CN118476003A - 带电粒子装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种带电粒子装置，被配置为沿多射束路径向样品投射多射束带电粒子，带电粒子装置包括：带电粒子源，被配置为向样品发射带电粒子束；带电粒子光学设备，被配置为沿多射束路径向样品投射多射束带电粒子的子射束，该多射束带电粒子的子射束源自带电粒子束；围绕多射束路径的管，被配置为以与地电位的第一电位差操作；以及支撑件，被配置为以与地电位的第二电位差支撑样品，第一电位差和第二电位差具有差值，以便加速朝向样品的多射束带电粒子；其中第一电位差大于第二电位差。

Description

带电粒子装置和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年9月27日提交的EP申请21199203.7的优先权，并且其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本文提供的实施例大体上涉及用于向样品投射多射束带电粒子的带电粒子装置和方法。

背景技术

在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，对衬底或其它物体/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束的着陆电子之间的相互作用导致信号粒子(例如，电子)从表面发射，诸如次级电子、背散射电子或俄歇电子。所产生的信号粒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束，可以跨越样品的表面发射信号粒子。通过从样品表面收集这些发射的信号粒子，图案检查工具可以获得表示样品表面的材料结构的特性的数据。该数据可以被称为图像并且可以被绘制成图像。

相对高能的电子束可从源阴极发射。最终减速步骤可通过将样品偏置到接近源阴极的电压的高压来实现。样品保持器可以被保持在高压处以便偏置样品。这会使任何移动台的设计变得复杂。还存在通过放电损坏样品和工具部件的风险，对此，在相对移动的部件(诸如保持器和移动样品和保持器的台)之间的风险可能更大。

发明内容

本公开的目的在于提供支持带电粒子束以低着陆能量着陆在样品上的实施例，同时降低任何移动台的复杂性并降低损坏样品的风险。

根据本发明的第一方面，提供了一种带电粒子装置，其被配置为沿多射束路径向样品投射多射束带电粒子，带电粒子装置包括：带电粒子源，其被配置为向样品发射带电粒子束；带电粒子光学装置，其被配置为沿多射束路径向样品投射多射束带电粒子的子射束，多射束带电粒子的子射束源自带电粒子束；围绕多射束路径的管，其被配置为以与地电位的第一电位差操作；以及支撑件，其配置为以与地电位的第二电位差支撑样品，第一电位差和第二电位差具有差值，以便加速朝向样品的多射束带电粒子；其中第一电位差大于第二电位差。

根据本发明的第二方面，提供了一种将多射束带电粒子朝向样品投射的方法，该方法包括：发射带电粒子束；使用带电粒子光学装置沿多射束路径将源自带电粒子束的多射束带电粒子的子射束朝向样品投射；使用围绕多射束路径的管加速朝向样品的带电粒子束，其中管以与地电位的第一电位差操作；以及将样品保持在与地电位的第二电位差处；其中第一电位差大于第二电位差

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是示出示例性电子束检查装置的示意图。

图2是示出作为图1的示例性电子束检查装置的一部分的示例性多射束电子装置的示意图。

图3是示例性多射束电子装置的示意图。

图4是包括宏准直器和宏扫描偏转器的示例性电子装置的示意图。

图5是根据一个实施例的示例性多射束电子装置的示意图。

图6是图5的多射束电子装置的一部分的示意图。

图7是根据一个实施例的电子装置的物镜阵列的示意性横截面图。

图8是根据一个实施例的电子装置的控制透镜阵列以及物镜阵列的示意横截面图。

图9是图7或图8的物镜阵列的变型的仰视图。

图10是图7或图8的物镜阵列中并入的检测器的放大示意性横截面图。

图11是检测器的检测器元件的仰视图。

图12为根据一个实施例的示例性电子装置的示意图。

图13为根据一个实施例的示例性电子装置的示意图。

图14为根据一个实施例的示例性电子装置的示意图。

图15为根据一个实施例的示例性电子装置的示意图。

图16为根据一个实施例的示例性电子装置的示意图。

示意图和视图示出了下述部件。然而，附图中描绘的部件并非按比例绘制。

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附图标记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各方面一致的装置和方法的示例。

可以通过显著增加IC芯片上的电路部件(例如，晶体管，电容器，二极管等)的封装密度来实现电子器件的增强的计算能力(其减小了器件的物理尺寸)。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20亿个以上的晶体管，每个晶体管的尺寸小于人毛发的1/1000，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误差也有可能显著影响最终产品的功能。只有一个“致命缺陷”会导致器件故障。制造工艺的目标是提高工艺的总产率。例如，对于50步骤工艺(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芯片制造设备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，则尤其如此。因此，通过检查工具(诸如扫描电子显微镜(“SEM”))进行的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包括扫描设备和检测器装置。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电子光学系统或装置。初级电子与样品相互作用并产生信号粒子，例如次级电子。当扫描样品时，检测装置从样品捕获信号粒子，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电子的多个聚焦的初级射束，即，多射束。多射束的分量射束可以被称为子射束或子束或初级射束阵列。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一个实现方式。

在以下附图描述中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的部件或实体，并且仅描述与各个实施例相关的差异。虽然描述和附图针对的是电子光学系统，但应理解的是，实施例不用于将本公开内容限制于特定的带电粒子。因此，贯穿本文件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是示出示例性电子束检查装置100的示意图。图1的电子束检查装置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(多个)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(多种)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。这会产生真空，即，局部气压低于周围环境的压力。负载锁定室20可以连接到负载锁定真空泵系统(未示出)，该系统去除负载锁定室20中的气体颗粒。负载锁定真空泵系统的操作使负载锁定室达到低于大气压的第一压力。达到第一压力后，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。达到第二压力后，样品被传送到电子装置40以由该装置进行检查。电子装置40包括电子光学设备41。电子光学设备41可以是被配置为向样品208投射至少一个电子束的电子光学装置列，和/或被配置为将至少一个电子束聚焦到样品208上的物镜模块。电子光学设备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控制透镜模块。在一个实施例中，电子光学设备包括物镜组件，其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他电子光学部件(诸如检测器阵列和可选地控制透镜阵列)相关联的(例如，集成的)物镜阵列。电子光学设备41可以是用于向样品208投射多射束的多射束电子光学设备41。

控制器50电连接到电子装置40的电子光学设备41的电子光学部件。控制器50可以是被配置为控制电子束检查装置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可以位于电子束检查装置100的组成元件之一中，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设备41的一部分。虽然本公开提供了容纳电子束检查工具的主室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，其是示出示例性电子装置40的示意图，该电子装置40包括多射束电子光学设备41，该多射束电子光学设备41是图1的示例性电子束检查装置100的一部分。电子装置40包括电子源201和投射装置230。电子装置40还包括电动台209和支撑件207(其也可以称为样品保持器)。投射装置230可以称为电子光学设备41。支撑件207由电动台209支撑，以便保持样品208(例如，衬底或掩模)以供检查。电子光学设备41还可以包括检测器240(例如，电子检测设备)。

电子源201可以包括阴极121(未在图2示出，但在图12至图16中示出)和提取器或阳极122(未在图2示出，但在图12至图16中示出)。在操作期间，电子源201被配置为从阴极121发射作为初级电子的电子。初级电子被提取器和/或阳极122提取或加速以形成初级电子束202。

投射装置230被配置为将初级电子束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电子束检查装置100(包括多射束电子装置40)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，即，信号电子的示例。次级电子通常具有≤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，并生成发送给信号处理系统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的信号以便形成图像的电路(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，可以处理包括在信号中的数据，并可从其构造图像。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节。存储器可以是诸如硬盘、闪存驱动器、云存储器、随机存取存储器(RAM)、其它类型的计算机可读存储器等的存储介质。存储器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图像。

信号处理系统280可以包括测量电路系统(例如，模数转换器)以获得检测到的信号粒子的分布。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中的每个初级子射束的对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以在样品208的检查期间移动样品208。至少在样品检查期间，控制器50可使电动台209沿某个方向，优选连续地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，使得它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，诸如上述电子装置40和电子束检查装置100，在此通过引用将其并入。

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被布置成引导光束62，使得光束62进入电子光学设备41和样品208之间。投影组件60可用于将光束62照射在样品208上，以便控制由于诸如光电导、光电或热效应等效应而积累的电荷。在一个实施例中，投影系统60包括光源61。光源61被配置为发射光束62。在一个实施例中，光源61是激光光源。在一个实施例中，投影组件60包括光学系统63，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，其被配置为将光束62更多地聚焦在一个方向而不是正交方向上。在一个实施例中，光学系统63包括反射表面65、66，诸如反射镜。例如，可以提供两个反射面65、66。

关于图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可对应于本文上文或下文中提到的电子装置40(也可称为系统或工具)。

电子源201将电子导向会聚透镜231的阵列(也称为会聚透镜阵列)。电子源201期望是高亮度热场发射器，在亮度和总发射电流之间具有良好的折衷。可能有数十、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，该文献在此通过引用被并入，特别是用于将例如来自源的电子束分成多个子射束的透镜阵列的公开内容，其中阵列为每个子射束提供透镜。会聚透镜阵列中的每个会聚透镜可用于对子射束进行操作。会聚透镜阵列231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。操作期间至少有两个板被保持在不同的电位，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，其中带电粒子的能量在它们进入和离开每个透镜时是相同的，该布置可以被称为单透镜(Einzel lens)。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。

阵列中的每个会聚透镜231将电子引导成相应的子射束211、212、213中，子射束211、212、213被聚焦在会聚透镜阵列下游的相应的中间焦点处。子射束相对于彼此发散。在一个实施例中，在中间焦点处提供偏转器235。偏转器235在子射束路径中被定位在对应的中间焦点的位置处或至少其周围。偏转器235被定位在相关联的子射束的中间图像平面处的子射束路径中或附近。偏转器235被配置为对相应的子射束211、212、213进行操作。偏转器235被配置为将相应的子射束211、212、213弯曲有效量，以确保主射线(其也可以被称为射束轴)基本上垂直地(即，与样品的标称表面基本上成90°)入射到样品208上。偏转器235可称为准直器或准直器偏转器。偏转器235实际上准直子射束的路径，使得在偏转器之前，子射束路径相对于彼此是发散的。在偏转器的下游，子射束路径基本上彼此平行，即，基本上准直。合适的准直器是2020年2月7日提交的EP申请20156253.5中公开的偏转器，该申请在此通过引用关于偏转器对多射束阵列的应用而被并入本文。代替偏转器235或者除了偏转器235之外，准直器可以包括宏准直器270(例如，如图4所示)。因此，下面关于图4描述的宏准直器270可以设置有图3的特征。这通常不如提供准直器阵列作为偏转器235优选。

在偏转器235的下方(即，源201的下游或距源201更远)有控制透镜阵列250。穿过偏转器235的子射束211、212、213在进入控制透镜阵列250时基本上平行。控制透镜预聚焦子射束(例如，在子射束到达物镜阵列241之前对子射束施加聚焦动作)。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241一起操作以提供组合焦距。没有中间焦点的组合操作可以降低像差的风险。

更详细地，期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，物镜上的电位差被改变。希望通过改变物镜上的电位差来部分地改变着陆能量的情况的一个示例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。在该位置的检测器可也是如此。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位差，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率的控制。这种布置不能控制缩小率和/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操作。也就是说，除非可以例如通过更换物镜来调节物镜的机械参数(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。每个控制透镜包括连接到相应电位源的至少一个电极，优选地两个电极(例如，两个或三个电极)。控制透镜阵列250可以包括连接到相应电位源的两个或多个(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可被视为物镜阵列241的电极之外的一个或多个电极。控制透镜阵列250为控制子射束提供了额外的自由度。控制透镜阵列250中包括的电极数目越多，提供的自由度就越大。例如，这些额外的电极可允许着陆能量和/或放大率控制，而不受物镜阵列241的场强影响。因此，在某些设计中，控制透镜可以是物镜的一部分。因此，对此类电极的引用可以是物镜的一部分，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可以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的功能是关于射束的缩小率优化射束开口角和/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。开口角(缩小率)和由控制透镜递送到物镜的射束能量可被认为是子射束的两个自由度，这两个自由度可以由控制透镜用于控制。物镜阵列241可被定位在电子光学系统41的底部或附近。控制透镜阵列250是可选的，但优选地用于优化物镜阵列241上游的子射束。

为了便于说明，本文用椭圆形阵列示意性地描绘透镜阵列(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形状。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操作，并且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具有孔径的多个板。

可选地，在控制透镜阵列250和物镜234的阵列之间设置扫描偏转器阵列260。扫描偏转器阵列260包括用于每个子射束211、212、213的扫描偏转器。每个扫描偏转器被配置为在一个或两个方向上偏转相应的子射束211、212、213，以便在一个或两个方向上跨样品208扫描子射束。

图4是包括宏准直器270和宏扫描偏转器265的示例性电子装置40的示意图。电子源201将电极导向宏准直器270。电子源201期望是在亮度和总发射电流之间具有良好的折衷的高亮度热场发射器。

例如，可以使用定义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)从射束中衍生子射束。射束在遇到控制透镜阵列250时可以分离成子射束，如下所述。子射束在进入控制透镜阵列250时基本上平行。

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，以确保从射束衍生的每个子射束的射束轴基本上垂直地(即，与样品208的标称表面基本上成90°)入射到样品208上。因此每个子射束的路径至少旨在正交于样品208的表面。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可部分或全部由设置在子射束形成阵列的下游的准直器元件阵列替代。每个准直器元件准直相应的子射束。准直器元件阵列可使用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在控制透镜阵列250的上游。准直器元件阵列可以与控制透镜阵列250位于同一模块中。

如图4所示，在一个实施例中，电子光学设备41包括物镜阵列241。物镜阵列241包括多个物镜。物镜阵列241可以是可更换模块。可更换模块可以具有其他电子光学元件，诸如检测器阵列和/或控制透镜阵列。

在宏准直器270下方(即，电子源201的下游或更远离电子源201)处，存在控制透镜阵列250。控制透镜阵列250被配置为在子射束到达物镜阵列之前对子射束施加聚焦动作。预聚焦可以减少子射束的发散或增加子射束的会聚率。控制透镜阵列250和物镜阵列241一起操作以提供组合焦距。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率(即，放大率)和/或控制着陆能量。

控制透镜阵列250可以如上文关于图3所述。

在图4的实施例中，提供了宏扫描偏转器265，以使子射束在样品208上被扫描。不同的子射束对应于射束跨越子射束产生的上游的多射束路径(或带电粒子路径)的不同部分。带电粒子束(或初级射束)可以沿着子射束产生的上游的带电粒子路径。宏扫描偏转器265使射束的相应部分偏转。射束部分的偏转使与相应部分相对应的子射束在样品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，例如具有八个或更多个极。偏转使得从射束中衍生的子射束沿一个方向(例如，平行于单个轴，诸如X轴)或两个方向(例如，相对于两个非平行轴，诸如X轴和Y轴)跨样品208被扫描。宏扫描偏转器265宏观地作用于所有射束，而不是包括偏转元件阵列，每个偏转器元件被配置为作用于射束的不同个体部分。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。可以使用MEMS制造技术形成扫描偏转器阵列。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在控制透镜阵列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，该文献在此通过整体引用并入本文，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子射束在样品表面上的扫描。

在一些实施例中，电子光学设备41还包括子射束形成阵列252。子射束形成阵列252定义射束限制孔径阵列。子射束形成阵列252可以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(可以是板状体)。子射束形成阵列252从源201发射的电子束形成子射束。除了有助于形成子射束的部分之外的射束部分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可以称为子射束限定孔径阵列或上部限束器。子射束形成阵列252的孔径可具有至少10μm、可选地至少20μm、可选地至少50μm、可选地至少100μm和可选地120μm的直径。孔径的节距可等于射束孔径406的孔径的节距。

在一些实施例中，如图4所示，电子光学设备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262。射束成形孔径阵列262限定射束限制孔径阵列。射束成形孔径阵列262可以称为下部限束器、下部射束限制孔径阵列或最终射束限制孔径阵列。射束成形孔径阵列262可以对由上部限束器252限定的射束成形。在仅使用上部限束器252可能会将像差引入射束的情况下，使用两个成形孔径阵列是有益的。射束成形孔径阵列262更靠近样品208。射束成形孔径阵列262的使用有益地有助于减少(如果没有消除的话)这种像差。这种射束成形孔径阵列262的性能可以随着靠近样品208而提高。射束成形孔径阵列262可以包括具有多个孔径的板(可以是板状体)。射束成形孔径阵列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，射束成形孔径阵列262可以在物镜阵列241的至少一个电极(可选地所有电极)的下游。

在一种布置中，射束成形孔径阵列262在结构上与物镜阵列241的电极集成在一起。期望地，射束成形孔径阵列262被定位在低静电场强度区域。每个射束限制孔径与物镜阵列241中的对应物镜对准。这种对准使得来自对应物镜的子射束的一部分可以穿过射束限制孔径并撞击到样品208上。每个射束限制孔径都具有射束限制效果，仅允许入射到射束成形孔径阵列262上的子射束的选定部分穿过射束限制孔径。选定部分可以使得只有穿过物镜阵列中相应孔径的中心部分的相应子射束的一部分到达样品。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。

本文所述的任何电子装置40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发射的次级电子和/或背散射电子，这些电子可以是信号电子的类型。检测器240的示例性构造如图7所示，下面将参考图8至图10进行更详细的描述。

图5示意性地描绘了根据一个实施例的电子装置40。与上述相同的特征被赋予相同的附图标记。为了简洁起见，这些特征不再参照图5进行详细描述。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包括会聚透镜阵列231，或至少一个射束限制孔径阵列。(在一种布置中，宏准直器可以位于会聚透镜阵列或至少射束限制阵列的上游。)会聚透镜阵列231(或至少射束限制孔径阵列)从来自源201的入射射束产生多个子射束。(注意，如果物体231是没有任何透镜功能的射束限制孔径阵列，则透镜功能可以由宏会聚器270承担)。可能有数十、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，该文献在此通过引用并入，特别是用于将电子束分成多个子射束的透镜阵列的公开内容，其中阵列为每个子射束提供透镜。会聚透镜阵列231可采用至少两个板的形式，充当电极，每个板中的孔径彼此对准，并与子射束的位置相对应。在操作期间，至少两个板被保持在不同的电位，以实现所需的透镜效应。

在一种布置中，会聚透镜阵列231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，这种布置可以称为单透镜。因此，色散仅发生在单透镜本身内(透镜的入口和出口电极之间)，从而限制了离轴色差。当会聚透镜的厚度较低(例如，几毫米)时，这种像差的影响很小或可以忽略不计。在一个实施例中，物镜可以具有四个或多个可用作电极的板。

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5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的信号粒子(诸如次级电子)分离。

在一个实施例中，检测器240被配置为参考电子的能量(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发射的信号电子从电极之间的场获得能量。信号电子一旦到达检测器240就具有足够的能量。

图6是图5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包括多个闪烁体元件，诸如荧光条92。每个荧光条92位于电子-光子转换器阵列91的平面内。至少一个荧光条92被布置在朝向样品208投射的两个相邻电子束之间。

在一个实施例中，荧光条92基本沿水平方向延伸(或与子射束的路径正交)。备选地，电子-光子转换器阵列91可以包括荧光材料板，该荧光材料板具有用于投射电子束的开口93。

图6中以虚线表示的投射电子束经由荧光条92之间的开口93穿过电子-光子转换器阵列91的平面，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传输的投射电子束的偏转。相应地，投射电子束可以在水平面上小范围地偏移。偏转器阵列95的下游的射束与偏转器阵列95的上游的射束基本上平行。

在一个实施例中，物镜阵列241包括多个板，用于将样品208中产生的信号电子引导朝向偏转器阵列95。对于相对于投射电子束沿相反方向行进的信号电子，静电偏转器97不会抵消磁偏转器96的偏转。相反，静电偏转器97和磁偏转器96对信号电子的偏转相加。相应地，信号电子被偏转以相对于光轴成一定角度行进，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，信号电子(诸如次级电子)入射时会产生光子。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包括一端，该端被布置在荧光条92之一附近或附接到荧光条92之一，用于将来自荧光条92的光子耦合到光纤98中，另一端部被布置为将来自光纤98的光子投射到光电检测器上。

任何实施例的物镜阵列241可包括至少两个电极，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)对准并沿着子射束路径布置。因此，每个电极都设有孔径，相应的子射束211、212、213通过该孔径传播。

如图7所示，物镜阵列241可以包括两个电极或者三个电极，或者可以具有更多电极(未示出)。仅具有两个电极的物镜阵列241可以具有比具有更多电极的物镜阵列241更低的像差。三电极物镜可以在电极之间具有更大的电位差，从而实现更强的透镜。附加电极(即两个以上电极)提供用于控制电子轨迹的附加自由度，例如，以聚焦次级电子以及入射射束。可以考虑使用这种附加电极来形成控制透镜阵列250。双电极透镜相对于单透镜的优势在于，入射射束的能量不一定与出射射束相同。有利的是，这种双电极透镜阵列上的电位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之间的距离，在相邻电极中绝缘结构可以如下所述的定位。

优选地，物镜阵列241中提供的每个电极都是板。电极也可以被描述为平板。优选地，每个电极都是平面的。换句话说，每个电极优选地被提供为呈平面形式薄的平板。当然，电极不需要是平面的。例如，由于高静电场的力，电极可能会弯曲。最好提供平面电极，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。平面电极也可能是优选的，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束缩小大于10倍，理想地在50至100倍或更大的范围内。

检测器240用于检测信号电子，例如从样品208发射的次级电子和/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也可以称为检测器阵列或传感器阵列，并且术语“检测器”和“传感器”在整个申请中可互换使用。

在一个实施例中，电子光学设备41被配置为向样品208投射电子束。电子光学设备41可以包括物镜阵列241。电子光学设备41可以包括检测器240。物镜阵列(即，物镜阵列241)可以与检测器阵列(即，检测器240)和/或任何射束(即，子射束)相对应。如将参考图9所述，检测器240可以是检测器元件阵列，每个检测器元件可以与物镜阵列241的板中的孔径相关联。

图8是横截面视图中的例如图4的电子光学设备41的一部分的示意图，图8示出了物镜阵列241和控制透镜阵列250的特写视图。如图8所示，在一个实施例中，射束成形孔径阵列262与物镜阵列241相关联。射束成形阵列262可以在物镜阵列241的下游。例如，射束成形孔径阵列262可以包括附接到物镜阵列241的电极(优选为物镜阵列241的下游电极243)的板。射束成形孔径阵列262的板可以与物镜阵列241的电极(优选为物镜阵列241的下游电极243)一体形成。备选地，射束成形孔径阵列262可以与物镜阵列241成一定距离。射束成形孔径阵列262可以作为与物镜阵列241的电极242、243中的任一个电极分开的部件而被形成。

如图8所示，在一个实施例中，射束成形孔径阵列262位于物镜阵列241的下游。在备选实施例中，射束成形孔径阵列262还位于上游，诸如甚至位于物镜阵列241的上游。例如，射束成形孔径阵列262可以连接到物镜阵列241的上游电极242或与其一体形成。在一个实施例中，射束成形孔径阵列262位于物镜阵列241和控制透镜阵列250之间。

如图8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可被视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的附加电极允许用于控制子射束的电子光学参数的其他自由度。在一个实施例中，控制透镜阵列250可被视为附加于物镜阵列241的电极，从而实现物镜阵列241的相应物镜的附加功能。在一种布置中，这种电极可被视为物镜阵列的一部分，从而为物镜阵列241的物镜提供附加功能。在这种布置中，控制透镜被视为对应物镜的一部分，甚至在控制透镜仅被称为物镜的一部分的程度上也是如此。

如图8所示，在一个实施例中，控制透镜阵列250和物镜阵列241共用一个公共电极。在图8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。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可以使用相同的导电板。公共电极布置允许特别紧凑的物镜组件。在一个备选实施例中，控制透镜阵列250的下游电极255与物镜阵列241的上游电极242相距一定距离。控制透镜阵列250的电极可以与物镜阵列241的电极分开。

在图8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。控制透镜的每个附加板或电极可以使控制透镜阵列250具有附加的自由度。

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，以便调整入射子射束的焦点。

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，使得物镜将投射朝向样品208的子射束的电子减速。控制器50被配置为在使用电子光学设备41期间调整施加到电极242、243的电压。

如图8所示，在一个实施例中，电子光学设备41包括子射束形成阵列252。子射束形成阵列252被配置为将电子束分裂成包括子射束的多射束电子。因此，子射束形成阵列252从例如来自电子源201的电子束生成多射束电子的子射束。在一个备选实施例中，子射束形成阵列252与电子光学设备41分开提供。电子光学设备41和子射束形成阵列252可以在电子装置40中组合在一起。

在图8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253一体形成的板。在一个备选实施例中，子射束形成阵列252作为与控制透镜阵列250的电极253、254、255物理上分离的部件而被提供。

如图8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。如图8所示，在一个实施例中，电子光学设备41包括检测器240。检测器240可以形成为检测器阵列，该检测器阵列包括位于沿射束路径上的位置处的多个检测器元件405，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与多射束电子的相应子射束相关联。

如图8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208的初级射束路径上的不同位置处。因此，这种检测器240的检测器阵列可以分布在电子光学装置列的不同位置处，例如作为不同的检测器阵列。在一个实施例中，所有检测器阵列位于控制透镜阵列250和样品208之间；也就是说，检测器240的任何检测器阵列都不位于控制透镜阵列250的上游。在一个实施例中，检测器240的一部分位于控制透镜阵列250和样品208之间，并且检测器240的一部分位于控制透镜阵列250的上游。例如，图6示出了检测器240具有位于控制透镜阵列250的上游(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)的检测器阵列的一个示例。在一个实施例中，检测器240的全部位于控制透镜阵列250的上游。

如图8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)位于射束成形孔径阵列262和样品208之间。例如，如图8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可以具有一个以上检测器阵列。至少一个检测器阵列位于图8所示的检测器阵列的上游，即，直接面向正在使用的样品。这种位于设备41的最靠近正在使用的样品的表面的上游的检测器阵列(例如，附加的检测器阵列)未在图8中示出。如上所述，检测器240可以形成样品208上游的电子光学设备41的最终表面。检测器240面向样品208；也就是说，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的下游电极243和/或射束成形孔径阵列262固定的板来支撑。

在一个实施例中，控制器50被配置为控制电子装置40进行操作以检测由样品208发射的信号粒子。如图8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。具有较小尺寸的孔径的射束成形阵列262使得射束成形阵列262能够对由子射束形成阵列252产生的下游射束进行成形。射束成形孔径阵列262为投射朝向样品208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)，射束成形孔径阵列262(优选地靠近样品208)被配置为对子射束进行成形(例如，限制)。

下面描述了一个示例性检测器240。然而，对检测器240的任何引用可以是单个检测器(即，至少一个检测器)或多个检测器，例如，沿多射束路径(或例如多射束的路径)定位，视情况而定。检测器240可以包括检测器元件405(例如，传感器元件，诸如捕获电极)。检测器240可以包括任何适当类型的检测器。例如，可以使用捕获电极(例如，用于直接检测电子电荷)、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可以是下面关于图9至图11描述的检测器。

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被配置为靠近样品208。检测器240可能非常靠近样品208。备选地，检测器240和样品208之间可能存在较大的间隙。检测器240可以被定位在设备中，以便面向样品208。备选地，检测器240可以被定位在电子光学设备41中的其他位置，使得电子光学设备面向样品208的部分不是检测器，因此不是检测器。例如，检测器240至少可以具有与物镜阵列241的电极相关联的部分。

对于图2至图5所示类型的多射束系统，优选地，电子光学装置列与样品208之间的距离小于或等于约50μm。该距离被确定为样品208面向电子光学装置列的表面与电子光学装置列面向样品208的表面之间的距离。

图9是检测器240的仰视图，检测器240包括基板404，基板404上设置有多个检测器元件405，每个检测器元件405围绕射束孔径406。射束孔径406可以通过蚀刻基板404来形成。在图9所示的布置中，射束孔径406为六边形密集堆叠的阵列。射束孔径406也可以以不同的方式布置，例如以矩形阵列布置。图9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叠。检测器元件405可以以矩形阵列或六边形阵列布置(注意：射束布置可以称为多射束布置。这些布置可以称为多射束的栅格)。

在一个实施例中，射束孔径406具有至少20μm、可选至少50μm、可选至少100μm、可选至少200μm和可选210μm的节距P。节距越大，射束孔径406的直径d越大。在一个实施例中，射束孔径406具有最多1000μm、可选最多500μm和可选最多250μm的节距P。射束孔径406的节距定义投射朝向样品208的多射束子射束(或多射束电子)的子射束的节距。在一个实施例中，多射束电子的子射束具有至少50μm、可选至少100μm、可选至少200μm和可选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的直径d至少为10μm，可选地至少为20μm。在一个实施例中，射束孔径406的直径d最多为100μm，可选地最多为50μm，可选地最多为30μm。较小的直径d提高分辨率，从而可以检测到较小的缺陷。

图10以较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的最底表面，即，最靠近样品208。在检测器元件405和基板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逻辑层407中。

布线层408被设置在基板404的背面或内部，并通过贯穿基板的通孔409连接到逻辑层407。贯穿基板的通孔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，则仅需要少量的硅通孔即可提供数据总线。布线层408可以包括控制线、数据线和电源线。值得注意的是，尽管有射束孔径406，但仍有足够的空间用于所有必要的连接。检测模块402也可以使用双极或其他制造技术来制造。可以在检测器240的背面上提供印刷电路板和/或其他半导体芯片。

上述集成检测器阵列在与具有可调着陆能量的工具一起使用时特别有利，因为信号电子(例如，次级电子)的捕获可针对一系列着陆能量进行优化。

检测器240可通过将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或电子光学设备41的其他部件中允许检测关于多个相应子射束发射的电子。CMOS芯片优选地定向为面向样品(因为样品与电子光学装置列底部之间的距离很小(例如，50μm或更小))。在一个实施例中，用于捕获信号电子的检测器元件405形成在CMOS器件的表面金属层中。检测器元件405可形成在其他层中。CMOS的电源和控制信号可通过硅通孔连接到CMOS。为了稳固性，优选使用具有孔的无源硅基板来屏蔽CMOS芯片免受高电场的影响。

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，使得物镜阵列240的基本上所有区域(孔径除外)都被检测器元件405占据。附加地或备选地，每个检测器元件405的直径基本上等于阵列节距(即，上文关于物镜组件241的电极描述的孔径阵列节距)；优选地，用电隔离材料将检测器元件分开。因此，每个检测器元件的直径可以小于约600μm，并且优选地在约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的外形是圆形，但可以将其制成正方形以最大化检测面积。此外，可以最小化贯穿基板的通孔409的直径。电子束的典型尺寸在5至15微米的数量级。

在一个实施例中，单个检测器元件405围绕每个射束孔径406。在另一个实施例中，多个检测器元件405围绕每个射束孔径406提供。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生成独立信号。检测器元件405可以被径向地划分。检测器元件405可以形成多个同心环或环形。检测器元件405可以按角度划分。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按角度地或以任何其他方便的方式分开。

然而，检测器元件405的表面越大，寄生电容就越大，因此带宽越低。因此，可能期望限制检测器元件405的外径。尤其是在较大的检测器元件405仅提供稍大的检测效率，但提供明显更大的电容的情况下。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的外径越大，也可能导致串扰越大(对相邻孔的信号的敏感性)。这也可以成为使检测器元件405的外径变小的原因。特别是在较大的检测器元件405仅提供稍大的检测效率，但串扰却明显较大的情况下。

由检测器元件405收集的电子电流被放大，例如通过诸如TIA的放大器。

检测器可设置有多个部分，更具体地说，多个检测部分。包括多个部分的检测器可与子射束211、212、213之一相关联。因此，一个检测器240的多个部分可被配置为检测与初级射束(其可另外称为子射束211、212、213)之一相关的、从样品208发射的信号粒子。换句话说，包括多个部分的检测器可与物镜组件的至少一个电极中的孔径之一相关联。更具体地说，包括多个部分的检测器405可围绕单个孔径406布置，如图11所示，其提供了这种检测器的一个示例。

如图11所示，检测器元件405包括内检测部分405A和外检测部分405B，在检测器元件405中定义并配置了用于通过电子束的孔径406。内检测部分405A围绕检测器的孔径406。外检测部分405B在内检测部分405A的径向外侧。检测器的形状可以大致为圆形。因此，内检测部分和外检测部分可以是同心环。因此每个部分都是同心环。

在一个实施例中，物镜阵列241是可更换模块，可以单独使用，也可以与其他元件(诸如控制透镜阵列250和/或检测器240和/或射束成形孔径阵列262和/或子射束形成阵列252)组合使用。在一种布置中，整个电子光学设备41可以是可更换的。可更换模块可以是现场可替换的，即，现场工程师可以将模块换成新模块。在一个实施例中，工具内包含多个可更换模块，并且可以在可操作和不可操作位置之间更换，而无需打开电子装置40。

在一个实施例中，可更换模块包括电子光学部件，具体地可以是电子光学设备，其位于允许致动以定位部件的台上。在一个实施例中，可更换模块包括台。在一种布置中，台和可更换模块可以是工具40的整体部分。在一种布置中，可更换模块限于台和其支撑的设备，例如电子光学设备。在一种布置中，台是可移除的。在一种备选设计中，包括台的可更换模块是可移除的。电子装置40中用于可更换模块的部分是可隔离的，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。可以操作阀以将阀之间的环境分别与阀的上游真空和下游真空隔离，从而使得可更换模块能够从电子装置40中移除，同时保持电子装置40与可更换模块相关联的部分的上游和下游的真空。在一个实施例中，可更换模块包括台。台被配置为相对于射束路径支撑诸如电子光学设备的设备。在一个实施例中，模块包括一个或多个致动器。致动器与台相关联。致动器被配置为相对于射束路径移动设备。这种致动可用于使设备和射束路径关于彼此对准。

在一些实施例中，提供一个或多个像差校正器，从而减少子射束中的一个或多个像差。一个或多个像差校正器可在任何实施例中提供，例如作为电子光学设备的一部分，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，至少一个子集的像差校正器中的每一个像差校正器被定位在中间焦点中的相应一个中间焦点中或与其直接相邻(例如，在中间图像平面中或相邻于中间图像平面)。子射束在焦平面(诸如中间平面)中或焦平面附近具有最小的横截面积。这为像差校正器提供了比其他可用地方(即，中间平面的上游或下游)更多的空间(或比在没有中间图像平面的备选布置中可用的空间更多)。

在一个实施例中，被定位在中间焦点(或中间图像平面)中或直接邻近于中间焦点的像差校正器包括偏转器，用于校正对于不同射束似乎处于不同位置的源201。校正器可用于校正由源引起的宏观像差，这些像差会妨碍每个子射束与对应物镜之间的良好对准。

像差校正器可以校正妨碍正确装置列对准的像差。这种像差还可能导致子射束和校正器之间的对准不良。为此，可能期望将像差校正器附加地或备选地定位在会聚透镜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集成或直接相邻)。这是期望的，因为在会聚透镜231处或附近，像差尚未导致对应子射束的偏移，因为会聚透镜垂直靠近射束孔径或与射束孔径重合。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，子射束在该位置处具有相对较大的截面积和相对较小的节距。像差校正器可以是基于CMOS的单独可编程偏转器，如EP2702595A1中所公开的，或者可以是多极偏转器阵列，如EP2715768A2中所公开的，其中两个文件中对子束操纵器的描述在此通过引用并入。

在一些实施例中，至少一个子集的像差校正器中的每一个像差校正器都与物镜阵列241集成或直接相邻。在一个实施例中，这些像差校正器减少了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集成或直接相邻，以用于相对于例如样品208扫描子射束211、212、213。在一个实施例中，可以使用US2010/0276606中描述的扫描偏转器，该文献在此通过引用全部并入本文。

图12是根据一个实施例的示例性电子装置40的示意图。电子装置40被配置为沿着电子多射束路径朝向样品208投射多射束电子。多射束路径，即，多射束带电粒子所遵循的路径，例如带电粒子路径，可以被认为从源延伸到样品，可以包括与从源201发射的初级电子束的路径相对应的初级多射束路径(或初级射束路径、初级射束的路径、带电粒子束的路径或带电粒子束路径)，并且期望是到样品208的多射束电子(或子射束211、212、213)的路径。多射束路径，特别是多射束的路径，可以包括与从初级电子束衍生的子射束的路径相对应的电子子射束路径。即，带电粒子从源到样品的路径包括带电粒子束(或初级射束)的路径和多射束(或多个子射束)的多射束路径。

以上描述的电子装置40的特征不再重复描述，以便避免重复。在一个实施例中，电子装置40包括源201、宏准直器270、宏偏转器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262，如以上参考图4所述。宏准直器270、宏偏转器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262可以被包括在电子光学设备41中。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262可以集成在一起，例如在以上参考图8所述的电子光学设备41中。多射束(或多个子射束)的路径可以是子射束形成阵列252的下游。初级射束路径可以在子射束形成阵列252的上游。电子装置40可以例如在电子光学设备41中具有检测器240。

如图12所示，在一个实施例中，电子装置40包括管70(其也可以称为衬管或增压管)。在一个实施例中，管70被布置为围绕多射束路径(其可以称为带电粒子束路径，期望是从源到样品的带电粒子路径)。例如，当沿电子装置40的主轴(即，沿电子束的方向)观察时，管70围绕多射束路径(或带电粒子路径或初级射束路径)。在一个实施例中，管70被配置为仅围绕多射束路径的一部分(或带电粒子路径的一部分，诸如初级射束路径)，即，沿着多射束路径的长度的多射束路径的一部分(即，例如带电粒子路径的初级射束路径部分)。例如，如图12所示，在一个实施例中，管70围绕多射束路径从源201到子射束形成阵列252正上方的部分(其可称为带电粒子路径)。如图13至图16所示，管70可围绕多射束路径的不同(例如，备选)部分，例如，长度(其可称为带电粒子路径的不同部分，诸如：多射束路径；多射束路径的不同部分；或初级射束路径的可沿带电粒子路径具有不同长度的一部分或不同部分。与图12中所示和描述的实施例不同，带电粒子路径的不同部分可在带电粒子设备的不同部分之间延伸)。

在一个实施例中，管70被配置为以与接地的第一电位差(或衬管电位差)操作。管70可以连接到电位源以将管70设置在第一电位差处。管70可以电连接到控制器50。在一个实施例中，管70被配置为将电子束加速朝向样品208。在一个实施例中，控制器50被配置为控制第一电位差。可以控制第一电位差以控制电子束朝向样品208的加速。在实施例中，电子装置40的各个元件的电位受到控制。这些受控元件中的每一个元件都连接到或可连接到电位源。控制器50(或另一个控制器)被配置为控制施加到相应元件的电位。

管70可以处于高电压。例如，第一电位差可以大于100V，可选地至少为200V，可选地至少为500V，可选地至少为1kV，可选地至少为2kV，可选地至少为5kV，可选地至少为10kV，可选地至少为20kV，可选地至少为30kV，并且可选地至少为60kV。当带电粒子带负电(例如，电子)时，管70可以处于高正电压。备选地，当带电粒子带正电时，管70可以处于高负电压。管70被配置为使电子束的电子以高能量穿过电子装置40(即，从源201到样品208)。

在一个实施例中，电子装置40包括支撑件207，例如如上文参考图2所述。在一个实施例中，支撑件207被配置为以与接地的第二电位差(或样品电位差)来支撑样品208。第二电位差不同于第一电位差。在一个实施例中，第一电位差和第二电位差具有差值，以便加速多射束电子朝向样品208。在一个实施例中，控制器50被配置为控制第一电位差和第二电位差。可以控制第一电位差和第二电位差，以便控制电子束朝向样品208的加速。因此，样品电位差和衬管电位差不同；样品和衬管电位差之间的差值可以加速多射束电子朝向样品208。

在一个实施例中，第一电位差大于第二电位差。也就是说，衬管电位与接地的差大于样品与接地的差。第二电位差可以小于第一电位差的一半。在一个实施例中，第二电位差基本上为零。样品208可以保持在接地电位。备选地，样品208可以处于低电压，例如，接近地电位(这可以称为接近电位)。注意，参考样品的电位，地电位可以被认为是指样品处于接近电位。例如，第二电位差可以最多为100V，可选地最多为50V，可选地最多为20V，可选地最多为10V，可选地最多为5V。

本发明的一个实施例期望降低损坏样品208和电子装置40的特征(诸如电子光学设备41，其可能包括非常靠近样品208定位的检测器240)的风险。样品208的较低电压降低了样品208或在样品208的周边环境中发生电击穿的可能性。这可以降低样品208受损的可能性。可以降低电子光学设备41的部件(诸如检测器240，其可能具有精密的电子元件)受损的风险。

在一个实施例中，电子装置40包括电动台209，例如如上文参考图2所述。台209以及台209上的样品208相对于电子装置40(尤其是靠近样品208的特征，诸如检测器240)的移动，可能至少在其环境中存在因放电而损坏的风险。在相对运动期间，台209和电子装置40的元件的定位变化可能会增加这种放电风险。

本发明的一个实施例期望简化电动台209的设计。通过以较低电压提供样品208，电动台209可以类似地处于低电压，例如接地。到电动台209的电气连接设计及其内部的电气连接的设计可以得到简化。特别地，由于电动台209处于较低电压，电动台和接地部件之间发生电气击穿的可能性被降低。因此，由台209支撑的样品208、台209以及靠近台209的电子光学设备41的元件受损的风险有望降低。这减少了专门为高压环境设计连接的需要。

如上所述并如图12所示，在一个实施例中，电子源201包括阴极121和阳极122(其也可以称为提取器或提取电极)。阴极121和阳极122被配置为在它们之间具有电位差的情况下操作。阴极121被配置为例如沿着带电粒子路径发射电子束。阳极122被配置为将电子束加速朝向样品208。注意，该源布置是简化的布置。源201可以具有不同的布置和其他电极，只要源201具有最下游源电极，其在此称为阳极122。

在一个实施例中，提取高能量的电子束。具体地，来自阴极121的电子束可以在源中被加速(例如，通过阳极122)，并且因此被从电子源201提取为高能量电子束，例如沿着带电粒子路径。电子装置40被配置为使得电子束的电子以高能量穿过电子装置40。本发明的一个实施例预期保持对样品208的检查的分辨率。已知仅提取低能量的电子束的备选可能性。这意味着电子束沿着多射束路径(或带电粒子路径)以低能量穿过电子装置40朝向样品208。这可以增加色差和电子-电子相互作用的影响，从而降低分辨率。与这种备选配置相比，本发明的一个实施例预期实现更低的色差和/或更高的分辨率。

在一个实施例中，阴极121被配置为以比管70更低的电压操作。因此，阴极121被配置为以比阴极电位差更低的电压操作。例如，阴极121与接地之间的电位差可以为最多15kV、可选地最多10kV、可选地最多5kV、可选地最多2kV和可选地最多1kV。阴极121可以被配置为以负电压操作。

在一个实施例中，样品208和阴极121之间的电位差小于样品208和管70之间的电位差。阴极121、管70和样品208的电位(例如，样品电位差、阴极电位差和衬管电位差)被控制，使得电子束的电子在到达样品208之前减速。电子装置40被配置为使得电子以低着陆能量(例如，大约1keV的数量级)着陆在样品208上(即，入射在样品208上)。

在一个实施例中，管70和阴极121之间的电位差至少为1kV，可选地至少为2kV，可选地至少为5kV，可选地至少为10kV，可选地至少为20kV，可选地至少为30kV，并且可选地至少为60kV。管70因此被配置为使得电子束的电子以高能量穿过电子装置40。这有助于减少色差和电子-电子相互作用，从而提高分辨率。

在一个实施例中，管70的电位与阳极122相同。备选地，阳极122和管70之间可能存在非零电位差。管70和阳极122之间的电位差可能最多为100V，可选地最多为50V，可选地最多为20V，可选地最多为10V，可选地最多为5V。管70的最上游端是管70最靠近阳极122的部分。管70的最上游端可称为管70的终端71。管70可在其最上游端或终端71处终止于电场较小或没有电场的区域。这可以有助于减少甚至防止这种电场可能对电子束产生的任何透镜效应。

如图12所示，在一个实施例中，管70电连接到阳极122。通过将管70电连接到阳极122，源201和管70之间不形成电场。避免了管70上游的任何不需要的透镜效应。本发明的一个实施例期望避免电子装置40的部件数目过度增加。管70可以与阳极122一起形成。管70和阳极122可以是一体的。这可以简化电子装置40的结构。

备选地，管70可以与源201分离。管70可以沿轴向方向与阳极122保持一定距离。当阳极122和管70处于相同电位时，管70与阳极122之间不形成电场。备选地，当管70与阳极122之间存在电位差时，管70与阳极122之间可以形成电场。在一个实施例中，阳极122与管70之间沿轴向方向的间隙最多为1mm。通过提供较小的间隙，管70与阳极122之间形成的任何电场都特别局限于小区域内。优选地，该小区域远离，即，从多射束电子的多射束路径(带电粒子路径)被去除；也就是说，该小区域远离多射束路径(即，子射束路径)。这可有助于减少电场对电子束的任何不期望的影响。

如图12所示，在一个实施例中，电子光学设备41的至少一部分在管70的最下游端的下游，或管70的末端72。电子光学设备41的位于管70的最下游末端72的下游的一部分或多个部分形成下游设备42(或电子光学组件)。在图12所示的布置中，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262位于管70的末端72的下游。下游设备42包括子射束形成阵列252、控制透镜阵列250、物镜阵列241和射束成形孔径阵列262。管70和样品208之间可能存在较大的电位差。下游设备42位于管70和样品208之间。在一个实施例中，下游设备42被配置为对电子束进行减速。

在一个实施例中，末端72(即，管70的最下游端)与下游设备42的最上游静电部件之间的电位差小于衬管电位差(例如，第一电位差)。例如，在图12所示的布置中，下游设备42的最上游部件是子射束形成阵列252。存在备选布置，将在下文中描述。通常，在一个实施例中，下游设备42的最上游部件可以是上游板或相关联的板，其中定义了用于多射束电子的子射束路径的孔径阵列。上游板(或相关联的板)可以与管70的末端72相关联。

在一个实施例中，管70的末端72与下游设备42的上游板之间的电位差小于衬管电位差(即，第一电位差)。管70的末端72与下游设备42的最上游静电部件之间的电位差可以最多为100V，可选地最多为50V，可选地最多为20V，可选地最多为10V，可选地最多为5V并且可选地基本上为零。在一个实施例中，下游设备42的最上游静电部件与管70的末端72处于相同的电位。

本发明的一个实施例旨在使电子束穿过电子装置40，而不会对电子束过分地引入不期望的透镜效应。管70的末端72可以位于具有小电场或没有电场的区域。这可以帮助减少或避免管70(例如，末端72)与下游设备42之间(例如，末端72与上游板之间)的电场对电子束产生的任何透镜效应。(注意，下游设备42位于管70与样品208之间)。

如图12所示，在一个实施例中，下游设备42包括多个板，每个板中都限定了用于多射束中电子子射束路径的孔径阵列。多个板包括上游板(或相关联的板)。例如，下游设备可以包括形成子射束形成阵列252、控制透镜阵列250的电极、物镜阵列241的电极和射束成形孔径阵列262的板。在一个实施例中，板的孔径彼此对准。在一个实施例中，至少一个板的孔径形成狭缝。狭缝可以与多射束电子中子射束路径的布置中的子射束线对准。

如图12所示，在一个实施例中，管70，特别是末端72与下游设备42间隔开。末端72与下游设备42之间的间隔可使得更容易替换电子光学设备41的部分或全部。例如，管70的末端72与子射束形成阵列252相距一定距离。在一个实施例中，末端72与电子光学设备41的(沿着朝向样品208的射束路径的)正下游的部件之间的间隙最多为1mm。管70的下游端与下游设备42之间的任何电场可以被限制在一小段距离内(即，管70正下游的间隙长度)，优选远离带电粒子束穿过设备的路径。这种布置可以有助于减少甚至防止末端72和电子光学设备41之间的任何电场的影响。

在备选实施例中，管70电连接到位于管70下游的电子光学设备41，例如，末端72。例如，管70可在结构上连接到相关联的板，例如子射束形成阵列252。管70可与相关联的板集成。

如图12所示，在一个实施例中，宏准直器270包括磁性部件(其也可以称为磁性元件、磁性部件或磁性部分)。磁性部件(例如其在多射束电子的路径上的操作)不受管70的影响。宏准直器270可以位于管70的外部。管70位于宏准直器270的径向内侧，例如相对于带电粒子的路径，该路径是多射束电子的路径，例如在管70的末端72的下游。本发明的一个实施例期望保持(例如，不过度增加)电子装置40的宽度。备选地，管70可以位于宏准直器270的径向外侧；虽然这种布置不太优选，因为整个磁透镜需要处于真空中并被设置在管70的电位。发明人指出，这种布置可能会引入不必要的工程复杂性。因此，使管70在宏准直器270的径向内侧是优选的。

在替代实施例中，宏准直器270包括静电组件。这种静电组件可能受管70的影响，例如，其相对于多射束电子的路径屏蔽了管70外部的静电场。在一个实施例中，宏准直器270的静电组件位于管70内。宏准直器270被配置为作用于电子束而不会受到阻碍，例如，宏准直器270产生的静电场被管70屏蔽。

值得注意的是，存在一个备选实施例，其中静电准直器阵列被提供为集成到电子光学设备41中。准直器阵列(未描绘)可以与射束形成阵列252和/或控制透镜阵列250相关联。在一种布置中，阵列的静电准直器与多射束的子射束的路径相关联。

在一个实施例中，管70包括至少一个部分，每个部分沿着沿多射束路径的不同位置延伸并围绕多射束路径。也就是说，每个部分可以沿着沿带电粒子路径的不同位置延伸并围绕带电粒子路径，诸如初级射束路径和多射束路径中的一个路径的至少一部分。在一个实施例中，宏准直器270邻接管70的至少一个部分。例如，宏准直器270可以位于管70的部分和电子光学设备41的邻接部件之间。在一个实施例中，宏准直器270位于管70的邻接部分之间。管70的邻接部分可以沿相似甚至共同的方向延伸，例如在源和样品之间。不同的部分可以基本上沿着和围绕带电粒子从源到样品的路径和/或带电粒子从源到样品的路径的几何轴延伸。

在一个实施例中，电子装置40包括宏扫描偏转器265。宏扫描偏转器265被配置为偏转电子束的相应部分，例如沿带电粒子路径的电子束。射束的不同部分对应于更下游的不同子射束，例如沿带电粒子路径的下游。因此，宏扫描偏转器265对这些部分的偏转导致待被扫描的电子的相应子射束相对于(例如，在)样品208(上方)的偏转。如图12所示，在一个实施例中，宏扫描偏转器265在管70的末端72的上游。

如图12所示，在一个实施例中，宏扫描偏转器265包括磁偏转器(其也可以称为磁性部件、磁性元件、磁性零件或磁性部分)。磁偏转器，或者至少由磁偏转器产生的磁场，不受管70的影响。也就是说，由磁偏转器产生的磁场作用于沿射束路径的电子上。宏扫描偏转器265可以位于管70的外部。管70可以位于宏扫描偏转器265的径向内侧。本发明的一个实施例预期保持(例如，不过度增加)电子装置40的宽度。备选地，管70可以位于宏扫描偏转器265的径向外侧；虽然这种布置不太优选，因为整个磁扫描偏转器需要处于真空中并被设置在管70的电位。发明人指出，这种布置可能会引入不必要的工程复杂性。因此，使管70在磁扫描偏转器265的径向内侧是优选的。

在一个备选实施例中，可以提供包括偏转器阵列的扫描偏转器来代替宏扫描偏转器。这种偏转器阵列被设置在电子光学设备41内作为扫描偏转器阵列260，如图3所示。这种扫描偏转器的阵列可以与物镜阵列相关联，例如，其中阵列的偏转器与多射束中的每个射束相关联。

在一个实施例中，电子光学设备41的最下游部件与接地之间的电位差(例如相对于地电位)小于第一电位差(即，衬管电位差)。电子光学设备41的位于管70的下游的部件被配置为使电子束减速。电子光学设备41的最下游部件，或者换句话说，在使用中面向样品208的部件，可以具有接近样品208的电位和/或接近接地的电位。在一个实施例中，最下游部件是下游设备42的板。例如，最下游部件可以包括检测器240的至少一部分。

如上所述，电子光学设备41包括物镜阵列241，物镜阵列241包括多个物镜，该多个物镜被配置为将多射束电子的相应子射束聚焦在样品208上。物镜阵列241在管70的下游。下游设备42包括物镜阵列241。下游设备42可称为物镜组件。

管70的末端72位于电场较小或没有电场的区域。优选地，任何产生的电场都远离来自源的射束中的电子路径，例如径向地远离。物镜将子射束聚焦到样品208上。管70不必用于形成将子射束聚焦到样品208上的电场，实际上，避免将像差引入子射束是优选的。

图13是根据一个实施例的示例性电子装置40的示意图。电子装置40被配置为沿着多射束路径(或带电粒子路径)向样品208投射多射束电子。从源到样品的带电粒子路径可以包括带电粒子束的初级射束路径和多射束(即，电子的子射束)的路径。以上参考图12描述的电子装置40的特征不再描述，以便避免重复。下面描述的是通常仅与图12中所示的布置不同的特征。

在一个实施例中，宏扫描偏转器265包括静电部件，期望是宏静电部件。在本布置中，在射束路径的位置处，射束是适合由宏扫描偏转器265操作的单个电子束。这种静电部件的性能可能受到管70的影响，因为例如管70可能会屏蔽由静电部件产生的部分或全部电场。在一个实施例中，管70包括至少一个部分，每个部分沿着沿带电粒子路径的不同位置延伸，围绕初级射束路径和/或多射束路径(或多射束路径并围绕多射束路径)。如图13所示，在一个实施例中，管70包括多个部分70a、70b，多个部分70a、70b沿着多射束路径的不同位置延伸，具体地，沿着初级射束路径的不同位置或部分延伸。每个部分70a、70b围绕带电粒子路径，诸如多射束路径，例如作为初级射束路径或带电粒子路径。管70的每个部分70a、70b在其上端具有终端71，在其下端具有末端72。管70的不同部分可以沿相似甚至共同的方向延伸，例如在源和样品之间。不同部分可以基本上沿着并围绕带电粒子从源到样品的路径和/或共同轴向方向(例如源到样品之间的带电粒子路径的几何轴)延伸。

例如，在图13所示的布置中，管70包括两个部分70a、70b：上游部分70a和下游部分70b。上游部分70a从上游部分70a的终端71延伸。上游部分70a的终端71可以来自源201或来自源201的正下游。下游部分70b延伸至下游部分70b的末端72。下游部分的末端可以位于或靠近相关联的板(例如子射束形成阵列252)或靠近相关联的板的正上游。在一个实施例中，管70的部分的数目大于如图13所示的两个，例如三个、四个或大于四个。如图13所示，在一个实施例中，部分70a、70b被定位成使得它们之间在轴向方向上存在间隙，例如在相邻部分的终端71和末端72之间。备选地，管70的一对或多对相邻部分可以重叠。

如图13所示，在一个实施例中，电子光学设备41包括至少一个位于管70的相邻部分70a、70b之间的静电部件。例如，在图13所示的布置中，宏扫描偏转器265包括静电部件，并且位于管70的相邻部分70a、70b之间。也就是说，静电部件位于相邻部分70a、70b的终端71和末端72之间。不需要增加管70的直径来包围宏扫描偏转器265。本发明的一个实施例期望保持电子装置40的宽度。在两个以上部分的布置中，电子装置40的静电电子光学部件可以位于不同部分的相邻终端71和末端72之间。

位于管70的相邻部分70a、70b之间的静电部件可作用于电子束，而不会受到管70的阻碍；也就是说，没有管屏蔽或至少干扰由部件产生的静电场。在一个实施例中，静电部件与管70的部分70a、70b中的至少一个部分具有相同的电位，静电部件位于这两个部分之间。在一个实施例中，静电部件与管70的两个部分70a、70b具有相同的电位，静电部件位于这两个部分之间，例如如图13所示。这可有助于减少或避免在静电部件附近形成不必要的电场。理想情况下，这有助于减少或防止电子束出现不必要的像差或失真。在一个备选实施例中，静电部件与管70的相邻部分70a、70b(即，静电部件位于其间的间隙任一侧的终端71)之间可以存在相对较小的电位差(例如，不超过几百伏，例如1kV，最好不超过100V)。

在一个实施例中，静电部件在轴向方向上与每个部分70a、70b的距离不超过1mm。任何不需要的电场都可以被限制在较小的轴向距离内，该距离优选地径向远离电子束的路径，以便减少(如果不能防止的话)任何所产生的电场对电子束的影响。

在一个备选实施例中，宏扫描偏转器265的静电部件位于管70内。宏扫描偏转器265被配置为作用于电子束而不会受到管70的阻碍；也就是说，由静电宏扫描偏转器265产生的场可以作用于电子束而不会受到管70的屏蔽和阻碍。然而，该实施例可能不太优选，因为它需要管70的屏蔽内的电连接。

在一种变型中，宏扫描偏转器265可以具有磁性和静电部件。在一种实施例中，该布置可以采用参考图12并如图12所述的形式，其中静电部件位于管70内。在一种备选实施例中，该布置可以采用参考图13并如图13所述的形式，其中磁性部件基本上围绕或甚至包围上游部分70a和下游部分70b之间的静电元件。

图14是根据一个实施例的示例性电子装置40的示意图。电子装置40被配置为沿着多射束路径向样品208投射多射束电子，例如作为从源121到样品208的带电粒子路径的一部分。带电粒子路径可以包括带电粒子束路径和多射束路径。电子装置40的上述特征在此不再描述，以避免重复。在一个实施例中，电子装置40包括源201、会聚透镜阵列231、偏转器阵列235、控制透镜阵列250、扫描偏转器阵列260和物镜阵列241，如上文参考图3或图5和图6描述的实施例所述。这些实施例的特征与参照图4、图12和图13所示和描述的布置的不同之处在于，在管70的末端的上游，即，在管70的最下游部分70n的末端的上游产生电子的子射束(即，多射束电子)。

在该布置中，控制透镜阵列250、扫描偏转器阵列260、物镜阵列241和检测器阵列240可以被包括在电子光学设备41中。控制透镜阵列250、扫描偏转器阵列260和物镜阵列241以及可选地偏转器阵列235可以集成在一起。

如图14所示，在一个实施例中，管70包括至少三个部分70a、70b、70c，它们可称为上游部分70a、中间部分70c和下游部分70b。这些部分可具有如上文参考图13所述的特征。除了图13所示的上游部分70a和下游部分70b之外，图14所示的布置还包括中间部分70c。值得注意的是，图14所示的布置具有沿着并围绕带电粒子路径的初级射束路径的上游部分70a。下游部分70b和中间部分70c分别沿着并围绕多射束路径的不同部分。下游部分70b与多射束的基本上准直的子射束相关联。中间部分70c与多射束的发散子射束相关联，例如在带电粒子从源到样品208的方向上。子射束可以从上游部分70a和中间部分70c之间的带电粒子束产生。

如图13所述，在一个实施例中，电子光学设备41包括位于管70的相邻部分70a、70b、70c之间的至少一个静电部件。如图14所示，在一个实施例中，位于管70的相邻部分70a、70c之间的至少一个静电部件包括会聚透镜阵列231。会聚透镜被配置为将多射束电子的相应子射束的电子引导到相应中间焦点。中间焦点可以与偏转器阵列235相关联，例如如本文后面所述。在一个实施例中，每个会聚透镜对应于沿电子子射束路径的不同板中的多个对应孔径。

在一个实施例中，多射束中的电子的子射束被形成在管70的最下游端的上游。例如，子射束可以在会聚透镜阵列231处产生，优选地，子射束形成阵列可以与会聚透镜阵列的板分离，或者与会聚透镜阵列231的最上游板分离，即，集成到会聚透镜阵列。

在一个实施例中，会聚透镜阵列231的至少一个电极与管70的部分70a、70c中的至少一个部分具有基本上相同的电位，会聚透镜阵列231位于这两个部分之间。也就是说，会聚透镜阵列的电极或板(即，会聚透镜阵列的最上游或最下游电极)可以与管70的相邻部分70a、70c具有相同的电位。如上所述，在一个实施例中，会聚透镜阵列231由三个板阵列231a、231b、231c形成，其中电位差受到控制，使得子射束中的电子在进入相应会聚透镜时与离开相应会聚透镜时具有相同的能量。该透镜布置可以称为单透镜。在一个实施例中，最上游板阵列231a与管70的上游部分70a的末端72具有基本上相同的电位。在一种变型中，在最上游板阵列231a与管70的上游部分70a之间可能存在很小的电位差(例如，不超过100V)。在一个实施例中，最下游板阵列231c与管70的中间部分70c具有基本上相同的电位。在一种变型中，最下游板阵列231c与管70的中间部分70c之间可能存在很小的电位差(例如，不超过100V)。本发明的一个实施例期望最小化管70的部分70a、70b、70c的终端71和末端72处的任何不需要的电场，例如，具体操作或作用于电子的射束和子射束的路径。

如图14所示，在一个实施例中，位于管70的相邻部分70b、70c之间的至少一个静电组件包括偏转器阵列235。在一个实施例中，偏转器被配置为偏转多射束中的电子的相应子射束，以使子射束相对于样品208(例如，在样品208上方)被扫描。在一个实施例中，偏转器被配置为附加地或备选地准直多射束电子的相应子射束。如图14所示，在一个实施例中，偏转器位于包括中间焦点的中间焦平面处或附近。

在一个实施例中，偏转器阵列235的电位与管70的相邻部分70b、70c中的至少一个部分(可选地两个部分)处于基本上相同的电位，偏转器阵列235位于相邻部分70b、70c之间。在一个实施例中，偏转器阵列235的电位与管70的中间部分70c基本上相同。在一种变型中，偏转器阵列235和管70的中间部分70c之间可能存在较小的电位差(例如，不超过100V)。在一个实施例中，偏转器阵列235的电位与管70的最下游部分70b基本上相同。在一种变型中，偏转器阵列235与管70的最下游部分70b之间可能存在较小的电位差(例如，不超过100V)。本发明的一个实施例期望最小化管70的部分70a、70b、70c的终端71和末端72处的任何不必要的电场，例如，具体操作或作用于电子的射束和子射束的路径。

在一个实施例中，偏转器阵列235包括静电部件。通过在管70的部分70b、70c之间提供偏转器阵列235，对偏转器阵列235的操作不受管70的阻碍。偏转器阵列235相对于管70定位，使得管70不会屏蔽由偏转器阵列235产生的静电场，使得偏转器可以对多射束中的电子的子射束进行操作。

图15是根据一个实施例的示例性电子装置40的示意图。电子装置40被配置为沿着多射束路径向样品208投射多射束电子。例如，作为从源121到样品208的带电粒子路径的一部分。带电粒子路径可以包括带电粒子束路径和多射束路径。以上参考图14描述的电子装置40的特征(例如，明确地参考图14描述的以及在图14的描述所涉及的其他实施例中描述的)在以下不再描述，以避免重复。也就是说，下文的描述仅涉及与图14所示和所述的布置的不同之处。

如图15所示，在一个实施例中，电子装置40包括宏扫描偏转器236。宏扫描偏转器236旨在取代偏转器阵列235的功能，例如，准直电极的子射束，用于在样品表面上扫描子射束，以及被定位在子射束的中间焦点处或附近。

在一种布置中，宏扫描偏转器236被配置为偏转子射束，以便使得子射束相对于样品208的表面被扫描，例如在样品208上方。宏扫描偏转器236可以在管70的下游。备选地，宏扫描偏转器236可以在管70的最下游端的上游。

如图15所示，在一个实施例中，宏扫描偏转器236包括磁性部件(也可以称为磁性元件、磁性部件或磁性部分)。宏扫描偏转器236的磁性部件优选地位于管70的外部。管70可以位于宏扫描偏转器236的径向内侧，例如相对于多射束的路径，诸如当沿电子装置40的主轴观察时。

在一个实施例中，下游设备42的最上游静电部件与管70的末端72或下游部分70b处于不同的电位。例如，在图15所示的布置中，管70的正下游的静电部件可以是控制透镜阵列250的上游电极253。管70的下游部分70b可以被配置为以相对于控制透镜阵列250的上游电极253的电位差工作。通过提供电位差(例如通过控制器50)，在电子光学设备41的最上游静电部件和管70的末端72之间产生电场。电场被配置为准直多射束中的电子子射束。电场可以起到被配置为作用于多射束电子的半透镜237的作用，例如作为准直静电透镜，即，通过准直子射束。

如图15所示，并参照图14所述，在一个实施例中，会聚透镜阵列231被配置为聚焦子射束，使得子射束的中间焦点位于管70的末端72和样品208之间。中间焦点可以位于管70和控制透镜阵列250之间。中间焦点的平面可以对应于管70的末端和静电设备41的上部板之间的间隙。管70的下游部分70b的末端72可以被布置为使得半透镜237被配置为作用于中间焦点处或附近的子射束。中间焦点的平面可以对应于磁性宏扫描偏转器236沿子射束路径的位置。

图14所示的布置中，偏转器阵列235可被配置为执行扫描和准直功能。在图15所示的布置中，宏扫描偏转器236可执行扫描功能。由管70的正下游的电场形成的半透镜237可执行准直功能。在这样的布置中，可能不需要提供偏转器阵列235。

在一个实施例中，会聚透镜阵列231的至少一个电极与管70的部分70a、70b中的至少一个部分具有基本上相同的电位，会聚透镜阵列231位于这两个部分之间。如上所述，在一个实施例中，会聚透镜阵列231由三个板阵列231a、231b、231c形成，其中电子在进入和离开每个透镜时具有相同的能量，这种布置可以称为单透镜。在一个实施例中，上游板阵列231a与管70的上游部分70a基本上处于相同的电位。在一种变型中，上游板阵列231a和管70的上游部分70a之间可能存在很小的(例如，不超过100V)电位差。在一个实施例中，下游板阵列231c与管70的下游部分70b基本上处于相同的电位。在一种变型中，下游板阵列231c和管70的下游部分70b之间可能存在很小的(例如，不超过100V)电位差。本发明的一个实施例期望最小化上游部分70a的靠近会聚透镜阵列231的末端72处以及管70的下游部分70b的终端71处的任何不需要的电场。管70的下游部分70b的末端72，例如相对于下游部分70b的末端的下游的下游设备42，被控制以提供邻近末端72的电场，从而形成半透镜237。

在一个实施例中，电子光学设备41的位于管70的正下游的静电部件的电位可与阳极122和/或管70的上游部分70a的电位相似(或相同)。如上所述，可控制管70的下游部分70b与电子光学设备41的位于管70的正下游的静电部件之间的电位差。管70的上游部分70a与管70的下游部分70b之间可能存在电位差。电位差可为至少1kV，可选地至少为2kV，可选地至少为5kV。电位差可为最多10kV，可选地最多为5kV。上游板阵列231a与下游板阵列231c之间可能存在电位差。电位差至少为1kV，可选地至少为2kV，可选地至少为5kV。电位差最多为10kV，可选地最多为5kV。电子在进入和离开会聚透镜阵列231的每个透镜时可能具有略微不同的能量。会聚透镜阵列231基本上用作单透镜阵列。

图16是根据实施例的示例性电子装置40的示意图。电子装置40被配置为沿着多射束路径向样品208投射多射束电子。例如，作为从源121到样品208的带电粒子路径的一部分。带电粒子路径可以包括带电粒子束路径和多射束路径。电子装置40的特征在上文中直接参考图14并参考先前的实施例和附图描述，下文不再描述，以避免重复。下文描述的特征通常与图14中所示的布置不同。值得注意的是，当多射束的子射束发散和准直时，下游部分70b沿着并围绕多射束的子射束。

如图16所示，在一个实施例中，电子装置40包括宏准直器238。宏准直器238可以包括磁性部件。例如，宏准直器238可以包括至少一对磁性线圈。磁性线圈可以被布置成使得电子子束在被投射通过宏准直器238时保持其角度定向。也就是说，宏准直器可以是具有栅格对称角度旋转特性的磁透镜布置(即，零旋转或非旋转特性)，例如相对于射束布置的栅格。因此，旋转位置可以相对于栅格的旋转对称角，例如对于方形栅格为90度，对于六边形栅格为60度。射束布置的旋转(或至少相对于旋转对称角的网状栅格旋转)应被控制，使得宏准直器的上游栅格和下游栅格的旋转位置匹配。宏准直器可以有效地包括两个旋转相反的磁透镜，或两个以上的旋转抵消磁透镜。每个磁透镜对子射束路径的旋转效应彼此抵消，从而基本上抵消另一个透镜的旋转效应，例如相对于网格。因此，透镜布置或透镜布置的至少一部分具有抗旋转特性。宏准直器238可以位于管70的外部。管70可以位于宏准直器238的径向内部。尽管在管内具有磁准直透镜是可能的，但这种布置将带来工程挑战。注意，尽管设想透镜布置可以对射束布置施加零角度旋转，但透镜布置可以对射束布置的路径施加残余角度或栅格对称角度。因此，透镜布置相对于栅格(即射束布置)的旋转对称角施加残余角位移。

如图16所示，在一个实施例中，电子光学设备41包括宏扫描偏转器236。宏扫描偏转器236可以如上文参考图15所述。

在图14所示的布置中，偏转器阵列235可被配置为执行扫描和准直功能。在图16所示的布置中，宏扫描偏转器236可执行扫描功能。宏准直器238可执行准直功能。可能不需要提供偏转器阵列235。管70的下游部分70b可在会聚透镜阵列231和下游设备42之间延伸。在这样的布置中，管70可以有两个部分：上游部分70a和下游部分70b。

如上所述，在一些实施例中，设置一个或多个像差校正器，从而减少子射束中的一个或多个像差，例如由与管70的末端72或终端71或管70的部分70a、70b、70c相关联的场产生的像差。在一个实施例中，下游设备42包括一个或多个像差校正器。附加地或备选地，可以在管70的最下游端的上游设置一个或多个像差校正器。例如，一个或多个像差校正器可以与图14至图16中所示的会聚透镜阵列231相关联。作为另一示例，一个或多个像差校正器可以与图13至图14中所示的偏转器阵列相关联。每个像差校正器可以包括静电部件和/或磁性元件。静电部件可以在管70的下游(例如，被包括在下游设备42中)，或在管70的内部，或在管70的相邻部分之间。磁性部件可以在管70的下游(例如，被包括在下游设备42中)，或者优选地在管70的外部，或者在管70的相邻部分之间。

本发明可应用于各种不同的工具架构。例如，电子装置40可包括多个多射束电子光学装置列。电子光学装置列可包括上述任一实施例或方面中所述的电子光学设备41。作为多个电子光学装置列(或多装置列工具)，设备可以布置成阵列，阵列的数目可为两个至一百个或更多个电子光学装置列。电子装置40可采用如关于图4所述和在图4中描绘的实施例或如关于图5所述和在图5中描绘的实施例。电子光学装置列可以可选地包括源。

在一个实施例中，电子装置40包括如图所示(例如至少图3和图4)的多个电子光学设备，但须遵守以下注释，作为多装置列装置。这种多装置列装置可以包括多个电子光学装置列，这些电子光学装置列被布置成阵列，诸如布置成矩形或六边形图案。多装置列装置的每个装置列可以具有本文中参考图3所示布置的特征和功能。备选地，多装置列装置可以包括多个装置列，这些装置列被布置成阵列，例如具有规则图案，并且包括图4所示和参考图4所述的电子光学设备41的特征和功能，但须遵守以下差异。这些差异包括具有准直器阵列，例如，准直偏转器，例如集成到物镜阵列组件中，例如与子射束形成阵列252的孔径相关联，优选地在子射束形成阵列252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物镜阵列组件中的扫描偏转器阵列，例如与物镜阵列241相关联。具有扫描偏转器阵列和准直器阵列是有益的，因为此类设备是静电的而不是磁性的。具有磁性设备的电子光学装置列架构很难集成到多装置列布置中，尽管这是可能的，因为磁性设备与多装置列布置的周围装置列发生干扰。

在一个实施例中，提供了一种用于向样品208投射多射束电子的方法。

在一个实施例中，该方法包括发射电子束。在一个实施例中，该方法包括利用电子光学设备41向样品208投射由电子束得到的多射束电子的子射束。多射束电子可以用于检测样品208的缺陷。

在一个实施例中，该方法包括使用围绕多射束路径的管70将电子束朝向样品208加速，多射束路径可称为带电粒子路径的至少一部分，可以是初级射束路径和/或多射束路径。管以与接地的第一电位差操作。

在一个实施例中，该方法包括将样品208保持在与接地的第二电位差处。第一电位差大于第二电位差。第二电位差可以基本上为零。

提及可控制以某种方式操纵电子束的部件或元件的部件或系统包括：配置控制器或控制系统或控制单元以控制部件来以所述方式操纵电子束，以及可选地使用其他控制器或设备(例如，电压源和/或电流源)以控制部件以此方式操纵电子束。例如，电压源可以电连接到一个或多个部件以在控制器或控制系统或控制单元的控制下向部件施加电位，部件诸如在非限制性列表中的控制透镜阵列250、物镜阵列241、会聚透镜231、校正器、准直器元件阵列和偏转器阵列235、265。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，可致动部件(诸如台)可以是可控的以致动并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采用一系列孔径阵列或电子光学元件的形式，这些孔径阵列或电子光学元件沿射束或多射束路径布置成阵列；即，沿源和样品之间的带电粒子路径，例如沿初级射束和/或多射束(诸如多个子射束)的路径。此类电子光学元件可以是静电的。在一个实施例中，所有电子光学元件(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)。MEMS是使用微加工技术制造的微型机械和机电元件。例如，在一个实施例中，可更换模块是MEMS模块。

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现场可更换的。现场可更换是指可在保持电子光学工具40所处的真空的同时，移除模块并用相同或不同的模块替换。电子装置40中只有与模块相对应的部分是通风的，以便移除和返回或替换模块。控制透镜阵列250可以与物镜阵列241位于同一模块中，即，形成物镜阵列组件或物镜布置，或者它可以位于单独的模块中。

对上部和下部、向上和向下、上方和下方的引用应理解为是指与撞击样品208的电子束或多射束电子的上游和下游方向(通常但不总是垂直)平行的方向。因此，对上游和下游的引用旨在指与任何现有重力场无关的射束路径的方向。

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(例如，特征的尺寸)进行定量测量的工具或生成样品图的图像的工具。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，用于对缺陷进行分类)和计量工具，或者能够执行与检查工具、审查工具或计量工具相关联的评估功能的任何组合的工具(例如，计量检查工具)。电子光学装置列可以是评估系统的部件；诸如检查工具或计量检查工具，或电子束光刻工具的一部分。本文中对工具的任何引用旨在涵盖设备、装置或系统，该工具包括各种部件，这些部件可以并置或不并置，甚至可以位于单独的房间中，尤其是例如用于数据处理元件。

术语“子射束”和“子束”在本文中可互换使用，并且均应理解为包括通过分割或分裂母辐射束而从母辐射束衍生的任何辐射束。术语“操纵器”用于包括影响子射束或子束路径的任何元件，诸如透镜或偏转器。

对元件沿射束路径或子射束路径对准，应理解为相应元件沿射束路径或子射束路径定位。

虽然本发明已结合各种实施例进行了描述，但本领域技术人员从本文公开的说明书和本发明的实践中可以清楚地看出本发明的其他实施例。说明书和示例仅应视为示例性的，本发明的真正范围和精神由以下权利要求和条款指明。

条款1：一种带电粒子装置，被配置为沿多射束路径向样品投射多射束带电粒子，所述带电粒子装置包括：带电粒子源，被配置为向样品发射带电粒子束(或初级射束路径)(期望地初级射束路径包括从源向所述样品的带电粒子的路径的一部分)；带电粒子光学设备，被配置为沿所述多射束路径向所述样品投射多射束带电粒子的子射束(期望地包括朝向所述样品的所述带电粒子的所述路径的一部分)，所述多射束带电粒子的所述子射束源自所述带电粒子束(期望地所述带电粒子束的所述路径包括朝向所述样品的所述带电粒子的所述路径的一部分)；围绕所述多射束路径的管，被配置为以与地电位(或至少期望地接近地电位的接近电位)的第一电位差操作；以及支撑件，所述支撑件被配置为以与所述地电位的第二电位差(期望地大于所述接近电位)支撑所述样品，所述第一电位差和所述第二电位差具有差值，以便加速所述多射束带电粒子朝向所述样品；其中，所述第一电位差大于所述第二电位差。所述带电粒子朝向所述样品的所述路径能够包括所述多射束的所述路径。所述带电粒子朝向所述样品的所述路径能够包括初级射束(或所述带电粒子束)的路径，期望地所述初级射束在所述多射束的所述路径的上游。所述管能够沿着并围绕所述带电粒子朝向所述样品的所述路径的一部分延伸。所述管能够沿着并围绕单射束和/或所述多射束路径的路径延伸。所述带电粒子束的所述路径的不同部分(例如所述多射束的所述路径和所述初级射束的所述路径)能够与所述管的不同或单独的部分相关。

条款2：一种带电粒子装置，被配置为沿多射束路径朝向样品投射多射束带电粒子，所述带电粒子装置包括：带电粒子源，被配置为沿带电粒子路径向样品发射带电粒子束(或初级射束)，所述带电粒子路径包括初级射束路径(或所述带电粒子束的路径)；带电粒子光学设备，被配置为沿多射束路径朝向样品投射多射束带电粒子的子射束，所述带电粒子路径包括所述多射束路径，所述多射束带电粒子的所述子射束源自所述带电粒子束，期望地所述多射束带电粒子沿着所述多射束路径的下游的所示多射束路径的一部分延伸；围绕所述带电粒子路径(例如，所述初级射束路径)的至少一部分的管，被配置为以与地电位的第一电位差操作；以及支撑件，被配置为以与所述地电位的第二电位差支撑所述样品，并且所述第一电位差和所述第二电位差具有差值，以便将所述多射束带电粒子加速朝向所述样品；其中所述第一电位差大于所述第二电位差。

条款3：根据条款1或2所述的带电粒子装置，其中所述管包括至少一个部分，每个部分沿着沿所述带电粒子路径(例如所述多射束路径)的不同位置延伸并且围绕所述带电粒子路径(例如所述多射束路径)的至少一部分，期望地，所述管包括沿所述带电粒子束的所述路径延伸的至少一个部分，期望地，所述不同部分延伸共同方向，期望地，所述共同方向基本上是所述带电粒子从所述源到所述样品的所述路径和/或所述带电粒子从所述源到所述样品的路径的几何轴。

条款4：根据条款3所述的带电粒子装置，其中所述带电粒子光学设备的至少一部分在所述管的最下游端的下游或者在所述管的至少一部分的下游，所述带电粒子光学设备在所述管的所述最下游端的下游或所述管的至少一部分的下游，期望地所述多射束路径在所述管的所述最下游端的下游或所述管的至少一部分的下游，期望地在所述带电粒子光学设备的所述至少一部分的下游，期望地所述下游设备的一部分，期望地所述下游设备的最上游部分。

条款5：根据条款4所述的带电粒子装置，其中所述管的所述最下游端与所述下游设备的最上游静电部件之间的电位差小于期望地相对于所述地电位的所述第一电位差。

条款6：根据条款4或5所述的带电粒子装置，其中所述下游设备的所述最上游静电部件与所述管的所述最下游端具有相同的电位，期望地所述电位小于所述第一电位差。

条款7：根据条款5所述的带电粒子装置，其中所述下游设备的所述最上游静电部件与所述管的所述最下游端具有不同的电位，使得所述下游设备的所述最上游静电部件与所述管的下游端之间的电场准直所述多射束带电粒子的相应子射束。

条款8：根据条款4至7中任一项所述的带电粒子装置，其中所述下游设备包括上游板(即，所述设备的所述最上游静电部件)，其中定义了用于所述多射束带电粒子的所述子射束的所述路径的孔径阵列。

条款9：根据条款8所述的带电粒子装置，其中所述下游设备包括多个板，每个板中限定了用于所述多射束带电粒子的所述子射束的所述路径的孔径阵列，所述多个板包括所述上游板。

条款10：根据条款9所述的带电粒子装置，其中所述上游板是子射束形成阵列，所述孔径被配置为从来自所述带电粒子源的所述带电粒子束形成所述多射束带电粒子的所述子射束。

条款11：根据条款10所述的带电粒子装置，其中所述多个板包括射束成形孔径阵列，其中限定了用于对所述多射束带电粒子的所述子射束进行成形的射束成形孔径阵列，所述射束成形孔径阵列在所述上游板的下游。

条款12：根据条款4至11中任一项所述的带电粒子装置，其中所述下游设备包括物镜阵列，所述物镜阵列包括多个物镜，所述多个物镜被配置为将所述多射束带电粒子的相应子射束聚焦在所述样品上。

条款13：根据条款4至12中任一项所述的带电粒子装置，其中所述下游设备包括检测器。

条款14：根据条款13所述的带电粒子装置，其中所述检测器包括检测器阵列，所述检测器阵列被包括在所述下游设备的所述板中的一个或多个板中。

条款15：根据条款14所述的带电粒子装置，其中所述检测器阵列包括与所述多射束带电粒子的相应子射束相关联的检测器元件。

条款16：根据条款14或15所述的带电粒子装置，其中所述检测器阵列的至少一部分接近所述样品。

条款17：根据条款13至16中任一项所述的带电粒子装置，其中所述检测器阵列的至少一部分被包括在所述下游设备的最下游板中。

条款18：根据条款13至17中任一项所述的带电粒子装置，其中所述检测器阵列的至少一部分面向所述样品。

条款19：根据条款3至18中任一项所述的带电粒子装置，其中所述带电粒子光学设备包括扫描偏转器，所述扫描偏转器被配置为偏转所述带电粒子束的相应部分，以使所述多射束带电粒子的所述子射束在所述样品上被扫描。

条款20：根据条款19所述的带电粒子装置，其中所述扫描偏转器包括宏扫描偏转器。

条款21：根据条款20所述的带电粒子装置，其中所述宏扫描偏转器包括磁偏转器。

条款22：根据条款21所述的带电粒子装置，其中所述磁偏转器位于所述管的外部。

条款23：根据条款19至22中任一项所述的带电粒子装置，其中所述扫描偏转器包括静电偏转器。

条款24：根据条款19至23中任一项的带电粒子装置，其中所述扫描偏转器包括偏转器阵列，所述偏转器阵列被配置为偏转所述多射束带电粒子的相应子射束，以使所述子射束在所述样品上被扫描。

条款25：根据条款24所述的带电粒子装置，其中所述偏转器还被配置为准直所述多射束带电粒子的相应子射束。

条款26：根据条款19至25中任一项所述的带电粒子装置，其中所述扫描偏转器的至少一部分位于所述管内。

条款27：根据条款19至26中任一项所述的带电粒子装置，其中所述扫描偏转器的至少一部分位于所述管的相邻部分之间。

条款28：根据条款3至27中任一项所述的带电粒子装置，其中所述带电粒子光学设备包括位于所述管的相邻部分之间的至少一个静电部件。

条款29：根据条款28所述的带电粒子装置，其中所述静电部件具有与所述管的所述部分中的至少一个部分基本上相同的电位，所述静电部件位于所述管的所述部分之间。

条款30：根据条款29所述的带电粒子装置，其中所述静电部件包括沿着所述多射束的所述路径的多个板，每个板中限定了用于所述多射束带电粒子的所述子射束的所述路径的孔径阵列，上游板和下游板中的至少一个板与其相邻的所述管的所述部分具有相同的电位。

条款31：根据条款30的带电粒子装置，其中所述上游板是子射束形成阵列，所述孔径被配置为从来自所述带电粒子源的所述带电粒子束形成所述多射束带电粒子的所述子射束。

条款32：根据条款28至31中任一项所述的带电粒子装置，其中位于所述管的相邻部分之间的至少一个静电部件包括会聚透镜阵列，所述会聚透镜阵列被配置为将所述多射束带电粒子的相应子射束的带电粒子引导至相应的中间焦点。

条款33：根据条款32所述的带电粒子装置，还包括被配置为准直所述子射束的准直器。

条款34：根据条款33所述的带电粒子装置，其中所述准直器位于所述中间焦点的平面处或周围。

条款35：根据条款33或34所述的带电粒子装置，其中位于所述管的相邻部分之间的所述至少一个静电部件包括所述准直器的至少一部分。

条款36：根据条款33至35中任一项所述的带电粒子装置，其中所述准直器包括宏准直器，所述宏准直器被配置为准直所述多射束带电粒子的相应子射束。

条款37：根据条款36所述的带电粒子装置，其中所述宏准直器包括磁性部件。

条款38：根据条款36或37所述的带电粒子装置，其中所述宏准直器位于所述管的外部。

条款39：根据条款36至38中任一项所述的带电粒子装置，其中所述宏准直器包括静电部件。

条款40：根据条款36至39中任一项所述的带电粒子装置，其中是宏准直器位于包括所述中间焦点的中间焦平面处或附近。

条款41：根据前述条款中任一项所述的带电粒子装置，其中所述带电粒子光学设备的最下游部件和所述地电位之间的电位差小于所述第一电位差。

条款42：根据条款41所述的带电粒子装置，其中所述最下游部件具有接近于所述第二电位差的电位。

条款43：根据前述条款中任一项所述的带电粒子装置，其中所述带电粒子源包括阴极和阳极，所述阴极和阳极被配置为以所述阴极和所述阳极之间的电位差来操作以便发射所述带电粒子束，其中所述管处于与所述阳极相同的电位。

条款44：根据条款43所述的带电粒子装置，其中所述管电连接到所述阳极。

条款45：根据前述条款中任一项所述的带电粒子装置，其中所述第二电位差基本上为零。

条款46：根据前述条款中任一项所述的带电粒子装置，其中所述样品处于所述地电位。

条款47：一种用于向样品投射多射束带电粒子的方法，所述方法包括：发射带电粒子束；使用带电粒子光学设备沿多射束路径向样品投射由所述带电粒子束衍生的多射束带电粒子的子射束；使用围绕所述多射束路径的管将所述带电粒子束朝向所述样品加速，其中所述管以与地电位的第一电位差操作；以及将所述样品保持在与所述地电位的第二电位差处；其中所述第一电位差大于所述第二电位差，期望地，所述方法包括从初级射束生成所述多射束的子射束，带电粒子的路径包括所述带电粒子束和所述多射束路径，期望地，所述初级射束路径位于期望地由所述带电粒子束生成的子射束的上游。

上述描述仅用于说明，而非限制。因此，本领域技术人员将明白，可以按照所述进行修改，而不会背离下文所述权利要求的范围。

Claims (15)

1.一种带电粒子装置，被配置为沿着多射束路径向样品投射多射束带电粒子，所述带电粒子装置包括：

带电粒子源，被配置为朝向样品发射带电粒子束；

带电粒子光学设备，被配置为沿所述多射束路径朝向所述样品投射多射束带电粒子的子射束，所述多射束带电粒子的所述子射束源自所述带电粒子束；

围绕所述多射束路径的管，被配置为以与地电位的第一电位差操作；以及

支撑件，被配置为以与所述地电位的第二电位差支撑所述样品，所述第一电位差和所述第二电位差具有差值，以便加速朝向所述样品的所述多射束带电粒子；

其中所述第一电位差大于所述第二电位差。

2.根据前述权利要求中任一项所述的带电粒子装置，其中所述管包括至少一个部分，每个部分沿着沿所述多射束路径的不同位置延伸并且围绕所述多射束路径。

3.根据权利要求2所述的带电粒子装置，其中所述带电粒子光学设备的至少一部分在所述管的最下游端的下游，位于所述管的所述最下游端的下游的所述带电粒子光学设备是下游设备。

4.根据权利要求3所述的带电粒子装置，其中所述管的所述最下游端和所述下游设备的最上游静电部件之间的电位差小于所述第一电位差。

5.根据权利要求3或4所述的带电粒子装置，其中所述下游设备的所述最上游静电部件处于与所述管的所述最下游端相同的电位。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的带电粒子装置，其中所述下游设备包括上游板(即，是所述设备的所述最上游静电部件)，在所述上游板中限定了用于所述多射束带电粒子的所述子射束的所述路径的孔径阵列。

7.根据权利要求6所述的带电粒子装置，其中所述下游设备包括多个板，在每个板中限定了用于所述多射束带电粒子的所述子射束的所述路径的孔径阵列，所述多个板包括所述上游板。

8.根据权利要求7所述的带电粒子装置，其中所述上游板是子射束形成阵列，所述孔径被配置为从来自所述带电粒子源的所述带电粒子束形成所述多射束带电粒子的所述子射束。

9.根据权利要求8所述的带电粒子装置，其中所述多个板包括射束成形孔径阵列，在所述射束成形孔径阵列中限定了用于成形所述多射束带电粒子的所述子射束的射束成形孔径阵列，所述射束成形孔径阵列在所述上游板的下游。

10.根据权利要求3至9中任一项所述的带电粒子装置，其中所述下游设备包括物镜阵列，所述物镜阵列包括多个物镜，所述多个物镜被配置为将所述多射束带电粒子的相应子射束聚焦在所述样品上。

11.根据权利要求3至10中任一项所述的带电粒子装置，其中所述下游设备包括检测器，并且所述检测器阵列的至少一部分被包括在所述下游设备的最下游板中。

12.根据权利要求2至11中任一项所述的带电粒子装置，其中所述带电粒子光学设备包括扫描偏转器，所述扫描偏转器被配置为偏转所述带电粒子束的相应部分，以使得所述多射束带电粒子的所述子射束在所述样品上被扫描。

13.根据权利要求2至12中任一项所述的带电粒子装置，其中所述带电粒子光学设备包括位于所述管的相邻部分之间的至少一个静电部件。

14.根据前述权利要求中任一项所述的带电粒子装置，其中所述带电粒子光学设备的最下游部件与所述地电位之间的电位差小于所述第一电位差。

15.根据前述权利要求中任一项所述的带电粒子装置，其中所述带电粒子源包括阴极和阳极，所述阴极和阳极被配置为以所述阴极和所述阳极之间的电位差操作，以便发射所述带电粒子束，其中所述管处于与所述阳极相同的电位，并且所述样品处于所述地电位。