可选的控制透镜阵列)相关联(例如，集成)的物镜阵列。电子光学装置41可以是用于向样品208投射多射束的多射束电子光学装置41。在一个实施例中，电子光学装置41包括多装置列，该多装置列包括多个电子光学装置列，该多个电子光学装置列被配置为向样品208投射相应的电子束或电子多射束。

如图3所示，在一个实施例中，电子光学装置41包括子射束形成阵列252、控制透镜阵列250、射束成形阵列262和物镜阵列241。附加地，控制器50连接到控制透镜阵列250。控制器50可以被认为至少部分地被包括在电子光学装置41中。

如图3所示，控制透镜阵列250包括多个控制透镜。控制透镜被配置为调整电子多射束的相应子射束的电子光学参数，例如对子射束进行聚焦。子射束至少由相应的下游物镜聚焦。例如，可以通过将相应物镜和控制透镜一起操作来聚焦子射束。

如图3所示，射束成形阵列262是控制透镜阵列的下游。射束成形阵列262包括用于电子多射束的相应子射束的多个孔径。射束成形阵列262在子射束形成阵列252的下游。因此，射束成形阵列262的孔径作用于由子射束形成阵列252形成的子射束。在一个实施例中，射束成形阵列262的孔径具有至少10μm，可选地至少20μm，可选地至少25μm和可选地至少50μm的直径。子射束可以在检查模式(例如基于电压对比的缺陷检查)中成形，该检查模式可以是一种评估模式(用于缺陷检查应用、缺陷审查应用或度量应用)。以下对检查模式的引用可以指评估模式。

在一个实施例中，控制器50被配置为控制控制透镜阵列250，使得控制透镜选择性地操纵相应子射束。在操纵相应子射束时，控制透镜阵列250的控制透镜确保相应子射束由射束成形阵列262的相应孔径成形。由射束成形阵列262的相应孔径对子射束的这种成形确定小于阈值电流的每个子射束的电子通过射束成形阵列262的相应孔径。在一个实施例中，控制器50还被配置为控制控制透镜阵列250。可以控制控制透镜阵列250，使得控制透镜选择性地操纵相应子射束，对相应子射束的这种选择性操纵确定至少为阈值电流的子射束的至少一部分通过射束成形阵列262的相应孔径。控制器50被配置为控制控制透镜阵列250，以控制通过射束成形阵列262的孔径的子射束的比例。

图3示出了一种情况，其中控制器50控制控制透镜阵列250，使得控制透镜操纵相应子射束，使得相应子射束由射束成形阵列262的相应孔径成形。由射束成形阵列262的相应孔径对子射束的成形使得小于阈值电流的每个子射束的电子通过射束成形阵列262的相应孔径。也就是说，射束成形阵列262的每个孔径在诸如横截面的尺寸上小于相应子射束的类似尺寸，即，相应孔径使其成形的子射束。因此，子射束相对于射束成形阵列262的相应孔径被成形，使得子射束的电子电流的一部分被阻止通过射束成形阵列262。子射束的一部分电子由射束成形阵列262阻挡而不能到达样品208。例如在检查模式或评估模式期间，通过射束成形阵列262的子射束的电子的比例可为至多50％，可选地至多35％，可选地至多20％及可选地至多10％。子射束可以在检查模式或评估模式期间如此成形。

图11是不同地控制的图3的电子光学装置41的示意图。图3示出了控制器50不同地控制控制透镜阵列250的情况。控制器50控制控制透镜阵列250的控制透镜，使得控制透镜操纵相应子射束。由控制器50对相应子射束的操纵使得至少阈值电流的子射束的至少一部分通过射束成形阵列262的下游。那就是子射束的一部分通过射束成形阵列262的相应孔径。在一个实施例中，基本上所有的子射束都通过射束成形阵列262的孔径。也就是说，相应子射束的基本上全部电流通过射束成形阵列262的相应孔径。备选地，电子电流的一部分被阻断。然而，足够的电子电流，即，子射束中的电子电流，通过射束成形阵列262的孔径，用于例如样品208的泛射。在泛射模式期间可以实现处于或高于阈值的足够的子射束电流。例如在泛射模式期间，子射束的穿过射束成形阵列262的电子的比例可以是至少50％，可选地至少80％，可选地至少90％，可选地至少95％，并且可选地基本上100％。

控制器50被配置为选择性地控制控制透镜阵列250以控制子射束，如图3和图11所示。在一个实施例中，控制器50被配置为在图3和图11所示的设置之间切换。在一个实施例中，控制器50被配置为控制控制透镜阵列250以在图3所示的模式或图11所示的模式中操作。这样，控制器50可以控制控制透镜阵列250选择性地工作在泛射模式或检查模式中。

在一个实施例中，控制器50被配置为控制电子装置40以在满足性能条件时执行样品208的表面的泛射。即，在泛射模式中的操作取决于性能条件。这种性能条件是当至少为阈值电流的子射束的至少一部分通过射束成形阵列262的相应孔径时。电子装置40被配置为具有泛射操作模式和评估模式，诸如检查操作模式。

在一个实施例中，使用与用于检查或评估(即，样品208的检查或评估)相同的初级电子射束来用于泛射。期望本发明的一个实施例实现泛射而不需要与用于检查的电子光学装置列分离的用于泛射的电子光学装置列。通过将相同的电子光学装置列用于泛射和检查，需要较少或不需要样品208相对于电子光学装置41的移动，以便在已经经历泛射的样品208的表面上执行检查。为了以高对比度检查样品208，相对于电子光学装置列移动样品208需要较少的时间。本发明的一个实施例通过减少执行具有泛射的检查所需的时间来增加吞吐量。

当控制子射束使得它们到达样品208的电流大于阈值电流时，样品208上的电子电流大于当子射束被成形为使得小于阈值地到达样品208时的电子电流。也就是说，当至少为阈值电流的子射束的至少一部分通过射束成形阵列262的相应孔径时，样品208上的电流大于当子射束被射束成形阵列262的相应孔径成形为使得小于阈值电流的每个子射束的电子通过射束成形阵列262的相应孔径时的电流。

阈值电流可以被称为泛射阈值。在一个实施例中，当子射束由射束成形阵列的相应孔径成形为使得小于阈值电流的每个子射束的电子通过射束成形阵列的相应孔径时，阈值电流是子射束的电流的至少三倍。阈值电流，例如泛射电流，至少是检查电流的三倍。可选地，泛射电流是检查电流的至少5倍，可选地至少10倍，和可选地至少20倍。

在一个实施例中，使用多个子射束同时执行泛射，这与可以使用单个泛射射束的其它系统形成对比。通过同时使用多个子射束，减小了样品208和电子光学器件241之间所需的相对运动速度。期望本发明的一个实施例减少对电动台209的设计要求。

射束成形阵列262的孔径大小是固定的。通过控制控制透镜阵列250，期望本发明的一个实施例实现用于泛射和检查的电子射束电流的改变，而不需要改变孔径的尺寸。

如图11所示，在一个实施例中，控制器50被配置为控制控制透镜以将相应子射束聚焦到相应中间焦点。提供中间焦点使得较大比例的每个子射束通过射束成形阵列262的相应孔径。

在图11所示的布置中，中间焦点被示出为与射束成形阵列262的孔径大致齐平；即，中间焦点可以在沿着相应子射束的路径的与射束成形阵列262相同的位置处，例如接近样品，例如朝向带电粒子装置41的下游端。然而，中间焦点可设置在射束成形阵列262的上游或下游的不同位置处。

如图11所示，在一个实施例中，中间焦点是控制透镜阵列250的下游。例如，中间焦点可以在控制透镜阵列250和样品208之间。在备选实施例中，焦点将在样品208之下。

在一个实施例中，控制器50被配置为控制控制透镜以聚焦相应子射束，从而减小子射束在射束成形阵列262处的横截面。在射束成形阵列262处具有减小的横截面的单个子射束的横截面小于射束成形孔径阵列262的相应射束成形孔径的横截面。这可以从图3和图11之间的比较中看出。在图11中，控制器50控制控制透镜聚焦相应子射束，以减小(相对于图3所示的情况)它们在射束成形阵列262处的横截面。这增加了通过射束成形阵列262的孔径的子射束的电流的比例。

如图11所示，可以控制所有的子射束以增加它们到达样品208的电流的比例，从而执行泛射。在备选的实施例中，控制一部分但不是全部的子射束来执行泛射。

如图3所示，在一个实施例中，电子光学装置41包括物镜阵列241。物镜阵列241在控制透镜阵列250的下游。控制透镜阵列250被配置为调整子射束的电子光学参数，子射束随后被物镜阵列241聚焦。如图3所示和如上所述，物镜阵列241包括多个物镜。物镜被配置为当子射束由射束成形阵列262成形时将相应子射束聚焦在样品208上。射束成形阵列262可以与物镜阵列241的任何电极或板相关联。在一个实施例中，如图3所示，射束成形阵列262与物镜阵列241的电极相关联，例如被定位在物镜阵列241的电极的下游，物镜阵列241被定位在相应子射束的路径的最下游。在泛射期间，不需要物镜来将子射束聚焦在样品208的表面上。

图12是例如图3的电子光学装置41的一部分的示意图。图12是物镜阵列241和控制透镜阵列250的特写图。如图12所示，在一个实施例中，射束成形阵列262与物镜阵列241相关联。射束成形阵列262可以是物镜阵列241的下游。例如，射束成形阵列262可以包括附接到物镜阵列241的下游电极243的板。射束成形阵列262的板可以与物镜阵列241的下游电极243整体形成。备选地，射束成形阵列262可远离物镜阵列241。射束成形阵列262可形成为与物镜阵列241的电极242、243中的任一者分离的部件。

如图12所示，在一个实施例中，射束成形阵列262是物镜阵列241的下游。在备选实施例中，射束成形阵列262在更上游，诸如甚至在物镜阵列241的上游，具有透镜元件，诸如射束成形阵列262上游的控制透镜。这样的透镜元件用于使相应的子射束聚焦通过射束成形阵列262的相应孔径。例如，射束成形阵列262可以连接到物镜阵列241的上游电极242或与物镜阵列241的上游电极242整体形成。在一个实施例中，射束成形阵列262位于物镜阵列241和控制透镜阵列250之间。

如图12所示，控制透镜阵列250与物镜阵列241相关联。如上所述，控制透镜阵列250可以被认为提供附加于物镜阵列241的电极242、243的电极。控制透镜阵列250的附加电极允许另外的自由度来控制子射束的电子光学参数。在一个实施例中，控制透镜阵列250可以被认为是物镜阵列241的附加电极，实现了物镜阵列241的相应物镜的附加功能。在一种布置中，这种电极可以被认为是物镜阵列的一部分，向物镜阵列241的物镜提供附加的功能。在这样的布置中，控制透镜被认为是对应物镜的一部分，即使在控制透镜仅被称为物镜的一部分的程度上。

如图12所示，在一个实施例中，控制透镜阵列250和物镜阵列241共用公共电极。在图12所示的布置中，控制透镜阵列250包括三个电极253、254、255。在一个实施例中，控制透镜阵列250的下游电极255和物镜阵列241的上游电极242形成公共电极。相同的导电板可用于控制透镜阵列250的下游电极255和物镜阵列241的上游电极242。公共电极布置允许特别紧凑的物镜组件。在备选实施例中，控制透镜阵列250的下游电极255与物镜阵列241的上束电极242间隔开。控制透镜阵列250的电极可以与物镜阵列241的电极相隔一定距离。

在图12所示的布置中，控制透镜阵列250包括三个电极253、254、255。在备选实施例中，控制透镜阵列250可以包括例如一个电极或两个电极。

在一个实施例中，控制器50被配置为控制施加到控制透镜阵列250的中间电极254和下游电极255的电压，以便调整入射的子射束的焦点。子射束的焦点可以使得射束成形阵列262不再是射束限制的(或者是较少射束限制的)。更多或可能全部的子射束电流通过电子光学器件241的射束成形阵列262。

在一个实施例中，控制器50被配置为控制物镜阵列241的物镜以作为加速透镜操作。控制器50可以控制施加到物镜阵列241的电极242、243的电压，使得物镜将子射束的电子朝向样品208加速。

在一个实施例中，控制器50被配置为控制物镜阵列241的物镜以作为减速透镜操作。控制器50可以控制施加到物镜阵列241的电极242、243的电压，使得物镜使朝向样品208投射的子射束的电子减速。

控制器50被配置为在电子光学装置41的使用期间调整施加到电极242、243的电压。在一个实施例中，控制器50被配置为控制物镜在加速和减速朝向样品208投射的电子之间切换。

如图12所示，在一个实施例中，电子光学装置41包括子射束形成阵列252。子射束形成阵列252被配置为将电子射束分成包括子射束的电子多射束。因此，子射束形成阵列252从例如来自源201的电子射束产生电子多射束的子射束。在备选实施例中，子射束形成阵列252与电子光学装置41分开设置。电子光学装置41和子射束形成阵列252可以在电子装置40中组合在一起。子射束形成阵列252中的孔径的尺寸可以被确定为最大化所产生的子射束的电流。子射束形成阵列252的几何形状可以有助于确定在泛射模式期间由子射束施加到样品的最高电流。

在一个实施例中，子射束形成阵列252的孔径限定图案。图案可以是栅格。栅格包括规则布置的孔径。备选地，这些孔径可以是不规则布置的。在一个实施例中，栅格是六边形的或直线的。六边形栅格可以允许每单位面积具有更大密度的子射束。来自电子源201的电子射束可以与子射束形成阵列252相互作用以产生多射束布置或子射束阵列。多射束布置(或子射束阵列)可以具有对应于栅格图案的图案，例如其中每个子射束对应于子射束形成阵列252中限定的孔径。

在图12所示的布置中，子射束形成阵列252与控制透镜阵列250相关联。例如，子射束形成阵列252可以与控制透镜阵列250的上游电极253相关联。在一个实施例中，子射束形成阵列252提供控制透镜阵列250的最上游电极252。例如，子射束形成阵列252可以包括连接到上游电极253或与上游电极253整体形成的板。在一个备选实施例中，子射束形成阵列252被提供为与控制透镜阵列250的电极253、254、255物理分离的部件。

如图12所示，在一个实施例中，子射束形成阵列252在控制透镜阵列250的上游。在这样的一个实施例中，电子光学装置41包括检测器240。检测器240可形成为二维检测器阵列，其包括在沿射束路径的位置处的多个检测器元件405，该多个检测器元件405被配置为检测从样品208发射的信号粒子。在一个实施例中，检测器元件405与电子多射束的相应子射束相关联。

如图12所示，在一个实施例中，检测器240的至少一部分位于控制透镜阵列250和样品208之间。也就是说，检测器240可以包括至少两个阵列，每个阵列位于沿着朝向样品的初级射束路径的不同位置处。这样的检测器240的检测器阵列因此可以分布在电子光学装置列的不同位置处，例如作为不同的二维检测器阵列。在一个实施例中，所有检测器阵列都在控制透镜阵列250和样品208之间；即，没有检测器240的检测器阵列位于控制透镜阵列250的上游。在一个实施例中，检测器240的一部分在控制透镜阵列250和样品208之间，而检测器240的一部分在控制透镜阵列250的上游。例如，图5示出了其中检测器240具有控制透镜阵列250上游的检测器阵列(相对于朝向样品208的初级射束或子射束的方向，即，朝向样品208投射的电子的方向)的一个示例。在一个实施例中，所有检测器240都在控制透镜阵列250的上游。

如图12所示，在一个实施例中，检测器240的至少一部分(例如检测器240的检测器阵列)位于射束成形阵列262和样品208之间。例如，如图12所示，在一个实施例中，检测器240与物镜阵列241相关联。检测器240可以采用一个检测器阵列的形式。在不同的布置中，检测器240可以具有多于一个的检测器阵列，其中至少一个检测器阵列位于图12所示的检测器阵列的上游，并且在图12中没有示出附加的检测器阵列。检测器240可以形成样品208上游的电子光学器件241的最终表面。检测器240面向样品208；即，检测器阵列中的检测器元件可以面向样品208。检测器240可以由相对于物镜阵列241和/或射束成形阵列262的下游电极243固定的板支撑。

在一个实施例中，控制器50被配置为控制电子装置40操作以检测由样品208发射的信号粒子。在具有控制器50的电子装置40的这种控制中，当子射束由射束成形阵列262成形时使用多射束。这种成形的子射束可以意味着小于阈值电流的每个子射束的带电粒子(例如，电子)通过射束成形阵列262的相应孔径的。当检查电流被提供给样品208时，信号粒子被检测。当提供泛射电流时，可以不执行检测。即，检测器元件例如由控制器50(或另一控制器)控制为不工作，检测器240的检测器元件被控制为使得它们不发送检测信号和/或由检测器元件产生的检测信号不被处理器处理，该处理器在检查模式期间处理检测器信号。

如图12所示，射束成形阵列262的孔径在尺寸上小于控制透镜阵列250的相应孔径。射束成形阵列262为朝向样品208投射的子射束的电子电流提供限制因素。在检查期间(即，检查模式)，射束成形阵列262优选地靠近样品208，其被配置为成形(例如，限制)子射束。

在一个实施例中，电子装置40作为多装置列装置包括多个电子光学器件241，如附图中所示，例如至少图3，服从下面的说明。这样的多装置列装置可以包括以诸如矩形或六边形图案的阵列布置的多个电子光学装置列。多装置列装置的每个装置列可以以在本文公开的参考图3描述和公开的布置的特征和功能为特征，服从以下差异。这种差异包括具有准直器阵列，诸如集成到物镜阵列组件中的准直偏转器，该物镜阵列组件例如与子射束形成阵列的孔径相关联，优选地在子射束形成阵列的孔径的正下游。每个准直偏转器被分配给多射束的相应子射束。差异可以包括集成到(例如与物镜阵列241相关联)物镜阵列组件中的扫描偏转器阵列。具有扫描偏转器阵列和准直器阵列是有益的，因为此类器件是静电的而不是磁性的。由于磁性器件与多装置列布置的周围装置列的干涉，具有磁性器件的电子光学装置列结构难以集成到多装置列布置中。

在一个实施例中，提供了一种用于向样品208投射电子多射束的方法。该方法可以由控制器50执行。

在一个实施例中，该方法包括使用控制透镜阵列250来操纵电子多射束的相应子射束，该控制透镜阵列250包括用于相应子射束的多个控制透镜。例如，可以控制控制透镜以控制子射束朝向射束成形阵列262的开口角。控制器50控制施加到控制透镜阵列250的电极253、254、255的电压，以便操纵子射束。

在一个实施例中，该方法包括控制控制透镜阵列250以操纵子射束，使得子射束由射束成形阵列262的相应孔径成形。由射束成形阵列262的相应孔径对子射束的这种成形确定了小于阈值电流的每个子射束的电子通过控制透镜阵列250下游的射束成形阵列262的相应孔径；控制透镜阵列250包括用于相应子射束的多个孔径。为了检查样品208，需要较低的电流，使得适合于成形子射束。

在一个实施例中，方法包括控制控制透镜阵列250以操纵子射束，使得至少为阈值电流的子射束的至少一部分通过射束成形阵列262的相应孔径。与例如在检查模式中的检查相比，例如在泛射模式中的泛射需要更高的电流，使得允许更高比例的子射束通过射束成形阵列262。

在一个实施例中，方法包括用光照射样品208的一部分。例如，在一个实施例中，投影系统60用光照射样品208。在一个实施例中，执行(用电子)泛射和用光照射两者以便增加某些缺陷检查的对比度。

在一个实施例中，方法用于制备用于电压对比度测量的样品208。在实施例中，该方法用于准备用于电压对比度测量的样品208并执行电压对比度测量(即，通过检查过程)。在2021年4月22日提交的EP申请21171331.8中公开和描述了用于这样的样品照射和/或用于这样的电压对比度测量的合适的装置和相关方法，该公开至少就能够实现和涉及样品照射、样品电压对比度测量或两者的特征而言通过引用并入本文。

对可控制以某一方式操纵电子射束的部件或元件的部件或系统的引用包括配置控制器或控制系统或控制单元以控制部件以所述方式操纵电子射束，以及可选地使用其它控制器或设备(例如，电压源和/或电流源)以控制部件以这种方式操纵电子射束。例如，在控制器或控制系统或控制单元的控制下，电压源可以电连接到一个或多个部件以向部件施加电势，诸如在非限制列表中的控制透镜阵列250、物镜阵列241、会聚透镜231、校正器、准直器元件阵列和扫描偏转器阵列。可致动部件(诸如载物台)可以是可控的，以使用一个或多个控制器、控制系统或控制单元来控制部件的致动以致动且因此相对于另一部件(诸如射束路径)移动。

本文描述的实施例可以采取沿着射束或多射束路径以阵列布置的一系列孔径阵列或电子光学元件的形式。这种电子光学元件可以是静电的。在一个实施例中，所有的电子光学元件，例如从子射束形成阵列到样品之前的子射束路径中的最后一个电子光学元件，可以是静电的和/或可以是孔径阵列或板阵列的形式。在一些布置中，一个或多个电子光学元件被制造为微机电系统(MEMS)(即，使用MEMS制造技术)。

对上部和下部、上和下、上方和下方的引用应理解为指平行于(通常但不总是垂直)撞击样品208的电子射束或多射束的上游和下游方向的方向。因此，对上游和下游的引用旨在表示与任何存在的重力场无关的关于射束路径的方向。

根据本公开的一个实施例的电子装置可以是对样品进行定性评估(例如，通过/失败)的工具、对样品进行定量测量(例如，特征的尺寸)的工具、或生成样品的映射的图像的工具。评估系统的示例是检查工具(例如，用于标识缺陷)、审查工具(例如，用于分类缺陷)和度量工具、或者能够执行与检查工具、审查工具或度量工具(例如，度量检查工具)相关联的评估功能的任何组合的工具。电子光学装置列可以是评估系统的部件；诸如检查工具或度量检查工具，或电子射束光刻工具的一部分。在此对工具的任何引用旨在涵盖一种装置、设备或系统，该工具包括各种部件，这些部件可以被并置或可以不被并置，并且甚至可以位于分开的房间中，尤其是例如用于数据处理元件。

术语“子射束”和“子束”在本文中可互换地使用，并且被理解为包括通过分割或分裂母体辐射束而从母体辐射束导出的任何辐射束。术语“操纵器”用于包括影响子射束或子束的路径的任何元件，诸如透镜或偏转器。

对沿射束路径或子射束路径对准的元件的引用应理解为意指相应元件沿射束路径或子射束路径定位。

虽然已经结合各种实施例描述了本发明，但是通过考虑这里公开的本发明的说明书和实践，本发明的其它实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。说明书和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真实范围和精神由所附权利要求和条款指示。

提供了多个条款：条款1：一种用于带电粒子装置的带电粒子光学设备，所述带电粒子装置被配置为向样品投射带电粒子多射束，所述带电粒子光学设备包括：控制透镜阵列(或上游透镜阵列)，包括多个控制透镜(或上游透镜)，所述多个控制透镜(或上游透镜)被配置为调整带电粒子多射束的相应子射束的带电粒子光学参数，以用于由相应的下游物镜(或下游透镜阵列的下游透镜、定位在所述透镜阵列(控制透镜阵列)下游的所述下游透镜阵列)聚焦；射束成形孔径阵列，位于所述控制透镜阵列(或上游透镜阵列)的下游，包括用于所述相应子射束的多个孔径；以及控制器，被配置为控制所述控制透镜阵列(或上游透镜阵列)，使得所述控制透镜(或上游透镜)选择性地(a)操纵所述相应子射束，使得所述相应子射束由所述射束成形孔径阵列的所述相应孔径成形，使得小于阈值电流的每个子射束的带电粒子通过所述射束成形孔径阵列的所述相应孔径，以及(b)操纵所述相应子射束，使得至少为所述阈值电流的所述子射束的至少一部分通过所述射束成形孔径阵列的所述相应孔径，理想地，所述阈值电流是泛射阈值。

条款2：根据条款1所述的带电粒子光学设备，包括：物镜阵列，位于所述控制透镜阵列的下游，包括多个物镜，所述多个物镜被配置为当所述子射束由所述射束成形孔径阵列成形时将相应子射束聚焦在所述样品上(其中所述物镜阵列是所述上游透镜阵列，并且所述上游透镜阵列是所述控制透镜阵列)。

条款3：根据条款2所述的带电粒子光学设备，其中所述射束成形孔径阵列与所述物镜阵列相关联。

条款4：根据条款2或3所述的带电粒子光学设备，其中所述射束成形孔径阵列在所述物镜阵列的下游。

条款5：根据条款2至4中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述控制透镜阵列与所述物镜阵列相关联，优选地与所述物镜阵列相邻。

条款6：根据条款5所述的带电粒子光学设备，其中所述控制透镜阵列和所述物镜阵列共用公共电极。

条款7：根据条款2至6中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述控制器被配置为控制所述物镜阵列的所述物镜以作为加速透镜操作。

条款8：根据条款2至7中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述控制器被配置为控制所述物镜阵列的所述物镜以作为减速透镜操作。

条款9：根据前述任一项条款所述的带电粒子光学设备，其中所述控制器被配置为控制所述控制透镜，以将所述相应子射束聚焦到所述控制透镜阵列的下游的相应的中间焦点。

条款10：根据条款9所述的带电粒子光学设备，其中所述中间焦点在所述控制透镜阵列和所述样品之间。

条款11：根据前述任一项条款所述的带电粒子光学设备，其中所述控制器被配置为控制所述控制透镜以聚焦所述相应子射束，以例如减小所述子射束在所述射束成形孔径阵列处的横截面，使得各个射束的所述横截面小于所述射束成形孔径阵列的相应射束成形孔径的横截面。

条款12：根据前述任一项条款所述的带电粒子光学设备，包括：检测器阵列，所述检测器阵列包括多个检测器元件，所述检测器元件被配置为检测从所述样品发射的信号粒子。

条款13：根据条款12所述的带电粒子光学设备，其中所述检测器元件与所述带电粒子多射束的相应子射束相关联。

条款14：根据条款13所述的带电粒子光学设备，其中所述检测器阵列的至少一部分位于所述控制透镜阵列和所述样品之间。

条款15；根据条款13或14所述的带电粒子光学设备，其中所述检测器阵列的至少一部分位于所述射束成形孔径阵列和所述样品之间。

条款16：根据条款12至15中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述检测器阵列的至少一部分在所述控制透镜阵列的上游。

条款17：根据前述任一项条款所述的带电粒子光学设备，其中所述控制器被配置为使得当所述控制透镜选择性地操纵所述相应子射束，使得至少为阈值电流的所述子射束的每个子射束通过所述射束成形孔径阵列的所述相应孔径时，基本上所有的每个子射束通过所述射束成形孔径阵列的所述相应孔径。

条款18：根据前述任一项条款所述的带电粒子光学设备，其中所述射束成形孔径阵列的所述孔径在尺寸上小于所述控制透镜阵列的所述相应孔径。

条款19：根据前述任一项条款所述的带电粒子光学设备，其中当所述子射束由所述射束成形孔径阵列的所述相应孔径成形时，所述阈值电流是所述子射束的电流的三倍，使得小于所述阈值电流的每个子射束的带电粒子通过所述射束成形孔径阵列的所述相应孔径。

条款20：根据前述任一项条款所述的带电粒子光学设备，包括子射束形成阵列，被配置为将带电粒子射束分成包括所述子射束的所述带电粒子多射束。

条款21：根据条款20所述的带电粒子光学设备，其中所述子射束形成阵列与所述控制透镜阵列相关联。

条款22：根据条款21所述的带电粒子光学设备，其中所述子射束形成阵列在所述控制透镜阵列的上游。

条款23：根据条款21所述的带电粒子光学设备，其中所述子射束形成阵列提供所述控制透镜阵列的最上游电极。

条款24：根据前述任一项条款所述的带电粒子光学设备，其中所述带电粒子是电子。

条款25：一种带电粒子装置，包括：带电粒子源，被配置为发射带电粒子射束；以及根据条款1至19中的任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述带电粒子光学设备包括子射束形成阵列，所述子射束形成阵列被配置为将所述带电粒子射束分成包括所述子射束的带电粒子多射束。

条款26：根据条款25所述的带电粒子装置，其中所述子射束形成阵列与所述控制透镜阵列相关联。

条款27：根据条款26所述的带电粒子装置，其中所述子射束形成阵列在所述控制透镜阵列的上游。

条款28：根据条款26所述的带电粒子装置，其中所述子射束形成阵列提供所述控制透镜阵列的最上游电极。

条款29：根据条款25至28中任一项所述的带电粒子装置，被配置为使得当至少为所述阈值电流的所述子射束的至少一部分通过所述射束成形孔径阵列的所述相应孔径时，所述样品上的带电粒子的电流大于当所述子射束由射束成形孔径阵列的所述相应孔径成形使得小于所述阈值电流的每个子射束的带电粒子通过所述射束成形孔径阵列的所述相应孔径时的带电粒子的电流。

条款30：根据条款25至29中任一项所述的带电粒子装置，其中所述控制器被配置为控制所述带电粒子装置操作以在所述子射束由所述射束成形孔径阵列成形为使得小于所述阈值电流的每个子射束的带电粒子通过所述射束成形孔径阵列的所述相应孔径时，使用所述多射束来检测由所述样品发射的信号粒子。

条款31：根据条款25至30中任一项所述的带电粒子装置，其中所述控制器被配置为控制所述带电粒子装置以在至少为所述阈值电流的所述子射束的至少一部分通过所述射束成形孔径阵列的所述相应孔径时执行对所述样品的表面的泛射。

条款32：一种用于向样品投射带电粒子多射束的方法，所述方法包括：使用包括用于相应子射束的多个控制透镜的控制透镜阵列来操纵带电粒子多射束的相应子射束；控制所述控制透镜阵列以操纵所述子射束，使得所述子射束被射束成形孔径阵列的相应孔径成形为使得小于阈值电流的每个子射束的带电粒子通过所述射束成形孔径阵列的所述相应孔径，所述射束成形孔径阵列位于所述控制透镜阵列的下游，包括用于所述相应子射束的多个孔径；以及控制所述控制透镜阵列以操纵所述子射束，使得至少为所述阈值电流的所述子射束的至少一部分通过所述射束成形孔径阵列的所述相应孔径。

条款33：根据条款32所述的方法，包括：用光照射所述样品的一部分。

条款34：根据条款32或33所述的方法，其中所述方法用于制备用于电压对比度测量的样品。

以上描述旨在说明而非限制。因此，对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离以下阐述的权利要求和本文阐述的条款的范围的情况下，可以如所描述的进行修改。

Claims (15)

1.一种用于带电粒子装置的带电粒子光学设备，所述带电粒子装置被配置为向样品投射带电粒子多射束，所述带电粒子光学设备包括：

控制透镜阵列，所述控制透镜阵列包括多个控制透镜，所述多个控制透镜被配置为调整带电粒子多射束的相应子射束的带电粒子光学参数，以用于由相应的下游物镜聚焦；

在所述控制透镜阵列的下游的射束成形孔径阵列，所述射束成形孔径阵列包括用于所述相应子射束的多个孔径；以及

控制器，所述控制器被配置为控制所述控制透镜阵列，使得所述控制透镜选择性地(a)操纵所述相应子射束，使得所述相应子射束由所述射束成形孔径阵列的相应孔径成形，使得小于阈值电流的每个子射束的带电粒子通过所述射束成形孔径阵列的所述相应孔径，以及(b)操纵所述相应子射束，使得至少为所述阈值电流的所述子射束的至少一部分通过所述射束成形孔径阵列的所述相应孔径。

2.根据权利要求1所述的带电粒子光学设备，包括：

在所述控制透镜阵列的下游的物镜阵列，所述物镜阵列包括多个物镜，所述多个物镜被配置为当所述子射束由所述射束成形孔径阵列成形时将相应子射束聚焦在所述样品上。

3.根据权利要求2所述的带电粒子光学设备，其中所述射束成形孔径阵列与所述物镜阵列相关联。

4.根据权利要求2或3所述的带电粒子光学设备，其中所述射束成形孔径阵列在所述物镜阵列的下游。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述控制透镜阵列与所述物镜阵列相关联。

6.根据前述权利要求中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述控制器被配置为控制所述控制透镜，以将所述相应子射束聚焦到所述控制透镜阵列的下游的相应中间焦点。

7.根据权利要求6所述的带电粒子光学设备，其中所述中间焦点位于所述控制透镜阵列和所述样品之间。

8.根据前述权利要求中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述控制器被配置为控制所述控制透镜以聚焦所述相应子射束，以减小所述子射束在所述射束成形孔径阵列处的横截面，使得个体射束的横截面小于所述射束成形孔径阵列的相应的所述射束成形孔径的横截面。

9.根据前述权利要求中任一项所述的带电粒子光学设备，包括：

包括多个检测器元件的检测器阵列，所述多个检测器元件被配置为检测从所述样品发射的信号粒子。

10.根据权利要求9所述的带电粒子光学设备，其中所述检测器元件与所述带电粒子多射束的相应子射束相关联。

11.根据权利要求10所述的带电粒子光学设备，其中所述检测器阵列的至少一部分位于所述控制透镜阵列和所述样品之间。

12.根据前述权利要求中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述控制器被配置为使得：当所述控制透镜选择性地操纵所述相应子射束，使得至少为所述阈值电流的所述子射束的每个子射束通过所述射束成形孔径阵列的所述相应孔径时，每个所述子射束的基本上全部通过所述射束成形孔径阵列的所述相应孔径。

13.根据前述权利要求中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述射束成形孔径阵列的所述孔径在尺寸上小于所述控制透镜阵列的所述相应孔径。

14.根据前述权利要求中任一项所述的带电粒子光学设备，包括子射束形成阵列，所述子射束形成阵列被配置为将带电粒子射束分成包括所述子射束的所述带电粒子多射束。

15.根据前述权利要求中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述阈值电流是泛射阈值。