TW202205336A - 具有多源系統和多射束粒子顯微鏡的粒子束系統 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露一種具多源系統的粒子束系統。該多源系統包含一電子發射器陣列，其作為一粒子多源。在此多源系統中，該等各種發射器之該等非均質發射特性係藉助粒子光學組件（其可藉助MEMS技術生產），為了後續粒子光學成像而校正或預校正。該等個別粒子束之射束電流可在該多源系統中調整。

Description

具有多源系統和多射束粒子顯微鏡的粒子束系統
本發明係關於採用多重粒子束操作的粒子束系統。
就像單射束粒子顯微鏡，多射束粒子顯微鏡可用於在微觀尺度上分析物件。舉例來說，物件之影像（其代表該物件之表面）可使用這些粒子顯微鏡記錄。如此，例如可分析該表面之該結構。儘管在單射束粒子顯微鏡中，帶電粒子（諸如，例如電子、正子（Positron）、μ介子（Muon）、或離子等）之單粒子束係用於分析該物件，但在多射束粒子顯微鏡中，複數個粒子束係用於此目的。該等複數個粒子束（亦稱為束（Bundle））係同時在該物件之該表面處導向，因此相較於相同時段內的單射束粒子顯微鏡，可取樣和分析該物件之該表面之顯著更大面積。
WO 2005/024 881 A2揭露一種形式為電子顯微鏡系統的多個粒子束系統，其採用多重電子束操作以掃描待使用平行的一束電子束進行檢驗的物件。該束電子束係由在具有多重開口的多孔徑板處導向的電子源所產生的電子束所產生。該電子束之該等電子之一部位撞擊該多孔徑板並在其被吸收，而該射束之另一個部位通過該多孔徑板中的該等開口，所以電子束係在每個開口之下游的該射束路徑中塑形，前述電子束之該橫截面係由該開口之該橫截面所界定出。再者，在該多孔徑板之上游及/或下游的該射束路徑中，所提供的適當所選擇電場具有的效應在於，該多孔徑板中的每個開口皆用作通過該開口的該電子束上的透鏡，所以該等電子束係聚焦在與該多孔徑板有距離處的平面中。該平面（其中形成該等電子束之該等焦點）係由下游光學單元成像到待檢驗的該物件之該表面上，使得該等個別電子束以作為主射束的聚焦方式撞擊該物件。在其，其產生從該物件發出的交互作用產物（如反向散射電子或二次電子），其係塑形以形成二次射束並係由進一步光學單元在偵測器處導向。在其，該等二次射束之每個皆撞擊分開的偵測器元件，使得由前述偵測器元件所偵測到的該等電子強度，提供與該對應主射束撞擊該物件處的該位置處的該物件相關的資訊。該束主射束係在該物件之該表面上面進行系統化掃描，以便以掃描電子顯微鏡慣用的該方式產生該物件之電子顯微圖片。
在所說明的該多個粒子束系統中，高解析度和高處理量係對於實務上的該令人滿意且成功的使用高度相關。在此情境中，尤其有必要設定該等粒子束之該強度。
US 2017/0025241 A1揭露一種多射束粒子束系統，其中該等粒子束內的該電流密度為可變。具體而言，文中該輻照度（Irradiance）係在多射束甚至係從該主電子束形成之前設定。為設定該輻照度，如根據US 2017/0025241 A1使用雙重準直儀，前述雙重準直儀係直接設置在該射束方向上的該電子源之下游。藉由變化該雙重準直儀之該透鏡激發，可變化通過該雙重準直儀之下游的多孔徑板中的該等開口的該等電子之該電流密度。
然而，若所利用粒子束之該數量係進一步增加，則該以上所說明多射束粒子束系統到達其極限。甚至為了得到用於該等個別射束的足夠射束電流，有必要使用來自該粒子源的盡可能多的粒子。然而，在那種情況下，該粒子源之該發射特性變得更重要，更確切而言即該整個所利用發射角上面的該發射特性之該均勻度。當使用相對較大發射角時，如熱場發射（Thermal Field Emission，TFE）源之粒子源之該發射特性不再為貫穿均勻。因此，在對應粒子束系統中，多孔徑板處的該輻照度隨後亦不再為貫穿均勻，且在不同個別射束中的該等電流密度方面有相對較大變化。然而，在多粒子檢測系統之該情況下，進而係在該等各種個別射束之間的該等電流強度方面只有較小變化的系統要求（其通常係小於百分之幾），以使該多影像場之所有個別影像場係採用每像素粒子或電子之等效數量進行掃描。舉例來說，這是得到具大致相同亮度的個別影像的先決條件。
因此，使用具較大發射角的粒子源，及同時對每個別射束的該電流的顯著需求，在由於該變化發射特性採用多射束粒子束系統操作的檢測系統之該情況下代表挑戰。
此外，已有使用多源操作的多射束粒子束系統。這種方法亦增加可用於該多射束粒子束系統的個別粒子束之該數量。原則上，光電陰極（Photocathode）和冷場發射器陣列（cold Field Emitter Array，cold FEA）係已知為多源。然而，使用光電陰極之缺點在於這些具有不穩定發射特性、短使用壽命、和低亮度。對照下，冷場發射器陣列具有相對較高亮度和較小虛擬源大小。此外，其可藉助微結構技術中慣用的方法生產，如微影方法與後續蝕刻及/或沉積方法之該組合（MEMS技術；微機電系統技術）。然而，冷場發射器陣列之該發射特性仍為不均勻，且難以生產用於具可再現特性和規格的該發射的該等個別尖端，特別是考慮到其發射特性、考慮到其整體電流、並考慮到其虛擬源直徑。
US 2014/0057212 A1揭露一種採用多重個別粒子束操作的微影系統。其不包含一多源，而是一單源。
US 2016/0111251 A1揭露一種同樣採用單源而非採用多源操作的多射束電子顯微鏡。而且，揭露用於像場曲率（Field curvature）校正的不同選項。
DE 10 2014 008 083 A1揭露一種具單源的粒子束系統。揭露用於射束塑形的多孔徑板之各種設置，特別是揭露用於產生多極場的場產生器。
US 2012/0295203 A1揭露一種採用單源操作的微影系統。在接近該來源的該區域中，揭露一具用於設定交叉點（Cross over）之該相對定位的連續個別透鏡的兩階段系統。
US 2014/0042334 A1揭露一種具單源的微影系統。
US 8,618,496 B2揭露用於操控個別粒子束的各種場產生器。未揭露任何多源系統。
WO 2007/028595 A2揭露一種具單源的粒子束系統。揭露各種多孔徑板設置，其中使用亦係由具彎曲表面並因此彼此距離變化的板材進行。
US 2013/0344700 A1揭露一種採用單源操作的一進一步微影系統。
US 8,384,051 B2揭露一種採用單源操作的一進一步微影系統。該所引述文獻著重於有關偵測的問題。
WO 2005/024881 A2揭露一種採用單源操作的多個粒子束系統。揭露多孔徑板之各設置，並討論影像場效應校正之多個態樣。
所以，本發明之目的係提供一種採用多重個別射束操作的粒子束系統，該粒子束系統確保該等個別射束之良好射束均勻度，即使使用係由大量個別射束及（同時）用於每個別射束的高射束電流進行。特別是，該粒子束系統係亦應適用於多射束檢測系統。
本發明之一進一步目的係增加粒子束系統中的該處理量。
本發明之一進一步目的係改良用於多射束粒子束系統的多源之該可用性。
本發明之一進一步目的係盡可能減少該粒子束系統之成像像差。
該目的係由獨立專利請求項所達成。本發明之優選具體實施例係從附屬專利請求項顯而易見。
本發明專利申請案對申請案號10 2020 115 183.7的德國專利申請案主張優先權，其整個揭露在此是以引用方式併入本文供參考。
在此，本發明係基於下列考慮因素：若由於該多源的該等個別粒子束之該射束電流密度方面的該等非均質係在該實際粒子光學成像發生之前補償或移除，則可使用現有粒子多源（其藉由用於具高解析度和高處理量的粒子束系統的冷場發射生成電子）。根據本發明，因此建議最初粗略塑形接近該多源的該等個別粒子束，其中MEMS技術可用於生產在該程序中所使用的該等透鏡、偏轉器、像差補償器（Stigmator）等。該實際最後射束塑形（其中形成該等個別粒子束進行高解析度粒子光學成像）係僅稍後在該粒子束系統內實行。在該多源附近，該等個別粒子束之該能量仍係相對較低，且該等個別粒子束可使用相對較低電壓或電流影響或偏轉。進而，對於MEMS裝置之低風險設計，低電壓或電流係良好先決條件，其中相對較高要求係對其上的導線軌跡之絕緣提出。
而且，由於該等個別粒子束之這種兩階段塑形，已可能預將原始由接近其該來源的該多源所發射的該等個別粒子束變細；這降低考慮到高解析度為缺點的該庫侖（Coulomb）效應。
具體而言，根據一第一態樣，本發明係關於一粒子束系統，其包含下列： 一多源系統包含 -    一粒子多源，特別是一電子發射器陣列，其係設置成藉由場發射、特別是冷場發射產生多重帶電個別粒子束； -    一第一多孔徑板，其具多重第一開口，該等個別粒子束至少部分通過其間； -    一第一多透鏡陣列，其包含多重個別可調整粒子透鏡，且其係設置在該第一多孔徑板之下游的該射束路徑中，使得通過該第一多孔徑板的該等個別粒子束亦通過該第一多透鏡陣列； -    一第二多孔徑板，其具多重第二開口，其係設置在該第一多透鏡陣列之下游的該射束路徑中，使得通過該第一多透鏡陣列的該等個別粒子束亦通過該第二多孔徑板；及 -    一射束電流限制多孔徑板，其具多重射束電流限制開口，其係設置在該第二多孔徑板之下游的該射束路徑中，使得該等個別粒子束係部分入射在該射束電流限制多孔徑板上並在其被吸收，且部分通過該射束電流限制多孔徑板中的該等開口；及 -    一控制器，其係設置成向該第一多透鏡陣列之該等粒子透鏡供應一個別可調整激發，並因此個別設定用於每一個別粒子束的該相關聯粒子透鏡之該聚焦。
因此，在這情況下，該多源系統之該粒子多源生成電子或發射電子束。該粒子多源可在這情況下具體實施為電子發射器陣列，其中該等個別發射器或尖端係以規則圖案設置。舉例來說，其可以棋盤狀方式或以六角形圖案設置。舉例來說，此一電子發射器陣列可使用MEMS技術製造，其中如微影方法係與後續蝕刻及/或沉積方法組合。舉例來說，金屬發射器、矽基發射器、及/或碳奈米管基發射器係適用於該等電子發射器陣列之該等發射器。該粒子多源包含多重真實粒子源；特別是，其可具有多重尖端。
在該多源系統中，該第一多孔徑板、該第一多透鏡陣列、和該第二多孔徑板係以此順序設置在該粒子多源之下游的該射束路徑中。在此，就本專利申請案而論，貫穿將一方面的多孔徑板與另一方面的多透鏡陣列進行對比。多孔徑板係具多重開口的板材。在此，電壓可施加到此多孔徑板整體。此可能但無需係該情況。在任何情況下，多孔徑板中的所有開口皆具有均勻的全域相同電位。對照下，相較於多孔徑板，就本專利申請案而論的多透鏡陣列係更複雜的組件：就本專利申請案而論，多透鏡陣列包含多重透鏡，其實質上彼此平行設置，其每一者為個別可調整且彼此獨立，使得該多透鏡陣列之該等個別透鏡可具有彼此不同的折射能力，且這些折射能力可對於每個透鏡皆以個別為基礎彼此獨立變化。
根據優選具體實施例變體，一種多透鏡陣列包含下列： -    一透鏡多孔徑板，其具多重開口；及 -    多重電極，其係環繞該透鏡多孔徑板中的該等多重開口設置，以個別影響通過該各自開口的該個別粒子束。
舉例來說，該等電極可為環形電極；然而，其他具體實施例變體亦為可能。舉例來說，在方位角上所劃分電極（如四極或八極等）之該情況下，可能將相同電壓施加到所有電極。此外，可藉由線圈（其在垂直於該射束方向的平面中封圍該透鏡多孔徑板中的每個開口）引起該聚焦效應。對於偏轉線圈，此係在DE 10 2014 008 083 B4中說明。
較佳為，該第一多孔徑板中、該第二多孔徑板中、及該第一多透鏡陣列中的該等開口在每種情況下皆為圓形，且整體而言，該等個別開口係以六角形結構設置；然而，其他設置選項亦可能。可將該第一多孔徑板中、該第二多孔徑板中、以及該第一多透鏡陣列中的開口之該數量，與個別粒子束之該數量或與該粒子多源之發射器或尖端之該數量匹配。在這情況下，在六角形設置之該情況下，優選是若所形成的個別粒子束之該數量為
Figure 02_image001
，其中
Figure 02_image003
為任何自然數。然而，或者，複數個個別粒子束亦可從一發射器形成。舉例來說，這可憑藉具有更多開口的該第一多孔徑板達成，確切而言即每發射器有m個開口。然而，在那種情況下，進一步優選是，該第一多孔徑板中、該第二多孔徑板中、以及該第一多透鏡陣列中的開口之該數量，在每種情況下皆為彼此相同。而且，該等開口係應在該等個別粒子束之該射束路徑中，集中設置在彼此上方。在此，優選是若該第一多孔徑板中的該等開口之該直徑係小於該第一多透鏡陣列中以及該第二多孔徑板中的該等開口之該直徑。不同於在該第一多透鏡陣列和該第二多孔徑板之該情況下，該等個別粒子束至少部分通過該第一多孔徑板；亦即，該第一多孔徑板亦可阻擋由該等發射器所發射的電子。
該第一多孔徑板中、該第一多透鏡陣列中、以及該第二多孔徑板中的一系列開口形成個別透鏡。在這情況下，可亦為零的基本上相同的第一電壓U1 係施加到該第一多孔徑板並到該第二多孔徑板。對照下，該第一多透鏡陣列處的該等個別可調整電壓U2 +Vi 實質上與該第一電壓U1 不同。在這情況下，該記號Vi 表示該等可調整電壓環繞該數值U2 變化，亦即U2 係平均值或參考值。
依該等個別可調整粒子透鏡之該激發而定，該第一多孔徑板中、該第一多透鏡陣列中、以及該第二多孔徑板中的開口之該順序具有不同聚焦效應。因此，在通過該等個別透鏡之後，該等個別粒子束具有不同發散性，且隨後係依循沿著偏移路徑的短行程擴展到不同範圍。後續已擴展到不同範圍的這些個別粒子束係入射在具多重射束電流限制開口的該射束電流限制多孔徑板上。該等個別粒子束之一些粒子撞擊該射束電流限制多孔徑板並在其被吸收，且這些之一些通過該射束電流限制多孔徑板中的該等開口。這允許對於該多源系統內的每個別粒子束皆個別設定該射束電流強度。因此，特別是可藉由此調整程序，補償該等個別源或尖端之不同發射特性或電流強度。如此，以電子發射器陣列為基礎的慣用粒子多源係亦可用於高解析度粒子束系統。進行該實際粒子光學成像的該等個別粒子束之該最後射束塑形係僅稍後在該粒子束系統中實行。較佳為，緊接在已通過該射束電流限制多孔徑板之後，下列關係適用於該等個別射束電流與該等射束電流之算術平均之偏差δ：δ ≤ 5%、較佳為δ ≤ 2%、且最佳為δ ≤ 1%。
設置成向該第一多透鏡陣列之該等粒子透鏡供應個別可調整激發，並因此個別調整用於每個別粒子束的該相關聯粒子透鏡之該聚焦的該控制器，可相同用於該整個粒子束系統的該控制器。然而，這無需係該情況。特別是，該等可調整激發係電壓及/或電流。
進而，該射束電流限制多孔徑板中的該等開口，較佳為相對於該第一多孔徑板中、該第一多透鏡陣列中、以及該第二多孔徑板中的該等開口集中對準。該等射束電流限制開口之該直徑係小於該第二多孔徑板以及該第一多透鏡陣列中的該等開口之該直徑。
該第二多孔徑板和該射束電流限制多孔徑板係亦可彼此在功能上組合或匯集。因此，該第二多孔徑板和該射束電流限制多孔徑板不必係兩分開的組件部分。然而，結構性分開具有電子光學優勢。
根據本發明之一較佳具體實施例，該粒子束系統更包含下列：一最後射束塑形系統，其係設置在該多源系統之下游的該射束路徑中，並藉助其該等個別粒子束係具有後續粒子光學成像的一形狀。在這情況下，該用語「最後射束塑形」（Final beam-shaping）指示最終用於該實際上相關粒子光學成像的該等個別粒子束係藉助該最後射束塑形系統形成。在該最後射束塑形之該範疇內，進行該後續粒子光學成像考慮到或設定均質個別粒子束電流密度、旋轉、遠心度、像散（待移除）等參數。由於所採取的該等設定，具高解析度和高處理量的粒子光學成像為可能。以下在本專利申請案之該範疇內，仍將更詳細討論該最後射束塑形系統之個別結構性組成部分。
根據本發明之一較佳具體實施例，該第一多孔徑板係具體實施為引出電極；及/或該第二多孔徑板係具體實施為對應電極；及/或該（最後）射束電流限制多孔徑板係具體實施為陽極。此具體實施例變體係基於該事實：在任何情況下皆藉由場發射產生多重帶電個別粒子束的現有粒子多源，具有形式為多孔（perforated）板的各種電極。在這情況下，相同電壓可施加到該引出電極並到該對應電極。與施加到該引出電極及/或該對應電極相同的電壓，或不同的電壓，同樣可施加到該陽極。
根據本發明之一較佳具體實施例，下列關係適用於該粒子多源與該射束電流限制多孔徑板之間的距離A：0.1 mm ≤ A ≤ 30 mm、較佳為0.1 mm ≤ A ≤ 20 mm、且最佳為 0.1 mm ≤ A ≤ 10 mm。因此，該射束電流限制多孔徑板係非常接近該粒子多源設置。在這情況下，該距離A係從該粒子發射器之該尖端，測量到面向該粒子多源的該射束電流限制多孔徑板之該表面。因此，該粒子束系統之該光學軸Z之該方向上的該多源系統之厚度係小於30 mm、較佳為小於20 mm、且最佳為小於10 mm。在這情況下，該多源系統仍可具有進一步組成部分，其促成該多源系統之該整體厚度或該整體範圍。
根據本發明之一進一步具體實施例，該多源系統更包含一抑制電極。電壓係施加到此電極，使得其將該等電子壓出該粒子多源之該源區。
根據本發明之一進一步具體實施例，該多源系統包含一第二多透鏡陣列，其中該第二多透鏡陣列包含多重個別可調整和聚焦粒子透鏡，並係設置在該射束電流限制多孔徑板之下游的該射束路徑中，使得通過該射束電流限制多孔徑板的該等個別粒子束之該等粒子實質上亦通過該第二多透鏡陣列。再者，該控制器係設置成向該第二多透鏡陣列之該等粒子透鏡供應個別可調整激發，並因此個別設定用於每個別粒子束的該相關聯粒子透鏡之該聚焦。特別是，該第一與第二多透鏡陣列可具有相同設計，其簡化該粒子束系統之該製造。然而，該第一與第二多透鏡陣列亦可具有不同配置。再者，該等陳述已關於適用於該第二多透鏡陣列的該第一多透鏡陣列做出。由於該等個別可調整激發，該第二多透鏡陣列可個別設定用於該等各自個別粒子束的該等焦距。當通過該第一多透鏡陣列時，由於用於該等個別粒子束的該等不同透鏡激發，用於該等個別粒子束的該焦距已略有改變。這些偏差現在可藉由提供該第二多透鏡陣列進行校正。此外，藉助於該第二多透鏡陣列，可採取進行該後續粒子光學成像的像場曲率校正。這是因為萬一該後續像場曲率（由該後續粒子光學成像所造成）為已知，則其可由該第二多透鏡陣列之該等粒子透鏡之適當激發所補償。
根據本發明之一進一步較佳具體實施例，該多源系統更包含一第一多偏轉器陣列，其係該等個別粒子束所通過，且其係設置在該射束電流限制多孔徑板之下游的該射束路徑中。在此，該控制器係進一步設置成向該第一多偏轉器陣列供應個別可調整激發，並因此個別偏轉該等個別粒子束。在這情況下，舉例來說，該多偏轉器陣列用作對於該等個別粒子束的方向校正。例如，由於該多孔徑板中的開口（其由於製造容差而未對準）而可能出現的可能呈現的射束遷移可補償。多偏轉器陣列之該結構原則上為已知（參見例如DE 10 2014 008 083 B9）；此較佳為關於該多偏轉器陣列中的開口中的靜電偏轉場。在這情況下，可提供如在該方位角方向上細分並可成對驅動進行適當方向校正的電極。
根據本發明之一較佳具體實施例，該多源系統更包含一多像差補償器陣列，其係該等個別粒子束所通過。在這情況下，該控制器係進一步設置成向該多像差補償器陣列供應可調整激發。該多像差補償器陣列之該等像差補償器提供多極場，其依前述像差補償器之該激發而定，且其可用於更改該等個別粒子束入射在待檢驗的物件上的位置和角度。然而，亦可能影響每個別粒子束的該像散。該粒子光學成像之成像像差可校正。
根據本發明之一較佳具體實施例，該多源系統係至少部分藉助MEMS技術製造。此外，可能該多源系統之所有組件已藉助MEMS技術製造。
根據本發明之一較佳具體實施例，該粒子多源具有下列發射器類型之至少一者：金屬發射器、矽基發射器、碳奈米管基發射器。
根據本發明之一進一步較佳具體實施例，該粒子束系統更包含一磁場產生構件，其設置成使得該粒子多源係設置在一磁場中。特別是，在這情況下，其中該多源之該等尖端所在的該發射器平面係設置在磁場內。因此，該等帶電粒子或電子在磁場內起始到該粒子束系統中；如此，其係在該磁場內生成。該磁場相對於該發射器平面之針對性設置使得可能將所界定出起始角度分佈壓印到該等電子上。因此，其投影到該發射器平面上的起始速度向量具有特定方向，具體而言正交於該各自所施加磁場。此具體實施例變體為優選，因為這提供在該物件平面中或在該樣本上校正著陸（Landing）角之機會。原則上，該物件平面中發生的像差係與該影像側焦距成正比。為得到該接物透鏡之較短焦距（其導致較小像差），作業可採用磁浸沒（magnetic immersion）執行。然而，這導致該物件平面仍係位在該磁場內。因此，入射在該物件平面或該物件上的個別粒子束經歷拉莫爾旋轉（Larmor rotation），後者係如與該半徑R或與該光學軸Z的該距離成正比。因此，該等個別粒子束具有關於該光學軸Z的角動量。藉由提供適當所形成磁場，此角動量可在該源處補償。這有助於該等個別粒子束在該物件平面中之遠心著陸。這特別是在檢驗所謂的高深寬比（High Aspect Ratio，HAR）結構時為所需，其中寬度與深度之該比率大致可為1:100或更大。
根據本發明之一較佳具體實施例，由該磁場產生構件所產生的該磁場具有與來自該多源的該等帶電粒子之該發射方向垂直的分量及/或平行的分量。在這情況下，該垂直分量確保廣義（generalized）角動量偏轉或壓印在該磁場中的該等電子上。
根據一進一步較佳具體實施例變體，該磁場產生構件係具體實施，使得在該等帶電粒子從該粒子源之該出射後由該磁場所引起的該等帶電粒子之該起始角度分佈，依該相對粒子源到該粒子束系統之該光學軸之該徑向距離而定。這特別優選有助於校正該物件平面內的該出現的拉莫爾旋轉，其係與該入射點與該光學軸Z之該距離r成正比。
在這情況下，該磁場產生構件可具有整體或多部分具體實施例。舉例來說，其可包含磁極片（Pole piece），其中線圈係以合適方式設置。在這情況下，優選是將該磁場產生構件設置在該粒子束系統遠離該射束路徑之該側上，例如在該粒子多源上方或在該整個多源系統上方。
根據本發明之一進一步較佳具體實施例，該粒子束系統更包含下列： -    一聚光透鏡系統，其係設置在該射束路徑之該方向上的該多源系統之下游以及該最後射束塑形系統之上游； -    一場透鏡系統，其係設置在該射束路徑之該方向上的該最後射束塑形系統之下游；及 -    一接物透鏡系統，其係設置在該射束路徑之該方向上的該場透鏡系統之下游， 其中一中間影像平面係形成在該最後射束塑形系統與該場透鏡系統之間。
該最後射束塑形系統係設置在該多源系統之下游的該射束路徑中（如以上已解說），並用於塑形進行該後續粒子光學成像的該等個別粒子束。在這情況下，藉助該最後射束塑形系統塑形該等個別粒子束係在該等個別粒子束之相對較高能量下執行，並因此具高精確度。此外，對於該中間影像平面之該後續粒子光學成像到該物件平面上之該品質，此精確度為決定性。在這情況下，該等多源之該等影像係位在該中間影像平面中；因此，其可視為進行從該中間影像平面到該物件平面中的該後續成像的虛擬粒子源。
根據一較佳具體實施例，該最後射束塑形系統包含下列： -    一最後多孔徑板，其具多重開口，其設置成使得該等個別粒子束係部分入射在該最後多孔徑板上並在其被吸收，且部分通過該最後多孔徑板中的該等開口；及 -    一第三多透鏡陣列，其包含多重可調整粒子透鏡，且其係設置在該最後多孔徑板之下游的該射束路徑中，使得通過該最後多孔徑板的該等個別粒子束實質上亦通過該第三多透鏡陣列， 其中該控制器係進一步設置成向該第三多透鏡陣列之該等粒子透鏡供應一可調整激發。
在這情況下，該第三多透鏡陣列之所有透鏡可能經歷相同激發；然而，亦可能以個別為基礎不同激發該多透鏡陣列之該等透鏡。僅合適或預定進行粒子光學成像的該等個別粒子束之該等組件通過該最後多孔徑板。因此，該等個別粒子束係藉助該最後多孔徑板在幾何形狀上塑形。對照下，該等個別粒子束係藉助該第三多透鏡陣列聚焦，並特別是成像到中間影像平面上。
根據本發明之一進一步具體實施例，該最後射束塑形系統或者包含下列： 一最後多孔徑板，其具多重開口，其設置成使得該等個別粒子束係部分入射在該最後多孔徑板上並在其被吸收，且部分通過該最後多孔徑板中的該等開口； 一多透鏡板，其具多重開口，其係設置在該最後多孔徑板之下游的該射束路徑中，使得通過該最後多孔徑板的該等個別粒子束亦通過該多透鏡板；及 至少一第一孔徑板，其具有一單個開口，且其係設置在該多透鏡板之下游的該射束路徑中，使得通過該多透鏡板的該等個別粒子束亦通過該至少第一孔徑板中的該開口；且 其中該控制器係進一步設置成向該至少一第一孔徑板供應一可調整激發。此外，可提供兩、三、四、或多個孔徑板，且這些隨後係每個皆能夠藉由該控制器供應可調整激發。較佳為，在這情況下，該粒子束系統更包含一第二多偏轉器陣列，其係設置在剛好在該最後多孔徑板之上游的該射束路徑中，其中該控制器係進一步設置成向該第二多偏轉器陣列供應個別可調整激發，並因此個別偏轉該等個別粒子束。
藉助於此具體實施例變體，可影響該中間影像平面中的該等個別粒子束之間的該節距。具體而言，該多透鏡板下游的該（等）全域靜電電極之該設計，使得可在該中間影像平面中產生負像場曲率。此負像場曲率之該振幅可選擇，使得其完全補償後續在從該中間影像平面到該物件平面中的該粒子光學成像期間發生的（正）像場彎曲。因此，在那種情況下，不再需要任何進一步像場曲率校正。
根據本發明之一進一步具體實施例，該聚光透鏡系統包含一或多個全域聚光透鏡、特別是一靜電或磁性雙重聚光器。然而，該聚光透鏡系統亦可包含一聚光透鏡陣列，其具多重開口，其係該等個別粒子束所通過。因此，關於該聚光透鏡系統的該選擇係在全域透鏡系統與微透鏡系統之間。
根據本發明之一進一步較佳具體實施例，該接物透鏡系統包含一全域磁性接物透鏡。在此真實情況為：所有個別粒子束通過該磁性接物透鏡之相同（較大）開口。然而，或者該接物透鏡系統亦可包含一接物透鏡陣列，其具多重開口，其係設置在該射束路徑中，使得該等個別粒子束通過該接物透鏡陣列中的該等開口。在這情況下，實際是該接物透鏡陣列實質上代表單透鏡（Einzel-lens）陣列。其他具體實施例變體亦可能。然而，在任何情況下，實際是該接物透鏡陣列（如微透鏡陣列之範例）係進而可使用MEMS技術生產。該前述場透鏡系統對該等個別粒子束具有聚焦效應。這意指該等個別粒子束在該接物透鏡系統之該方向上形成一交叉點。優選是，此交叉點係位在該接物透鏡之上游。若使用現在係由接物透鏡陣列而非全域磁性接物透鏡進行，則亦可省略除此以外在該粒子光學射束路徑中所需的該等個別粒子束之該交叉點。這由於該庫侖效應而具有優勢。在這情況下，該接物透鏡陣列係剛好設置在除此以外呈現的該等個別粒子束之該交叉點之上游；然而，這具有該接物透鏡陣列中的該孔節距係顯著小於該中間影像平面中的該等個別粒子束之該節距的後果。所以，較佳為，未在該場透鏡系統與該物件平面之間提供該等個別粒子束的交叉點。特別是，隨後未在該接物透鏡系統之該區域中提供任何交叉點。
根據本發明之一進一步態樣，後者如以上在複數個具體實施例變體中所說明係關於具粒子束系統的多射束粒子顯微鏡。在這情況下，該多射束粒子顯微鏡可以就其本身已知的方式包含一分束器（Beam splitter），以將一次粒子束與二次粒子束分開。而且，其可就其本身已知的方式包含一偵測單元，後者有助於二次電子束之一空間上所解析偵測。
以上相對於本發明之該第一與第二態樣所說明的該等具體實施例可彼此部分或全部組合，只要無任何技術矛盾發生即可。
圖1係形式為多射束粒子顯微鏡1（其使用多重粒子束）的粒子束系統1之示意例示圖。粒子束系統1產生多重粒子束，該等粒子束撞擊待檢驗的物件以在其產生交互作用產物（如二次電子），其從該物件發出且後續係偵測到。粒子束系統1係該掃描式電子顯微鏡（Scanning Electron Microscope，SEM）類型，其使用複數個一次粒子束3，其係入射在複數個位置5處的物件7之表面上並在其產生複數個電子束點或點（其係在空間上彼此分開）。待檢驗的物件7可為任何所需類型，如半導體晶圓或生物樣本，並包含微小化元件之一設置或其類似物。物件7之該表面係設置在接物透鏡系統100之接物透鏡102之第一平面101（物件平面）中。
圖1中的該放大摘錄I1 顯示具有形成在第一平面101中的入射位置5之規則矩形場103的物件平面101之平面圖。在圖1中，入射位置之該數量為25，其形成5 × 5場103。入射位置之該數量25係為了簡化例示之原因而選擇的數量。在實務上，射束之該數量，並因此入射位置之該數量可選擇為顯著較大，例如20 × 30、100 × 100、及其類似物等。
在所例示的該具體實施例中，入射位置5之場103係在相鄰入射位置之間具有恆定節距P1 的實質上規則矩形場。該節距P1 之示例性數值為1微米、10微米、和40微米。然而，場103亦可具有其他對稱，例如六角形對稱等。
塑形在第一平面101中的該等射束點之直徑可為較小。前述直徑之示例性數值為1奈米、5奈米、10奈米、100奈米、和200奈米。用於塑形該等射束點5的該等粒子束3之該聚焦係由接物透鏡系統100所執行。
撞擊該物件的該等一次粒子產生交互作用產物，如二次電子、反向散射電子、或為了其他原因而已經歷移動之反轉的一次粒子，其從物件7之該表面或從第一平面101發出。從物件7之該表面發出的該等交互作用產物係由接物透鏡102所塑形，以形成二次粒子束9。粒子束系統1提供用於將該等多重二次粒子束9引導到偵測器系統200的粒子束路徑11。偵測器系統200包含一粒子光學單元，其具用於導向一粒子多偵測器209處的該等二次粒子束9的一投影透鏡205。
圖1中的該摘錄I2 顯示平面211（粒子多偵測器209之各個別偵測區域（其上該等二次粒子束9係入射在該等位置213處）位在其中）之平面圖。該等入射位置213位於相對於彼此具規則節距P2 的場217中。該節距P2 之多個示例性數值為10微米、100微米、和200微米。
該等一次粒子束3係在射束產生裝置300中產生，該射束產生裝置300包含至少一粒子源301（如一電子源）、至少一準直透鏡303、一多孔徑設置305、和一場透鏡307，或由複數個場透鏡組成的一場透鏡系統。粒子源301產生至少一發散粒子束309，其係由至少一準直透鏡303所準直或至少實質上所準直，以塑形照射多孔徑設置305的射束311。
圖1中的該摘錄I3 顯示多孔徑設置305之平面圖。多孔徑設置305包含一多孔徑板313，其具有形成在其中的複數個開口或孔徑315。該等開口315之中點317係設置在場319中，其係成像到由物件平面101中的該等射束點5所形成的場103上。該等孔徑315之該等中點317之間的節距P3 可具有5微米、100微米、和200微米之示例性數值。該等孔徑315之該等直徑D係小於該等孔徑之該等中點之間的該節距P3 。該等直徑D之示例性數值為0.2 × P3 、0.4 × P3 、和0.8 × P3 。
照射粒子束311之粒子通過該等孔徑315，並形成粒子束3。照射束311撞擊板313之粒子係由後者所吸收，並未促成該等粒子束3之該形成。
由於所施加靜電場，多孔徑設置305聚焦該等粒子束3之每一者，使得射束焦點323係形成在平面325中。或者，該等射束焦點323可為虛擬。該等射束焦點323之直徑可為例如10奈米、100奈米、和1微米。
場透鏡307和接物透鏡102提供用於將平面325（其中形成該等射束焦點323）成像到第一平面101上的第一成像粒子光學單元，使得入射位置5或射束點之場103在其出現。若物件7之表面係設置在該第一平面中，則該等射束點係對應形成在該物件表面上。
接物透鏡102和投影透鏡設置205提供用於將第一平面101成像到偵測平面211上的第二成像粒子光學單元。因此，接物透鏡102係該第一與該第二粒子光學單元兩者之一部分的透鏡，而場透鏡307僅屬於該第一粒子光學單元，且投影透鏡205僅屬於該第二粒子光學單元。
射束開關400係設置在多孔徑設置305與接物透鏡系統100之間的該第一粒子光學單元之該射束路徑中。射束開關400亦係接物透鏡系統100與偵測器系統200之間的該射束路徑中的該第二光學單元之一部分。
有關其中所使用的此多射束粒子束系統和組件（諸如，例如粒子源、多孔徑板、和透鏡等）的進一步資訊可從多個國際專利申請案WO 2005/024881 A2、WO 2007/028595 A2、WO 2007/028596 A1、WO 2011/124352 A1、和WO 2007/060017 A2以及該等德國專利申請案DE 10 2013 016 113 A1和DE 10 2013 014 976 A1獲得，其整個揭露在此是以引用方式併入本文供參考。
該多個粒子束系統更包含一電腦系統10，其同時構造成用於控制該多個粒子束系統之該等個別粒子光學組件，並用於評估和分析由多偵測器209所得到的該等信號。在這情況下，電腦系統10可由複數個個別電腦或組件建構。此外，其可內含根據本發明的該控制器。
圖2顯示根據本發明的多源系統500之示意例示圖。在這情況下，多源系統500包含一粒子多源，其係在該所例示範例中由該等粒子源501、502、503、和504所例示。該粒子多源係使用MEMS技術所製造的電子發射器陣列。舉例來說，該等所發射帶電粒子係由場發射所生成的電子。其形成該等個別粒子束3。由於該等個別粒子源501、502、503、和504之該亮度可彼此偏離，因此該等個別粒子束3係在多源系統500中預塑形。具體而言，該等個別粒子束3之該射束電流強度係藉助多源系統500設定。進一步（粗略或初步）射束塑形亦為可能或示意性例示。
具體而言，該等電子離開該等粒子源501、502、503、和504之該等尖端，該等尖端511、512、513、和514係由該「V」之該尖端所示。
在該發射後，該等個別粒子束3通過第一多孔徑板521（在該所例示範例中已對其施加電壓U1 ）。在這情況下，第一多孔徑板521用作引出電極。在此，第一多孔徑板521中的該等開口係選擇，使得第一孔徑板521阻擋該等所發射個別粒子束的多個部分。
第一多透鏡陣列523係設置在第一多孔徑板521之下游的該射束路徑中。其具有多重個別可調整粒子透鏡，其係在圖2中由該等扁平圓柱體所示。舉例來說，這些可為環形電極。在所示該範例中，電壓U2 +Vi 係施加到第一多透鏡陣列523。在這情況下，第一多透鏡陣列523之該等粒子透鏡可藉由控制器10控制。控制器10係設置成向該等粒子透鏡供應個別可調整激發，並因此個別調整用於每個別粒子束3的該相關聯粒子透鏡之該聚焦。第二多孔徑板522係設置在第一多透鏡陣列523之下游的該射束路徑中。在所示該範例中，進而對其施加實質上該電壓U1 。所以，第一多孔徑板521、第一多透鏡陣列523、和第二多孔徑板522形成用於該等個別粒子束3的一系列單透鏡。整體而言，顯現對該等個別粒子束的聚焦效應。
對該等個別粒子束的該聚焦效應，依該電壓Vi 係選擇為多大而有所不同。其係不同聚焦或擴展到不同範圍。這在考慮射束電流限制多孔徑板524（其係在第二多孔徑板522之下游設置在該射束路徑中）時為顯而易見。射束電流限制多孔徑板524中的該等開口就直徑而論係小於第二多孔徑板522中以及第一多透鏡陣列523中的該等開口。一般來說，所有板材或陣列係設置成使得其開口係以集中方式位於彼此上方。根據本發明之替代性具體實施例，第二多孔徑板522和射束電流限制多孔徑板524係亦可在功能上彼此組合或匯集。
在所示該範例中，該電壓V1 係選擇成使得該相關聯透鏡係強力激發或個別粒子束3係強力聚焦。在該程序中，其幾乎全部通過射束電流限制多孔徑板524。對照下，第一多透鏡陣列523之該第二和該第四透鏡係較不強力激發，且通過其間的個別粒子束3係擴展到較大範圍。因此，該等相關聯個別粒子束3之較大比例係由射束電流限制多孔徑板524所阻擋。第一多透鏡陣列523中的該第三透鏡係應變最小，且該等相關聯個別粒子束3係擴展到最大可能範圍。因此，在這情況下，個別粒子束3之較大部分係在射束電流限制多孔徑板524處被阻擋。第一多透鏡陣列523中的該等透鏡處的該等電壓現在可以針對性方式選擇，使得該等個別粒子束3之該射束電流強度在該通過射束電流限制多孔徑板524後為大致相同。如此，該等粒子源501、502、503、和504之該等不同亮度層級為了該後續粒子光學成像而可校正或可預校正。較佳為，緊接在已通過射束電流限制多孔徑板524之後，下列關係適用於該等個別射束電流與該等射束電流之算術平均之偏差δ：δ ≤ 5%、較佳為δ ≤ 2%、且最佳為δ ≤ 1%。
多偏轉器陣列525係在射束電流限制多孔徑板524下方的該射束路徑中提供。此多偏轉器陣列同樣可由控制器10所激發。在此，可以針對性且個別方式將電壓U2 施加到多偏轉器陣陣列525中的每個開口。該等個別粒子束3之該方向可基於所施加的該電壓以及該偏轉器中的該電場之該方向進行校正。若射束3係以不完全平行於該光學軸Z（在此未例示）的方式入射在射束電流限制多孔徑板524上，則這為特別重要。若該等板材之該順序係不完全對準，則這可能為該情況；在實務上，將該等板材相對於彼此對準時的該精確度係受限，例如導致傾角射束軸。對於源自源504的最右側的個別粒子束3，多偏轉器陣列525之該偏轉器之該校正功能係以示例性方式例示：在這情況下，個別粒子束3係顯著向該左側偏轉。
此外，在所示該範例中，多源系統500包含一多像差補償器陣列526。
在所示該範例中，多源系統500之所有組件可藉助控制器10進行控制。在這情況下，控制器10可相同於多射束粒子顯微鏡1之該整體控制器。然而，這或許亦為分開的控制器10。
在此，多源系統500之該等尺寸在該光學軸Z（未描繪出）之該方向上為相對較小：在該所例示範例中，該光學軸Z之該方向上的該整體範圍可為小於20 mm。
圖3顯示包含一多源系統500和進一步系統組件的粒子束系統1之示意例示圖。該等射束路徑係以非常簡化的方式呈現。具體而言，圖3顯示根據本發明的多源系統500之該整合在已現有的粒子束系統1中。多重個別粒子束3係藉助多源系統500生成，且該等個別粒子束3係受到預塑形。特別是，該等粒子源501、502、503之該等不同亮度層級係在該程序中進行補償。聚光透鏡系統CL1..N係設置在多源系統500之下游的該射束路徑中。特別是，這可為多個聚光透鏡系統。然而，以聚光透鏡陣列取代該等全域聚光透鏡CL1..N將亦為可能。
最後射束塑形系統600係設置在該聚光透鏡系統CL1..N之下游的該射束路徑中。後者係僅以示意且非常簡化的方式呈現。其包含該最後多孔徑板。然而，其亦可仍包含進一步粒子光學組件，諸如一第三多透鏡陣列或一像差補償器陣列等。重要的是，用於允許高品質成像的該等個別粒子束3的該最後射束塑形係藉助最後射束塑形系統600實行。在這情況下，該等個別粒子束係藉助該最後多孔徑板進行截取，且僅該等集中所設置個別粒子束組成部分通過該最後多孔徑板。這在像差（其在該射束塑形期間在多源系統500中所發生或其係尚未在該進一步射束路徑中出現）之該進一步射束路徑中允許消除或補償。在通過最後射束塑形系統600之後，該等個別粒子束3係聚焦到中間影像平面325中。由此考慮到，圖3中的該例示圖同樣係非常簡化，以清楚確保適當層級。然後，藉由該後續粒子光學成像，聚焦到中間影像平面325中的該等個別粒子束3係成像到物件平面101中。為此目的，其最初通過場透鏡系統FL1..N（藉助其聚焦該等個別粒子束3）。該等個別粒子束3先在交叉點401中越過，再由全域接物透鏡102（在這情況下即全域磁性接物透鏡102）所聚焦，並係在入射位置5處成像在物件平面101中的樣本7上。二次電子束9從該等入射位置5發出，且這些係藉助射束開關400與該等主射束3分開。為了簡化，未在圖3中顯示具粒子多偵測器209的偵測系統200。
總結來說，圖3顯示根據本發明的多源系統500與具全域透鏡元件的最後射束塑形系統600之該組合。
圖4顯示包含一多源系統500和進一步系統組件的粒子束系統1之進一步示意例示圖。該等射束路徑係以非常簡化的方式呈現。在該等圖示中，該等相同參考標記標示該等相同元件。以下僅更詳細討論圖3與圖4之間的該等差異。不同於圖3，圖4內含接物透鏡陣列102a。後者係示意性所例示，並可例如藉由單透鏡陣列實現。不同於圖3，粒子束系統1沒有交叉點401。接物透鏡陣列102a係如此高處或如此早期設置在該等粒子之該射束路徑中，以致於接物透鏡陣列102a係設置在（理論）交叉點401之上游。考慮到該庫侖效應之該抑制，省略交叉點401為優選。因此，整體而言，圖4顯示根據本發明的多源系統500與最後射束塑形系統600之組合，這兩者皆具全域透鏡元件（聚光透鏡系統CL1..N和場透鏡系統FL1..N），並具以接物透鏡陣列102a之形式所呈現的一進一步微透鏡系統。在此，接物透鏡陣列102a可具有不同配置。舉例來說，其可包含複數個順序上所設置多孔徑板，以合適方式且特別是藉助控制器10對其施加電壓。此外或作為其替代例，接物透鏡陣列102a可包含一進一步多透鏡陣列。在圖4中所例示的該具體實施例變體中，代替結合到該偵測單元的該投影路徑（後兩者未例示）的射束開關400，亦可在接物透鏡陣列102a之該區域中提供具分段偵測器的偵測單元。
圖5顯示用於以示意且非常簡化的方式校正個別粒子束3之該方向的粒子束系統1。具其粒子源501、502、503、和504的多源系統500係結合最後射束塑形系統600例示。最後射束塑形系統600包含一最後多透鏡板601，其係個別粒子束3a、3b、3c、和3d所通過。最後多孔徑板（在此未例示）係設置在多透鏡板601上方。而且，最後射束塑形系統600包含孔徑板620、630、和640，其可能對其施加如全域電場。因此，該靜電場可在最後射束塑形系統600之該區域中以針對性方式塑形。作為替代例，亦可能為此目的而使用磁場。
具體而言，該等電磁場亦影響接近該最後多孔徑板的該引出場：依電壓之該施加到該等電極620、630、640而定，多透鏡板601中的該透鏡場，且因此對該等個別射束的該聚焦效應可具有不同強度。特別是，該等電極620-640處的合適電壓使得可能讓該透鏡場，在該外部區域（3a、3d）中比在該內部區域（3b、3c）中具有對該等個別粒子束更弱的聚焦效應。所以，可補償可能呈現的像場曲率，其在該影像場中之該焦點的分佈（Focal distribution）具有相對分佈輪廓（Profile）。然而，在這情況下，該等電極620~640處的該場分佈亦以縮減大小方式作用在該中間影像上；亦即，該中間影像平面中的該等射束之間的該射束節距變得較小。設置在多源系統500與最後射束塑形系統600之間的多偏轉器陣列610，促成校正該中間影像（在此未例示）中的該等個別粒子束3a、3b、3c、和3d之該射束節距。在所示該範例中，該等個別粒子束3a和3b係每個皆向該左側偏轉，而該等個別粒子束3c和3d係藉由適當控制多偏轉器陣列610中的該等偏轉器向該右側偏轉。藉助於此具體實施例變體，可能影響該中間影像平面中的該等個別粒子束3之間的該節距。具體而言，可在該中間影像平面中生成負像場曲率。此負像場曲率之該振幅可選擇，使得其完全補償後續在從該中間影像平面到該物件平面中的該粒子光學成像期間發生的（正）像場曲率。因此，在那種情況下，不再需要任何進一步像場曲率校正。
在該粒子多源之該區域中產生磁場，允許廣義角動量以針對性方式壓印在該所發射粒子或電子上，前述廣義角動量整體促成在通過該粒子束系統之後，該等個別粒子束之遠心入射在物件平面101中。可能補償由該接物透鏡之該區域中的該磁浸沒所造成的拉莫爾旋轉。在這方面，圖6至圖8顯示數個範例：
圖6a顯示用於產生發散磁場的磁場產生構件700。為此目的，多重線圈繞組702係在極靴701中提供，其中旋轉上對稱具體實施例繞著該光學軸Z。該磁場B係如按照參考標記703定向。投影到多源系統500之該發射器平面上，該磁場B具有垂直於該光學軸Z的分量。在與此徑向方向成直角處，所發射電子經歷對應起始角度分佈。投影到該發射器平面上的起始速度向量係在圖6b中使用多個箭頭示意性例示。
圖7a顯示用於產生均質磁場的磁場產生構件。此磁場實質上沒有正交於該等所發射電子之該起始方向的任何分量。因此，對應起始角度分佈為點狀（Punctual）或未呈現（參見圖7b）。
圖8a顯示用於塑形該磁場以將該磁場中的專用起始角度分佈壓印到該等所發射電子上的一進一步範例。例示兩同心極靴701和701a；其每個皆分別包含多重線圈繞組702和702a。該等磁場線之該方向係由703所示。其係在該等兩極槽701與701a之間的相對方向上定向。因此，對於該等所發射電子，這亦產生在相對方向上行進的起始角度分佈（參見圖8b）。
一般來說，提供以某種方式所壓印的磁場使得可在來自該等多源的該發射期間，以針對性方式影響對於該等電子的該起始角度分佈，以後續在入射在物件7上後立即確保粒子束系統1中的遠心條件。這特別是有助於對HAR結構進行良好檢測。
1:多射束粒子顯微鏡；粒子束系統 3:粒子束；射束 3a、3b、3c、3d:個別粒子束 5:位置；射束點 7:物件；樣本 9:二次粒子束 10:電腦系統；控制器 11:粒子束路徑 100:接物透鏡系統 101:第一平面；物件平面 102:接物透鏡；接物透鏡系統 102a:接物透鏡陣列；接物透鏡系統 103:規則矩形場；場 200:偵測系統 205:投影透鏡 209:粒子多偵測器 211:平面；偵測平面 213:位置；入射位置 217、319:場 300:射束產生裝置 301:粒子源 303:準直透鏡 305:多孔徑設置 307:場透鏡；場透鏡系統 309:發散粒子束 311:射束；照射粒子束 313:多孔徑板 315:開口或孔徑 317:中點 323:射束焦點 325:平面；中間影像平面 400:射束開關 401:交叉點 500:多源系統；粒子多源 501:粒子源；粒子多源 502:粒子源；粒子多源 503:粒子源；粒子多源 504:粒子源；粒子多源 511:尖端；第一尖端 512:尖端；第二尖端 513:尖端；第三尖端 514:尖端；第四尖端 520:抑制電極 521:第一多孔徑板；引出器 522:第二多孔徑板；對應電極 523:第一多透鏡陣列 524:射束電流限制多孔徑板 525:多偏轉器陣列 526:多像差補償器陣列 600:最後射束塑形系統 601:最後多透鏡板；多透鏡板 602: :第三多透鏡陣列 610:第一多偏轉器陣列 620:第二多偏轉器陣列 630、640:孔徑板；電極 650:電場線 700:磁場產生構件 701:極靴；極槽 701a:同心極靴；極槽 702:線圈繞組；線圈 702a:線圈繞組 703:磁場 CL1..N:聚光透鏡系統；全域聚光透鏡 D:直徑 FL1..N:場透鏡系統 I1 、I2 、I3 、I4 :摘錄 P1 、P2 、P3 、P4 :節距 U1 :第一電壓 U2 :平均值或參考值 U2 +Vi :個別可調整電壓 Vi 、V1 :電壓 Z:光學軸
參照附圖將可更好理解本發明。在該等圖示中：
圖1顯示多射束粒子顯微鏡之示意例示圖；
圖2顯示根據本發明的多源系統之示意例示圖；
圖3顯示包含一多源系統和進一步系統組件的粒子束系統之示意例示圖；
圖4顯示包含一多源系統、一接物透鏡陣列、和進一步系統組件的粒子束系統之示意例示圖；
圖5顯示用於校正個別粒子束之該方向的粒子束系統；
圖6顯示根據一第一範例的粒子多源上方的磁場產生構件；
圖7顯示具根據一第二範例的粒子多源的磁場產生構件層級；及
圖8顯示根據一第三範例的粒子多源上方的磁場產生構件。
3:粒子束；射束
10:電腦系統；控制器
501:粒子源；第一粒子源；粒子多源
502:粒子源；第二粒子源；粒子多源
503:粒子源；第三粒子源；粒子多源
504:粒子源；第四粒子源；粒子多源
511:尖端；第一尖端
512:尖端；第二尖端
513:尖端；第三尖端
514:尖端；第四尖端
520:抑制電極
521:第一多孔徑板；引出器
522:第二多孔徑板；對應電極
523:第一多透鏡陣列
524:射束電流限制多孔徑板
525:多偏轉器陣列
526:多像差補償器陣列
U1:第一電壓
U2+Vi:個別可調整電壓
U2:平均值或參考值
Vi,V1:電壓

Claims (25)

  1. 粒子束系統（1），包含： 一多源系統（500）包含 一粒子多源（501、502、503、504），特別是一電子發射器陣列，其係設置成藉由場發射產生多重帶電個別粒子束（3）； 一第一多孔徑板（521），其具多重第一開口，該等個別粒子束（3）至少部分通過其間； 一第一多透鏡陣列（523），其包含多重個別可調整粒子透鏡，且其係設置在該第一多孔徑板（521）之下游的該射束路徑中，使得通過該第一多孔徑板（521）的該等個別粒子束（3）亦通過該第一多透鏡陣列（523）； 一第二多孔徑板（522），其具多重第二開口，其係設置在該第一多透鏡陣列（523）之下游的該射束路徑中，使得通過該第一多透鏡陣列（523）的該等個別粒子束（3）亦通過該第二多孔徑板（522）；及 一射束電流限制多孔徑板（524），其具多重射束電流限制開口，其係設置在該第二多孔徑板（522）之下游的該射束路徑中，使得該等個別粒子束（3）係部分入射在該射束電流限制多孔徑板（524）上並在其被吸收，且部分通過該射束電流限制多孔徑板（524）中的該等開口；及 一控制器（10），其係設置成向該第一多透鏡陣列（523）之該等粒子透鏡供應一個別可調整電壓，並因此個別調整用於每個別粒子束（3）的該相關聯粒子透鏡之該聚焦。
  2. 如前述請求項所述之粒子束系統（1），更包含： 一最後射束塑形系統（600），其係設置在該多源系統（500）之下游的該射束路徑中，並藉助其該等個別粒子束（3）係具有後續光學成像的一最後形狀。
  3. 如前述請求項中任一項所述之粒子束系統（1）， 其中該第一多孔徑板（521）係具體實施為一引出電極；及/或 其中該第二多孔徑板（522）係具體實施為一對應電極；及/或 其中該射束電流限制多孔徑板（524）係具體實施為一陽極。
  4. 如前述請求項中任一項所述之粒子束系統（1）， 其中一相同第一電壓（U1 ）係施加到該第一多孔徑板（521）和該第二多孔徑板（522）；且 其中該第一多透鏡陣列（523）處的該等個別可調整電壓（U2 +Vi ）不同於該第一電壓（U1 ）。
  5. 如前述請求項中任一項所述之粒子束系統（1）， 其中下列施加到該粒子多源（501、502、503、504）與該射束電流限制多孔徑板（524）之間的一距離A：0.1 mm ≤ A ≤ 30 mm、特別是0.1 mm ≤ A ≤ 20 mm及/或0.15 mm ≤ A ≤ 10 mm。
  6. 如前述請求項中任一項所述之粒子束系統（1），其中緊接在已通過該射束電流限制多孔徑板（524）之後，下列關係適用於該等個別射束電流與該等射束電流之一算術平均之偏差δ：δ ≤ 5%、特別是δ ≤ 2%、及/或δ ≤ 1%。
  7. 如前述請求項中任一項所述之粒子束系統（1）， 其中該多源系統（500）還包含一抑制電極（520）。
  8. 如前述請求項中任一項所述之粒子束系統（1）， 其中該多源系統（500）包含一第二多透鏡陣列，其中該第二多透鏡陣列包含多重個別可調整和聚焦粒子透鏡，並係設置在該射束電流限制多孔徑板（524）之下游的該射束路徑中，使得通過該射束電流限制多孔徑板（524）的該等個別粒子束（3）之該等粒子實質上亦通過該第二多透鏡陣列；且 其中該控制器（10）係進一步設置成向該第二多透鏡陣列之該等粒子透鏡供應一個別可調整電壓，並因此個別設定用於每個別粒子束的該相關聯粒子透鏡之該聚焦。
  9. 如前述請求項中任一項所述之粒子束系統（1）， 其中該多源系統（500）更包含一第一多偏轉器陣列（610），其係該等個別粒子束（3）所通過，且其係設置在該射束電流限制多孔徑板（524）之下游的該射束路徑中；且 其中該控制器（10）係進一步設置成向該第一多偏轉器陣列（610）供應個別可調整激發，並因此個別偏轉該等個別粒子束（3）。
  10. 如前述請求項中任一項所述之粒子束系統（1）， 其中該多源系統（500）更包含一多像差補償器陣列，其係該等個別粒子束所通過；且 其中該控制器（10）係進一步設置成向該多像差補償器陣列供應一可調整激發。
  11. 如前述請求項中任一項所述之粒子束系統（1），其中該多源系統（500）係至少部分藉助微機電系統（MEMS）技術製造。
  12. 如前述請求項中任一項所述之粒子束系統（1）， 其中該粒子多源（500）具有下列發射器類型之至少一者：金屬發射器、矽基發射器、碳奈米管基發射器。
  13. 如前述請求項中任一項所述之粒子束系統（1），更包含一磁場產生構件（700），其設置成使得該粒子多源（501、502、503、504）係設置在一磁場中（703）。
  14. 如前述請求項所述之粒子束系統（1），其中由該磁場產生構件（700）所產生的該磁場（703）具有與來自該多源（501、502、503、504）的該等帶電粒子之該發射方向垂直的一分量及/或平行的一分量。
  15. 如請求項13和請求項14中任一項所述之粒子束系統（1），其中該磁場產生構件（700）係具體實施，使得在該等帶電粒子從該粒子源（501、502、503、504）之該出射後由該磁場（703）所引起的該等帶電粒子之一起始角度分佈，依該相對粒子源（501、502、503、504）與該粒子束系統（1）之該光學軸之間的該徑向距離而定。
  16. 如請求項2至請求項15中任一項所述之粒子束系統（1），更包含： 一聚光透鏡系統（CL1..N），其係設置在該射束路徑之該方向上的該多源系統（500）之下游以及該最後射束塑形系統（600）之上游； 一場透鏡系統（FL1..N），其係設置在該射束路徑之該方向上的該最後射束塑形系統（600）之下游；及 一接物透鏡系統（102、102a），其係設置在該射束路徑之該方向上的該場透鏡系統（FL1..N）之下游， 其中一中間影像平面（325）係形成在該最後射束塑形系統（600）與該場透鏡系統（FL1..N）之間。
  17. 如前述請求項所述之粒子束系統（1）， 其中該最後射束塑形系統（600）包含： 一最後多孔徑板，其具多重開口，其設置成使得該等個別粒子束（3）係部分入射在該最後多孔徑板上並在其被吸收，且部分通過該最後多孔徑板中的該等開口；及 一第二多透鏡陣列，其包含多重可調整粒子透鏡，且其係設置在該最後多孔徑板之下游的該射束路徑中，使得通過該最後多孔徑板的該等個別粒子束（3）實質上亦通過該第二多透鏡陣列。
  18. 如請求項2至請求項17中任一項所述之粒子束系統（1）， 其中該最後射束塑形系統（600）包含： 一最後多孔徑板，其具多重開口，其設置成使得該等個別粒子束係部分入射在該最後多孔徑板上並在其被吸收，且部分通過該最後多孔徑板中的該等開口； 一多透鏡板（601），其具多重開口，其係設置在該最後多孔徑板之下游的該射束路徑中，使得通過該最後多孔徑板的該等個別粒子束（3）亦通過該多透鏡板（601）；及 至少一第一孔徑板（620、630、640），其具有一單個開口，且其係設置在該多透鏡板（601）之下游的該射束路徑中，使得通過該多透鏡板（601）的該等個別粒子束（3）亦通過該至少第一孔徑板（620、630、640）中的該開口；且 其中該控制器係進一步設置成向該至少一第一孔徑板（620、630、640）供應一可調整激發。
  19. 如前述請求項所述之粒子束系統（1），更包含： 一第二多偏轉器陣列（620），其係設置在剛好在該最後多孔徑板之上游的該射束路徑中；且 其中該控制器係進一步設置成向該第二多偏轉器陣列（620）供應個別可調整激發，並因此個別偏轉該等個別粒子束（3）。
  20. 如請求項16至請求項19中任一項所述之粒子束系統（1）， 其中該聚光透鏡系統（CL1..N）包含一或多個全域聚光透鏡、特別是一靜電或磁性雙重聚光器。
  21. 如請求項16至請求項19中任一項所述之粒子束系統（1）， 其中該聚光透鏡系統（CL1..N）包含一聚光透鏡陣列，其具多重開口，其係該等個別粒子束（3）所通過。
  22. 如請求項16至請求項21中任一項所述之粒子束系統（1）， 其中該接物透鏡系統（102）包含一全域磁性接物透鏡（102）。
  23. 如請求項16至請求項21中任一項所述之粒子束系統（1）， 其中該接物透鏡系統（102）包含一接物透鏡陣列（102a），其具多重開口，其係設置在該射束路徑中使得該等個別粒子束（3）通過該接物透鏡陣列（102a）中的該等開口。
  24. 如前述請求項之粒子束系統（1），其中未在該場透鏡系統（FL1..N）與該物件平面（101）之間提供該等個別粒子束（3）的交叉點。
  25. 多射束粒子顯微鏡（1）包含 如前述請求項中任一項所述之一粒子束系統（1）。
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