CN116210069A - 带电粒子评估工具、检查方法 - Google Patents

Abstract

一种用于带电粒子评估工具的多束电子光学系统，该系统包括：多个控制透镜、多个物镜、和控制器。多个控制透镜被配置为控制相应子射束的参数。多个物镜被配置为将多个带电粒子束中的一个带电粒子束投射到样品上。控制器控制控制透镜和物镜，使得带电粒子以期望的着陆能量、缩小率和/或射束张角入射到样品上。

Description

带电粒子评估工具、检查方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年9月17日提交的EP申请20196716.3、于2021年3月31日提交的EP申请21166205.1和于2021年8月17日提交的EP申请21191725.7的优先权，这些申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本文中提供的实施例总体上涉及带电粒子评估工具和检查方法，并且具体地涉及使用带电粒子的多个子射束的带电粒子评估工具和检查方法。

背景技术

在制造半导体集成电路(IC)芯片时，在制造过程中，由于光学效应和附带颗粒等原因，在衬底(即，晶片)或掩模上不可避免地会出现不期望的图案缺陷，从而降低了产率。因此，监测不期望的图案缺陷的程度是IC芯片制造中的一个重要过程。更一般地，对衬底或其他物体/材料的表面的检查和/或测量是在其制造期间和/或之后的一个重要过程。

带有带电粒子束的图案检查工具已经用于检查物体，例如检测图案缺陷。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，相对较高能量的初级电子束以最终减速步骤为目标，以便以相对较低着陆能量着陆在样品上。电子束聚焦在样品上作为探测点。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电子从表面发射，诸如次级电子、背散射电子或俄歇电子。所生成的次级电子可能从样品的材料结构被发射。通过在样品表面之上扫描作为探测点的初级电子束，次级电子可以在样品的整个表面上被发射。通过从样品表面收集这些被发射的次级电子，图案检查工具可以获取表示样品表面的材料结构的特性的图像。

通常需要改进带电粒子评估工具的生产量和其他特性。特别地，期望能够以方便的方式控制入射到样品上的电子的着陆能量。

发明内容

本公开的目的是提供支持带电粒子评估工具的生产量或其他特性的改进的实施例。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于带电粒子评估工具的多束电子光学系统，该系统包括：

多个控制透镜，每个控制透镜被配置为控制相应子射束的参数；

多个物镜，每个物镜被配置为将多个带电粒子束中的一个带电粒子束投射到样品上；以及

控制器，被配置为控制控制透镜和物镜，使得带电粒子以期望的着陆能量、缩小率和/或波束张角入射到样品上。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于带电粒子评估工具的多束电子光学系统，该系统包括：

控制透镜阵列，包括多个控制电极并且被配置为控制相应子射束的参数；

物镜阵列，包括多个物镜电极并且被配置为将多个带电粒子束引导到样品上；以及

电势源系统，被配置为向控制电极和物镜电极施加相对电势，使得带电粒子以期望的着陆能量、缩小率和/或射束张角入射到样品上。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于带电粒子评估工具的多束电子光学系统，该系统包括：

物镜阵列，包括被配置为将相应子射束聚焦到样品表面上的物镜；以及

控制透镜阵列，包括控制透镜，控制透镜被配置为在物镜阵列的操作之前控制相应子射束在样品表面上的着陆能量和/或优化相应子射束的张角和/或放大率。

根据本发明的第四方面，提供了一种用于检查工具的多束电子光学系统，该系统包括：

物镜阵列，被配置为将多个准直子射束聚焦在样品上的；

位于物镜阵列的上游的控制透镜阵列，控制透镜阵列被配置为控制每个子射束的光束能量，

其中该系统被配置为调节子射束在样品上的着陆能量。

根据本发明的第五方面，提供了一种用于带电粒子评估工具的多束电子光学系统，该系统包括物镜阵列组件，物镜阵列组件包括多个孔径阵列，物镜阵列组件被配置为：

a)将多个子射束聚焦在样品上；以及

b)控制子射束的另一参数，该参数是以下中的至少一项：子射束在样品表面上的着陆能量、相应子射束的张角和/或相应子射束的放大率。

根据本发明的第四方面，提供了一种检查方法，该检查方法包括：

使用多个控制透镜来控制多个带电粒子子射束中的相应带电粒子子射束的参数；

使用多个物镜将多个带电粒子束投射到样品上；以及

控制控制透镜和物镜，使得带电粒子以期望的着陆能量、缩小率和/或射束张角入射到样品上。

根据本发明的第四方面，提供了一种可更换模块，该可更换模块被配置为在带电粒子检查工具的电子光学装置列中可更换，该模块包括物镜阵列，该物镜阵列包括被配置为控制多射束的缩小率和/或着陆能量的多个控制透镜。

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束检查设备的示意图。

图2是示出作为图1的示例性带电粒子束检查设备的一部分的示例性多束设备的示意图。

图3是根据一个实施例的示例性多束设备的示意图。

图4是示例性布置的着陆能量对分辨率的图。

图5是本发明的一个实施例的物镜的放大图。

图6是根据一个实施例的检查设备的物镜的示意性截面图。

图7是图8的物镜的仰视图。

图8是图6的物镜的修改的仰视图。

图9是并入图6的物镜中的检测器的放大示意性截面图。

图10是包括宏准直器和宏扫描偏转器的示例性电子光学系统的示意图。

图11是包括准直器元件阵列和扫描偏转器阵列的示例性电子光学系统的示意图。

图12是形成具有最终射束限制孔径阵列的物镜的电极的部分的示意性侧截面图。

图13是相对于图12中的平面A-A的示意性放大俯视截面图，其示出了最终射束限制孔径阵列中的孔径。

具体实施方式

现在将详细参考示例性实施例，其示例如附图所示。以下描述涉及附图，其中不同附图中的相同数字表示相同或相似的元件，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表示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设备和方法的示例。

通过显著增加IC芯片上诸如晶体管、电容器、二极管等电路组件的封装密度，可以实现电子设备的计算能力的增强，从而减小设备的物理尺寸。这是通过提高分辨率来实现的，使得能够制造更小的结构。例如，在2019年或之前上市的拇指大小的智能手机IC芯片可以包括超过20亿个晶体管，每个晶体管的尺寸小于人类头发的1/1000。因此，半导体IC制造是一个复杂而耗时的过程，需要数百个单独的步骤，这不足为奇。即使在一个步骤中出现错误，也可能严重影响最终产品的功能。只有一个“致命缺陷”可能导致器件故障。制造工艺的目标是提高工艺的总产率。例如，为了针对50步工艺获取75％的产率(其中步骤可以指示在晶片上形成的层的数目)，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的产率为95％，则整个工艺的产率将低至7％。

虽然IC芯片制造设施需要高工艺产率，但维持高衬底(即，晶片)生产量(定义为每小时处理的衬底数目)也是至关重要的。缺陷的存在可能会影响高工艺产率和高衬底生产量。在需要操作员介入以检查缺陷的情况下，尤其是这样。因此，通过检查工具(诸如扫描电子显微镜(SEM))对微米和纳米级缺陷进行高生产量检测和标识对于维持高产率和低成本是至关重要的。

SEM包括扫描装置和检测器设备。该扫描装置包括照射设备和投射设备，该照射设备包括用于生成初级电子的电子源，该投射设备用于用一个或多个初级电子的聚焦束来扫描样品(诸如衬底)。至少照射设备或照射系统和投射设备或投射系统可以一起称为电子光学系统或设备。初级电子与样品相互作用并且生成次级电子。当样品被扫描时，检测设备从样品中捕获次级电子，使得SEM可以产生样品的扫描区域的图像。对于高生产量检查，一些检查设备使用初级电子的多个聚焦束，即，初级电子的多射束。多射束的组成射束可以称为子射束或束波。多射束可以同时扫描样品的不同部分。因此，多束检查设备可以以比单束检查设备高得多的速度检查样品。

下面描述一种已知的多束检查设备的实现。

这些图是示意图。因此，为了清楚起见，附图中组件的相对尺寸被夸大。在对附图的以下描述中，相同或类似的附图标记指代相同或相似的组件或实体，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设备，但应当理解，实施例没有用于将本公开限于特定带电粒子。因此，本文档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，带电粒子不一定是电子。

现在参考图1，图1是示出示例性带电粒子束检查设备100的示意图。图1的带电粒子束检查设备100包括主腔10、负载锁定腔20、电子束工具40、设备前端模块(EFEM)30和控制器50。电子束工具40位于主腔10内。

EFEM 30包括第一装载端口30a和第二装载端口30b。EFEM 30可以包括(多个)附加装载端口。例如，第一装载端口30a和第二装载端口30b可以接收衬底前开式传送盒(FOUP)，该FOUP容纳待检查的衬底(例如，半导体衬底或由(多种)其他材料制成的衬底)或样品(衬底、晶片和样品在下文中统称为“样品”)。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腔20。

负载锁定腔20用于去除样品周围的气体。这产生了一个真空，该真空是低于周围环境中的压力的局部气体压力。负载锁定腔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腔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腔能够达到低于大气压的第一压力。在达到第一压力之后，一个或多个机械臂(未示出)将样品从负载锁定腔20传送到主腔10。主腔10连接到主腔真空泵系统(未示出)。主腔真空泵系统去除主腔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，样品被传送到电子束工具，通过电子束工具可以对样品进行检查。电子束工具40可以包括多束电子光学设备。

控制器50电连接到电子束工具40。控制器50可以是被配置为控制带电粒子束检查设备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系统。虽然控制器50在图1中被示出为位于包括主腔10、负载锁定腔20和EFEM 30的结构外部，但是可以理解，控制器50可以是该结构的一部分。控制器50可以位于带电粒子束检查设备的组成元件中的一个组成元件中，或者其可以分布在至少两个组成元件之上。虽然本公开提供了容纳电子束检查工具的主腔10的示例，但是应当注意，本公开的最广义的方面不限于容纳电子束检查工具的腔。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他工具和设备的其他布置。

现在参考图2，图2是示例性电子束工具40的示意图，该电子束工具40包括作为图1的示例性带电粒子束检查设备100的一部分的多束检查工具。多束电子束工具40(本文中也称为设备40)包括电子源201、投射设备230、机动载物台209和样品保持器207。电子源201和投射设备230可以一起称为照射设备。样品保持器207由机动载物台209支撑，以便保持样品208(例如，衬底或掩模)以用于检查。多束电子束工具40还包括电子检测装置240。

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电子作为初级电子。初级电子被提取器和/或阳极提取或加速以形成初级电子束202。

投射设备230被配置为将初级电子束202转换为多个子射束211、212、213，并且将每个子射束引导到样品208上。尽管为了简单起见图示了三个子射束，但可以有几十、几百或几千个子射束。子射束可以称为束波。

控制器50可以连接到图1的带电粒子束检查设备100的各个部分，诸如电子源201、电子检测装置240、投射设备230和机动载物台209。控制器50可以执行各种图像和信号处理功能。控制器50还可以生成各种控制信号以控制带电粒子束检查设备(包括带电粒子多束设备)的操作。

投射设备230可以被配置为将子射束211、212和213聚焦到样品208上以用于检查，并且可以在样品208的表面上形成三个探测点221、222和223。投射设备230可以被配置为使初级子射束211、212和213偏转，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，电子从样品208生成，其包括次级电子和背散射电子。次级电子通常具有≤50eV的电子能量，并且背散射电子通常具有在50eV与初级子射束211、212和213的着陆能量之间的电子能量。

电子检测装置240被配置为检测次级电子和/或背散射电子，并且生成发送给控制器50或信号处理系统(未示出)的对应信号，例如，以构造样品208的对应扫描区域的图像。电子检测装置可以被并入投射设备中或者可以与投射设备分离，其中二次光学装置列被提供以将次级电子和/或背散射电子引导到电子检测装置。

控制器50可以包括图像处理系统，该图像处理系统包括图像获取器(未示出)和存储设备(未示出)。例如，控制器可以包括处理器、计算机、服务器、大型主机、终端、个人计算机、任何种类的移动计算设备等、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。图像获取器可以通信地耦合到设备40的电子检测装置240，以允许信号通信，诸如电导体、光纤电缆、便携式存储介质、IR、蓝牙、互联网、无线网络、无线电等、或其组合。图像获取器可以从电子检测装置240接收信号，可以处理信号中包括的数据，并且可以从中构建图像。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对所获取的图像的亮度和对比度等的调节。存储装置可以是存储介质，诸如硬盘、闪存驱动器、云存储装置、随机存取存储器(RAM)、其他类型的计算机可读存储器等。存储装置可以与图像获取器耦合，并且可以用于将所扫描的原始图像数据保存为原始图像和后处理图像。

图像获取器可以基于从电子检测装置240接收的成像信号来获取样品的一个或多个图像。成像信号可以对应于用于进行带电粒子成像的扫描操作。所获取的图像可以是包括多个成像区域的单个图像。单个图像可以被存储在存储装置中。单个图像可以是可以被划分为多个区域的原始图像。每个区域可以包括含有样品208的特征的一个成像区域。所获取的图像可以包括在一段时间内多次采样的样品208的单个成像区域的多个图像。多个图像可以被存储在存储装置中。控制器50可以被配置为对样品208的同一位置的多个图像执行图像处理步骤。

控制器50可以包括测量电路系统(例如，模数转换器)，以获取检测到的次级电子的分布。在检测时间窗口期间收集的电子分布数据可以与入射在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，以重建被检查的样品结构的图像。经重建的图像可以用于揭示样品208的内部或外部结构的各种特征。因此，经重建的图像可以用于揭示样品中可能存在的任何缺陷。

控制器50可以控制机动载物台209，以在样品208检查期间移动样品208。控制器50可以使得机动载物台209能够至少在样品检查期间在某个方向上优选地连续地(例如以恒定速度)移动样品208。控制器50可以控制机动载物台209的移动，使得其可以根据各种参数来改变样品208的移动速度。例如，控制器可以根据扫描过程的检查步骤的特性来控制载物台速度(包括其方向)。

图3是评估工具(例如，评估工具的电子光学装置列40)的示意图。电子光学装置列40可以包括源201。电子光学装置列40是电子光学结构的一个示例，其可以包括诸如以下特征件：上部射束限制器252、准直器元件阵列271、控制透镜阵列250、扫描偏转器阵列260、物镜阵列241、射束整形限制器242和检测器阵列240；存在的这些元件中的一个或多个元件可以用诸如陶瓷间隔物等隔离元件连接到一个或多个相邻元件。检测器阵列可以包括与多射束的相应子射束相关联的检测器元件。

电子源201将电极引向形成投射系统230的一部分的会聚透镜阵列231。电子源理想地是具有亮度与总发射电流之间的良好折衷的高亮度热场发射器。可以有数十个、数百个或数千个会聚透镜231。会聚透镜阵列231可以包括多电极透镜，并且具有基于EP1602121A1的构造，通过引用该文献，在本文中特别并入了一种透镜阵列的公开，该透镜阵列将电子束分割为多个子射束，其中该阵列为每个子射束提供透镜。会聚透镜阵列可以采取至少两个板的形式，用作电极，每个板中的孔径彼此对准并且对应于子射束的位置。在操作期间，板中的至少两个板被维持在不同电势，以实现期望的透镜效应。

在一种布置中，会聚透镜阵列由三个板阵列组成，在板阵列中，带电粒子在进入和离开每个透镜时具有相同能量，这种布置可以称为Einzel透镜。因此，色散仅发生在Einzel透镜本身内(透镜的入口电极与出口电极之间)，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，这种像差具有较小或可忽略的影响。

会聚透镜阵列231可以具有两个或更多个板电极，其中每个板电极具有对准的孔径阵列。每个板电极阵列通过隔离元件(诸如可以包括陶瓷或玻璃的间隔物)机械连接到相邻板电极阵列并与相邻板电极阵列电隔离。会聚透镜阵列可以通过隔离元件(诸如本文中其他地方所述的间隔物)与相邻电子光学元件(优选地是静电电子光学元件)连接和/或间隔开。

会聚透镜与包含物镜的模块分离(诸如下面讨论的物镜阵列组件)。在施加在会聚透镜的底表面上的电势不同于施加在包含物镜的模块的顶表面上的电势的情况下，使用隔离间隔物将会聚透镜和包含物镜的模块隔开。在电势相等的情况下，可以使用导电元件将会聚透镜和包含物镜的模块隔开。

阵列中的每个会聚透镜将电子引导到相应子射束211、212、213中，该子射束聚焦在相应中间焦点233处。偏转器235别设置在中间焦点233处。偏转器235被配置为将相应束波211、212、213弯曲有效的量，以确保主射线(也可以称为射束轴)基本上垂直地入射到样品208上(即，与样品的法线表面基本上成90°)。偏转器235也可以称为准直器。

在偏转器235下方(即，在光源201的下游或远离光源201)存在控制透镜阵列250，该控制透镜阵列250包括用于每个子射束211、212、213的控制透镜251。控制透镜阵列250可以包括连接到相应电势源的两个或更多个(例如，三个)板电极阵列。每个板电极阵列通过隔离元件(诸如可以包括陶瓷或玻璃的间隔物)机械连接到相邻板电极阵列并与相邻板电极阵列电分离。控制透镜阵列250的功能是相对于射束的缩小率来优化射束张角和/或控制传递到物镜234的射束能量，物镜234中的每个物镜将相应子射束211、212、213引导到样品208上。

可选地，在控制透镜阵列250与物镜阵列234之间设置有扫描偏转器阵列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261。每个扫描偏转器被配置为在一个或两个方向上偏转相应子射束211、212、213，以便在一个或两个方向上跨样品208扫描子射束。

在物镜234与样品208之间设置有电子检测装置240，以检测从样品208发射的次级电子和/或背散射电子。下面描述电子检测系统的示例性构造。检测器和物镜可以是同一结构的一部分。检测器可以通过隔离元件连接到透镜，或者直接连接到物镜的电极。

图3的系统被配置为通过改变施加到控制透镜和物镜的电极的电势来控制电子在样品上的着陆能量。控制透镜和物镜一起工作，并且可以称为物镜组件。着陆能量可以根据被评估的样品的性质来选择以增加次级电子的发射和检测。控制器可以被配置为将着陆能量控制到预定范围内的任何期望值或多个预定值中的期望值。在一个实施例中，着陆能量可以被控制在预定范围内的期望值，例如从1000eV到5000eV。图4是描绘作为着陆能量的函数的分辨率的图，假定射束张角/缩小率被重新优化以用于改变着陆能量。如图所示，评估工具的分辨率可以保持基本恒定，其中着陆能量的变化降低到最小值LE_min。分辨率在低于LE_min时会劣化，因为必须降低物镜的透镜强度和物镜内的电场，以便维持物镜和/或检测器与样品之间的最小间距。如下面进一步讨论的，可更换模块也可以用于改变或控制着陆能量。

理想地，着陆能量主要通过控制离开控制透镜的电子的能量来改变。物镜内的电势差优选地在该变化期间保持恒定，使得物镜内的电场保持尽可能高。物镜内的这种高电场可以被参考，并且可以被设置为预定电场。此外，施加到控制透镜的电势可以用于优化射束张角和缩小率。控制透镜可以根据着陆能量的变化来改变缩小率。理想地，每个控制透镜包括三个电极，以便提供两个独立的控制变量，如下面进一步讨论的。例如，电极中的一个电极可以用于控制放大率，而不同电极可以用于独立地控制着陆能量。备选地，每个控制透镜可以仅具有两个电极。相反，当只有两个电极时，电极中的一个电极可能需要控制放大率和着陆能量两者。

图5是物镜阵列的一个物镜300和控制透镜阵列250的一个控制透镜600的放大示意图。物镜300可以被配置为以大于10的因子对电子束进行缩小，理想地在50至100或更大的范围内。物镜包括中间或第一电极301、下部或第二电极302和上部或第三电极303。电压源V1、V2、V3被配置为分别向第一电极、第二电极和第三电极施加电势。另外的电压源V4连接到样品以施加第四电势，该第四电势可以是接地。电势可以相对于样品208定义。第一电极、第二电极和第三电极各自设置有孔径，相应子射束传播通过该孔径。第二电势可以类似于样品的电势，例如在比样品电势更高的50V至200V的范围内。备选地，第二电势可以在相对于样品的约+500V至约+1500V的范围内。如果检测器240在光学装置列中高于最低电极，则更高的电势是有用的。第一电势和/或第二电势可以按每孔径或孔径组来变化以实现聚焦校正。

理想地，在一个实施例中，省略了第三电极。只有两个电极的物镜可以比具有更多电极的物镜具有更低的像差。三电极物镜可以在电极之间具有更大的电势差，从而实现更强的透镜。附加电极(即，多于两个电极)提供了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束。

如上所述，期望使用控制透镜来确定着陆能量。然而，可以另外使用物镜300来控制着陆能量。在这种情况下，当不同的着陆能量被选择时，物镜上的电势差改变。期望通过改变物镜之上的电势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过于靠近物镜。在这种情况下，存在物镜电极必须太薄而无法制造的风险。对于位于该位置的检测器(例如，作为检测器阵列)，也可以这样说。这种情况例如在着陆能量降低的情况下发生。这是因为，物镜的焦距大致与所选择的着陆能量成比例。通过降低物镜之上的电势差，并且从而降低物镜内部的电场，物镜的焦距再次变大，导致聚焦位置进一步低于物镜。注意，仅使用物镜将限制放大率的控制。这种布置不能控制缩小率和/或张角。此外，使用物镜来控制着陆能量可以意味着物镜将远离其最佳场强操作。即，除非物镜的机械参数(诸如其电极之间的间距)可以例如通过更换物镜来调节。

在所描绘的布置中，控制透镜600包括连接到电势源V5至V7的三个电极601-603。电极601-603可以间隔几毫米(例如，3mm)。控制透镜与物镜之间的间隔(即，物镜的下部电极602与上部电极之间的间隙)可以从宽范围中选择，例如，从2mm到200mm或更大。较小的间距使对准更容易，而较大的间距允许使用较弱的透镜，从而减少像差。理想地，控制透镜600的最高电极603的电势V5被维持为与位于控制透镜的上游的下一电子光学元件(例如，偏转器235)的电势相同。施加到下部电极602的电势V7可以改变，以确定射束能量。施加到中间电极601的电势V6可以改变，以确定控制透镜600的透镜强度，并且从而控制射束的张角和缩小率。理想地，控制透镜的下部电极602和物镜的最高电极以及样品具有基本相同的电势。在一种设计中，省略了物镜V3的上部电极。在这种情况下，理想地，控制透镜的下部电极602和物镜的电极301具有基本相同的电势。应当注意，即使着陆能量不需要改变，或者通过其他方式改变，控制透镜也可以用于控制射束张角。子射束的焦点的位置由相应控制透镜和相应物镜的动作的组合确定。

在一个示例中，为了获取1.5kV至2.5kV范围内的着陆能量，电势V1、V2、V4、V5、V6和V7可以如下表1所示进行设置。该表中的电势以keV为单位的射束能量值给出，该值相当于相对于射束源201的阴极的电极电势。应当理解，在设计电子光学系统时，关于系统中的哪一点被设置为接地电势存在相当大的设计自由度，并且系统的操作由电势差而非绝对电势确定。

可以看出，V1、V3和V7处的射束能量是相同的。在实施例中，这些点处的射束能量可以在10keV至50keV之间。如果选择较低的电势，则可以减小电极间距，特别是在物镜中，以限制电场的减小。还注意到，施加到物镜阵列的相邻电极的电势差是施加到物镜布置中的相邻电极的最大电势差。为了避免物镜中电场的减小，可以预先确定物镜中的电场。物镜中的电场可以针对物镜的期望性能进行优化，例如，沿着射束路径提供(例如，物镜阵列组件中的任何电极中的)相邻电极之间的最大电势差。如此大的电势差周围的变化可以是误差和像差的来源。基本上维持物镜阵列的电极之间的电势差并且改变物镜阵列布置中的其他电极的电势有助于确保物镜的操作被维持，例如在具有大的场时，例如对于短的稳定焦距。物镜布置的功能的变化通过施加到该布置的其他电极的电势差的变化来实现，从而降低了引起大像差的风险。

当控制透镜(而不是例如图3的实施例的会聚透镜)用于电子束的张角/放大率校正时，准直器保持在中间焦点处，因此不需要准直器的像散校正。(应当注意，在这种布置中，放大率的调节导致张角的类似调节，因为射束流沿着射束路径保持一致)。此外，着陆能量可以在宽的能量范围内变化，同时维持物镜中的最佳场强。这种最佳场强可以称为预定场强。在操作期间，该场强可以被预先确定为最佳场强。这使物镜的像差最小化。会聚透镜(如果使用)的强度也维持恒定，以避免由于准直器不在中间焦平面上或电子通过会聚透镜的路径发生变化而引入附加的像差。此外，当使用以诸如图10和图11所示的射束整形限制器(其不具有会聚透镜)为特征的实施例的控制透镜时，可以另外控制张角/放大率以及着陆能量。

在一些实施例中，带电粒子评估工具还包括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。在一个实施例中，像差校正器的至少一个子集中的每个像差校正器被定位在中间焦点中的相应一个中间焦点处或直接邻近中间焦点中的相应一个中间焦点(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等焦平面中或附近具有最小横截面积。这为像差校正器提供了比其他地方(即，在中间平面的上游或下游)可用的空间(或者比不具有中间图像平面的备选布置中可用的空间)更多的空间。

在一个实施例中，位于中间焦点(或中间图像平面)中或直接邻近中间焦点(或中间图像平面)的像差校正器包括偏转器，以校正针对不同射束看起来在不同位置的源201。校正器可以用于校正由源产生的宏观像差，这些像差阻止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阻止正确装置列对准的像差。这种像差还可能导致子射束与校正器之间的未对准。出于这个原因，可以期望附加地或备选地将像差校正器定位在会聚透镜阵列231的会聚透镜处或附近(例如，每个这样的像差校正器与一个或多个会聚透镜231集成或直接邻近)。这是可取的，因为在会聚透镜阵列231的会聚透镜处或附近，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一个挑战是，相对于更下游的位置，子射束各自在该位置具有相对较大的截面积和相对较小的间距。像差校正器可以是EP2702595A1中公开的基于CMOS的个体可编程偏转器，或者是EP2715768A2中公开的多极偏转器阵列，这两个文件中对束波操纵器的描述通过引用并入本文。会聚透镜和校正器可以是同一结构的一部分。例如，它们可以例如使用电隔离元件彼此连接。

在一些实施例中，像差校正器的至少一个子集中的每个像差校正器与一个或多个物镜234集成或直接邻近。在一个实施例中，这些像差校正器减少以下各项中的一项或多项：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)可以与一个或多个物镜234集成或直接相邻，以在样品208之上扫描子射束211、212、214。在一个实施例中，可以使用US 2010/0276606(该文献通过引用整体并入本文)中描述的扫描偏转器。

在一个实施例中，前面实施例中提到的物镜是阵列物镜。阵列中的每个元件是操作多射束中的不同射束或射束组的微透镜。静电阵列物镜具有至少两个板，每个板具有多个孔或孔径。板中每个孔的位置对应于另一板中对应孔的位置。对应孔在多射束中的同一射束或射束组上使用。针对阵列中每个元件的透镜类型的合适示例是双电极减速透镜。

在一些实施例中，物镜阵列组件的检测器240包括位于物镜阵列241的至少一个电极的下游的检测器阵列。检测器阵列可以是多个检测器元件。因此，检测器可以位于物镜阵列组件内。在一个实施例中，检测器的至少一部分(例如，检测器模块)与物镜阵列240邻近和/或集成。例如，检测器阵列可以通过将CMOS芯片检测器集成到物镜阵列的底部电极中来实现。将检测器阵列集成到物镜阵列中取代第二装置列。CMOS芯片优选地定向为面向样品(因为晶片与电子光学系统的底部之间的距离很小(例如，100μm))。即使在检测器可以在物镜阵列中具有的任何位置处，检测器与样品之间也有很小的距离。在这样的距离处，样品可以在检测器的范围内。样品与检测器之间的这样的小距离或最佳距离可以是期望的，例如，以避免检测器元件之间的串扰；或者如果距离太大，则检测器信号可能太弱。检测器的最佳距离或范围维持检测器与样品之间的最小间距(其也可以与物镜阵列与样品之间的间距相关或类似)。然而，该小距离并不会太小而无法防止对样品、其支架或物镜阵列组件的组件(诸如检测器)造成损坏的风险。在一个实施例中，用于捕获次级电子信号的电极形成在CMOS器件的顶部金属层中(例如，检测器的面向样品的表面中)。电极可以形成在其他层中。CMOS的电源和控制信号可以通过硅通孔连接到CMOS。为了稳健性，底部电极优选地由两个元件组成：CMOS芯片和带孔的无源硅板。该板保护CMOS免受高电场的影响。

为了最大化检测效率，期望使电极表面尽可能大，使得物镜阵列的基本上所有面积(除了孔径)都被电极占据，并且每个电极的直径基本上等于阵列间距。在一个实施例中，电极的外部形状是圆形，但这可以做成正方形以最大化检测面积。此外，可以使衬底通孔的直径最小化。电子束的典型尺寸约为5至15微米。

在一个实施例中，单个电极围绕每个孔径。在另一实施例中，围绕每个孔径设置有多个电极元件。由围绕一个孔径的电极元件捕获的电子可以被组合成单个信号或用于生成独立信号。电极元件可以径向地(即，以形成多个同心环)、成角度地(即，以形成多个扇形件)、径向地和成角度地、或以任何其他方便的方式划分。

然而，较大的电极表面导致较大的寄生电容，因此带宽较低。出于这个原因，可以期望限制电极的外径。特别是在较大的电极仅给出稍大的检测效率但显著较大的电容情况下。圆形(环形)电极可以在收集效率与寄生电容之间提供良好的折衷。

较大的电极外径也可能导致较大的串扰(对相邻孔的信号的敏感性)。这也是使电极外径更小的原因。特别是在较大的电极仅给出稍大的检测效率但显著较大的串扰的情况下。

由电极收集的背散射和/或次级电子电流通过跨阻抗放大器被放大。

图6中示出了集成到物镜阵列中的检测器的一个示例性实施例，图6以示意性横截面示出了多束物镜的一部分。在该实施例中，检测器包括检测器模块402，该检测器模块402包括多个检测器元件405(例如，传感器元件，诸如捕获电极)。因此，检测器可以是检测器阵列或检测器元件阵列。在该实施例中，检测器阵列402设置在物镜阵列的输出侧。输出侧是物镜401的输出侧。图7是检测器模块402的仰视图，该检测器模块402包括衬底404，衬底404上设置有多个捕获电极405，每个捕获电极405围绕射束孔径406。射束孔径406可以通过蚀刻穿过衬底404来形成。在图7所示的布置中，射束孔径406以矩形阵列示出。射束孔径406也可以不同地布置，例如如图8所示的六边形紧密堆积阵列。

图9以更大的比例示出了检测器模块402的一部分的横截面。检测器元件(例如，捕获电极405)形成检测器模块402的最底部表面，即，最靠近样品的表面。在捕获电极405与硅衬底404的主体之间，设置有逻辑层407。逻辑层407可以包括放大器，例如，跨阻抗放大器、模数转换器和读出逻辑。在一个实施例中，每个捕获电极405有一个放大器和一个模数转换器。逻辑层407和捕获电极405可以使用CMOS工艺来制造，其中捕获电极405形成最终金属化层。

布线层408设置在衬底404的背侧上或衬底404内部，并且通过硅通孔409连接到逻辑层407。硅通孔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，则可能只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。将注意到，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。检测器模块402也可以使用双极或其他制造技术来制造。印刷电路板和/或其他半导体芯片可以设置在检测器模块402的背面上。

当与具有可调谐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的范围优化次级电子捕获。检测器阵列也可以集成到其他电极阵列中，而不仅仅是最低电极阵列。集成到物镜中的检测器模块的其他细节和备选布置可以在EP申请号20184160.8(该文献通过引用并入本文)中找到。

本公开的实施例提供了一种物镜阵列组件。物镜阵列组件可以并入带电粒子评估工具的电子光学系统中。带电粒子评估工具可以被配置为将多射束聚焦在样品上。

图10是具有物镜阵列组件的示例性电子光学系统的示意图。物镜阵列组件包括物镜阵列241。物镜阵列241包括多个物镜。每个物镜包括连接到相应电势源的至少两个电极(例如，两个或三个电极)。物镜阵列241可以包括连接到相应电势源的两个或更多个(例如，三个)板电极阵列。由板电极阵列形成的每个物镜可以是在多射束中的不同子射束或子射束组上操作的微透镜。每个板限定多个孔径(其也可以称为孔)。板中每个孔径的位置对应于一个或多个其他板中对应孔径(或对应孔)的位置。对应孔径限定物镜，并且因此每组对应孔在使用中在多射束中的相同子射束或子射束组上操作。每个物镜将多射束的相应子射束投射到样品208上。

为了便于说明，本文中通过椭圆形阵列示意性地描绘透镜阵列。每个椭圆形表示透镜阵列中的透镜之一。按照惯例，椭圆形状用来表示透镜，类似于光学透镜中经常采用的双凸形状。在诸如本文中讨论的带电粒子布置的情况下，然而将理解，透镜阵列通常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。如上所述，透镜阵列可以改为包括具有孔径的多个板。

物镜阵列组件还包括控制透镜阵列250。(因此，物镜阵列组件可以包括控制透镜阵列250和物镜阵列241)。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势源的至少两个电极(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势源的两个或更多个(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，两个阵列彼此靠近定位和/或彼此机械连接和/或作为一个单元一起被控制)。控制透镜阵列250被定位在物镜阵列241的上游。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)。因此，如果物镜阵列组件中仅有的透镜是控制透镜阵列250和物镜阵列241，则控制透镜和物镜的组合焦点可以被控制为在样品上。预聚焦可以减少子射束的发散或增加子射束的会聚速率。控制透镜阵列具有预焦距。控制透镜阵列与物镜阵列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。控制透镜可以被控制，以便将相应子射束聚焦在样品上，例如从而维持样品与物镜阵列和/或样品之间的最小间隔。因此，对控制透镜和相应物镜的控制可以确定每个子射束的聚焦位置(例如，每个焦点)，优选地在样品上。因此，相应物镜和相应控制透镜上的组合动作确定相应子射束在样品上的聚焦位置。换言之，通过相应物镜和相应控制透镜对相应子射束的组合透镜效应导致在样品上的聚焦。这可以表示为：相应物镜和相应控制透镜对相应子射束的组合透镜效应导致聚焦在样品上。换言之：相应物镜和相应控制透镜一起将相应子射束聚焦在样品上。备选地或附加地，控制器被配置为控制物镜以将相应子射束聚焦在样品上，并且控制控制透镜以控制相应子射束的预聚焦的参数，使得相应子射束的预聚焦先于物镜将相应子射束聚焦在样品上的。

控制透镜阵列250可以被视为提供物镜阵列241的电极之外的电极。(注意，这与图3和图11的实施例一样适用于图10的实施例的控制透镜)。控制透镜阵列250的附加电极允许更多步的自由度以用于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，使得能够实现物镜阵列241的相应物镜的附加功能。在一种布置中，这样的电极可以被认为是向物镜阵列241的物镜提供附加功能的物镜阵列的一部分。在这种布置中，控制透镜被认为是对应物镜的一部分，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。

在一个实施例中，一种包括物镜阵列组件的电子光学系统被配置为控制物镜组件(例如，通过控制施加到控制透镜阵列250的电极的电势)，使得控制透镜的焦距大于控制透镜阵列250与物镜阵列241之间的间隔。因此，控制透镜阵列250和物镜阵列241可以相对靠近地定位在一起，其中来自控制透镜阵列250的聚焦作用太弱而无法在控制透镜阵列250与物镜阵列241之间形成中间焦点。控制透镜阵列对相应子射束的聚焦位置可以在物镜阵列的下游。在其他实施例中，物镜阵列组件可以被配置为在控制透镜阵列250与物镜阵列241之间形成中间焦点。子射束可以在控制透镜阵列与物镜阵列之间具有中间焦点。

在一个实施例中，控制透镜阵列是可更换模块，或者是其自身或者与诸如物镜阵列和/或检测器阵列等其他元件组合。可更换模块可以是现场可更换的，即，现场工程师可以将该模块更换为新模块。在一个实施例中，多个可更换模块被包含在工具内，并且可以在不打开工具的情况下在可操作位置与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组件，该电子光学组件位于允许致动以用于定位组件的平台上。在一个实施例中，可更换模块包括平台。在一种布置中，该平台和可更换模块可以是电子光学工具40的组成部分。在一种布置中，可更换模块仅限于该平台及其所支撑的电子光学装置。在一种布置中，该平台是可移除的。在备选设计中，包括该平台的可更换模块是可移除的。用于可更换模块的电子光学工具40的部分是可隔离的，即，电子光学工具40的这个部分由位于可更换模块的上游的阀和其下游的阀来限定。阀可以被操作以将阀之间的环境分别与位于阀的上游和下游的真空隔离，从而使得可更换模块能够从电子光学工具40移除，同时维持位于与可更换模块相关联的装置列的一部分的上游和下游的真空。在一个实施例中，可更换模块包括平台。该平台被配置为相对于射束路径支撑电子光学装置。在一个实施例中，模块405包括一个或多个致动器。致动器与该平台相关联。致动器被配置为相对于射束路径移动电子光学装置。这样的致动可以用于使电子光学装置和射束路径彼此对准。

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在电子光学工具40内可更换。在一个实施例中，可更换模块被配置为现场可更换。现场可更换旨在意味着该模块可以被移除并且用相同或不同模块替换，同时维持电子光学工具40所在的真空。仅对应于该模块的装置列的一部分被排气；该部分被排气以便模块被移除并且被返回或替换。在替换装置列内的模块时，装置列的一部分可以被排气，以用于不仅从装置列中而且从设备或工具中完全移除和替换。在另一实施例中，该部分可以被排气，使得装置列的被排气部分内的模块可以被存储在工具或设备中的其他地方的模块替换。这样存储的模块可以被存储在被保持在真空下的一个或多个模块的隔室中。用于模块的存储的隔室的真空可以被存储在比装置列低的深度真空下。在不同实施例中，隔室可以与装置列处于相同压力下，从而不需要对模块所在的装置列部分进行排气。

控制透镜阵列可以与物镜阵列241位于同一模块中，即，形成物镜阵列组件或物镜布置，或者也可以位于单独的模块中。

可以提供电源，以向控制透镜阵列250的控制透镜和物镜阵列241的物镜的电极施加相应电势。

除了物镜阵列241之外还提供控制透镜阵列250可以为控制子射束的特性提供附加自由度。即使当控制透镜阵列250和物镜阵列241相对靠近地设置在一起，例如使得在控制透镜阵列250与物镜阵列241之间没有形成中间焦点时，也可以提供附加自由度。控制透镜阵列250可以用于相对于射束的缩小率来优化射束张角和/或控制传递到物镜阵列241的射束能量。控制透镜可以包括2个或3个或更多个电极。如果有两个电极，则缩小率和着陆能量被一起控制。如果有三个或更多个电极，则缩小率和着陆能量可以独立地控制。因此，控制透镜可以被配置为调节相应子射束的缩小率和/或射束张角(例如，使用电源以向控制透镜和物镜的电极施加合适的相应电势)。这种优化可以通过对物镜的数目具有过度负面的影响并且不过度劣化物镜的像差(例如，不增加物镜的强度)来实现。控制透镜阵列的使用使得物镜阵列能够在其最佳电场强度下操作。因此，控制透镜的这种操作可以使得物镜阵列的场强能够被预先确定。注意，对缩小率和张角的引用旨在表示相同参数的变体。在理想的布置中，缩小率范围与对应张角的乘积是恒定的。然而，张角可能会受到孔径使用的影响。

在图10的实施例中，电子光学系统包括源201。源201提供带电粒子(例如，电子)束。聚焦在样品208上的多射束由源201提供的射束导出。例如，子射束可以使用限定射束限制孔径阵列的射束限制器而从射束导出。源201理想地是具有亮度与总发射电流之间的良好折衷的高亮度热场发射器。在所示的示例中，在物镜阵列组件的上游设置有准直器。准直器可以包括宏准直器270。在射束被分割为多射束之前，宏准直器270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的量，以确保源自射束的每个子射束的射束轴基本上垂直地入射到样品208上(即，与样品208的法线表面基本上成90°)。宏准直器270对射束施加宏观准直。宏准直器270因此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个体部分。宏准直器270可以包括磁透镜或磁透镜布置，该磁透镜或磁性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静电地实现。宏准直器可以包括静电透镜或静电透镜布置，该静电透镜或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。

在图10的实施例中，设置有宏扫描偏转器265，以使子射束在样品208之上被扫描。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之上被扫描。在一个实施例中，宏扫描偏转器256包括宏观多极偏转器，例如具有8个或更多个极。偏转使得源自射束的子射束在一个方向(例如，平行于单个轴，诸如X轴)上或在两个方向(例如，相对于两个非平行轴，诸如Y轴和X轴)上跨样品208被扫描。宏扫描偏转器265宏观地作用于所有光束，而不是包括偏转器元件阵列，每个偏转器元件阵列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与控制透镜阵列250之间。

本文中描述的任何物镜阵列组件还可以包括检测器240(例如，包括检测器模块402)。检测器可以包括例如检测器元件的检测器阵列。检测器检测从样品208发射的带电粒子。检测到的带电粒子可以包括由SEM检测到的任何带电粒子，包括从样品208发射的次级和/或背散射电子。上文参考图6至图9描述了检测器模块的示例性构造。检测器模块的检测器(即，检测器阵列)可以例如沿着射束路径被定位在样品的指定范围内。检测器与样品之间的距离可以很小，即使对于检测器在物镜阵列或甚至物镜阵列组件中可以具有的任何位置也是如此。可能期望样品与检测器之间的这种小距离，即，检测器的最佳距离或范围，例如以避免检测器元件之间的串扰，或者如果样品到检测器的距离太大，则检测器信号可能太弱。检测器的最佳距离或范围维持检测器与样品之间的最小间距(这也可以对应于物镜阵列与样品之间的最小间距)。然而，小距离并不太小，即使不能避免，也可以防止样品、其支架(即，样品保持器)或物镜阵列组件的组件(诸如检测器)损坏的风险。

图11示出了图10的实施例的变体，其中物镜阵列组件包括扫描偏转器阵列260。扫描偏转器阵列260包括多个扫描偏转器。扫描偏转器阵列260可以使用MEMS制造技术形成。每个扫描偏转器在样品208之上扫描相应子射束。因此，扫描偏转器阵列260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(例如，平行于单个轴，诸如X轴)上或在两个方向(例如，相对于两个非平行轴，诸如X轴和Y轴)上偏转子射束。偏转使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。在一个实施例中，EP2425444(该文献在此通过引用整体并入本文，具体地与扫描偏转器相关)中描述的扫描偏转器可以用于实现扫描偏转器阵列260。扫描偏转器阵列260被定位在物镜阵列241与控制透镜阵列250之间。在所示实施例中，提供扫描偏转器阵列260来代替宏扫描偏转器265。扫描偏转器阵列260(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265在空间上更紧凑。

在其他实施例中，提供宏扫描偏转器265和扫描偏转器阵列260两者。在这种布置中，子射束在样品表面之上的扫描可以通过一起、优选地同步地控制宏扫描偏转器265和扫描偏转器阵列260来实现。

提供扫描偏转器阵列260而不是宏扫描偏转器265可以减少控制透镜的像差。这是因为，宏扫描偏转器265的扫描动作导致射束在射束整形限制器(其也称为下部射束限制器)之上的对应移动，该射束整形限制器限定控制透镜的至少一个电极的下游的射束限制孔径阵列，这增加了对来自控制透镜的像差的贡献。当取而代之地使用扫描偏转器阵列260时，射束在射束整形限制器之上移动的量小得多。这是因为，从扫描偏转器阵列260到射束整形限制器的距离要短得多。因此，优选的是，将扫描偏转器阵列260定位为尽可能靠近物镜阵列241(例如，使得扫描偏转器阵列260与物镜阵列241直接相邻，如图11所示)。射束整形限制器之上的较小移动导致使用每个控制透镜的较小部分。因此，控制透镜具有较小像差贡献。为了最小化或至少减少由控制透镜引起的像差，射束整形限制器用于对来自控制透镜的至少一个电极的下行射束进行整形。这在架构上不同于传统系统，在传统系统中，射束整形限制器仅作为孔径阵列提供，该孔径阵列是射束路径中的第一操纵器阵列的一部分或与之相关，并且通常从源的单个射束生成多射束。

在一些实施例中，如图10所示，控制透镜阵列250是在射束路径中位于源201的下游的第一偏转或透镜电子光学阵列元件。

在图11的实施例中，设置有准直器元件阵列271来代替宏准直器270。虽然未示出，但该变体也可以应用于图3的实施例，以提供具有宏扫描偏转器和准直器元件阵列的实施例。每个准直器元件准直相应子射束。准直器元件阵列271(例如，使用MEMS制造技术形成)可以比宏准直器270在空间上更紧凑。因此，将准直器元件阵列271和扫描偏转器阵列260一起提供可以节省空间。当包括物镜阵列组件的多个电子光学系统设置在电子光学系统阵列中时，这种空间节省是期望的。在这样的一个实施例中，可以没有微距会聚透镜或会聚透镜阵列。在这种情况中，控制透镜为着陆能量的变化提供了优化射束张角和放大率的可能性。注意，射束整形限制器位于控制透镜阵列的下游。射束整形限制器中的孔径调节沿着射束路径的射束电流，使得控制透镜对放大率的控制在张角上不同地操作。即，射束整形限制器中的孔径打破了放大率与张角变化之间的直接对应关系。

在一些实施例中，如图11所示，准直器元件阵列271是在射束路径中位于源201的下游的第一偏转或聚焦电子光学阵列元件。

避免位于控制透镜阵列250的上游或准直器元件阵列271的上游的任何偏转或透镜电子光学阵列元件(例如，透镜阵列或偏转器阵列)减少了对位于物镜的上游的电子光学器件以及对用于校正这样的光学器件中的缺陷的校正器的需要。例如，一些备选布置寻求通过提供除了物镜阵列之外的会聚透镜阵列来使源电流利用率最大化。以这种方式提供会聚透镜阵列和物镜阵列导致在源张角内对虚拟源位置均匀性的位置的严格要求，或者需要每个子射束的校正光学器件，以便确保每个子射束穿过其下游的对应物镜的中心。诸如图10和图11的结构允许从第一偏转或透镜电子光学阵列元件到射束整形限制器的射束路径减小到小于约10mm，优选地小于约5mm，优选地小于约2mm。减小射束路径减少或消除了在源张角度内对虚拟源位置的严格要求。

在一个实施例中，提供了一种电子光学系统阵列。该阵列可以包括多个本文中描述的任何电子光学系统。每个电子光学系统将相应多射束同时聚焦到同一样品的不同区域上。每个电子光学系统可以从来自不同相应源201的带电粒子束形成子射束。每个相应源201可以是多个源201中的一个源。多个源201的至少一个子集可以被提供为源阵列。源阵列可以包括设置在公共衬底上的多个源201。多个多射束同时聚焦到同一样品的不同区域上允许同时处理(例如，评估)样品208的增加的面积。阵列中的电子光学系统可以彼此相邻地布置，以便将相应多光束投射到样品208的相邻区域上。阵列中可以使用任何数目的电子光学系统。优选地，电子光学系统的数目在9至200的范围内。在一个实施例中，电子光学系统以矩形阵列或六边形阵列布置。在其他实施例中，电子光学系统以不规则阵列或具有除矩形或六边形以外的几何形状的规则阵列提供。当参考单个电子光学系统时，阵列中的每个电子光学系统可以以本文中描述的任何方式配置。如上所述，扫描偏转器阵列260和准直器元件阵列271由于其空间紧凑性而特别适合并入电子光学系统阵列中，这促进电子光学系统彼此靠近地定位。

在一些实施例中，如图12和图13所示，物镜阵列组件还包括射束整形限制器242。射束整形限制器242限定射束限制孔径阵列124。射束整形限制器242可以称为射束整形限制孔径阵列或最终射束限制孔径阵列。射束整形限制器242可以包括具有多个孔径的板(其可以是板状体)。射束整形限制器242位于控制透镜阵列250的至少一个电极的下游(可选地位于所有电极的下游)。在一些实施例中，射束整形限制器242位于物镜阵列241的至少一个电极的下游(可选地位于所有电极的下游)。射束限制器242的板可以通过隔离元件(诸如可以包括陶瓷或玻璃的间隔物)连接到物镜的相邻板电极阵列。

在一种布置中，射束整形限制器242在结构上与物镜阵列241的电极302集成。即，射束整形限制器242的板直接连接到物镜阵列241的相邻板电极阵列。理想地，射束整形限制器242被定位在低静电场强度的区域中或不存在静电场的区域中，例如，与背对物镜阵列242的所有其他电极的相邻板电极阵列相关联(例如，在其中或其上)。每个射束限制孔径124与物镜阵列241中的对应物镜对准。该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124并且撞击到样品208上。每个射束限制孔径124具有射束限制效果，仅允许入射到射束整形限制器242上的子射束的选定部分穿过射束限制孔径124。该选定部分可以使得穿过物镜阵列中相应孔径的中央部分的相应子射束的仅一部分到达样品。中央部分可以具有圆形横截面和/或以子射束的射束轴为中心。

在一些实施例中，电子光学系统还包括上部射束限制器252。上部射束限制器252限定了射束限制孔径阵列。上部射束限制器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。上部射束限制器252可以包括具有多个孔径的板(其可以是板状体)。上部射束限制器252从由源201发射的带电粒子束形成子射束。除了有助于形成子射束的那些之外的射束的部分可以被上部射束限制器252阻挡(例如，吸收)，以便不干扰下游的子射束。上部射束限制器252可以称为子射束限定孔径阵列。

在不包括会聚透镜阵列的实施例中，如图10和图11所示，上部射束限制器252可以形成物镜阵列组件的一部分。上部射束限制器252可以例如与控制透镜阵列250邻近和/或集成(例如，与最靠近源201的控制透镜阵列250的电极603邻近和/或集成，如图13所示)。上部射束限制器252可以是控制透镜阵列250的最上游电极。在一个实施例中，上部射束限制器252限定比射束整形限制器242的射束限制孔径124更大(例如，具有更大的横截面积)的射束限制孔径。因此，射束整形限制器242的射束限制孔径124可以具有比在上部射束限制器252和/或物镜阵列241和/或控制透镜阵列250中限定的对应孔径更小的尺寸(即，更小的面积和/或更小的直径和/或更小的其他特征尺寸)。

在具有会聚透镜阵列231的实施例中，如图3所示，上部射束限制器252可以设置为与会聚透镜阵列231邻近和/或集成(例如，与最靠近源201的会聚透镜阵列231的电极邻近和/或集成)。通常期望的是，将射束整形限制器242的射束限制孔径配置为小于限定位于射束整形限制器242的上游的射束限制孔径的所有其他射束限制器的射束限制孔径。即，子射束可以源自射束(即，来自源201的带电粒子束)，例如，使用限定射束限制孔径阵列的射束限制器。上部射束限制器252是这样的射束限制孔径阵列，其可以与会聚透镜阵列231相关联或作为会聚透镜阵列231的一部分。

理想地，射束整形限制器242被配置为具有射束限制效果(即，去除入射到射束整形限制器242上的每个子射束的一部分)。例如，射束整形限制器242可以被配置为确保离开物镜阵列241中的物镜的每个子射束已经穿过相应物镜的中心。与备选方法相反，这种效果可以使用射束整形限制器242来实现，而不需要复杂的对准过程来确保入射到物镜上的子射束与物镜良好地对准。此外，射束整形限制器242的效果不会被装置列对准动作、源不稳定性或机械不稳定性破坏。此外，射束整形限制器242减小扫描在子射束上操作的长度。该距离减小到从射束整形限制器242到样品表面的射束路径的长度。

在一些实施例中，上部射束限制器252中的射束限制孔径的直径与射束整形限制器242中的对应射束限制孔径124的直径之比等于或大于3，可选地等于或大于5，可选地大于或等于7.5，可选地等于或大于10。在一种布置中，例如，上部射束限制器252中的射束限制孔径具有约50微米的直径，而射束整形限制器242中的对应射束限制孔径124具有约10微米的直径。在另一种布置中，上部射束限制器252中的射束限制孔径具有约100微米的直径，而射束整形限制器242中的对应射束限制孔径124具有约10微米的直径。期望只有穿过物镜中心的射束的部分被射束限制孔径124选择。在图13所示的示例中，每个物镜由电极301与302之间的静电场形成。在一些实施例中，每个物镜由两个基本透镜(每个基本透镜的焦距＝4*beamEnergy/Efield)组成：一个基本透镜位于电极301的底部，一个基本透镜位于电极302的顶部。主透镜可以是位于电极302顶部的透镜(因为那里的射束能量可以很小，例如，与靠近电极301的30kV相比，为2.5kV，这将使该透镜比另一透镜强大约12倍)。期望穿过电极302顶部的孔径的中心的射束的一部分穿过射束限制孔径124。因为电极302顶部与孔径124之间的z向距离非常小(例如，通常为100微米至150微米)，所以即使对于相对较大的射束角度，也可以选择射束的正确部分。物镜阵列中的场强度可以期望地是预定的。

在图12和图13的特定示例中，射束整形限制器242被示出为与物镜阵列241的底部电极302分开形成的元件。在其他实施例中，射束整形限制器242可以与物镜阵列241的底部电极一体地形成(例如，通过执行光刻以蚀刻掉适合用作衬底的相对侧上的透镜孔径和射束阻挡孔径的腔)。

在一个实施例中，射束整形限制器242中的孔径124设置在对应物镜阵列241的底部电极中的对应透镜孔径的至少一部分的下游的一定距离处，该距离等于或大于透镜孔径的直径，优选地是透镜孔径的直径的至少1.5倍，优选地是透镜孔径的直径的至少2倍。

通常期望将射束整形限制器242放置为邻近具有最强透镜效应的每个物镜的电极。在图12和图13的示例中，底部电极302将具有最强透镜效应，并且射束整形限制器242被定位为邻近该电极。在物镜阵列241包括多于两个电极的情况下，诸如在具有三个电极的Einzel透镜配置中，具有最强透镜效应的电极通常是中间电极。在这种情况下，期望将射束整形限制器242定位为邻近中间电极。因此，物镜阵列241的电极中的至少一个电极可以被定位在射束整形限制器242的下游。电子光学系统还可以被配置为控制物镜组件(例如，通过控制施加到物镜阵列的电极的电势)，使得射束整形限制器242与物镜阵列241的电极邻近或集成。

通常还期望将射束整形限制器242定位在电场较小的区域，优选地定位在基本上无场的区域。这避免了或最小化了射束整形限制器242的存在对期望的透镜效应的破坏。

如图12和图13所示，期望将射束整形限制器242设置在检测器(例如，检测器阵列402)的上游。将射束整形限制器242设置在检测器的上游确保了射束整形限制器242不会阻挡从样品208发射的带电粒子并且阻止它们到达检测器。在检测器设置在物镜阵列241的所有电极的上游的实施例中，因此还期望将射束整形限制器242设置在物镜阵列241的所有电极的上游，或者甚至在控制透镜阵列250的一个或多个电极的上游。在这种情况中，可以期望将射束整形限制器242定位为尽可能靠近物镜阵列241，同时仍然在检测器的上游。因此，射束整形限制器242可以设置为在上游方向上直接邻近检测器。

上述物镜阵列组件是一类物镜布置的示例，其具有位于控制透镜阵列250的至少一个电极和/或物镜阵列241的至少一个电极的下游的射束整形限制器242。这一类的实施例包括用于将多射束聚焦在样品208上的针对电子光学系统的物镜布置。该物镜布置包括上游透镜孔径阵列(例如，物镜阵列241的最靠近源201的电极303或121，如图12所示)。该物镜布置还包括下游透镜孔径阵列(例如，物镜阵列241的最远离源201的电极122，如图12所示)。下游透镜孔径阵列(例如，电极302)和上游透镜孔径阵列(例如，电极301)一起操作以透镜化多射束的子射束。提供了一种射束限制孔径阵列(例如，图12所示的射束整形限制器242)，其中孔径(例如，图12中的射束限制孔径124)的尺寸(即，较小的面积和/或较小的直径和/或更小的其他特征尺寸)小于上游透镜孔径阵列和下游透镜孔径阵列中的孔径。射束限制孔径阵列的孔径被配置为将每个子射束限制为已经穿过上游透镜孔径阵列和下游透镜孔径阵列中的相应孔径的中央部分的子射束的一部分。如上所述，射束限制孔径阵列因此可以确保离开物镜布置的物镜的每个子射束已经穿过相应透镜的中心。

对可控制以便以某种方式操纵带电粒子束的组件或组件或元件的系统的引用包括将控制器或控制系统或控制单元配置为控制该组件以所述方式操纵带电粒子束，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)来控制该组件以用这种方式来操纵带电粒子束。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组件以向组件施加电势，诸如在非限制列表中，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271和扫描偏转器阵列260。使用一个或多个控制器、控制系统或控制单元来控制组件的致动，使得可致动组件(诸如载物台)可以被控制以致动并且因此相对于另一组件(诸如射束路径)移动。

本文中描述的实施例可以采取沿着射束或多射束路径布置成阵列的一系列孔径阵列或电子光学元件的形式。这样的电子光学元件可以是静电的，例如物镜阵列和控制透镜阵列。以下元件中的一个或多个元件可以是静电的：在控制器或控制系统或控制单元的控制下，会聚透镜231、校正器、准直器元件阵列271和扫描偏转器阵列260。在一个实施例中，所有电子光学元件(例如，从射束限制孔径阵列到子射束路径中在样品之前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，电子光学元件中的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、上游和下游、上方和下方的引用应当理解为是指与撞击样品208的电子束或多光束的上游和下游方向平行(通常但不总是垂直)的方向。因此，对上游和下游的引用旨在指代与任何当前引力场无关的关于光束路径的方向。

根据本发明的一个实施例的评估工具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，特征的大小)的工具、或生成样品的绘图的图像的工具。评估工具的示例包括检查工具(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、或能够执行与检查工具、审查工具或计量工具(例如，量测检查工具)相关的评估功能的任何组合的工具。电子光学装置列40可以是评估工具的组件；诸如检查工具、或量测检查工具、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包括设备、装置或系统，该工具包括可以并置或可以不并置并且甚至可以位于单独的室中(特别是例如用于数据处理元件)的各种组件。

术语“子射束”和“束波”在本文中可以互换使用，并且都被理解为包括通过划分或拆分母辐射束而从母辐射束导出的任何辐射束。术语“操纵器”用于涵盖影响子射束或束波的路径的任何元件，诸如透镜或偏转器。对沿着射束路径或子射束路径对准的元件的引用被理解为意味着相应元件沿着射束路径或子射束路径定位。对光学器件的引用被理解为表示电子光学器件。

本发明的实施例在以下编号条款中列出：

条款1：一种用于带电粒子评估工具的多束电子光学系统，所述系统包括：多个控制透镜，每个控制透镜被配置为控制相应子射束的参数；多个物镜，每个物镜被配置为将多个带电粒子束中的一个带电粒子束投射到样品上；以及控制器，被配置为控制所述控制透镜和所述物镜，使得所述带电粒子以期望的着陆能量、缩小率和/或射束张角入射到所述样品上。

条款2：根据条款1所述的系统，其中所述控制器被配置为维持所述物镜中的预定电场或电场。

条款3：根据条款1或2所述的系统，其中所述控制透镜被配置为调节相应子射束的所述缩小率和/或所述射束张角，和/或控制相应子射束在所述样品表面上的着陆能量。

条款4：根据条款1、2或3所述的系统，其中所述控制透镜在所述物镜的上游并且与所述物镜相关联。

条款5：根据任一前述条款所述的系统，其中所述控制器被配置为控制所述控制透镜以控制所述相应子射束的预聚焦的参数，使得以下各项中的一项或多项：对相应的所述物镜和相应的所述控制透镜的组合动作确定所述相应子射束在所述样品上的聚焦位置，由相应的所述物镜和相应的所述控制透镜对所述相应子射束的组合透镜效应导致聚焦在所述样品上，以及相应的所述物镜和相应的所述控制透镜一起将所述相应子射束聚焦在所述样品上；备选地或附加地，所述控制器被配置为控制所述物镜以将所述相应子射束聚焦在所述样品上，并且控制所述控制透镜以控制所述相应子射束的预聚焦的所述参数，使得所述相应子射束的所述预聚焦先于所述物镜在所述样品上对所述相应子射束的聚焦；优选地，所述样品在组合焦距处的位置(优选地沿着所述相应子射束的路径)：维持所述样品与所述物镜阵列之间的间隔，优选地最小间隔；和/或对应于检测器与所述样品之间的距离，优选地，以维持所述检测器和所述样品之间的间隔，诸如最小间隔。

条款6：根据任一前述条款所述的系统，其中所述控制透镜和相应的所述物镜的控制确定每个子射束的焦点的聚焦位置；优选地，所述控制透镜阵列对所述相应子射束的聚焦位置可以在所述物镜阵列的下游，优选地，所述控制透镜被配置为具有焦距，并且优选地，使得所述控制透镜和对应物镜的所述组合焦距的所述焦距由所述控制器控制。

条款7：根据任一前述条款所述的系统，其中所述控制器被配置为向所述物镜阵列的相邻电极施加电势差，所述电势差是所述物镜和所述控制透镜的两个相邻电极之间沿着所述带电粒子束中的每个带电粒子束的路径的最大电势差；或者物镜布置的两个相邻电极之间的最大电势差，所述物镜布置包括所述控制透镜的阵列和所述物镜的阵列，所述控制透镜优选地在所述物镜的上游。

条款8：根据任一前述条款所述的系统，其中所述多个控制透镜和/或所述多个物镜被配置为可更换，优选地现场可更换。

条款9：根据条款8所述的系统，包括可更换模块，所述可更换模块包括所述多个控制透镜和/或所述多个物镜，使得所述多个控制透镜和/或所述多个物镜在所述模块的更换时可更换，优选地现场可更换。

条款10：一种用于带电粒子评估工具的多束电子光学系统，所述系统包括：控制透镜阵列，包括多个控制电极并且被配置为控制相应子射束的参数；物镜阵列，包括多个物镜电极并且被配置为将多个带电粒子束引导到样品上；以及电势源系统，被配置为向所述控制电极和所述物镜电极施加相对电势，使得所述带电粒子以期望的着陆能量、缩小率和/或射束张角入射到所述样品上。

条款11：一种用于带电粒子评估工具的多束电子光学系统，所述系统包括：物镜阵列，包括被配置为将相应子射束聚焦到样品表面上的物镜；以及控制透镜阵列，包括控制透镜，所述控制透镜被配置为在所述物镜阵列的操作之前控制相应子射束在所述样品表面上的着陆能量和/或优化相应子射束的张角和/或放大率。

条款12：根据条款11所述的系统，其中所述控制透镜包括沿着所述射束路径的至少两个电极。

条款13：根据条款12所述的系统，其中所述电极中的至少一个电极被配置为设置所述相应子射束的射束能量，所述电极优选地在所述射束路径中位于第一电极的下游。

条款14：根据条款12或13所述的系统，其中所述电极中的所述至少一个电极被配置为控制所述相应子射束的所述张角和/或所述放大率，所述电极优选地在所述射束路径中位于第一电极的下游，优选地位于被配置为控制所述射束能量的电极的上游。

条款15：一种用于检查工具的多束电子光学系统，所述系统包括：物镜阵列，被配置为将多个准直子射束聚焦在样品上；控制透镜阵列，位于所述物镜阵列的上游，所述控制透镜阵列被配置为控制每个子射束的射束能量，其中所述系统被配置为调节所述子射束在所述样品上的着陆能量。

条款16：根据条款15所述的系统，其中所述系统被配置为通过改变施加到所述物镜阵列的电势同时保持所述物镜中的静电场处于预选强度来调节所述着陆能量。

条款17：根据条款15或16所述的系统，其中所述系统被配置为通过控制所述控制透镜阵列以便改变由所述控制透镜阵列传递到所述物镜阵列的射束能量来调节所述着陆能量。

条款18：根据条款15、16或17所述的系统，其中控制所述控制透镜包括重新优化张角和缩小率。

条款19：根据前述条款中任一项所述的系统，其中每个物镜包括两个电极。

条款20：一种用于带电粒子评估工具的多束电子光学系统，所述系统包括物镜阵列组件，所述物镜阵列组件包括多个孔径阵列，所述物镜阵列组件被配置为：a)将多个子射束聚焦在样品上；以及b)控制所述子射束的另一参数，所述参数是以下各项中的至少一项：所述子射束在所述样品表面上的着陆能量、相应子射束的张角和/或相应子射束的放大率。

条款21：根据条款20所述的系统，其中靠近样品的孔径阵列被配置为将所述多个射束聚焦在所述样品上。

条款22：根据条款21所述的系统，其中至少两个孔径阵列靠近所述样品。

条款23：根据条款20至22中任一项所述的系统，其中被配置为控制所述另一参数的孔径阵列位于被配置为控制所述子射束的焦点的孔径阵列的上游。

条款24：根据条款23所述的系统，其中至少两个孔径阵列被配置为控制所述另一参数。

条款25：根据条款24所述的系统，其中被配置为控制所述另一参数的所述孔径阵列包括被配置为控制着陆能量的孔径。

条款26：根据条款24或25所述的系统，其中被配置为控制所述另一参数的所述孔径阵列包括被配置为优化相应子射束的所述张角和/或相应子射束的所述放大率的孔径阵列；优选地，所述孔径阵列与被配置为控制着陆能量的所述孔径相同。

条款27：根据前述条款中任一项所述的系统，还包括检测器，所述检测器被配置为检测从所述样品发射的带电粒子，所述检测器优选地包括多个检测器元件，所述多个检测器元件优选地与相应子射束相关联，并且所述检测器可以远离所述样品与所述样品间隔开一段距离，优选地，远离所述样品的所述距离是所述检测器的最佳距离或范围。

条款28：根据条款27所述的系统，其中所述检测器与所述物镜阵列相关联，并且优选地在所述多个物镜与所述样品之间。

条款29：根据前述条款中任一项所述的系统，其中至少所述物镜(或物镜阵列)和所述控制透镜(或控制透镜阵列)是静电的；优选地，所述系统的所有带电粒子光学元件是静电的。

条款30：根据任一前述条款所述的系统，其中所述带电粒子是电子，优选地，所述系统包括用于发射电子的电子源。

条款31：一种带电粒子评估工具，包括根据前述条款中任一项所述的多束电子光学系统，所述带电粒子评估工具优选地包括会聚透镜，所述会聚透镜位于所述物镜阵列和所述控制透镜阵列的上游，所述会聚透镜优选地是会聚透镜阵列或备选地是优选地是磁性的微距会聚透镜。

条款32：一种检查方法，包括：使用多个控制透镜来控制多个带电粒子子射束中的相应带电粒子子射束的参数；使用多个物镜将所述多个带电粒子束投射到样品上；以及控制所述控制透镜和所述物镜，使得所述带电粒子以期望的着陆能量、缩小率和/或射束张角入射到所述样品上。

条款33：一种通过使用物镜阵列组件将多个子射束投射到样品表面上的方法，所述方法包括：A)将所述子射束投射到样品的表面上；以及b)控制所述子射束的着陆能量和/或优化所述子射束的缩小率和/或射束张角。

条款34：根据条款33所述的方法，所述物镜阵列组件包括控制透镜阵列，每个控制透镜用于控制相应子射束的参数；以及物镜阵列，每个物镜用于将相应子射束投射到样品上；控制器，用于控制所述控制透镜和所述物镜；以及检测器，用于检测从所述样品发射的带电粒子，所述检测器包括与相应子射束相关联的多个检测器元件，并且所述检测器远离所述样品与所述样品隔开一定距离；其中所述投影使用所述物镜阵列，并且所述控制包括控制所述子射束的所述着陆能量，使得所述子射束以期望的着陆能量入射到所述样品上；所述方法优选地还包括：控制所述控制透镜以控制所述参数包括预聚焦所述相应子射束，使得以下各项中的一项或多项：1)对相应的所述物镜和相应的所述控制透镜的组合动作确定所述相应子射束在所述样品上的聚焦位置，2)由相应的所述物镜和相应的所述控制透镜对所述相应子射束的组合透镜效应导致聚焦在所述样品上，3)由相应的所述物镜和相应的所述控制透镜对所述相应子射束的组合透镜效应导致聚焦在所述样品上，以及4)所述相应物镜和所述相应控制透镜一起将所述相应子射束聚焦在所述样品上，(备选地或附加地，所述控制器被配置为控制所述物镜以将所述相应子射束聚焦在所述样品上，并且控制所述控制透镜以控制所述相应子射束的预聚焦的所述参数，使得所述相应子射束的所述预聚焦先于所述物镜在所述样品上对所述相应子射束的所述聚焦)；以及检测从所述样品发射的带电粒子，其中优选地，所述控制透镜和所述物镜的所述控制由所述控制器进行，并且优选地，所述检测由所述检测器进行。

条款35：根据条款33至34所述的方法，所述物镜阵列组件包括被配置为将带电粒子束投射到其上的物镜阵列。

条款36：根据条款33至35所述的方法，包括：在所述物镜阵列中维持预定静电场或电场。

条款37：根据条款33至36所述的方法，还包括：调节相应子射束的所述缩小率和/或所述射束张角。

条款38：根据条款33至37中任一项所述的方法，还包括：e)调节所述样品表面上相应子射束的所述着陆能量。

条款39：根据条款33至38中任一项所述的方法，还包括检测从所述样品发射的带电粒子。

条款40：根据条款39所述的方法，其中所述检测使用与所述物镜阵列组件相关联的检测器。

条款41：根据条款40所述的方法，其中所述检测是在所述多个物镜与所述样品之间。

条款42：根据权利要求33至41中任一项所述的方法，其中预聚焦所述控制透镜以便将所述相应子射束聚焦在所述样品上维持所述样品与所述物镜阵列和/或所述检测器之间的最小间距。

条款43：根据条款33至42中任一项所述的方法，还包括使所述带电粒子束准直。

条款44：根据条款43所述的方法，其中所述准直使用位于所述物镜阵列组件的上游的宏准直器。

条款45：根据条款43所述的方法，其中所述准直使用位于所述物镜阵列组件内的准直器阵列。

条款46：根据条款33至45中任一项所述的方法，还包括可更换地移除所述物镜组件中的至少一个透镜元件。

条款47：根据条款46所述的方法，包括对装置列的一部分进行排气，所述部分优选地对应于模块，所述模块至少包括所述物镜组件的所述透镜元件，并且所述方法可选地包括以下各项中的至少一项：移除所述模块、将所述模块返回到所述部分中，以及更换所述模块；所述方法还包括使所述部分减压。

条款48：根据条款46或47所述的方法，所述方法包括在可操作位置与不可操作位置之间交换至少包括元件的模块，其中在所述可操作位置，所述模块是所述装置列的所述部分，并且可选地将所述模块与处于不可操作位置的另一模块交换，使得所述模块被移动到不可操作位置，优选地，所述另一模块被移动到所述部分中，使得所述另一模块处于可操作位置。

条款49：一种可更换模块，被配置为在带电粒子装置列(诸如带电粒子检查工具的电子光学装置列)中可更换，所述模块包括物镜阵列组件，所述物镜阵列组件包括被配置为控制相应子射束的参数的多个控制透镜，所述参数包括多射束的缩小率和/或着陆能量；优选地，所述可更换模块是现场可更换的。

条款50：根据条款49所述的可更换模块，其中所述物镜阵列组件包括：多个物镜，被配置为将所述多射束的相应带电射束投射到样品上；以及检测器，被配置为检测从所述样品发射的带电粒子，所述检测器优选地包括与相应子射束相关联的多个检测器元件，并且所述检测器被配置为在所述模块放置在电子光学装置列中时远离所述样品与所述样品间隔开一定距离，其中所述控制透镜和所述物镜优选地被配置为被控制，使得所述带电粒子以期望的着陆能量和/或缩小率入射到所述样品上，并且所述控制透镜优选地被配置为在所述模块放置在电子光学装置列中时优选地被控制以控制所述相应子射束的预聚焦的所述参数，使得以下各项中的一项或多项：1)对相应的所述物镜和相应的所述控制透镜的组合动作确定所述相应子射束在所述样品上的聚焦位置，2)由相应的所述物镜和相应的所述控制透镜对所述相应子射束的组合透镜效应导致聚焦在所述样品上，3)由相应的所述物镜和相应的所述控制透镜对所述相应子射束的组合透镜效应导致聚焦在所述样品上，以及4)相应的所述物镜和相应的所述控制透镜一起将所述相应子射束聚焦在所述样品上，(备选地或附加地，所述控制器被配置为控制所述物镜以将所述相应子射束聚焦在所述样品上，并且控制所述控制透镜以控制所述相应子射束的预聚焦的所述参数，使得所述相应子射束的所述预聚焦先于所述物镜在所述样品上对所述相应子射束的所述聚焦)。

虽然已经结合各种实施例描述了本发明，但是考虑到本文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。。本说明书和示例旨在仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和精神由所附权利要求指示。

Claims (15)

1.一种用于带电粒子评估工具的多束电子光学系统，所述系统包括：

多个控制透镜，每个控制透镜被配置为控制相应子射束的参数；

多个物镜，每个物镜被配置为将所述多个带电粒子束中的一个带电粒子束投射到样品上；

检测器，被配置为检测从所述样品发射的带电粒子，所述检测器包括与相应子射束相关联的多个检测器元件，并且所述检测器远离所述样品与所述样品间隔开一定距离；以及

控制器，被配置为控制所述控制透镜和所述物镜，使得所述带电粒子以期望的着陆能量和/或缩小率入射到所述样品上，其中所述控制器被配置为控制所述控制透镜以控制所述相应子射束的预聚焦的参数，使得由相应的所述物镜和相应的所述控制透镜对所述相应子射束的组合动作确定所述相应子射束在所述样品上的聚焦位置。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器被配置为维持所述物镜中的预定静电场。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述控制器被配置为向所述物镜阵列的相邻电极施加电势差，所述电势差是所述物镜和所述控制透镜的两个相邻电极之间沿着所述带电粒子束中的每个带电粒子束的路径的最大电势差。

4.根据权利要求1、2或3所述的系统，其中所述控制透镜被配置为调节相应子射束的缩小率和/或控制相应子射束在所述样品表面上的着陆能量。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的系统，其中所述控制透镜在所述物镜的上游并且与所述物镜相关联。

6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的系统，其中所述多个控制透镜和/或所述多个物镜被配置为是能够更换的。

7.根据权利要求6所述的系统，包括可更换模块，所述可更换模块包括所述多个控制透镜和/或所述多个物镜，使得所述多个控制透镜和/或所述多个物镜在更换所述模块方面是能够更换的。

8.一种通过使用物镜阵列组件将多个子射束投射到样品表面上的方法，所述物镜阵列组件包括：

控制透镜阵列，每个控制透镜用于控制相应子射束的参数；以及

物镜阵列，每个物镜用于将相应子射束投射到样品上；

控制器，用于控制所述控制透镜和所述物镜；以及

检测器，用于检测从所述样品发射的带电粒子，所述检测器包括与相应子射束相关联的多个检测器元件，并且所述检测器远离所述样品与所述样品间隔开一定距离；

所述方法包括：

a)将所述子射束投射到样品的表面上，所述投射使用所述物镜阵列；

b)控制所述子射束的着陆能量，使得所述子射束以期望的着陆能量入射到所述样品上，和/或优化所述子射束的缩小率；

c)控制所述控制透镜以控制所述参数包括预聚焦所述相应子射束，使得由相应的所述物镜和相应的所述控制透镜对所述相应子射束的组合动作在所述样品上；以及

d)检测从所述样品发射的带电粒子，

其中对所述控制透镜和所述物镜的所述控制由所述控制器进行，并且所述检测由所述检测器进行。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：调节相应子射束的缩小率。

10.根据权利要求8或9中任一项所述的方法，还包括：

调节所述样品表面上相应子射束的所述着陆能量。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其中所述检测中的所述检测器与所述物镜阵列组件相关联。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的方法，其中所述检测是在所述多个物镜与所述样品之间。

13.根据权利要求8至12中任一项所述的方法，其中预聚焦所述控制透镜以便将所述相应子射束聚焦在所述样品上，以维持所述样品与所述物镜阵列之间的最小间隔。

14.根据权利要求8至13中任一项所述的方法，还包括使所述带电粒子束准直。

15.一种可更换模块，被配置为在带电粒子检查工具的带电粒子光学装置列中是能够更换的，所述模块包括：物镜阵列组件，所述物镜阵列组件包括：

-多个控制透镜，被配置为控制相应子射束的参数；所述参数包括所述子射束的多射束的缩小率和/或着陆能量，以及

-多个物镜，被配置为将所述多射束的相应带电射束投射到样品上；以及

-检测器，被配置为检测从所述样品发射的带电粒子，所述检测器包括与相应子射束相关联的多个检测器元件，并且所述检测器被配置为在将所述模块放置在电子光学装置列中时远离所述样品与所述样品间隔开一定距离，

其中所述控制透镜和所述物镜被配置为被控制，使得所述带电粒子以期望的着陆能量和/或缩小率入射到所述样品上，并且所述控制透镜被配置为在将所述模块放置在电子光学装置列中时被控制以控制所述相应子射束的预聚焦的参数，使得由相应的所述物镜和相应的所述控制透镜对所述相应子射束的组合动作确定所述相应子射束在所述样品上的聚焦位置。

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