CN117321724A - 带电粒子光学设备、物镜组件、检测器、检测器阵列和方法 - Google Patents

带电粒子光学设备、物镜组件、检测器、检测器阵列和方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了用于检测次级带电粒子和反向散射带电粒子的各种技术，包括：沿着子束路径，加速带电粒子子束到达样品；从检测器阵列排斥次级带电粒子；使用反射镜检测器阵列；使用多个检测器阵列；以及提供可以在主要检测带电粒子的模式和主要检测次级粒子的模式之间切换的设备和检测器。

Description

带电粒子光学设备、物镜组件、检测器、检测器阵列和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年5月18日提交的EP申请21174519.5的优先权，该申请通过引用整体并入本文。
技术领域
本文提供的实施例整体涉及物镜组件、带电粒子光学设备、检测器、检测器阵列和方法，并且具体涉及使用多个带电粒子束(例如，子束)的物镜组件、带电粒子光学设备、检测器、检测器阵列以及方法。
背景技术
在制造半导体集成电路(IC)芯片时，在制造过程期间由于例如光学效应和入射的颗粒，不可避免地在衬底(即，晶片)或掩模上发生不期望的图案缺陷，从而降低产率。因此，监视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，对衬底或其他对象/材料的表面进行检查和/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被用于检查对象，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，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，以便以相对较低的着陆能量着陆在样品上。电子束作为探测点被聚焦在样品上。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电子从表面发射，诸如次级电子、反向散射电子或俄歇电子。所生成的次级电子可以从样品的材料结构发射。通过将初级电子束作为探测点在样品表面之上扫描，可以跨样品的表面发射次级电子。通过从样品表面收集这些发射的次级电子，图案检测工具可以获得数据，数据可以被称为图像并且可以被绘制为图像。图像表示样品的表面的材料结构的特性。尽管以该方式获得的图像可能是有用的，但从这样的已知电子显微镜技术中获得的有关样品的信息存在局限性。一般而言，需要获得例如与样品表面以下的结构有关并且与套刻目标有关的附加或备选信息。
发明内容
本公开的一个目的在于提供如下实施例，其支持使用带电粒子，例如使用反向散射带电粒子，从样品中获取信息。
根据本发明的一个方面，提供一种用于带电粒子系统的带电粒子光学设备，设备被配置为沿着初级射束路径，朝向样品投射带电粒子束阵列，设备包括：物镜阵列，其被配置为将射束投射到样品上，并且沿着带电粒子束阵列的初级射束路径具有至少两个电极；上游检测器阵列，其沿着初级射束路径被定位在至少一个电极的上游；下游检测器阵列，其沿着初级射束路径被定位在至少一个电极的下游；至少一个电压源，其被配置为与物镜阵列、上游检测器阵列和下游检测器阵列中的一者或多者电连接；以及控制器，其被配置为控制由至少一个电压源施加到物镜阵列、上游检测器阵列和下游检测器阵列的至少一个电极的电位，其中上游检测器阵列和下游检测器阵列同时被配置为检测信号粒子。
根据本发明的一个方面，提供了一种使用多束带电粒子评估工具来检测从样品发射的带电粒子的方法，多束带电粒子评估工具包括本文所述的带电粒子光学设备。
附图说明
本公开的上述和其它方面将结合附图，从示例性实施例的描述中变得更加显而易见。
图1是图示了示例性带电粒子束检查装置的示意图。
图2是图示了示例性多束装置的示意图，多束装置是图1的示例性带电粒子束检查装置的一部分。
图3是根据一个实施例的示例性多束装置的示意图。
图4是根据一个实施例的示例性带电粒子光学设备的示意图。
图5是根据一个实施例的检查装置的物镜的横截面示意图。
图6是根据一个备选实施例的检查装置的物镜的横截面示意图。
图7是图5或图6的物镜的仰视图。
图8是图5或图6的物镜的修改的仰视图。
图9是并入在图5或图6中的物镜中的检测器的放大横截面示意图。
图10、图11和图12是一个实施例中使用的绝缘结构的横截面示意图。
图13A和图13B示出了经修改的检测器的变化的仰视图。
图14是使用图13A的经修改的检测器的图5或图6的物镜的仰视图。
图15是使用图13A的经修改的检测器的图5或图6的物镜中所并入的检测器的放大横截面示意图。
图16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17A是根据一个实施例的物镜的横截面示意图并且图17B示出了使用中的图17A的物镜。
图18A是根据一个实施例的物镜的横截面示意图并且图18B示出了使用中的图18A的物镜。
图19A是根据一个实施例的物镜的横截面示意图并且图19B、图19C、图19D和图19E示出了使用中的图19A的物镜。
图20A是根据一个实施例的物镜的横截面示意图并且图20B示出了使用中的图20A的物镜。
图21是根据一个实施例的示例性带电粒子光学设备的示意图。
图22是根据一个实施例的使用图13A的检测器的物镜的横截面示意图。
示意图和视图示出了以下描述的部件。然而，图中描绘的部件未按比例绘制。
具体实施方式
现在将详细参考示例性实施例，实施例的示例在附图中图示。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附图标记表示相同或相似的元件。示例性实施例的以下描述中阐述的实现方式并不表示与本发明一致的所有实现方式。相反，它们仅是与所附权利要求书中记载的本发明有关的各方面一致的设备和方法的示例。
增强电子器件的计算能力，减小器件的物理尺寸，可以通过显著增加IC芯片上的诸如晶体管、电容器、二极管的电路部件的封装密度来实现。这通过提高分辨率来实现，从而可以制造出更小的结构。例如，智能手机的IC芯片，其尺寸为拇指盖并且在2019年或更早可用，可以包括超过20亿个晶体管，每个晶体管的尺寸不到人类头发的1/1000。因此，半导体IC制造是复杂而耗时的过程，具有数百个单独的步骤。即使是一个步骤中的错误也有可能极大地影响最终产品的功能。仅一个“致命缺陷”就可能导致器件故障。制造过程的目标是改进过程的总体产率。例如，要获得50步工艺的75％产率(其中步骤可以指示晶片上形成的层数)，每个单独步骤的产率必须大于99.4％。如果每个步骤的产率为95％，则整个工艺产率将低至7％。
虽然在IC芯片制造设施中需要高工艺产率，但保持高衬底(即，晶片)生产量(被定义为每小时处理的衬底数目)也是必不可少的。缺陷的存在可能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，通过诸如扫描电子显微镜(SEM)的检查工具来对微米和纳米级缺陷进行高生产量检测和标识对于保持高产率和低成本至关重要。
SEM包括扫描设备和检测器设备。扫描设备包括照射设备和投射设备，照射设备包括用于生产初级电子的电子源，并且投射设备用于使用一个或多个聚焦的初级电子束来扫描样品(诸如衬底)。至少将照射设备或照射系统与投射设备或投射系统合称为电子光学系统或装置。初级电子与样品相互作用并生成次级电子。检测装置在样品被扫描时从样品捕获次级电子，使得SEM可以创建样品的扫描区域的图像。对于高生产量检查，一些检查装置使用初级电子的多个聚焦射束(即，多束)。多束的组成射束可以被称为子束或小束。多束可以同时扫描样品的不同部分。因此，多束检测装置可以以比单束检测装置高得多的速度来检查样品。
以下描述已知的多束检查装置的实现方式。
附图是示意性的。因此，为了清楚起见，图中部件的相对尺寸被夸大。在以下附图描述中，相同或相似的附图标记指代相同或相似的部件或实体并且仅描述了与各个实施例有关的差异。虽然描述和附图针对电子光学系统，但可以理解，实施例不用于将本公开限制为特定带电粒子。因此，本文件中对电子的参考可以更普遍地被认为是对带电粒子的参考，而带电粒子不一定是电子。
现在参考图1，图1是图示了示例性带电粒子束检查装置100的示意图。图1的带电粒子束检查装置100包括主室10、装载锁定室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可以包括附加的(多个)装载端口。第一装载端口30a和第二装载端口30b可以例如接纳包含待检查的衬底(例如，半导体衬底或由其它材料制成的衬底)或样品(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)将样品输送到装载锁定室20。
装载锁定室20被用于去除样品周围的气体。这创建了局部气体压力低于周围环境中的压力的真空。装载锁定室20可以被连接到装载锁定真空泵系统(未示出)，其去除装载锁定室20中的气体颗粒。装载锁定真空泵系统的操作使得装载锁定室能够达到低于大气压力的第一压力。在达到第一压力之后，一个或多个机械臂(未示出)将样品从装载锁定室20输送到主室10。主室10被连接到主室真空泵系统(未示出)。主室真空泵系统去除主室10中的气体颗粒，使得样品周围的压力达到低于第一压力的第二压力。在达到第二压力之后，样品被输送到电子束工具40，通过电子束工具40可以检查样品。电子束工具40可以包括多束电子光学装置。
控制器50被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中被示出为在包括主室10、装载锁定室20和EFEM30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可以位于带电粒子束检查装置的组成元件中，或者它可以分布在至少两个组成元件上。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，图2图示了示例性电子束工具40的示意图，电子束工具40包括多束检查工具，多束检查工具是图1的示例性带电粒子束检查装置100的一部分。多束电子束工具40(本文中也被称为装置40)包括电子源201、投射设备230、电动台209和样品保持器207。电子源201和投射设备230可以一起被称为照射设备。样品保持器207由电动台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还包括检测器阵列240(例如，电子检测设备)。
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。初级电子由提取器和/或阳极提取或加速以形成初级电子束202。电子源201可以包括诸如EP20184161.6中描述的多个源，该文献至少关于多个源以及多个源如何与多个列和与其相关联的电子光学器件相关的内容通过引用并入本文。
投射设备230被配置为将初级电子束202转换为多个子束211、212、213，并将每个子束引导到样品208上。尽管为简单起见图示了三个子束，但是可以有几十、几百或几千个子束。子束可以被称为束波。
控制器50可以被连接到图1的带电粒子束检查装置100的各个部分，诸如电子源201、检测器阵列240、投射设备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还可以生成各种控制信号以管控带电粒子束检查装置(包括带电粒子多束装置)的操作。
投射设备230可以被配置为将子束211、212和213聚焦到用于检查的样品208上并且可以在样品208的表面上形成三个探测点221、222和223。投射设备230可以被配置为偏转初级子束211、212和213，以在样品208的表面的一部分中，跨各个扫描区域来扫描探测点221、222和223。响应于初级子束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生成包括次级电子和反向散射电子的电子。
次级电子通常具有小于等于～50eV的电子能量。实际的次级电子可以具有小于5eV的能量，但是任何低于50eV的电子通常被处理为次级电子。反向散射电子通常具有在0eV和初级子束211、212和213的着陆能量之间的电子能量。因为检测的具有小于50eV的能量的电子通常被当作次级电子，所以实际反向散射电子的一部分将被看作次级电子。次级电子可以更普遍地被称为次级带电粒子并且与次级带电粒子互换。反向散射电子可以更普遍地被称为反向散射带电粒子并且可以与反向散射带电粒子互换。本领域技术人员可以理解，反向散射带电粒子可以更普遍地描述为次级带电粒子。然而，就本公开的目的而言，反向散射带电粒子被认为不同于次级带电粒子，例如具有更高的能量。换言之，次级带电粒子将被理解为动能小于等于50eV的粒子并且反向散射带电粒子将被理解为动能高于50eV的粒子。次级带电粒子和反向散射带电粒子从样品发射。从样品发射的带电粒子，例如，次级电子和反向散射电子，也可以被称为信号粒子，例如，次级信号粒子和反向散射信号粒子。
检测器阵列240被配置为检测次级电子和/或反向散射电子并生成对应信号，信号被发送到信号处理系统280，例如，以构建样品208的对应扫描区域的图像。检测器阵列240可以被并入投射设备230中。
信号处理系统280可以包括被配置为处理来自检测器阵列240的信号以便形成图像的电路(未示出)。信号处理系统280也可以被称为图像处理系统。信号处理系统可以被并入多束电子束工具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可以被并入检查装置100或多束电子束工具40的任何部件中，诸如作为投射设备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)和存储装置(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。图像获取器可以被通信地耦合到允许信号通信的检测器阵列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、无线电等或其组合。图像获取器可以从检测器阵列240接收信号，可以处理信号中所包括的数据并且可以从其构造图像。图像获取器因此可以获取样品208的图像。图像获取器还可以执行各种后处理功能，诸如生成轮廓、在所获取的图像上叠加指示符等。图像获取器可以被配置为执行所获取图像的亮度和对比度等的调整。存储装置可以是诸如硬盘、闪存驱动器、云存储装置、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。存储装置可以与图像获取器耦合并且可以被用于将经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(例如，模数转换器)，用于获得所检测的次级电子的分布。在检测时间窗期间收集的电子分布数据可以与样品表面上入射的初级子束211、212和213中的每个子束的对应扫描路径数据组合使用，以重建受检查的样品结构的图像。经重建的图像可以被用于揭示样品208的内部或外部结构的各种特征。经重建的图像因此可以被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可以使得电动台209能够沿优选连续的方向，例如以恒定速度移动样品208。控制器50可以控制电动台209的移动，使得它根据各种参数来改变样品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中公开了已知的多束系统，诸如上述电子束工具40和带电粒子束检查装置100，其通过引用并入本文。
在已知的单束系统中，理论上可以检测到不同的信号(例如，来自次级电子和/或反向散射电子)。多束系统是众所周知的并且是有益的，因为生产量可以比使用单束系统时高得多，例如，多束检查系统的生产量可以比单束检查系统的产量高100倍。
在已知的多束系统中，具有相对较高能量的电子的初级电子束阵列以最终减速步骤为目标，从而以相对较低的着陆能量在样品上着陆，用于检测如上所述的次级带电粒子。然而，在实践中，不可能将多束检查与反向散射检测结合使用，或者至少通过直接反向散射检测，即，目前已知的多束系统主要依赖于次级电子的检测。
反向散射电子具有很大的能量范围，通常在0eV和着陆能量之间。反向散射电子具有较大的能量范围(例如，高达初级电子束的着陆能量)和所发射的反向散射带电粒子的广角。次级电子通常具有更有限的能量范围并且倾向于分布在能量值附近。所发射的反向散射带电粒子的大能量范围和宽角度导致多束系统中的串扰。当在分配给另一子束的检测器处检测到由一个初级子束产生的反向散射带电粒子时，就会发生串扰。串扰通常发生在非常靠近样品的地方，即，靠近初级射束所投射的样品附近。由于串扰，以前已知的多束评估工具无法有效地对反向散射信号进行成像。因此，使用多束系统无法提高反向散射检测的生产量。
如上所述，可以从次级电子获得的信息存在局限性。基于反向散射射束的成像可以提供有关表面以下结构的信息，诸如隐藏的缺陷。附加地，反向散射信号可以被用于测量套刻目标。
通过各种技术，已发现通过控制某些特征，可以检测多束系统的反向散射带电粒子。因此，在本发明中，提供能够检测反向散射带电粒子的带电粒子光学设备。由于检测器阵列240被定位在样品208附近，因此可以使用本发明中的多束阵列来检测反向散射电子。在接近样品208时，检测器阵列240可以被认为面向样品208。已发现，设备可以被用于从检测器排斥次级带电粒子，从而减少在尝试对反向散射带电粒子进行成像时检测到的次级带电粒子。附加地或备选地，已发现设备可以被用于将电子加速到样品上，以生成具有高着陆能量的子束阵列。这是有益的，因为更高的着陆能量允许子束更深入地进入衬底，以检查隐藏的缺陷并测量套刻目标。
以下结合图3描述可以在本发明中使用的评估工具40的部件，图3是评估工具40的示意图。图3中的带电粒子评估工具40可以对应于多束电子束工具(本文中也被称为装置40)。
电子源201将电子引导朝向会聚透镜阵列231(或者被称为会聚透镜阵列)，会聚透镜阵列231形成投射系统230的一部分。电子源201期望是在亮度和总发射电流之间具有良好折衷的高亮度热场发射器。可以存在数十、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EP 1602121A1的构造，该文献通过具体引用将电子束分割为多个子束的透镜阵列的公开内容而并入本文，其中阵列为每个子束提供透镜。会聚透镜阵列231可以采用至少两个板的形式，板充当电极，每个板中的孔径彼此对准并对应于子束的位置。在操作期间，至少两个板保持在不同的电位处，以实现期望的透镜效应。
在一个布置中，会聚透镜阵列231由三个板阵列形成，其中带电粒子的能量与它们进入和离开每个透镜时的能量相同，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，这样的像差具有很小或可忽略的影响。更一般地，会聚透镜阵列231可以具有两个或更多个板电极，每个板电极具有经对准的孔径阵列。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)机械地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(诸如本文其他地方描述的间隔物)而与相邻电子光学元件(优选地，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(诸如本文在其他地方讨论的物镜阵列组件)分离。如果在会聚透镜的底表面上施加的电位与在包含物镜的模块的顶表面上施加的电位不同，则间隔物被用于将会聚透镜和包含物镜的模块间隔开。在电位相等的情况下，导电元件可以被用于将会聚透镜和包含物镜的模块间隔开。
阵列中的每个会聚透镜231将电子引导到相应的子束211、212、213中，子束211、212、213被聚焦在会聚透镜阵列下游的相应中间焦点处。相应子束沿着相应的子束路径220投射。子束相对于彼此发散。子束路径220在会聚透镜231的下游发散。在一个实施例中，在中间焦点处提供偏转器235。偏转器235在子束路径中被定位在或至少围绕对应中间焦点233或焦点(即，聚焦的点)的位置。偏转器被定位在或靠近相关联的子束的中间像平面处的子束路径。偏转器235被配置为对相应的子束211、212、213进行操作。偏转器235被配置为将相应的子束211、212、213弯曲有效量，以确保主射线(其也可以被称为束轴)基本上法向地(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也可以被称为准直器或准直器偏转器。偏转器235实际上将子束的路径进行准直，使得在偏转器之前，子束路径相对于彼此是发散的。在偏转器的下游，子束路径基本上彼此平行，即，基本上准直。合适的准直器是于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偏转器对多束阵列的应用的内容并入本文。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。因此，以下关于图16描述的宏准直器270可以被提供有图3或图4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下方(即，下游或更远离源201)，存在控制透镜阵列250。穿过偏转器235的子束211、212、213在进入控制透镜阵列250时基本上平行。控制透镜将子束预聚焦(例如，在子束到达物镜阵列241之前，对子束施加聚焦动作)。预聚焦可以减少子束的发散或增加子束的会聚速率。控制透镜阵列250和物镜阵列241一起操作以提供组合的焦距。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，可以附加地使用物镜阵列240以控制着落能量。在这种情况下，当不同的着陆能量被选择时，物镜之上的电位差被改变。期望通过改变物镜之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束的焦点过于靠近物镜。在这种情况下，存在物镜阵列241的部件必须太薄而不能制造的风险。关于在该位置处的检测器可以说是相同的，例如，在物镜中、物镜上或以其他方式与物镜相关联。该情况例如可以在着陆能量被降低的情况下发生。这是因为物镜的焦距与所使用的着陆能量大致成比例。通过降低物镜之上的电位差并且从而降低物镜内的电场，使得物镜的焦距再次变大，导致焦点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。这样的布置不能控制缩小率和/或开口角度。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来操作。即，除非可以例如通过更换物镜来调整物镜的机械参数(诸如，其电极之间的间隔)。
控制透镜阵列250包括多个控制透镜。每个控制透镜包括与相应电位源连接的至少两个电极(例如，两个或三个电极)。控制透镜阵列250可以包括与相应电位源连接的两个或更多个(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)而被机械地连接到相邻板电极阵列并与相邻板电极阵列电隔离。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包括针对每个子束211、212、213的控制透镜。控制透镜阵列250的功能是相对于射束的缩小来优化射束开口角和/或控制传递到物镜234的射束能量，物镜234将相应子束211、212、213引导到样品208上。物镜可以被定位在电子光学系统的基座处或其附近。更具体地，物镜阵列可以被定位在投射系统230的基座处或附近。控制透镜阵列250是可选的，但优选用于优化物镜阵列上游的子束。
为了便于图示，本文中通过椭圆形阵列来示意性地描绘透镜阵列(如图3所示)。每个椭圆形表示透镜阵列中的一个透镜。按照惯例使用椭圆形来表示透镜，类似于光学透镜中经常采用的双凸面形式。然而，在诸如本文所讨论的带电粒子布置的上下文中，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和物镜阵列234之间提供扫描偏转器阵列260。扫描偏转器阵列260包括用于每个子束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束211、212、213，以便在一个或两个方向上跨样品208扫描子束。
物镜阵列241可以包括至少两个电极，在该至少两个电极中限定了孔径阵列。在这样的电极中限定孔径阵列。换言之，物镜阵列包括具有多个孔或孔径的至少两个电极。(尽管在一个实施例中，物镜阵列可以具有单个电极)。图5和图6示出了电极232、243、244，它们是具有相应的孔径阵列245、246、247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。对应孔径使用时对多束中的同一射束、子束或射束组进行操作。换言之，至少两个电极中的对应孔径与子束路径(即，子束路径220中的一者)对准并沿子束路径布置。因此，电极被各自提供有孔径，相应子束211、212、213通过这些孔径传播。
物镜阵列241可以包括分别如图5和图6所示的两个或三个电极或者可以具有更多的电极(未示出)。与具有更多电极的物镜阵列241相比，仅具有两个电极的物镜阵列241可以具有更少的像差，例如，更低的像差风险和/或影响。三电极物镜在电极之间可以具有更大的电位差并且因此可以使得透镜更强。附加电极(即，多于两个的电极)为控制电子轨迹提供了附加的自由度，例如，聚焦次级电子以及入射射束。与单透镜相比，双电极透镜的一个优点是传入射束的能量不一定与传出射束的能量相同。有益的是，这样的双电极透镜阵列上的电位差使得其能够用于将透镜阵列进行加速或减速。
物镜阵列241的相邻电极沿子束路径彼此间隔。沿射束路径的相邻电极之间的距离(其中绝缘结构可以被如下所述地定位)小于物镜的尺寸(沿射束路径，即，物镜阵列的最上游和最下游电极之间)。
优选地，在物镜阵列241中提供的每个电极是板。电极可以另外描述为平板。优选地，每个电极是平面的。换言之，每个电极将优选地被提供为平面形式的薄的平板。当然，电极不需要是平面的。例如，电极可能由于高静电场产生的力而弯曲。优选地，提供平面电极，因为这使得电极的制造更容易，因为可以使用已知的制造方法。平面电极也可以是优选的，因为它们可以在不同电极之间提供更精确的孔径对准。
物镜阵列241可以被配置为将带电粒子束缩小大于10倍，期望地在50到100或更大的范围内。
检测器阵列240被提供以检测从样品208发射的次级和/或反向散射带电粒子。检测器阵列240被定位在物镜234和样品208之间。检测器阵列240可以另外被称为传感器阵列，并且术语“检测器”和“传感器”在整个本申请中可互换使用。
在本发明的第一方面，提供了带电粒子光学设备。带电粒子光学设备被配置为检测反向散射带电粒子。带电粒子光学设备适用于任何带电粒子系统，例如，如图3所示的带电粒子评估工具。带电粒子评估工具可以是带电粒子系统的一个示例并且对带电粒子评估工具的任何参考可以与带电粒子系统互换。因此，带电粒子光学设备可以被用作这样的带电粒子评估工具的一部分。带电粒子光学设备可以包括带电粒子评估工具40的至少一个、一些或全部特征。带电粒子光学设备的一个实施例如图4所示。如图所示，带电粒子设备可以包括控制器阵列250、物镜阵列241和检测器阵列240。在图4中，描绘了每个阵列的多个透镜，例如，子束211、212、213中的任一子束穿过如图所示的透镜。尽管图4描绘了五个透镜，但可以提供任何适当的数目；例如，在透镜的平面中，可以存在100个、1000个或10,000个透镜的量级。与上述特征相同的特征具有相同的附图标记。为简明起见，以上提供的这些特征的描述适用于图4所示的特征。带电粒子光学设备可以包括图4所示的一个、一些或全部部件。注意，该图是示意性的并且可能不按比例绘制。例如，在非限制性列表中：在控制器阵列250处的子束可能比在物镜阵列241处更窄；检测器阵列240可以比物镜阵列241的电极彼此之间的距离更靠近物镜阵列241的电极；并且每个子束在控制器透镜阵列250之间的焦点可以比所描绘的更接近物镜阵列241。
图4是物镜阵列241的多个物镜和控制透镜阵列250的多个控制透镜的放大示意图。如下更详细所述，透镜阵列可以由具有施加到电极的选定电位的电极来提供。如图4所示，控制透镜阵列250的电极之间的间距可以大于物镜阵列241的电极之间的间距，但这不是必需的。电压源V3和V2(可以由单独电源提供，也可以全部由电源290提供)被配置为分别向物镜阵列241的上部电极和下部电极施加电位。电压源V5、V6、V7(可以由单独电源提供，也可以全部由电源290提供)被配置为分别向控制透镜阵列250的第一、第二和第三电极施加电位。另一电压源V4被连接到样品以施加样品电位。另一电压源V8被连接到检测器阵列以施加检测器阵列电位。尽管控制透镜阵列250被示出为具有三个电极，但控制透镜阵列250可以被提供有两个电极(或多于三个的电极)。尽管物镜阵列240被示出为具有两个电极，但物镜阵列240可以被提供有三个电极(或多于三个的电极)。例如，在物镜阵列241中可以在图4所示电极之间提供具有对应电压源的中间电极。
如图4所示，子束可以平行进入如图3所示的控制透镜阵列250中。然而，图4的相同部件可以在如图16所示的配置中使用，在这种情况下，如图16所示，子束可以在进入控制透镜阵列250时分离。
控制透镜阵列电极可以间隔几毫米(例如，3mm)。控制透镜阵列241和物镜阵列250之间的间距(即，控制透镜阵列250的下部电极与物镜241的上部电极之间的间隙)可以从很宽的范围内选择，例如，从2mm到200mm或更大。较小的间隔使得对准更容易，而较大的间隔允许使用较弱的透镜，从而减少像差。
理想地，控制透镜阵列250的最上部电极的电位V5保持与控制透镜下游的下一电子光学元件(例如，偏转器235)上游的电位相同。施加到控制透镜阵列250的下部电极的电位V7可以改变以确定射束能量。施加到控制透镜阵列250的中间电极的电位V6可以改变以确定控制透镜的透镜强度并且因此控制射束的开口角和放大率。注意，即使着陆能量不需要改变或者通过其他方式改变，也可以使用控制透镜来控制射束开口角。子束的焦点位置由相应控制透镜阵列250和相应物镜240的动作的组合来确定。
在第一方面，提供用于带电粒子评估工具40的带电粒子光学设备，或者更一般地，提供用于带电粒子系统的带电粒子光学设备。带电粒子光学设备在下文中被称为设备。设备被配置为沿着子束路径220，朝向样品208投射多束带电粒子。多束包括子束，诸如子束211、212、213。子束也可以被称为射束，例如，初级射束阵列。换言之，设备被配置为将带电粒子束阵列朝向样品投射。设备包括物镜阵列241，物镜阵列241包括多个物镜234并且也可以被称为物镜的阵列。物镜阵列241被配置为将带电粒子子束211、212、213的阵列投射到样品208上。物镜阵列(即，物镜阵列241)可以对应于检测器阵列(即，检测器阵列240)和/或任何子束。物镜阵列240中的每个元件可以是微透镜，在多束中对不同的射束或射束组进行操作。物镜阵列241可以被配置为将带电粒子朝向样品208加速。换言之，物镜234可以被配置为沿着子束路径220加速带电粒子子束211、212、213。
设备包括检测器阵列240，也被称为检测器的阵列。检测器阵列240被配置为捕获从样品208发射的带电粒子。检测器阵列被配置为检测来自样品208的反向散射粒子。检测器阵列240可以被配置为主要检测反向散射带电粒子。换言之，检测器阵列240可以被配置为检测大部分反向散射的带电粒子。检测器阵列240可以被配置为检测比次级带电粒子多的反向散射带电粒子。如下所述，设备是有益的，因为它提供了多束工具，多束工具可以被用于直接检测从样品208发射的反向散射带电粒子。因此，反向散射带电粒子可以直接从样品208的表面被检测。反向散射带电粒子可以在不必被转换为例如可能更容易被检测的另一类型的信号粒子(诸如次级带电粒子)的情况下被检测。因此，反向散射带电粒子可以在不会遇到(例如，撞击)样品208和检测器阵列241之间的任何其他部件或表面的情况下，被检测器阵列241检测。
检测器阵列240包括多个检测器。每个检测器与对应子束(也可以被称为射束或初级射束)相关联。换言之，检测器阵列(即，检测器阵列240)和子束相对应。每个检测器可以被分配给子束。检测器阵列可以与物镜阵列相对应。换言之，检测器阵列可以与对应的物镜阵列相关联。本发明使得能够在不可避免的情况下，可以降低在检测从由检测器阵列中与子束阵列的不同子束相关联的检测器检测的子束衍生的反向散射带电粒子时的串扰的风险。检测器阵列240如下描述。然而，对检测器阵列240的任何参考可以根据需要，使用单个检测器(即，至少一个检测器)或多个检测器来代替。检测器可以被称为检测器元件405(例如，传感器元件，诸如捕获电极)。检测器可以是任何适当类型的检测器。例如，捕获电极例如直接检测电子电荷，可以使用闪烁体或PIN元件；应注意，PIN元件和闪烁体元件通常检测高于能量阈值的信号粒子，使得具有这样的元件的物镜下游的检测器通常仅检测反向散射带电粒子。检测器可以是直接电流检测器或间接电流检测器。检测器可以是关于图7、图8、图9、图13A、图13B、图14和图15所述的检测器。
如前所述，闪烁体和PIN元件通常检测高于能量阈值的信号粒子。由于次级电子具有接近0eV的低能量，例如，50eV，因此本领域技术人员可以理解，对于这样的闪烁体和PIN元件，无法检测到这样能量的次级电子。为了使得这些类型的检测器元件检测这样的电子，这样的检测器元件应被定位在电子光学装置列中这样的次级电子具有足够的能量以用于检测的某个位置处，例如在减速物镜中最下游的电极之上，或者至少在限定减速物镜布置的大多数电极的下游，例如参见EP申请号20198201.4，该申请通过至少引用在透镜传感器单元和检测器的公开内容而被并入本文。
检测器阵列240被定位在控制透镜阵列250和样品208之间。检测器阵列被定位在物镜阵列241和样品208之间。检测器阵列240被配置为靠近样品。检测器阵列240可以靠近样品以便检测来自样品208的反向散射粒子。检测器靠近样品使得能够在不可避免的情况下，可以降低在检测由与检测器阵列中的另一检测器相对应的子束生成的反向散射带电粒子时的串扰的风险。换言之，检测器阵列240非常接近样品208。如下所述，检测器阵列240可以在样品208的一定距离内。检测器阵列240可以与样品208相邻。至少一个检测器可以被定位在设备中，以便面向样品。即，检测器可以为设备提供基座。检测器作为基座的一部分，可以面向样品的表面。这可能有助于将至少一个检测器定位在至少一个检测器比次级粒子更有可能检测到反向散射粒子的位置中。例如，至少一个检测器阵列可以被提供在物镜阵列241的输出侧上。物镜阵列241的输出侧是从物镜阵列241输出子束的一侧，即，图4、图5和图6所示配置中的物镜阵列的底部或下游侧。换言之，检测器阵列240可以被提供在物镜阵列241的下游。检测器阵列可以被定位在物镜阵列上或与其相邻。检测器阵列241可以是物镜阵列241的组成部分。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，也可以直接连接到物镜的电极。因此，至少一个检测器可以是至少包括物镜阵列和检测器阵列的物镜组件的一部分。如果检测器阵列是物镜阵列241的组成部分，则检测器阵列240可以被提供在物镜阵列241的基座处。在布置中，检测器阵列240可以与物镜阵列241的最下游定位的电极集成。
理想情况下，检测器阵列应尽可能靠近样品。检测器阵列240优选地非常接近样品208，使得在检测器阵列处存在反向散射带电粒子的邻近聚焦。如前所述，反向散射带电粒子的能量和角扩散通常非常大，以至于很难(或者在现有系统中不可能)将来自相邻射束的信号分离。然而，在第一方面，邻近聚焦意味着可以在没有串扰(即，来自相邻射束的干扰)的情况下，在相关检测器处检测到反向散射带电粒子。当然，样品208和检测器阵列240之间存在最小距离。但是，优选地，尽可能减小该距离。某些配置可以比其他配置更能从减小距离中受益。
优选地，如图3所示，检测器阵列240与样品208之间的距离“L”小于或等于约50μm，即，检测器阵列240被定位在距样品208约50μm的范围内。距离L被确定为样品208面向检测器阵列240的表面和检测器阵列241面向样品208的表面的距离。优选地，检测器阵列240被定位在样品208的约40μm范围内，即，检测器阵列240与样品208之间的距离L小于或等于约40μm。优选地，检测器阵列240被定位在样品208的约30μm范围内，即，检测器阵列240与样品208之间的距离L小于或等于约30μm。优选地，检测器阵列240被定位在样品208的约20μm范围内，即，检测器阵列240与样品208之间的距离L小于或等于约20μm。优选地，检测器阵列240被定位在样品208的约10μm范围内，即，检测器阵列240与样品208之间的距离L大约小于或等于10μm。
提供大约50μm或更小的距离是有益的，因为反向散射电子之间的串扰可以被避免或最小化。因此，距离L优选地保持在较低，即约50μm或更小。理论上，在允许这些部件相对彼此移动的同时，样品208和检测器阵列240的接近程度可能存在下限，这可能意味着距离L可以超过大约5μm或10μm。
例如，可以使用大约50μm或更小的距离L，同时仍然允许相对可靠地控制如图3所示的工具的一部分的设备。大约30μm或更小的距离L可能对于诸如在以下关于图16所示和描述的其它配置是优选的。
检测器阵列240和样品208之间的距离L的优选范围可以在约5μm至50μm之间，或优选在约10μm至50μm之间，或优选在约30μm至50μm之间。在布置中，检测器阵列240可以相对于物镜阵列241是可致动的，即，改变距离L，例如以基本上保持样品和检测器阵列之间的距离L。
检测器阵列240可以是物镜组件的一部分。将检测器阵列240集成到物镜阵列中的示例性实施例如图5所示，图5图示了物镜阵列240的一部分的横截面示意图。在该实施例中，检测器阵列240包括多个检测器元件405(例如，传感器元件，诸如捕获电极)。如上所述，设备可以被配置为排斥从样品208发射的次级带电粒子朝向检测器阵列240。更具体地，检测器阵列240可以被配置为排斥从样品208发射的次级带电粒子。检测器阵列240可以通过控制检测器阵列240的电位来排斥带电粒子。这是有益的，因为它减少了从样品208发射的次级带电粒子朝向检测器阵列240返回的数目。
检测器阵列240可以被配置为在使用时具有电位，本文中被称为检测器阵列电位。样品208可以被配置为在使用时具有电位，本文中被称为样品电位。样品电位可以比检测器阵列电位更正。检测器阵列240和样品208之间的电位差排斥从样品208发射的带电粒子朝向检测器阵列240。优选地，检测器阵列电位可以与第二电极电位(即，物镜阵列的下游电极的电位)相同。
样品电位和检测器阵列电位之间的电位差优选相对较小，使得带电粒子子束在不会受到显著影响的情况下，通过或经过检测器阵列240投射到样品208。样品电位和检测器阵列电位之间的电位差优选大于次级电子阈值。次级电子阈值可以确定次级电子仍能到达检测器的最小初始能量。优选地，次级电子阈值是与从样品208发出的次级电子的可能电子能量等效的电位差。即，样品和检测器阵列电位之间相对较小的电位差足以从检测器阵列排斥次级电子。例如，样品电位和检测器阵列电位之间的电位差可以约为20V、50V、100V、150V或200V。
优选地，检测器阵列电位与样品电位之间的电位差较小。这意味着，有利地，电位差对反向散射带电粒子(通常具有高达着陆能量的较大能量)的路径的影响可以忽略不计，这意味着在减少或避免检测到次级带电粒子的同时，反向散射电子仍然可以被检测。因此，检测器阵列电位和样品电位之间的微小差异实际上是允许反向散射带电粒子被检测，同时确保减少或避免检测到次级带电粒子的能量屏障。
例如，相对于带电粒子束的源，检测器阵列电位可以大于约+10kV至约+100kV，或优选在约+20kV至+100kV之间。优选地，检测器阵列电位相对于带电粒子束的源约为+20kV至+70kV。
尽管在别处描述了设备的一部分可以被配置为排斥次级带电粒子，但这通常将由检测器阵列240来完成。从理论上讲，检测器阵列和物镜阵列241的最下部电极均可以对从样品发射的朝向检测器阵列240返回的次级带电粒子具有排斥作用。然而，由于检测器阵列240比物镜阵列241更接近样品208，因此检测器阵列240通常将对次级带电粒子提供排斥力。
物镜阵列241的孔径阵列245、246、247可以由多个孔径组成，孔径优选地具有基本上均匀的直径d。但是，如于2020年11月12日提交的EP申请20207178.3中所述，可能存在用于优化像差校正的一些变化，该申请通过至少引用关于通过改变孔径直径实现的校正的内容而被并入本文。至少一个电极中的孔径的直径d可以小于约400μm。优选地，至少一个电极中的孔径的直径d在大约30至300μm之间。较小的孔径直径可以针对给定的孔径节距提供更大的检测器，从而改进捕获反向散射带电粒子的机会。因此，针对反向散射带电粒子的信号可以被改善。但是，孔径太小可能会在初级子束中引起像差。
电极中的多个孔径可以通过节距p彼此间隔开。节距被定义为从一个孔径的中间到相邻孔径的中间的距离。至少一个电极中的相邻孔径之间的节距可以小于约600μm。优选地，至少一个电极中的相邻孔径之间的节距在大约50μm和500μm之间。优选地，每个电极上的相邻孔径之间的节距基本上均匀。
反向散射电子从样品208发射，其具有非常大的能量扩散，并且通常具有遵循余弦分布的角扩散，该分布可以呈现锥体的外观。从样品208到检测器阵列240的距离越远，所发射的射束的锥体就越大。可以理解，反向散射电子可以具有所有角度。所发射的射束的锥体是可分配给与相应射束相关联的检测器的立体角，使得该立体角越大，样品和检测器越接近。由于能量扩散非常大，因此可能无法在不引入显著串扰的情况下对来自不同射束的反向散射带电粒子进行成像。解决方案是将检测器放置在靠近衬底的位置并选择射束的节距，使得相邻射束的反向散射带电粒子信号不会重叠。
因此，节距尺寸可以根据检测器阵列240和样品208之间的距离来选择(反之亦然)。例如，仅对于样品208和检测器阵列240之间约50微米的距离L，射束节距p可以等于或大于约300微米。例如，仅对于样品208和检测器阵列240之间约10微米的距离L，射束节距p可以等于或大于约60微米。提供更近的检测器阵列允许使用更小的射束节距p。这可能有利于使用某些配置，其中射束节距有利地较小，诸如以下关于图16所述和所示的配置。
上述直径和/或节距的值可以在物镜阵列中的至少一个电极、多个电极或所有电极中提供。优选地，所参考和描述的尺寸适用于物镜阵列中提供的所有电极。
物镜阵列241可以包括具有第一孔径阵列245的第一电极242和具有第二孔径阵列246的第二电极243。如图5和图6所示，第一电极242可以在第二电极243的上游。上游可以被定义为更靠近源201。上游还可以被定义为更远离样品208。第一电极242可以被称为上部电极。第二电极243可以被称为下部电极。
附加电极可以被包括作为物镜阵列的一部分。附加电极可以被定位在第一电极和第二电极之间。换言之，第一电极242和第二电极243可以是外电极。第一电极242可以被定位在物镜阵列241中包括的任何其他电极的上游。第二电极243可以被定位在物镜阵列241中包括的任何其他电极的下游。如图5所示，第三电极244可以被提供有第三孔径阵列247。第三电极244可以是中间电极。
如上所述，可以向物镜阵列的电极提供电压源，使得电极各自具有电位。第一电极242可以在使用中被配置为具有第一电极电位和/或第二电极243在使用中被配置为具有第二电极电位。附加地或备选地，样品208可以在使用中被配置为具有样品电位。
如上所述，对投射到样品208上的子束211、212、213进行加速是有益的，因为它可以被用于生成具有高着陆能量的子束阵列。物镜阵列的电极的电位可以被选择为提供通过物镜阵列241的加速度。
本文所限定的电位和电位值相对于源来限定；因此，带电粒子在样品表面处的电位可以被称为着陆能量，因为带电粒子的能量与带电粒子的电位相关并且带电粒子在样品处的电位相对于源来限定。但是，由于电位是相对值，因此电位可以相对于其他部件(诸如样品)来限定。在该情况下，向不同部件施加的电位的差优选地如下文所讨论的相对于源来限定。电位在使用期间(即，在设备被操作时)被施加到相关部件，诸如电极和样品。
优选地，第二电极243的电位(即，第二电极电位)比第一电极242的电位(即，第一电极电位)更为正。这有利于使得带电粒子从第一电极242朝向第二电极243加速。换言之，电极电位的差可以被用于将物镜阵列241中的带电粒子进行加速。
优选地，第二电极电位与检测器阵列电位基本上相同。
优选地，样品电位比第一电极的电位(即，第一电极电位)更正。这有利于使得带电粒子从第一电极242朝向样品208加速。
优选地，样品电位比第二电极的电位(即，第二电极电位)更正。这有利于将带电粒子从第二电极朝向样品加速。附加地，这是有益的，因为与物镜阵列241的第二电极243相比，带电粒子更容易被吸引到样品208。这具有排斥从样品208发射的带电粒子，使其远离朝向第二电极243的路径(即，如上所述朝向检测器阵列240)的效果。
设备可以被配置为从物镜阵列241的下游电极排斥次级带电粒子。物镜阵列241的下游电极可以是物镜阵列241中沿射束最远地定位的位置，即，在使用时位于源201的下游/距离源201最远。在这种情况下，设备可以被配置为(使用物镜阵列240)从检测器阵列241排斥次级电子，使得与次级电子相比，即，通过减少或防止次级带电粒子被检测，检测器阵列240能够更有效地检测反向散射带电粒子。
如上所述，优选至少第二电极电位比第一电极电位更为正，因为这会对物镜组件241中投射的带电粒子进行加速。当第一电极电位较低时，在第一电极和第二电极之间可以提供更大的电位差。第一电极电位和第二电极电位之间的更大的差将导致更大的加速度。因此，第一电极电位优选地相对较低。然而，如果第一电极电位太小，例如小于+2kV或小于+3kV，则已发现，带电粒子子束的焦点可以在物镜阵列241内部形成。因此，第一电极的值被选择为较小，而不会导致在物镜阵列内形成焦点。例如，相对于带电粒子束的源，第一电极的电位可以大约在+1kV至+10kV之间。例如，相对于带电粒子束的源，第一电极的电位可以在大约+3kV至+8kV之间。优选地，相对于带电粒子束的源，第一电极的电位约为+5kV。
第二电极的电位可以比第一电极的电位更正，以加速带电粒子。因此，第二电极电位值优选相对较大。相对于带电粒子束的源，第二电极电位值可以大于约+10kV至约+100kV，或优选在约+20kV至+100kV之间。优选地，相对于带电粒子束的源，第二电极的电位在大约+20kV至+70kV之间。
如上所述，样品电位优选为比第二电极电位更正，因为这从物镜阵列241排斥次级带电粒子。然而，由于粒子从第一电极加速并通过第二电极到达样品，因此有利的是将样品电位的值保持为与第二电极电位的值相似，使得带电粒子被加速到样品208的表面。即，第二电位和样品电位之间的电位差相对较小，但足以使得带电粒子朝向样品加速。相对于带电粒子束的源，样品电位可以大于约+10kV至约+100kV，或者优选可以介于约+20kV至+100kV之间。优选地，相对于带电粒子束的源，样品的电位约为+20kV至+70kV。优选地，样品电位比第二电极电位高约10V、20V、50V、100V、150V或200V。
样品电位与第二电极电位之间的电位差优选大于次级电子阈值。次级电子阈值是与从样品发出的次级电子的可能电子能量等效的电位差。即，样品电位和第二电极电位之间的相对较小的电位差足以从检测器阵列排斥次级电子。例如，样品电位和底部电极电位之间的电位差可以约为10V、20V、50V、100V、150V或200V。
例如，如上所述，被配置为加速带电粒子子束并排斥次级带电粒子的设备可以具有如图4所示的电位，其值参加下表1。如上所述，如图4所示的物镜阵列可以包括附加电极，例如，被定位在如图4所示的物镜阵列241的上部电极(第一电极)和下部电极(第二电极)之间的中间电极。电压源V1(未示出)可以被配置为向中间电极施加电位。该中间电极是可选的并且可以不包括在具有表1中列出的其他电位的电极中。物镜阵列的中间电极可以与物镜阵列的上部电极具有相同的电位(即，V3)。
如上所述，示例性范围在表1的左侧列中示出。中间和右侧列示出了示例性范围内针对V1到V8中的每一者的更具体示例值。中间列的分辨率可以比右侧列小。如果分辨率较大(如右侧列所示)，则每个子束的电流较大，并且因此，射束数目可能较低。使用更大分辨率的优点是扫描“连续区域”所需的时间更短(这可以是实际约束)。因此，整体生产量可能较低，但扫描射束区域所需的时间较短(因为射束区域较小)。
表1
设备可以包括如上所述的控制透镜阵列250。控制透镜阵列250可以被配置为沿子束路径减速带电粒子子束。这可以通过控制控制透镜阵列250内的电极电位来完成。使用控制透镜来减速带电粒子子束的主要原因是，这改进了物镜阵列241的性能。物镜阵列包括正基本透镜和负基本透镜，它们部分地彼此抵消，但像差相加。通常，两个电极之间的射束能量差越大，像差系数越低。本发明的带电粒子光学设备可以包括电源290，电源290被配置为将相应的电位施加到控制透镜阵列250的控制透镜和/或物镜阵列241的物镜中的至少一个电极。更具体地，电源可以被配置为向第一电极242和/或第二电极243提供电位。电源290可以被配置为对作为物镜阵列的一部分提供的任何其他附加电极施加任何电位，包括如上所述的第三电极244(如果存在)。电源可以附加地或备选地被配置为对正在使用的样品208施加电位。电源可以附加地或备选地被配置为对正在使用的检测器阵列240施加电位。电源可以包括多个电源，每个电源被配置为向上述任何部件提供电位。
图7是检测器阵列240的仰视图，检测器阵列240包括衬底404，在衬底404上提供多个检测器元件405，每个检测器元件405围绕射束孔径(或孔径)406。射束孔径406可以通过蚀刻穿过衬底404而形成。在图7所示的布置中，射束孔径406被示出为矩形阵列。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叠阵列。图8中的六边形布置的射束布置可以比如图7所示的正方形射束布置更密集地堆叠。如图所示，检测器元件405可以被布置为矩形阵列或六边形阵列。
图9以更大的比例描绘了检测器阵列240的一部分的横截面。检测器元件405形成检测器阵列240的最底部(即，最靠近样品208)的表面。在检测器元件405和衬底404的主体之间可以提供逻辑层407。信号处理系统的至少一部分可以被并入逻辑层407中。
布线层408被提供在衬底404的背侧或内部，并通过贯穿衬底的通孔409而连接到逻辑层407。贯穿衬底的通孔409的数目不必与射束孔径406的数目相同。具体地，如果电极信号在逻辑层407中被数字化，则可能仅需要少量的硅通孔来提供数据总线。布线层408可以包括控制线、数据线和电源线。应注意，尽管有射束孔径406，但是对于所有必要的连接都有足够的空间。还可以使用双极或其它制造技术来制造检测模块402。可以在检测器阵列240的背侧提供印刷电路板和/或其它半导体芯片。
当与具有可调着陆能量的工具一起使用时，上述集成检测器阵列是特别有利的，因为可以针对着陆能量范围来优化次级电子捕获。
检测器阵列240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240集成到物镜阵列241或带电粒子光学设备的其它部件中允许检测相对于多个相应子束发射的带电粒子。CMOS芯片优选地定向为面向样品(因为样品与带电粒子光学设备和/或电子光学系统的底部之间的距离小(例如，50μm或更小，40μm或更小，30μm或更小，20μm或更小，或10μm))。在一个实施例中，用于捕获次级带电粒子的检测器元件405被形成在CMOS器件的表面金属层中。检测器元件405可以形成在其它层中。CMOS的功率和控制信号可以通过硅通孔连接到CMOS。为了鲁棒性，优选地，具有孔的无源硅衬底将CMOS芯片与高电场屏蔽。
为了将检测效率最大化，期望使得检测器元件405的表面尽可能大，使得基本上物镜阵列240的所有区域(除了孔径之外)被检测器元件405占据。附加地或备选地，每个检测器元件405具有与阵列节距(即，以上关于物镜组件241的电极描述的孔径阵列节距)基本上相等的直径。因此，每个检测器元件的直径可以小于大约600μm，并且优选地在大约50μm和500μm之间。如上所述，节距可以根据样品和检测器阵列240之间的预期距离L来选择。在一个实施例中，检测器元件405的外部形状是圆形，但是这可以被制成正方形以最大化检测面积。也可以使得贯穿衬底的通孔409的直径被最小化。电子束的典型尺寸在5到15微米的量级。
检测器阵列中的检测器包围相应孔径。在一个实施例中，单个检测器元件405围绕每个射束孔径406。在另一实施例中，在每个射束孔径406周围提供多个检测器元件405。由围绕一个射束孔径406的检测器元件405捕获的电子可以被组合为单个信号或用于生成独立的信号。检测器元件405可以径向分开。检测器元件405可以形成例如如图13A所示的多个同心环或环形。检测器元件405可以有角度地分开。检测器元件405可以形成多个扇形片或段。例如如图13B所示，这些段可以具有相似的角尺寸和/或相似的面积。电极元件可以径向地和成角度地或以任何其它方便的方式分开。
然而，检测器元件405的较大表面导致较大的寄生电容，因此导致较低的带宽。为此，可能期望限制检测器元件405的外径。特别是在较大的检测器元件405仅给出稍大的检测效率，但给出显著较大的电容的情况下。圆形(环形)检测器元件405可以在收集效率和寄生电容之间提供良好的折衷。
检测器元件405的较大外径也可能导致较大串扰(对相邻孔的信号的灵敏度)。这也可能是使得检测器元件405的外径更小的原因。特别是在较大的检测器元件405仅给出稍大的检测效率，但给出明显较大的串扰的情况下。
由检测器元件405收集的带电粒子电流例如由诸如TIA的放大器放大。
带电粒子光学设备的检测器阵列中使用的检测器可以可选地是以下关于图10、图11和图12描述的检测器。
带电粒子光学设备可以包括如上所述的控制透镜阵列250。如上所述，控制透镜阵列可以被定位在物镜阵列241的上游并且每个控制透镜可以与相应的物镜234相关联。带电粒子光学设备可以被配置为在控制透镜阵列250和物镜阵列241之间形成中间焦点。更具体地，控制透镜阵列230可以被配置为在相应的控制透镜和对应的物镜之间提供中间焦点。如上所述，电子光学设备可以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的电极的电位)以控制控制透镜的焦距，以便形成控制透镜阵列250和物镜阵列241之间的中间焦点。
如前所述，除了物镜阵列241之外，还提供控制透镜阵列250来为控制子束的性质提供附加的自由度。即使当控制透镜阵列250和物镜阵列241被相对靠近地提供，例如使得在控制透镜阵列250和物镜阵列241之间没有形成中间焦点时，也提供了附加的自由度。控制透镜阵列250可以被用于相对于射束放大来优化射束开口角和/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。如果存在两个电极，则放大率和着陆能量被一起控制。如果存在三个或更多的电极，则可以独立控制放大率和着陆能量。控制透镜可以因此被配置为(例如，使用电源以对控制透镜和物镜的电极施加适当的相应电位)调整相应子束的放大率和/或射束开口角。该优化可以在不对物镜数目产生过度负面影响，并且也不会过度恶化物镜像差(例如，不增加物镜的强度)的情况下实现。
控制透镜阵列250可以被用于向物镜阵列241传递低射束能量。这可以类似于如上所述向物镜阵列241的第一电极施加的电位，电位在大约+3kV至+8kV之间，或优选大约+5kV。物镜的入射射束能量越低，物镜的焦距越短。因此，如上所述，低于5kV的传入射束能量通常导致在物镜阵列241内部聚焦。通常，为了将具有相关能量的带电粒子束提供到物镜阵列241中，控制透镜阵列250被用于减速带电粒子束，例如从大约+30kV减速到+5kV。由于射束能量差较大，这将生成交叉。
优选地，在相应控制透镜和对应物镜之间的中间焦点236(可互换地称为中间焦点)位于如图3所示的公共平面中。因此，优选地，中间焦点236被定位在平面中并且具体地，是被定位在控制透镜阵列和物镜阵列之间的平面中。优选地，中间焦点的平面被定位在与控制透镜阵列和/或物镜阵列平行的平面中。优选地，中间焦点236位于中间焦点的阵列中。
带电粒子光学设备可以包括绝缘结构，绝缘结构也可以被称为间隔物。绝缘结构可以被提供在物镜阵列中。绝缘结构可以被提供给分离的(即，间隔开的)相邻电极。绝缘结构的形状可以专门针对物镜阵列及其使用方式进行选择。绝缘结构可以被提供以分离诸如在物镜阵列240、会聚透镜阵列(如图3所示)和/或控制透镜阵列250中提供的任何相邻电极。
绝缘结构可以被提供在物镜阵列中的任意相邻电极之间。例如，例如如果两个电极被提供(如图5所示)，则绝缘结构可以被定位在第一电极和第二电极之间。例如，如果三个电极被提供，则绝缘结构可以被定位在第一电极和第三电极之间和/或第二电极和第三电极之间(如图6所示)。
绝缘结构500的示例性形状如图10、图11、图12所示。绝缘结构500可以包括主体501和主体501径向向内的突出部。主体501和突出部可以是整体的，即，可以是单片式形成。突出部可以提供阶梯状表面。绝缘结构500，更具体地，主体，可以包括第一侧502和第二侧503。第二侧503可以与第一侧502相对。例如，第一侧502可以是绝缘结构500的底表面并且第二侧503可以是绝缘结构500的顶表面。主体可以围绕多束路径。主体可以是环。环的内表面可以提供突出部和阶梯状表面。
绝缘结构500可以被配置为优化带电粒子束通过透镜阵列(诸如物镜阵列)的投射。具体地，绝缘结构500的形状可以有利于帮助物镜诸如在加速方向上承受高静电场并降低放电的风险。当如图10和图11所示从横截面视图观察时，绝缘结构可以是不对称的。即，在横截面中，绝缘结构面向射束路径的表面可以是阶梯状的。阶梯状表面可以在绝缘结构的表面之上延伸路径长度。阶梯状表面之上的最短路径长度可以超过蠕变长度。在绝缘结构的第一侧和第二侧处的电极之间的预期操作电位差的蠕变长度处或以下，电极之间的放电风险增加。形状和/或几何形状，特别是阶梯状表面和突出部，可以减少绝缘结构径向向内的场和电极之间的放电风险。具体而言，间隔物的间隙和几何形状被选择为降低间隔物两侧的更负的电极处的三相点(真空、电极、间隔物)处的磁场。如图11所示的绝缘结构的使用在US 2011/0216299中描述，其至少关于所述绝缘结构的几何形状及其功能方面的内容通过引用并入本文。
在带电粒子通过物镜阵列241而朝向样品208加速的实施例中，绝缘结构500可以被定位在物镜阵列241的相邻电极之间，以优化带电粒子通过物镜阵列的加速。
当位于物镜阵列的相邻电极之间时，电极中的一个电极在绝缘结构的第一侧上与主体和突出部接触并且主体在绝缘结构的第二侧上与电极中的另一电极接触，并且在突出部与电极中的另一电极之间限定间隙。换言之，主体和突出部与电极中的一个电极接触，但仅主体与另一电极接触。因此，绝缘结构在突出部和电极中的至少一个电极之间提供间隙。
这样的绝缘结构500如图11所示，其中第一电极242在绝缘结构500的第一侧503上与主体和突出部506接触。主体501在绝缘结构500的第二侧上与第二电极243接触。在突出部506和第二电极243(第一电极242的下游)之间提供间隙507。
在一个实施例中，物镜阵列241是可交换模块，其自身或者与诸如控制透镜阵列和/或检测器阵列的其它元件组合。可交换模块可以是现场可更换的，即，该模块可以由现场工程师更换为新的模块。在一个实施例中，多个可交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进行更换。
在一个实施例中，可交换模块包括电子光学部件并且具体地可以是带电粒子光学设备，带电粒子光学设备位于允许对部件的定位进行致动的台上。在一个实施例中，可交换模块包括台。在一个布置中，台和可交换模块可以是工具40的整体部分。在一个布置中，可交换模块限于台和其支撑的设备，诸如带电粒子光学设备。在一个布置中，台是可去除的。在备选设计中，包括台的可交换模块是可去除的。用于可交换模块的工具40的一部分是可隔离的，即，工具40的该部分由可交换模块的阀上游和阀下游限定。这些阀可以被操作以将这些阀之间的环境分别与这些阀的上游和下游的真空隔离，从而使得可交换模块能够从工具40中移除，同时维持与可交换模块相关联的工具40的该部分的上游和下游真空。在一个实施例中，可交换模块包括台。台被配置为相对于射束路径支撑诸如带电粒子光学设备的设备。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。这样的致动可以被用于将设备和射束路径相对于彼此对准。
在一个实施例中，可交换模块是微机电系统(MEMS)模块。MEMS是使用微制造技术制造的小型化机械和机电元件。在一个实施例中，可交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，可交换模块被配置为可现场更换的。现场可更换是指在保持电子光学工具40所处的真空的同时，模块可以被移除并使用相同或不同的模块替换。只有工具40中与模块相对应的部分被通风，以使得模块被移除和被返回或替换。
控制透镜阵列250可以在与物镜阵列241相同的模块中，即，形成物镜阵列组件或物镜布置，或者它可以在单独的模块中。
在一些实施例中，提供了减少子束中的一个或多个像差的一个或多个像差校正器。可以在任何实施例中提供一个或多个像差校正器，例如，作为带电粒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/或作为评估工具的一部分。在一个实施例中，像差校正器的至少一个子集中的每个子集被定位在中间焦点中的相应一个中间焦点中或直接邻近中间焦点的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)。子束在诸如中间平面的焦平面中或其附近具有最小的横截面积。这为像差校正器提供了比其它地方(即，中间平面的上游或下游)更多的空间(或比在不具有中间像平面的备选布置中可用的空间更多)。
在一个实施例中，在中间焦点(或中间像平面)中或直接邻近中间焦点(或中间像平面)定位的像差校正器包括偏转器，以用于校正对于不同射束看起来在不同位置的源201。校正器可以被用于校正由源产生的宏观像差，防止每个子束和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。这样的像差也可能导致子束和校正器之间的未对准。为此，可能期望附加地或备选地将像差校正器定位在会聚透镜231处或附近(例如，每个这样的像差校正器与一个或多个会聚透镜231集成在一起或直接邻近一个或多个会聚透镜231)。这是合乎需要的，因为在会聚透镜231处或附近，像差还不会导致对应子束的偏移，因为会聚透镜与射束孔径竖直靠近或重合。然而，将校正器定位在会聚透镜处或附近的挑战在于，相对于更下游的位置(或者下游)，每个子束在该位置处具有相对大的截面积和相对小的节距。会聚透镜和校正器可以是相同结构的一部分。例如，他们可以彼此连接，例如与电隔离元件连接。像差校正器可以是如EP 2702595A1中公开的基于CMOS的独立可编程偏转器或如EP 2715768A2中公开的多极偏转器阵列，在这两篇文献中对束波操纵器的描述在此通过引入并入本文。
在一些实施例中，像差校正器的至少一个子集中的每一者与物镜234中的一个或多个物镜集成或与其直接邻近。在一个实施例中，这些像差校正器减少以下项中的一项或多项：场曲率；聚焦误差；以及像散。物镜和/或控制透镜和校正器可以是相同结构的一部分。例如，他们可以彼此连接，例如与电隔离元件连接。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234中的一个或多个物镜集成或与其直接邻近，用于在样品208之上扫描子束211、212、213。在一个实施例中，可以使用在US2010/0276606中描述的扫描偏转器，该文献通过引用整体并入本文。
上述带电粒子光学设备可以至少包括物镜阵列241。因此，在某些实施例中，带电粒子光学设备可以是物镜阵列组件并且可以具有以上关于物镜阵列组件描述的部件。
在第二方面，例如，物镜组件用于将多束带电粒子朝向样品表面投射。物镜组件包括物镜阵列241和检测器阵列240。物镜阵列241可以包括以上关于物镜阵列241描述的任何或所有特征。检测器阵列240可以包括以上关于检测器阵列240描述的任何或所有特征。物镜组件被配置为检测反向散射带电粒子。
物镜阵列241包括沿着多束路径布置并在其中限定了多个孔径的至少两个电极。例如，物镜阵列241至少包括第一电极242和第二电极243。检测器阵列240被配置为响应于多束，检测从样品发出的带电粒子。检测器阵列240被定位在物镜阵列241的下游。
检测器阵列240被配置为可靠近样品208定位并且在样品208和检测器阵列之间可以具有如第一方面所述的距离L。
检测器阵列电位、样品电位、第一电极电位和/或第二电极电位可以如上关于第一方面所述来设置。
第二方面的物镜组件可以例如具有上述带电粒子光学设备的任何或所有特征。具体地，物镜阵列组件可以包括控制透镜阵列250和/或扫描偏转器阵列260。
在本发明的第三方面，提供了带电粒子光学设备，其中带电粒子光学设备被配置为在两个操作状态之间切换。两个操作状态在主要检测反向散射带电粒子和主要检测次级带电粒子之间变化。第三方面的带电粒子光学设备可以例如包括关于上述方面和实施例描述的任何或所有特征。与上述特征相同的特征具有相同的附图标记。为简洁起见，以下不详细描述这样的特征。
如前所述，次级带电粒子和反向散射带电粒子的检测都是有用的，但是通过检测次级带电粒子和反向散射带电粒子可以获得不同的信息。因此，提供支持检测次级带电粒子和反向散射带电粒子两者的设备具有明显的益处。具体地，提供可以很容易地支持在次级带电粒子和反向散射带电粒子的检测之间切换(反之亦然)的设备是有益的。
如上所述，带电粒子光学设备适用于任何带电粒子系统，例如，带电粒子评估工具，即，评估工具40。设备被配置为将带电粒子束阵列朝向样品投射；即，设备被配置为沿着子束路径，朝向样品208投射多束带电粒子。多束包括子束。设备包括物镜阵列241，物镜阵列被配置为将带电粒子子束阵列投射到样品208上。换言之，设备包括物镜阵列241，物镜阵列241被配置为将射束投射到样品208上。设备还包括检测器阵列，检测器阵列被配置为捕获从样品208发射的带电粒子。换言之，设备包括检测器阵列(即，检测器阵列240)，检测器阵列被配置为检测来自样品的反向散射粒子。如上所述，检测器阵列240可以被定位为面向样品208。优选地，物镜阵列241包括检测器阵列240和/或检测器阵列240被定位在如上所述的物镜阵列241上或与其相邻。
设备被配置为在两个操作状态之间切换。在第一操作状态中，检测器被配置为与反向散射带电粒子相比，检测更多的次级带电粒子。换言之，在第一操作状态中，检测器被配置为主要检测次级带电粒子。在第二操作状态中，检测器被配置为与次级带电粒子相比，检测更多的反向散射带电粒子。换言之，在第二操作状态中，检测器被配置为主要检测反向散射带电粒子。
设备的各种不同特征可以在第一操作状态和第二操作状态之间切换。可以理解，在第一操作状态中，设备被配置为优化对次级带电粒子的检测并且在第二操作状态中，设备被配置为优化对反向散射带电粒子的检测。因此，在第一操作状态中，次级带电粒子可以被主要检测。在第二操作状态中，反向散射带电粒子可以被主要检测。
在第二操作状态中，设备被配置为将带电粒子束加速到样品208上，并且优选地，物镜被配置为将带电粒子束加速到样品208上。因此，在第二操作状态中，设备，更具体地物镜阵列241，可以如上所述操作，以便将带电粒子束加速到样品208上。在第二操作状态中，物镜阵列241可以如上所述被配置为排斥次级带电粒子。
在第一操作状态中，物镜被配置为将带电粒子束减速到样品208上。多束系统，诸如电子束工具40和带电粒子束检查装置100(其被操作以将带电粒子束减速到样品上)是已知的并且可以在第一操作状态中使用。如前所述，这些已知系统可以用于检测次级带电粒子。因此，当从次级带电粒子获取信息时，设备可以与这样的系统一致地操作。
例如，减速可以通过选择哪些电位被施加到物镜阵列240的电极来执行。以上关于系统所述的图4示出了如何将电位施加到控制透镜阵列250、物镜透镜阵列240和样品280。用于加速透镜提供的电位值可以被交换和调整以提供减速。
仅例如，电子可以在物镜中从30kV减速到2.5kV。在示例中，为了获得1.5kV至5kV范围内的着陆能量，可以如下表2所示来设置图4所示的电位，诸如V2、V3、V4、V5、V6和V7。表2中所示出的电位和着陆能量仅是示例并且可以获得其他着陆能量，例如，着陆能量可以低于1.5kV(例如，大约0.3kV或0.5kV)或高于5kV。该表中的电位以keV为单位的射束能量值给出，其等效于相对于射束源201的阴极的电极电位。可以理解，在设计电子光学系统时，对于系统中的哪个点被设置为接地电位存在相当大的设计自由度，并且系统的操作由电位差而不是绝对电位来确定。
表2
如上所述，如图4所示的物镜阵列可以包括附加电极，例如位于图4所示物镜阵列的上部电极和下部电极之间的中间电极。电压源V1可以被配置为向中间电极施加电位。该中间电极是可选的并且可以不被包括在具有表2中列出的其他电位的电极中。
可以看出，V1、V3和V7处的射束能量相同。在实施例中，这些点处的射束能量可以在10keV和50keV之间。如果较低的电位被选择，则特别是在物镜中，电极间距可以减小，以限制电场的减小。
尽管控制透镜阵列250和物镜阵列240在图4中被示出为具有三个电极，但控制透镜阵列250和/或物镜阵列240可以被提供两个透镜。
如上所述，物镜阵列至少包括被配置为具有第一电极电位的第一电极242和被配置为具有第二电极电位的第二电极243。第一电极242在第二电极243的上游。可以提供电源290，以用于提供如上所述的电位。因此，电源290被配置为将第一电极电位施加到第一电极242并将第二电极电位施加到第二电极243。电源290被配置为根据操作状态来施加相关的电位。因此，施加到第一电极和第二电极上的电位可以根据设备的相关操作状态而改变。
在第一操作状态中，第一电极电位可以比第二电极电位更正。附加地或备选地，在第二操作状态中，第二电极电位可以比第一电极电位更为正。控制电位并在第一和第二操作状态之间改变它们将改变带电粒子束行进通过物镜阵列的方式并且因此影响带电粒子是加速还是减速。以这种方式改变电极会影响带电粒子子束的着陆能量。因此，设备可以被配置为在第一操作状态中以较低的着陆能量并且在第二操作状态中以较高的着陆能量，将带电粒子子束投射到样品上。
施加到第一和第二电极的电位可以如上所述并且可以交换。附加地，样品可以处于如上所述的样品电位，使得次级带电粒子从物镜阵列被排斥。
在第一操作状态和第二操作状态之间切换时，还可以进行附加或备选调整。
例如，设备可以被配置为在第一和第二操作状态中，将带电粒子子束的聚焦保持在样品上。更具体地，物镜阵列241可以被配置为在第一和第二操作状态中将带电粒子子束的聚焦保持在样品上。例如，当在第一操作状态和第二操作状态之间切换时，反之亦然，物镜阵列241的第一电极电位(即，上部电极的电位)可以被调整为在第一和第二操作状态中，保持初级射束在样品208上的聚焦。如果第一电极电位被调整为保持带电粒子子束在样品208上的聚焦，则可以保持物镜阵列241和样品208之间的距离。
例如，当在第一操作状态和第二操作状态之间切换时，反之亦然，设备可以被配置为改变物镜阵列241和样品208之间的距离。物镜阵列241和样品208之间的距离可以被调整，以考虑第一操作状态和第二操作状态之间的着陆能量差。距离可以改变几毫米或小于一毫米，或几百微米或更小。
例如，设备可以被配置为减小物镜阵列241和样品208之间的距离，以便从第一操作状态切换到第二操作状态。附加地或备选地，设备可以被配置为增加物镜阵列241和样品208之间的距离，以便从第二操作状态切换到第一操作状态。
优选地，在上述示例中，即，当第一电极电位和/或物镜阵列241和样品208之间的距离发生变化时，检测器阵列240和样品208之间的距离被有益地保持。检测器阵列240可以相对于物镜阵列241移动以保持检测器阵列240与样品208之间的距离。检测器阵列240的移动可以在物镜阵列241相对于样品208移动的同时进行，或者在沿着射束路径改变样品相对于物镜阵列241的位置的同时进行(即，检测器阵列240沿着射束路径跟踪样品)。
备选地，改变检测器阵列240和样品208之间的距离以将从样品208发射的带电粒子聚焦到检测器阵列240上可能是有益的。具体地，检测器阵列240和样品208之间的距离可以在第一操作状态和第二操作状态之间改变，使得当处于第一操作状态时，次级带电粒子被聚焦在检测器阵列240上，而当处于第二操作状态时，反向散射带电粒子被聚焦在检测器阵列240上。
如果检测器阵列240相对于样品208移动，则这可以通过控制检测器阵列240相对于物镜阵列241的位置或通过控制检测器阵列240相对于样品208的位置来完成。任何适当的致动器可以被用于将检测器阵列240相对于物镜阵列241和/或相对于样品208移动。
设备可以在第一和第二操作状态之间切换的一个方式涉及提供带电粒子光学设备，带电粒子光学设备包括可切换模块或以可切换模块的形式提供。可切换模块可以包括物镜阵列和检测器阵列，以及可选的控制透镜阵列。因此，可切换模块可以是可切换物镜阵列组件。可以针对每个操作状态来提供可切换模块。因此，可以根据其用于的操作状态，为不同的可切换模块提供不同的绝缘结构。可切换模块可以在不同的位置处提供物镜阵列241，使得物镜阵列被提供在相对于样品208的不同位置中。换言之，不同的可切换模块可以具有沿着子束路径220在距样品不同距离处的检测器阵列。对于不同的可切换模块，检测器阵列中使用的检测器可以根据其用于哪个操作状态而不同。考虑从样品208发射的、将由检测器阵列241检测的带电粒子，不同模块中的检测器阵列240可以相对于样品208保持相同的距离或者检测器与样品之间的距离在模块之间可以不同。
在设备中，可以在如上所述的相邻电极之间提供绝缘结构。绝缘结构可以根据哪个操作状态是优选的而不同。例如，对于第二操作状态，绝缘结构可以如关于图11所述。对于第一操作状态，绝缘结构可以如图10所示来提供。这与图11的绝缘结构类似，不同之处在于，在上游电极(即，第一电极242)和径向向内的突出部504之间提供了间隙505。该绝缘结构可能特别有利于在例如由于此处所述的原因，在射束减速时，优化带电粒子束通过物镜阵列241的传递。在图11所示的布置中，第一电极242具有小于第二电极243的电位。在布置中，突出部与第一电极242接触。而在图10的布置中，第一电极242具有比第二电极243更大的电位，因此电极之间的电位差方向不同，即，与图11中描绘的布置相反。这就是为什么在该实施例中，突出部与第二电极243接触的原因。通过选择突出部的位置，即，与第一或第二电极接触，可以降低意外放电的风险。
可切换模块可以如上关于第一方面所述来进行控制和调节。
设备可以在第一和第二操作状态之间切换的另一方式涉及提供带电粒子光学设备，带电粒子光学设备可以被调整为在两个操作状态中操作，即，可以在第一操作状态和第二操作状态两者中使用的混合式带电粒子光学设备(被称为混合式设备)。在该情况下，物镜阵列241和样品208之间的距离可以在切换状态时被调节。在该情况下，施加到电极的电位可以在切换状态时被调节。在该情况下，可以提供适用于两个操作状态的绝缘结构。在该情况下，可以提供适用于两个操作模式的检测器阵列(如下文第四方面所述)。
在混合式设备中，相邻电极被绝缘结构间隔开，绝缘结构被配置为在第一操作和第二操作中使用，优选地，其中物镜阵列包括绝缘结构。这样的绝缘结构可以如图12所示提供并且可以被称为混合式绝缘结构。混合式绝缘结构类似于图10和图11所示的绝缘结构，不同之处在于在径向向内的突出部508的两侧上提供间隙509、510。因此，混合式绝缘结构的任一侧的电极与主体501接触。然而，径向向内的突出部508不接触第一电极242或第二电极243中的任一者。
进一步详细地，绝缘结构500由主体501和主体501的径向向内的突出部508形成。主体501具有第一侧和第二侧，第一侧503与第二侧502相对。在绝缘结构的第一侧503上，主体501与电极中的一个电极(例如，第一电极242)接触，并且在突出部508和电极242中的一个电极之间形成第一间隙509。在绝缘结构的第二侧502上，主体501与电极中的另一电极(例如，第二电极243)接触，并且在突出部508与电极中的另一电极(例如，第二电极243)之间形成第二间隙。
混合式设备可以被配置为沿着子束路径220，将物镜阵列和/或样品相对于彼此移动，以便在第一和第二操作状态之间切换。例如，设备可以包括致动器248，致动器248被配置为移动物镜阵列，从而改变物镜阵列和样品之间的距离。致动器248可以是物镜阵列组件的一部分。于2020年9月24日提交的欧洲专利申请20198201.4公开了具有致动器以使检测器沿着多束路径移位的设备，该申请关于用于将检测器阵列相对于物镜阵列致动的致动器的设计和使用方面，通过引用并入本文。
附加地或备选地，混合式设备被配置为移动样品，从而改变物镜阵列241和样品208之间的距离。例如，设备可以包括电动台209(以及可选的样品保持器207)，电动台209可以被用于改变样品的位置。如上关于本发明的第三方面所述，例如，提供能够在检测次级带电粒子和反向散射带电粒子之间切换的设备是有益的。本发明的第四方面提供检测器，可以提供在两个操作状态中操作的检测器。检测器可以被提供作为根据前述方面和实施例中的任一项所述的带电粒子光学设备的一部分并且可以包括关于上述方面和实施例的检测器和/或检测器阵列所描述的任何或所有特征。与上述特征相同的特征具有相同的附图标记。为简洁起见，以下不详细描述这样的特征。
在第四方面，提供了用于带电粒子评估工具的检测器，其中检测器被配置为捕获从样品发射的带电粒子。换言之，检测器被配置为检测从样品发射的带电粒子。
检测器被配置为在两个操作状态之间切换。在第一操作状态下，至少一个检测器被配置为与反向散射带电粒子相比，检测更多的次级带电粒子，并且在第二操作状态下，至少一个检测器被配置为与次级带电粒子相比，检测更多的反向散射带电粒子。
检测器被配置为在两个操作状态之间切换。检测器可以包括外部检测部分和围绕孔径的内部检测部分，其中外部检测部分在内部检测部分的径向外部(如图13A所示和描述)。检测部分将在以下进一步详细描述。两个状态可以使用检测器的不同配置(即，检测部分的不同配置)。
次级带电粒子和反向散射带电粒子之间的能量差导致带电粒子受到上述电位的不同量的影响。反向散射带电粒子可能更有可能在检测器的整个区域之上被检测。然而，次级带电粒子倾向于在检测器的中间更容易被检测。这是因为次级带电粒子通常具有较小的平均能量(即，小于反向散射带电粒子并且通常接近0V)。因此，与平均具有更大能量的反向散射带电粒子相比，次级带电粒子的轨迹被场更显著地改变(即，准直)。次级带电粒子被加速得越多，它们的角度就越平行于光轴(即，子束路径)。因此，次级带电粒子不会扩散那么多，即，与反向散射带电粒子的轨迹相比，次级带电粒子的轨迹倾向于与子束路径更准直。提供能够支持彼此分开地检测次级带电粒子和反向散射带电粒子的检测器是有益的。具体地，由于带电粒子可以被用于确定不同的信息，因此控制用于检测次级带电粒子或反向散射带电粒子的检测是有益的。
因此，第四方面的检测器特别有用，因为它可以允许在两个不同的检测状态之间切换。因此，检测器被配置为被操作以在一个状态中主要检测反向散射带电粒子以及在另一状态中主要检测次级带电粒子。如下文进一步详细描述的，检测器被径向分割(即，形成多个同心环)。
尽管上述第四方面的检测器在两个操作状态之间切换的上下文中描述，但检测器可以更一般地如本文所述来提供。此处描述的检测器可以用于连续或基本连续的检测。
在第四方面，提供用于带电粒子评估工具的检测器：检测器包括多个部分。因此，检测器可以被提供有多个部分并且更具体地，多个检测部分。不同的部分可以被称为不同的区。因此，检测器可以被描述为具有多个区或检测区。这样的检测器可以被称为分区检测器。
包括多个部分的检测器(例如，如下所述)可以被提供在本文描述的任何检测器阵列中。具体地，包括多个部分的检测器可以被用于以下中的至少一项：反射镜检测器阵列350、上部检测器阵列370、透镜上方检测器阵列380、下游检测器阵列260和/或任何附加检测器阵列。其示例如图22所示，图22使用图13A所示的检测器。
分区检测器可以与子束211、212、213中的一者相关联。因此，一个检测器的多个部分可以被配置为相对于子束211、212、213中的一者，检测从样品208发射的信号粒子。包括多个部分的检测器可以与物镜组件的至少一个电极中的一个孔径相关联。更具体地，包括多个部分的检测器405可以围绕图13A和图13B所示的单个孔径406来布置，图13A和图13B提供了这样的检测器的示例。
分区检测器的各部分可以以各种不同的方式分离，例如径向、环形或任何其他适当的方式。优选地，这些部分的尺寸和/或形状基本上相同。分离的部分可以被提供作为多个部段、多个环形部分(例如，多个同心环形部分)、多个扇形部分(即，径向部分或扇形)提供。例如，至少一个检测器405可以被提供为包括2、3、4或更多个部分的环形部分。更具体地，如图13A所示，检测器405可以包括围绕孔径406的内环形部分405A和在内环形部分405A的径向外部的外环形部分405B。备选地，检测器可以被提供作为包括2、3、4或更多个部分的扇形部分。如果检测器被提供为两个扇形，则每个扇形部分可以是半圆。如果检测器被提供为四个扇形，则每个扇形部分可以是象限。这在图13B中示出，其中405被划分为象限，即，四个扇形部分在如下所述的图13B中示出。备选地，检测器可以被提供有至少一个段部分。
每个部分可以具有单独的信号读出。检测器被划分为部分，例如环形部分或扇形部分，是有益的，因为它允许获得与所检测的信号粒子有关的更多信息。因此，为检测器405提供多个部分可能有利于获得与所检测的信号粒子有关的附加信息。这可以被用于改进所检测的信号粒子的信噪比。然而，就检测器的复杂度而言，还存在附加的成本。
在示例中，检测器可以被划分为例如如图13A所示的两个(或多个)同心环。
如图13A所示，孔径406被限定在其中并被配置用于使带电粒子束通过的检测器包括内部检测部分405A和外部检测部分405B。内部检测部分405A包围检测器的孔径406。外部检测部分405B在内部检测部分405A的径向外部。检测器的形状通常可以是圆形的。因此，内部检测部分和外部检测部分可以是同心环。
即使在不切换检测器的操作状态的情况下，同心地或以其他方式提供多个部分可能是有益的。具体地，检测器的不同部分可以被用于检测不同的信号粒子，信号粒子可以是较小角度的信号粒子和/或较大角度的信号粒子，或者是次级带电粒子和/或反向散射带电粒子。这样的不同信号粒子的配置可能适合同心分区的检测器。
在该情况下，具有较小角度的信号粒子(例如，小角度反向散射带电粒子)可能主要贡献于内环形部分405A并且具有较大角度的信号粒子(例如，大角度反向散射带电粒子)可能主要贡献于外环形部分405B。换言之，内环可以被用于检测小角度反向散射带电粒子并且外环可以被用于检测大角度反向散射带电粒子。由于检测器的各部分可能产生单独的信号，这意味着可以小角度和大角度带电粒子的检测可以被单独检测。不同角度的反向散射带电粒子可以有益于提供不同的信息。例如，对于从深孔发射的信号电子，小角度反向散射带电粒子可能更多地来自孔底部，而大角度反向散射带电粒子可能更多来自孔周围的表面和材料。在另一示例中，小角度反向散射带电粒子可能更多地来自埋藏更深的特征，而大角度反向散射带电粒子可能更多地来自样品表面或埋藏特征之上的材料。
第一检测部分的宽度(例如，直径)可以约为2μm至100μm。第一检测部分的宽度(例如，直径)可以小于或等于约100μm。第一检测部分的宽度(例如，直径)可以大于或等于约2μm。第二检测部分的宽度(例如，直径)可以小于或等于约250μm。第二检测部分的宽度(例如，直径)可以小于或等于约150μm。第二检测部分的宽度(例如，直径)可以大于或等于约10μm。第二检测部分的宽度(例如，直径)可以约为10μm至250μm。优选地，第二检测部分的宽度可以约为10μm至150μm。对应部分的尺寸，例如，内环形部分405A和/或外环形部分405B的宽度/直径，可以被设计或选择为以便在检测器的每个部分处检测特定的感兴趣的带电粒子。
对于具有同心分区检测器的设备的切换配置，其中如图13A所示，区被交替使用，在这样的布置中，第一检测部分的直径优选约40-60μm，优选约30-50μm。在这样的布置中，第二检测部分的直径优选为约150至250μm，优选约约200μm。在这样的布置中，检测器的孔径直径可以约为5至30μm，优选约10μm。
在第一操作状态中，检测器406使用内部检测部分405A而不使用外部检测部分405B。这是有益的，因为它限制了在检测次级带电粒子期间，对反向散射带电粒子的检测。由于大多数次级带电粒子将被内部检测部分检测，因此这不会导致从未检测到的次级带电粒子丢失太多信息。
在第二操作状态中，检测器406至少使用外部检测部分405B。当反向散射带电粒子被检测时，可以设置如上所述的设备来排斥次级带电粒子，从而减少所检测的次级带电粒子的数目。因此，由于在检测反向散射带电粒子时可以采用其他机制来减少或避免检测次级电子，因此可用的整个检测器可以被用于检测反向散射带电粒子，这有益于捕获与更多反向散射带电粒子有关的信息。
可以存在其它操作状态，例如，其中同时使用内部检测部分405A和外部检测部分405B(例如，如下进一步所述)。
检测器相对于样品208的距离和/或节距p可以影响外部检测部分和/或内部检测部分中的哪一者可以被用于检测反向散射带电粒子和/或次级带电粒子。例如，如上文通常描述的，内部检测部分被用于检测次级带电粒子并且外部检测部分(以及可选的内部检测部分)被用于检测反向散射带电粒子。例如，仅当检测器距离样品约50微米且节距约为300微米时，才可能出现这种情况。但是，如果检测器与样品之间的距离约为10微米并且节距p约为70微米，则检测器仅可以被用于检测反向散射带电粒子(因为次级带电粒子可能会最终进入孔径)并且内部检测部分可以被用于检测反向散射带电粒子。无论哪种方式，可以理解，分离的内部和外部部分可以被用于在主要检测反向散射带电粒子和/或主要检测次级带电粒子之间有益地切换。
可以提供多个检测器。多个检测器可以被提供作为如图14所示的检测器阵列。检测器阵列用于带电粒子评估工具，带电粒子评估工具被配置为在反向散射操作状态(即，第二状态)中操作以优选地检测反向散射带电粒子，以及在次级带电粒子状态(即，第一状态)中操作以优选地检测次级带电粒子。检测器阵列的检测器可以利用如关于第四方面所描述的任何变化的描述。
检测器可以具有关于第一方面的检测器/检测器阵列描述的特征。例如，虽然检测器的外部形状被示出为圆形，但这可以做成正方形来以检测面积最大化。例如，尽管图14描绘了矩形阵列的射束孔径406，但射束孔径406也可以以不同的方式来布置，例如，如图8所示的六边形紧密堆叠的阵列。例如，图15的横截面对应于图9的横截面，不同之处在于检测部分被提供为内部部分405A和外部部分405B，并且因此检测器可以包括上文关于图9描述的相同特征。
如前所述，第四方面的检测器例如可以在上述任何方面和实施例中使用。具体地，可以提供用于多束带电粒子评估工具的带电粒子光学设备。带电粒子光学设备包括物镜阵列和检测器阵列，检测器阵列包括如关于第四方面所描述的检测器阵列。物镜阵列和检测器阵列电极中的孔径被布置在带电粒子多束的子束路径上。此外，如果第三方面的带电粒子光学设备例如与第四方面的检测器一起使用，则检测器可以与任何变化一起使用。然而，第四方面的检测器对于混合式设备特别有用，因为根据混合式设备，检测器可以在第一操作状态和第二操作状态之间切换。例如，在第三方面中并且使用第四方面的检测器，设备可以被配置为在适当的工作状态中使用检测器。
提供可以被用于同时检测不同类型的信号粒子，例如反向散射和次级带电粒子两者的设备可能是有益的(例如，其中内部检测部分405A和外部检测部分405B可以被同时使用)。然而，被用于同时检测不同类型的信号粒子(诸如反向散射带电粒子和次级带电粒子)的设备可能无法有效地区分不同类型的信号粒子，即在所提供的示例中，无法有效地区分次级带电粒子和反向散射带电粒子。例如，如果检测器在不区分不同类型的信号粒子的情况下，例如通过检测到达其上的净电荷(即，电荷检测器)进行检测，或者如果检测器充当计数器，或者如果检测器是积分检测器(即，检测器将在一定时间期间落在其上的粒子沉积的能量相加)，可能是这样的情况。由此产生的检测信号和任何对应的图像将由不同信号粒子(例如，次级带电粒子和反向散射带电粒子)的混合构成。由于次级带电粒子和反向散射带电粒子可能具有不同的检测对比度，例如，在绘制图像时的图像对比度，这意味着与次级带电粒子和反向散射带电粒子之间的对比度有关的信息可能无法被检测。
不同的检测元件(例如，内部检测部分405A和外部检测部分405B)可以被配置为优先检测不同类型的信号电子。内部检测部分405A可以被配置为与反向散射带电粒子相比，更多地检测次级带电粒子，并且外部检测部分405B可以被配置为与次级带电粒子相比，更多地检测反向散射带电粒子。两个检测部分可以被同时使用。
上述方面所述的带电粒子光学设备被提供作为带电粒子系统或评估工具，或作为其一部分。没有必要包括这样的大型系统或工具的所有特征，但是它们可以可选地被包括作为带电粒子光学设备的一部分。
图16是具有如上述任一选项或方面所述的带电粒子设备的示例性电子光学系统的示意图。带电粒子设备可以被提供作为物镜阵列组件。带电粒子设备包括物镜阵列241。物镜阵列241包括多个物镜。至少具有上述任何方面或实施例(例如，至少上述第一和第二方面以及任何适当的变化)中描述的物镜阵列241的带电粒子光学设备可以在如图16所示的电子光学系统中使用。物镜阵列241可以是如上所述的可交换模块。为方便起见，上文已描述的物镜阵列241的特征可能在此处不再重复。
如上所述的带电粒子光学设备可以被用于在图16的系统中检测反向散射带电粒子(如上)。
存在特定于图16的设置的一些考虑因素。在本实施例中，优选保持较小的节距来避免对生产量产生负面影响。然而，当节距太小时，这会导致串扰。因此，节距尺寸是有效反向散射带电粒子检测和生产量的平衡。因此，节距优选为约300μm，其比图16的实施例中在检测次级带电粒子时可能大4-5倍。当检测器和样品208之间的距离减小时，节距尺寸也可以在不会对串扰产生负面影响的情况下减小。因此，提供尽可能靠近样品的检测器(即，距离L尽可能小，并且优选小于或等于约50μm，或小于或等于约40μm，或小于或等于约30μm，或小于或等于约20μm，或等于约10μm)有益于使得节距尽可能大，从而改进生产量。
如图16所示，电子光学系统包括源201。源201提供带电粒子束(例如，电子)。在样品208上聚焦的多束从由源201提供的射束衍生。子束211、212、213可以例如使用限定射束限制孔径阵列的射束限制器而从射束衍生。射束可以在与控制透镜阵列250相遇时分离为子束211、212、213。子束211、212、213在进入控制透镜阵列250时基本上平行。源201理想地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。在所示示例中，准直器被提供在物镜阵列组件的上游。准直器可以包括宏准直器270。宏准直器270在射束被分割为多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束的束轴基本上法向地入射在样品208上(即，与样品208的法向表面基本上成90°)。宏准直器270对射束施加宏准直。宏准直器270因此可以作用于所有射束，而不是包括各自被配置为作用于射束的不同单独部分的一系列准直器元件。宏准直器270可以包括磁透镜或者具有多个磁透镜子单元(例如，形成多极布置的多个电磁体)的磁透镜布置。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具有多个静电透镜子单元的静电透镜布置。宏准直器270可以使用磁透镜和静电透镜的组合。
在另一布置中(未示出)，宏准直器可以部分或全部地被上部射束限制器的下游处设置的准直器元件阵列所取代。每个准直器元件将相应子束准直。准直器元件阵列可以使用MEMS制造技术形成，从而在空间上紧凑。准直器元件阵列可以是源201的射束路径下游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位于相同的模块中。
在图16的实施例中，宏扫描偏转器265被提供以使得子束在样品208之上被扫描。宏扫描偏转器265将射束的相应部分偏转，以使得子束在样品208之上被扫描。在一个实施例中，宏扫描偏转器265包括宏观多极偏转器，例如具有八个极或更多极。偏转使得从射束衍生的子束在一个方向(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)上跨样品208扫描。宏扫描偏转器265在宏观上作用于所有射束，而不是包括各自被配置为作用于射束的不同单独部分的偏转器元件阵列。在所示出的实施例中，宏扫描偏转器265被提供在宏准直器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可以部分或全部被扫描偏转器阵列取代。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之上扫描相应子束。扫描偏转器阵列260可以因此包括针对每个子束的扫描偏转器。每个扫描偏转器可以使得子束在一个方向上(例如，平行于单个轴，诸如X轴)或两个方向上(例如，相对于两个非平行轴，诸如X轴和Y轴)偏转。偏转使得子束在一个或两个方向(即，一维地或二维地)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。虽然参考与扫描偏转器相关联的单个子束，但子束组可能与扫描偏转器相关联。在一个实施例中，EP2425444中描述的扫描偏转器可以被用于实现扫描偏转器阵列，其文档在具体关于扫描偏转器方面的内容通过引用并入本文。(例如，使用上述MEMS制造技术形成的)扫描偏转器阵列在空间上可能比宏扫描偏转器更紧凑。扫描偏转器阵列可以与物镜阵列241位于同一模块中。
在其它实施例中，既提供了宏扫描偏转器265，又提供了扫描偏转器阵列。在这样的布置中，可以通过一起(优选地，同步)控制宏扫描偏转器和扫描偏转器阵列260来实现子束在样品表面之上的扫描。
物镜阵列组件还可以包括准直器阵列和/或扫描偏转器阵列。
本发明可以被应用于各种不同的工具架构。例如，电子束工具40可以是单束工具，或者可以包括多个单束装置列，或者可以包括多个多束装置列。装置列可以包括上述任何实施例或方面中描述的带电粒子光学设备。作为多个装置列(或多装置列工具)，设备可以以阵列布置，阵列可以具有两到一百个列或更多个列。带电粒子设备可以采取如关于图3描述和描绘的实施例的形式或者如关于图16描述和描绘的形式，但是优选地具有静电扫描偏转器阵列和静电准直器阵列。带电粒子光学设备可以是带电粒子光学装置列。带电粒子装置列可以可选地包括源。
在一个实施例中，提供了将多个带电粒子束(例如，子束)投射到样品208上，以便在从样品208发射的带电粒子中生成更大比例的反向散射带电粒子的方法。如上所述，这有益于从反向散射信号中获取信息。
方法包括将带电粒子束投射到样品208的表面上，包括在物镜阵列241中加速带电粒子束。如上所述，加速可以通过提供电极(例如，第一电极242和第二电极243)来执行，带电粒子束行进通过电极并且电极具有用于将带电粒子束加速的电位。优选地，方法包括：提供多个物镜(诸如物镜阵列241)；使用多个物镜，以将带电粒子束投射到样品208的表面上；使用多个物镜，以将带电粒子束加速到样品208上；以及检测从样品发射的带电粒子。
附加地或备选地，方法包括排斥从样品发射的次级带电粒子。优选地，方法包括：提供多个物镜(诸如物镜阵列241)；使用多个物镜以将带电粒子束投射到样品208的表面上；使用设备，以排斥从样品208发射的次级带电粒子；以及检测从样品发射的带电粒子。
在一个实施例中，提供了选择性地检测从样品208发射的次级带电粒子和反向散射带电粒子的方法。方法包括在以下两者之间选择检测器的操作模式：反向散射模式，用于检测比次级带电粒子更多的反向散射带电粒子；以及次级模式，用于检测比反向散射带电粒子更多的次级带电粒子。在反向散射模式中，可以优化对反向散射带电粒子的检测并且在次级模式中可以优化对次级带电粒子的检测。方法还包括将多个带电粒子束(例如，子束211、212、213)投射到样品208的表面上，并在选定的操作模式中检测从样品208发射的带电粒子。优选地，方法包括提供多个物镜(诸如物镜阵列241)和至少一个传感器，并使用多个物镜以将带电粒子束投射到样品208的表面上。在第一操作状态中，方法包括检测比反向散射带电粒子更多的次级带电粒子，并且在第二操作状态中，方法包括检测比次级带电粒子更多的反向散射带电粒子。可选地，方法还包括在反向散射模式中，在物镜阵列中加速带电粒子束和/或在次级模式中，在物镜阵列中减速带电粒子束。
在一个实施例中，提供了检测从样品208发射的次级带电粒子和反向散射带电粒子的方法。方法包括在以下两者之间选择检测器的操作模式：反向散射模式，用于检测比次级带电粒子更多的反向散射带电粒子；以及次级模式，用于检测比反向散射带电粒子更多的次级带电粒子。方法包括捕获从样品208发射的带电粒子，以在选定模式中检测带电粒子。优选地，方法包括：提供被配置为捕获从样品208发射的带电粒子的至少一个传感器。方法包括在第一操作状态中，检测比反向散射带电粒子更多的次级带电粒子；以及在第二操作状态中，检测比次级带电粒子更多的反向散射带电粒子。
优选地，上述方法还包括排斥从样品208发射的次级带电粒子。如上所述，排斥可以通过控制物镜阵列241中的电极的电位和样品的电位来执行。
在一个实施例中，提供了操作带电粒子评估工具的方法，带电粒子评估工具用于检测反向散射带电粒子，方法包括：将多束带电粒子朝向样品表面投射；响应于能量小于阈值的多束，排斥从样品发射(即，发出)的带电粒子。方法包括使用靠近样品208定位的检测器阵列240，检测从样品发出并且具有至少为阈值的能量的带电粒子。优选地，阈值超过从样品发射的次级带电粒子的能量。优选地，投射包括将多束带电粒子朝向样品208加速，加速优选地在物镜阵列241中进行。优选地，排斥使用物镜的电极。
优选地，本文描述的方法还包括在相应的控制透镜和对应的物镜之间提供中间焦点236。
在任一方法中，在检测时，与次级带电粒子相比，可以检测更多的反向散射带电粒子。因此，如上所述，方法可以被用于主要检测反向散射带电粒子。
除上述内容外，还注意到，在检测次级带电粒子和反向散射带电粒子方面可以做出一些改进。
例如，被用于检测反向散射带电粒子的检测器可以被限制在主要检测相对于初级射束的光轴处于特定角度范围(例如，大角度范围)内的反向散射电子。然而，针对在深度处掩藏的特征的图像对比度可能特别来自小角度(即，与光轴成小角度)反向散射带电粒子。该小角度反向散射带电粒子对比度可能被大角度的反向散射带电粒子(通常提供更多的形貌对比度)淹没，因为它们在检测器信号中创建了较大的背景。与来自小角度反向散射带电粒子的信号相比，检测器信号可以包括更大比例的来自较大角度反向散射带电粒子的信号。
例如，一些检测器(例如，特别是底部安装的检测器)检测到达其上的净电荷(即，电荷检测器)，因此它不能区分次级带电粒子和反向散射带电粒子。这意味着检测信号和所产生的图像将由次级带电粒子和反向散射带电粒子的混合构成。由于次级带电粒子和反向散射带电粒子可能具有不同的图像对比度，这意味着与次级带电粒子和反向散射带电粒子的对比度有关的信息可能无法被检测。
例如，在某些情况下，可以使用PiN检测器代替电荷检测器。这样的检测器在透镜内(例如，在物镜组件中)可能特别有用。PiN检测器可能是有益的，因为次级带电粒子和反向散射带电粒子朝向该检测器的加速可以产生具有更好信噪比的信号。然而，次级带电粒子和反向散射带电粒子的加速意味着使用该检测器，可能很难(如果不是不可能)清楚地区分次级带电粒子和反向散射带电粒子。同样，图像结果由来自次级带电粒子和反向散射带电粒子混合的检测信号建立。这意味着与次级带电粒子和反向散射带电粒子的对比度有关的信息可能丢失，例如可能无法辨别甚至无法检测。
因此，在次级带电粒子和反向散射带电粒子的检测方面有待改进。以下描述的实施例提供了用于检测次级带电粒子和反向散射带电粒子的一些附加/备选配置。这些实施例可以例如通过更容易地区分次级带电粒子和反向散射带电粒子，和/或更容易地区分大角度带电粒子和小角度带电粒子，有益于改进次级带电粒子和反向散射带电粒子的检测。
以下描述的实施例可以与上述任何和所有变化和实施例组合。
在一个实施例中，提供了用于带电粒子系统的带电粒子光学设备。带电粒子系统可以对应于上述工具40或设备100。带电粒子光学设备被配置为沿着初级射束路径，朝向样品投射带电粒子束阵列。初级射束阵列可以对应于以上描述的多个子束211、212、213。射束阵列也可以被称为初级射束阵列或子束阵列。这些术语是可互换的。初级射束阵列可以从单个初级射束(例如，初级电子束202)转换。初级射束路径可以是沿其引导初级射束的路径。每个初级射束路径可以是其中一个初级射束的预期路径。初级射束路径可以与上述子束路220相同。带电粒子光学设备可以与上述任何实施例和变型中描述的带电粒子光学设备相同，或至少相似。
带电粒子光学设备包括物镜阵列。物镜阵列被配置为将射束(即，初级射束，对应于子束)投射到样品上。物镜阵列包括至少一个电极。如上所述，物镜阵列可以包括此处将描述的附加电极。
上游和下游相对于初级射束来定义并且在整个文本中相对于初级射束来一致地参考。上游沿着初级射束中的至少一者，朝向源201。下游沿着初级射束中的至少一者，朝向样品208。上游和下游通常被用于限定部件相对于其他部件的位置。上游和下游可以被用于描述部件与信号射束的位置，但可以理解，除非另有明确说明，否则上游和下游术语仍然适用于初级射束。上游和下游与相对于重力的定向或图中的特定定向无关。对上游和下游的参考旨在指代与任何当前引力场无关的射束路径的方向。对上部和下部、上和下、之上和之下的参考应被理解为指代与撞击在样品208上的电子束或多束的上游和下游方向平行(通常但不总是垂直)的方向。
物镜阵列可以被配置为控制带电粒子束通过物镜阵列的加速。如上所述，投射可以包括沿着初级射束路径，在物镜阵列中加速带电粒子束(即，初级射束)。换言之，物镜阵列可以使得带电粒子束朝向样品208，加速通过物镜。物镜阵列可以使用上述任何实施例或变型，或任何其他已知技术来加速带电粒子束。
物镜阵列可以被配置为控制带电粒子束通过物镜阵列的减速。如上所述，投射可以包括沿着初级射束路径，在物镜阵列中减速带电粒子束(即，初级射束)。换言之，物镜阵列可以使得带电粒子束朝向样品208，减速通过物镜。物镜阵列可以使用上述任何实施例或变型，或任何其他已知技术来减速带电粒子束。
更具体地，物镜阵列的电极的电位可以被控制以确定传递通过电极的带电粒子上的场。初级射束可以沿着从光源201到样品208的大致方向穿过物镜组件。除非另有说明，否则如前所述，初级射束的方向通常是被用于确定其他部件的位置的方向，即，被用于限定上游和下游的方向。如上所述，场可以通过改变电极上的电位来被生成和控制。施加到物镜阵列241的电极的电位可以如上所述。
信号束由从样品发射的信号粒子形成。信号粒子包括次级带电粒子和反向散射带电粒子。因此，信号粒子包括上述次级带电粒子和/或次级电子，以及上述反向散射带电粒子和/或反向散射电子。通常可以理解，从样品208发射的任何信号束(例如，次级带电粒子束和/或反向散射带电粒子束)将沿着至少具有与带电粒子束(即，初级射束)基本上相反的分量的方向行进，或者将至少具有与初级射束方向相反的方向分量。由样品208发射的信号粒子也可以穿过物镜的电极并且也会受到场的影响。例如，如果物镜阵列被用来加速初级射束，则这通常会使得通过物镜的信号束减速。同样，如果物镜被用来减速初级射束，则这通常会使得通过物镜的信号束加速。
图17A示出了其中设备包括物镜阵列241的一个实施例。物镜阵列241包括至少一个电极343。电极343可以是下部电极，或者下游电极(其相对于初级射束来限定)。因此，电极343被示出为图17A中的底部电极。电极343可以对应于上述第二电极243。电极343具有上游表面343A(即，图17A中的上部表面)。电极343具有下游表面343B(即，图17A中的下部表面)。电极343的下游表面343B可以是物镜阵列241最靠近样品208的表面。
注意，电极343可以是在电极中限定的所有孔径的公共电极(即，对于所有孔径，沿着子束路径位于公共位置处的一个电极)，或者在阵列中可以存在两个或更多个电极，其中电极对某些孔径是公共的(即，多个电极沿着子束路径位于公共位置处)。因此，如果电极343是形成孔径阵列的至少一部分的板，孔径阵列使得子束阵列的子束路径的至少一些(如果不是全部)穿过，则电极对于板中的所有孔径是公共的。甚至可以存在以下实施例，其中电极对应于并限定孔径阵列中的孔径或其中具有多个电极的孔径阵列中的孔径。尽管可以存在多个电极，但本描述考虑了物镜的电极和对应射束。
物镜阵列241可以包括如图17A所示的至少两个电极。另外的电极342可以是上部电极。因此，物镜阵列241可以至少包括上部电极342和下部电极343。上部电极342沿着初级射束路径320位于下部电极343的上游。两个电极将被称为上部电极342和下部电极343。
上部电极342被示出为图17A中的顶部电极。上部电极342可以对应于上述第一电极242。上部电极342具有上游表面342A(即，图17A中的上部表面)。上部电极342具有下游表面342B(即，图17A中的下部表面)。上部电极343的上游表面342B可以是物镜阵列241远离样品208的表面。换言之，上部电极343的上游表面342B可以是物镜阵列241最靠近源201的表面。
优选地，上部电极342和/或下部电极343具有在其中限定的孔径阵列。换言之，上部电极342可以包括孔径阵列和/或下部电极343可以包括孔径阵列。电极中的对应孔径优选与初级射束路径320对准和/或沿其布置。沿初级射束路径布置可以意味着被定位在初级射束路径中，例如，沿初级射束路径320布置可以意味着被定位在初级射束的路径中。换言之，初级射束路径320可以穿过电极，并且优选穿过电极中的对应孔径，以用于使初级射束从中穿过。
在一个实施例中，带电粒子光学设备包括检测器阵列，本文中被称为反射镜检测器阵列350。反射镜检测器阵列350沿着初级射束路径320布置(例如，沿着初级射束路径位于公共位置处)。换言之，反射镜检测器阵列350的检测器具有与子束对准的孔径。因此，反射镜检测器阵列350可以相对于子束定位并且优选地与子束基本上正交。在一个实施例中，反射镜检测器350围绕针对每个子束的射束孔径。在另一实施例中，反射镜检测器350包括包围每个孔径的多个检测器元件405。
反射镜检测器阵列350被配置为检测信号粒子(其对应于上述次级带电粒子和/或反向散射带电粒子)。换言之，信号粒子是当初级射束入射在样品上时，从样品208发射的粒子。反射镜检测器阵列350的检测器具有在其中限定的孔径，带电粒子束可以穿过孔径。孔径可以被限定在至少一个检测器中，优选地每个检测器中，孔径与初级射束路径对准并沿初级射束路径布置。孔径的宽度A如图17A所示。
反射镜检测器阵列350被配置为面向初级射束路径320的上游。换言之，反射镜检测器阵列350被配置为沿着初级射束路径320面向初级射束的源(如上所述的源201)。这在图17A中示出，反射镜检测器阵列350朝上面向图像。反射镜检测器阵列350被配置为背对样品208。换言之，反射镜检测器阵列350被配置为与样品208面向相同的方向。检测器阵列350优选地被配置为与样品208基本上平行和/或在子束211、212、213中的至少一个子束处基本上正交。反射镜检测器阵列350可以以其他方式被称为向上检测器阵列。
在一个实施例中，提供了用于带电粒子评估工具的带电粒子光学设备。设备被配置为沿着子束路径，朝向样品投射多束带电粒子，多束包括子束。设备包括：物镜阵列，其被配置为将带电粒子子束阵列投射到样品上并且包括至少一个电极；以及沿着子束路径布置的检测器阵列，检测器阵列被配置为检测信号带电粒子并面向远离样品的子束路径的上游。检测器阵列可以对应于上述反射镜检测器阵列350。
图17B示出了在图17A中描绘的实施例的使用。换言之，图17B示出了当初级射束311和312被提供时的图17A的实施例。具体地，初级射束311和312在使用时沿着初级射束路径320提供。如图所示，初级射束311和312入射在样品208上。图17B示出了从样品208发射的信号束。信号束包括箭头以示出从样品208到反射镜检测器阵列350的方向。
反射镜检测器阵列350可以与对应的物镜阵列相关联。反射镜检测器阵列350可以与物镜阵列241的至少一个电极(例如，上部电极342或下部电极343)相关联。例如，反射镜检测器阵列350可以位于物镜阵列241的至少一个电极之中或之上。例如，反射镜检测器阵列350可以与电极中的一个电极相邻定位。换言之，反射镜检测器阵列350可以靠近和邻近电极中的一个电极。例如，反射镜检测器阵列350可以被连接(例如，机械连接)到电极中的一个电极。换言之，反射镜检测器阵列350可以例如通过粘合剂或焊接或某个其它附接方法而被附接到电极中的一个电极。例如，反射镜检测器阵列350可以与电极中的一个电极集成。换言之，反射镜检测器阵列350可以形成为电极中的一个电极的一部分。
优选地，反射镜检测器阵列350可以与下部电极343相关联，例如，反射镜检测器阵列350可以在下部电极343之中或之上，或者可以以上述任何其它方式相关联。这可能是有益的，因为如果反射镜检测器阵列350相对地靠近样品208来定位，例如正好在电极343的上方或之上，则信号粒子更可能被检测到。当反射镜检测器阵列350被定位在物镜阵列241内(即，物镜阵列241的电极之间)时，可以被称为透镜内检测器。
反射镜检测器阵列350可以与物镜阵列241的至少两个电极中的一者的上游表面相关联，例如，反射镜检测器阵列350可以位于物镜阵列的电极中的一者的上游表面之中或之上或者可以以上述任何其它方式相关联。更具体地，反射镜检测器阵列350可以位于物镜阵列241的至少两个电极中的一者的上游表面上、与其相邻定位、与其连接或集成。由于反射镜检测器阵列350背对样品，这意味着在不会使得电极妨碍或阻碍信号粒子的检测的情况下，反射镜检测器阵列350可以被定位在相关电极附近。
更具体地，反射镜检测器阵列350可以与物镜阵列241的下部电极343的上游表面相关联(例如，在其中、在其上、与其相邻定位、与其连接或集成)。如上所述，这可能是有益的，因为反射镜检测器阵列350可以相对地靠近样品208来定位。
反射镜检测器阵列350通常在物镜241使得初级射束311和312加速通过物镜241时使用。这将对沿着与初级射束311和312相反方向行进的信号粒子产生减速作用。如图17B所示，在图像中基本上向上行进的信号粒子将受到场的影响，场将使得信号粒子减速，最终导致至少一些信号粒子落回反射镜检测器阵列350。由于减速效应，在物镜241内减速的信号粒子可能无法到达上部朝下的检测器阵列(如果提供)。具体地，信号粒子的减速导致没有太多动能的信号粒子被镜像返回样品208的方向，即，朝向反射镜检测器阵列350。信号电子的动能可能不足以到达上部电极342；因此，信号粒子的动能可能低于从初级射束路径的上游行进到比某一点(例如，沿着初级射束路径，从反射镜检测器350行进到上游的电极上游)更远所需的阈值。因此，可能以其他方式不被检测的信号粒子(例如因为它们穿过孔径阵列246的孔径)可以使用如图17B所示的反射镜检测器阵列350来检测。
如图17A和图17B所示的反射镜检测器阵列350对于检测小角度反向散射带电粒子可能特别有用。具体地，小角度粒子可以被检测，因为它们将行进通过下部电极中的孔径，而较大角度粒子可能会撞击下部检测器或下部电极的表面。附加地，反射镜检测器阵列350可能检测反向散射带电粒子而不是次级带电粒子，因为场通常将粒子朝向样品加速并且次级带电粒子可能没有足够的动能以克服减速场。因此，反射镜检测器阵列350可以被用于检测初始动能不足以克服减速场并被推回朝向反射镜检测器阵列350的小角度反向散射带电粒子。换言之，相对低动能的小角度反向散射带电粒子很可能被反射镜检测器阵列350检测。因此，反射镜检测器阵列350可能在检测具有足够的初始动能以克服减速场但没有足够的动能来避免朝向反射镜检测器阵列350向后偏转的小角度反向散射带电粒子时特别有用。检测这样的小角度反向散射带电粒子是有益的，因为它可以增强特定应用中掩藏的特征的图像对比度，从而可以增加这样的系统的应用范围和实用性。因此，总体而言，使用反射镜检测器阵列350进行检测可以导致从检测信号粒子中获得的信息的改进。
注意，一些小角度反向散射带电粒子可以具有足够高的动能，使得它们在减速场下继续存在。这样的粒子可以通过如下描述的上游(相对于初级射束311和312)检测器阵列(如果提供)来检测。
由于信号粒子在被镜像之后可以被再次加速，这些信号粒子中的大多数在撞击在反射镜检测器阵列350上时将具有相当大的能量。例如，信号粒子(可以是反向散射带电粒子)的动能可以类似于由样品208发射时反向散射带电粒子的动能。因此，就用于反射镜检测器阵列350的检测器类型而言，可以存在设计自由度。例如，反射镜检测器阵列350的检测器可以是基于电荷的。此外，如上所述，由于信号粒子可能具有一定量的能量(例如，高于预定阈值)，因此可以使用PiN或闪烁体检测器。
电位可以被施加到反射镜检测器阵列350。反射镜检测器阵列350可以被连接到电位源。施加到反射镜检测器阵列350的电位可以与施加到物镜阵列241的附近电极的电位相同或相似。下文将进一步详细描述电位。
反射镜检测器阵列350可以被提供有如下所述的其它检测器阵列。
附加地或备选地，在实施例中，带电粒子光学设备可以被提供有沿着初级射束路径定位在至少一个电极的上游的上游检测器阵列以及沿着初级射束路径定位在电极的下游的下游检测器阵列。换言之，带电粒子光学设备可以被提供有沿着初级射束路径320被定位在不同位置处的两个检测器阵列。更具体地，其中一个检测器阵列在物镜阵列的至少一个电极的上游并且其中一个检测器阵列在物镜阵列的至少一个电极的下游。物镜阵列的多个电极可以被定位在检测器阵列之间。上游检测器阵列和下游检测器阵列被同时配置以检测信号粒子。
可以提供用于带电粒子评估工具的带电粒子光学设备，设备被配置为将多束带电粒子沿着子束路径朝向样品投射，多束包括子束。在该实施例中，设备包括：物镜阵列，其被配置为将带电粒子子束阵列投射到样品上，物镜阵列包括至少一个电极；上游检测器阵列，其沿着子束路径定位在至少一个电极的上游；下游检测器阵列，其沿着初级射束路径定位在至少一个电极的下游，其中上游检测器阵列和下游检测器阵列同时被配置为检测信号粒子。下游检测器阵列可以被称为接近阵列。
提供沿着初级射束路径320在不同位置处定位的两个检测器阵列可以有益于允许在每个检测器阵列处检测不同的信号粒子。例如，在其中一个阵列上可以主要检测次级带电粒子，而在另一阵列上主要检测反向散射带电粒子。附加地或备选地，较小角度的反向散射带电粒子可能主要在其中一个阵列处被检测，而较大角度的反向散射带电粒子则在另一阵列处被检测。
上游检测器阵列可以对应于上述反射镜检测器阵列350。换言之，上游检测器阵列可以沿着初级射束路径320布置并且被配置为面向初级射束路径320远离样品208的上游。在该实例中，反射镜检测器阵列350与本文所述的下游检测器阵列组合提供。这在图18A中示出，其中反射镜检测器阵列350被提供在下部电极343的上游表面343A上。更一般地，反射镜检测器阵列350可以被定位在下部电极343的上游。从以上描述可以理解，反射镜检测器阵列350可以与物镜阵列241的其它电极相关联(例如，在其之中、之上、与其相邻定位、与其连接或集成)。
如上所述，下游检测器阵列360被定位在物镜阵列241的至少一个电极的下游。下游检测器阵列360被定位在上游检测器阵列的下游。下游检测器阵列360可以是所提供的最下游检测器阵列，即，距离源201最远和/或最接近样品208的检测器阵列。
下游检测器阵列360可以与对应的物镜阵列相关联。下游检测器阵列360可以与物镜阵列241的至少一个电极相关联(例如，在其之中、在其之上、与其相邻定位、与其连接或集成)。例如，下游检测器阵列360可以与物镜阵列241的电极相邻定位。换言之，下游阵列的检测器360可以被定位在物镜阵列241的电极附近和旁边。例如，下游检测器阵列360可以被连接到物镜阵列241的电极。换言之，下游检测器阵列360可以例如通过粘合剂或焊接或某种其它连接方法而被附接到物镜阵列241的电极。例如，下游检测器阵列360可以与物镜阵列241的电极集成。换言之，下游检测器阵列360可以被形成为物镜阵列241的电极中的一个电极的一部分。
优选地，下游检测器阵列360与下部电极343相关联(例如，在其之中、在其之上、与其相邻定位、与其连接或集成)。因此，优选地，在上述任一示例中，下游检测器阵列360与下部电极343相邻定位、与其连接或集成。这可能是有益的，因为如果下游检测器阵列360被提供在样品附近，例如在下部电极343的正下方或之上，则信号粒子更可能被检测。
下游检测器阵列360可以沿着初级射束路径320被定位在物镜阵列241的下游。换言之，下游检测器阵列360可以沿着初级射束路径320朝向样品被定位在下部电极343的下游，并且不与下部电极343接触。备选地，下游检测器阵列360可以位于下部电极343的下游表面343B上，或者与其相邻定位、与其连接或集成。无论哪种方式，下游检测器阵列360可以在使用时接近样品208。如图18A所示。任一方式，下游检测器阵列360可以邻近和/或接近样品208。下游检测器阵列360可以被称为接近检测器阵列，即，接近样品208的检测器阵列，和/或底部检测器阵列。
优选地，即，当样品存在时，下游检测器阵列360在使用中面向样品208。这意味着下游检测器阵列360的检测表面可以直接面向样品208的表面(初级射束311和312入射在其上)。在下游检测器阵列360和样品208之间可以没有其它部件。在一个布置中，下游检测器阵列360可以相对于物镜阵列241致动，例如以在样品和下游检测器阵列360之间基本上保持距离。因此，下游检测器阵列360与样品208之间的距离L可以改变。
尽管优选的是，下游检测器阵列360接近和/或邻近样品208，但这不是必需的。下游检测器阵列360可以简单地在上游检测器阵列的下游和/或物镜阵列的至少一个电极的下游。
如图18B所示，上游检测器阵列可以是透镜内检测器阵列(在这种情况下对应于上述反射镜检测器阵列350)。上游检测器阵列(例如，反射镜检测器阵列350)和下游检测器阵列360(此处被示出为底部检测器阵列)可以被组合，以同时检测信号粒子。在每个检测器阵列处检测的信号粒子可以具有例如与粒子能量和/或角度有关的不同特性。
如上所述，由于物镜阵列241的电极的电位，初级射束(例如，311、312)可以被加速通过物镜阵列241。这可能对从样品208发出的信号粒子具有减速作用(因为它们在另一方向上，即，朝向物镜阵列241行进)。如图18B所示。根据信号粒子具有多少能量以及它们被样品208发射时的角度，电场将对信号粒子产生不同的作用。
次级带电粒子可以具有相对低的能量并且可以被物镜阵列241排斥。换言之，物镜阵列241可以被配置为施加电位差，从而实现对次级带电粒子的排斥。例如，设备还可以包括电位施加布置(例如，如下描述的电压源)，电位施加布置被配置为将电位差施加到物镜阵列。
被排斥的带电粒子由向后朝向样品208的最低的、向外的箭头450表示。通常，反向散射带电粒子比次级带电粒子具有更大的能量，因此受物镜阵列241的电场的影响较小。换言之，特别是如下所述通过可以被用于排斥次级带电粒子的小电位，反向散射带电粒子可能不容易被排斥。例如，大角度反向散射带电粒子(由箭头451表示)可以入射在另外的检测器阵列360上。小角度反向散射带电粒子(由箭头452表示)可以穿过下部电极343中的孔径。能量较低的小角度反向散射带电粒子可以如上所述被镜像。这些带电粒子(由箭头452表示)被示出为被反射镜检测器阵列350检测。因此，使用多个检测器阵列有益于检测不同类型的信号粒子。注意，在该配置中，可能无法检测更高能量的小角度反向散射带电粒子(除非提供附加的检测器阵列)。较高能量的反向散射带电粒子可以由另一检测器阵列检测，另一检测器阵列可以代替反射镜检测器阵列350或除了反射镜检测器阵列350来提供。以下关于图19B描述了一个这样的备选方法。
在上述检测器阵列的任何检测器中，可以限定孔径。这可以适用于上游检测器阵列(更具体地，它可以适用于反射镜检测器阵列350)和/或下游阵列360和/或以下描述的任何附加检测器阵列的检测器。因此，孔径可以被限定在至少一个检测器中并且优选地每个检测器与初级射束路径320对准并沿着初级射束路径320布置。换言之，当相关检测器阵列就位时，初级射束中的一个初级射束可以穿过每个检测器中提供的孔径。这允许初级射束沿着初级射束路径320行进到样品208。
孔径可以是任何适当的形状。虽然孔径通常被示出为圆形，但它们可以是另一形状。检测器(在图17A中被示出为反射镜阵列的检测器)的孔径宽度可以小于或等于约250μm。检测器的孔径宽度可以小于或等于约100μm。检测器的孔径宽度可以小于或等于约40μm。检测器的孔径宽度可以大于或等于约10μm。检测器的孔径宽度可以大于或等于约30μm。检测器的孔径宽度可以在约10μm至250μm之间。检测器的孔径宽度可以在约10μm至100μm之间。优选地，检测器的孔径宽度可以在约30μm至40μm之间。在一个给定阵列中，检测器的孔径宽度可以都相同。在多个检测器阵列中，检测器的孔径宽度可以相同。在所有检测器阵列中，检测器的孔径宽度可以基本上相同。
下游检测器阵列360可以被定位为靠近样品208。优选地，下游检测器阵列360被定位在距离样品约10μm或更大的距离(L)处。优选地，下游检测器阵列360被定位在距离样品约1毫米或更小的距离(L)处。优选地，下游检测器阵列360被定位在样品的约10μm至1mm之间。
距离下游检测器阵列360的距离可以被选择以控制信号粒子的检测。换言之，下游检测器阵列360相对于样品208的位置被选择以控制由下游检测器阵列360和/或反射镜检测器阵列350对次级信号粒子的检测。例如，下游检测器阵列360与样品280之间的距离(L)可以被选择以控制下游将由检测器阵列360检测的信号粒子的数量。对于次级带电粒子，它们行进的立体角随着距样品的距离L越大而变得越宽：因此，在较短的距离L处，更多的次级带电粒子将穿过检测器孔。因此，例如，如果距离L较小，例如接近10μm，则在下游检测器阵列360处可以检测到较少数量的次级带电粒子，因为更多的带电粒子可以穿过检测器的孔径，而不是撞击检测器。然而，当距离L相对较大时，例如，接近1mm，则总体上较多数量的带电粒子可以由下游检测器阵列360检测到。然而，在该情况下，具有较低能量的一些信号粒子可能无法到达检测器和/或一些较大角度的带电粒子不会被下游检测器阵列360检测。注意，对于反向散射带电粒子，所检测的粒子数量可以或多或少与检测器的立体角成正比，因此在较短的距离L处，由于立体角较大，将检测到更多的反向散射带电粒子。这也意味着距离L可以以某种方式用于影响所检测的次级带电粒子和反向散射带电粒子之间的比率。
附加地，可以理解，改变下游检测器阵列360与样品208之间的距离L将改变信号粒子，信号粒子穿过检测器孔径并且因此可以由沿着初级射束路径320的上游的检测器阵列进行检测。因此，距离L的选择不仅会影响下游检测器阵列360所检测的信号粒子的数量和/或类型，而且还将影响受任何上游(相对于初级射束311和312)检测器阵列(诸如反射镜检测器阵列350)影响的信号粒子的数量和/或类型。
附加地或备选地，在下游检测器阵列360中使用的检测器的孔径宽度可以被选择以控制由下游检测器阵列360和/或反射镜检测器阵列350对次级信号粒子的检测。例如，较大的孔径将减少下游检测器阵列360所检测的信号粒子的量。附加地，较大的孔径阵列可能会导致在下游检测器阵列360处检测到更大角度的信号粒子。注意，信号粒子行进通过下游检测器阵列360的孔径，以到达任何其他上游检测器阵列，诸如反射镜检测器阵列350。因此，下游检测器阵列360的检测器中的较小孔径可能减少由反射镜检测器阵列350所检测的信号粒子的数量并且将意味着反射镜检测器阵列350将检测较小角度的信号粒子。以下将关于图19D和图19E中所检测的带电粒子的差异来进一步详细描述。
带电粒子光学设备可以被配置为从至少一个检测器阵列排斥某些信号粒子。例如，设备可以被配置为排斥从样品发射的次级信号粒子，使其远离下游检测器阵列360。更具体地，下游检测器阵列360可以在使用时被配置为具有电位并且样品208在使用时被配置为具有电位。为了从下游检测器阵列排斥某些信号粒子，样品电位可以比下游检测器阵列的电位更为正。在该实例中，样品208和下游检测器阵列360之间的电位差可以大于某个阈值，例如次级信号粒子阈值。这意味着能量小于阈值的信号粒子将从下游检测器阵列360被排斥。这可以例如通过减少或避免检测次级信号粒子(其能量往往低于反向散射带电粒子，或至少大多数反向散射带电粒子)而有益于控制被检测的信号粒子。
在一个实施例中，上游检测器阵列可以对应于如上所述的反射镜检测器阵列350。在备选实施例中，上游检测器阵列可以包括面向样品(即，在样品208的方向上)的检测器阵列。换言之，上游检测器阵列可以沿着初级射束路径320朝向样品208的方向。因此，设备可以包括面向样品的两个检测器阵列，即，上游检测器阵列和下游检测器阵列。这关于图19A、图19B、图19C、图19D、图19E、图20A和20B示出。
上游检测器阵列可以是上部检测器阵列370。上部检测器阵列370可以与物镜阵列241的上部电极342的下游表面342B相关联(例如，在其之中、在其之上、与其相邻定位、与其连接或集成)。更具体地，上部检测器阵列370可以位于物镜阵列241的上部电极342的下游表面342B上、与其相邻定位、与其连接或集成，这在图19A、图19B、图19C、图19D和图19E中示出。更一般地，如果在物镜阵列中提供了更多的电极，则上部检测器阵列370可以位于任何适当电极的下游表面上、与其相邻定位、与其连接或集成。更一般地，上部检测器阵列370可以被定位在上部电极342和下部电极343之间，或者物镜阵列的最低电极之上的任何其他电极之间。如上所述，上部检测器阵列370在至少一个电极的上游(相对于初级射束311和312)提供，至少一个电极是相对于这些图的下部电极343。如前所述，上部检测器阵列370可以面向样品208。在一个实施例中，上部检测器阵列370的单个检测器元件围绕每个射束孔径245。在另一实施例中，上部检测器阵列370的多个检测器元件包围每个射束孔径245。
图19A中所示的配置在下文中关于图19B至图19E来描述，以指示信号粒子如何通过所提供的不同检测器阵列来被检测。上部检测器阵列370和/或下游检测器阵列360的定位可以如上所述被改变。
在图19B中，初级射束311和312可以由物镜阵列241加速。如上所述，这导致对信号粒子的减速作用，因为它们通常以与初级射束311和312相对的方向行进(即，它们行进远离样品208)。通常，在该配置中，上部检测器阵列370可以被用于检测具有足够初始动能以克服减速场的小角度反向散射带电粒子。如图所示，这可以导致带电粒子从样品208到上部检测器阵列370的弯曲路径(参见箭头453)。下游检测器阵列360(即，底部检测器阵列)可以被用于检测较大角度反向散射带电粒子(参见箭头454)。
更详细地，由于在样品208处生成的反向散射带电粒子在物镜阵列241中被减速，只有具有比来自上部电极342和下部电极343之间的电压差的势能更大的动能的反向散射带电粒子才能到达上部检测器阵列370。因此，只有较高能量的反向散射带电粒子(参见箭头453)可以被上部检测器阵列370检测(即，具有足够动能(即，高于某个阈值，例如高能量反向散射阈值)来克服减速的那些粒子)。当这些信号粒子通过电极的孔径行进到上部检测器阵列370时(参见箭头453)，这意味着信号粒子通常是小角度的(因为如箭头454所示，较大角度的带电粒子将撞击(多个)下部检测器阵列和/或下部电极)。因此，上部检测器阵列370可以检测小角度高能量反向散射带电粒子。因此，上部检测器阵列370可以检测小角度带电粒子，小角度带电粒子的能量高于将由如上所述的反射镜检测器阵列350检测的带电粒子。
反向散射带电粒子的动能通常在到达上部检测器阵列370之前被减小。在上部检测器阵列370上入射的一些信号粒子在到达时可能具有几乎为零的动能。在这种情况下，上部检测器阵列370通常可以包括基于电荷的检测器。但是，如果到达检测器的信号粒子可以接受一定的阈值能量，诸如粒子检测阈值(例如，几个100eV甚至更多)，则可以使用PiN或闪烁体检测器。在该情况下，PiN或闪烁体检测器将至少检测粒子检测阈值的信号粒子；这样的检测器可能无法检测具有较低能量的信号粒子。如果对这些低能量信号粒子不感兴趣，这在某些情况下可能是有用的。在其他情况下，这可能导致有用的信息丢失。因此，根据与信号粒子有关的所需信息来选择检测器的类型是有益的。
注意，图19B所示的上部检测器阵列370和图18B所示的反射镜检测器阵列350可以被用于检测信号粒子，特别是具有不同能量范围的反向散射带电粒子。上部检测器阵列370可以被用于检测较高能量的反向散射带电粒子(箭头453)，而反射镜检测器阵列350可以被用于检测较低能量的反向散射带电粒子(452)。高能量粒子和低能量粒子之间的边界能量由物镜241的加速电压差来确定。仅例如，如果上部电极343为5keV并且着陆能量为30keV，则边界能量为25keV。如果加速电压差可以被调谐，则这可以被用于改变边界能量并且因此改变由上部检测器阵列370和/或反射镜检测器阵列350检测的反向散射带电粒子能量的范围。虽然没有示出，但上部检测器阵列370可以与反射镜检测器阵列350组合提供(可选地除了其它检测器阵列以外)。在一个布置中，布置可以仅具有反射镜检测器350和上部检测器阵列370。
选择小角度信号带电粒子进行成像还意味着可以大大减少与阵列中相邻检测器的串扰。这是因为阵列中除了与射束阵列的特定子束相关联的检测器以外的检测器，特别是相邻检测器，与其他信号粒子(例如，反向散射带电粒子)相比，与来自样品的此类信号粒子的可能射束路径相交的立体角较小。反向散射带电粒子与相邻检测器相互作用的几率或可能性较低。这可能会让人感觉到反向散射带电粒子在相邻检测器方向上行进较少。这可以改进图像对比度。此外，如果对于某些特定应用，仅使用小角度信号粒子，特别是反向散射带电粒子进行成像是有利的，则在这样的系统中，相邻初级射束(诸如311和312)之间的节距P可以减小。这可以有益地增加系统/装置/工具中使用的初级射束311和312的数目。
节距P可以如上所述。具体地，节距P可以被定义为从一个孔的中间到相邻孔径的中间的距离。至少一个电极中的相邻孔径之间的节距可以小于约1mm。优选地，至少一个电极中的相邻孔径之间的节距在大约50μm和1mm之间。优选地，每个电极上的相邻孔径之间的节距基本上是均匀的。
尽管关于图19B描述的初级射束311和312被加速，但初级射束可以被减速。这在图19C、图19D和图19E中示出。一般而言，这些图中的每个图(以下将进一步详细描述)被提供有物镜阵列241，物镜阵列241被用于减速初级射束311和312。检测器阵列的定位与关于图19A和/或图19B所描述的相同。
小角度反向散射带电粒子通常表现出更多的材料对比度(以及来自深度处的特征的更多对比度)。大角度反向散射带电粒子通常表现出更多的形貌对比度(表面形貌)。行进通过下部电极343和下游检测器阵列360中的孔径的小角度信号粒子(即，与初级射束的光轴成小角度的反向散射带电粒子)可以使用上部检测器阵列370来检测。大角度信号粒子，很可能是反向散射带电粒子，可以使用下游检测器阵列360(即，底部检测器阵列)来检测。
如关于图19C所示，至少一些信号粒子可以被排斥并且具体地，次级带电粒子被排斥(参见箭头456)。在该配置中，次级带电粒子可以被排斥，使得仅反向散射带电粒子被检测。次级带电粒子可以通过下游检测器阵列360返回到样品208(由图19C中的最低箭头束456指示)，下游检测器阵列360的电位比样品208更为负。负电压在样品208处创建减速场，并且因此将次级带电粒子送回到样品208。
进一步详细地，样品208的电位可以比下游检测器阵列360的电位更为正。下游检测器阵列360和样品208之间的电位差排斥从样品208发射的带电粒子朝向下游检测器阵列360行进(例如，前进)。优选地，下游检测器阵列360的电位可以与下部电极343的电位相同。样品208和下游检测器阵列360之间的电位差优选相对较小，使得初级射束311和312在不会受到显著影响的情况下，通过或经过下游检测器阵列360投射到样品208。样品208和下游检测器阵列360之间的电位差优选大于次级带电粒子阈值。次级带电粒子阈值是与从样品208发出的次级带电粒子的可能能量等效的电位差。换言之，次级带电粒子阈值可以是大约50eV的阈值，即，等效于用于区分次级带电粒子和反向散射带电粒子的能量差。样品208和下游检测器阵列360之间的电位差可以被改变以改变不被排斥的粒子的下限并且因此将改变到达检测器的带电粒子的下限。换言之，下游检测器阵列360的电位可以被改变以控制下游检测器阵列360处的信号粒子的检测。下游检测器阵列360、样品208的电位和任何其它相关电位可以如下文关于图21所述来控制。
反向散射带电粒子将如上所述被检测(参见箭头457和458)。因此，该配置可以仅在反向散射模式中使用，在反向散射模式中，仅反向散射带电粒子被检测，以使用不同角度来区分反向散射带电粒子。反向散射带电粒子具有与次级带电粒子不同的对比度机制，因此它们可以被用于次级带电粒子对比度不足或不存在的情况或者使用一些材料而不是形貌对比度更有用的情况。附加地，注意，样品可能会发生(不需要的)充电，这可能会降低或消除使用次级带电粒子可检测的对比度。然而，反向散射带电粒子之间的对比度可能较少充电，因为它们的动能高于次级带电粒子并且因此反向散射带电粒子受样品上可能发生的充电水平(通常为几伏)的影响较小。因此，对于当图像中的充电效应很大时或者必须对表面和深度处的特征进行成像甚至测量时(例如，在套刻应用中)的应用，该配置可能很有用。
图19D和图19E示出了图19A的配置版本，其中初级射束311和312通过物镜阵列241减速。在这些配置中，次级带电粒子不被排斥(参见箭头459、462和463)，这与上述关于图19C描述的版本相反。然而，注意，如上所述，通过施加排斥电位(例如，施加给最低的检测器阵列)，在减速模式中排斥次级带电粒子的选项是可能的。
这些配置的主要思想是，下游检测器阵列360被用于检测反向散射带电粒子(参见箭头460)并且该下游检测器阵列360中的孔径(或孔)使得次级带电粒子(参见箭头459和463)能够到达上部检测器阵列370。通过这种方式，可以单独和同时收集次级带电粒子和反向散射带电粒子的信号。根据样品的形貌和组成以及初级射束的着陆能量，次级带电粒子和反向散射带电粒子可能会产生不同的图像对比度，这意味着能够对具有不同材料或缺陷或受充电效应影响的样品制作单独的图像可能是有益的，从而扩展了具有这样的检测系统的系统的应用范围。
如图19D所示，次级带电粒子(由弯曲箭头459所示)从样品208向上加速，穿过下部电极343中的孔径并在上部电极342的底部处到达上部检测器阵列370。反向散射带电粒子(由直箭头461和460所示)朝向上部检测器阵列370和下游检测器阵列360行进。物镜阵列241几何形状被用于使初级射束311和312减速并且样品场被选择为使得没有(或很少的)次级带电粒子到达(即，撞击和/或冲击)下游检测器阵列360。这是有益的，因为下游检测器阵列360可以是纯反向散射带电粒子检测器。因此，在下游检测器阵列360中使用的检测器可以是基于电荷的检测器。
更详细地，距样品(假设在均匀的样品场中)发射的次级带电粒子的光轴(即，初级射束)的最大径向距离r可以被写为：
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其中，WD是样品208与检测器底部(例如，下游检测器阵列360)之间的工作距离，工作距离对应于距离(L)，TSE,0是次级带电粒子在从样品发射时的起始动能(例如，在0和50eV之间)并且Esample是样品208上的电场。
下游检测器阵列360的检测器中的孔径通常足够大，连同施加到样品的电场一起，确保撞击在下游检测器阵列360上的次级带电粒子被减少，或优选地被防止。换言之，所生成的大多数次级带电粒子(参见箭头459)将行进进入检测器孔径，而不会撞击在下游检测器阵列360上。这在图19D中示出。避免次级带电粒子撞击(即，冲击)下游检测器阵列360是有益的，因为着陆能量低于几keV时生成的次级带电粒子的数目远大于具有相同着陆能量范围的反向散射带电粒子的数目。因此，避免次级带电粒子撞击下游检测器阵列360是特别有益的，使得基于电荷的检测器可以在下游检测器阵列360上使用，同时仍然主要检测反向散射带电粒子。例如，下游检测器阵列360的检测器中约为50μm直径的孔径应允许大多数次级带电粒子(箭头459)穿过上部检测器阵列。在实践中，较大的孔径可能是有益的，以便减少或防止次级带电粒子撞击在下游检测器阵列360的检测器孔径(其仍可以被检测)的内部。因此，检测器孔径的选择可以与许多因素相关，诸如初级射束之间的节距P、电极厚度、样品场等以及所需的检测性能。注意，任何适当的值可以被用于距离L(即，工作距离WD)，例如，距离L可以具有上述任何值。
下游检测器阵列360也可以使用PiN检测器。在下游检测器阵列360中使用PiN检测器的情况下，通常不会检测到次级带电粒子，因为次级电子的最大动能(～50eV)太小，无法克服在这样的检测器中的表面死层。(虽然，如果次级电子被加速，它们也可以使用PIN检测器来检测，但注意，这样的检测器需要位于物镜布置的最底部电极之上)。使用PiN检测器可能是有益的，因为表面层厚度可以被调整以获得所需的性能，例如，滤除次级带电粒子。因此，这样的检测器可以主要或仅检测反向散射带电粒子。当反向散射带电粒子的最小能量为100eV时，可以使用这样的检测器来检测它们，这通常就足够了。PIN检测器在其检测表面上可以具有薄金属层，以在检测器之上获得均匀的电位(电压)分布，从而获得更好的性能。
具体地，下游检测器阵列(沿着初级射束路径定位在至少一个电极的下游)可以包括半导体检测器阵列(例如，PIN检测器)，其优选地被配置为检测反向散射信号粒子。下游检测器阵列可以包括检测器表面，检测器表面沿着初级射束路径位于半导体检测器的下游，检测器表面被配置为从来自样品的入射带电粒子中滤除次级信号粒子，优选地检测器表面被定位为面向样品。
下游检测器阵列360也可以是闪烁体检测器，优选具有小的导电涂层，导电涂层可以充当次级带电粒子的吸收层。因此，这样的检测器阵列仅检测反向散射带电粒子。闪烁体原则上不需要涂层，但可以具有涂层，以能够向它们施加电压或优化朝向传感器的内部光反射。如果它们没有涂层，则进入闪烁体的次级电子可以给出一些(小)信号(如果检测器位于物镜布置的最底部电极之上，并且如果次级电子被加速)。
因为次级带电粒子由于其表面层通常不会被PiN检测器或闪烁体检测器检测，因此当这些类型的检测器被用于下游检测器阵列360时，孔径尺寸可能不那么重要。因此，使用较小的检测器孔径可能更可行并且因此使得能够在初级射束之间实现更小的节距P。然而，这可能是以上部检测器阵列370的次级带电粒子检测效率降低为代价的。这在图19E中示出。
如上所述，下游检测器阵列360的检测器中的孔径直径和/或下游检测器阵列360与样品208之间的距离(L)可以被选择以控制到达不同检测器阵列的带电粒子。这进一步关于图19D和图19E中所示的信号粒子之间的差异来描述。图19E示出了与图19D类似的布局，其中下游检测器阵列360的检测器的孔径尺寸和/或下游检测器阵列360与样品208之间的距离(L)(即，工作距离WD)与图19D相比被减小。
如图19E所示，次级带电粒子(以弯曲箭头462和463表示)从样品208向上加速。然而，由于下游检测器阵列360的有限孔径和/或与样品208的接近度，一些次级带电粒子(参见箭头462)撞击在下游检测器阵列360上。当下游检测器阵列360的检测器是PiN或闪烁体检测器(例如，具有次级带电粒子无法穿透的某些表面层，例如可以吸收次级带电粒子的表面层)时，则次级带电粒子不被下游检测器阵列360检测。这样的检测器可以主要或仅检测反向散射带电粒子。如图19E所示，一些次级带电粒子(参见箭头462)将撞击下游检测器阵列360并且(根据检测器类型)不会被检测，这意味着较少数量的次级带电粒子(参见箭头463)可以到达上部检测器阵列370。因此，尽管图19E中的配置可以有益地减小初级射束节距P，但它可能导致降低次级带电粒子的检测效率。
用于上部检测器阵列370上的检测器(至少在图19D或图19E中任一配置中)可以是标准的PiN或闪烁体检测器。由于次级带电粒子在物镜阵列241中加速(由于初级射束在这些情况下减速)，次级带电粒子在撞击在上部检测器阵列370上时，其动能将足以克服层并生成足够的检测器信号。通常，对于上部检测器阵列370的检测器，基于电荷的检测器不是优选的，因为信噪比可能低于其它类型的检测器并且因此在性能方面比其它类型的检测器更差。
可以理解，由箭头465表示的反向散射带电粒子(以及次级带电粒子)将能够穿过下游检测器阵列360的检测器中的孔径，从而到达上部检测器阵列370。因此，来自上部检测器阵列370的图像可以仍然包括次级带电粒子和反向散射带电粒子的混合或由其构成。
由于通常与反向散射带电粒子相比，更多的次级带电粒子在着陆能量低于几keV时生成，因此反向散射带电粒子在来自上部检测器阵列370的检测器信号中的比例可以很低。这取决于上部检测器阵列370对次级带电粒子的检测概率与上部检测器阵列370对反向散射带电粒子的检测概率的比率。概率取决于物镜阵列的几何形状和下游检测器阵列360中的检测器的孔径尺寸。预计比率可以与使用具有小孔径的基于电荷的底部检测器获得的比率相似或比其更好。已发现，如果在给定设计中优选，该比率可以通过增加到样品208的距离L(即，工作距离WD)来改进(因此透镜内检测器图像中的反向散射带电粒子信号相对较少)。到样品208的距离L(即，工作距离WD)的变化可能是以降低检测效率为代价的：因此，用户可以根据对于特定应用哪个更重要来决定如何优化比率并且因此优化下游检测器阵列360的检测性能。
将PiN或闪烁体检测器用于上部检测器阵列370和下游检测器阵列360可以实现比基于电荷的检测器更高的扫描速率，因为PiN和闪烁体检测器可以具有更高、因此更好的信噪比。这使得扫描速度比其他类型的检测器更快，使得多束阵列的每个射束的扫描速率至少与当前的单束工具相似；因此，例如，与目前的单束工具相比，根据本发明的多束工具可以实现更高的生产量。
如上所述，上部检测器阵列370的检测器和下游检测器阵列360的检测器可以被分割为如下文参考图13A和图13B进一步详细描述的例如多个部分(例如，4个象限)、环或同时分割为多个部分和环。通过这种方式，可以获得与次级带电粒子和/或反向散射带电粒子的发射有关的方向信息。注意，由于所提出的用于使初级射束减速的物镜阵列241中优选没有磁场，因此在行进到检测器期间，不会发生由于磁场中的旋转效应而引发的角度的混合。
在一个备选实施例中，上游检测器阵列可以在如图20A和图20B所示的物镜阵列241的上游(相对于初级射束311和312)并且可以被称为透镜上方检测器阵列380。换言之，上游检测器阵列可以位于物镜阵列241之上(并且在布置中，可以替换图19A-图19E所示的检测器阵列370或作为其附加)。因此，透镜上方检测器阵列380可以在形成物镜阵列241的所有电极的上游。如前所述，透镜上方检测器阵列380可以面向样品208。在该情况下，透镜上方检测器阵列380可以检测例如如关于图19B所描述的小角度高能量带电粒子(参见箭头466)。然而，与图19B中的上部检测器阵列370相比，由于当信号粒子必须进一步行进到检测器阵列时减速对其影响更大，因此较少数量的粒子可以到达透镜上方检测器阵列380。透镜上方检测器阵列380可以被提供作为上述任何实施例的附加。与其它实施例的检测器类似，在一个实施例中，透镜上方检测器阵列380的单个检测器元件围绕每个子束路径。在另一实施例中，透镜上方检测器阵列380的多个检测器元件包围每个子束路径。
可以提供检测器阵列的组合，其中的一些如上所述并在图中示出。例如，可以提供下游检测器阵列360和/或反射镜检测器阵列350和/或上部检测器阵列370和/或透镜上方检测器阵列380。
设备可以包括附加的检测器阵列，附加的检测器阵列可以被提供有下游检测器阵列360和/或反射镜检测器阵列350和/或上部检测器阵列370和/或透镜上方检测器阵列380的任意组合。注意，附加的检测器阵列可以对应于上述任何检测器阵列(即，下游检测器阵列360和/或反射镜检测器阵列350和/或上部检测器阵列370和/或透镜上方检测器阵列380)或另一不同的检测器阵列。例如，附加的检测器阵列可以是上文在图19A-图19E中描述和示出的上部检测器阵列370和/或附加的检测器阵列可以是上文在图17A-图18B描述和示出的反射镜检测器阵列350，和/或附加的检测器阵列可以是下游检测器阵列360，和/或附加的检测器阵列可以是图20A-图20B中所示的透镜上方检测器阵列380。附加的检测器阵列可以是与上述检测器阵列不同的检测器阵列。
物镜阵列241可以包括附加的检测器阵列。换言之，附加的检测器阵列可以与物镜阵列241相关联。因此，附加的检测器阵列可以位于物镜阵列241的至少一个电极之中、之上、与其相邻定位、与其连接或集成。附加的检测器阵列可以与物镜阵列241的电极中的一者的下游(相对于初级射束路径320)表面相关联。
从上述阵列组合中可以清楚地看出，可以存在任意数目的检测器阵列。例如，可以存在两个、三个、四个、五个或更多个检测器阵列，它们例如如上所述相对于上游检测器阵列和/或下游检测器阵列被定位在任何适当的位置处。无论提供哪种检测器阵列，他们都可以被同时使用。
如上所述，所述检测器阵列中的任一个检测器阵列中的检测器可以被提供有多个部分，即，分割为如关于图13A和/或图13B所描述的多个区。分区检测器的各部分可以以各种不同的方式分割，例如径向、环形或任何其他适当的方式。检测器可以被用作上述任何检测器阵列的一部分，例如上游检测器阵列(例如，反射镜检测器阵列350和/或上部检测器阵列370和/或透镜上方检测器阵列380)、下游检测器阵列360和/或任何附加的检测器阵列。与具有两个环形部分的下部电极343相关联的检测器如图22所示，然而，可以理解，附加地或备选地，一个或多个其它检测器阵列可以被提供有具有单独的、多个部分的检测器。
如上所述，如果分区检测器是PiN检测器，则其可以被用于检测反向散射带电粒子。然而，如果PiN检测器被用作下游检测器阵列360中的分区检测器，则通常不会检测次级带电粒子，因为次级电子的最大动能(～50eV)太小，无法克服这样的检测器中的表面死层。(虽然，如果次级电子被加速，它们也可以使用分区PIN检测器来检测，但是注意，这样的检测器需要位于物镜布置的最底部电极之上)。
将关于图22来描述一些优点，其中信号粒子的路径被示出为入射在内环形部分605A和外环形部分605B上(分别参见箭头467和468)。将检测器分割为多个部分，例如，环形部分或扇形部分，是有益的，因为其可以允许获得与所检测的信号粒子有关的更多类型的信息。例如，在内环形部分605A处可以检测具有较小角度的信号粒子(参见箭头467)，而在外环形部分605B处可以检测具有较大角度的信号粒子(参见箭头468)。因此，提供具有多个部分的检测器可能有益于获得与所检测的信号粒子有关的附加信息。然而，就检测器的复杂度而言，还存在附加的成本。
如上所述，第一检测部分的宽度可以是大约2μm至100μm和/或第二检测部分的宽度可以是大约10μm至250μm。关于图13A和图13B来描述与各部分的尺寸有关的其他优选值。各部分的尺寸可以根据期望的信号粒子检测来选择。
上述任一检测器阵列可以被组合，即，上述任一检测器阵列可以被同时使用。
下游检测器阵列360的电位相对于样品208的电位可以被选择，以通过下游检测器阵列360来控制带电粒子的检测。优选地，在检测带电粒子时的控制(即，检测由电位选择所控制的方式)在所检测的带电粒子的能量范围内和/或所检测的从样品208发射的带电粒子的角度轨迹中。角度轨迹在本文中相对于入射在样品208上从而产生所检测的带电粒子的相应初级射束来描述。虽然信号粒子的角度通常参考初级射束路径320来描述，但角度可以参考样品表面208来描述。可以理解，样品208可以通常被提供为使得其正交(即，与初级射束路径320基本上成90°)。
更一般地，任何检测器阵列(例如，反射镜检测器阵列350和/或上部检测器阵列370和/或透镜上方检测器阵列380和/或下游检测器阵列360和/或任何附加检测器阵列)的电位相对于样品208的电位可以被选择为至少控制该检测器阵列对带电粒子的检测。
注意，根据特定检测器阵列的位置，控制任何检测器阵列的电位可能具有有限的用途。例如，当物镜阵列241被配置为使初级射束加速时，选择定位在物镜阵列241的至少一个电极之上的检测器阵列的电位以控制信号粒子的检测可能是有用的。然而，在改变检测器的电位方面可能存在局限性，因为靠近样品208定位的任何检测器阵列(例如，下游检测器阵列360)可以具有与样品相似的电位，以便减少或避免对样品208的可能的损坏。
图21示出了可以向每个检测器阵列、物镜阵列241的电极和样品208提供电压源(例如，一个或多个电压源被控制以向以下中的一者或多者施加相应(例如不同)电位：检测器阵列、物镜阵列241的电极和样品208)。如上所述，电压源V2和V3可以分别向下部电极343和上部电极342提供电位。如上所述，电压源V4可以向样品208提供电位。
反射镜检测器阵列350被提供有电压源V10，以向反射镜检测器阵列350提供电位。下游检测器阵列360被提供有电压源V11，以向下游检测器阵列360提供电位。上部检测器阵列370(定位在上部电极242和下部电极243之间)被提供有电压源V12，以向上部检测器阵列370提供电位。物镜阵列241之上的透镜上方检测器阵列380被提供有电压源V13，以向物镜阵列241之上的透镜上方检测器阵列380提供电位。
尽管图21示出了多个电压源(或实际上至少一个电压源)和检测器阵列，但某些检测器阵列中只有一个检测器阵列可以如上述实施例所述来提供。(注意，如下文所述，这样的一个或多个电压源可以由一个或多个控制器来控制)。此外，为所提供的检测器阵列仅提供对应的电压源。例如，如果仅有反射镜检测器阵列350被提供，而没有提供任何其他检测器阵列，则仅可以提供V10(用于反射镜检测器阵列350的电压源)，即，来自图21中所示的用于检测器阵列的电压源(即：没有V13、V12或V11)。可以为任何附加和/或备选的检测器阵列提供另外的电压源，并且然后任何附加或备选的电压源将对应于存在的附加和/或备选的检测器阵列。
施加到检测器阵列的电位可以与施加到物镜阵列的相关电极的电位基本上相同。例如，由电压源V11施加到下游检测器阵列360的电位可以与由电压源V2施加到下部电极343的电位基本上相同。
在上述实施例中，物镜阵列241通常包括至少两个电极。物镜阵列241可以包括另外的电极。另外的电极可以被定位在上部电极的上游。在该情况下，上述上部电极可以是中间电极。备选地，另外的电极可以被定位在下部电极和上部电极之间。在该情况下，另外的电极可以是中间电极。
以上提到了一些优选的检测器类型。然而，注意，在所描述的任一阵列中使用的检测器可以是任何适当类型的检测器，例如，电荷检测器、PIN检测器或闪烁体检测器。不同类型的检测器可以被用于不同的阵列。同一类型的检测器可以被用于多个检测器阵列，甚至所有检测器阵列。
初级射束阵列可以对应于所提供的任何/所有检测器阵列。因此，初级射束阵列可以对应于反射镜检测器阵列350，和/或下游检测器阵列360，和/或上部检测器阵列370和/或透镜上方检测器阵列380。因此，任何/所有检测器阵列可以与初级射束对准。
任何/所有检测器阵列可以彼此对应。例如，反射镜检测器阵列350可以对应于下游检测器阵列360和/或上部检测器阵列370和/或透镜上方检测器阵列380。下游检测器阵列360可以对应于反射镜检测器阵列350和/或上部检测器阵列370和/或透镜上方检测器阵列380。换言之，任何/所有检测器阵列可以彼此对准。
上述检测器阵列中的任一个检测器阵列可以沿着初级射束路径320布置。换言之，初级射束路径320可以穿过任何/所有检测器阵列并且优选穿过相应检测器阵列中的对应孔径，以使得初级射束穿过其中。单个检测器阵列中的每个检测器可以沿子束路径位于公共位置处。检测器阵列中的任一个检测器阵列可以与子束基本上正交。
在上述任何实施例中，物镜阵列241可以在物镜阵列241和样品208之间没有定位底部检测器阵列的情况下被提供。在这种情况下，物镜阵列241可以被配置为排斥从样品208发射的次级带电粒子，例如，物镜阵列241的至少一个电极最接近样品或者在多束路径的最下游。这样的布置可以与检测器模块一起使用，其中检测器元件位于物镜阵列241的最下游电极之上。物镜阵列可以被配置为具有施加的电位差，以便实现对次级带电粒子的排斥。
在一个实施例中，提供了将带电粒子束阵列投射到样品上以便检测从样品发射的信号粒子的方法。方法可以使用物镜阵列和/或上述检测器阵列中的任一者。方法包括将射束311和312沿着初级射束路径320投射到样品208的表面上，并且沿着初级射束路径，在物镜阵列241的至少一个电极的上游的上游检测器阵列(例如，反射镜检测器阵列350，或上部检测器阵列370，或透镜上方检测器阵列380的)处，以及沿着初级射束路径，在物镜阵列241的至少一个电极的下游的下游检测器阵列360处，同时检测从样品208发射的信号粒子。
在本实施例中，上游检测器阵列可以是反射镜检测器阵列350。换言之，反射镜检测器阵列可以沿着初级射束路径311和312布置并且被配置为面向远离样品208的初级射束路径320的上游。
在一个实施例中，提供了将带电粒子束阵列投射到样品208上以便检测从样品208发射的信号粒子的方法。方法包括将射束沿着初级射束路径投射到样品的表面上，以及在沿着初级射束路径320布置并面向远离样品208的初级射束路径320的上游的上游检测器阵列处检测从样品208发射的信号粒子。在该实例中，上游检测器阵列对应于以上描述的反射镜检测器阵列350。
在本实施例中，方法可以包括在反射镜检测器阵列和下游检测器阵列360处同时检测从样品发射的信号粒子。反射镜检测器阵列350沿着初级射束路径320被定位在物镜阵列241的电极的上游，并且下游检测器阵列360沿着初级射束路径320被定位在至少一个电极的下游。
这些方法可以包括排斥从样品208发射的具有小于阈值的能量的信号粒子并且其中排斥至少使用下游检测器阵列360。这些方法可以包括排斥从样品208发射的具有小于阈值的能量的信号粒子。阈值可以确定仍能到达检测器的信号粒子的最小初始能量。阈值可以超过从样品208发出的次级信号粒子的能量。在这些方法中，投射可以包括在物镜阵列241中使带电粒子束加速。在这些方法中，投射可以包括在物镜阵列241中使带电粒子束减速。在这些方法中，检测可以包括使用不同的检测器阵列(优选地，反射镜检测器阵列250、下游检测器阵列360和/或上部检测器阵列370和/或透镜上方检测器阵列380和/或任何附加检测器阵列中的至少两者)来检测不同能量和/或不同角度轨迹的信号粒子。在这些方法中，检测器阵列中的任一个检测器阵列可以包括各自具有多个部分的检测器。
在一个实施例中，提供了使用多束带电粒子评估工具来检测从样品208发射的带电粒子的方法，多束带电粒子评估工具包括如上所述的任何实施例或变型中描述的带电粒子光学设备。术语“子束”和“束波”在本文中可互换使用并且均被理解为涵盖通过划分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”被用于涵盖影响子束或束波路径的任何元件，诸如透镜或偏转器。对沿着射束路径或子束路径对准的元件的参考被理解为意味着相应的元素沿着射束路径或子束路径定位。对光学器件的参考被理解为电子光学器件。
带电粒子光学设备可以是带负电荷的粒子设备。带电粒子光学设备还可以被称为电子光学设备。可以理解，电子是特定的带电粒子并且可以根据需要，适当地替换整个应用中提到的所有带电粒子实例。例如，源可以专门提供电子。贯穿说明书引用的带电粒子可以具体为带负电的粒子。
带电粒子光学设备可以更具体地被定义为带电粒子光学装置列。换言之，设备可以作为装置列来提供。因此，装置列可以包括如上所述的物镜阵列组件。装置列因此可以包括如上所述的带电粒子光学系统，例如包括物镜阵列和可选的检测器阵列和/或可选的会聚透镜阵列。
上述带电粒子光学设备至少包括物镜阵列240。带电粒子光学设备可以包括检测器阵列241。带电粒子光学设备可以包括控制透镜阵列250。包括物镜阵列和检测器阵列的带电粒子光学设备因此可以与物镜阵列组件互换并且被称为物镜阵列组件，其可选地包括控制透镜阵列250。带电粒子光学设备可以包括关于图3和/或图16中任一者所述的附加部件。因此，如果包括这些图中的附加部件，则带电粒子光学设备可以与带电粒子评估工具40和/或电子光学系统互换，并且被称为带电粒子评估工具40和/或电子光学系统。
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，特征的尺寸)的工具，或者生成样品的映射图像的工具。评估工具的示例是检查工具(例如，用于标识缺陷)、审查工具(例如，用于对缺陷进行分类)和量测工具或能够执行与检查工具、审查工具或量测工具相关联的评估功能的任意组合的工具(例如，量测检查工具)。电子束工具40(可以是电子光学装置列)可以是评估工具的部件；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。本文对工具的任何参考旨在涵盖设备、装置或系统，工具包括各种部件，这些部件可以或可以不被并置，并且甚至特别是例如对于数据处理元件可以位于单独的房间中。
提及部件或者部件或元件系统可控来以某种方式操纵带电粒子束包括：将控制器或控制系统或控制单元(例如，控制器50)配置为控制部件来以所描述的方式操纵带电粒子束，以及可选地使用其它控制器或设备(例如，电压电源和/或电流电源)来控制部件以该方式操纵带电粒子束。例如，电压电源可以与一个或多个部件电连接，以诸如在控制器或控制系统或控制单元的控制下，向诸如在非限制性列表中的部件施加电位，这些部件包括控制透镜阵列250、物镜阵列241、会聚透镜透镜231、校正器、准直器元件阵列271、样品208和扫描偏转器阵列260。可致动的部件，诸如台，可以使用用于控制部件的致动的一个或多个控制器、控制系统或控制单元来可控地致动，并且因此相对于另一部件(诸如射束路径)移动。
本文描述的实施例可以采取一系列孔径阵列或沿着射束或多束路径布置为阵列的电子光学元件的形式。这样的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，例如从射束限制孔径阵列到样品之前子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。在某些布置中，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)。
至少如图3和图16中描述且如上所述的这样的架构的系统或设备可以包括诸如上游限制器、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、射束成形限制器和/或检测器阵列240等部件；所存在的这些元件中的一个或多个元件可以使用隔离元件(诸如陶瓷或玻璃间隔物)连接到另一相邻元件。
本发明可以被体现为计算机程序。例如，计算机程序可以包括指示控制器50执行以下步骤的指令。控制器50控制电子束设备来将电子束朝向样品208投射。在一个实施例中，控制器50控制至少一个电子光学元件(例如，多个偏转器或扫描偏转器260、265的阵列)以在电子束路径中的电子束上进行操作。附加地或备选地，在一个实施例中，控制器50控制至少一个电子光学元件(例如，检测器阵列240)响应于电子束而对从样品208发射的电子束进行操作。
虽然本发明已结合各种实施例进行了描述，但通过考虑本文所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是显而易见的。
以上关于相邻电极描述了绝缘结构。在一些实例中，绝缘结构关于第一和/或第二电极来具体描述。绝缘结构可以被应用于任何相邻电极，并且第一和第二电极的参考可以使用其他电极来代替。如果提供多于两个的电极，则可以提供多个绝缘结构。例如，可以存在绝缘结构序列。
任何元件或元件的集合可以在电子束工具40内可替换或可现场替换。电子束工具40中的一个或多个电子光学部件，特别是对子束进行操作或生成子束的电子光学部件，诸如孔径阵列和操纵器阵列，可以包括一个或多个MEMS。
旨在将说明书和示例仅视为示例性的，本发明的真实范围和精神由所附权利要求书、条款和其他条款来指示。
在一个布置中，提供：条款1：一种带电粒子光学设备，用于带电粒子评估工具，所述设备被配置为沿着子束路径，朝向样品投射多束带电粒子，所述多束包括子束，所述设备包括：物镜阵列，被配置为将带电粒子子束阵列投射到所述样品上；以及检测器阵列，被配置为靠近所述样品并且被配置为捕获从所述样品发射的带电粒子，其中所述带电粒子光学设备被配置为排斥从所述样品发射的次级带电粒子，使其远离所述检测器。
条款2：根据条款1所述的带电粒子光学设备，其中所述物镜被配置为沿着所述子束路径使所述带电粒子子束加速。
条款3：一种带电粒子光学设备，用于带电粒子评估工具，所述设备被配置为沿着子束路径，朝向样品投射多束带电粒子，所述多束包括子束，所述设备包括：物镜阵列，被配置为将带电粒子子束阵列投射到所述样品上；以及检测器阵列，被配置为靠近样品并且被配置为捕获从所述样品发射的带电粒子，其中所述物镜被配置为使所述带电粒子子束沿着所述子束路径加速。
条款4：根据条款3所述的带电粒子光学设备，其中所述带电粒子光学设备被配置为排斥从所述样品发射的次级带电粒子，使其远离所述检测器。
条款5：根据前述条款中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述检测器阵列被配置为具有电位，并且所述样品被配置为具有电位，其中所述样品电位比所述检测器阵列电位更为正。
条款6：根据条款5所述的带电粒子光学设备，其中所述样品电位与所述检测器阵列电位之间的电位差大于次级电子阈值。
条款7：根据前述条款中任一项所述的带电粒子光学设备，其中物镜阵列包括其中是经限定的孔径阵列的至少两个电极，在至少两个电极中的对应孔径与子束路径对准并沿着子束路径布置。
条款8：根据条款7所述的带电粒子光学设备，其中至少两个电极中的第一电极在至少两个电极的第二电极的上游，第一电极在使用时被配置为具有第一电极电位并且第二电极在使用时被配置为具有第二电极电位，其中第二电极电位比第一电极电位更为正。
条款9：根据条款8所述的带电粒子光学设备，其中样品被配置为在使用时处于电位，其中样品电位比第二电极电位更为正。
条款10：根据条款9所述的带电粒子光学设备，其中样品电位相对于带电粒子束的源约为+20kV至+100kV，并且优选地，样品电位约为+20kV至+70kV。
条款11：根据条款8至10中任一项所述的带电粒子光学设备，其中第一电极电位相对于带电粒子束的源在大约+3kV至+8kV之间，并且优选地，第一电极电位约为+5kV。
条款12：根据条款8至11中任一项所述的带电粒子光学设备，其中第二电极电位相对于带电粒子束的源约为+20kV至+100kV，优选地，第二电极电位约为+20kV至+70kV。
条款13：根据条款7至12中任一项所述的带电粒子光学设备，其中至少一个电极中的孔径的直径在约30μm至300μm之间。
条款14：根据条款7至13中任一项所述的带电粒子光学设备，其中在至少一个电极中的相邻孔径之间的节距在大约50μm和500μm之间。
条款15：根据条款7至14中任一项所述的带电粒子光学设备，还包括分隔相邻电极的绝缘结构，绝缘结构包括主体以及在主体的径向向内的突出部，主体具有第一侧和第二侧，第二侧与第一侧相对，其中电极中的一个电极在绝缘结构第一侧上与主体和突出部接触，并且主体在绝缘结构的第二侧上与另一电极接触，并且在突出部和另一电极之间限定间隙。
条款16：根据前述条款中任一项所述的带电粒子光学设备，还包括被定位在物镜阵列的上游的控制透镜阵列，其中每个控制透镜与相应的物镜相关联。
条款17：根据条款16所述的带电粒子光学设备，其中控制透镜阵列被配置为在相应的控制透镜和对应的物镜之间提供中间焦点。
条款18：根据条款16或17所述的带电粒子光学设备，其中控制透镜阵列被配置为使带电粒子子束沿着子束路径减速。
条款19：根据前述条款中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述检测器阵列被配置为检测比次级带电粒子更多的反向散射带电粒子。
条款20：根据前述条款中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述检测器阵列被定位在所述样品的大约10μm至50μm之间。
条款21：根据前述条款中任一项所述的带电粒子光学设备，还包括电源，电源被配置为在使用时，向物镜阵列的至少一个电极和/或样品施加电位。
条款22：一种用于将多束带电粒子朝向样品表面投射的物镜组件，所述物镜组件包括：物镜阵列，包括沿着所述多束路径布置的至少两个电极，并且经限定的多个孔径在所述至少两个电极中；以及检测器阵列，被配置为响应于所述多束而检测从所述样品发出的带电粒子，其中：所述检测器阵列被配置为靠近所述样品定位并且被配置为排斥从所述样品发出的次级电子，使其远离检测器。
条款23：根据条款22所述的物镜组件，其中所述样品被设置为样品电位，并且所述检测器阵列被设置为检测器阵列电位，并且所述样品电位与所述检测器阵列电位之间的电位差大于次级电子阈值。
条款24：根据条款23所述的物镜组件，其中所述次级电子阈值是与从所述样品发出的次级电子的可能电子能量等效的电位差。
条款25：根据条款22至24中任一项所述的物镜组件，其中所述检测器阵列被配置为检测比次级电子更多的反向散射电子。
条款26：一种用于多束带电粒子评估工具的带电粒子光学设备，所述设备被配置为将多束带电粒子沿着子束路径朝向样品投射，所述多束包括子束，所述设备包括：物镜阵列，被配置为将带电粒子子束阵列投射到所述样品上；以及检测器阵列，被配置为捕获从所述样品发射的带电粒子，其中所述设备被配置为在两个操作状态之间切换，其中在第一操作状态中，所述检测器阵列被配置为检测比反向散射带电粒子更多的次级带电粒子，并且在第二操作状态中，所述检测器阵列被配置为检测比次级带电粒子更多的反向散射带电粒子。
条款27：根据条款26所述的带电粒子光学设备，其中在所述第一操作状态中，所述物镜被配置为使带电粒子束减速到所述样品上，并且在所述第二操作状态中，所述物镜被配置为使带电粒子束加速到样品上。
条款28：根据条款26或27中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述物镜阵列被配置为在所述第一操作状态和所述第二操作状态中保持所述带电粒子子束在所述样品上的聚焦。
条款29：根据条款26至28中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述物镜阵列包括被配置为具有第一电极电位的第一电极和被配置为具有第二电极电位的第二电极，所述第一电极在所述第二电极的上游。
条款30：根据条款29所述的带电粒子光学设备，其中在所述第一操作状态中，所述第一电极电位比所述第二电极电位更为正。
条款31：根据条款29或30中任一项所述的带电粒子光学设备，其中在第二操作状态中，所述第二电极电位比所述第一电极电位更为正。
条款32：根据条款29至31中任一项所述的带电粒子光学设备，其中在所述第一操作状态和所述第二操作状态之间至少调整所述第一电极电位，以在所述第一操作状态和所述第二操作状态中保持所述初级射束在所述样品上的聚焦。
条款33：根据条款29至32中任一项所述的带电粒子光学设备，其中相邻电极由绝缘结构间隔开，绝缘结构被配置为在所述第一操作状态和所述第二操作状态中使用，优选地其中所述物镜阵列包括所述绝缘结构。
条款34：根据条款33所述的带电粒子光学设备，其中所述绝缘结构由主体和所述主体的径向向内的突出部形成，所述主体具有第一侧和第二侧，所述第一侧与所述第二侧相对，其中：在所述绝缘结构的所述第一侧上，所述主体与所述电极中的一个电极接触，并且在所述突出部与电极中的一个电极之间形成第一间隙，并且在所述绝缘结构的所述第二侧上，所述主体与所述电极中的另一个电极接触，并且在所述突出部与所述电极中的另一个电极之间形成第二间隙。
条款35：根据条款29至34中任一项所述的带电粒子光学设备，还包括电源，所述电压被配置为将所述第一电极电位施加到所述第一电极和/或将所述第二电极电位施加到所述第二电极。
条款36：根据条款26至35中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述检测器阵列被配置为靠近所述样品。
条款37：根据条款26至36中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述设备被配置为在所述第一操作状态和第二操作状态之间保持所述检测器阵列和所述样品之间的距离，反之亦然。
条款38：根据条款26至37中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述设备被配置为改变所述检测器阵列240与所述样品208之间的所述距离，使得所述次级带电粒子在第一操作状态中时被聚焦在所述检测器阵列240上，并且所述反向散射带电粒子在第二操作状态中时被聚焦在所述检测器阵列240上
条款39：根据条款26至38中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述设备被配置为在所述第一操作状态和所述第二操作状态之间切换时，改变所述物镜阵列和所述样品之间的距离，反之亦然。
条款40：根据条款39所述的带电粒子光学设备，其中所述设备被配置为在切换到所述第二操作状态时减小所述物镜阵列与所述样品之间的所述距离。
条款41：根据条款39或40中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述设备被配置为在切换到所述第一操作状态时增加所述物镜阵列与所述样品之间的所述距离。
条款42：根据条款39至41中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述设备被配置为沿着所述子束路径，将所述物镜阵列和/或所述样品相对于彼此移动，以便在所述第一操作状态和所述第二操作状态之间切换。
条款43：根据条款39至42中任一项所述的带电粒子光学设备，还包括致动器，所述致动器被配置为移动所述物镜阵列，以便改变所述物镜阵列与所述样品之间的所述距离。
条款44：根据条款39至43中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述设备被配置为移动所述样品，以便改变所述物镜阵列与所述样品之间的所述距离。
条款45：根据条款39至44中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述物镜阵列被配置为可切换模块的一部分，具有物镜阵列的不同模块沿着所述子束路径位于距离所述样品不同的距离处。
条款46：一种用于带电粒子评估工具的检测器，其中所述检测器被配置为捕获从样品发射的带电粒子，并且其中所述检测器被配置为在两个操作状态之间切换，其中在第一操作状态中，至少一个检测器被配置为检测比反向散射带电粒子更多的次级带电粒子，并且在第二操作状态中，至少一个检测器被配置为检测比次级带电粒子更多的反向散射带电粒子。
条款47：根据条款46所述的检测器，其中孔径被限定并且被配置用于使得带电粒子束穿过，所述检测器包括：包围所述孔径的内部检测部分；以及在所述内部检测部分的径向外部的外检测部分。
条款48：根据条款47所述的检测器，其中在所述第一操作状态中，所述检测器使用所述内部检测部分而不是所述外部检测部分。
条款49：根据条款47或48中任一项所述的检测器，其中在所述第二操作状态中，所述检测器至少使用所述外部检测部分。
条款50：根据条款46至49中任一项所述的检测器，其中所述第一检测部分的所述直径约为40μm至60μm和/或所述第二检测部分的所述直径约为150μm至250μm。
条款51：一种用于带电粒子评估工具的检测器阵列，所述检测器阵列被配置为进行操作：在反向散射操作状态中，优选地检测反向散射带电粒子；并且在次级带电粒子状态中，优选地检测次级带电粒子，所述检测器阵列包括根据条款46至50中任一项所述的检测器阵列。
条款52：一种用于多束带电粒子评估工具的带电粒子光学设备，包括：物镜阵列；以及检测器阵列，检测器阵列包括根据条款46至50中任一项所述的检测器阵列，其中物镜阵列和检测器阵列的电极中的孔径被布置在带电粒子多束的子束路径上。
条款53：根据条款1至21或26至45中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述检测器阵列包括根据条款46至50中任一项所述的检测器。
条款54：根据条款22至25中任一项所述的物镜组件，其中所述检测器阵列包括根据条款46至50中任一项所述的检测器。
条款55：一种将多个带电粒子束投射到样品上以便检测从样品发射的带电粒子中更大比例的反向散射带电粒子的方法，所述方法包括：a)将所述带电粒子束投射到所述样品的表面上；以及b)排斥从所述样品发射的次级带电粒子。
条款56：一种将多个带电粒子束投射到样品上以便检测从所述样品发射的带电粒子中更大比例的反向散射带电粒子的方法，所述方法包括：a)将所述带电粒子束投射到所述样品的表面上，包括：在物镜阵列中使带电粒子束加速。
条款57：一种选择性地检测从样品发射的次级带电粒子和反向散射带电粒子的方法，所述方法包括：a)在以下两项之间选择检测器的操作模式：反向散射模式，用于检测比次级带电粒子相更多的反向散射带电粒子；以及次级模式，用于检测比反向散射带电粒子更多的次级带电粒子；b)将多个带电粒子束投射到所述样品的表面上；以及c)在选定的操作模式中检测从所述样品发射的带电粒子。
条款58：根据条款57所述的方法，还包括在所述反向散射模式中，在物镜阵列中使所述带电粒子束加速和/或在所述次级模式中，在物镜阵列中使带电粒子束减速。
条款59：一种检测从样品发射的次级带电粒子和反向散射带电粒子的方法，所述方法包括：a)在以下两项之间选择检测器的操作模式：反向散射模式，用于检测比次级带电粒子更多的反向散射带电粒子；以及次级模式，用于检测比反向散射带电粒子更多的次级带电粒子；b)捕获从所述样品发射的带电粒子，以便在选定的所述模式中检测带电粒子。
条款60：根据条款56至59中任一项所述的方法，还包括排斥从所述样品中发射的次级带电粒子。
条款61：一种用于操作带电粒子评估工具的方法，以用于检测反向散射带电粒子，所述方法包括：a)将多束带电粒子朝向样品表面投射；b)响应于能量小于阈值的多束，排斥从所述样品发出的带电粒子；以及c)使用靠近所述样品定位的检测器阵列，检测从所述样品发射且能量至少为阈值的带电粒子。
条款62：根据条款61所述的方法，其中所述阈值超过从所述样品发出的次级带电粒子的能量。
条款63：根据条款61或62中任一项所述的方法，其中所述投射包括将所述多束带电粒子朝向所述样品加速，所述加速优选地在所述物镜阵列中。
条款64：根据条款61至63中任一项所述的方法，其中所述排斥至少使用所述检测器阵列。
条款65：根据条款55至64中任一项所述的方法，还包括在相应的控制透镜和对应的物镜之间提供中间焦点。
条款66：根据条款55至65中任一项所述的方法，其中在检测中，所检测的反向散射带电粒子多于次级带电粒子。
条款67：一种检测反向散射带电粒子的方法，所述方法包括使用多束带电粒子评估工具，所述多束带电粒子评估工具包括根据条款1至21、26至45、52和53中任一项所述的带电粒子光学设备或者根据条款22至25和54中任一项所述的物镜组件。
条款68：一种带电粒子光学设备，用于带电粒子评估工具，所述设备被配置为沿着子束路径朝向样品投射多束带电粒子，所述多束包括子束，所述设备包括：物镜阵列，被配置为将带电粒子子束阵列投射到所述样品上，所述物镜阵列包括至少一个电极；上游检测器阵列，沿着子束路径被定位在至少一个电极的上游；以及下游检测器阵列，沿着初级射束路径被定位在至少一个电极的下游，其中上游检测器阵列和下游检测器阵列被同时配置以检测信号粒子。
条款69：一种用于带电粒子评估工具的带电粒子光学设备，所述设备被配置为将多束带电粒子沿着子束路径朝向样品投射，所述多束包括子束，所述设备包括：物镜阵列，被配置为将带电粒子子束阵列投射到所述样品上并且包括至少一个电极；以及检测器阵列，沿着所述子束路径布置并且被配置为检测信号带电粒子并面向所述子束路径远离所述样品的上游。
在一个布置中，还提供了以下其他条款。
其他条款1：一种用于带电粒子系统的带电粒子光学设备，所述设备被配置为沿着初级射束路径朝向样品投射带电粒子束阵列，所述设备包括：物镜阵列，被配置为将射束投射到样品上并且包括至少一个电极；上游检测器阵列，沿着所述初级射束路径被定位在所述至少一个电极的上游(或沿着所述初级射束路径被定位在所述至少一个电极的上游)；以及下游检测器阵列，沿着所述初级射束路径而被定位在所述至少一个电极的下游(或沿着所述初级射束路径被定位在所述至少一个电极的下游)，其中所述上游检测器阵列和所述下游检测器阵列同时被配置为检测信号粒子。
其他条款2：根据其他条款1所述的带电粒子光学设备，其中所述上游检测器阵列沿着所述初级射束路径布置并且被配置为面向所述初级射束路径远离所述样品的上游。
其他条款3：一种用于带电粒子系统的带电粒子光学设备，所述设备被配置为沿着初级射束路径朝向样品投射带电粒子束阵列，所述设备包括：物镜阵列，被配置为将所述射束投射到所述样品上并且包括至少一个电极；以及检测器阵列，沿着所述初级射束路径布置(例如，在公共位置处)并且被配置为检测信号粒子并且面向所述初级射束路径远离所述样品的上游。
其他条款4：根据其他条款3所述的带电粒子光学设备，包括沿着所述初级射束路径被定位在所述至少一个电极的下游的下游检测器阵列，其中：所述检测器阵列是沿着所述初级射束路径，被定位在所述至少一个电极的上游的上游检测器阵列；并且所述上游检测器阵列和所述下游检测器阵列被同时配置为检测信号粒子。
其他条款5：根据其他条款1、2和4中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述下游检测器阵列沿着所述初级射束路径被定位在所述物镜阵列的下游，并面向使用中的样品。
其他条款6：根据其他条款1、2、4和5中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述下游检测器阵列的电位相对于所述样品的电位被选择以控制由所述下游检测器阵列对所述信号粒子的检测，优选地，对所述信号粒子的检测的所述控制在所述信号粒子的能量范围内和/或来自所述样品的所述信号粒子优选地相对于相应的所述初级射束路径的角度轨迹内。
其他条款7：根据其他条款1-2和4-6中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述带电粒子光学设备被配置为排斥所述样品发射的次级信号粒子，使其远离所述下游检测器阵列。
其他条款8：根据其他条款7所述的带电粒子光学设备，其中所述下游检测器阵列被配置为在使用时具有电位并且所述样品被配置为在使用时具有电位，其中所述样品电位比所述下游检测器阵列电位更为正。
其他条款9：根据其他条款8所述的带电粒子光学设备，其中所述样品电位与所述下游检测器阵列电位之间的所述电位差大于次级信号粒子阈值。
其他条款10：根据其他条款1-2和4-9中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述下游检测器阵列被定位在所述样品的约10μm至1mm之间。
其他条款11：根据其他条款1、2和4-10中任一项所述的带电粒子光学设备，其中选择所述下游检测器阵列相对于所述样品的位置以控制由所述下游检测器阵列和/或所述上游检测器阵列对次级信号粒子的检测。
其他条款12：根据其他条款1、2和4-11中任一项所述的带电粒子光学设备，其中孔径被限定在所述下游检测器阵列的每个检测器中，其中所述孔径与初级射束路径对准并沿初级射束路径布置，其中所述孔径的宽度被选择以控制由所述下游检测器阵列和/或所述上游检测器阵列对次级信号粒子的检测。
其他条款13：根据其他条款1-2和4-12中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述物镜阵列包括至少两个电极，经限定的孔径阵列在所述至少两个电极中所述至少两个电极中的对应孔径与初级射束路径对准并沿着所述初级射束路径布置，所述至少两个电极包括上部电极和下部电极，所述上部电极沿着所述初级射束路径，位于所述下部电极的上游。
其他条款14：根据其他条款13所述的带电粒子光学设备，其中所述下游检测器阵列与所述下部电极相关联。
其他条款15：根据其他条款13或14中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述下游检测器阵列与所述下部电极的下游表面相关联。
其他条款16：根据其他条款1至13中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述物镜阵列包括其中是经限定的孔径阵列的至少两个电极，所述至少两个电极中的对应孔径与初级射束路径对准并沿着所述初级射束路径布置，所述至少两个电极包括上部电极和下部电极，所述上部电极沿着所述初级射束路径，位于所述下部电极的上游。
其他条款17：根据其他条款13至16中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述上游检测器阵列与所述物镜阵列的所述至少两个电极中的一个电极相关联。
其他条款18：根据其他条款13至17中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述上游检测器阵列与所述物镜阵列的所述至少两个电极中的一个电极的上游表面相关联。
其他条款19：根据其他条款18所述的带电粒子光学设备，其中所述上游检测器阵列与所述物镜阵列的下部电极的上游表面相关联。
其他条款20：根据其他条款13至17中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述上游检测器阵列与所述物镜阵列的所述至少两个电极中的一个电极的下游表面相关联。
其他条款21：根据其他条款20所述的带电粒子光学设备，其中所述上游检测器阵列与所述物镜阵列的上部电极的下游表面相关联。
其他条款22：根据其他条款13至21中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述物镜阵列包括另外的电极。
其他条款23：根据其他条款22所述的带电粒子光学设备，其中所述另外的电极被定位在所述上部电极的上游。
其他条款24：根据其他条款22所述的带电粒子光学设备，其中所述另外的电极被定位在所述下部电极和所述上部电极之间。
其他条款25：根据其他条款13至24中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述上游检测器阵列在所述物镜阵列的上游。
其他条款26：根据其他条款1至25中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述物镜阵列包括附加的检测器阵列。
其他条款27：根据其他条款18或19中任一项所述的带电粒子光学设备，还包括在所述至少两个电极中的一个电极的下游表面上的附加检测器阵列。
其他条款28：根据其他条款27所述的带电粒子光学设备，其中所述附加检测器阵列位于所述上部电极的下游表面上。
其他条款29：根据其他条款26至28中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述附加检测器阵列和所述上游检测器阵列被定位为面向彼此。
其他条款30：根据其他条款26至29中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述附加检测器阵列的电位相对于所述样品的电位被选择以控制由所述附加检测器阵列对所述信号粒子的检测。
其他条款31：根据前述其他条款中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述上游检测器阵列的电位相对于所述样品的电位被选择以控制由所述上游检测器阵列对所述信号粒子的检测。
其他条款32：根据前述其他条款中任一项所述的带电粒子光学设备，其中每个检测器具有限定在其中的孔径，所述孔径与初级射束路径对准并沿着所述初级射束路径布置。
其他条款33：根据其他条款32所述的带电粒子光学设备，其中所述检测器的所述孔径的宽度在约10μm至100μm之间，或优选在约30μm至40μm之间。
其他条款34：根据前述其他条款中任一项所述的带电粒子光学设备，其中至少一个检测器被提供为包括2、3、4或更多个部分的扇形部分。
其他条款35：根据前述其他条款中任一项所述的带电粒子光学设备，其中至少一个检测器被提供为包括2、3、4或更多个部分的环形部分。
其他条款36：根据其他条款35所述的带电粒子光学设备，其中所述检测器包括包围所述孔径的内环形部分和在所述内环形部分的径向外部的外环形部分。
其他条款37：根据其他条款36所述的带电粒子光学设备，其中所述第一检测部分的宽度约为2μm至100μm和/或第二检测部分的宽度约为10μm至150μm。
其他条款38：根据前述其他条款中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述检测器是电荷检测器、PIN检测器或闪烁体检测器。
其他条款39：根据其他条款1-37中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述检测器是半导体检测器(例如，PIN检测器)，优选地被配置为检测反向散射信号粒子，其中检测器包括沿着所述初级射束路径位于所述半导体检测器的下游的检测器表面，所述检测器表面被配置为从来自样品的入射带电粒子中滤除次级信号粒子，优选地，所述检测器表面被定位为面向所述样品。
其他条款40：根据前述其他条款中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述物镜阵列被配置为使所述带电粒子沿着所述初级射束路径加速。
其他条款41：根据前述其他条款中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述物镜阵列被配置为使所述带电粒子束沿着所述初级射束路径减速。
其他条款42：根据前述其他条款中任一项所述的带电粒子光学设备，其中在每个电极中限定了经限定的孔径阵列，理想地，所述物镜阵列包括其中是经限定的孔径阵列的至少两个电极。
其他条款43：根据前述其他条款中任一项所述的带电粒子光学设备，其中每个检测器阵列包括包围每个射束孔径的多个检测器元件。
其他条款44：根据前述其他条款中任一项所述的带电粒子光学设备，其中电压电源或至少一个电压电源被配置为与以下中的一项或多项、可选地全部电连接：所述物镜阵列的至少一个电极、所述上游检测器阵列和所述下游检测器阵列；并且控制器被配置为控制由所述电压电源(或至少一个电压电源)施加到以下中的至少一项的电位：物镜阵列的至少一个电极、上游检测器阵列和下游检测器阵列。
其他条款45：一种用于带电粒子系统的带电粒子光学设备，所述设备被配置为沿着初级射束路径朝向样品投射带电粒子束阵列，所述设备包括：物镜阵列，被配置为将所述射束投射到所述样品上并且包括至少一个电极；以及下游检测器阵列，沿着所述初级射束路径定位在至少一个电极的下游，所述检测器阵列包括优选地被配置为检测反向散射信号粒子的半导体检测器阵列(例如，PIN检测器)，其中所述下游检测器阵列包括沿着所述初级射束路径位于所述半导体检测器的下游的检测器表面，所述检测器表面被配置为从来自所述样品的入射带电的粒子中滤除次级信号粒子，优选地所述检测器表面被定位为面向所述样品。
其他条款46：一种将带电粒子束阵列投射到样品上以便检测从所述样品发射的信号粒子的方法，所述方法包括：a)将所述射束沿着初级射束路径投射到所述样品的表面上；以及b)在沿着所述初级射束路径位于物镜阵列的至少一个电极的上游的上游检测器阵列处和在沿着所述初级射束路径位于物镜阵列的至少一个电极的下游的下游检测器阵列处，同时检测从样品发射的信号粒子。
其他条款47：根据其他条款46所述的方法，其中所述上游检测器阵列沿着所述初级射束路径布置并且被配置为面向所述初级射束路径远离所述样品的上游。
其他条款48：一种将带电粒子束阵列投射到样品上以便检测从所述样品发射的信号粒子的方法，所述方法包括：a)将所述射束沿着初级射束路径投射到所述样品的表面上；以及b)在检测器阵列处检测从所述样品发射的信号粒子，所述检测器阵列沿着所述初级射束路径布置并面向初级射束路径远离所述样品上游的。
其他条款49：根据其他条款48所述的方法，还包括在所述检测器阵列处和下游检测器阵列处，同时检测从所述样品发射的信号粒子，其中所述检测器阵列是沿着所述初级射束路径被定位在所述物镜阵列的电极的上游的上游检测器阵列，并且所述下游检测器阵列沿着所述初级射束路径被定位在所述至少一个电极的下游。
其他条款50：根据其他条款46、47和49中任一项所述的方法，还包括排斥从所述样品发射的具有小于阈值的能量的信号粒子，并且其中所述排斥至少使用所述下游检测器阵列。
其他条款51：根据其他条款46至49中任一项所述的方法，还包括排斥从所述样品发射的具有小于阈值的能量的信号粒子。
其他条款52：根据其他条款47或48中任一项所述的方法，其中所述阈值超过从所述样品发出的次级信号粒子的能量。
其他条款53：根据其他条款46至52中任一项所述的方法，其中所述投射包括在所述物镜阵列中使所述带电粒子束加速。
其他条款54：根据其他条款46至52中任一项所述的方法，其中所述投射包括在所述物镜阵列中使所述带电粒子束减速。
其他条款55：根据其他条款46至54中任一项所述的方法，其中所述检测包括使用不同的检测器阵列，优选地使用所述上游检测器阵列、所述下游检测器阵列和/或附加检测器阵列中的至少两者，检测不同能量和/或不同角度轨迹的信号粒子。
其他条款56：根据其他条款55所述的方法，其中所述检测器阵列中的至少一个检测器阵列包括各自具有多个部分的检测器。
其他条款57：一种使用多束带电粒子评估工具来检测从样品发射的带电粒子的方法，所述多束带电粒子评估工具包括根据其他条款1至44或45中任一项所述的带电粒子光学设备。

Claims (15)

1.一种用于带电粒子系统的带电粒子光学设备，所述设备被配置为沿着初级射束路径朝向样品投射带电粒子束阵列，所述设备包括：
物镜阵列，被配置为将所述射束投射到样品上并且沿着带电粒子束阵列的初级射束路径包括至少两个电极；
上游检测器阵列，沿着所述初级射束路径被定位在至少一个电极的上游；
下游检测器阵列，沿着所述初级射束路径被定位在所述至少一个电极的下游；
至少一个电压源，被配置为电连接到以下中的一项或多项：所述物镜阵列、所述上游检测器阵列和所述下游检测器阵列；以及
控制器，被配置为控制由所述至少一个电压源施加到所述物镜阵列中的所述至少一个电极、所述上游检测器阵列和所述下游检测器阵列的电位；
其中所述上游检测器阵列和所述下游检测器阵列被配置为同时检测信号粒子。
2.根据权利要求1所述的带电粒子光学设备，其中所述上游检测器阵列被布置为沿着所述初级射束路径，并且被配置为面向所述初级射束路径远离所述样品的上游。
3.根据前述权利要求中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述下游检测器阵列沿着所述初级射束路径被定位在所述物镜阵列的下游，并且在使用时面向所述样品。
4.根据前述权利要求中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述下游检测器阵列的电位相对于所述样品的电位被选择以控制由所述下游检测器阵列对所述信号粒子的检测，优选地，对所述信号粒子的检测的控制在所述信号粒子的能量范围内和/或在来自所述样品的所述信号粒子优选地相对于相应的所述初级射束路径的角度轨迹内。
5.根据前述权利要求中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述带电粒子光学设备被配置为将从所述样品发射的次级信号粒子排斥远离所述下游检测器阵列。
6.根据前述权利要求中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述下游检测器阵列相对于所述样品的位置被选择以控制所述下游检测器阵列和/或所述上游检测器阵列对次级信号粒子的检测。
7.根据前述权利要求中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述物镜阵列包括至少两个电极，在所述至少两个电极中限定了孔径阵列，所述至少两个电极中的对应孔径与初级射束路径对准并沿着所述初级射束路径布置，所述至少两个电极包括上部电极和下部电极，所述上部电极沿着所述初级射束路径位于所述下部电极的上游。
8.根据权利要求7所述的带电粒子光学设备，其中所述下游检测器阵列与所述下部电极相关联。
9.根据权利要求7或8中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述下游检测器阵列与所述下部电极的下游表面相关联。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述上游检测器阵列与所述物镜阵列的所述至少两个电极中的一个电极相关联。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述上游检测器阵列与所述物镜阵列的所述至少两个电极中的一个电极的上游表面相关联，优选地，其中所述上游检测器阵列与所述物镜阵列的所述下部电极的上游表面相关联。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的带电粒子光学设备，其中所述上游检测器阵列与所述物镜阵列的所述至少两个电极中的一个电极的下游表面相关联。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的带电粒子光学设备，其中在每个电极中限定了经限定的孔径阵列，理想地，所述物镜阵列包括至少两个电极，经限定的孔径阵列在所述至少两个电极中。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的带电粒子光学设备，其中每个检测器阵列包括围绕每个射束孔径的多个检测器元件。
15.一种使用多束带电粒子评估工具来检测从样品发射的带电粒子的方法，所述多束带电粒子评估工具包括根据权利要求1至14中任一项所述的带电粒子光学设备。
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