CN117413337A - 电子光学设备 - Google Patents

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CN117413337A CN202280039004.3A CN202280039004A CN117413337A CN 117413337 A CN117413337 A CN 117413337A CN 202280039004 A CN202280039004 A CN 202280039004A CN 117413337 A CN117413337 A CN 117413337A
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Abstract

本文中公开了一种带电粒子装置，被配置为使用带电粒子射束检查样品。带电粒子装置包括检测器组件或多极元件阵列。带电粒子装置包括电子设备、功率源和功率转换器；该功率源被配置为输出辐射；该功率转换器被配置为从功率源接收辐射、将所接收到的辐射转换为电能、并且将电能输出到电子设备。功率源与功率转换器电气隔离。

Description

电子光学设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年4月15日提交的EP申请21168695.1的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本文中所提供的各实施例通常涉及一种带电粒子射束装置和一种使用带电粒子射束装置的方法。
背景技术
当制造半导体集成电路(IC)芯片时，在制作过程期间，衬底(例如，晶片)或掩模上可能会出现非期望图案缺陷，从而降低产量。由于例如光学效应和伴随的粒子或其他处理步骤(诸如蚀刻、化学机械抛光的沉积)，所以可能会出现缺陷。因此，监测非期望图案缺陷的程度是制造IC芯片时的重要过程。更一般地，对衬底或其他物体/材料的表面的检查和/或测量是其制造期间和/或之后的重要过程。
具有带电粒子射束的图案检查工具已经被用来检测物体，例如，检查图案缺陷。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，能量相对较高的电子的初级电子射束以最终减速步骤为目标，以便使其以相对较低的着陆能量着陆在目标上。电子射束被聚焦为目标上的探测斑点。探测斑点处的材料结构和来自电子射束的着陆电子之间的相互作用使得从表面发射电子，诸如二次电子、反向散射电子或俄歇电子。可以从目标的材料结构发射所生成的二次电子。
通过在目标表面上扫描作为探测斑点的初级电子射束，可以跨目标的表面发射次级电子。通过收集从目标表面发射的这些次级电子，图案检查工具可以获得表示目标的表面的材料结构的特点的类似图像的信号。在这种检查中，所收集的次级电子由工具内的检测器检测。检测器响应于伴随粒子而生成信号。在检查样品的区域时，信号包括被处理为生成与样品的经检查区域的检查图像相对应的数据。图像可以包括像素。每个像素可以与经检查区域的部分相对应。通常，电子射束检查工具具有单一射束，并且可以被称为单射束SEM。已经尝试在工具(或‘多射束工具’)中引入多电子射束检查，该工具可以被称为多射束SEM(MBSEM)。
电子光学柱还应用于光刻。带电粒子射束与衬底的表面上的抗蚀剂层反应。通过控制带电粒子射束所指向的抗蚀剂层上的位置，可以在抗蚀剂中产生期望图案。
电子光学柱可以是用于生成、照射、投射和/或检测一个或多个带电粒子射束的装置。带电粒子射束的路径由电磁场(即，静电场和磁场)控制。柱的电子光学元件包含在相对于环境条件处于高真空的腔室内。
在一些电子光学柱中，通常，在电子光学柱内的电子光学设备的电极之间生成(诸如在两个电极之间)静电场。对于期望电子光学性能，可以例如在电极之间施加高电势差。因此，在电势差升高的情况下，使用已知体系架构时存在灾难性的静电击穿的风险。电子光学柱可以包括一个或多个部件，其需要来自真空外部的电力供应并且仍保持处于高电势。
发明内容
本发明提供一种在较高电势差下实现期望电子光学性能的合适体系架构。根据本发明的一个方面，提供一种带电粒子装置，包括光学柱并且被配置为通过光学柱朝向样品投射带电粒子射束，该带电粒子装置包括电子设备，该电子设备包括集成电路和/或放大器；功率源，该功率源被配置为输出光子辐射；以及功率转换器，该功率转换器被配置为从功率源接收光子辐射，将所接收到的光子辐射转换为电力，并且将电力输出到电子设备；其中功率源与功率转换器电气隔离。
根据结合附图的以下描述，本发明的优点将变得显而易见，其中通过说明和示例，对本发明的某些实施例进行阐述。
附图说明
根据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是图示了示例性电子射束检查装置的示意图。
图2是图示了作为图1的示例性检查装置的部分的示例性多射束电子光学柱的示意图。
图3是作为图1的示例性检查装置的一部分的、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4是包括图3的电子光学系统的示例性电子光学系统阵列的示意图。
图5是作为图1的示例性检查装置的一部分的、备选示例性电子光学系统的示意图。
图6是作为图1的示例性检查装置的一部分的备选示例性电子光学系统的示意图。
图7是电子射束装置的一部分的示意图。
图8是电子射束装置的一部分的示意图。
图9是电子射束装置的一部分的示意图。
图10是作为电子射束装置的一部分的检测器组件的示意图。
图11是作为电子射束装置的一部分的传感器组件的示意图。
图12是作为电子射束装置的一部分的传感器组件的示意图。
图13是作为电子射束装置的一部分的多极偏转器阵列的示意图。
现在，详细参考示例性实施例，在附图中，图示了这些示例性实施例的示例。以下描述参考附图，其中除非另外表示，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所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，它们仅仅是与关于如所附申请专利范围中所叙述的本发明的各方面一致的装置和方法的示例。
具体实施方式
可以通过显著增加IC芯片上的电路部件(诸如晶体管、电容器、二极管等)的封装密度来减小设备的物理大小并且增强电子设备的计算能力。这已经通过增加分辨率来实现，从而使得能够制作甚至更小的结构。半导体IC制造是具有数百个个别步骤的复杂且耗时的过程。IC芯片制造过程中的任一步骤中的误差都有可能对最终产品的运转产生不利影响。仅一个缺陷就会导致设备故障。期望提高过程的总产率。例如，对于50步过程(其中步骤可以指示在晶片上形成的层的数目)，为了获得75％的产率，每个个别步骤的产率必须大于99.4％。如果个别步骤的产率为95％，则总过程产率将低至7％至8％。
维持高衬底(即，晶片)产率(被限定为每小时处理的衬底的数目)也有必要。缺陷的存在可能会影响高过程产率和高衬底生产量。如果需要操作员介入用于检查缺陷，则情况尤其如此。为了维持IC芯片的高产率和低成本，期望通过检查工具(诸如扫描电子显微镜(‘SEM’))对微米级缺陷和纳米级缺陷进行高生产量检测和识别。
SEM包括扫描设备和检测器装置。扫描设备包括照射装置和投射装置，该照射装置包括用于生成初级电子的电子源，该投射装置用于使用一个或多个初级电子聚焦射束来扫描诸如衬底之类的目标。初级电子与目标相互作用，并且生成相互作用产物，诸如次级电子和/或反向散射电子。在扫描目标时，检测装置从目标捕获次级电子和/或反向散射电子，使得SEM可以产生目标的经扫描区域的图像。对于高生产量检查，诸如对于检查，装置的一些设计使用多个初级电子聚焦射束，即，多射束。多射束的分量射束可以被称为子射束或束波。多射束可以同时扫描目标的不同部分。因此，多射束检查装置能够以比单射束检查装置高得多的速度(例如，通过以较高速度移动目标)检查样品。
在多射束检查装置中，初级电子射束中的一些初级电子射束的路径被移位为远离扫描设备的中心轴线(即，初级电子光学轴线(其还被称为带电粒子轴线)的中点)。为了确保所有电子射束以大体相同的入射角度到达样品表面，与路径更靠近中心轴线的路径的子射束路径相比，需要操纵与中心轴线相距的径向距离更大的子射束路径移动通过更大的角度。该较强操纵可能会引起像差，这些像差使得所得图像是模糊且离焦的。一个示例是球面像差，其将每个子射束路径的焦点引入到不同焦平面中。具体地，对于并非位于中心轴线上的子射束路径，子射束中的焦平面的改变随着距离中心轴线的径向位移而更大。当检测来自目标的次级电子时，这些像差和散焦效应可以保持与它们相关联，例如，由子射束在目标上形成的斑点的形状和大小将会受到影响。因此，这些像差使得在检查期间产生的所得图像的质量降级。
下文对已知多射束检查装置的实现方式进行描述。
附图是示意性的。因此，为了清楚起见，附图中部件的相对尺寸被放大。在附图的以下描述内，相同或相似的附图标记是指相同或相似的部件或实体，并且仅描述关于个别实施例的差异。虽然描述和附图涉及一种电子光学装置，但是应当领会，这些实施例不被用来将本公开局限于特定带电粒子。因此，在整个本文件中对电子和参考电子所引用的项的引用可以更一般地被认为是对带电粒子的引用，其中带电粒子不一定是电子。同样，对作为用于装置的限定符的电子或电子射束的引用可以更一般地被认为对带电粒子或带电粒子射束的引用。例如，对电子射束检查装置的引用可以被认为对带电粒子射束检查装置的引用。
现在，参考图1，图1是图示了示例性带电粒子射束检查装置100的示意图。图1的检查装置100包括真空腔室10、负载锁定腔室20、电子光学柱40(还被称为电子射束柱)、装备前端模块(EFEM)30和控制器50。电子光学柱40可能位于真空腔室10内。
EFEM 30包括第一装载端口30a和第二装载端口30b。EFEM 30可以包括附加装载端口(多个)。例如，第一装载端口30a和第二装载端口30b可以接纳衬底前开式晶片盒(FOUP)，该FOUP包括衬底(例如，半导体衬底或由其他材料(多种)制成的衬底)或待检查目标(衬底、晶片和样品下文统称为“目标”)。EFEM 30中的一个或多个机器人臂(未示出)将目标输送到负载锁定腔室20。
负载锁定腔室20被用来除去目标周围的气体。负载锁定腔室20可以连接到负载锁定真空泵系统(未示出)，该负载锁定真空泵系统去除负载锁定腔室20中的气体颗粒。负载锁定真空泵系统的操作使得负载锁定腔室能够达到低于大气压力的第一压力。主腔室10连接到主腔室真空泵系统(未示出)。主腔室10可以具有约1×10-8Pa至约1×10-3Pa的真空压力。主腔室真空泵系统去除主腔室10中的气体分子，使得目标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，目标被输送到电子光学柱40，通过该电子光学柱，可以对目标进行检查。电子光学柱40可以包括单射束电子光学装置或多射束电子光学装置。
控制器50电子连接到电子光学柱40。控制器50可以是被配置为控制电子射束检查装置100的处理器(诸如计算机)。控制器50还可以包括处理电路系统，该处理电路系统被配置为实行各种信号和图像处理功能。虽然控制器50在图1中被示为位于包括主腔室10、负载锁定腔室20和EFEM 30的结构的外部，但是应当领会，控制器50可以是该结构的一部分。控制器50可以位于电子射束检查装置100的组成元件中的一个组成元件中或它可以分布在组成元件中的至少两个组成元件上。虽然本公开提供了容纳电子射束检查工具的主腔室10的示例，但是应当指出，本公开的各方面在其最广泛的意义上不限于容纳电子射束柱的腔室。相反，应当领会，上述原理也可以适用于在第二压力下操作的其他工具和装置的其他布置。
现在，参考图2，图2是图1的检查装置100的示例性多射束电子光学柱40的示意图。在一个备选实施例中，检查装置100是单射束检查装置。电子光学柱40可以包括电子源201、射束形成器阵列372(还被称为枪孔径板、库仑孔径阵列或预子射束形成孔径阵列)、会聚透镜310、源转换器(或微光学阵列)320、物镜331和目标308。在一个实施例中，会聚透镜310是磁性的。目标308可以由载物台上的支撑件支撑。载物台可以是电动载物台。载物台移动，使得通过伴随的电子扫描目标308。电子源201、射束形成器阵列372、会聚透镜310可以是电子光学柱40所包括的照射装置的部件。下文更详细地所描述的源转换器320(还被称为源转换单元)和物镜331可以是电子光学柱40所包括的投射装置的部件。
电子源201、射束形成器阵列372、会聚透镜310、源转换器320和物镜331与电子光学柱40的初级电子光学轴线304对准。电子源201可以生成基本沿着电子光学轴线304并且具有源交叉(虚拟或真实)301S的初级射束302。在操作期间，电子源201被配置为发射电子。电子被提取器和/或阳极提取或加速以形成初级射束302。
射束形成器阵列372切割初级电子射束302的外围电子以降低随之发生的库仑效应。初级电子射束302可以通过射束形成器阵列372修整成指定数目个子射束，诸如三个子射束311、312和313。应当理解，该描述旨在应用于具有任何数目个子射束(诸如一个、两个或多于三个)的电子光学柱40。射束形成器阵列372在操作中被配置为阻挡外围电子以降低库仑效应。库仑效应可以增大探测斑点391、392、393中的每个探测斑点的大小，因此使检查分辨率劣化。射束形成器阵列372减少由投射在射束中的电子之间的库仑相互作用产生的像差。射束形成器阵列372可以包括用于甚至在源转换器320之前生成初级子射束的多个开口。
源转换器320被配置为将由射束形成器阵列372透射的射束(包括子射束(如果存在))转换为朝向目标308投射的子射束。在一个实施例中，源转换器是一个单元。可替代地，术语源转换器可以简单地用作用于从子射束形成束波的部件群组的集体术语。
如图2所示，在一个实施例中，电子光学柱40包括具有孔径图案(亦即，以形成方式布置的孔径)的射束限制孔径阵列321，该孔径图案被配置为限定朝向目标308投射的束波(或子射束)的外部尺寸。在一个实施例中，射束限制孔径阵列321是源转换器320的部分。在一个备选实施例中，射束限制孔径阵列321是主柱的上游的系统的一部分。在一个实施例中，射束限制孔径阵列321将子射束311、312、313中的一个或多个子射束划分为束波，使得朝向目标308投射的束波的数目大于透射通过射束形成器阵列372的子射束的数目。在一个备选实施例中，射束限制孔径阵列321保持入射在射束限制孔径阵列321上的子射束的数目，在这种情况下，子射束的数目可能与朝向目标308投射的束波的数目相等。
如图2所示，在一个实施例中，电子光学柱40包括预弯曲偏转器阵列323，该预弯曲偏转器阵列具有用以分别使子射束311、312和313弯曲的预弯曲偏转器323_1、323_2和323_3。预弯曲偏转器323_1、323_2和323_3可以使子射束311、312和313的路径弯曲到射束限制孔径阵列321上。
电子光学柱40还可以包括具有图像形成偏转器322_1、322_2和322_3的图像形成元件阵列322。存在与每个束波的路径相关联的相应偏转器322_1、322_2和322_3。偏转器322_1、322_2和322_3被配置为使束波的路径朝向电子光学轴线304偏转。经偏转的束波形成源交叉301S的虚拟图像(未示出)。在当前实施例中，这些虚拟图像通过物镜331投射到目标308上、并且在目标上形成探测斑点391、392、393。电子光学柱40还可以包括像差补偿器阵列324，该像差补偿器阵列324被配置为补偿可能存在于子射束中的每个子射束中的像差。在一个实施例中，像差补偿器阵列324包括透镜，该透镜被配置为对相应束波进行操作。该透镜可以采取透镜阵列的形式。阵列中的透镜可以对多射束的不同束波进行操作。像差补偿器阵列324可以例如包括例如具有微透镜的场曲率补偿器阵列(未示出)。场曲率补偿器和微透镜可以例如被配置为补偿个别子射束的探测斑点391、392和393中明显的场曲率像差。像差补偿器阵列324可以包括具有微型像散校正器的像散补偿器阵列(未示出)。例如，可以控制微型像散校正器以对子射束进行操作以补偿以其他方式存在于探测斑点391、392和393中的像散像差。
源转换器320还可以包括预弯曲偏转器阵列323，该预弯曲偏转器阵列323具有用以分别使子射束311、312和313弯曲的预弯曲偏转器323_1、323_2和323_3。预弯曲偏转器323_1、323_2和323_3可以使子射束的路径弯曲到射束限制孔径阵列321上。在一个实施例中，预弯曲微偏转器阵列323可以被配置为使子射束的子射束路径朝向射束限制孔径阵列321的平面的正交方向弯曲。在一个备选实施例中，会聚透镜310可以调整子射束到射束限制孔径阵列321上的路径方向。会聚透镜310可以例如聚焦(准直)三个子射束311、312和313以变成沿着初级电子光学轴线304的大体平行射束，使得三个子射束311、312和313大体垂直入射到源转换器320上，该源转换器320可以与射束限制孔径阵列321相对应。在这种备选实施例中，预弯曲偏转器阵列323可能并非必需的。
图像形成元件阵列322、像差补偿器阵列324和预弯曲偏转器阵列323可以包括多个子射束操纵设备层，这些子射束操纵设备层中的一些子射束操纵设备层可以呈阵列的形式，例如，微偏转器、微透镜或微型像散校正器(micro-stigmator)。可以以旋转方式操纵射束路径。可以通过磁透镜施加旋转校正。附加地或可替代地，可以通过诸如会聚透镜布置之类的现有磁透镜来实现旋转校正。
在电子光学柱40的当前示例中，图像形成元件阵列322的偏转器322_1、322_2和322_3使束波分别朝向电子光学轴线304偏转。应当理解，束波路径在到达偏转器322_1、322_2和322_3之前可能已经与电子光学轴线304相对应。
物镜331将束波聚焦到目标308的表面上，即，它将三个虚拟图像投射到目标表面上。目标表面上的由三个子射束311至313形成的三个图像在该目标表面上形成三个探测斑点391、392和393。在一个实施例中，子射束311至313的偏转角被调整为穿过或接近物镜331的前焦点，以减小或限制三个探测斑点391至393的离轴像差。在一个布置中，物镜331是磁性的。尽管提及了三个束波，但这仅通过示例。可能存在任何数目的束波。
操纵器被配置为操纵一个或多个电子射束。术语操纵器涵盖偏转器、透镜和孔径。预弯曲偏转器阵列323、像差补偿器阵列324和图像形成元件阵列322可以个别地或彼此组合地被称为操纵器阵列，因为它们操纵一个或多个电子子射束或电子束波。透镜和偏转器322_1、322_2和322_3可以被称为操纵器，因为它们操纵一个或多个电子子射束或电子束波。
在一个实施例中，提供射束分离器(未示出)。射束分离器可能位于源转换器320的下游。射束分离器可以是例如包括静电偶极子场和磁偶极子场的韦恩(Wien)滤光器。射束分离器可以在射束路径的方向上定位在屏蔽件(下文更详细地所描述的)的相邻区段之间。屏蔽件的内表面可以从射束分离器径向向内。可替代地，射束分离器可以位于屏蔽件内。在操作中，射束分离器可以被配置为通过静电偶极子场将静电力施加在子射束的个别电子上。在一个实施例中，静电力与如下的磁力在幅度上相等但在方向上相反：该磁力通过射束分离器的磁偶极子场施加在子射束的个别初级电子上。因此，子射束能够以至少大体零偏转角至少大体笔直地穿过射束分离器。磁力的方向取决于电子的运动方向，而静电力的方向并不取决于电子的运动方向。因此，因为次级电子和反向散射电子相较于初级电子大致在相反方向上移动，所以施加在次级电子和反向散射电子上的磁力将不再抵消静电力，结果，移动通过射束分离器的次级电子和反向散射电子将偏转远离电子光学轴线304。
在一个实施例中，提供次级柱(未示出)，该次级柱包括用于检测对应次级电子射束的检测元件。在使用检测元件的情况下使次级射束入射时，这些元件可以生成对应强度信号输出。输出可以被引导到图像处理系统(例如，控制器50)。每个检测元件可以包括可以呈栅格的形式的阵列。该阵列可以具有一个或多个像素；每个像素可以与阵列的元件相对应。检测元件的强度信号输出可以是由检测元件内的所有像素生成的信号的总和。
在一个实施例中，提供次级投射装置及其关联电子检测设备(未示出)。次级投射装置及其关联电子检测设备可以与次级柱的次级电子光学轴线对准。在一个实施例中，射束分离器被布置为使次级电子射束的路径朝向次级投射装置偏转。次级投射装置随后将次级电子射束的路径聚焦到电子检测设备的多个检测区域上。次级投射装置及其关联电子检测设备可以使用次级电子或反向散射电子来显示并且生成目标308的图像。
在一个实施例中，检查装置100包括单个源。
在电子光学柱内，任一元件或元件集合可以是可替换的或可现场替换的。柱中的一个或多个电子光学部件(尤其是对子射束进行操作或生成子射束的电子光学部件，诸如孔径阵列及操纵器阵列)可以包括一个或多个微机电系统(MEMS)。预弯曲偏转器阵列323可以是MEMS。MEMS是使用微型制作技术制得的小型化机械和机电元件。在一个实施例中，电子光学柱40包括孔径、透镜和被形成为MEMS的偏转器。在一个实施例中，诸如透镜和偏转器322_1、322_2和322_3之类的操纵器可以被动方式、以主动方式、作为整个阵列、以个别方式或以阵列内的群组方式进行控制，以便控制朝向目标308投射的电子的束波。
在一个实施例中，电子光学柱40可以包括电子路径上的备选和/或附加部件，诸如透镜和其他部件，其中一些之前已经参考图1和图2进行了描述。稍后更详细地所描述的图3和图4示出了这样的布置的示例。具体地，实施例包括将来自源的电子射束划分为多个子射束的电子光学柱40。多个相应物镜可以将子射束投射到样品上。在一些实施例中，从物镜的上游提供多个会聚透镜。会聚透镜使子射束中的每个子射束聚焦到物镜的上游的中间焦点。在一些实施例中，在物镜的上游提供准直器。可以提供校正器以减少聚焦误差和/或像差。在一些实施例中，这样的校正器与物镜集成或直接相邻定位。在提供会聚透镜的情况下，这样的校正器可以附加地或可替代地与会聚透镜集成或直接相邻定位、和/或位于中间焦点中或与中间焦点直接相邻定位。提供检测器，以检测由样品发射的电子。检测器可以集成到物镜中。检测器可以位于物镜的底部表面上，以便在使用时面向样品。检测器可以包括可以与多射束布置的束波阵列相对应的阵列。检测器阵列中的检测器可以生成可以与所生成的图像的像素相关联的检测信号。会聚透镜、物镜和/或检测器可以被形成为MEMS或CMOS设备。
图3是示例性电子光学系统的另一设计的示意图。电子光学系统可以包括源201和电子光学柱。电子光学柱可以包括上部射束限制器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、射束成形限制器242和检测器阵列。源201提供电子射束。聚焦在样品208上的多射束从由源201提供的射束导出。子射束可以例如使用限定射束限制孔径阵列的射束限制器从射束导出。理想情况下，源201是在亮度与总发射电流之间具有良好折衷的高亮度热场发射器。
上部射束限制器252限定射束限制孔径阵列。上部射束限制器252可以被称为上部射束限制孔径阵列或上游射束限制孔径阵列。上部射束限制器252可以包括具有多个孔径的板(其可以是板状本体)。上部射束限制器252利用由源201发射的电子射束来形成子射束。可以通过上部射束限制器252来阻挡(例如，吸收)射束中除促成形成子射束的部分之外的部分，以免干涉下游的子射束。上部射束限制器252可以被称为子射束限定孔径阵列。
准直器元件阵列271设在上部射束限制器的下游。每个准直器组件对相应子射束进行准直。准直器元件阵列271可以使用MEMS制造技术来形成以便具有空间紧凑性。在一些实施例中，如图3所例示的，准直器元件阵列271是源201的下游的射束路径中的第一偏转或聚焦电子光学阵列元件。在另一布置中，准直器可以完全或部分采取宏观准直器的形式。这种宏观准直器可以位于上部射束限制器252的上游，因此其在生成多射束之前对来自源的射束进行操作。磁透镜可以用作宏观准直器。
准直器元件阵列的下游存在控制透镜阵列250。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以上(例如，三个)板状电极阵列。控制透镜阵列250与物镜阵列241相关联(例如，两个阵列被定位为彼此接近、和/或以机械方式彼此连接、和/或作为单元一起被控制)。控制透镜阵列250位于物镜阵列241的上游。控制透镜预先聚焦子射束(例如，在子射束到达物镜阵列241之前，向子射束施加聚焦动作)。预先聚焦可以减少子射束的发散或增加子射束的会聚速率。
为了易于说明，本文中通过椭圆形状阵列示意性地描绘透镜阵列。每个椭圆形状表示透镜阵列中的透镜中的一个透镜。按照惯例，椭圆形状被用来表示透镜，类似于光学透镜中常常采用的双凸面形式。然而，在诸如本文中所讨论的电子光学布置之类的电子光学布置的上下文中，应当理解，透镜阵列将通常以静电方式操作，因此可能无需采用双凸面形状的任何物理元件。如上文所描述的，透镜阵列反而可以包括具有孔径的多个板。
可以提供包括多个扫描偏转器的扫描偏转器阵列260。可以使用MEMS制造技术来形成扫描偏转器阵列260。每个扫描偏转器在样品208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使子射束在一个方向(例如，平行于单个轴线，诸如X轴)上或在两个方向(例如，相对于两个不平行轴线，诸如X轴和Y轴)上偏转。偏转为了使得在一个或两个方向上(即，一维地或二维地)跨样品208扫描子射束。在一个实施例中，EP2425444中所描述的扫描偏转器可以被用来实现扫描偏转器阵列260，该文献的全部内容特定关于扫描偏转器通过引用并入。与宏观扫描偏转器相比，(例如，使用如上文所提及的MEMS制造技术形成的)扫描偏转器阵列260可能更具空间紧凑性。在另一布置中，可以在上部射束限制器252的上游使用宏观扫描偏转器。宏观扫描偏转器的功能可能类似于或等同于扫描偏转器阵列，尽管其在生成多射束的束波之前对来自源的射束进行操作。
提供包括多个物镜的物镜阵列241以将子射束引导到样品208上。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以上(例如，三个)板状电极阵列。由板状电极阵列形成的每个物镜可能是对不同子射束进行操作的微透镜。每个板限定多个孔径(其还可以被称为孔洞)。板中的每个孔径的位置与另一板(或多个板)中的对应孔径(或多个孔径)的位置相对应。对应孔径限定物镜，因此，在使用时，每个对应孔径集合对多射束中的同一子射束进行操作。每个物镜将多射束的相应子射束投射到样品208上。
物镜阵列可以与扫描偏转器阵列260、控制透镜阵列250和准直器元件阵列271中的任一个或全部一起形成物镜阵列组件的一部分。物镜阵列组件还可以包括射束成形限制器242。射束成形限制器242限定射束限制孔径阵列。射束成形限制器242可以被称为下部射束限制器、下部射束限制孔径阵列或最终射束限制孔径阵列。射束成形限制器242可以包括具有多个孔径的板(其可以是板状本体)。射束成形限制器242位于控制透镜阵列250的至少一个电极(可选地，所有电极)的下游。在一些实施例中，射束成形限制器242位于物镜阵列241的至少一个电极(可选地，所有电极)的下游。
在一个布置中，射束成形限制器242在结构上与物镜阵列241的电极302集成。理想情况下，射束成形限制器242位于静电场强度低的区域中。射束限制孔径中的每个射束限制孔径与物镜阵列241中的对应物镜对准。对准使得来自对应物镜的子射束的部分可以穿过射束限制孔径，并且撞击到样品208上。每个射束限制孔径具有射束限制效应，从而仅允许入射到射束成形限制器242上的子射束的选定部分通过射束限制孔径。选定部分可以使得穿过物镜阵列中的相应孔径的中心部分的相应子射束的仅一部分到达样品。中心部分可以具有圆形横截面和/或以子射束的射束轴线为中心。
在一个实施例中，电子光学系统被配置为控制物镜阵列组件(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25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可以相对接近地定位在一起，其中来自控制透镜阵列250的聚焦动作太弱而不能在控制透镜阵列250与物镜阵列241之间形成中间焦点。控制透镜阵列和物镜阵列一起操作以获得到同一表面的组合焦距。没有中间焦点的组合操作可以降低像差的风险。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。
可以提供电源以将相应电势施加到控制透镜阵列250的控制透镜的电极和物镜阵列241的物镜的电极。
除了物镜阵列241以外，还提供控制透镜阵列250为用于控制子射束的特性提供了附加自由度。例如，即使当相对接近地一起提供控制透镜阵列250和物镜阵列241时，也提供附加自由度，使得控制透镜阵列250与物镜阵列241之间没有形成中间焦点。控制透镜阵列250可以被用来相对于射束的缩小率优化射束张角和/或控制递送到物镜阵列241的射束能量。控制透镜可以包括两个或三个或以上电极。如果存在两个电极，则一起控制缩小率和着陆能量。如果存在三个或以上电极，则可以独立地控制缩小率和着陆能量。因此，控制透镜可以被配置为调整相应子射束的缩小率和/或射束张角和/或在衬底上的着陆能量(例如，使用电源以将合适相应电势施加到控制透镜和物镜的电极)。这种优化可以在不对物镜的数目具有过度负面影响且在不过度劣化物镜的像差的情况下(例如，在不减小物镜的强度的情况下)得以实现。使用控制透镜阵列使得物镜阵列能够在其最佳电场强度下操作。应当注意，旨在对缩小率和张角的引用旨在是指同一参数的变化。在一个理想布置中，一定范围的缩小率与对应张角的乘积是恒定的。然而，张角可能受到使用孔径影响。
在一个实施例中，着陆能量可以被控制为例如1000eV至5000eV的预定范围内的期望值。理想情况下，着陆能量主要通过控制离开控制透镜的电子的能量而发生变化。优选地，物镜内的电势差在该变化期间保持恒定，使得物镜内的电场保持尽可能高。另外，施加到控制透镜的电势可以被用来优化射束张角和缩小率。控制透镜可以被用来鉴于着陆能量改变而改变缩小率。理想情况下，每个控制透镜包括三个电极，以便提供两个独立控制变数。例如，电极中的一个电极可以被用来控制放大率，而不同电极可以被用来独立控制着陆能量。可替代地，每个控制透镜可能仅具有两个电极。当仅存在两个电极时，电极中的一个电极可能需要控制放大率和着陆能量两者。
提供检测器阵列(未示出)，以检测从样品208发射的电子。所检测到的电子可以包括由SEM检测到的电子中的任一电子，包括从样品208发射的次级电子和/或反向散射电子。检测器可以是提供面向样品208的柱的表面(例如，柱的底部表面)的阵列。可替代地，检测器阵列位于底部表面的上游，或例如位于物镜阵列或控制透镜阵列中、或物镜阵列或控制透镜阵列的上游。检测器阵列的元件可能与多射束布置的束波相对应。通过阵列的元件检测电子而生成的信号被传输到处理器以用于生成图像。信号可能与图像的像素相对应。
在其他实施例中，提供宏观扫描偏转器和扫描偏转器阵列260两者。在这种布置中，在样品表面上扫描子射束可以通过一起(优选地，同步)控制宏观扫描偏转器和扫描偏转器阵列260来实现。
在一个实施例中，如图4所例示的，提供电子光学系统阵列500。该阵列500可以包括本文中所描述的多个电子光学系统中的任一电子光学系统。电子光学系统中的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由来自不同相应源201的电子射束形成子射束。每个相应源201可以是多个源201中的一个源。可以提供多个源201的至少一个子集作为源阵列。源阵列可以包括设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)更大面积的样品208。阵列500中的电子光学系统可以彼此相邻布置，以便将相应多射束投射到样品208的相邻区域上。
可以在阵列500中使用任何数目个电子光学系统。优选地，电子光学系统的数目在2(优选地，9)至200的范围内。在一个实施例中，电子光学系统系以矩形阵列或六边形阵列布置。在其他实施例中，电子光学系统系以不规则阵列或以具有除矩形或六边形以外的几何形状的规则阵列提供。当提及单个电子光学系统时，阵列500中的每个电子光学系统可以以本文中所描述的方式中的任一方式配置。例如，物镜可以并入并且适于用于如于2020年7月6日提交的EPA 20184161.6中所描述的多柱布置中，包括其并入且适于用于这种多柱布置中的方式的至少关于物镜的描述在此通过引用并入。
在图4的示例中，阵列500包括上文参考图3所描述的类型的多个电子光学系统。因此，在该示例中，电子光学系统中的每个电子光学系统包括扫描偏转器阵列260和准直器元件阵列271两者。如上文所提及的，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良好地适合并入电子光学系统阵列500中，这方便电子光学系统彼此接近地定位。与使用磁透镜作为准直器的其他布置相比，电子光学柱的这种布置可能是优选的。将磁透镜并入到试图用在多柱布置中的电子光学柱中可能具有挑战性。
除如下文所描述的和图5所图示的特征以外，多射束电子光学柱的备选设计可能具有与关于图3所描述的特征相同的特征。多射束电子光学柱的备选设计可以包括对象透镜阵列布置241的上游的会聚透镜阵列231，如就具有准直器和其部件的多射束柱的描述而言在此通过并入的于2020年2月21日提交的EP申请20158804.3中所公开的。因为与会聚透镜阵列231相关联的射束限制孔径阵列可以成形来自源201的射束的多射束的束波211、212、213，所以这种设计无需射束成形限制器阵列242或上部射束限制器阵列252。会聚透镜的射束限制孔径阵列还可以充当透镜阵列中的电极。
束波211、212、213的路径远离会聚透镜阵列231而发散。会聚透镜阵列231将所生成的束波聚焦到会聚透镜阵列231与物镜阵列组件241之间的中间焦点(即，朝向控制透镜阵列和物镜阵列)。准直器阵列271可能位于中间焦点处而非与物镜阵列组件241相关联。
准直器可以减少发散束波路径的发散。准直器可以准直发散束波路径以使得其大体朝向物镜阵列组件平行。校正器阵列可能存在于多射束路径中，例如，与会聚透镜阵列、中间焦点和物镜阵列组件相关联。检测器240可以集成到物镜241中。检测器240可能位于物镜241的底部表面上，以便在使用时面向样品。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。
电子光学系统阵列可能具有如参考图3的多射束柱所描述的这种设计的多个多射束柱，如图4所示。在关于多射束工具的多柱配置在此通过引用并入的于2020年2月21日提交的EP申请20158732.6中示出并描述了这种布置，该多柱布置的特征在于所公开的多射束柱的设计在中间焦点处具有准直器。
多射束工具的另一备选设计包括多个单射束柱。出于本文中所描述的本发明的目的而生成的单一射束可能与由单一柱生成的多射束相似或等同。这种多柱工具可能具有一百个柱，每个柱生成单一射束或束波。在该其他备选设计中，单射束柱可能具有公共真空系统，每个柱具有单独真空系统或柱的群组被指派不同的真空系统。每个柱可能具有关联检测器。
电子光学柱40可能是检查(或量测检查)工具的部件或电子射束光刻工具的一部分。多射束装置可以用于若干个不同应用，这些不同应用一般而言包括电子显微法(并非仅SEM)和光刻。
电子光学轴线304描述电子通过源201并且从该源输出的路径。除非明确地所提及的，否则多射束的子射束和束波至少通过操纵器或电子光学阵列可能全部大体平行于电子光学轴线304。电子光学轴线304可能与电子光学柱40的机械轴线相同或不同。
现在，参考图6，图6是图1的检查装置100的示例性单射束电子光学柱40(还被称为装置40)的示意图。电子光学柱40可以包括电子发射器，该电子发射器可以包括阴极203、阳极220和枪孔径222。电子光学柱40还可以包括库仑孔径阵列224、会聚透镜226、射束限制孔径阵列235、物镜组件232和电子检测器244。电子光学柱40还可以包括由机动载物台234支撑以保持待检查样品208的样品保持器236。应当领会，根据需要添加或省略其他相关部件。
在一些实施例中，电子发射器可以包括阴极203、提取器阳极220，其中初级电子可以从阴极发射并且被提取或加速以形成初级电子射束204，该初级电子射束形成初级射束交叉202(虚拟或真实)。初级电子射束204可以被可视化为从初级射束交叉202发射。
在一些实施例中，电子发射器、会聚透镜226、物镜组件232、射束限制孔径阵列235和电子检测器244可以与装置40的主光轴201对准。在一些实施例中，电子检测器244可以沿着副光轴(未示出)远离主光轴201放置。
在一些实施例中，物镜组件232可以包括经修改的摆动减速浸入物镜(SORIL)，该经修改的SORIL包括极片232a、控制电极232b、偏转器232c(或多于一个偏转器)和激励线圈232d。在一般成像过程中，施加到阳极220的加速电压使从阴极203的尖端发出的初级电子射束204加速。初级电子射束204的部分穿过枪孔径222和库仑孔径阵列224的孔径，并且由会聚透镜226聚焦以完全或部分穿过射束限制孔径阵列235的孔径。穿过射束限制孔径阵列235的孔径的电子可以被聚焦为通过经修改的SORIL而在样品208的表面上形成探测斑点，并且由偏转器232c偏转以扫描样品208的表面。从样品表面发出的次级电子可以由电子检测器244收集以形成经扫描的感兴趣区域的图像。
在物镜组件232中，激励线圈232d和极片232a可以生成磁场，该磁场通过极片232a的两端之间的间隙漏出，并且分布于包围光轴201的区域中。由初级电子射束204扫描的样品208的一部分可以浸入磁场中，并且可能带电，这又产生电场。电场可以减少接近样品208和样品208的表面上的撞击初级电子射束204的能量。与极片232a电气隔离的控制电极232b控制样品208上方和上的电场，以减小物镜组件232的像差并且控制信号电子射束的聚焦情形，以提高检测效率。偏转器232c可以使初级电子射束204偏转以促使在样品208上扫描射束。例如，在扫描过程中，可以控制偏转器232c，以在不同时间点使初级电子射束204偏转到样品208的顶部表面的不同位置上，以为样品208的不同部分的图像重构提供数据。
可以从接收初级电子射束204的样品208的部分发射反向散射电子(BSE)和次级电子(SE)(其可以被共同称为信号电子)。电子检测器244可以捕获BSE和SE，并且基于从所捕获的信号电子收集的信息来生成样品208的图像。如果电子检测器244远离主光轴201定位，则射束分离器(未示出)可以将BSE和SE引导到电子检测器244的传感器表面。所检测到的信号电子射束可以在电子检测器244的传感器表面上形成对应的次级电子射束斑点。电子检测器244可以生成表示所接收到的信号电子射束斑点的强度的信号(例如，电压、电流)，并且将信号提供给处理系统，诸如控制器50。次级电子射束或反向散射电子射束和所得射束点的强度可以根据样品208的外部结构或内部结构而发生变化。而且，如上文所讨论的，初级电子射束204可以被偏转到样品208的顶部表面的不同位置上，以生成不同强度的次级电子射束或反向散射信号电子射束(和所得射束斑点)。因此，通过对信号电子射束斑点的强度与初级电子射束204在样品208上的位置进行映射，处理系统可以重构样品208的反映样品208的内部结构或外部结构的图像。
图7是根据本发明的实施例的电子射束装置的一部分的示意图。电子射束装置被配置为朝向样品208投射电子射束。电子射束装置将电子射束投射通过电子光学柱40。
在一个实施例中，电子射束装置是包括检测器240的电子射束检查装置100。这种检测器240是被配置为对响应于电子射束而从样品208发射的电子进行操作的组件的示例。
在一个实施例中，电子射束装置包括被配置为在电子射束朝向样品208的路径中对电子射束进行操作的电子光学设备。在一个实施例中，电子射束是电子射束阵列，并且电子光学装置包括与电子射束阵列相对应的电子光学元件阵列。阵列可以是被配置为操纵电子射束的多极元件(例如，多极偏转器)阵列。该阵列可以是电子光学透镜化元件阵列。透镜化元件可以包括沿着射束路径布置的两个或以上电极，并且在每个电极中，可以以围绕束波路径的孔径为特征。一个或多个电极可以为两个或以上束波路径所共用，如果不是被所有束波路径所共用。在电极中，每个束波路径可以具有对应孔径，或电极中的孔径可以具有多个对应束波路径。这种电子光学设备是被配置为对电子射束路径中的电子进行操作的组件的示例。
在一个备选实施例中，电子射束装置是光刻装置。这种光刻装置可能不包括检测器。这种光刻装置可以是书写工具。
如上文所提及的，在一个实施例中，电子射束装置是多射束装置，例如，具有以射束布置方式布置的多个束波。束波可以与射束布置中的其他束波具有所限定的位置关系。在一个备选实施例中，电子射束装置是单射束装置。
如图7所示，在一个实施例中，电子射束装置包括电子设备61。电子设备61包括有源电子器件。电子设备61被配置为使用能量来执行一个或多个功能。在一个实施例中，电子设备61包括集成电路。集成电路可以使用能量来执行一个或多个功能。在一个实施例中，电子设备61包括放大器，诸如跨阻抗放大器。跨阻抗放大器可以被配置为放大从样品208发射的电子的经测量信号。跨阻抗放大器可以连接到检测器240。在一个实施例中，电子设备61包括PIN二极管和/或数字模拟转换器(DAC)。PIN二极管可以形成检测器240的部分或甚至可以提供检测元件的部分或实际上提供检测元件。DAC可以连接到检测器240。对于多射束装置，电子设备可以包括元件阵列，这些元件可以被指派给多射束的束波中的一个束波或一束波群组，或可以被布置有呈阵列形式的类似设备，该设备阵列中的每个设备或每个设备群组被指派给束波中的一个束波或一束波群组。
如图7所示，在一个实施例中，电子射束装置包括功率源62(其还可以被称为能量源)。功率源62被配置为输出光子辐射。功率源提供呈辐射形式的能量。在一个实施例中，辐射包括光学光。在一个实施例中，功率源62包括至少一个LED。在一个实施例中，功率源62包括LED阵列。在一个备选实施例中，功率源62包括激光器。激光器可能是半导体激光器。这种激光器能够输出比LED大的功率。在一个实施例中，功率源包括激光器阵列。
如图7所示，在一个实施例中，电子射束装置包括功率转换器63(其还被称为能量转换器)。功率转换器63被配置为从源62接收辐射。功率转换器63可以包括用于从功率源62接收辐射的辐射接收表面。辐射接收表面可以面向功率源62。
在一个实施例中，功率转换器63被配置为将所接收到的辐射转换为电力(即，电功率或电能)。在一个实施例中，辐射接收表面包括至少一个光传感器。这种光传感器可以被配置为检测辐射以供转换为电能。功率转换器63可以包括光伏电池，诸如太阳能电池。在一个实施例中，功率转换器63电气连接到电子设备61。功率转换器63被配置为将电力输出到电子设备61。电子设备61使用电力来执行一个或多个功能。功率源62被配置为经由功率转换器63向电子设备61提供功率。
在一个实施例中，功率源62与功率转换器63电气隔离。本发明的实施例预期将降低电崩溃的可能性。本发明的实施例预期将减小向电子设备61提供功率的机构的复杂度。本发明的实施例预期将减少由向电子设备61提供功率的机构所占据的空间量。
如图7所示，在一个实施例中，电子设备61设在电子射束装置的高电压区域65中。高电压区域65是其中部件保持处于高压的区域。如图7所示，在一个实施例中，高压电缆650电气连接到电子设备61。术语高压被用来意指相对于地面的电势差为至少0.5kV。在一个实施例中，相对于地面的电势差为至少1kV、可选地至少2kV、可选地至少5kV、可选地至少10kV、可选地至少20kV和可选地至少30kV。在一个实施例中，相对于地面的电势差为至多50kV。
高压电路板60可以设在高电压区域65中。电子设备61可以连接到高压电路板60。电子设备61可以集成到高压电路板60中。电子设备61可以经由高压电路板60连接到高压电缆650。可替代地，电子设备61可以直接连接到高压电缆650。
如图7所示，在一个实施例中，功率转换器63设在高电压区域65中。功率转换器63可以连接到高压电路板60。功率源62设在低电压区域66中。低电压区域66是其中电部件相对于地面的电势差小于100V、可选地小于50V、可选地小于20V和可选地小于10V的区域。功率源62和功率转换器63设在电子射束装置的、处于不同电势的区域/位置中。在功率源62与功率转换器63之间提供电势差。该电势差可能为至少50V、可选地至少100V、可选地至少200V、可选地至少500V、可选地至少1kV、可选地至少2kV、可选地至少5kV、可选地至少10kV、可选地至少20kV、可选地至少30kV和可选地至少50kV。
在一个实施例中，低压电路板64设在低电压区域66中。在一个实施例中，功率源62连接到低压电路板64。在一个实施例中，低压电路板64连接到地面，例如，如所示的地面。
功率源62和功率转换器63被配置成为处于高压的电子设备61提供光能输送。本发明具体适用于需要将电子射束装置的部分提升到高压但同时还需要为有源部件提供能量的情况。电子设备61是需要能量的这种有源部件。
通过光学地输送能量，可以实现电气隔离，而无需体积庞大的类似于变压器的解决方案。通过光学地输送能量，降低了生成非想要的磁场的可能性。否则，类似于变压器的解决方案可能具有不当地影响电子射束的杂散磁场。通过光学地输送能量，与真空兼容的能量输送所用材料的设计自由度更大。
应当注意，电子光学柱通常维持在真空环境内。真空腔室设在电子光学柱周围。如果要在电子光学柱附近使用变压器，则变压器可能必须设在腔室内，这可能并不可取。不仅柱的电子光学元件附近存在非想要的磁场，而且腔室必须更大且更笨重，以容纳大量传送。
该问题的解决方案是柱的外部具有变压器。与任何电压、电流或电源一样，电气连接可能需要通过腔室壁中的馈通件进行，同时维持真空压力并且不存在破坏真空压力的风险。这样的馈通件增加了真空设计的复杂度，并且始终对真空完整性带来风险。进一步地，从变压器到电气设备的电气连接可能处于高压，这需要附加测量来避免不期望的放电以维持安全性，从而增加了设计所需的体积及其例如对诸如于9月16日提交的EP申请20196493.9所公开的馈通件之类的馈通件的复杂性。
如图7所示，在一个实施例中，高压电路板60和低压电路板64是同一衬底的不同部分。功率源62连接到衬底，并且功率转换器63连接到衬底。衬底的与功率源62和功率转换器63连接的部分彼此电气隔离。可替代地，高压电路板60和低压电路板64可以被提供为物理分开的衬底。
图8是根据本发明的实施例的电子射束装置的一部分的示意图。为了简洁起见，下文没有描述还示于图7中的图8的布置的特征。
如图8所示，在一个实施例中，电子射束装置包括控制信号发射器68。该控制信号发射器68被配置为以光子方式辐射控制信号。在一个实施例中，控制信号发射器68设在低电压区域66中。控制信号发射器68可以连接到低压电路板64。可替代地，控制信号发射器68可以连接到单独的电路板。控制信号可以是用于控制电子设备61的控制信号。例如，控制信号可以用于控制电子设备61接通、断开、以特定模式操作或根据特定设置操作。控制信号发射器68被配置为发射呈辐射形式的控制信号。在一个实施例中，控制信号发射器68连接到控制器50。控制器50被配置为控制由控制信号发射器68发射的控制信号。
如图8所示，在一个实施例中，电子射束装置包括控制信号光传感器69。控制信号光传感器69被配置为接收所辐射的控制信号。在一个实施例中，控制信号光传感器69被配置为将所辐射的控制信号转换为电控制信号。在一个实施例中，控制信号光传感器69被配置为输出电控制信号以控制电子设备61。在一个实施例中，控制信号光传感器69设在高电压区域65中。在一个实施例中，控制信号光传感器69连接到高压电路板60。可替代地，控制信号光传感器69可以连接到单独的电路板。
在一个实施例中，控制信号发射器68与控制信号光传感器69电气隔离。本发明的实施例预期将允许信号从低电压区域66传送到高电压区域65。
在一个实施例中，控制信号发射器68耦合到诸如光纤70之类的合适波导。控制信号发射器68被配置为经由光纤70发射控制信号。波导(例如，光纤70)被配置为将控制信号引导到控制信号光传感器69并且例如耦合到控制信号光传感器69。本发明的实施例预期将减少控制信号的损失。在一个实施例中，控制信号发射器68和控制信号光传感器69是被配置为发送和接收控制信号的收发器。在一个实施例中，控制信号发射器68和控制信号光传感器69被包括在光耦合器67中。光耦合器67是相对便宜的现成部件。本发明的实施例预期将降低用于控制高电压区域65中的电子设备61的机构的复杂度。本发明的实施例预期将减少制造用于控制高电压区域65中的电子设备61的机构的成本。
在一个实施例中，控制信号路径与功率/能量提供路径分离。功率源62可以与控制信号发射器68分离。功率转换器63可以与控制信号光传感器69分离。
在一个实施例中，电子射束装置包括数据信号发射器。在一个实施例中，数据信号发射器和控制信号接收器69由光收发器提供。光收发器被配置为发送和接收光信号。可替代地，可以提供数据信号发射器作为与控制信号接收器69分离的部件。
数据信号发射器被配置为以光子方式辐射数据信号。在一个实施例中，数据信号发射器设在高电压区域65中。数据信号发射器可以连接到高压电路板60。可替代地，数据信号发射器可以连接到单独的电路板。数据信号可以是来自电子设备61的数据信号。例如，数据信号可以包括由电子设备61测量到的或由电子设备61检测到的信息。数据信号是基于从电子设备61接收的数据的。数据信号发射器被配置为发射呈辐射形式的数据信号。
在一个实施例中，电子射束装置包括数据信号光传感器。在一个实施例中，数据信号光传感器和控制信号发射器68由光收发器提供。光收发器被配置为发送和接收光信号。可替代地，可以提供数据信号光传感器作为与控制信号发射器68分离的部件。
数据信号光传感器被配置为接收所辐射的数据信号。在一个实施例中，数据信号光传感器被配置为将所辐射的数据信号转换为电数据信号。在一个实施例中，数据信号光传感器被配置为输出电数据信号以供处理和/或存储。在一个实施例中，数据信号光传感器设在低电压区域66中。在一个实施例中，数据信号光传感器连接到低压电路板64。可替代地，数据信号光传感器可以连接到单独的电路板。
在一个实施例中，数据信号发射器与数据信号光传感器电气隔离。本发明的实施例预期将允许信号从高电压区域65传送到低电压区域66。在一个实施例中，相对于数据信号光传感器的位置，数据信号发射器位于电势升高的位置处。在一个备选实施例中(例如，当电子射束装置是光刻装置时)，相对于数据信号发射器的位置，数据信号光传感器位于电势升高的位置处。
在一个实施例中，数据信号发射器耦合到诸如光纤70之类的合适波导。数据信号发射器被配置为通过光纤70发射数据信号。波导(例如，光纤70)被配置为将数据信号引导到数据信号光传感器，例如，连接到数据信号光传感器。本发明的实施例预期将减少数据信号的损失。在一个实施例中，数据信号发射器和数据信号光传感器是被配置为发送和接收数据信号的收发器。在一个实施例中，数据信号发射器和数据信号光传感器被包括在光耦合器67中。在一个实施例中，数据信号传送和控制信号传送由同一光耦合器67执行。本发明的实施例预期将降低用于从高电压区域65中的电子设备61传送数据的机构的复杂度。本发明的实施例预期将减少制造如下机构的成本，该机构用于从高电压区域65中的电子设备61读出数据。如图8所示，在一个实施例中，提供数据线72用于例如通过真空腔室壁(例如，通过馈通件)在下游传输数据以供进一步处理。应当注意，数据线72或来自真空外部(即，来自真空腔室壁外部)的不同控制线可以耦合到控制信号发射器68。
在一个实施例中，数据信号路径与功率/能量提供路径分离。功率源62可以与数据信号发射器分离。功率转换器63可以与数据信号光传感器分离。
可以在任一方向上传输数据。在一个实施例中，该方法包括：在电子设备61与数据信号发射器之间传输数据信号或在电子设备61与数据信号光传感器之间传输数据信号。在一个实施例中，该方法包括：将数据信号传输到电子设备61和从电子设备61传输数据信号，其中数据信号包括去往电子设备61的入站数据信号和来自电子设备61的出站数据信号。
如上文所描述的，在一个实施例中，用于电子设备的功率从功率源62发射到功率转换器63。功率可以通过环境光学传输，而无需诸如光纤之类的任何波导。功率转换器63的较大比例的辐射接收表面可以被用来接收辐射，而不必局限于耦合到波导的表面的各部分。本发明的实施例预期将以光学方式传送较大量的功率。
在一个备选实施例中，可以提供至少一个波导用于将能量从功率源62输送到功率转换器63。波导可以减少能量损失。例如，作为功率源62的LED或激光器可以耦合到光纤，光纤的另一端耦合到功率转换器。在一个实施例中，提供多个波导以将能量从功率源62传送到功率转换器63。较大数目个波导允许传送较大功率。可以提供波导阵列，该波导阵列的一端可以与LED或激光器阵列耦合，而另一端可以设置光传感器。使用波导还可以准许遮挡功率源62与功率转换器63之间的直接视线。这可以在有限空间内准许更大的设计自由度。
如上文所描述的，在一个实施例中，控制信号和/或数据信号通过一个或多个光纤70输送。光纤70允许在高电压区域65与低电压区域66之间传送控制信号和/或数据信号，同时维持电流分离。可以使用与电流分离不同类型的连接。在一个备选实施例中，在无需光纤70的情况下，传送控制信号。在一个备选实施例中，在无需光纤70的情况下，传送数据信号。
在一个实施例中，提供一种电子射束装置的使用方法。该方法包括：朝向样品208投射电子射束。在一个实施例中，该方法包括：对电子射束路径中的电子射束或响应于电子射束而从样品208发射的电子射束进行操作。在一个备选实施例中，不执行此操作步骤。例如，当电子射束装置是书写工具时，可能不必检测从样品208发射的电子。
该方法包括：从功率源62输出光子辐射。该方法包括：在功率转换器63处接收光子辐射。该方法包括：将光子辐射转换为电力和将电力输出到电子射束装置的电子设备61。如上文所提及的，功率源62与功率转换器63电气隔离。
在一个实施例中，电子设备61的集成电路和/或跨阻抗放大器由电力供电。在一个备选实施例中，电子设备61不包括这种集成电路或跨阻抗放大器。
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令，以朱玲控制器50执行以下步骤。控制器50控制电子射束装置以朝向样品208投射电子射束。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，多极偏转器阵列)对电子射束路径中的电子射束进行操作。附加地或可替代地，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240)以对响应于电子射束而从样品208发射的电子射束进行操作。
控制器50控制功率源62以输出光子辐射。控制器50控制功率转换器63将光子辐射转换为电力，并且将电力输出到电子射束装置的电子设备61。
图9是根据本发明的实施例的电子射束装置的电子光学设备700的示意图。在一个实施例中，电子射束装置包括电子光学柱40，该电子光学柱被配置为从源射束生成束波并且朝向样品208投射束波。在一个实施例中，电子光学柱40的至少一部分被配置为在与地电势相距至少50V、可选地至少100V、可选地至少200V、可选地至少500V、可选地至少1kV的电势差下操作。
图9所示的示例性布置包括阵列衬底710、邻接衬底720和间隔件730。(注意，术语‘阵列衬底’是被用来区分衬底与本说明书中的所提及的其他衬底的术语)。在阵列衬底710中，孔径阵列711被限定为用于电子束波的路径。孔径阵列711中的孔径的数目可以与多射束布置中的子射束的数目相对应。阵列衬底710的厚度为阶梯形，使得阵列衬底710在与阵列孔径711相对应的区域中比在阵列衬底710的另一区域712中薄。在一个布置中，存在比多射束中的子射束的数目少的孔径，使得子射束路径群组穿过孔径。例如，孔径可以跨越多射束路径延伸；孔径可以是条带或狭缝。间隔件730设置在衬底710、720之间以分离衬底710、720。在阵列衬底710与邻接衬底720之间提供电势差。
在邻接衬底720中，另一孔径阵列721被限定为用于电子束波的路径。间隔件730和邻接衬底720的厚度可能为阶梯形，以在与孔径阵列721相对应的区域中比在另一区域中薄。优选地，被限定在邻接衬底720中的孔径阵列721具有与被限定在阵列衬底710中的孔径阵列711相同的图案。在一个布置中，两个衬底中的孔径阵列的图案可能不同。例如，邻接衬底720中的孔径的数目可能少于或大于阵列衬底710中的孔径的数目。在一个布置中，邻接衬底中存在单一孔径以用于多射束的子射束的所有路径。优选地，阵列衬底710和邻接衬底720中的孔径大体相互良好地对准。孔径之间的这种对准是为了限制透镜像差。
涂层可以设在阵列衬底710和/或邻接衬底720的表面上。优选地，涂层设在阵列衬底710和邻接衬底720两者上。该涂层减少表面充电，否则该表面充电可能产生不期望的射束失真。
阵列衬底710和/或邻接衬底720可以包括低体电阻材料，优选地，1欧姆或更低的材料。更优选地，阵列衬底710和/或邻接衬底720包括掺杂硅。具有低体电阻的衬底具有以下优点：因为放电电流经由块体而非例如经由薄涂层供应/排出，所以衬底不太可能会失效。
阵列衬底710和邻接衬底720中的一个衬底位于另一衬底的上游。阵列衬底710和邻接衬底720中的一个衬底相对于另一衬底带负电。优选地，相对于例如地面电势、源极或样品208的电势，上游衬底具有高于下游衬底的电势。在阵列衬底710和邻接衬底720之间可以提供5kV或更大的电势差。优选地，电势差为10kV或更大。更优选地，电势差为20kV或更大。
优选地，间隔件730设置在阵列衬底710与邻接衬底720之间，使得衬底的相对表面彼此共面。间隔件730具有面向束波的路径的内表面731。间隔件730限定了用于电子束波的路径的开口732。间隔件730具有电气绝缘性。间隔件730可以电气隔离阵列衬底710和邻接衬底720，并且可以包括陶瓷或玻璃。
导电涂层740可以被施加到间隔件730上。优选地，提供低欧姆涂层，并且更优选地，提供0.5欧姆/平方或更低的涂层。
优选地，涂层740位于间隔件的、面向带负电衬底的表面上，该带负电衬底相对于另一衬底带负电。优选地，下游衬底相对于上游衬底带负电。涂层740应当置于与带负电衬底相同的电势。涂层740优选地位于间隔件的、面向带负电衬底的表面上。更优选地，涂层740电气连接到带负电衬底。涂层740可以被用来填充间隔件730与带负电衬底之间的任何可能空隙。
在一个实施例中，电子设备61设在用于操纵电子束波的透镜组件中。在一个实施例中，电子设备61设在如下的区域(即，电子光学柱的位置)中：在该区域中，电子光学柱40被配置为在与地面电势相距至少50V、可选地至少100V、可选地至少200V、可选地至少500V、可选地在至少1kV的电势差下操作。例如，透镜组件可以是图9所描绘的物镜组件或会聚透镜组件，也可以是其一部分。诸如物镜组件之类的透镜组件还可以包括附加透镜阵列，该附加透镜阵列包括至少两个衬底，诸如控制透镜阵列。
如图10所示，透镜组件可以包括保护电阻器610。保护电阻器610可以位于诸如功率线之类的电气布线中，该电气布线将诸如上游衬底或下游衬底之类的衬底连接到功率源。该电气布线可以向衬底提供电势。保护电阻器610可以被配置为在功率线中的电容透镜中提供受控放电。因此，保护电阻器610防止对透镜组件的损坏。
进一步地，在透镜组件中，可以提供信号通信，以实现进出透镜组件(特别是透镜组件的元件，诸如衬底(例如，上游衬底或下游衬底)或检测器240)的数据传输。检测器240可以是检测器阵列。
如图10所示，在一个实施例中，保护电阻器610电气连接到第一电路板621，该第一电路板例如经由连接器630电气连接邻接衬底720。第一电路板621可以包括诸如陶瓷的材料，该材料具有良好的介电强度和热传导且在真空环境中具有低释气率。透镜组件可以包括连接器，该连接器被配置为将阵列衬底710和/或邻接衬底720电气连接到第一电路板621。在一个布置中，保护电阻器610可以是第一电路板621的集成元件。
如图10所示，在一个实施例中，透镜组件还包括第二电路板622，该第二电路板622例如通过诸如连接电线之类的连接器电气连接到阵列衬底710。高压电缆650电气连接到第一电路板621。可以使用诸如焊料之类的连接材料800来进行连接。电缆650提供了将电势施加到衬底(例如，邻接衬底720)的手段。在某些设计中，电势可以施加到整个衬底，施加到衬底中具有不同电势的不同元件，并且动态施加到整个衬底或动态施加到衬底内的元件。第二电路板622和上游衬底710可以连接到高压电缆650。另外，电缆650可以将数据传输到透镜组件和/或从透镜组件传输数据。
图10的示例性透镜组件包括连接器630，用于将邻接衬底720电气连接到第一电路板621。连接器630由电气绝缘材料631围绕。绝缘材料631的介电强度可以为25kV/mm或更大，优选地，100kV/mm或更大，更优选地，200kV/mm或更大。使用电气绝缘材料则减少了放电事件的发生。
连接器630可以是电线，并且可以形成电线接合连接。间隔件730可以限定连接开口，连接器630可以穿过该连接开口，例如，连接到邻接衬底或下游衬底。因此，第一电路板621和/或保护电阻器610可以设在间隔件730的、与邻接衬底720相对的一侧上。绝缘材料631可以填充间隔件730中的连接器开口。在一个布置中，保护电阻器可以在第一电路板中，例如，作为第一电路板的集成元件。
尽管图10示出了物镜组件，但这些特征可能包括在诸如会聚透镜组件之类的另一透镜组件中。这种透镜组件可以具有透镜阵列，如图5和图6所示出和描述的会聚透镜阵列231。
如图10所示，在一个实施例中，透镜组件包括检测器设备240内所包括的检测器，该检测器设备可以采取衬底或板的形式。检测器可以如稍后所描述的在检测器设备240的部分处采用与射束路径(未示出)相对应的阵列的形式。检测器设备240可以被包括在检测器组件中。检测器组件可以包括电子设备61。可替代地，电子设备61可以包括检测器和可选地检测器设备240的部件。在一个实施例中，检测器组件集成在被配置为将电子射束聚焦在样品208上的物镜组件中。检测器可以包括硅，优选地，检测器大体包括硅，检测器设备240还可以如此(包括硅，优选地，大体包括硅)。检测器(例如，作为检测器元件的检测器阵列)可以被配置为检测从样品208发射的信号电子。检测器元件可以与每个子射束路径相关联。检测器阵列可以采取于2020年7月提交的2019P00407EP中所描述和描绘的检测器阵列的形式和功能，其中所描述的此类检测器阵列在此关于不同检测器阵列的形式通过引用并入。优选地，检测器的至少部分与物镜阵列和/或与物镜阵列相邻和/或集成；例如，检测器阵列与邻接衬底720相邻或集成。在其中检测器与邻接衬底720邻接的布置中，包括检测器在内的平面检测器设备可以紧固到邻接衬底720。
在图10所描绘的布置中，检测器阵列经由邻接衬底720电气连接。因此，检测器阵列经由邻接衬底720以信号方式连接。因此，检测器阵列可以经由第一电路板621(其可以是陶瓷)、连接器630和电缆650连接。
在图10所描绘的布置中，检测器组件可以包括高压电路板60(本文中还称为检测电路板)。检测电路板电气连接到检测器阵列。在图10中，邻接衬底720电气连接到第一电路板621，并且检测器阵列连接到检测电路板。可替代地，电路板中的一个电路板可以电气连接到邻接衬底720和检测器阵列两者。例如，高压电路板60可以优选地电气耦合到检测器设备240。检测器设备240可以以小间隙与邻接衬底720隔开。检测器设备240不会与邻接衬底720直接电气接触。
检测器组件可以包括陶瓷。优选地，检测器组件包括检测电路板中的陶瓷材料。更优选地，检测电路板包括陶瓷电路板。
如图10所示，在一个实施例中，电子射束装置包括热调节器71。可以对诸如物镜组件之类的透镜组件的至少部分进行热调节。因此，可以对物镜组件的诸如上游衬底、下游衬底和检测组件之类的元件进行热调节。因此，可以对检测器、检测器设备和检测电路板进行热调节。在一个实施例中，热调节器71被配置为对高压电路板60进行热调节。在一个实施例中，高压电路板60由导热材料制成。热调节器71经由高压电路板60对电子设备61进行热调节。由于检测器包括有源电子器件，所以其可以生成热量。因为检测器为热源，所以优选的是将检测器设备240与邻接衬底720隔开。可以降低检测器加热邻接衬底720的风险。优选地，热调节可以主动通过冷却来实现。可以对检测电路板进行主动冷却。如果检测电路板包括陶瓷，则对检测电路的冷却还可以经由物镜组件的元件的热传导来冷却物镜组件的其他部分，该物镜组件包括诸如陶瓷之类的高热导率材料。对于其中检测器设备240与邻接衬底720隔开的布置，经由检测电路板对检测器设备240进行主动冷却可能有助于抑制通过检测器设备240向邻接衬底720施加的任何热量负载。物镜组件的可以被冷却的其他部分包括检测器组件、阵列衬底710和邻接衬底720中的一个或两个衬底、以及第一电路板621和第二电路板622，这些电路板各自可以包括陶瓷材料(从而方便热调节，因此方便冷却)。在冷却检测器组件时，检测器设备240、检测器和其检测器元件可以由于通过检测电路板的热导率而被冷却。在另一布置中，除了检测电路板的主动热调节以外或代替检测电路板的主动热调节，还对检测器设备240(可选地，检测器)进行主动冷却。
如图10所示，功率源62设在低电压区域66中。功率源62被配置为输出辐射。在一个实施例中，功率转换器63设在高电压区域65中。功率转换器63可以连接到检测电路板。功率转换器63被配置为从功率源62接收辐射，将所接收到的辐射转换为电力并且将电力输出到电子设备61。功率源62与功率转换器63电气隔离。
在一个实施例中，电子设备61包括或是被配置为从检测器240读出数据的芯片。芯片可以是与检测器240集成的检测器芯片。检测器芯片可以位于射束路径中。检测器芯片可以经由与检测器240电气接触的高压电路板60电气连接到功率转换器63。检测器芯片可以经由与检测器240通信的高压电路板60而以信号方式连接到控制信号光传感器69。在一个实施例中，电子设备61包括至少一个电路元件，诸如需要电力而工作的放大器。该放大器与检测器240数据通信。在一个实施例中，放大器与检测器240的检测器元件中的一个检测器元件数据通信。
用以将信号传输到检测器或从检测器传输信号的连接可以经由用于数据输送的电气连接或玻璃纤维提供。通过电气绝缘，玻璃纤维连接实现以地面电势进行的检测器控制和数据处理。因此，与经由电气连接相比，经由玻璃纤维来进行的信号通信需要较少的绝缘材料。例如，可提供玻璃纤维连接以将数据输送到检测电路/从检测电路输送数据。如图10所示，在一个实施例中，可以提供光耦合器67，用于输送来自检测电路板的信号。光耦合器67可以被适配到检测电路板，以用于连接到光纤，例如，玻璃纤维。
如图10所示，在一个实施例中，检测电路板被配置为经由光纤70传输和/或接收信号通信。下游衬底经由绝缘电线630与第一电路板621电气连接。因此，物镜具有信号通信，该信号通信经由光纤70与检测器阵列连接，并且经由电缆650与下游衬底连接。
检测器240可以形成电子光学柱的部分，诸如图1至图6中的任一图的电子光学柱40。电子光学柱40可以被配置为由源射束生成束波并且将束波朝向样品208投射。检测器240可以面向样品208设置，并且被配置为检测从样品208发射的电子。检测器240可以包括电流检测器阵列。去往检测器阵列的信号通信可以包括经由光纤的信号通信，该光纤可以包括在物镜组件中。电子光学系统可以包括电子光学柱40。电子光学系统还可以包括被配置为发射电子射束的源201。
本发明还可以具有电子光学柱或包括电子光学柱的装置中的其他应用。这些应用位于高功率区域处，并且需要来自低电压区域的功率信号或数据供应。高电压区域与低电压区域之间可能存在压力差，例如，这些区域可以是真空腔室壁的任一侧。
图11是根据本发明的实施例的电子射束装置的部分的示意图。如图11所示，在一个实施例中，电子射束装置包括电容式传感器77。电容式传感器77被配置为测量与诸如表面之类的参考点相距的距离。在图11所示的布置中，参考点是样品208的顶部表面。可替代地，参考点可以是载物台或电子射束装置的例如面向电容式传感器的另一部分。在一个实施例中，电容式传感器77连接到电子光学柱40的电子光学组件。电容式传感器77被配置为测量距离，诸如例如，电子光学组件在样品208上方的高度。
在一个实施例中，电容式传感器77包括电子设备61。电容式传感器77位于电子射束装置的高电压区域65中。电容式传感器77操作以感测真空压力环境中的距离。电容式传感器77位于限定真空的真空腔室内。功率源62从低电压区域66为电容式传感器77供电。低电压区域可能位于压力相对较高的环境(例如，周围环境)中。
在一个实施例中，功率转换器电气连接到电子设备61。在一个实施例中，功率转换器63和电子设备61被集成到同一电路板(未示出)中。在一个实施例中，功率源62被集成到同一电路板中。可替代地，功率源62可以设在不同的电路板上。在一个实施例中，电子设备包括或是包括电气部件的芯片。
在一个实施例中，电容式传感器77被配置为使用具有高阻抗放大器电路的差分测量。具有高阻抗放大器电路的差分测量可以整体地或部分地包括在电子设备61的芯片上。如图11所示，在一个实施例中，电容式传感器77包括以差分对布置的两个传感器72a、72b。传感器72a的感测电极74a和传感器72b的感测电极74b由AC电流源驱动。在一个实施例中，电子设备61包括两个电流源。在一个实施例中，电流源彼此异相180度。在一半循环期间，电流在一个方向上流动通过传感器72a和传感器-目标电容75a、通过样品208、通过传感器-目标电容75b、并且通过传感器72b。在下一半循环期间，电流在反向方向上流动。
在一个实施例中，放大器/缓冲器对传感器72a、72b的原始输出电压进行放大，以生成相应输出测量信号以供进一步处理。输出还可以被反馈回到防护电极73a、73b。在一个实施例中，防护电极73a、73b被安装在绝缘层76上。测量信号可以分别输入到同步检测器电路。在一个实施例中，电子设备61包括放大器/缓冲器。在一个实施例中，热调节器被配置为对电容式传感器77进行热调节。
在一个实施例中，电容式传感器77接近样品208的位置。在一个实施例中，电容式传感器77面向样品208。在一个实施例中，电容式传感器77与电子光学柱40的接近样品208的部分相关联。在一个实施例中，电容式传感器77位于电子光学柱40的接近样品208的部分上。
图12是根据本发明的实施例的电子射束装置的一部分的示意图。如图12所示，在一个实施例中，电子射束装置包括诸如射束测量传感器78之类的传感器，该传感器可以位于用于支撑样品208的载物台上或包括该载物台的一部分。在一个实施例中，射束测量传感器78包括电子设备61。射束测量传感器78处于电子射束装置的高电压区域65中。在一个实施例中，测量传感器78设在电子源201的下游。例如，射束测量传感器78可以连接到图2所示的电子光学柱40的射束形成器阵列372或射束限制孔径阵列321。可替代地，射束测量传感器78可以连接到图3所示的电子光学柱40的上部射束限制器252或射束成形限制器242、或与图5所示的布置的会聚透镜阵列231相关联的射束限制孔径阵列。可替代地，射束测量传感器78可以连接到另一部件或独立于例如图2和图3所示的部件而被提供。功率源62从低电压区域66为射束测量传感器78供电。
如上文所提及的，在一个实施例中，电子射束装置包括用于支撑样品208的载物台。在一个实施例中，诸如射束测量传感器78之类的传感器位于载物台中。在一个实施例中，诸如射束测量传感器78之类的传感器被定向为面对朝向电子光学柱40的方向。在一个实施例中，射束测量传感器78位于载物台的表面中。在一个实施例中，传感器(例如，射束测量传感器78)背离样品208的位置。
在一个实施例中，射束测量传感器78被配置为测量诸如电子射束(多个)的电流之类的特性。在一个实施例中，射束测量传感器78包括射束测量控制器82。在一个实施例中，射束测量传感器78包括一系列射束特性传感器79、80、81。
在该示例中，该系列射束特性传感器包括中心传感器79，该中心传感器79包括法拉第(Faraday)杯。当所有束波被偏转到中心传感器79中时，测量电子束波的总电流。中心传感器79的测量的测量信号被引导到射束测量控制器82，并且可以在射束测量控制器82中进行显示、存储和/或进一步评价。
另外，中心传感器79可以被用于测量个别束波的射束特性的若干个别传感器80、81包围。为了测量个别束波的射束特性，个别束波被偏转到个别传感器80、81中的一个传感器上。个别传感器80、81的测量结果的测量信号被引导到射束测量控制器82，并且可以在射束测量控制器82中进行显示、存储和/或进一步评价。
在一个实施例中，以下各项中的一项或多项需要能量来工作：射束测量控制器82、中心传感器79和个别传感器80、81。如图12所示，在一个实施例中，电子设备61连接到以下各项中的一项或多项：射束测量控制器82、中心传感器79和个别传感器80、81。在一个实施例中，电子设备61包括以下各项中的一项或多项：射束测量控制器82、中心传感器79和个别传感器80、81。在一个实施例中，热调节器被配置为对射束测量传感器78进行热调节。
图13是根据本发明的实施例的电子设备61的示意图。在图13所示的示例中，电子设备61包括被配置为操纵朝向样品208投射的电子束波的操纵器设备。在一个实施例中，操纵器设备20包括平面衬底98。平面衬底98设有贯通开口阵列92。在一个实施例中，贯通开口92以行和列规则布置，这些行和列可以例如以直线性布置或六边形布置相对于彼此成角度。在一个备选实施例中，贯通开口92以不规则方式布置。贯通开口92被布置为用于使相应电子束波穿过它。每个贯通开口92设有多个电极97。电极97可以包围贯通开口92。每个贯通开口92与其电极97形成例如用于使束波偏转的个别多极偏转器91。在使用中，多极偏转器91设有可调整电压以用于个别地调整横穿贯通开口92中的一个贯通开口的束波的轨迹或路径，例如，用于为每个个别束波提供像散校正。如图13所示，在一个实施例中，每个多极偏转器91设有八个电极。然而，电极的数目可能少于8或多于8，例如，10个、12个或20个。
电子设备61的操纵器设备包括例如用于校正束波的任何像散的静电多极偏转器阵列91。多极偏转器阵列91位于高电压区域65(例如，其上描绘有多极偏转器91的衬底)中。多极偏转器阵列91从例如远离衬底的低电压区域66由功率源62供电。在一个实施例中，热调节器被配置为对多极偏转器阵列91进行热调节。
多极偏转器阵列91可以是本发明的实施例中的任一实施例的电子射束装置的一部分。例如，在一个实施例中，多极偏转器阵列91位于图3所示的电子光学柱40的上部射束限制器252和射束成形限制器242之间。在一个备选实施例中，多极偏转器阵列91位于图5所示的电子光学柱40的会聚透镜阵列231和检测器240之间。在一个备选实施例中，多极偏转器阵列91被包括在图2所示的电子光学柱40的源转换器320中。
多个电子光学系统可以被包括在电子光学系统阵列中。优选地，电子光学系统阵列的电子光学系统被配置为将相应多射束同时聚焦到同一样品208的不同区域上。
对可控制为以某种方式操纵带电粒子射束的部件或这些部件或元件的系统的引用包括：配置控制器或控制系统或控制单元以控制部件以按所描述的方式操纵带电粒子射束，并且可选地，使用其他控制器或设备(例如，电压供应和/或电流供应)以控制部件以按这种方式操纵带电粒子射束。例如，电源可以电气连接到一个或多个部件以在控制器或控制系统或控制单元的控制下将电势施加到部件，诸如(非限制列表中的)控制透镜阵列250、物镜阵列241、会聚透镜231、校正器、准直器元件阵列271和扫描偏转器阵列260。诸如载物台之类的可致动部件可以是可控制的，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致动诸如射束路径之类的其他部件，因此相对于诸如射束路径之类的其他部件移动。
本文中所描述的各实施例可以采取沿着射束或多射束路径以阵列布置的一系列孔径阵列或电子光学元件的形式。这样的电子光学元件可以是静电的。在一个实施例中，例如，样品之前的子射束路径中的、从射束限制孔径阵列到最后一个电子光学元件的所有电子光学元件都可以是静电的，和/或可以呈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、上和下、上方和下方等的引用应当被理解为是指撞击在样品208上的电子射束或多射束的(通常而非始终垂直)上游方向和下游方向。因此，对上游和下游的引用旨在是指独立于任何当前重力场相对于射束路径的方向。
根据本公开的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、或生成样品的映射的图像的工具。评估工具的示例是检查工具(例如，用于识别缺陷)、复验工具(例如，用于分类缺陷)和量测工具、或能够执行与检查工具、复验工具或量测工具(例如，量测检查工具)相关联的评估功能性的任何组合的工具。电子光学柱40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射束光刻工具的部分。本文中对工具的任何引用都旨在涵盖设备、装置或系统，该工具包括可以并置也可以不并置甚至可以位于分开的场所中的各种部件，尤其是例如用于数据处理元件的各种部件。
术语“子射束”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拆分母辐射射束而从母辐射射束衍生的任何辐射射束。术语“操纵器”被用来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意指电子光学器件。
虽然已结合各种实现例对本发明进行描述，但根据本说明书的考虑和本文中所公开的本发明的实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员而言是显而易见的。本说明书和示例仅被视为示例性的，其中本发明的真正范围和精神由以下权利要求和条款指示。
提供了以下条款。
条款1：一种带电粒子装置，包括光学柱并且被配置为通过光学柱朝向样品投射带电粒子射束，所述带电粒子装置包括：组件，被配置为对所述带电粒子射束中的带电粒子或响应于所述带电粒子射束而从所述样品发射的带电粒子进行操作；电子设备；功率源，被配置为输出光子辐射；以及功率转换器，被配置为从所述功率源接收光子辐射、将所接收到的所述光子辐射转换为电力、并且将所述电力输出到所述电子设备；其中所述功率源与所述功率转换器电气隔离。
条款2：一种带电粒子装置，包括光学柱并且被配置为通过所述光学柱朝向样品投射带电粒子射束，所述带电粒子装置包括电子设备，理想情况下，包括集成电路和/或放大器；功率源，被配置为输出光子辐射；以及功率转换器，被配置为从所述功率源接收光子辐射、将所接收到的所述光子辐射转换为电力并且将所述电力输出到所述电子设备；其中所述功率源与所述功率转换器电气隔离。
条款3：根据条款2所述的带电粒子装置，包括组件，所述组件被配置为对所述带电粒子射束中的带电粒子或响应于所述带电粒子射束而从所述样品发射的带电粒子进行操作。
条款4：根据条款1或3所述的带电粒子装置，其中所述组件是检测器组件，所述检测器组件被配置为检测响应于所述带电粒子射束而从所述样品发射的带电粒子。
条款5：根据条款4所述的带电粒子装置，其中所述检测器组件包括所述电子设备。
条款6：根据条款4或5所述的带电粒子装置，其中所述检测器组件集成在物镜组件中，所述物镜组件被配置为将所述带电粒子射束聚焦在所述样品上。
条款7：根据任一前述条款所述的带电粒子装置，其中所述光学柱被配置为从源带电粒子射束生成带电粒子束波，并且将所述束波朝向所述样品投射。
条款8：根据任一前述条款所述的带电粒子装置，其中所述光学柱的至少一部分被配置为在与地电势相距至少50V的电势差下操作。
条款9：根据任一前述条款所述的带电粒子装置，其中所述电子设备设在所述光学柱的如下位置处，在所述位置处，所述光学柱被配置为在与地电势相距至少50V的电势差下操作。
条款10：根据任一前述条款所述的带电粒子装置，其中所述功率源和所述电子设备设在所述带电粒子装置的处于不同电势的位置中。
条款11：根据任一前述条款所述的带电粒子装置，其中所述功率源包括选自由以下各项组成的组中的至少一项：激光器和LED。
条款12：根据任一前述条款所述的带电粒子装置，其中所述功率转换器包括光伏电池。
条款13：根据任一前述条款所述的带电粒子装置，包括控制信号发射器，被配置为以光子方式辐射控制信号；以及控制信号光传感器，被配置为接收所述控制信号、将所述控制信号转换为电控制信号、并且输出所述电控制信号以控制所述电子设备；其中所述控制信号发射器与所述控制信号光传感器电气隔离。
条款14：根据条款13所述的带电粒子装置，其中所述控制信号发射器和所述控制信号光传感器包括在光耦合器中。
条款15：根据条款13或14所述的带电粒子装置，其中所述功率源与所述控制信号发射器分离，所述功率转换器与所述控制信号光传感器分离。
条款16：根据条款13或14所述的带电粒子装置，其中所述功率源包括控制信号发射器，所述功率转换器包括所述控制信号光传感器。
条款17：根据任一前述条款所述的带电粒子装置，包括：数据信号发射器，被配置为以光子方式辐射数据信号；以及数据信号光传感器，被配置为接收所述数据信号、并且将所述数据信号转换为电数据信号；其中所述数据信号发射器与所述数据信号光传感器电气隔离。
条款18：根据条款17所述的带电粒子装置，其中相对于所述数据信号光传感器的位置，所述数据信号发射器位于光传感器电势升高的位置处。
条款19：根据条款17或18所述的带电粒子装置，其中所述数据信号发射器被电气连接到所述电子设备，所述数据信号是基于从所述电子设备接收的数据的。
条款20：根据条款17至19中任一项所述的带电粒子装置，其中所述数据信号发射器和所述数据信号光传感器被包括在光耦合器中。
条款21：根据条款17至20中任一项所述的带电粒子装置，其中所述功率源与所述数据信号光传感器分离，并且所述功率转换器与所述数字信号发射器分离。
条款22：根据条款17至20中任一项所述的带电粒子装置，其中所述功率源包括所述数据信号光传感器，并且所述功率转换器包括所述数字信号发射器。
条款23：根据任一前述条款所述的带电粒子装置，包括热调节器，所述热调节器被配置为对所述电子设备进行热调节。
条款24：根据任一前述条款所述的带电粒子装置，其中所述功率源连接到衬底，并且所述功率转换器连接到所述衬底。
条款25：根据条款24所述的带电粒子装置，其中所述衬底的所述功率源和所述功率转换器所处的所述部分彼此电气隔离。
条款26：根据任一前述条款所述的带电粒子装置，其中所述电子设备被包括在传感器中。
条款27：根据条款26所述的带电粒子装置，其中所述传感器是电容式传感器，被配置为测量所述带电粒子检查装置的带电粒子光学部件相对于表面的位置。
条款28：根据条款27所述的带电粒子装置，其中所述电容式传感器接近所述样品的位置。
条款29：根据条款28所述的带电粒子装置，其中所述电容式传感器面向所述样品。
条款30：根据条款27至29中任一项所述的带电粒子装置，其中所述电容式传感器与所述光学柱的接近所述样品的部分相关联。
条款31：根据条款30所述的带电粒子装置，其中所述电容传感器位于所述光学柱的接近所述样品的所述部分上
条款32：根据条款26至31中任一项所述的带电粒子装置，其中所述传感器被配置为测量所述带电粒子射束的电流。
条款33：根据条款26至32中任一项所述的带电粒子装置，包括用于支撑所述样品的载物台。
条款34：根据条款33所述的带电粒子装置，其中所述传感器位于所述载物台中。
条款35：根据条款33或34所述的带电粒子装置，其中传感器被定位成面向朝向所述光学柱的方向。
条款36：根据条款33至35中任一项所述的带电粒子装置，其中所述传感器位于所述载物台的表面中。
条款37：根据条款33至36中任一项所述的带电粒子装置，其中所述传感器远离所述样品的所述位置。
条款38：根据任一前述条款所述的带电粒子装置，其中所述带电粒子装置是被配置为使用所投射的所述带电粒子射束检查所述样品的带电粒子检查装置。
条款39：根据任一前述条款所述的带电粒子装置，其中所述电子设备包括在带电粒子光学设备中，所述带电粒子光学设备被配置为在所述带电粒子射束朝向所述样品的路径中对所述带电粒子射束进行操作。
条款40：根据条款39所述的带电粒子装置，其中所述带电粒子射束是带电粒子射束阵列，并且所述带电粒子光学设备包括与所述带电离子射束阵列相对应的带电粒子光学元件阵列。
条款41：根据条款40所述的带电粒子装置，其中所述带电粒子光学元件阵列是多极偏转器阵列。
条款42：一种使用带电粒子装置的方法，所述方法包括：向样品投射带电粒子射束；对所述带电粒子射束路径中的所述带电粒子射束或响应于所述带电粒子射束从所述样品发射的所述带电粒子射束进行操作；从功率源输出光子辐射；在功率转换器处接收所述光子辐射，所述功率源与所述功率转换器电气隔离；将所述光子辐射转换为电力；以及将所述电力输出到所述带电粒子装置的电子设备。
条款43：一种为带电粒子装置的部件供电的方法，所述方法包括：从功率源发射光子辐射；在功率转换器处接收所述光子辐射，所述功率源与所述功率转换器电气隔离；将所述光子辐射转换为电力；以及使用所述电力为电子设备的集成电路和/或放大器供电。
条款44：根据条款42或43所述的方法，包括：从控制信号发射器以光子方式辐射控制信号；在控制信号光传感器处接收所述控制信号，所述控制信号发射器与所述控制信号光传感器电气隔离；将所述控制信号转换为电控制信号；以及使用所述电控制信号控制所述电子设备。
条款45：根据条款42至44中任一项所述的方法，包括：从数据信号发射器以光子方式辐射数据信号；在数据信号光传感器处接收所述数据信号，所述数据信号发射器与所述数据信号光传感器电气隔离；以及将所述数据信号转换为电数据信号。
条款46：根据条款45所述的方法，还包括：在所述电子设备与所述数据信号发射器或所述数据信号光传感器之间电气传输所述电数据信号。
条款47：根据条款45或46所述的方法，还包括：向所述电子设备传输数据信号和从所述电子设备传输数据信号，其中所述数据信号包括去往所述电子设备的入站数据信号和来自所述电子设备的出站数据信号。
以上描述旨在说明，而非限制。因此，对于本领域的技术人员而言，显而易见的是，在没有背离下文所提出的权利要求的范围的情况下，可以根据描述进行修改。

Claims (15)

1.一种带电粒子装置，包括光学柱并且被配置为通过所述光学柱朝向样品投射带电粒子射束，所述带电粒子装置包括：
电子设备；
功率源，被配置为输出光子辐射；以及
功率转换器，被配置为从所述功率源接收光子辐射、将所接收到的光子辐射转换为电力、并且将所述电力输出到所述电子设备；
其中所述功率源与所述功率转换器电气隔离。
2.根据任一前述权利要求所述的带电粒子装置，其中所述功率源和所述电子设备设置在所述带电粒子装置的处于不同电位的位置中。
3.根据任一前述权利要求所述的带电粒子装置，其中所述功率源包括选自由以下各项组成的组中的至少一项：激光器和LED。
4.根据任一前述权利要求所述的带电粒子装置，其中所述功率转换器包括光伏电池。
5.根据任一前述权利要求所述的带电粒子装置，包括：
控制信号发射器，被配置为以光子方式辐射控制信号；以及
控制信号光传感器，被配置为接收所述控制信号，将所述控制信号转换为电控制信号，并且输出所述电控制信号以控制所述电子设备；其中所述控制信号发射器与所述控制信号光传感器电气隔离。
6.根据权利要求5所述的带电粒子装置，其中所述功率源与所述控制信号发射器分离，并且所述功率转换器与所述控制信号光传感器分离。
7.根据任一前述权利要求所述的带电粒子装置，包括：
数据信号发射器，被配置为以光子方式辐射数据信号；以及
数据信号光传感器，被配置为接收所述数据信号，并且将所述数据信号转换为电数据信号；
其中所述数据信号发射器与所述数据信号光传感器电气隔离。
8.根据权利要求7所述的带电粒子装置，其中相对于所述数据光信号传感器的位置，所述数据信号发射器处于电位升高的位置处。
9.根据权利要求7或8所述的带电粒子装置，其中所述数据信号发射器电气连接到所述电子设备，所述数据信号是基于从所述电子设备接收的数据的。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的带电粒子装置，其中所述功率源与所述数据信号光传感器分离，并且所述功率转换器与所述数字信号发射器分离。
11.根据任一前述权利要求所述的带电粒子装置，其中所述功率源连接到衬底，并且所述功率转换器连接到所述衬底。
12.根据前述任一项所述的带电粒子装置，包括组件，所述组件被配置为对所述带电粒子射束中的带电粒子或响应于所述带电粒子射束而从所述样品发射的带电粒子进行操作。
13.根据权利要求12所述的带电粒子装置，其中所述组件是检测器组件，所述检测器组件被配置为检测响应于所述带电粒子射束从所述样品发射的带电粒子。
14.根据权利要求13所述的带电粒子装置，其中所述检测器组件包括所述电子设备，并且可选地，其中所述检测器组件被集成在物镜组件中，所述物镜组件被配置为将所述带电粒子射束聚焦在所述样品上。
15.根据任一前述权利要求所述的带电粒子装置，其中所述光学柱被配置为由源带电粒子射束生成带电粒子。
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