CN110352469B - 使用多个带电粒子射束的装置 - Google Patents

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Abstract

本公开提出一种防旋转透镜，并将其用作具有预子射束形成机构的多射束装置中的防旋转聚光透镜。防旋转聚光透镜在改变其电流时保持子射束的旋转角度不变，从而使得预子射束形成机构能够尽可能多地阻断未使用的电子。以这种方式，多射束装置可以以高分辨率和高吞吐量观察样本，并且能够用作检查和/或查看半导体制造工业中的晶片/掩模上的缺陷的产量管理工具。

Description

使用多个带电粒子射束的装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年12月30日提交的美国申请62/440,493的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本文提供的实施例公开了具有多个带电粒子射束(charged particle beams)的带电粒子装置，并且更具体地公开了一种利用多个带电粒子射束来观察或检查样本的装置。
背景技术
当制造半导体IC芯片时，在制造过程期间不可避免地在晶片和/或掩模上出现图案缺陷和/或不请自到的粒子(残留物)，从而在很大程度上降低了产量。例如，对于具有较小临界特征维度的图案而言，不请自到的粒子非常麻烦，这些图案已被采用以满足对IC芯片性能上的越来越高级的要求。因此，具有光学射束的传统产量管理工具由于衍射效应而逐渐变得无能，并且随着电子射束(当与光子射束相比时)具有更短的波长从而可以提供优异的空间分辨率时，更频繁地采用具有电子射束的产量管理工具。
目前，具有电子射束的产量管理工具采用具有单个电子射束的扫描电子显微镜(SEM)的原理，因此其可以提供更高的分辨率但不能提供能够大规模生产的吞吐量。尽管可以使用更高电流的单电子射束来增加吞吐量，但是随着射束电流的增加，库仑效应将从根本上降低优异的空间分辨率。
为了突破吞吐量的限制，不是使用具有大电流的单个电子射束，一种解决方案是使用每个都具有小电流的多个电子射束。多个电子射束在正在观察或检查的样本的表面上形成多个探测点。多个探测点可以同时扫描样本表面上的大观察区域内的多个小扫描区域。每个探测点的电子从它们着陆的样本表面生成次级电子，并且次级电子形成次级电子射束。
次级电子包括慢次级电子(能量≦50eV)和后向散射电子(能量接近电子的着陆能量)。来自多个小扫描区域的次级电子射束可以由多个电子检测器同时收集。结果，可以比利用单个射束扫描更快地获得包括所有小扫描区域的大观察区域的图像。
可以从多个电子源或从单个电子源获得多个电子射束。对于前者，多个电子射束通常分别被聚焦在多个列内的多个小扫描区域上并扫描多个列内的多个小扫描区域，并且来自每个扫描区域的次级电子由对应列内的一个电子检测器检测。因此，该装置通常被称为多列装置。在样本表面上，射束间隔或间距大约为几毫米到几十毫米的量级。
对于后者，源转换单元实际上从单个电子源形成多个子源。源转换单元包括具有多个射束限制开口的子射束(beamlet)限制(或子射束形成)机构和具有多个电子光学元件的图像形成机构。由单个电子源生成的初级电子射束被多个射束限制开口分成多个次射束或子射束，并且多个电子光学元件影响多个子射束以形成单个电子源的多个平行(虚拟或真实)图像。每个图像可以作为发射一个对应子射束的一个子源。为了使更多子射束可用于获得更高的吞吐量，源转换单元中的子射束间隔被配置为尽可能小，并且通常处于微米级。
在单个列内，初级投影成像系统可以被用来将多个平行图像投影到样本表面上并在其上形成多个探测点。可以使用共同偏转扫描单元来偏转多个子射束以在多个小扫描区域上扫描多个探测点，其中由一个子射束形成的每个探测点在相应的小扫描区域上扫描。从多个小扫描区域生成的次级电子射束由射束分离器引导到次级投影成像系统中，然后由次级投影成像系统聚焦，以由电子检测设备的多个检测元件检测，其中从一个小扫描区域生成的每个次级电子射束由电子检测设备的一个检测元件检测。多个检测元件可以是并排放置的多个电子检测器或一个电子检测器的多个像素。因此，该装置通常被称为多射束装置。
子射束限制机构通常是具有多个通孔的导电板，并且多个通孔构成多个射束限制开口。对于图像形成机构，每个电子光学元件可以是静电微透镜，其使一个子射束聚焦以形成多个平行真实图像中的一个平行真实图像；或者是静电微偏转器，其使一个子射束偏转以形成多个平行虚拟图像中的一个平行虚拟图像。由于与真实图像相关联电流密度较高，所以库仑效应在一个虚拟图像中比在一个真实图像中弱。
为了减少源转换单元上方的空间中的库仑效应，可以将具有多个子射束形成孔径的预子射束形成机构放置靠近单个电子源，以便尽可能早地修整初级电子射束。在初级电子射束中但未被用来形成多个探测点的大多数电子不能通过多个子射束形成孔径。通过调节单个电子源和源转换单元之间的聚光透镜的聚焦能力，可以改变多个探测点的电流。通常，聚光透镜是磁透镜，并且多个子射束围绕聚光透镜的光轴旋转。旋转角度随聚焦能力而变化。旋转角度变化可能在预子射束形成机构和子射束限制机构之间引入多个子射束的不匹配，从而增加了多个探测点的电流之间的差异。电流差异恶化了观察或检查样本的吞吐量。
发明内容
本公开的实施例提供了一种具有高分辨率和高吞吐量的多射束装置，用于在变化的成像条件(例如，探测点的电流和子射束的着陆能量)下观察或检查样本。实施例使用预子射束形成机构和防旋转聚光透镜或可移动防旋转聚光透镜来减小库仑效应，从而改善样本的图像的空间分辨率。聚光透镜可以在其电流改变时保持多个探测点的电流均匀性。结果，多射束装置有助于作为产量管理工具来检查和/或查看半导体制造工业中的晶片/掩模上的缺陷。
在一些实施例中，提供了一种具有用于聚焦带电粒子射束的聚焦能力的防旋转透镜。所述防旋转透镜包括第一磁透镜，所述第一磁透镜被配置为生成第一磁场并且与所述防旋转透镜的光轴对准。所述防旋转透镜还包括第二磁透镜，所述第二磁透镜被配置为生成第二磁场并与光轴对准。通过改变所述第一磁场和所述第二磁场可以调节所述防旋转透镜的聚焦能力，并且所述第一磁场和所述第二磁场在所述光轴上具有相反的方向。
在一些实施例中，提供了一种具有用于聚焦带电粒子射束的聚焦能力的防旋转透镜。所述防旋转透镜包括磁透镜，所述磁透镜被配置为生成磁场并且与所述防旋转透镜的光轴对准。所述防旋转透镜还包括静电透镜，所述静电透镜被配置为生成静电场并与所述光轴对准。所述磁场和所述静电场至少部分地重叠，并且通过改变所述磁场和/或所述静电场可以调节所述防旋转透镜的聚焦能力。
在一些实施例中，提供了一种具有用于聚焦带电粒子射束的聚焦能力的可移动防旋转透镜。所述可移动防旋转透镜包括第一磁透镜，所述第一磁透镜被配置为生成第一磁场并且与所述可移动防旋转透镜的光轴对准。所述可移动防旋转透镜还包括第二磁透镜，所述第二磁透镜被配置为生成第二磁场并与所述光轴对准。所述可移动防旋转透镜还包括第三磁透镜，所述第三磁透镜被配置为生成第三磁场并与所述光轴对准。所述可移动防旋转透镜的所述聚焦能力和主平面能够通过改变所述第一磁场、所述第二磁场和/或所述第三磁场被调节，并且所述第一磁场、所述第二磁场和所述第三磁场中的两个磁场在所述光轴上具有相反的方向。
在一些实施例中，公开了一种具有用于聚焦带电粒子射束的聚焦能力的可移动防旋转透镜。所述可移动防旋转透镜包括防旋转透镜，所述防旋转透镜被配置为与所述可移动防旋转透镜的光轴对准。所述可移动防旋转透镜还包括被配置成与所述光轴对准的透镜。所述可移动防旋转透镜的所述聚焦能力和主平面能够通过改变所述防旋转透镜的聚焦能力和/或所述透镜的聚焦能力被调节，并且其中所述主平面能够相对于生成所述带电粒子射束的源被调节。
在一些实施例中，公开了一种具有用于聚焦带电粒子射束的聚焦能力的可移动防旋转透镜。所述可移动防旋转透镜包括第一防旋转透镜，所述第一防旋转透镜被配置为与所述可移动防旋转透镜的光轴对准。所述可移动防旋转透镜还包括第二防旋转透镜，所述第二防旋转透镜被配置为与所述光轴对准。所述可移动防旋转透镜的所述聚焦能力和主平面能够通过改变所述第一防旋转透镜的聚焦能力和/或所述第二防旋转透镜的聚焦能力被调节。
在一些实施例中，公开了一种用于观察样本的多射束装置。所述多射束装置包括：电子源，所述电子源被配置为生成初级电子射束；以及聚光透镜，所述聚光透镜被配置为聚焦所述初级电子射束，并且是防旋转透镜或可移动防旋转透镜之一。所述多射束装置还包括：源转换单元，所述源转换单元被配置为通过所述初级电子射束的多个子射束形成所述电子源的多个图像；物镜，所述物镜被配置为将所述多个子射束聚焦到表面上并在其上形成多个探测点；以及电子检测设备，所述电子检测设备具有多个检测元件，所述多个检测元件被配置为检测由来自所述样本的所述多个探测点生成的多个次级射束。所述多射束装置还可以包括预子射束形成机构，其位于所述电子源和所述聚光透镜之间，并包括多个子射束形成孔径。所述聚光透镜被用来在改变所述多个探测点的探测电流时保持所述多个子射束的旋转角度不变或基本不变。
在一些实施例中，提供了一种用来配置用于聚焦带电粒子射束的防旋转透镜的方法。所述方法包括通过与所述防旋转透镜的光轴对准的第一磁透镜生成第一磁场。所述方法还包括通过第二磁透镜生成第二磁场，所述第二磁透镜与所述光轴对准。所述方法还包括通过所述第一磁场和所述第二磁场生成所述防旋转透镜的聚焦能力。所述第一磁场和所述第二磁场在所述光轴上具有相反的方向。
在一些实施例中，提供了一种用来配置用于聚焦带电粒子射束的防旋转透镜的方法。所述方法包括通过磁透镜生成磁场并通过静电透镜生成静电场。所述方法还包括通过所述磁场和/或所述静电场生成所述防旋转透镜的聚焦能力，其中所述磁场和所述静电场至少部分地重叠。
在一些实施例中，提供了一种用来配置用于聚焦带电粒子射束的可移动防旋转透镜的方法。所述方法包括通过与所述可移动防旋转透镜的光轴对准的第一磁透镜生成第一磁场，通过与所述光轴对准的第二磁透镜生成第二磁场，并通过与所述光轴对准的第三磁透镜生成第三磁场。所述方法还包括通过所述第一磁场、所述第二磁场和/或所述第三磁场生成所述可移动防旋转透镜的聚焦能力，其中所述第一磁场、所述第二磁场和所述第三磁场中的两个磁场在所述光轴上具有相反的方向。
在一些实施例中，提供了一种用来配置用于观察样本的多射束装置的方法。所述方法包括由位于所述电子源和聚光透镜之间的预子射束形成机构将来自电子源的初级电子射束修整成多个子射束，并且由源转换单元使用所述多个子射束来形成所述电子源的多个图像。所述方法还包括：通过将所述多个图像投影到所述样本上来在所述样本上形成多个探测点，并且调节所述聚光透镜以在改变所述多个探测点的探测电流时保持所述多个子射束的旋转角度不变或基本不变，其中所述聚光透镜是防旋转透镜或可移动防旋转透镜中的一种。
在一些实施例中，提供了一种非暂时性计算机可读介质。所述非暂时性计算机可读介质存储可由多射束装置的一个或多个处理器执行的指令集，以使所述多射束装置执行用来配置用于聚焦带电粒子射束的防旋转透镜的方法。所述方法包括：指示第一磁透镜生成第一磁场，其中所述第一磁透镜与所述防旋转透镜的光轴对准；以及指示第二磁透镜生成第二磁场，其中所述第二磁透镜与所述光轴对准。所述第一磁场和所述第二磁场生成所述防旋转透镜的聚焦能力，并且在所述光轴上具有相反的方向。
在一些实施例中，提供了一种非暂时性计算机可读介质。所述非暂时性计算机可读介质存储可由多射束装置的一个或多个处理器执行的一组指令，以使所述多射束装置执行用来配置用于聚焦带电粒子射束的防旋转透镜的方法。所述方法包括：指示磁透镜生成磁场，以及指示静电透镜生成静电场。所述磁场和/或所述静电场生成所述防旋转透镜的聚焦能力。而且，所述磁场和所述静电场至少部分地重叠。
在一些实施例中，提供了一种非暂时性计算机可读介质。所述非暂时性计算机可读介质存储可由多射束装置的一个或多个处理器执行的一组指令，以使所述多射束装置执行用来配置用于聚焦带电粒子射束的可移动防旋转透镜的方法。所述方法包括：指示第一磁透镜生成第一磁场，其中所述第一磁透镜与所述可移动防旋转透镜的光轴对准；指示第二磁透镜生成第二磁场，其中所述第二磁透镜与所述光轴对准；以及指示第三磁透镜生成第三磁场，其中所述第三磁透镜与所述光轴对准。所述第一磁场、所述第二磁场和/或所述第三磁场生成所述可移动防旋转透镜的聚焦能力。此外，所述第一磁场、所述第二磁场和所述第三磁场中的两个磁场在所述光轴上具有相反的方向。
通过以下结合附图的描述，本发明的其他优点将变得显而易见，其中通过图示和示例的方式阐述了本发明的某些实施例。
附图说明
图1A和图1B是各自图示出多射束装置的示例性配置的示意图。
图2A是图1A和图1B的预子射束形成机构的X-Y平面的横截面图，图示出了初级电子射束和三个子射束的示例性点。
图2B、图2C、图2D和图2E是图1A和图1B的子射束限制机构的X-Y平面的横截面图，各自图示出了三个子射束和三个射束限制开口的示例性点。
图3A和图3B是各自图示出了根据本公开实施例的防旋转透镜的示例性配置的示意图。
图3C和图3D是各自图示出了根据本公开实施例的图3A中的示例性磁场分布的示意图。
图4A、图4B和图4C是各自图示出了根据本公开实施例的防旋转透镜的示例性配置的示意图。
图5A是图示出了根据本公开实施例的可移动防旋转透镜的示例性配置的示意图。
图5B、图5C和图5D是各自图示出了根据本公开实施例的图5A中的示例性磁场分布的示意图。
图6A和图6B是各自图示出了根据本公开实施例的可移动防旋转透镜的示例性配置的示意图。
图7A和图7B是各自图示出了根据本公开实施例的可移动防旋转透镜的示例性配置的示意图。
图8A是图示出了根据本公开实施例的多射束装置的示例性配置的示意图。
图8B和图8C各自图示出了根据本公开实施例的图8A的预子射束形成机构的示例性配置。
图9A和图9C图示出了根据本公开实施例的多射束装置和射束路径的示例性配置的示意图。
图9B是图示出了根据本公开实施例的图9A和图9C的预子射束形成机构的示例性配置的示意图。
图10是示出了根据本公开实施例的多射束装置的示例性配置的示意图。
图11A和图11C是图示出了根据本公开实施例的多射束装置和射束路径的示例性配置的示意图。
图11B是图示出了根据本公开实施例的图11A和图11C的预子射束形成机构的示例性配置的示意图。
图12A和图12B是各自图示出了根据本公开实施例的预子射束形成机构的示例性配置的示意图。
图13是图示出了根据本公开实施例的具有图12A的预子射束形成机构的多射束装置的示例性配置的示意图。
图14是图示出了根据本公开实施例的具有图12A的预子射束形成机构的多射束装置的示例性配置的示意图。
图15A是图示出了根据本公开实施例的多射束装置的示例性配置的示意图。
图15B是图示出了根据本公开实施例的图15A的样本表面上的子射束的扫描路径的示意图。
图15C是图示出了根据本公开实施例的图15A的电子检测设备的检测元件上的次级射束的扫描路径的示意图。
具体实施方式
现在将详细参考示例性实施例，其示例在附图中图示出。以下描述参考附图，其中除非另有说明，否则不同附图中的相同数字代表相同或相似的元件。在示例性实施例的以下描述中阐述的实现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。
为清楚起见，可以夸大附图中的组件的相对维度。在以下附图的描述中，相同或相似的参考数字指代相同或相似的组件或实体，并且仅描述了关于各个实施例的不同之处。
在不限制保护范围的情况下，实施例的所有描述和附图将示例性地称为电子射束。然而，实施例不被用来将所公开的实施例限制于特定的带电粒子。
本申请的实施例涉及具有多个带电粒子射束的带电粒子装置或多射束装置。更具体地，它们涉及一种采用多个带电粒子射束同时获取样本表面上的观察区域的多个扫描区域的图像的装置。该装置可以被用来在半导体制造工业中以高分辨率和高吞吐量检查和/或查看晶片/掩模上的缺陷。
此外，本申请的实施例涉及一种预子射束形成机构和防旋转聚光透镜或可移动防旋转聚光透镜，以减少多射束装置中的库仑效应，并因此改善在观察或检查下的样本的多个小扫描区域的图像的空间分辨率。在多射束装置中，具有多个子射束形成孔径的预子射束形成机构将来自单个电子源的初级电子射束修整成多个子射束。防旋转聚光透镜或可移动防旋转聚光透镜聚焦多个子射束以被入射到源转换单元上，并且源转换单元通过多个子射束形成单个电子源的多个平行图像。(经由物镜)将平行图像投影到样本表面上并在其上形成多个探测点。可以偏转多个子射束以通过偏转扫描单元和源转换单元中的至少一个分别来在小扫描区域上扫描多个探测点。探测点的电流可以由源转换单元来限制并且可以通过调节防旋转聚光透镜来改变，或者可以由预子射束形成机构来限制并且可以通过改变子射束形成孔径的尺寸来改变。源转换单元可以通过补偿其轴外像差来减小探测点的尺寸和探测点之间的尺寸差异。
此外，所公开的实施例提供了预子射束形成机构、防旋转聚光透镜、可移动防旋转聚光透镜和对应的多射束装置的配置。出于说明的目的，在大多数实施例中示出了三个子射束，但是子射束的实际数量可以是任意的。偏转扫描单元、射束分离器、次级投影成像系统、电子检测设备以及它们中的任何组合可以被并入到多射束装置中，并且在实施例的描述中未被示出或是偶尔提及。
根据本公开的实施例，X、Y和Z轴是笛卡尔坐标。多射束装置的主光轴位于Z轴上，来自单个电子源的初级电子射束沿Z轴行进。
当电子射束通过光轴在Z轴上的磁透镜时，磁透镜的聚焦能力1/f和电子射束围绕光轴的旋转角θ由其磁场确定，并且可以通过等式(1)和(2)计算。
Figure GDA0002110394060000101
Figure GDA0002110394060000102
这里，变量e、m和V是电子的电荷、质量和能量；B(z)是Z轴上的磁场；并且z1和z2是电子射束沿着Z轴的起始位置和终止位置。因此，旋转角度θ基本上随着磁透镜的聚焦能力1/f而变化。根据等式(1)和(2)，旋转角度θ与轴上磁场B(z)的极性相关，但是聚焦能力1/f不相关。因此，如果沿着Z轴的极性不同，则可以在不影响旋转角度的情况下改变聚焦能力1/f，并且对应的透镜是防旋转透镜(ARL)。
现在参考图1A，其是图示出传统多射束装置100A的示例性配置的示意图。多射束装置100A包括电子源101、预子射束形成机构172、聚光透镜110、源转换单元120和物镜131。预子射束形成机构172的子射束形成孔径172_1、172_2和172_3将由电子源101生成的初级电子射束102修整成靠近电子源101并远离源转换单元120的位置中的三个子射束102_1、102_2和102_3(其中102_2和102_3是不在装置100A的主光轴100_1上的轴外子射束)。电容器透镜110聚焦三个子射束102_1～102_3以被入射到源转换单元120上。源转换单元120包括：一个具有三个预弯曲微偏转器123_1、123_2和123_3的预子射束弯曲机构123、一个具有三个射束限制开口121_1～121_3的子射束限制机构121、以及一个具有三个图像形成微偏转器122-1_1、122-1_2和122-1_3的图像形成机构122。三个预弯曲微偏转器123_1～123_3分别使垂直入射到三个射束限制开口121_1～121_3上的三个子射束102_1～102_3偏转。射束限制开口121_1、121_2和121_3阻断(cut off)三个子射束102_1～102_3的残余外围电子，并且因此限制其电流。三个图像形成微偏转器122-1_1～122-1_3使三个子射束102_1～102_3朝向主光轴100_1偏转并形成电子源101的三个虚拟图像。物镜131将三个偏转的子射束102_1～102_3聚焦到样本8的表面7上，即，将三个虚拟图像投影到表面7上。由表面7上的三个子射束102_1～102_3形成的三个图像在其上形成三个探测点102_1S、102_2S和102_3S。调节由于图像形成微偏转器122-1_1～122-1_3引起的子射束102_1～102_3的偏转角度，以减小由于物镜131引起的三个探测点102_1S～102_3S的轴外像差，并且三个偏转的子射束因此穿过或接近物镜131的前焦点。
可以通过调节聚光透镜110的聚焦能力来改变电流。然而，当电流改变时，子射束102_1～102_3的位置相对于射束限制开口121_1～121_3而改变。因此，可能发生出自子射束形成孔径的一个子射束与其对应的射束限制开口不匹配。聚光透镜110可以被配置为静电、磁性或电磁复合透镜。与静电透镜相比，磁聚光透镜具有更小的像差。对于静电聚光透镜，不匹配仅沿径向方向，该方向是垂直于主光轴100_1的方向，如图2C中所示。对于磁性或电磁化合物而言，由于子射束102_1～102_3的旋转角度改变，所以不匹配既沿径向方向又沿旋转方向，如图2E中所示。
在一些实施例中，聚光透镜110被配置为磁性的，这可以导致穿过预子射束形成机构172的轴外子射束102_2和102_3以旋转角度着陆在子射束限制机构121上。旋转角度随着聚光透镜110的聚焦能力而变化。可以通过扩大子射束形成孔径172_2和172_3的尺寸来实现射束限制开口121_2和121_3中的子射束102_2和102_3的完全填充。扩大子射束形成孔径的尺寸可以引入更多未使用的电子，并且因此增加了在预子射束形成机构172和源转换单元120之间的空间中的库仑效应。小扫描区域的图像的空间分辨率恶化。当聚光透镜110的聚焦能力改变时，通过保持旋转角度不变或基本不变，也可以实现射束限制开口121_2和121_3中的子射束102_2和102_3的完全填充。该解决方案使用防旋转透镜作为聚光透镜110。
现在参考图1B，图1B是图示出多射束装置200A的另一示例性配置的示意图。多射束装置200A包括电子源101、预子射束形成机构172、可移动聚光透镜210、源转换单元220和物镜131。通过预子射束形成机构172的三个子射束形成孔径172_1、172_2和172_3将由电子源101生成的初级电子射束102修整成三个子射束102_1、102_2和102_3。可移动聚光透镜210聚焦三个子射束102_1～102_3以被垂直入射到源转换单元220上。源转换单元220包括：一个具有三个射束限制开口121_1～121_3的子射束限制机构121和一个具有三个图像形成微偏转器122-1_1、122-1_2和122-1_3的图像形成机构122-1。射束限制开口121_1、121_2和121_3阻断三个子射束102_1～102_3的残余外围电子，并且因此限制其电流。三个图像形成微偏转器122-1_1～122-1_3使三个子射束102_1～102_3朝向主光轴200_1偏转并形成电子源101的三个虚拟图像。物镜131将三个偏转的子射束102_1～102_3聚焦到样本8的表面7上，即，将三个虚拟图像投影到表面7上。由表面7上的三个子射束102_1～102_3形成的三个图像在其上形成三个探测点102_1S、102_2S和102_3S。调节由于图像形成微偏转器122-1_1～122-1_3引起的子射束102_1～102_3的偏转角度，以减小由于物镜131引起的三个探测点102_1S～102_3S的轴外像差，并且三个偏转子射束因此穿过或接近物镜131的前焦点。
可移动聚光透镜210被配置成使得其第一主平面210_2的位置是可移动的。通过调节可移动聚光透镜210的第一主平面210_2的位置和聚焦能力，可以改变子射束102_1～102_3的电流，同时保持子射束102_1～102_3被垂直入射到源转换单元120上。然而，当电流改变时，子射束102_1～102_3的位置相对于射束限制开口121_1～121_3而改变。可能发生出自子射束形成孔径的一个子射束与其对应的射束限制开口的不匹配。可移动聚光透镜210可以被配置为静电、磁性或电磁复合透镜。如上所提及，不匹配仅沿着静电聚光透镜的径向方向(垂直于主光轴200_1)，或者沿着磁性或电磁复合聚光透镜的径向方向和旋转方向二者。
在一些实施例中，可移动聚光透镜210被配置为磁性的，这可以导致轴外子射束102_2和102_3穿过预子射束形成机构172并以旋转角度着陆在子射束限制机构121上。旋转角度随着可移动聚光透镜210的第一主平面的位置和聚焦能力而变化。可以通过扩大子射束形成孔径172_2和172_3的尺寸来实现射束限制开口121_2和121_3中的子射束102_2和102_3的完全填充。扩大子射束形成孔径的尺寸可以引入更多未使用的电子，并且因此增加在预子射束形成机构172和源转换单元120之间的空间中的库仑效应。因此，小扫描区域的图像的空间分辨率恶化。当可移动聚光透镜210的第一主平面的位置和聚焦能力改变时，通过保持旋转角度不变，也可以实现射束限制开口121_2和121_3中的子射束102_2和102_3的完全填充。该解决方案使用具有可移动的第一主平面的防旋转透镜，即，可移动防旋转透镜(MARL)，作为可移动聚光透镜210。
现在参考图2A至图2E。图2A是图1A和图1B的预子射束形成机构172的X-Y平面的横截面图，图示出了初级电子射束和三个子射束的示例性点。图2B至图2E分别是图1A和图1B的子射束限制机构121的X-Y平面的横截面图，图示出了三个子射束和三个射束限制开口的示例性点。
在图2A中，初级电子射束102照射预子射束形成机构172，其中沿X轴布置子射束形成孔径172_1～172_3。如果图1A中的聚光透镜110或图1B中的可移动聚光透镜210是静电的，则可以将子射束102_1～102_3沿X轴入射到子射束限制机构121上，如图2B和图2C中所示。三个子射束102_1～102_3在图2C中比图2B中被更强烈地聚焦。因此，图2C中的三个子射束102_1～102_3的电流比图2B中的更大。如果图1A中的聚光透镜110或图1B中的可移动聚光透镜210是磁性或电磁化合物，则以对应聚光透镜的光轴周围的旋转角度将子射束102_1～102_3入射到子射束限制机构121上，如图2D和图2E中所示。子射束102_1～102_3在图2E中比在图2D中被更强烈地聚焦。因此，子射束102_1～102_3在图2E中比在图2D中以更大的电流和更大的旋转角度被入射到子射束限制机构121上。在图2E中，两个边缘子射束102_2和102_3部分地远离射束限制开口121_2和121_3旋转，并且如果射束限制开口121_1～121_3具有相同的径向尺寸，则它们在穿过射束限制开口121_2和121_3之后的电流可以与中心子射束102_1的电流不同。
防旋转透镜具有可以在不影响通过的电子射束的旋转角度的情况下变化的聚焦能力。如果图1A中的聚光透镜110是防旋转透镜，则可以消除图2E中的不匹配。防旋转透镜可以由两个磁透镜形成，或者由一个磁透镜和一个静电透镜形成。对于电子射束，通过适当地调节防旋转透镜内部的透镜的激发，可以在不影响电子射束的旋转角度的情况下改变其聚焦能力。
现在参考图3A和图3B，图3A和图3B是各自图示出了根据本公开实施例的包括两个磁透镜的防旋转透镜的示例性配置的示意图。同时，参考图3C和图3D，图3C和图3D也是图示出了根据本公开实施例的图3A和图3B中的示例性磁场分布的示意图。
在图3A中，防旋转透镜ARL-1的两个单磁透镜ARL-1-1和ARL-1-2被配置为与其光轴ARL-1_1(在Z轴上)对准。磁透镜ARL-1-1和ARL-1-2被激发以生成磁场，该磁场在光轴ARL-1_1上的分布BARL-1-1(z)和BARL-1-2(z)的极性相反，如图3C或图3D中所示。可以基于适当的比率来调节轴上磁场BARL-1-1(z)和BARL-1-2(z)。因此，在不影响通过防旋转透镜ARL-1的电子射束的总旋转角度的情况下，可以调节其聚焦能力。
应当理解，在一些实施例中，两个单磁透镜可以连接以部分地共享公共磁路。例如，如图3B中所示，防旋转透镜ARL-2的两个磁透镜ARL-2-1和ARL-2-2被配置为在它们之间部分地共享公共磁路。
图3A还图示出了如果在诸如图1A中所示的聚光透镜110之类的多射束装置中被用作聚光透镜时防旋转透镜ARL-1如何起作用。例如，当磁场BARL-1-1(z)和BARL-1-2(z)被设置为分布相同但极性相反时，如图3C中所示，初级电子射束102被聚焦为图3A中的实线。如果单个电子源101未被总的轴上磁场B(z)浸没，总的轴上磁场B(z)是磁场BARL-1-1(z)和BARL-1-2(z)的总和，则初级电子射束102的总旋转角度在离开防旋转透镜ARL-1之后为零。当BARL-1-1(z)和BARL-1-2(z)同等地增加时，如图3D中所示，初级电子射束102的聚焦能力增加(例如，如图3A中的虚线所示)，并且在离开防旋转透镜ARL-1之后，初级电子射束102的旋转角度仍为零。如果单个电子源101被总的轴上磁场B(z)浸没，则相对于图3C的旋转角度不为零。BARL-1-1(z)和BARL-1-2(z)可以以适当的比率增加，以保持旋转角度不变，同时增加聚焦能力。
现在参考图4A、图4B和图4C，其是根据本公开的实施例的各自图示出包括静电透镜和磁透镜的防旋转透镜的示例性配置的示意图。在图4A中，防旋转透镜ARL-3包括由三个电极ARL-3-1_e1、ARL-3-1_e2和ARL-3-1_e3形成的静电透镜ARL-3-1以及磁透镜ARL-3-2。静电透镜ARL-3-1的静电场和磁透镜ARL-3-2的磁场被配置为彼此部分地重叠。因此，通过磁场的电子射束的能量随静电场而变化，并且其旋转角度取决于磁场和静电场。因此，通过以适当的比率改变磁场和静电场，就可以改变防旋转透镜ARL-3的聚焦能力，而不会在离开防旋转透镜ARL-3之后影响电子射束的旋转角度。
在图4B中，防旋转透镜ARL-4包括由三个电极ARL-4-1_e1、ARL-4-1_e2和ARL-4-1_e3形成的静电透镜ARL-4-1以及磁透镜ARL-4-2。静电透镜ARL-4-1的静电场和磁透镜ARL-4-2的磁场彼此完全重叠；因此，可以更有效地实现保持旋转角度不变。
在图4C中，防旋转透镜ARL-5包括静电透镜ARL-5-1和磁透镜ARL-5-2。静电透镜ARL-5-1由两个端电极ARL-5-1_e1和ARL-5-1_e3以及位于其间的中心电极ARL-5-1_e2形成。两个端电极ARL-5-1_e1和ARL-5-1_e3也是磁透镜ARL-5-2的两个极片。因此，配置更紧凑和简单。
可移动防旋转透镜具有可移动的第一主平面。对于电子射束，可以改变可移动防旋转透镜的聚焦能力和第一主平面的位置，而不会影响电子射束的旋转角度。如果图1B中的可移动聚光透镜210是可移动防旋转透镜，则可以消除图2E图中的不匹配。可移动防旋转透镜可以由三个磁透镜形成，或者由一个防旋转透镜和一个传统透镜(静电或磁性)形成，或者由两个防旋转透镜形成。对于电子射束，通过适当地调节可移动防旋转透镜内的透镜的激发，其第一主平面和聚焦能力可以同时变化而不影响电子射束的旋转角度。
现在对图5A进行参考，图5A是图示出了根据本公开实施例的包括三个磁透镜的可移动防旋转透镜的示例性配置的示意图。同时，也对图5B、图5C和图5D进行参考，图5B、图5C和图5D是分别图示出了根据本公开实施例的图5A中的示例性磁场分布的示意图。在图5A中，可移动防旋转透镜MARL-1的三个单磁透镜MARL-1-1、MARL-1-2和MARL-1-3与其光轴MARL-1_1(在Z轴上)对准。可以将两个或所有单磁性透镜MARL-1-1～MARL-1-3配置为部分地连接和共享公共磁路。磁透镜MARL-1-1～MARL-1-3被激发以生成磁场，该磁场的轴上分布(光轴MARL-1_1上的场)是BMARL-1-1(z)、BMARL-1-2(z)和BMARL-1-3(z)。轴上磁场BMARL-1-1(z)、BMARL-1-2(z)和BMARL-1-3(z)中的两个磁场极性相反，如图5B～图5D中所示。磁透镜MARL-1-1～MARL-1-3的激发被设置为改变总的轴上磁场的分布，这是轴上磁场BMARL-1-1(z)、BMARL-1-2(z)和BMARL-1-3(z)的总和，以便移动第一主要位置并调节可移动防旋转透镜MARL-1的聚焦能力。在总的轴上磁场的分布内，其极性在沿Z轴的方向和与Z轴相反的方向之间交替，以保持总旋转角度不变。
图5A还图示出了如果在作为图1B中的可移动聚光透镜210的多射束装置中被用作可移动聚光透镜时可移动防旋转透镜如何起作用。例如，当设置轴上磁透镜MARL-1-1～MARL-1-3的激发以使磁场BMARL-1-1(z)和BMARL-1-2(z)的分布相同但极性相反且磁场BMARL-1-3(z)等于零时，如图5B中所示，第一主平面位于图5A中的平面P1-3处，该平面P1-3接近单个电子源101。来自单个电子源101的初级电子射束102在平面P1-3处被准直，并且在离开可移动聚光透镜MARL-1之后具有射束宽度102W_P1-3。如果单个电子源101没有被总的轴上磁场浸没，则在离开可移动聚光透镜MARL-1之后，初级电子射束102的旋转角度为零。通过改变磁透镜的激发来调节轴上磁场BMARL-1-1(z)，BMARL-1-2(z)和BMARL-1-3(z)，如图5C中所示，第一主平面从单个电子源101移远到平面P1-1，如图5A中所示。初级电子射束102在平面P1-1处被准直，并且当射束宽度为102W_P1-3时以相同旋转角度具有增加的射束宽度102W_P1-1。通过进一步改变磁透镜的激发来调节轴上磁场BMARL-1-1(z)、BMARL-1-2(z)和BMARL-1-3(z)，如图5D中所示，第一主平面从单个电子源101进一步移远到平面P1-2，如图5A中所示。初级电子射束102在平面P1-2处被准直，并且当射束宽度为102W_P1-3或102W_P1-1时以相同旋转角度具有进一步增加的射束宽度102W_P1-2。第一主平面可以被配置为在平面P1-3和P1-2之间移动，因此初级电子射束102可以被准直并以改变的射束宽度和未改变的旋转角度离开。
现在对图6A进行参考，图6A是图示出了根据本公开实施例的具有一个防旋转透镜和传统静电透镜的可移动防旋转透镜的示例性配置的示意图。可移动防旋转透镜MARL-2的防旋转透镜MARL-2-1和静电透镜MARL-2-2与其光轴MARL-2_1对准。防旋转透镜MARL-2-1包括两个磁透镜MARL-2-1-1和MARL-2-1-2，类似于图3A中的防旋转透镜ARL-1。静电透镜MARL-2-2包括三个电极MARL-2-2_e1、MARL-2-2_e2和MARL-2-2_e3。可移动防旋转透镜MARL-2的第一主平面可以被配置为响应于静电透镜MARL-2-2为关闭(OFF)且防旋转透镜MARL-2-1为打开(ON)而定位在两个单磁透镜MARL-2-1-1和MARL-2-1-2之间的平面P2-3处。第一主平面还可以被配置为响应于防旋转透镜MARL-2-1为关闭(OFF)且静电透镜MARL-2-2为打开(ON)而定位在更靠近中心电极MARL-2-2_e2并且在两个端电极MARL-2-2_e3和MARL-2-2_e1之间的平面P2-2处。通过调节防旋转透镜MARL-2-1和静电透镜MARL-2-2的聚焦能力比率，第一主平面可以被配置成在平面P2-3和P2-2之间移动。防旋转透镜MARL-2-1可以在第一主平面移动时保持旋转角度不变并等于特定值。静电透镜MARL-2-2没有旋转功能。因此，如果特定值不为零，则静电透镜MARL-2-2必须与防旋转透镜MARL-2-1一起起作用。结果，减小了第一主平面的移动范围。
现在对图6B进行参考，图6B是图示出了根据本公开实施例的具有一个防旋转透镜和传统磁透镜的可移动防旋转透镜的示例性配置的示意图。可移动防旋转透镜MARL-3的防旋转透镜MARL-3-1和磁透镜MARL-3-2与其光轴MARL-3_1对准。防旋转透镜MARL-3-1包括一个静电透镜MARL-3-1-1和一个磁透镜MARL-3-1-2，类似于图4C中的防旋转透镜ARL-5。
可移动防旋转透镜MARL-3的第一主平面可以被配置为响应于磁透镜MARL-3-2为关闭(OFF)且防旋转透镜MARL-3-1为打开(ON)而定位在与防旋转透镜MARL-3-1的电极MARL-3-1_e2相交的平面P3-3处。第一主平面还可以被配置为响应于防旋转透镜MARL-3-1为关闭(OFF)且磁透镜MARL-3-2为打开(ON)而位于磁透镜MARL-3-2的两个极片之间的平面P3-2处。通过调节防旋转透镜MARL-3-1和磁透镜MARL-3-2的聚焦能力比率，第一主平面可以被配置成在平面P3-3和P3-2之间移动。在第一主平面移动时，可以相对于由于磁透镜MARL-3-2引起的旋转角度来调节由于防旋转透镜MARL-3-1引起的旋转角度，以保持由于可移动防旋转透镜MARL-3引起的总旋转角度不变。
现在对图7A和图7B进行参考，图7A和图7B是各自图示出了根据本公开实施例的具有两个防旋转透镜的可移动防旋转透镜的示例性配置的示意图。在图7A中，可移动防旋转透镜MARL-4的两个防旋转透镜MARL-4-1和MARL-4-2与其光轴MARL-4_1对准。防旋转透镜MARL-4-1包括磁透镜MARL-4-1-1和MARL-4-1-2。防旋转透镜MARL-4-2包括磁透镜MARL-4-2-1和MARL-4-2-2。防旋转透镜MARL-4-1和MARL-4-2二者都类似于图3A中的防旋转透镜ARL-1。可移动防旋转透镜MARL-4的第一主平面可以被配置为响应于防旋转透镜MARL-4-1为打开(ON)且防旋转透镜MARL-4-2为关闭(OFF)而定位在磁透镜MARL-4-1-1和MARL-4-1-2之间的平面P4-3处。第一主平面也可以被配置成响应于防旋转透镜MARL-4-1为关闭(OFF)且防旋转透镜MARL-4-2为打开(ON)而定位在磁透镜MARL-4-2-1和MARL-4-2-2之间的平面P4-2处。通过调节防旋转透镜MARL-4-1和MARL-4-2的聚焦能力比率，第一主平面可以被配置成在平面P4-3和P4-2之间移动。在第一主平面移动时，由于每个防旋转透镜MARL-4-1和MARL-4-2引起的旋转角度可以被调节为零以消除总旋转角度，或者被设置为保持总旋转角度不变。
在图7B中，可移动防旋转透镜MARL-5的防旋转透镜MARL-5-1和MARL-5-2与其光轴MARL-5_1对准。防旋转透镜MARL-5-1包括磁透镜MARL5-1-1和MARL-5-1-2，类似于图3A中的防旋转透镜ARL-1。防旋转透镜MARL-5-2包括静电透镜MARL-5-2-1和磁透镜MARL-5-2-2，类似于图4C中的防旋转透镜ARL-5。响应于防旋转透镜MARL-5-1为打开(ON)且防旋转透镜MARL-5-2为关闭(OFF)，可移动防旋转透镜MARL-5的第一主平面可以定位在防旋转透镜MARL-5-1内的平面P5-3处。响应于防旋转透镜MARL-5-1为关闭(OFF)且防旋转透镜MARL-5-2为打开(ON)，第一主平面也可以位于与防旋转透镜MARL-5-2的电极MARL-5-2-1_e2交叉的平面P5-2处。通过调节防旋转透镜MARL-5-1和MARL-5-2的聚焦能力比率，第一主平面可以被配置成在平面P5-3和P5-2之间移动。由于防旋转透镜MARL-5-2引起的旋转角度通常不等于零(仅当磁透镜MARL-5-2-2为关闭(OFF)时等于零)。在第一主平面移动时，可以响应于防旋转透镜MARL-5-2相应地调节由于防旋转透镜MARL-5-1引起的旋转角度，以保持总旋转角度不变。换句话说，当防旋转透镜MARL-5-2为关闭(OFF)时，由于防旋转透镜MARL-5-1引起的旋转角度不能为零，并且当防旋转透镜MARL-5-2为打开(ON)时，可以为零。因此，平面P5-3靠近磁透镜MARL-5-1-1和MARL-5-1-2之一。将平面P5-3放置为靠近磁透镜MARL-5-1-1是优选的，因为这种放置可以扩大平面P5-3和P5-2之间的可用范围。
在使用聚光透镜来改变多个子射束的电流并且使用预子射束形成机构来减小库仑效应的多射束装置中，诸如图1A，如果聚光透镜由上述防旋转透镜构成以成为防旋转聚光透镜，则可以进一步减小库仑效应。当改变其电流时，防旋转聚光透镜可以保持多个子射束的旋转角度不变或基本不变，因此可以去除多个子射束与对应的射束限制开口之间的不匹配。因此，不需要扩大预子射束形成机构中的子射束形成孔径的尺寸以覆盖不匹配，并且因此可以阻断更多未使用的电子。
现在对图8A进行参考，图8A是图示出了根据本公开实施例的多射束装置300A的示例性配置的示意图。由电子源101生成的初级电子射束102被预子射束形成机构172的三个子射束形成孔径172_1、172_2和172_3修整成三个子射束102_1、102_2和102_3。防旋转聚光透镜110AR聚焦子射束102_1～102_3以被入射到源转换单元320上。
源转换单元320包括具有三个预弯曲微偏转器123_1、123_2和123_3的预子射束弯曲机构123、具有三个射束限制开口121_1～121_3的子射束限制机构121、具有三个微补偿器322-2_1、322-2_2和322-2_3的子射束补偿机构322-2、以及具有三个图像形成微偏转器322-1_1、322-1_2和322-1_3的一个图像形成机构322-1。
三个预弯曲微偏转器123_1～123_3分别偏转三个子射束102_1～102_3以垂直入射到三个射束限制开口121_1～121_3上。射束限制开口121_1～121_3阻断三个子射束102_1～102_3的残余外围电子，从而限制其电流。三个子射束102_1～102_3分别沿其光轴而被入射到三个微补偿器322-2_1～322-2_3上。然后，三个子射束102_1～102_3分别沿着其光轴进入三个图像形成微偏转器322-1_1～322-1_3。图像形成微偏转器322-1_1～322-1_3使子射束102_1～102_3朝向装置300A的主光轴300_1偏转，并形成电子源101的三个虚拟图像。
物镜131可以将三个偏转的子射束102_1～102_3聚焦到在观察或检查下的样本8的表面7上，即，将三个虚拟图像投影到表面7上。由表面7上的子射束102_1～102_3形成的三个图像形成在表面7上的三个探测点102_1S、102_2S和102_3S。调节偏转的子射束102_1～102_3的偏转角度以减小由于物镜131引起的三个探测点102_1S～102_3S的轴外像差，并且三个偏转的子射束因此穿过或接近物镜131的前焦点。调节微补偿器322-2_1～322-2_3以补偿探测点102_1S～102_3S的残余场曲率和像散像差。图像形成机构322-1还可以包括用于像差补偿的辅助微补偿器，其与子射束补偿机构322-2一起起作用。
现在对图8B和图8C进行参考，图8B和图8C是根据本公开实施例的图8A的预子射束形成机构172的X-Y平面的横截面图。通过调节防旋转聚光透镜110AR的聚焦能力，可以改变探测点102_1S～102_3S的探测电流。图8B示出了相对于聚焦能力的两种设置的三个子射束102_1～102_3的尺寸和位置。聚焦能力在第二设置中比在第一设置中更强。对于第一设置，仅小圆圈标记102_1～102_3内的电子可以穿过三个射束限制开口121_1～121_3。对于第二设置，仅大圆圈标记102_1～102_3内的电子可以穿过三个射束限制开口121_1～121_3。因此，在第二设置中三个探测点102_1S～102_3S的探测电流大于在第一设置中的探测电流。因为防旋转聚光透镜110AR相对于两种设置都保持子射束102_1～102_3的旋转角度不变，所以子射束102_1～102_3的圆圈标记仅在径向方向上移动。
子射束形成孔径172_1～172_3的形状和尺寸被配置为：当在两种设置的范围(最大聚焦能力，最小聚焦能力)内调节聚焦能力时，覆盖子射束102_1～102_3的圆圈标记所覆盖的区域。每个子射束形成孔径的形状可以被配置成使其尺寸尽可能小，从而可以相应地减小库仑效应。在图8B中，子射束形成孔径172_1～172_3是圆形的，并且中心子射束形成孔径172_1小于边缘子射束形成孔径172_2和172_3。子射束形成孔径的形状可以是不同的，诸如图8C中相对于图8B中的聚焦能力的相同设置所示。在图8C中，中心子射束形成孔径172_1是圆形的，左边缘子射束形成孔径172_2是多边形形状，以及右边缘子射束形成孔径172_3是椭圆形状。根据相同的原理，子射束形成孔径的尺寸和形状可以是任意的。在实施例中公开的子射束形成孔径的尺寸和形状仅用于示例性目的而不是限制性的。
现在对图9A进行参考，图9A是图示出了根据本公开实施例的多射束装置400A的示例性配置的示意图。在该实施例中，预子射束子形成机构472的子射束形成孔径472_1、472_2和472_3将初级电子射束102划分成三个子射束102_1～102_3，同时用作射束限制孔径以限制子射束的电流。因此，与图8A相比较，所有未使用的电子都被更早地阻断，并且因此更大程度地减小了库仑效应。子射束102_1～102_3的电子撞击子射束形成孔径472_1～472_3的边缘可以从其中生成散射电子。这些散射的电子偏离子射束102_1～102_3的正常路径，并成为由子射束102_1～102_3生成的图像的背景噪声。在源转换单元420中，子射束限制机构421的射束限制开口421_1、421_2和421_3用作对比孔径以阻断散射电子。子射束限制机构421也可以位于子射束补偿机构322-2和图像形成机构322-1之间。
可以通过改变子射束形成孔径472_1～472_3的尺寸来改变三个探测点102_1S～102_3S的探测电流。为了改变尺寸，可移动预子射束形成机构472可以被配置为是可移动的并且具有两个或更多孔径组。一组中的孔径的尺寸可以与另一组中的孔径的尺寸不同。可以移动预子射束形成机构472以设置一个孔径组中的孔径以用作子射束形成孔径。
现在对图9B进行参考，图9B是图示出了根据本公开实施例的图9A的可移动预子射束形成机构472的示例性配置的示意图。在图9B中，可移动预子射束形成机构472具有两个孔径组。组472-1的孔径472_1-1、472_2-1和472_3-1的尺寸和间隔被配置为小于组472-2的孔径472_1-2、472_2-2和472_3-2的尺寸和间隔。因此，由组472-1提供的探测电流小于组472-2。
当选择组472-1时，移动预子射束形成机构472，使得孔径472_1-1～472_3-1可以将初级电子射束102划分成子射束102_1～102_3。子射束102_1～102_3的对应路径如图9A中所示。当选择组472-2时，预子射束形成机构472被移动，使得孔径472_1-2～472_3-2可以将初级电子射束102划分成子射束102_1～102_3。子射束102_1～102_3的对应路径如图9C中所示。
子射束102_1～102_3在图9C中比在图9A中被更强烈地聚焦，以便进入预子射束弯曲机构123的预弯曲微偏转器123_1～123_3。当使用不同的孔径组时，防旋转聚光透镜110AR保持子射束102_1～102_3的旋转角度不变。因此，孔径组可以平行放置，并且当孔径组改变时，不需要预子射束形成机构472旋转。不旋转简化了预子射束形成机构472的结构。
在使用可移动聚光透镜来改变多个子射束的电流并且使用预子射束形成机构来减小库仑效应的多射束装置中，诸如图1B，如果可移动聚光透镜由上述可移动防旋转透镜构成以成为可移动防旋转聚光透镜，则可以进一步减小库仑效应。在改变其电流时，可移动防旋转聚光透镜可以保持多个子射束的旋转角度不变或基本不变，因此可以去除多个子射束与对应的射束限制开口之间的不匹配。如果变化不大于6°，则可以将多个子射束的旋转角度视为基本不变。因此，不需要扩大预子射束形成机构中的子射束形成孔径的尺寸以覆盖不匹配，并且因此可以阻断更多未使用的电子。
现在对图10进行参考，图10是图示出了根据本公开实施例的多射束装置500A的示例性配置的示意图。在这些实施例中，由电子源101生成的初级电子射束102被预子射束形成机构172的三个子射束形成孔径172_1、172_2和172_3修整成三个子射束102_1、102_2和102_3。可移动防旋转聚光透镜210AR聚焦子射束102_1～102_3以被垂直入射到源转换单元520上。
源转换单元520包括具有三个射束限制开口121_1～121_3的子射束限制机构121、具有三个微补偿器322-2_1、322-2_2和322-2_3的子射束补偿机构322-2、以及具有三个图像形成微偏转器322-1_1、322-1_2和322-1_3的图像形成机构322-1。射束限制开口121_1～121_3阻断三个子射束102_1～102_3的残余外围电子，并且从而限制其电流。三个子射束102_1～102_3分别沿其光轴而被入射到三个微补偿器322-2_1～322-2_3上。然后，三个子射束102_1～102_3分别沿其光轴进入三个图像形成微偏转器322-1_1～322-1_3。图像形成微偏转器322-1_1～322-1_3使子射束102_1～102_3朝向装置500的主光轴500_1偏转，并形成电子源101的三个虚拟图像。
物镜131将三个偏转的子射束102_1～102_3聚焦到在观察中的样本8的表面7上，即，将三个虚拟图像投影到表面7上。由在表面7上的子射束102_1～102_3形成的图像生成在表面7上的三个探测点102_1S、102_2S和102_3S。
调节偏转的子射束102_1～102_3的偏转角度，以减小由于物镜131引起的三个探测点102_1s～102_3s的轴外像差，并且三个偏转的子射束因此穿过或接近物镜的前焦点。调节微补偿器322-2_1～322-2_3以补偿探测点102_1S～102_3S的残余场曲率和像散像差。图像形成机构322-1还可以包括用于像差补偿的辅助微补偿器，其与子射束补偿机构322-2一起起作用。
通过调节可移动防旋转聚光透镜210AR的聚焦能力并相应地移动其第一主平面210AR_2的位置，可以改变探测点102_1S～102_3S的探测电流，同时保持子射束102_1～102_3被垂直入射到源转换单元520上并且具有未改变或基本未改变的旋转角度。图8B还可以被用来示出相对于聚焦能力和第一主平面210AR_2的两个示例设置、在预子射束形成机构172上的三个子射束102_1～102_3的尺寸和位置。第二设置中的聚焦能力强于第一设置中的聚焦能力，并且第二设置中的第一主平面的位置比第一设置中的第一主平面的位置更靠近电子源101。对于第一设置，仅小圆圈标记102_1～102_3内的电子可以穿过三个射束限制开口121_1～121_3。对于第二设置，仅大圆圈标记102_1～102_3内的电子可以穿过三个射束限制开口121_1～121_3。因此，在第二设置中三个探测点102_1S～102_3S的探测电流大于在第一设置中的探测电流。由于防旋转聚光透镜210AR可以相对于两种设置都保持子射束102_1～102_3的旋转角度不变，所以子射束102_1～102_3的圆圈标记仅在径向方向上移动。
子射束形成孔径172_1～172_3的形状和尺寸被配置为：当在两种设置的范围内调节可移动防旋转聚光透镜210AR时覆盖子射束102_1～102_3的圆圈标记所覆盖的区域。每个子射束形成孔径的形状可以被配置成减小其尺寸，使得可以相应地减小库仑效应。应当理解，每个子射束形成孔径的尺寸可以尽可能地减小，以相应地尽可能地降低库仑效应。因此，子射束形成孔径的形状可以是相同的(例如，如图8B中所示)或彼此不同(例如，如图8C中所示)。子射束形成孔径172_1～172_3可以被配置成圆形、椭圆形、多边形或任何其他任意形状。
现在对图11A进行参考，其图示出了根据本公开实施例的多射束装置600A的示例性配置的示意图。在该实施例中，预子射束子形成机构672的子射束形成孔径672_1、672_2和672_3可以将初级电子射束102划分成三个子射束102_1～102_3，同时用作射束限制孔径以限制子射束的电流。因此，与图10相比较，所有未使用的电子都被更早地阻断，并且因此更大程度地减小了库仑效应。子射束102_1～102_3的电子撞击子射束形成孔径672_1～672_3的边缘可以从其中生成散射电子。这些散射电子偏离子射束102_1～102_3的正常路径，并成为由子射束102_1～102_3生成的图像的背景噪声。在源转换单元620中，子射束限制机构621的射束限制开口621_1、621_2和621_3用作对比孔径以阻断散射电子。子射束限制机构621也可以位于子射束补偿机构322-2和图像形成机构322-1之间。
可以通过改变三个子射束形成孔径672_1～672_3的尺寸来改变三个探测点102_1S～102_3S的探测电流。为了改变尺寸，预子射束形成机构672可以被配置成是可移动的并且具有两个或更多个孔径组。一组中的孔径的尺寸与另一组中的孔径的尺寸不同。可以移动预子射束形成机构672以设置一个孔径组中的孔径以用作子射束形成孔径。
现在对图11B进行参考，图11B是图示出根据本公开实施例的图11的可移动的预子射束形成机构672的示例性配置的示意图。在图11B中，可移动的预子射束形成机构672具有两个孔径组。组672-1的孔径672_1-1、672_2-1和672_3-1的尺寸和间隔被配置为小于组672-2的孔径672_1-2、672_2-2和672_3-2的尺寸和间隔。由组672-1提供的探测电流小于组672-2。当选择组672-1时，预子射束形成机构672被移动，使得孔径672_1-1～672-3-1可以将初级电子射束102划分成子射束102_1～102_3。子射束102_1～102_3的对应路径如图11A中所示。当选择组672-2时，预子射束形成机构672被移动，使得孔径672_1-2～672-3-2可以将初级电子射束102划分成子射束102_1～102_3。子射束102_1～102_3的对应路径如图11C中所示。
子射束102_1～102_3在图11C中比在图11A中被更强且更早地聚焦。当使用不同的孔径组时，可移动防旋转透镜210AR保持旋转角度不变。因此，孔径组可以平行放置，并且当孔径组改变时，不需要预子射束形成机构672旋转。不旋转简化了预子射束形成机构672的结构。
对于多射束装置，为了获得更高的吞吐量，需要更多的子射束。为了使更多的子射束可用，源转换单元中的子射束间隔被配置为尽可能小。对于多射束装置，为了实现更多种样本的观察或检查，需要更大的探测点电流变化范围。因此，对于诸如图8A中的实施例300A和图10中的500A之类的多射束装置中的探测器电流的特定变化范围，如果子射束间隔小到一定程度，则预子射束形成机构172的一些子射束形成孔径可能部分重叠，如图12A-图12B中所示。部分重叠的子射束形成孔径可以被配置为一个组合的子射束形成孔径。穿过源转换单元中的两个相邻射束限制开口的子射束可以一起穿过该组合的子射束形成孔径。
现在对图12A和图12B进行参考，图12A和图12B是图示出根据本公开实施例的预子射束形成机构(例如，图8A的预子射束形成机构172)的X-Y平面的横截面图。图12A示出了具有五个子射束102_1、102_2、102_3、102_4和102_5的示例。子射束102_1～102_5的小圆圈标记对应于具有小探测电流的子射束102_1～102_5，子射束102_1～102_5的大圆圈标记对应于具有大探测电流的子射束102_1～102_5。子射束102_2和102_4穿过组合的子射束形成孔径172_2+4，并且子射束102_3和102_5穿过组合的子射束形成孔径172_3+5。类似地，组合的子射束形成孔径可以被配置成不同的形状和尺寸，以尽可能多地阻断未使用的电子。例如，组合的子射束形成孔径172_2+4是椭圆形的，并且组合的子射束形成孔径172_3+5是多边形的。图12B示出了具有二十五个子射束的示例。预子射束形成机构172具有四个组合的子射束形成孔径和十七个单子射束形成孔径。
现在对图13至图14进行参考，图13和图14是各自图示出根据本公开实施例的具有图12A的预子射束形成机构的多射束装置的示例性配置的示意图。图13中的多射束装置310A的配置类似于图8A的多射束装置300A的配置。在图13的多射束装置310A中，存在五个子射束102_1、102_2、102_3、102_4和102_5。预子射束形成机构172具有三个子射束形成孔径172_1、172_2+4和172_3+5，并且子射束形成孔径172_2+4和172_3+5是组合的子射束形成孔径。中心子射束102_1穿过中心子射束形成孔径172_1，左侧两个子射束102_2和102_4穿过左侧子射束形成孔径172_2+4，并且右侧两个子射束102_3和102_5穿过右侧子射束形成孔径172_3+5。
图14中的多射束装置510A的配置类似于图10A的多射束装置500A的配置。在图14的多射束装置510A的配置中，存在五个子射束102_1、102_2、102_3、102_4和102_5。预子射束形成机构172具有三个子射束形成孔径172_1、172_2+4和172_3+5，并且子射束形成孔径172_2+4和172_3+5是组合的子射束形成孔径。中心子射束102_1穿过中心子射束形成孔径172_1，左侧两个子射束102_2和102_4穿过左侧子射束形成孔径172_2+4，并且右侧两个子射束102_3和102_5穿过右侧子射束形成孔径172_3+5。
返回参考图1A，用于传统装置的多个探测点102_1S～102_3S被公共偏转扫描单元偏转以扫描多个小扫描区域。因此，所有子射束的扫描特征(诸如扫描方向、扫描范围和扫描速度)是相同的。然而，对于在观察或检查下的一些样本，不同的小扫描区域中的图案特征可能非常不同。为了获得由多个探测点生成的图像的更好的图像对比度，一些或所有子射束的扫描特征需要是不同的，并且根据每个小扫描区域中的图案特征来更好地各个地进行设置。上面提及的一个源转换单元中的每个图像形成微偏转器可以执行个体偏转扫描。
现在对图15A至图15C进行参考，图15A至图15C是图示出根据本公开实施例的具有个体偏转扫描的多射束装置700A的示例性配置的示意图。虽然图15A中的多射束装置700A的配置与图1A中的多射束装置100A的配置有一些相似之处，但是多射束装置700A还包括源转换单元720的图像形成机构722。在图15A中，图像形成机构722的每个图像形成微偏转器722_1、722_2和722_3可以使子射束102_1、102_2和102_3中的一个子射束偏转以形成电子源101的虚拟图像，并且另外使一个子射束动态地偏转以扫描在小扫描区域上的对应探测点。图15B图示出了探测点102_1S、102_2S和102_3S的示例性扫描路径。探测点102_1S沿X轴方向和Y轴方向之间的方向扫描虚线轮廓中的区域A1，探测点102_2S沿X轴方向扫描虚线轮廓中的区域A2，并且探测点102_3S沿Y轴方向扫描虚线轮廓中的区域A3。
在图15A中，辅助射束或信号射束102_1se、102_2se和102_3se由探测光点102_1S～102_3S从扫描区域A1、A2和A3生成。射束分离器160使次级射束102_1se～102_3se偏转以进入次级投影成像系统150。次级投影成像系统150聚焦次级射束102_1se～102_3se以由电子检测设备140M的检测元件140_1、140_2和140_3检测。图15C图示出了检测元件140_1、140_2和140_3上的次级射束102_1se～102_3se的示例性扫描路径。如果每个次级射束的扫描路径超出对应的检测元件，则放置在电子检测设备140M前面的防扫描偏转单元(图15A中未示出)可以被用来至少部分地抵消次级射束在检测元件140_1～140_3上的运动。
可以使用以下条款进一步描述实施例：
1.一种具有用于聚焦带电粒子射束的聚焦能力的防旋转透镜，包括：
第一磁透镜，所述第一磁透镜被配置为生成第一磁场并且与所述防旋转透镜的光轴对准；和
第二磁透镜，所述第二磁透镜被配置为生成第二磁场并且与所述光轴对准，其中，通过改变所述第一磁场和所述第二磁场，所述防旋转透镜的所述聚焦能力是可调节的，并且所述第一磁场和所述第二磁场在所述光轴上具有相反的方向。
2.根据条款1所述的防旋转透镜，其中，在保持所述带电粒子射束的旋转角度不变或基本不变的同时，所述聚焦能力是可调节的。
3.根据条款2所述的防旋转透镜，其中，所述旋转角度为零。
4.一种具有用于聚焦带电粒子射束的聚焦能力的防旋转透镜，包括：
磁透镜，所述磁透镜被配置为生成磁场并且与所述防旋转透镜的光轴对准；和
静电透镜，所述静电透镜被配置为生成静电场并且与所述光轴对准，其中所述磁场和所述静电场至少部分地重叠，并且通过改变所述磁场和/或所述静电场，所述防旋转透镜的所述聚焦能力是可调节的。
5.根据条款4所述的防旋转透镜，其中，在保持所述带电粒子射束的旋转角度不变或基本不变的同时，所述聚焦能力是可调节的。
6.根据条款4所述的防旋转透镜，其中，所述旋转角度为零。
7.一种具有用于聚焦带电粒子射束的聚焦能力的可移动防旋转透镜，包括：
第一磁透镜，所述第一磁透镜被配置为生成第一磁场并且与所述可移动防旋转透镜的光轴对准；
第二磁透镜，所述第二磁透镜被配置为生成第二磁场并且与所述光轴对准；和
第三磁透镜，所述第三磁透镜被配置为生成第三磁场并且与所述光轴对准，其中，通过改变所述第一磁场、所述第二磁场和/或所述第三磁场，所述可移动防旋转透镜的主平面和所述聚焦能力是可调节的，并且所述第一磁场、所述第二磁场和所述第三磁场中的两个磁场在所述光轴上具有相反的方向。
8.根据条款7所述的可移动防旋转透镜，其中，在保持所述带电粒子射束的旋转角度不变或基本不变的同时，所述聚焦能力和所述主平面是可调节的。
9.根据条款8所述的可移动防旋转透镜，其中，所述旋转角度为零。
10.一种具有用于聚焦带电粒子射束的聚焦能力的可移动防旋转透镜，包括：
防旋转透镜，所述防旋转透镜被配置为与所述可移动防旋转透镜的光轴对准；和
透镜，所述透镜被配置为与所述光轴对准，其中，通过改变所述防旋转透镜的聚焦能力和/或所述透镜的聚焦能力，所述可移动防旋转透镜的所述聚焦能力和主平面是可调节的，并且其中，所述主平面相对于生成所述带电粒子射束的源是可调节的。
11.根据条款10所述的可移动防旋转透镜，其中，在保持所述带电粒子射束的旋转角度不变或基本不变的同时，所述聚焦能力和所述主平面是可调节的。
12.根据条款11所述的可移动防旋转透镜，其中，所述旋转角度为零。
13.根据条款10所述的可移动防旋转透镜，其中，所述透镜是静电透镜。
14.根据条款10所述的可移动防旋转透镜，其中，所述透镜是磁透镜。
15.一种具有用于聚焦带电粒子射束的聚焦能力的可移动防旋转透镜，包括：
第一防旋转透镜，所述第一防旋转透镜被配置为与所述可移动防旋转透镜的光轴对准；和
第二防旋转透镜，所述第二防旋转透镜被配置为与所述光轴对准，其中，通过改变所述第一防旋转透镜的聚焦能力和/或所述第二防旋转透镜的聚焦能力，所述可移动防旋转透镜的所述聚焦能力和主平面是可调节的。
16.根据条款15所述的可移动防旋转透镜，其中，在保持所述带电粒子射束的旋转角度不变或基本不变的同时，所述可移动防旋转透镜的所述聚焦能力和所述主平面是可调节的。
17.根据条款16所述的可移动防旋转透镜，其中，所述旋转角度为零。
18.一种用于观察样本的多射束装置，包括：
电子源，所述电子源被配置为生成初级电子射束；
聚光透镜，所述聚光透镜被配置为聚焦所述初级电子射束，并且是防旋转透镜或可移动防旋转透镜之一；
源转换单元，所述源转换单元被配置为通过所述初级电子射束的多个子射束形成所述电子源的多个图像；
物镜，所述物镜被配置为将所述多个子射束聚焦到表面上并在表面上形成多个探测点；和
具有多个检测元件的电子检测设备，所述多个检测元件被配置为检测由来自样本的所述多个探测点生成的多个次级射束。
19.根据条款18所述的多射束装置，还包括预子射束形成机构，预子射束形成机构位于所述电子源和所述聚光透镜之间，并且包括多个子射束形成孔径。
20.根据条款19所述的多射束装置，其中，所述多个子射束形成孔径被配置为将所述初级电子射束修整为多个子射束。
21.根据条款20所述的多射束装置，其中，所述聚光透镜被配置为以多个旋转角度聚焦多个子射束以被入射到所述源转换单元上。
22.根据条款21所述的多射束装置，其中，当所述多个探测点的探测电流变化时，所述多个旋转角保持不变或基本不变。
23.根据条款20至22中任一项所述的多射束装置，其中，所述多个子射束构成所述多个子射束。
24.根据条款19至23中任一项所述的多射束装置，其中，所述探测电流能够通过改变多个子射束形成孔径的尺寸而改变。
25.根据条款20、23和24中任一项所述的多射束装置，其中，所述源转换单元包括多个射束限制开口，所述多个射束限制开口被配置为将所述多个子射束修整成所述多个子射束。
26.根据条款18至25中任一项所述的多射束装置，其中，通过调节所述聚光透镜的聚焦能力，能够改变所述探测电流。
27.根据条款19至26中任一项所述的多射束装置，其中，所述多个子射束形成孔径被配置为阻断不在所述多个探测点中的电子。
28.根据条款18至27中任一项所述的多射束装置，其中，所述源转换单元包括图像形成机构，所述图像形成机构被配置为偏转所述多个子射束以形成所述多个图像。
29.根据条款28所述的多射束装置，其中，所述图像形成机构包括多个电子光学元件，所述多个电子光学元件被配置为偏转所述多个子射束以形成所述多个图像。
30.根据条款28和29中任一项所述的多射束装置，其中，所述多个子射束的偏转角度被各个地设置以减少所述多个探测点的像差。
31.根据条款29所述的多射束装置，其中，所述多个电子光学元件被配置为补偿所述多个探测点的轴外像差。
32.根据条款18至31中任一项所述的多射束装置，其中，所述源转换单元包括子射束补偿机构，所述子射束补偿机构被配置为补偿所述多个探测点的轴外像差。
33.根据条款32所述的多射束装置，其中，所述多个电子光学元件和所述子射束补偿机构一起补偿所述多个探测点的像差。
34.根据条款29所述的多射束装置，还包括被定位于所述源转换单元下方的偏转扫描单元。
35.根据条款34所述的多射束装置，其中，所述偏转扫描单元被配置为偏转所述多个子射束以扫描所述多个探测点。
36.根据条款34和35中任一项所述的多射束装置，其中，所述多个电子光学元件被配置为偏转所述多个子射束以扫描所述多个探测点。
37.根据条款34和35中任一项所述的多射束装置，其中，所述偏转扫描单元和所述多个电子光学元件被配置为一起偏转所述多个子射束以扫描所述多个探测点。
38.根据条款29所述的多射束装置，其中，所述多个电子光学元件被配置为偏转所述多个子射束以扫描所述多个探测点。
39.根据条款36至38之一所述的多射束装置，其中，所述多个探测点中的一个或多个探测点可以在一个或多个扫描特征中是不同的。
40.根据条款39所述的多射束装置，其中，所述扫描特征之一包括扫描方向。
41.根据条款39所述的多射束装置，其中，所述扫描特征之一包括扫描尺寸。
42.根据条款39所述的多射束装置，其中，所述扫描特征之一包括扫描速度。
43.根据条款36至39之一所述的多射束装置，还包括防扫描偏转单元，所述防扫描偏转单元被放置在所述电子检测设备的前面并且被配置为将所述多个次级射束偏转到所述多个检测元件。
44.一种用来配置用于聚焦带电粒子射束的防旋转透镜的方法，所述方法包括：
通过与所述防旋转透镜的光轴对准的第一磁透镜生成第一磁场；
通过与所述光轴对准的第二磁透镜生成第二磁场；和
通过所述第一磁场和所述第二磁场生成所述防旋转透镜的聚焦能力，其中，所述第一磁场和所述第二磁场在所述光轴上具有相反的方向。
45.根据条款44所述的方法，还包括：通过在保持所述带电粒子射束的旋转角度不变或基本不变的同时调节所述第一磁场和所述第二磁场来改变所述聚焦能力。
46.一种用来配置用于聚焦带电粒子射束的防旋转透镜的方法，所述方法包括：
通过磁透镜生成磁场；
通过静电透镜生成静电场；和
通过所述磁场和/或所述静电场生成所述防旋转透镜的聚焦能力，其中，所述磁场和所述静电场至少部分地重叠。
47.根据条款46所述的方法，还包括通过在保持所述带电粒子射束的旋转角度不变或基本不变的同时调节所述磁场和/或所述静电场来改变所述聚焦能力。
48.一种用来配置用于聚焦带电粒子射束的可移动防旋转透镜的方法，所述方法包括：
通过与所述可移动防旋转透镜的光轴对准的第一磁透镜生成第一磁场；
通过与所述光轴对准的第二磁透镜生成第二磁场；
通过与所述光轴对准的第三磁透镜生成第三磁场；以及
通过所述第一磁场、所述第二磁场和/或所述第三磁场生成所述可移动防旋转透镜的聚焦能力，其中，所述第一磁场、所述第二磁场和所述第三磁场中的两个磁场在所述光轴上具有相反的方向。
49.根据条款48所述的方法，还包括：通过在保持所述带电粒子射束的旋转角度不变或基本不变的同时，调节所述第一磁场、所述第二磁场和/或所述第三磁场，来改变所述聚焦能力并且移动所述可移动防旋转透镜的主平面。
50.一种用来配置用于观察样本的多射束装置的方法，所述方法包括：
通过被定位于电子源和聚光透镜之间的预子射束形成机构，来将来自所述电子源的初级电子射束修整成多个子射束；
通过源转换单元，使用所述多个子射束来形成所述电子源的多个图像；
通过将所述多个图像投影到所述样本上，来在所述样本上形成多个探测点；以及
调节所述聚光透镜，以在改变所述多个探测点的探测电流时，保持所述多个子射束的旋转角度不变或基本不变，其中，所述聚光透镜是防旋转透镜或可移动防旋转透镜中的一种。
51.根据条款50所述的方法，还包括：调节所述源转换单元，以扫描所述样本上的所述多个探测点。
52.一种非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质存储可由多射束装置的一个或多个处理器执行的指令集，以使所述多射束装置执行用来配置用于聚焦带电粒子射束的防旋转透镜的方法，所述方法包括：
指示第一磁透镜生成第一磁场，其中所述第一磁透镜与所述防旋转透镜的光轴对准；以及
指示第二磁透镜生成第二磁场，其中所述第二磁透镜与所述光轴对准，其中：
所述第一磁场和所述第二磁场生成所述防旋转透镜的聚焦能力，以及
所述第一磁场和所述第二磁场在所述光轴上具有相反的方向。
53.根据条款52所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述指令集可由所述多射束装置的所述一个或多个处理器执行以使所述多射束装置进一步执行：
调节所述第一磁场和所述第二磁场，以在保持所述带电粒子射束的旋转角度不变或基本不变的同时调节所述聚焦能力。
54.一种非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质存储可由多射束装置的一个或多个处理器执行的指令集，以使所述多射束装置执行用来配置用于聚焦带电粒子射束的防旋转透镜的方法，所述方法包括：
指示磁透镜生成磁场；以及
指示静电透镜生成静电场，其中：
所述磁场和/或所述静电场生成所述防旋转透镜的聚焦能力，以及
所述磁场和所述静电场至少部分地重叠。
55.根据条款54所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述指令集可由所述多射束装置的所述一个或多个处理器执行以使所述多射束装置进一步执行：
调节所述磁场和/或所述静电场，以在保持所述带电粒子射束的旋转角度不变或基本不变的同时改变所述聚焦能力。
56.一种非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质存储可由多射束装置的一个或多个处理器执行的指令集，以使所述多射束装置执行用来配置用于聚焦带电粒子射束的防旋转透镜的方法，所述方法包括：
指示第一磁透镜生成第一磁场，其中，第一磁透镜与所述可移动防旋转透镜的光轴对准；
指示第二磁透镜生成第二磁场，其中，第二磁透镜与所述光轴对准；以及
指示第三磁透镜生成第三磁场，其中，第三磁透镜与所述光轴对准；其中
所述第一磁场、所述第二磁场和/或所述第三磁场生成所述可移动防旋转透镜的聚焦能力，以及
所述第一磁场、所述第二磁场和所述第三磁场中的两个磁场在光轴上具有相反的方向。
57.根据条款56所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述指令集可由所述多射束装置的所述一个或多个处理器执行以使所述多射束装置进一步执行：
调节所述第一磁场、所述第二磁场和/或所述第三磁场，以在保持所述带电粒子射束的旋转角度不变或基本不变的同时改变聚焦能力并且移动所述可移动防旋转透镜的主平面。
应当理解，多射束装置的控制器可以使用软件来控制上述功能性。例如，控制器可以向上述透镜发送指令以生成适当的场(例如，磁场或静电场)。可以将该软件存储在非暂时性计算机可读介质上。常规形式的非暂时性介质包括：例如，软盘、柔性盘、硬盘、固态驱动器、磁带或任何其他磁数据存储介质、CD-ROM、任何其他光学数据存储介质、具有孔图案的任何物理介质、RAM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM或任何其他闪存、NVRAM、高速缓存、寄存器、任何其他存储器芯片或盒式磁带、以及它们的网络版本。
尽管已经结合本发明的优选实施例解释了本发明，但是应该理解，在不脱离如下请求保护的本发明的精神和范围的情况下，可以进行其他修改和变化。

Claims (13)

1.一种具有用于聚焦带电粒子射束的聚焦能力的防旋转透镜，包括：
第一磁透镜，所述第一磁透镜被配置为生成与所述防旋转透镜的光轴对准的第一磁场；
第二磁透镜，所述第二磁透镜被配置为生成与所述光轴对准的第二磁场，其中，所述防旋转透镜的所述聚焦能力能够通过改变所述第一磁场和所述第二磁场而被调节，并且所述第一磁场和所述第二磁场在所述光轴上具有相反的方向；和
第三磁透镜，所述第三磁透镜被配置为生成与所述光轴对准的第三磁场，所述防旋转透镜的主平面和所述聚焦能力能够通过改变所述第一磁场、所述第二磁场和/或所述第三磁场而被调节，并且所述第一磁场、所述第二磁场和所述第三磁场中的两个磁场在所述光轴上具有相反的方向。
2.根据权利要求1所述的防旋转透镜，其中，所述聚焦能力能够在保持所述带电粒子射束的旋转角度不变或基本不变时被调节。
3.根据权利要求2所述的防旋转透镜，其中，所述旋转角度为零。
4.根据权利要求1所述的防旋转透镜，其中，所述聚焦能力和所述主平面能够在保持所述带电粒子射束的旋转角度不变或基本不变时被调节。
5.一种具有用于聚焦带电粒子射束的聚焦能力的防旋转透镜，包括：
磁透镜，所述磁透镜被配置为生成与所述防旋转透镜的光轴对准的磁场；
静电透镜，所述静电透镜被配置为生成与所述光轴对准的静电场，其中所述磁场和所述静电场至少部分地重叠，并且所述防旋转透镜的所述聚焦能力能够通过改变所述磁场和/或所述静电场而被调节；和
透镜，被配置为与所述光轴对准，其中所述防旋转透镜的主平面和所述聚焦能力能够通过改变所述磁透镜的所述磁场、所述静电透镜的所述静电场和/或所述透镜的聚焦能力而被调节，并且其中所述主平面能够相对于生成所述带电粒子射束的源而被调节。
6.根据权利要求5所述的防旋转透镜，其中，所述聚焦能力能够在保持所述带电粒子射束的旋转角度不变或基本不变时被调节。
7.根据权利要求5所述的防旋转透镜，其中，所述聚焦能力和所述主平面能够在保持所述带电粒子射束的旋转角度不变或基本不变时而被调节。
8.根据权利要求5所述的防旋转透镜，其中，所述透镜是静电透镜，或者其中所述透镜是磁透镜。
9.一种多射束装置，包括：
电子源，所述电子源被配置为生成初级电子射束；
聚光透镜，所述聚光透镜被配置为聚焦所述初级电子射束；
源转换单元，所述源转换单元被配置为通过所述初级电子射束的多个子射束形成所述电子源的多个图像；和
物镜，所述物镜被配置为将所述多个子射束聚焦到表面上并在所述表面上形成多个探测点；
其中，所述多射束装置还包括根据权利要求1所述的防旋转透镜。
10.根据权利要求9所述的多射束装置，还包括电子检测设备，所述电子检测设备具有多个检测元件，所述多个检测元件被配置为检测由来自样本的所述多个探测点生成的多个次级射束以用于观察所述样本。
11.一种多射束装置，包括：
电子源，所述电子源被配置为生成初级电子射束；
聚光透镜，所述聚光透镜被配置为聚焦所述初级电子射束；
源转换单元，所述源转换单元被配置为通过所述初级电子射束的多个子射束来形成所述电子源的多个图像；和
物镜，所述物镜被配置为将所述多个子射束聚焦到表面上并且在所述表面上形成多个探测点；
其中，所述多射束装置还包括根据权利要求5所述的防旋转透镜。
12.一种用来配置用于聚焦带电粒子射束的防旋转透镜的方法，所述方法包括：
通过与所述防旋转透镜的光轴对准的第一磁透镜生成第一磁场；
通过与所述光轴对准的第二磁透镜生成第二磁场；
通过与所述光轴对准的第三磁透镜生成第三磁场；以及
通过所述第一磁场、所述第二磁场和/或所述第三磁场生成所述防旋转透镜的聚焦能力，其中，所述第一磁场、所述第二磁场和所述第三磁场中的两个磁场在所述光轴上具有相反的方向；
其中，所述方法还包括：通过在保持所述带电粒子射束的旋转角度不变或基本不变的同时，调节所述第一磁场、所述第二磁场和/或所述第三磁场，来调节所述聚焦能力并且移动所述防旋转透镜的主平面。
13.一种用来配置用于聚焦带电粒子射束的防旋转透镜的方法，所述方法包括：
通过磁透镜生成磁场；
通过静电透镜生成静电场；以及
通过所述磁场和/或所述静电场生成所述防旋转透镜的聚焦能力，其中所述磁场和所述静电场至少部分地重叠；
其中所述方法还包括：通过在保持所述带电粒子射束的旋转角度不变或基本不变时调节所述磁场、所述静电场和/或另一透镜，调节所述聚焦能力并且移动所述防旋转透镜的主平面，所述另一透镜是磁透镜或静电透镜。
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