TW202407738A - 用於操縱電子小射束之透鏡總成 - Google Patents

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Abstract

本文揭示一種電子光學裝置、一種透鏡總成及一種電子光學柱。該電子光學裝置包含一陣列基板及一毗鄰基板且經組態以在該等基板之間提供一電位差。一孔隙陣列經界定於該等基板中之每一者中以用於電子小射束之路徑。該陣列基板具有為階梯形以使得該陣列基板在對應於該孔隙陣列之區中比在該陣列基板之另一區中更薄的一厚度。

Description

用於操縱電子小射束之透鏡總成
本文提供之實施例大體上係關於電子光學裝置、透鏡總成及電子光學柱。
當製造半導體積體電路(IC)晶片時，不當圖案缺陷可在製造製程期間出現於基板(例如晶圓)或光罩上，藉此降低良率。可由於例如光學效應及偶然粒子或諸如化學機械拋光之蝕刻、沈積的其他處理步驟而出現缺陷。因此，監測不當圖案缺陷之範圍為IC晶片之製造中之重要製程。更一般而言，基板或其他物件/材料之表面的檢測及/或量測為在其製造期間及/或之後的重要製程。
運用帶電粒子束之圖案檢測工具已用以檢測物件，例如以偵測圖案缺陷。此等工具通常使用電子顯微法技術，諸如掃描電子顯微鏡(SEM)。在SEM中，運用最終減速步驟以在相對較高能量下之電子的初級電子束為目標以便使其以相對較低著陸能量著陸於目標上。電子束經聚焦作為目標上之探測光點。探測光點處之材料結構與來自電子束之著陸電子之間的相互作用使得自表面發射電子，諸如次級電子、反向散射電子或歐傑電子。可自目標之材料結構發射所產生之次級電子。
藉由使初級電子束作為探測光點在目標表面進行掃描，可橫越目標之表面發射次級電子。藉由收集自目標表面之此等發射之次級電子，圖案檢測工具可獲得表示目標之表面之材料結構的特性之影像類信號。在此檢測中，收集到的次級電子由工具內之偵測器偵測。偵測器回應於偶然粒子而產生信號。在檢測樣本之區域時，信號包含經處理以產生對應於樣本之所檢測區域的檢測影像之資料。影像可包含像素。每一像素可對應於所檢測區域之一部分。通常，電子束檢測工具具有單個射束且可稱為單射束SEM。已嘗試引入工具中之多電子束檢測(或「多射束工具」)，其可稱為多射束SEM (MBSEM)。
用於電子光學柱之另一應用為微影。帶電粒子束與基板之表面上之抗蝕劑層反應。可藉由控制帶電粒子束經引導朝向的抗蝕劑層上之位置而產生抗蝕劑中之所要圖案。
電子光學柱可為用於產生、照明、投影及/或偵測一或多個帶電粒子束的設備。帶電粒子束之路徑係藉由電磁場(亦即，靜電場及磁場)控制。雜散電磁場可不當地使射束轉向。
在一些電子光學柱中，靜電場通常產生於兩個電極之間。對於具有射束電流之增加使用的系統，存在多電子束檢測工具升高多射束之著陸能量的需要。因此，電位差施加於例如形成能夠操作多電子束之子射束的靜電透鏡的兩個電極之間。因此，在升高之電位差下在使用已知架構時存在災難性靜電崩潰之風險。
本發明提供在較高電位差下實現所要電子光學效能的合適之架構。根據本發明之一態樣，提供一種用於操縱電子小射束之透鏡總成，其包含用於操縱電子小射束之一電子光學裝置，該裝置包含：一陣列基板，其中界定一孔隙陣列以用於電子小射束之路徑，該基板具有為階梯形以使得該陣列基板在對應於該孔隙陣列之區中比在該陣列基板之另一區中更薄的一厚度；一毗鄰基板，其中界定另一孔隙陣列以用於該等電子小射束之該路徑；一間隔件，其安置於該等基板之間以分隔該等基板使得該等基板之相對表面彼此共面，該間隔件具有界定用於該等電子小射束之該路徑之一開口並面對該等小射束之該路徑的一內部表面，其中該電子光學裝置經組態以在該等基板之間提供一電位差。
本發明之優點將自與隨附圖式結合獲取之以下描述變得顯而易見，在該等隨附圖式中藉助於說明及實例闡述本發明之某些實施例。
可藉由顯著增加IC晶片上之電路組件(諸如電晶體、電容器、二極體等)之填集密度來實現裝置之實體大小的減小及電子裝置之計算能力的增強。此已藉由增加之解析度來實現，從而使得能夠製作更小的結構。半導體IC製造為具有數百個個別步驟之複雜且耗時的製程。製造IC晶片之製程的任何步驟中之誤差有可能不利地影響最終產品之功能。僅一個缺陷就可造成裝置故障。需要改良製程之總良率。舉例而言，為獲得50步驟製程(其中步驟可指示形成於晶圓上之層的數目)之75%良率，每一個別步驟必須具有高於99.4%之良率。若個別步驟具有95%之良率，則總製程良率將低達7%至8%。
維持高基板(亦即，晶圓)產出率(經定義為每小時處理的基板之數目)亦係所需的。高製程良率及高基板產出率可受到缺陷之存在影響。若需要操作員干預來檢閱缺陷，則此尤其成立。藉由檢測工具(諸如掃描電子顯微鏡(「SEM」))進行高產出率偵測以及微米及奈米尺度缺陷之識別對於維持IC晶片之高良率及低成本係合乎需要的。
SEM包含掃描裝置及偵測器設備。掃描裝置包含：照明設備，其包含用於產生初級電子之電子源；及投影設備，其用於運用一或多個聚焦的初級電子束來掃描目標，諸如基板。初級電子與目標相互作用且產生相互作用產品，諸如次級電子及/或反向散射電子。偵測設備在掃描目標時俘獲來自目標之次級電子及/或反向散射電子，使得SEM可產生目標之經掃描區域的影像。體現此等SEM特徵之電子光學工具之設計可具有單一射束。為了諸如用於檢測之較高產出率，設備之一些設計使用初級電子之多個聚焦射束，亦即，多射束。多射束之組成射束可被稱作子射束或小射束。多射束可同時掃描目標之不同部分。因此，相比於單射束檢測設備，多射束檢測設備可例如藉由以較高速度移動目標而更快速地檢測目標。
在多射束檢測設備中，初級電子束中之一些的路徑遠離掃描裝置之中心軸，亦即初級電子光學軸的中點(在本文中亦被稱作帶電粒子軸)移位。為確保所有電子束以實質上相同之入射角到達樣本表面，需要操控具有距中心軸較大徑向距離的子射束路徑移動穿過比具有較接近中心軸之路徑之子射束路徑更大的角度。此更強操控可引起像差，該等像差使得所得影像為模糊且離焦的。實例為將每一子射束路徑之焦點引入至不同焦平面中的球面像差。詳言之，對於並非在中心軸上的子射束路徑，子射束在焦平面上的改變在自中心軸的徑向移位情況下較大。當偵測來自目標之次級電子時，此類像差及散焦效應可保持與來自目標之該等次級電子相關聯，例如，由子射束在目標上形成之光點的形狀及大小將受影響。此類像差因此使在檢測期間產生的所得影像之品質降級。
下文描述已知多射束檢測設備之實施。
諸圖係示意性的。因此出於清楚起見，誇示圖式中之組件的相對尺寸。在以下圖式描述內，相同或類似參考編號係指相同或類似組件或實體，且僅描述關於個別實施例之差異。雖然本說明書及圖式係針對電子光學設備，但應瞭解，實施例並不用以將本發明限制為特定帶電粒子。貫穿本發明文件對電子及與關於電子所提及之項目的參考因此更一般而言可被認為對帶電粒子及關於帶電粒子所提及之項目的參考，其中帶電粒子未必為電子。
現在參看圖1，圖1為說明例示性帶電粒子束檢測設備100的示意圖。圖1之檢測設備100包括真空腔室10、裝載鎖定腔室20、電子光學柱40 (亦被稱作電子束柱)、裝備前端模組(EFEM) 30及控制器50。電子光學柱40可在真空腔室10內。
EFEM 30包括第一裝載埠30a及第二裝載埠30b。EFEM 30可包括額外裝載埠。第一裝載埠30a及第二裝載埠30b可例如收納含有待檢測之基板(例如，半導體基板或由其他材料製成之基板)或目標的基板前開式單元匣(FOUP)(基板、晶圓及樣本下文統稱為「目標」)。EFEM 30中之一或多個機器人臂(圖中未示)將目標輸送至裝載鎖定腔室20。
裝載鎖定腔室20用以移除目標周圍之氣體。可將裝載鎖定腔室20連接至裝載鎖定真空泵系統(圖中未示)，該裝載鎖定真空泵系統移除裝載鎖定腔室20中之氣體粒子。裝載鎖定真空泵系統之操作使得裝載鎖定腔室能夠達到低於大氣壓力之第一壓力。主腔室10連接至主腔室真空泵系統(圖中繪示)。主腔室真空泵系統移除主腔室10中之氣體分子，使得目標周圍之壓力達到低於第一壓力之第二壓力。在達到第二壓力之後，將目標輸送至藉以可檢測目標之電子光學柱40。電子光學柱40可包含單射束電子光學設備或多射束電子光學設備。
控制器50以電子方式連接至電子光學柱40。控制器50可為經組態以控制帶電粒子束檢測設備100之處理器(諸如電腦)。控制器50亦可包括經組態以執行各種信號及影像處理功能之處理電路。雖然控制器50在圖1中被展示為在包括主腔室10、裝載鎖定腔室20及EFEM 30之結構之外部，但應瞭解，控制器50可為該結構之部分。控制器50可位於帶電粒子束檢測設備之組成元件中之一者中或其可分佈於組成元件中之至少兩者上方。雖然本發明提供容納電子束檢測工具之主腔室10的實例，但應注意，本發明之態樣在其最廣泛意義上而言不限於容納電子束柱之腔室。實情為，應瞭解，亦可將前述原理應用於在第二壓力下操作之設備的其他工具及其他配置。
現在參看圖2，其為圖1之檢測設備100之例示性多射束電子光學柱40的示意圖。在替代實施例中，檢測設備100為單射束檢測設備。電子光學柱40可包含電子源201、射束形成器陣列372 (亦被稱作槍孔隙板、庫侖孔隙陣列或預子射束形成孔隙陣列)、聚光透鏡310、源轉換器(或微光學陣列) 320、物鏡331及目標308。在一實施例中，聚光透鏡310為磁性的。目標308可由載物台上之支撐件支撐。載物台可為機動的。載物台移動以使得目標308藉由伴隨電子掃描。電子源201、光束形成器陣列372、聚光透鏡310可為電子光學柱40所包含之照明設備的組件。下文更詳細地描述之源轉換器320(亦稱為源轉換單元)及物鏡331可為電子光學柱40所包含之投影設備的組件。
電子源201、射束形成器陣列372、聚光透鏡310、源轉換器320及物鏡331與電子光學柱40之主電子光學軸304對準。電子源201產生大體上沿著電子光學軸304且具有源交越(虛擬或真實) 301S之初級射束302。在操作期間，電子源201經組態以發射電子。藉由提取器及/或陽極提取或加速電子以形成初級射束302。
射束形成器陣列372切割初級電子束302之周邊電子以降低隨之發生的庫侖效應。初級電子束302可藉由射束形成器陣列372修整成指定數目個子射束，諸如三個子射束311、312及313。應理解描述意欲應用於具有任何數目個(諸如一個、兩個或多於三個)子射束的電子光學柱40。射束形成器陣列372在操作中經組態以阻擋周邊電子以降低庫侖效應。庫侖效應可增大探測光點391、392、393中之每一者之大小，且因此使檢測解析度劣化。射束形成器陣列372減少由射束中投影的電子之間的庫侖相互作用而產生的像差。射束形成器陣列372可包括用於甚至在源轉換器320之前產生初級子射束的多個開口。
源轉換器320經組態以將藉由射束形成器陣列372透射之射束(包括子射束(若存在))轉換成朝向目標308投影之子射束。在一實施例中，源轉換器為單元。替代地，術語源轉換器可簡單地用作用於自子射束形成小射束之組件群組的集體術語。
如圖2中所展示，在一實施例中，電子光學柱40包含具有經組態以界定朝向目標308投影的小射束(或子射束)之外部尺寸的孔隙圖案(亦即，以一形式配置的孔隙)的射束限制孔隙陣列321。在一實施例中，射束限制孔隙陣列321為源轉換器320之部分。在替代實施例中，射束限制孔隙陣列321為在主要柱之逆流方向的系統之部分。在一實施例中，射束限制孔隙陣列321將子射束311、312、313中之一或多者劃分成多個小射束，使得朝向目標308投影的小射束之數目大於透射穿過射束形成器陣列372的子射束之數目。在一替代實施例中，射束限制孔隙陣列321保持入射於射束限制孔隙陣列321上的子射束之數目，在此情況下子射束之數目可與朝向目標308投影的小射束之數目相等。
如圖2中所展示，在一實施例中，電子光學柱40包含具有預彎曲偏轉器323_1、323_2及323_3之預彎曲偏轉器陣列323以分別地彎曲子射束311、312及313。預彎曲偏轉器323_1、323_2及323_3可使子射束311、312及313之路徑彎曲至射束限制孔隙陣列321上。
電子光學柱40亦可包括具有影像形成偏轉器322_1、322_2及322_3的影像形成元件陣列322。存在與每一小射束之路徑相關聯的各別偏轉器322_1、322_2及322_3。偏轉器322_1、322_2及322_3經組態以使小射束之路徑朝向電子光學軸304偏轉。經偏轉小射束形成源交越301S之虛擬影像(圖中未示)。在當前實施例中，此等虛擬影像藉由物鏡331投影至目標308上且在該目標上形成探測光點391、392、393。電子光學柱40亦可包括像差補償器陣列324，該像差補償器陣列經組態以補償可能存在於子射束中之每一者中的像差。在一實施例中，像差補償器陣列324包含經組態以對各別小射束操作的透鏡。該透鏡可採取透鏡陣列之形式。陣列中之透鏡可對多射束之不同小射束進行操作。像差補償器陣列324可例如包括例如具有微透鏡之場彎曲補償器陣列(圖中未示)。場彎曲補償器及微透鏡可例如經組態以補償個別子射束之在探測光點391、392及393中明顯的場彎曲像差。像差補償器陣列324可包括具有微散光校正器之散光補償器陣列(圖中未示)。微散光校正器可例如經控制以在子射束上操作以補償另外存在於探測光點391、392及393中之散光像差。
源轉換器320可進一步包含具有預彎曲偏轉器323_1、323_2及323_3以分別地彎曲子射束311、312及313的預彎曲偏轉器陣列323。預彎曲偏轉器323_1、323_2及323_3可使子射束之路徑彎曲至射束限制孔隙陣列321上。在一實施例中，預彎曲微偏轉器陣列323可經組態以使子射束之子射束路徑朝向射束限制孔隙陣列321之平面的正交彎曲。在一替代實施例中，聚光透鏡310可調整子射束之路徑方向至射束限制孔隙陣列321上。聚光透鏡310可例如聚焦(準直)三個子射束311、312及313以變成沿著初級電子光學軸304的實質上平行射束，使得三個子射束311、312及313實質上垂直地入射至源轉換器320上，該源轉換器320可對應於射束限制孔隙陣列321。在此類替代實施例中，預彎曲偏轉器陣列323可能並非必要的。
影像形成元件陣列322、像差補償器陣列324及預彎曲偏轉器陣列323可包含多層之子射束操縱裝置，該等子射束操縱裝置中之一些可呈陣列形式，例如：微偏轉器、微透鏡或微散光校正器。射束路徑可以旋轉方式操縱。可藉由磁透鏡施加旋轉校正。旋轉校正可另外或替代地藉由諸如聚光透鏡配置的現有磁透鏡達成。
在電子光學柱40之當前實例中，小射束分別藉由影像形成元件陣列322之偏轉器322_1、322_2及322_3朝向電子光學軸304偏轉。應理解小射束路徑可能在達至偏轉器322_1、322_2及322_3之前已經對應於電子光學軸304。
物鏡331將小射束聚焦至目標308之表面上，亦即，其將三個虛擬影像投影至目標表面上。目標表面上之由三個子射束311至313形成的三個影像在該樣本表面上形成三個探測光點391、392及393。在一實施例中，子射束311至313之偏轉角經調整以穿過或逼近物鏡331之前焦點，以減小或限制三個探測光點391至393的離軸像差。在一配置中，物鏡331為磁性的。儘管提及三個小射束，但此僅作為實例。可存在任何數目個小射束。
操縱器經組態以操縱一或多個帶電粒子束。術語操縱器涵蓋偏轉器、透鏡及孔隙。預彎曲偏轉器陣列323、像差補償器陣列324及影像形成元件陣列322可個別地或彼此組合地被稱作操縱器陣列，此係因為其操縱帶電粒子之一或多個子射束或小射束。透鏡及偏轉器322_1、322_2及322_3可被稱作操縱器，此係因為其操縱帶電粒子之一或多個子射束或小射束。
在一實施例中，提供射束分離器(圖中未示)。射束分離器可在源轉換器320之順流方向。射束分離器可為例如韋恩濾光器，其包含靜電偶極子場及磁偶極子場。射束分離器可在射束路徑之方向上定位於屏蔽件(下文更詳細地描述)之鄰近區段之間。屏蔽件之內表面可自射束分離器朝內徑向。替代地，射束分離器可在屏蔽件內。在操作中，射束分離器可經組態以藉由靜電偶極子場將靜電力施加於子射束之個別電子上。在一實施例中，靜電力與藉由射束分離器之磁偶極子場施加於子射束之個別初級電子上的磁力在量值上相等但在方向上相反。子射束因此可以至少實質上零偏轉角至少實質上筆直地穿過射束分離器。磁力之方向取決於電子之運動方向，而靜電力之方向並不取決於電子之運動方向。因此，因為次級電子及反向散射電子相較於初級電子大體上在相反方向上移動，所以施加於次級電子及反向散射電子上的磁力將不再抵消靜電力，且結果移動穿過射束分離器的次級電子及反向散射電子將偏轉遠離電子光學軸304。
在一實施例中，提供次級柱(圖中未示)，其包含用於偵測對應次級帶電粒子束之偵測元件。在運用偵測元件的情況下使次級射束入射時，該等元件可產生對應的強度信號輸出。輸出可經導引至影像處理系統(例如，控制器50)。每一偵測元件可包含可呈柵格形式的陣列。陣列可具有一或多個像素；每一像素可對應於陣列之元件。偵測元件之強度信號輸出可為由偵測元件內之所有像素產生之信號的總和。
在一實施例中，提供次級投影設備及其相關聯電子偵測裝置(圖中未示)。可將次級投影設備及其相關聯電子偵測裝置與次級柱之副電子光學軸對準。在一實施例中，射束分離器經配置以使次級電子束之路徑朝向次級投影設備偏轉。次級投影設備隨後將次級電子束之路徑聚焦至電子偵測裝置之複數個偵測區上。次級投影設備及其相關聯電子偵測裝置可使用次級電子或反向散射電子記錄並產生目標308之影像。
在一實施例中，檢測設備100包含單一源。
電子光學柱內之任何元件或元件集合可為可替換的或可現場替換的。柱中之一或多個電子光學組件(尤其是對子射束操作或產生子射束之電子光學組件，諸如孔隙陣列及操縱器陣列)可包含一或多個微機電系統(MEMS)。預彎曲偏轉器陣列323可為MEMS。MEMS為使用微型製造技術製成的小型化機械及機電元件。在一實施例中，電子光學柱40包含孔隙、透鏡及形成為MEMS之偏轉器。在一實施例中，諸如透鏡及偏轉器322_1、322_2及322_3之操縱器被動地、主動地、作為整個陣列、個別地或以陣列內之群組方式可控制，以便控制朝向目標308投影的帶電粒子之小射束。
在一實施例中，電子光學柱40可包含在帶電粒子路徑上之替代及/或額外組件，諸如透鏡及其他組件，其中一些已稍早參看圖1及圖2描述。此類配置之實例展示於稍後更詳細地描述的圖3及圖4中。詳言之，實施例包括將來自源之帶電粒子束劃分成複數個子射束之電子光學柱40。複數個各別物鏡可將子射束投影至樣本上。在一些實施例中，複數個聚光透鏡自物鏡逆流方向提供。聚光透鏡使子射束中之每一者聚焦至物鏡逆流方向的中間焦點。在一些實施例中，準直器自物鏡逆流方向提供。校正器可經提供以減少聚焦誤差及/或像差。在一些實施例中，此類校正器整合至物鏡中或直接鄰近於物鏡定位。在提供聚光透鏡情況下，此類校正器可另外或替代地整合至聚光透鏡中或直接鄰近於聚光透鏡定位，及/或定位於中間焦點中或直接鄰近於中間焦點定位。偵測器經提供以偵測由樣本發射之帶電粒子。偵測器可整合至物鏡中。偵測器可在物鏡之底部表面上，以便在使用時面對樣本。偵測器可包含可對應於多射束配置之小射束之陣列的一陣列。偵測器陣列中之偵測器可產生可與所產生影像之像素相關聯的偵測信號。聚光透鏡、物鏡及/或偵測器可經形成為MEMS或CMOS裝置。
圖3為例示性電子光學系統之另一設計的示意圖。電子光學系統可包含源201及電子光學柱。電子光學柱可包含上部射束限制器252、準直器元件陣列271、控制透鏡陣列250、掃描偏轉器陣列260、物鏡陣列241、射束塑形限制器242及偵測器陣列。源201提供帶電粒子(例如電子)束。聚焦於樣本208上之多射束自由源201提供之射束導出。子射束可自射束導出，例如使用界定射束限制孔隙陣列之射束限制器。源201理想地為具有亮度與總發射電流之間的良好折衷的高亮度熱場發射器。
上部射束限制器252界定射束限制孔隙陣列。上部射束限制器252可被稱作上部射束限制孔隙陣列或逆流方向射束限制孔隙陣列。上部射束限制器252可包含具有複數個孔隙之板(其可為板狀本體)。上部射束限制器252自由源201發射之帶電粒子束形成子射束。可藉由上部射束限制器252阻擋(例如，吸收)射束中除促成形成子射束之部分之外的部分，以免干涉順流方向的子射束。上部射束限制器252可被稱作子射束界定孔隙陣列。
準直器元件陣列271自上部射束限制器順流方向提供。每一準直器元件準直各別子射束。準直器元件陣列271可使用MEMS製造技術形成以便在空間上為緊湊的。在一些實施例中，如圖3中所例示，準直器元件陣列271為在源201之順流方向的射束路徑中之第一偏轉或聚焦電子光學陣列元件。在另一配置中，準直器可完全或部分地採取巨型準直器之形式。此巨型準直器可在上部射束限制器252之逆流方向，因此其在多射束產生之前對來自源之射束操作。磁透鏡可用作巨型準直器。
在準直器元件陣列之順流方向上，存在控制透鏡陣列250。控制透鏡陣列250包含複數個控制透鏡。每一控制透鏡包含連接至各別電位源之至少兩個電極(例如，兩個或三個電極)。控制透鏡陣列250可包含連接至各別電位源之兩個或多於兩個(例如，三個)板狀電極陣列。控制透鏡陣列250係與物鏡陣列241相關聯(例如，該兩個陣列經定位成彼此接近及/或以機械方式彼此連接及/或作為一單元一起被控制)。控制透鏡陣列250定位於物鏡陣列241的逆流方向上。控制透鏡預聚焦子射束(例如，在子射束到達物鏡陣列241之前對子射束施加聚焦動作)。預聚焦可減少子射束之發散或增加子射束之會聚速率。
如所提及，控制透鏡陣列250係與物鏡陣列241相關聯。如上文所描述，控制透鏡陣列250可被視為提供除了物鏡陣列241之電極242、243之外的電極例如作為物鏡陣列總成之一部分。控制透鏡陣列250之額外電極允許用於控制子射束之電子光學參數的另一自由度。在一實施例中，控制透鏡陣列250可被視為物鏡陣列241之額外電極，從而實現物鏡陣列241之各別物鏡之額外功能性。在一配置中，此類電極可被視為物鏡陣列之部分，從而向物鏡陣列241之物鏡提供額外功能性。在此配置中，控制透鏡被認為係對應物鏡之部分，即使在控制透鏡僅被稱作物鏡之一部分的程度上亦如此。
為了易於說明，本文中藉由橢圓形狀陣列示意性地描繪透鏡陣列。每一橢圓形狀表示透鏡陣列中之透鏡中之一者。按照慣例，橢圓形狀用以表示透鏡，類似於光學透鏡中經常採用之雙凸面形式。然而，在諸如本文中所論述之帶電粒子配置的內容背景中，應理解，透鏡陣列將通常以靜電方式操作且因此可能不需要採用雙凸面形狀之任何實體元件。如上文所描述，替代地，透鏡陣列可包含具有孔隙之多個板。
可提供包含複數個掃描偏轉器之掃描偏轉器陣列260。掃描偏轉器陣列260可使用MEMS製造技術來形成。每一掃描偏轉器使各別子射束掃描於樣本208上。掃描偏轉器陣列260可因此包含用於每一子射束之掃描偏轉器。每一掃描偏轉器可使子射束在一個方向(例如平行於單個軸，諸如X軸)上或在兩個方向(例如相對於兩個不平行的軸，諸如X軸及Y軸)上偏轉。偏轉係為了使子射束在一或兩個方向上(亦即，一維地或二維地)在整個樣本208中進行掃描。在一實施例中，特定地關於掃描偏轉器之文獻之全文特此以引用方式併入的EP2425444中所描述之掃描偏轉器可用以實施掃描偏轉器陣列260。掃描偏轉器陣列260 (例如使用如上文所提及之MEMS製造技術形成)可比巨型掃描偏轉器在空間上更為緊湊。在另一配置中，可在上部射束限制器252之逆流方向使用巨型掃描偏轉器。其功能可類似或等效於掃描偏轉器陣列，但其在產生多射束之小射束之前對來自源之射束進行操作。
提供包含複數個物鏡之物鏡陣列241以將子射束引導至樣本208上。每一物鏡包含連接至各別電位源之至少兩個電極(例如，兩個或三個電極)。物鏡陣列241可包含連接至各別電位源之兩個或多於兩個(例如三個)板狀電極陣列。由板狀電極陣列形成的每一物鏡可為對不同子射束進行操作的微透鏡。每一板界定複數個孔隙(其亦可被稱作孔)。板中之每一孔隙之位置對應於一或多個其他板中之一或多個對應孔隙之位置。對應孔隙界定物鏡，且對應孔隙之每一集合因此在使用中對多射束中之同一子射束進行操作。每一物鏡將多射束之各別子射束投影至樣本208上。
物鏡陣列可形成物鏡陣列總成之部分以及掃描偏轉器陣列260、控制透鏡陣列250及準直器元件陣列271中之任一者或全部。物鏡陣列總成可進一步包含射束塑形限制器242。射束塑形限制器242界定射束限制孔隙陣列。射束塑形限制器242可被稱作下部射束限制器、下部射束限制孔隙陣列或最終射束限制孔隙陣列。射束塑形限制器242可包含具有複數個孔隙之板(其可為板狀本體)。射束塑形限制器242在控制透鏡陣列250之至少一個電極(視情況所有電極)的順流方向。在一些實施例中，射束塑形限制器242在物鏡陣列241之至少一個電極(視情況所有電極)的順流方向。
在一配置中，射束塑形限制器242在結構上與物鏡陣列241之電極302整合在一起。合乎需要地，射束塑形限制器242定位於具有低靜電場強度的區中。射束限制孔隙中之每一者與物鏡陣列241中之對應物鏡對準。該對準係使得來自對應物鏡之子射束之一部分可穿過射束限制孔隙且照射至樣本208上。每一射束限制孔隙具有射束限制效應，從而僅允許入射至射束塑形限制器242上之子射束之選定部分穿過射束限制孔隙。該選定部分可使得僅穿過物鏡陣列中之各別孔隙之中心部分的各別子射束之一部分到達樣本。中心部分可具有圓形橫截面及/或以子射束之射束軸為中心。
在一實施例中，電子光學系統經組態以控制物鏡陣列總成(例如，藉由控制施加至控制透鏡陣列250之電極之電位)，使得控制透鏡之焦距大於控制透鏡陣列250與物鏡陣列241之間的間隔。因此，控制透鏡陣列250及物鏡陣列241可相對接近地定位在一起，其中來自控制透鏡陣列250之聚焦動作太弱而不能在控制透鏡陣列250與物鏡陣列241之間形成中間焦點。控制透鏡陣列及物鏡陣列對於同一表面的組合式焦距一起操作。無中間焦點之組合操作可降低像差風險。在其他實施例中，物鏡陣列總成可經組態以在控制透鏡陣列250與物鏡陣列241之間形成中間焦點。
可提供電源以將各別電位施加至控制透鏡陣列250之控制透鏡及物鏡陣列241之物鏡的電極。
除了物鏡陣列241以外亦提供控制透鏡陣列250提供了用於控制子射束之屬性之額外自由度。即使當控制透鏡陣列250及物鏡陣列241相對接近地提供時亦提供額外自由度，例如使得在控制透鏡陣列250與物鏡陣列241之間不形成中間焦點。控制透鏡陣列250可用以相對於射束之縮小率最佳化射束張角及/或控制遞送至物鏡陣列241之射束能量。控制透鏡可包含兩個或三個或三個以上電極。若存在兩個電極，則共同地控制縮小率及著陸能量。若存在三個或多於三個電極，則可獨立地控制縮小率及著陸能量。控制透鏡可因此經組態以調整各別子射束之縮小率及/或射束張角及/或在基板上的著陸能量(例如，使用電源以將合適之各別電位施加至控制透鏡及物鏡之電極)。此最佳化可在不對物鏡之數目具有過度負面影響且在不過度降低物鏡之像差的情況下(例如，在不減少物鏡之強度的情況下)達成。使用控制透鏡陣列使得物鏡陣列能夠在其最佳電場強度下操作。應注意，意欲參考縮小率及張角意欲參考相同參數之變化。在理想配置中，縮小率範圍與對應張角之乘積係恆定的。然而，張角可受使用孔隙影響。
在一實施例中，著陸能量可經控制為預定範圍內之所要值，例如1000 eV至5000 eV之預定範圍。理想地，藉由控制離開控制透鏡之電子的能量來主要地變化著陸能量。物鏡內之電位差較佳地在此變化期間保持恆定，使得物鏡內之電場保持儘可能高。另外，施加至控制透鏡之電位可用以最佳化射束張角及縮小率。控制透鏡可用以鑒於著陸能量改變而改變縮小率。理想地，每一控制透鏡包含三個電極以便提供兩個獨立控制變數。舉例而言，電極中之一者可用以控制放大率，而不同電極可用以獨立控制著陸能量。替代地，每一控制透鏡可僅具有兩個電極。當僅存在兩個電極時，電極中之一者可能需要控制放大率及著陸能量兩者。
偵測器陣列(圖中未示)經提供以偵測自樣本208發射之帶電粒子。經偵測帶電粒子可包括由SEM偵測到之帶電粒子中之任一者，包括自樣本208發射之次級及/或反向散射電子。偵測器可為提供面對樣本208之柱之表面(例如柱之底部表面)的陣列。替代地，偵測器陣列係在底部表面之逆流方向上，例如在物鏡陣列或控制透鏡陣列中或其逆流方向上。偵測器陣列之元件可對應於多射束配置之小射束。藉由陣列元件偵測電子而產生的信號經傳輸至處理器以用於產生影像。該信號可對應於影像之像素。
在其他實施例中，提供巨型掃描偏轉器及掃描偏轉器陣列260兩者。在此配置中，子射束在樣本表面之掃描可藉由較佳地一起同步控制巨型掃描偏轉器及掃描偏轉器陣列260來達成。
在一實施例中，如圖4中所例示，提供電子光學系統陣列500。陣列500可包含複數個本文中所描述之電子光學系統中之任一者。電子光學系統中之每一者將各別多射束同時聚焦至同一樣本之不同區上。每一電子光學系統可自來自不同各別源201之帶電粒子束形成子射束。每一各別源201可為複數個源201中之一個源。該複數個源201之至少一子集可提供為源陣列。源陣列可包含提供於共同基板上之複數個源201。複數個多射束同時聚焦至同一樣本之不同區上會允許同時處理(例如評估)樣本208之增加區域。陣列500中之電子光學系統可配置成彼此鄰近以便將各別多射束投影至樣本208之鄰近區上。
任何數目個電子光學系統可用於陣列500中。較佳地，電子光學系統之數目在2(較佳地9)至200之範圍內。在一實施例中，電子光學系統係以矩形陣列或六邊形陣列而配置。在其他實施例中，電子光學系統係以不規則陣列或以具有除矩形或六邊形之外之幾何形狀的規則陣列提供。陣列500中之每一電子光學系統在參考單一電子光學系統時可以本文所描述之方式中之任一者組態，例如如上文所描述，尤其是關於參考圖6所展示及描述的實施例所述。此類配置之細節描述於在2020年7月6日申請之EPA 20184161.6中，特此以引用之方式併入關於物鏡如何併入及調試以用於多柱配置之該EPA 20184161.6。
在圖4之實例中，陣列500包含上文參看圖3所描述之類型之複數個電子光學系統。此實例中之電子光學系統中之每一者因此包含掃描偏轉器陣列260及準直器元件陣列271兩者。如上文所提及，掃描偏轉器陣列260及準直器元件陣列271尤其較適合於併入至電子光學系統陣列500中，此係由於其空間緊湊性，此有助於電子光學系統彼此接近地定位。電子光學柱之此配置可優於使用磁透鏡作為準直器之其他配置。將磁透鏡併入至意欲用於多柱配置中之電子光學柱中可能具有挑戰性。
除如下文所描述及圖5中所說明外，多射束電子光學柱之替代設計可具有與關於圖3所描述之特徵相同的特徵。多射束電子光學柱之替代設計可包含在物件透鏡陣列配置241之逆流方向的聚光透鏡陣列231，就多射束柱具有準直器及其組件之描述而言，如2020年2月21日申請之以引用的方式併入本文中的EP申請案20158804.3中所揭示。此設計不需要光束塑形限制器陣列242或上部射束限制器陣列252，此係因為與聚光透鏡陣列231相關聯之射束限制孔隙陣列可塑形來自源201之射束的多射束之小射束211、212、213。聚光透鏡之射束限制孔隙陣列亦可充當透鏡陣列中之電極。
小射束211、212、213之路徑遠離聚光透鏡陣列231發散。聚光透鏡陣列231聚焦所產生小射束至聚光透鏡陣列231與物鏡陣列總成241之間的中間焦點(亦即，朝向控制透鏡陣列及物鏡陣列)。準直器陣列271可在中間焦點處而不是與物鏡陣列總成241相關聯。
準直器可減少發散小射束路徑之發散。準直器可準直發散小射束路徑以使得其實質上朝向物鏡陣列總成平行。校正器陣列可存在於多射束路徑中，例如與聚光透鏡陣列、中間焦點及物鏡陣列總成相關聯。偵測器240可整合至物鏡241中。偵測器240可在物鏡241之底部表面上，以便在使用時面對樣本。
電子光學系統陣列可具有如參考圖3之多射束柱所描述的此設計之多個多射束柱，如圖4中所展示。在2020年2月21日申請之以引用的方式併入本文中的EP申請案20158732.6中關於多射束工具之多柱配置展示並描述此配置，該多柱配置提供經揭示具有在中間焦點處之準直器的多射束柱之設計。
多射束工具之另外替代設計包含多個單射束柱。出於本文中所描述之本發明之目的產生的單射束可類似或等效於藉由單一柱產生的多射束。此多柱工具可具有一百個柱，各自產生單射束或小射束。在此另外替代設計中，單射束柱可具有共同真空系統，每一柱具有單獨真空系統或柱之群組經指派不同真空系統。每一柱可具有相關聯偵測器。
電子光學柱40可為檢測(或計量檢測)工具之組件或電子束微影工具之部分。多射束帶電粒子設備可用於通常包括電子顯微法(並非僅SEM及微影)之多個不同應用中。
電子光學軸304描述帶電粒子通過源201並自該源輸出之路徑。除非明確地提及，否則多射束之子射束及小射束可全部實質上平行於至少穿過操縱器或電子光學陣列之電子光學軸304。電子光學軸304可相同於或不同於電子光學柱40之機械軸。
電子光學柱40可包含如圖6中所展示用於操縱電子小射束的之電子光學裝置700。舉例而言，物鏡陣列241及/或聚光透鏡陣列231可包含電子光學裝置700。詳言之，物鏡331及/或聚光透鏡310及/或控制透鏡250可包含電子光學裝置700。
電子光學裝置經組態以在兩個或多於兩個基板之間提供電位差。靜電場產生於基板之間，該等基板充當電極。靜電場產生兩個基板之間的吸引力。吸引力可隨電位差增加而增加。
在電子光學裝置中，該等基板中之至少一者具有為階梯形以使得陣列基板在對應於孔隙陣列之區中比在陣列基板之另一區中更薄的厚度。具有例如其中基板之兩個部分具有不同厚度的階梯形厚度係有利的，此係因為若基板為恆定厚度且例如太薄，則在高電位差下基板經歷可導致彎曲之較高靜電力。基板之彎曲可不利地影響射束至射束均勻性。因此，厚基板對減輕彎曲係有利的。然而，若基板在孔隙陣列之區中太厚，則其可導致不合需要的電子小射束變形。因此，在孔隙陣列周圍之薄基板對減輕電子小射束變形係有利的。亦即在比基板之其餘部分薄的基板之區中可界定孔隙陣列。基板之階梯形厚度因此在不增加小射束變形之可能性的情況下減少彎曲之可能性。
圖6中所展示之例示性電子光學裝置包含陣列基板710、毗鄰基板720及間隔件730。(注意術語「陣列基板」為用於使基板不同於本說明書中提及之其他基板的術語)。在陣列基板中，孔隙711之一陣列經界定用於電子小射束之路徑。孔隙陣列中之孔隙的數目可對應於多射束配置中之子射束的數目。在一個配置中，存在比多射束中之子射束更少的孔隙以使得子射束路徑之群組穿過孔隙。舉例而言，孔隙可在整個多射束路徑中延伸；孔隙可為條帶或狹縫。間隔件730安置於基板之間以分隔基板。電子光學裝置經組態以在陣列基板710與毗鄰基板720之間提供一電位差。
在毗鄰基板720中，孔隙721之另一陣列經界定用於電子小射束之路徑。毗鄰基板720亦可具有為階梯形以使得該毗鄰基板在對應於孔隙陣列之區中比在該毗鄰基板之另一區中更薄的厚度。較佳地，經界定於毗鄰基板720中之孔隙721之陣列具有與經界定於陣列基板710中之孔隙711之陣列相同的圖案。在配置中，兩個基板中之孔隙陣列的圖案可係不同的。舉例而言，毗鄰基板720中之孔隙的數目可少於或大於陣列基板710中之孔隙的數目。在一配置中，在毗鄰基板中存在單一孔隙以用於多射束之子射束的全部路徑。較佳地，陣列基板710及毗鄰基板720中之孔隙實質上相互良好地對準。孔隙之間的此對準係為了限制透鏡像差。
陣列基板及毗鄰基板可在基板之最厚點處各具有至多1.5 mm (較佳地1 mm、更佳地500 µm)的厚度。在一配置中，順流方向基板(亦即，更接近於樣本之基板)可在其最厚點處具有200 µm與300 µm之間的厚度。順流方向基板較佳地在其最厚點處具有200 µm與150 µm之間的厚度。逆流方向基板(亦即，更遠離樣本之基板)可在其最厚點處具有至多500 µm之厚度。
基板710之較薄區與基板之另一區(例如較厚區)之間的陣列基板之表面(例如其提供台階)較佳地正交於基板之面對毗鄰基板720的表面及/或多射束之路徑。類似地，在較厚區(徑向向外)與內部區(徑向向內)之間的台階處的毗鄰基板720之表面可較佳地正交於面對陣列基板710的毗鄰基板之表面。
塗層可經提供於陣列基板及/或毗鄰基板之表面上。較佳地，塗層皆經提供於陣列基板及毗鄰基板上。塗層減少另外可導致不需要射束扭曲的表面充電。
塗層經組態以經受陣列基板與毗鄰基板之間的可能電崩潰事件。較佳地，提供低歐姆塗層，且更佳地提供0.5歐姆/平方或更小之塗層。塗層較佳地經提供於順流方向基板之表面上。塗層更佳地經提供於該等基板中之至少一者與間隔件之間。低歐姆塗層減少基板之不合需要的表面充電。
陣列基板及/或毗鄰基板可包含低體電阻材料，較佳地1 Ohm.m或更低之材料。更佳地，陣列基板及/或毗鄰基板包含摻雜矽。具有低體電阻之基板具有因為放電電流經由體而非例如經由薄塗層供應/耗盡而其不大可能失效之優點。
陣列基板包含第一晶圓。第一晶圓可經蝕刻以產生具有不同厚度之區。第一晶圓可經蝕刻於對應於孔隙陣列的區中，使得陣列基板在對應於孔隙陣列之區中較薄。舉例而言，晶圓之第一側面可經蝕刻或晶圓之二個側面可經蝕刻以建立基板之階梯形厚度。蝕刻可係藉由深度反應性離子蝕刻進行。替代地或另外，基板之階梯形厚度可藉由雷射鑽孔或機械加工產生。
替代地，陣列基板可包含第一晶圓及第二晶圓。孔隙陣列可經界定於第一晶圓中。第一晶圓可經安置與間隔件接觸。一第二晶圓安置於不對應於孔隙陣列之一區中的第一晶圓之表面上。第一晶圓及第二晶圓可藉由晶圓黏結而接合。對應於孔隙陣列之區中之陣列基板的厚度可為第一晶圓之厚度。除孔隙陣列之區以外的另一區(例如自孔隙陣列朝外徑向)中之陣列基板的厚度可為第一晶圓與第二晶圓之組合厚度。因此，陣列基板具有在第一晶圓與第二晶圓之間的階梯形厚度。
陣列基板及毗鄰基板中之一者係在另一者的逆流方向。陣列基板及毗鄰基板中之一者相對於另一基板帶負電荷。較佳地，逆流方向基板相對於例如地面電位、源或樣本具有比順流方向基板高的電位。電子光學裝置可經組態以在陣列基板與毗鄰基板之間提供5 kV或更大之電位差。較佳地，電位差為10 kV或更大。更佳地，電位差為20 kV或更大。
間隔件730較佳地安置於陣列基板與毗鄰基板之間，使得該等基板之相對表面彼此共面。間隔件730具有面對小射束之路徑的內部表面731。間隔件730界定用於電子小射束之路徑的開口732。
導電塗層(例如塗層740)可施加至間隔件。較佳地，提供低歐姆塗層，且更佳地提供0.5歐姆/平方或更小之塗層。
塗層較佳地在面對帶負電荷基板之空間之表面上，該帶負電荷基板相對於其他基板帶負電荷。順流方向基板較佳地相對於逆流方向基板帶負電荷。塗層應置於與帶負電荷基板相同之電位處。塗層較佳地在間隔件之面對帶負電荷基板的表面上。塗層更佳地電連接至帶負電荷基板。塗層可以用於填充間隔件與帶負電荷基板之間的任何可能空隙。
在間隔件上不存在此塗層情況下，電場增強可出現在彼等空隙中。此電場增強可導致此等空隙中之電崩潰且藉此下部電極之電位不穩定性。此電位不穩定性導致隨時間改變透鏡強度，藉此電子束散焦。
內部表面731經塑形使得內部表面上之基板之間的蠕變路徑比基板之間的最小距離長。較佳地，間隔件之內部表面經塑形以提供10 kV/mm或更小、較佳地3 kV/mm或更小的蠕變長度。
圖6之例示性電子光學裝置700包含界定開口732之間隔件730。內部表面為合乎需要地穿過間隔件730之開口之表面。間隔件730具有階梯形厚度。內部表面為階梯形。內部表面可具有面對小射束之路徑的至少一部分。全部小射束之路徑穿過開口。最接近電子小射束之路徑的間隔件之區中的間隔件730之厚度小於遠離電子小射束之路徑之區中的間隔件730之厚度。在例如如圖6中所描繪之配置中，間隔件730之開口732在逆流方向側比在順流方向側具有更大的寬度，其可為直徑。亦即經界定於間隔件中之一孔隙或開口可界定具有表面之貫通通路。貫通通路可在沿著通過孔隙之光束路徑之不同位置處具有至少兩個不同直徑。例如在具有不同直徑的貫通通路之部分之間的階梯形表面成角度且較佳平行於陣列基板及毗鄰基板中之至少一者及/或正交於光束路徑。階梯形表面可為內部表面731之部分。內部表面具有面對電子小射束之路徑的部分。內部表面可具有窄部分及寬部分。內部表面之窄部分可對應於最接近電子小射束之路徑的間隔件之區。窄部分可在通過開口之方向上設定尺寸為最接近電子小射束之路徑的間隔件之區中之間隔件730的厚度。內部表面之寬部分可對應於遠離電子小射束之路徑的區。相比於與逆流方向基板710接觸之表面區域，間隔件730具有更大之與順流方向基板720接觸之表面區域。在另一配置中，經界定於間隔件中的開口在間隔件之順流方向側與其逆流方向側相比具有更大之寬度。逆流方向基板及順流方向基板中之一者相對於另一基板帶正電荷。較佳地，經界定於間隔件中之開口在間隔件最接近相對於另一基板帶正電荷之基板的一側具有更大寬度。
圖7說明在陣列基板710與毗鄰基板720之間的間隔件730之內部表面731上之台階周圍的靜電場。在此實例中，毗鄰基板720在陣列基板710之順流方向。間隔件730之內部表面731與陣列基板之間的區中之電子光學裝置相對電容率ε r大致為1。各種材料可以用於製作間隔件，諸如陶瓷及玻璃。歸因於階梯形間隔件730，結構之相對電容率ε r增加，因此相對電容率在間隔件之區820中大於1，較佳地例如5。階梯形間隔件形狀因此係有利的，此係因為其減少靠近順流方向基板720上之「三交點」830 (例如順流方向基板與間隔件之最內內部表面交匯的順流方向基板上之位置)的靜電場強度。與逆流方向基板710相比，順流方向基板720具有相對於樣本更小之電位。靠近三交點830之靜電場強度之減小有助於減小放電事件之出現。
在相對於樣本具有較低電位差情況下，順流方向基板相對於逆流方向基板帶負電荷。實際上，在相對於逆流方向基板帶負電荷情況下，順流方向基板在例如自三交點放電的情況下供應電極。在其中經界定於間隔件730中之開口與其逆流方向側相比在間隔件之順流方向側上具有更大寬度的配置中，除以下各者之外相同描述適用：與順流方向基板720相比，逆流方向基板710相對於樣本具有更小之電位差；且「三交點」830係在逆流方向基板710上，例如逆流方向基板與間隔件之最內內部表面交匯的逆流方向基板上之位置。
另外，間隔件730之階梯形內部表面731相較於直線壁間隔件增加表面蠕變放電之路徑長度。在貫通通路之表面上之最短路徑可例如在具有階梯形表面之階梯化中更長。在延伸或延長最短路徑中，可延伸蠕變長度。
如圖8中所示，間隔件930之內部表面931 (例如階梯形表面之至少部分)可包含形成或界定波紋之溝槽。波紋可環繞開口。較佳地，波紋係同心的。蠕變長度因此例如藉由增加內部表面931上之最短路徑長度，藉由提供波紋形狀至間隔件之內部表面而進一步增加。作為內部表面931之部分的波紋位置之存在因此減少在整個基板中例如在逆流方向基板與順流方向基板之間的不需要放電之可能性。
間隔件可在其最厚點處具有0.1 mm與2 mm之間的厚度。較佳地，間隔件具有在0.5 mm與1.6 mm之間、更佳地0.8 mm至1.6 mm之間的厚度。
間隔件經組態以限制可由充電間隔件表面(例如隨時間積聚或彙集在內部表面931上之電荷)所引起的電子束扭曲。電荷積聚可受最外電子小射束之路徑與間隔件之內表面(面對電子小射束之路徑)之間的距離限制。在間隔件設計中，電子小射束之路徑與間隔件之內表面之間的距離應隨間隔件厚度增加而增加。間隔件中之開口產生陣列基板及毗鄰基板之未支撐區域。未支撐區域愈大，基板之彎曲愈大。基板之彎曲可引起不需要的射束至射束透鏡強度變化。然而，若間隔件中之開口較小，則扭曲可由間隔件之表面充電所引起。因此，有必要提供具有經適當設定大小開口之間隔件。開口應足夠小以限制基板彎曲但應足夠大以減少間隔件之表面充電的可能性。
如上文所描述，間隔件具有階梯形厚度，使得經界定於間隔件中之開口在一側具有較大之寬度及在另一側具有較小之寬度。內部表面較佳地為階梯形，其中上部射束部分(寬部分)與下部射束部分(或窄部分)相比距離更遠離小射束之路徑。在此配置中，開口在間隔件中之開口的內部表面之下部射束部分上具有較小寬度。(在另一實施例中，與下部射束部分相比，上部射束部分可更接近於小射束之路徑間隔開，因此可被稱作窄部分替代下部射束部分)。
間隔件中之開口的較小寬度可具有4與30 mm之間、較佳地4 mm與25 mm之間、更佳地8 mm與20 mm之間、益發更佳地10 mm與20 mm之間的最大尺寸。較佳地，最大尺寸為直徑。
間隔件之厚度可依賴於施加於該等基板之間的預期電位差，亦即基板中之每一者與樣本及/或地面或參考電位之間的電位差。注意參考電位可為地面電位。參考電位可為樣本之電位。樣本可在任何合適之電位處，諸如地面電位、系統中之最大電位，諸如在此5 kV至20 kV之任一值處，或地面電位、最大電位或任何其他選定參考電位之任一偏移。因此，在增加或甚至升高之所施加電位情況下，間隔件及/或基板(例如陣列基板及毗鄰基板)應較佳地變得較厚。此外，如上文所論述，開口之直徑隨間隔件之厚度增加而增加。因此，增加不由間隔件支撐的陣列基板及/或毗鄰基板之區域。此係因為間隔件不接觸開口之區域中的基板。因此，基板彎曲之可能性歸因於開口之直徑增加而增加。另外，在操作期間，所施加電位產生逆流方向基板與順流方向基板之間的靜電場，該場產生基板之間的吸引力。因此，為避免彎曲，場可例如藉由減少電極之間的電位差而減少。替代地或另外，開口之直徑減少以增加電極之支撐的剛性。因此，存在由於電極之彎曲及間隔件至子射束之接近度(其將扭曲子射束)的開口之直徑的最佳化。
電子光學裝置可經提供於透鏡總成中以用於操縱電子小射束。透鏡總成可例如為物鏡總成或聚光透鏡總成，或可為物鏡總成或聚光透鏡總成之部分。透鏡總成(諸如物鏡總成)可進一步包含包含至少兩個基板的額外透鏡陣列，諸如控制透鏡陣列。
透鏡總成可包含保護電阻器610。保護電阻器可定位於電佈線(諸如電源線)中，電佈線連接基板(諸如逆流方向或順流方向基板)至電源。電佈線可提供電位至基板。保護電阻器610可經組態以提供一電源線中之電容在透鏡中之經控制放電。保護電阻器610因此防止損害透鏡總成。
另外，在透鏡總成中，信號通信可經提供以實現資料輸送至透鏡總成(特定言之透鏡總成之元件，諸如基板，例如逆流方向基板或順流方向基板，或偵測器)及自該透鏡總成之資料輸送。該偵測器可為偵測器陣列。
圖9、圖10及圖11展示用於操縱電子小射束之例示性透鏡總成，包含陣列基板710、毗鄰基板720及保護電阻器610。透鏡總成經組態以在例如基板與間隔件之間提供電位差。陣列基板710、毗鄰基板720及間隔件730可採取參考圖6、圖7及圖8描述及在圖6、圖7及圖8中描繪的形式、結構及配置。一孔隙陣列經界定於陣列基板710中以用於電子小射束之路徑。至少一孔隙經界定於毗鄰基板720中以用於電子小射束之路徑。毗鄰基板720經安置在陣列基板710之順流方向。陣列基板及/或毗鄰基板可具有階梯形厚度。保護電阻器610經組態以提供一電源線中之電容在透鏡中之經控制放電。
保護電阻器較佳地電連接至電路板。可存在電連接至毗鄰基板之電路板及/或可存在電連接至陣列基板之電路板。電路板較佳包含陶瓷材料。電路板較佳包含具有良好介電強度及熱傳導之在該真空環境中具有低釋氣的材料，諸如陶瓷。透鏡總成可包含經組態以將陣列基板及/或毗鄰基板電連接至電路板之連接器。在一配置中，保護基板可在電路板中，例如作為電路板之整合元件。
圖9、圖10及圖11之透鏡總成包含例如經由連接器630電連接至毗鄰基板720的第一電路板621。透鏡總成進一步包含例如藉由諸如連接電線之連接器電連接至陣列基板710的第二電路板622。高壓纜線650電連接至第一電路板621。連接件可使用連接件材料800 (諸如焊料)製成。纜線650提供施加電位至基板(例如毗鄰基板720)之手段。在某些設計中，電位可施加至整個基板、至具有不同電位的基板中之不同元件，並動態地施加至整個基板或基板內之元件。第二電路板622及逆流方向基板710可連接至高壓纜線650。纜線650可另外傳輸資料至透鏡總成及/或傳輸來自透鏡總成之資料。
圖9之例示性透鏡總成包含將毗鄰基板720電連接至第一電路板621之連接器630。連接器630由電絕緣材料631環繞。絕緣材料631可具有25 kV/mm或更大、較佳地100 kV/mm或更大及更佳地200 kV/mm或更大之介電強度。電絕緣材料之使用減少放電事件的出現。
連接器630可為電線且可形成電線黏結連接件。間隔件730可界定一連接開口，連接器630可穿過該連接開口例如以連接至毗鄰或順流方向基板。因此，第一電路板621及/或保護電阻器610可經提供於間隔件730之與毗鄰基板720相對的側面上。絕緣材料631可填充間隔件730中之連接器開口。在一配置中，保護電阻器可在第一電路板中，例如作為第一電路板之整合元件。
在圖10及圖11之例示性透鏡總成中，除如本文所述外，所描繪透鏡總成之組件類似於圖9之組件。絕緣材料631經安置與保護電阻器610及第一電路板621接觸。視情況，保護電阻器及/或電路板可囊封於絕緣材料631中，使得保護電阻器及/或電路板不曝露於真空中。絕緣材料631可防止電子自電子及電氣組件(諸如連接器630、保護電阻器610及/或電路板621)之囊封表面發射。絕緣材料可減少在導體處產生的場，否則該場可阻礙電氣組件之效能。絕緣材料可覆蓋且視情況囊封例如如此等圖中所描繪的電導體中之任一者，無論其大小。電絕緣材料之使用減少放電事件的出現。
圖10之例示性透鏡總成包含界定在逆流方向與順流方向表面中之開口之間延伸的連接貫通通路(亦稱作通孔)的間隔件730。連接貫通通路在毗鄰基板730與第一電路板621之間延伸。貫通通路之表面塗佈有導電塗層660。導電塗層660將毗鄰基板720電連接至第一電路板621。此連接件可被稱為「通孔」。導電塗層660可為金屬塗層。此組態具有不存在曝露銳利邊緣或薄弱線黏結電線的益處。因此，減少了不需要放電之可能性。
連接貫通通路可運用諸如導電膠之導電填充劑至少在開口處填充。導電填充劑可提供電連接。除了導電塗層之外或替代導電塗層，可提供導電填充劑。替代地或另外，金屬物件可安置於連接開口內以提供基板與電路板之間的電連接。
在圖11之例示性透鏡總成中，第一電路板緊鄰間隔件730而定位。面對間隔件及電路板之表面的順流方向可在類似平面中。面對間隔件及電路板之表面的順流方向可與毗鄰基板720接觸。第一電路板621經由倒裝晶片連接電連接至毗鄰基板720。在此組態情況下，不需要通過間隔件730之連接開口，如圖9及圖10之組態中所見。類似地，倒裝晶片連接可用以將陣列基板電連接至第一電路板621或第二電路板622。倒裝晶片連接可連接第一電路板621之順流方向表面的電接觸與毗鄰基板之逆流方向表面的電接觸。倒裝晶片連接可包含例如球狀柵格陣列670以互連第一電路板621之順流方向表面的電接觸與毗鄰基板720之逆流方向表面。倒裝晶片連接可包含矽通孔。矽通孔可延伸穿過電路板。矽通孔可在一個末端處與電路板之逆流方向側面(亦即板上之組件可定位於其中的側面)上之電路電連接。在另一端處矽通孔提供在面對電路板之表面之順流方向上的電接觸。
儘管圖9、圖10及圖11展示物鏡總成，但此等特徵可包含於聚光透鏡總成中。此聚光透鏡總成可提供如在圖5中所展示及參看圖5所描述之聚光透鏡陣列231。聚光透鏡總成為可在無藉由圖9、圖10及圖11描繪及參看圖9、圖10及圖11描述的配置之體積約束的情況下設計的透鏡總成之實例。聚光透鏡陣列可經組態以自藉由源發射的電子束產生電子小射束。較佳地，經界定於基板中之孔隙陣列產生電子小射束。聚光透鏡總成可包含經組態以提供一電源線中之電容在透鏡中之經控制放電的一保護電阻器。聚光透鏡總成可包含電子光學裝置，諸如圖6中所展示之裝置。陣列基板及/或經界定於毗鄰基板中之孔隙陣列可例如自藉由源提供的射束產生電子小射束。陣列基板及毗鄰基板可在基板之最厚點處各具有至多1.5 mm (較佳地1 mm、更佳地700 µm、益發更佳地500 µm)的厚度。應注意，若電子光學設計中之體積如此提供，則諸如毗鄰基板720之特徵可諸如厚度採取較大尺寸。
透鏡總成可為例如如圖12中所展示之物鏡總成。物鏡總成(類似於圖9、圖10及圖11中所展示之配置的物鏡總成)可包含在電子光學裝置之順流方向的偵測器240。偵測器可包含於偵測器總成中。偵測器可包含矽且較佳偵測器實質上包含矽。偵測器可包含經組態以偵測自樣本發射之電子的偵測器元件之例如偵測器陣列。偵測器元件可與每一子射束路徑相關聯。偵測器陣列可採取以引用的方式併入本文中的2020年7月申請之2019P00407EP中關於偵測器陣列之形式描述及描繪的偵測器陣列之形式及功能，較佳地偵測器之至少部分鄰近於物鏡陣列及/或與物鏡陣列整合；例如偵測器陣列鄰近於毗鄰基板730或與該毗鄰基板一體化。
在圖9至圖11中描繪之配置中，偵測器陣列經由毗鄰基板電連接。因此，偵測器陣列經由毗鄰基板顯著地連接。偵測器陣列因此可經由第一電路板621 (其可為陶瓷)、連接件630、纜線650、通孔660及倒裝晶片連接件連接。
在圖12中描繪之配置中，偵測器總成可包含偵測電路板680。偵測電路板680電連接至偵測器陣列。偵測電路板可經由倒裝晶片連接件電連接至偵測器陣列。倒裝晶片連接件可包含球狀柵格陣列。倒裝晶片連接件可包含矽通孔。倒裝晶片連接及矽通孔之特徵可如關於如關於圖11所描述的倒裝晶片連接及矽通孔所描述。在圖12中，毗鄰基板720中之每一者電連接至第一電路板621且偵測器陣列連接至偵測電路板680。替代地，電路板中之一者可電連接至毗鄰基板及偵測器陣列。類似地，在圖12中，第二電路板622電連接至陣列基板710。替代地，陣列基板可電連接至毗鄰基板及/或偵測器陣列電連接至的相同電路板。
偵測器總成可包含陶瓷。較佳地，偵測器總成包含偵測電路板中之陶瓷材料。更佳地，偵測電路板包含陶瓷電路板。諸如物鏡總成之透鏡總成可經熱調節。因此，諸如逆流方向基板、順流方向基板及偵測總成之物鏡總成之元件可經熱調節。因此，偵測器及偵測電路板可經熱調節。較佳地，熱調節可藉由冷卻主動地達成。因此，偵測電路板可經主動地冷卻。若偵測電路包含陶瓷，則偵測電路之冷卻亦可經由包含高熱傳導性之材料(諸如陶瓷)的物鏡總成之元件的熱傳導冷卻物鏡總成之其他部分。可經冷卻的物鏡總成之其他部分包括偵測器總成、陣列基板及毗鄰基板中之一者或兩者。第一及第二電路板可藉由熱調節(例如藉由與冷卻系統直接或間接接觸)直接地或間接地冷卻。第一及第二印刷電路板可適合於熱調節，此係因為其可各自包含陶瓷材料(藉此促進熱調節且因此冷卻)。在冷卻偵測器總成中，偵測器及其偵測器元件可歸因於經由偵測電路板之熱傳導而冷卻。在另一配置中，除藉由例如與冷卻系統接觸而主動熱調節偵測電路板外或替代藉由例如與冷卻系統接觸而主動熱調節偵測電路板，偵測器經主動地冷卻。
用以傳輸信號至偵測器或自偵測器傳輸信號的連接件可經由用於資料輸送之電連接件或玻璃纖維提供。藉由電絕緣，玻璃纖維連接件實現在地面電位處之偵測器控制及資料處理。因此，與經由電連接件相比，需要較小隔熱材料用於經由玻璃纖維之信號通信。舉例而言，玻璃纖維連接件可經提供以輸送資料至偵測電路/自偵測電路輸送資料。光學耦接器可經提供以輸送來自偵測電路板之信號。光學耦接器可適配至偵測電路板以用於連接至光纖，例如玻璃纖維。
偵測器可包含讀出晶片。用於電子小射束之路徑的開口可經界定於讀出晶片中。較佳地，開口為開口之陣列。更佳地，開口之陣列對應於經界定於陣列基板中的陣列孔隙陣列。讀出晶片中之開口中之每一者較佳地對應於至少一個電子小射束之路徑。
讀出晶片可經提供與一基板接觸，該基板可為陣列基板及毗鄰基板之順流方向基板。在另一配置中，讀出晶片可安裝至偵測電路板或與該偵測電路板成為整體。在所描述配置中，順流方向基板為鄰近基板。讀出晶片可向順流方向基板提供額外強度(例如剛性)，此可進一步減少基板之不需要彎曲的可能性。
在圖13A及圖13B之例示性偵測器240中，偵測器陣列511經安置在讀出晶片521之順流方向。偵測器陣列511可經由倒裝晶片連接件電連接至讀出晶片。倒裝晶片連接件可具有諸如如關於圖11及圖12所描述的通孔、電接觸及球狀柵格陣列之特徵。在圖13A中，經界定於讀出晶片521中的係經設定尺寸用於整個多射束之路徑的孔隙。偵測器陣列中之孔隙陣列與讀出晶片521中之單一孔隙對準。
在圖13B中，經界定於讀出晶片522中的係複數個孔隙。孔隙可具有對應於經界定於偵測器陣列511中之孔隙陣列之圖案的圖案。替代地，讀出晶片中之孔隙可對應於兩個或多於兩個子射束之路徑且因此偵測器陣列511之兩個或多於兩個孔隙。
在圖13C之例示性偵測器總成中，偵測器陣列512係在讀出晶片523內。偵測器陣列512係在讀出晶片523中之至少一個開口的順流方向。偵測器陣列512提供讀出晶片523之順流方向表面。在替代性配置中，偵測器陣列可安置於讀出晶片內(例如整合至讀出晶片中)，使得讀出晶片係在偵測器陣列之逆流方向及順流方向。
偵測器240可包含於透鏡總成241中。透鏡總成可進一步包含經組態以熱調節透鏡總成之冷卻線路。較佳地，冷卻線路與偵測器熱接觸。更佳地，與偵測電路板及因此偵測器陣列熱連通。主動或被動冷卻可經提供以熱調節透鏡總成。冷卻可經提供為水冷卻系統。可在地面或在高電壓下提供水冷卻系統。若在高電壓下提供水，則水較佳地經去離子化。水傳導電且正水之使用將導致放電。較佳地朝向柱之順流方向末端提供熱調節至電子光學柱中之電子光學元件之一陣列的描述係在US20180113386A1及US2012/0292524中提供，US20180113386A1及US2012/0292524兩者以引用的方式關於電子光學陣列中之冷卻系統及結構的揭示內容併入本文中。
較佳地，讀出晶片523藉由一窄間隙與毗鄰基板720分開。歸因於真空，讀出晶片523及毗鄰基板熱隔絕，例如不熱接觸。亦即，讀出晶片523例如與毗鄰基板間隔開。因為讀出晶片253為又包含偵測器陣列512的偵測器240之部分，因此偵測器240及/或偵測器陣列512可例如藉由一窄間隙與毗鄰基板720間隔開。取決於特定配置，偵測器240及/或偵測器陣列512與毗鄰基板熱隔絕。因此，來自偵測器之任何熱量耗散不轉移至毗鄰基板720。與偵測器相比，基板具有更嚴格的熱穩定性需求，因此更佳不使基板過熱。
圖12之例示性物鏡包含偵測器陣列512、讀出晶片523、偵測電路板680、光纖651及冷卻系統690。冷卻系統可採用主動熱調節系統之形式。偵測器陣列經由讀出晶片513與偵測電路板680之間的倒裝晶片連接件連接至偵測電路板680。偵測電路板680藉由冷卻系統690冷卻。冷卻系統690可為經由諸如偵測器陣列512之物鏡總成之熱傳導元件熱連接的管道。偵測電路板可與冷卻線路熱連接且讀出晶片及偵測器陣列可包含至其中的載體基板連接至該偵測電路板。如所描繪，冷卻管道遠離多射束路徑與偵測電路板接觸定位。因此，偵測電路板680較佳包含陶瓷，使得讀出晶片513藉由偵測電路板680之熱傳導而冷卻。冷卻系統690之管道在地面電位或參考電位處。在另一配置中，冷卻線路係在高電位處。在此配置中，管道可與偵測電路板621熱接觸而定位。管道之位置可更接近於多射束路徑。使冷卻線路在高電壓處意謂在電路板上將需要不太高電壓隔離。因此，透鏡配置可填充較小空間。因此，水冷卻管道可更接近於耗散更多熱之主動電子裝置(例如偵測器陣列及物鏡總成)定位。如所提及，體現本發明之一態樣的物鏡總成(或實際上透鏡總成)之其他特徵可提供冷卻系統，諸如參看圖12展示及描述的系統，例如冷卻系統690。
偵測電路板680經組態以經由光纖651傳輸及/或接收信號通信。順流方向基板740經由絕緣電線630與第一電路板621電連接。因此，物鏡具有結合偵測器陣列512經由光纖651及結合順流方向基板740經由纜線650之信號通信。
偵測器可形成選擇光學柱之部分，諸如圖1至圖5中之任一者的電子光學柱40。電子光學柱可經組態以自源射束產生小射束並朝向樣本投影小射束。偵測器可面對樣本而安置且經組態以偵測自樣本發射之電子。偵測器可包含電流偵測器之一陣列。至偵測器陣列之信號通信可包含經由可包含於物鏡總成中之光纖之信號通信。電子光學系統可包含電子光學柱。電子光學系統亦包含經組態以發射電子束之源。
複數個電子光學系統可包含於電子光學系統陣列中。電子光學系統陣列之電子光學系統較佳經組態以將各別多光束同時聚焦至同一樣本之不同區上。
在以下編號條項中闡明本發明之實施例：
條項1：一種用於操縱電子小射束之電子光學裝置，該裝置包含：一陣列基板，其中界定一孔隙陣列以用於電子小射束之路徑，該基板具有為階梯形以使得該陣列基板在對應於該孔隙陣列之區中比在該陣列基板之另一區中更薄的一厚度；一毗鄰基板，其中界定至少一孔隙且較佳另一孔隙陣列以用於該等電子小射束之該路徑；其中該電子光學裝置經組態以在該等基板之間提供一電位差。
條項2：如條項1之電子光學裝置，其中該陣列基板及該毗鄰基板中之一者係在另一基板之逆流方向且較佳地該逆流方向基板與該順流方向基板相比較佳地具有相對於參考電位更高的電位差。
條項3：如條項2之電子光學裝置，其中該順流方向基板在其最厚點處具有在200 µm與300 µm之間的一厚度。
條項4：如條項1至3中任一項之電子光學裝置，其中合乎需要地在該等基板之間的該電位差為5 kV或更大。
條項5：如條項1至4中任一項之電子光學裝置，其中該基板之該較薄區與該基板之另一區之間的該基板之一表面正交於該基板之面對該毗鄰基板之該表面。
條項6：如條項1至5中任一項之電子光學裝置，其進一步包含安置於該等基板之間以分隔該等基板以使得該等基板之該等相對表面彼此共面的一間隔件，該間隔件具有面對該等小射束之該路徑的一內部表面。
條項7：如條項6之電子光學裝置，其中該間隔件界定用於該等電子小射束之該路徑的一開口。
條項8：如條項6及7中任一項之電子光學裝置，其中該內部表面經塑形以使得該等基板之間在該內部表面之上的一蠕變路徑比該等基板之間的一最小距離長。
條項9：如條項8之電子光學裝置，其中該內部表面包含波紋，較佳地該等波紋係同心的及/或該等波紋環繞該開口。
條項10：如條項6至8中任一項之電子光學裝置，其中該陣列基板包含與該間隔件接觸安置之一第一晶圓，一孔隙陣列經界定於該第一晶圓中；及一第二晶圓，其安置於未對應於該孔隙陣列之一區中的該第一晶圓之一表面上。
條項11：如條項1至9中任一項之電子光學裝置，其中該陣列基板包含經蝕刻以產生具有不同厚度之該等區的一第一晶圓。
條項12：如條項6至11中任一項之電子光學裝置，其中該內部表面為階梯形，其中一上部射束部分與一下部射束部分相比距離更遠離該等小射束之該路徑。
條項13：如條項12之電子光學裝置，其中該間隔件中之該開口的該內部表面之該下部射束部分中之該開口具有在4 mm與30 mm之間的一最大尺寸，較佳地直徑。
條項14：如條項6至13中任一項之電子光學裝置，其中該間隔件在其最厚點處具有在0.1 mm與2 mm之間的一厚度。
條項15：如條項1至14中任一項之電子光學裝置，其中0.5歐姆/平方或更低之一塗層經提供於該等基板中之至少一者之該表面上。
條項16：如條項1至15中任一項之電子光學裝置，其中該等基板中之至少一者包含1 Ohm.m或更低之一材料。
條項17：如條項1至16中任一項之電子光學裝置，其中該等基板中之至少一者包含摻雜矽。
條項18：如條項1至17中任一項之電子光學裝置，其中經界定於該毗鄰基板中之孔隙陣列具有與經界定於該陣列基板中之該孔隙陣列相同的圖案。
條項19：一種用於操縱電子小射束之透鏡總成，其包含如任一前述條項之電子光學裝置。
條項20：如條項19之透鏡總成，其進一步包含經組態以提供一電源線中之電容在透鏡中之經控制放電的一保護電阻器。
條項21：一種用於操縱電子小射束之透鏡總成，其包含：一陣列基板，其中界定一孔隙陣列以用於電子小射束之路徑；一毗鄰基板，其中界定至少一孔隙以用於該等電子小射束之該路徑；及一保護電阻器，其經組態以提供一電源線中之電容在透鏡中之經控制放電，其中該透鏡總成經組態以在該等基板之間提供一電位差。
條項22：如條項20及21中任一項之透鏡總成，其進一步包含電連接至該陣列基板及/或該毗鄰基板之一電路板；其中較佳地該保護電阻器電連接至該電路板。
條項23：如條項22之透鏡總成，其中該電路板包含一陶瓷材料。
條項24：如條項22及23中任一項之透鏡總成，其進一步包含經組態以將該陣列基板及/或該毗鄰基板電連接至該電路板之一連接器；其中該連接器由25 kV/mm或更大之材料環繞。
條項25：如條項22及23中任一項之透鏡總成，其中該電路板經由一倒裝晶片連接件電連接至該陣列基板及/或該毗鄰基板。
條項26：如條項19至25中任一項之透鏡總成，其中該透鏡總成為一聚光透鏡陣列且經組態以自藉由一源發射的一電子束產生該等電子小射束，較佳地經界定於該陣列基板中之該孔隙陣列產生該等電子小射束。
條項27：一種物鏡總成，其包含如條項18至25中任一項之透鏡總成，合乎需要地其進一步包含合乎需要地在該電子光學裝置之順流方向的一偵測器總成，該偵測器總成包含經組態以偵測自該樣本發射之電子的一偵測器陣列，較佳地該偵測器之至少部分鄰近於該物鏡陣列及/或與該物鏡陣列整合；替代地如條項18至25中任一項之透鏡總成包含經組態以偵測自該樣本發射之電子的一偵測器，合乎需要地該偵測器之至少部分鄰近於該透鏡陣列及/或與該透鏡陣列整合。
條項28：如條項27之物鏡總成，其中該偵測器總成包含經由一倒裝晶片連接件電連接至該偵測器陣列的一偵測電路板。
條項29：如條項27及28中任一項之物鏡總成，其中該偵測器總成包含陶瓷，較佳地該偵測器總成包含包含一陶瓷材料之一偵測電路板。
條項30：如條項27至29中任一項之物鏡總成，其中該偵測器總成進一步包含一讀出晶片。
條項31：如條項30之物鏡總成，其中經界定於該讀出晶片中的係用於該等電子小射束之該路徑的一開口，較佳地該開口為開口之陣列。
條項32：如條項30及31中任一項之物鏡總成，其中經界定於該讀出晶片中的係用於該等小射束之該路徑的開口，每一開口對應於至少一個電子小射束之該路徑。
條項33：如條項30至32中任一項之物鏡總成，其中該偵測器陣列經安置於該讀出晶片之順流方向。
條項34：如條項31至33中任一項之物鏡總成，其中該偵測器陣列係在該讀出晶片內，較佳地該偵測器陣列係在該讀出晶片中之該至少一個開口之順流方向，及/或該偵測器陣列提供該讀出晶片之一順流方向表面。
條項35：如條項27至34中任一項之物鏡總成，其中該偵測器總成經組態以經熱調節。
條項36：如條項27至35中任一項之物鏡總成，其中與偵測器陣列之信號通信包含經由光纖之信號通信，該物鏡陣列總成包含光纖。
條項37：如條項27至36中任一項之物鏡總成，其中該偵測器總成之至少部分經間隔開，較佳地與該毗鄰基板熱隔絕，該偵測器總成之該至少部分較佳地包含：該偵測器陣列及/或該讀出晶片，視情況，該偵測器總成。
條項38：如條項19至37中任一項之透鏡總成，其進一步包含經組態以熱調節該透鏡總成的一冷卻線路，其中較佳地該冷卻線路與該偵測器總成熱接觸，且更佳地與該偵測電路板且因此該偵測器陣列熱連通。
條項39：一種用於一電子束工具之一電子光學系統的物鏡總成，該物鏡陣列總成經組態以將一多射束聚焦於一樣本上並包含：一物鏡陣列，每一物鏡經組態以將該多射束之一各別子射束投影至該樣本上；及一偵測器總成，其包含經組態以偵測自該樣本發射之電子的一偵測器陣列，該偵測器總成之至少部分較佳地鄰近於該物鏡陣列及/或與該物鏡陣列整合，其中：至少該偵測器總成，較佳地該偵測器陣列經組態以經熱調節；至偵測器陣列之信號通信包含經由光纖之信號通信，該物鏡陣列總成包含光纖；及/或該物鏡陣列包含如條項19至25或27至37之透鏡總成。
條項40：一種電子光學柱，其經組態以自一源射束產生小射束並朝向一樣本投影該小射束，該電子光學柱包含面對該樣本之一偵測器且包含電流偵測器之一陣列，其中：該偵測器總成包含經組態以偵測自該樣本發射之電子的一偵測器陣列；至少該偵測器總成經組態以經熱調節；至該偵測器陣列之信號通信包含經由光纖之信號通信，該物鏡陣列總成包含光纖；及/或該偵測器總成包含如條項27至37中任一項之偵測器總成的該等特徵。
條項41：如條項40之電子光學柱，其中該偵測器總成包含陶瓷，較佳地該偵測電路板包含一陶瓷材料。
條項42：如條項40及41中任一項之電子光學柱，其中該偵測器總成進一步包含一讀出晶片。
條項43：一種電子光學系統，其包含：一源，其經組態以發射一電子束；及如條項40至42中任一項之一電子光學柱或包含如條項27至39中任一項之物鏡總成。
條項44：一種電子光學系統陣列，其包含：如條項43之複數個電子光學系統，其中：該等電子光學系統經組態以將各別多射束同時聚焦至同一樣本之不同區上。
雖然已結合各種實施例描述本發明，但自本說明書之考量及本文中揭示之本發明之實踐，本發明之其他實施例對於熟習此項技術者將顯而易見。意欲本說明書及實例僅視為例示性的，其中本發明之真正範疇及精神藉由以下申請專利範圍指示。
上方描述意欲為說明性，而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離下文所闡明之申請專利範圍之範疇的情況下如所描述進行修改。
10:真空腔室 20:裝載鎖定腔室 30:裝備前端模組(EFEM) 30a:第一裝載埠 30b:第二裝載埠 40:電子光學柱 50:控制器 100:檢測設備 201:電子源 208:樣本 211:小射束 212:小射束 213:小射束 231:聚光透鏡陣列 240:偵測器 241:物鏡陣列 242:射束塑形限制器 250:控制透鏡陣列 252:上部射束限制器 260:掃描偏轉器陣列 271:準直器元件陣列 301S:源交越 302:初級射束/初級電子束 304:主電子光學軸 308:目標 310:聚光透鏡 311:子射束 312:子射束 313:子射束 320:源轉換器 321:射束限制孔隙陣列 322:影像形成元件陣列 322_1:偏轉器 322_2:偏轉器 323:預彎曲偏轉器陣列 323_1:預彎曲偏轉器 323_2:預彎曲偏轉器 323_3:預彎曲偏轉器 324:像差補償器陣列 331 :物鏡 372:射束形成器陣列 391:探測光點 392:探測光點 393:探測光點 500:電子光學系統陣列 511:偵測器陣列 512:偵測器陣列 521:讀出晶片 522:讀出晶片 523:讀出晶片 610:保護電阻器 621:第一電路板 622:第二電路板 630:連接器 631:絕緣材料 650:高壓纜線 651:光纖 660:導電塗層 670:球狀柵格陣列 680:偵測電路板 690:冷卻系統 700:電子光學裝置 710:陣列基板 711:孔隙 720:毗鄰基板 721:孔隙 730:間隔件 731:內部表面 732:開口 740:順流方向基板/塗層 800:連接件材料 820:區 830:三相點 930:間隔件 931:內部表面
本發明之上述及其他態樣自結合附圖進行的例示性實施例之描述將變得更顯而易見。
圖1為說明例示性帶電粒子束檢測設備之示意圖。
圖2為說明作為圖1之例示性檢測設備之部分的例示性多射束電子光學柱之示意圖。
圖3為包含準直器元件陣列及掃描偏轉器陣列之為圖1之例示性檢測設備之部分的例示性電子光學系統之示意圖。
圖4為包含圖3之電子光學系統之例示性電子光學系統陣列的示意圖。
圖5為係圖1之例示性檢測設備之部分的替代例示性電子光學系統之示意圖。
圖6為係圖3、圖4及圖5之電子光學系統之部分的例示性電子光學裝置之示意圖。
圖7為說明在圖6之電子光學裝置中的間隔件周圍之靜電場的圖式。
圖8為間隔件之示意圖，該間隔件形成電子光學裝置之部分，具有具有波紋形狀之內部表面。
圖9為包含絕緣電線連接件及電阻器之例示性物鏡總成之示意圖。
圖10為在間隔件中包含利用塗有金屬之通孔(亦稱作「通孔」)的連接件之例示性物鏡總成之示意圖。
圖11為包含倒裝晶片連接件之例示性物鏡總成之示意圖。
圖12為包含在地面電壓下操作之水冷卻系統的例示性物鏡總成之示意圖。
圖13A、圖13B及圖13C為替代例示性偵測器配置之示意圖。
現將詳細參考例示性實施例，其實例說明於附圖中。以下描述參考附圖，其中除非另外表示，否則不同圖式中之相同編號表示相同或相似元件。在以下例示性實施例描述中闡述的實施並不表示符合本發明之所有實施。實情為，其僅為符合關於隨附申請專利範圍中所列舉的本發明之態樣的設備及方法之實例。
208:樣本
240:偵測器
610:保護電阻器
621:第一電路板
622:第二電路板
630:連接器
631:絕緣材料
650:高壓纜線
710:陣列基板
720:毗鄰基板
730:間隔件
740:順流方向基板/塗層
800:連接件材料

Claims (15)

  1. 一種用於操縱電子小射束(beamlets)之透鏡總成，其包含用於操縱電子小射束之一電子光學裝置，該裝置包含： 一陣列基板，其中界定一孔隙(apertures)陣列以用於電子小射束之路徑，該陣列基板具有為階梯形(stepped)以使得該陣列基板的一厚度在對應於該孔隙陣列之區中比在該陣列基板之另一區中更薄； 一毗鄰(adjoining)基板，其中界定另一孔隙陣列以用於該等電子小射束之該路徑； 一間隔件，其安置於該等基板之間以分隔該等基板使得該等基板之相對表面彼此平行，該間隔件具有界定用於該等電子小射束之該路徑之一開口並面對該等小射束之該路徑的一內部表面，其中該間隔件僅安置為遠離對應於該孔隙陣列之該區，且對應於該孔隙陣列之該區係未被支撐的(unsupported)， 其中該電子光學裝置經組態以在該等基板之間提供一電位差。
  2. 如請求項1之透鏡總成，其中該陣列基板及該毗鄰基板中之一者係在另一者之逆流(upstream)方向。
  3. 如請求項2之透鏡總成，其中該陣列基板及該毗鄰基板中在該另一者之逆流方向之該者與該陣列基板及該毗鄰基板中在該者之順流(downstream)方向之該另一者相比具有相對於一參考電位的一更高電位差。
  4. 如請求項1至3中任一項之透鏡總成，其中該陣列基板之較薄區與該陣列基板之該另一區之間的該陣列基板之一表面正交於該陣列基板之面對該毗鄰基板之一表面。
  5. 如請求項1至3中任一項之透鏡總成，其中該內部表面經塑形以使得該等基板之間在該內部表面之上的一蠕變路徑(creep path)比該等基板之間的一最小距離長。
  6. 如請求項5之透鏡總成，其中該內部表面包含波紋(corrugations)，較佳地該等波紋係同心的及/或該等波紋環繞該開口。
  7. 如請求項1至3中任一項之透鏡總成，其中該陣列基板包含 一第一晶圓，該孔隙陣列經界定於該第一晶圓中，該第一晶圓與該間隔件接觸而安置；及 一第二晶圓，其安置於不對應於該孔隙陣列之一區中的該第一晶圓之一表面上。
  8. 如請求項1至3中任一項之透鏡總成，其中該陣列基板包含經蝕刻以產生具有不同厚度之該等區的一第一晶圓。
  9. 如請求項1至3中任一項之透鏡總成，其中該內部表面為階梯形，其中一上部射束部分與一下部射束部分相比距離更遠離該等小射束之該路徑。
  10. 如請求項1至3中任一項之透鏡總成，其中0.5歐姆/平方或更低之一塗層經提供於該等基板中之至少一者之一表面上。
  11. 如請求項1至3中任一項之透鏡總成，其中經界定於該毗鄰基板中之該孔隙陣列具有與經界定於該陣列基板中之該孔隙陣列相同的圖案。
  12. 如請求項1至3中任一項之透鏡總成，其進一步包含經組態以提供一電源線中之電容在該透鏡總成中之經控制放電的一保護電阻器。
  13. 如請求項12之透鏡總成，其進一步包含電連接至該陣列基板及/或該毗鄰基板之一電路板； 其中較佳地該保護電阻器電連接至該電路板。
  14. 如請求項13之透鏡總成，其進一步包含經組態以將該陣列基板及/或該毗鄰基板電連接至該電路板之一連接器；其中該連接器由25 kV/mm或更大之絕緣材料環繞。
  15. 如請求項1至3中任一項之透鏡總成，其進一步包含經組態以偵測自一樣本發射之電子的一偵測器陣列。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2325448B2 (de) * 1973-05-17 1981-06-19 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Spannungswandler für gasisolierte, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlagen
JP2001283756A (ja) * 2000-03-31 2001-10-12 Canon Inc 電子光学系アレイ、これを用いた荷電粒子線露光装置ならびにデバイス製造方法
EP1383158B1 (en) * 2002-07-16 2014-09-10 Canon Kabushiki Kaisha Charged-particle beam lens
EP1619495A1 (en) * 2004-07-23 2006-01-25 Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO Method and Apparatus for inspecting a specimen surface and use of fluorescent materials
KR101649106B1 (ko) * 2008-10-01 2016-08-19 마퍼 리쏘그라피 아이피 비.브이. 정전기 렌즈 구조
NL1036912C2 (en) 2009-04-29 2010-11-01 Mapper Lithography Ip Bv Charged particle optical system comprising an electrostatic deflector.
EP2638560B1 (en) 2010-11-13 2017-02-22 Mapper Lithography IP B.V. Charged particle lithography system with aperture array cooling
JP2013004680A (ja) * 2011-06-15 2013-01-07 Canon Inc 荷電粒子線レンズ
TWI578364B (zh) * 2014-09-03 2017-04-11 Nuflare Technology Inc Inspection method of masking device with multiple charged particle beam
US10133186B2 (en) 2016-10-20 2018-11-20 Mapper Lithography Ip B.V. Method and apparatus for aligning substrates on a substrate support unit

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