TWI785423B - 包含多束偏轉裝置及束終止器的粒子束系統，用於操作粒子束系統的方法及相關的電腦程式產品 - Google Patents

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Abstract

本發明關於粒子束系統，特別是多束粒子顯微鏡，其包含一多束偏轉裝置及包含一束終止器，且本發明關於用以操作粒子束系統的相關方法及相關的電腦程式產品。在此情況下，多束偏轉裝置配置在粒子束系統的多束產生器下游和束開關上游的粒子光學束路徑中。多束偏轉裝置用於多個帶電的個別粒子束的集體遮蔽。這些撞擊在束終止器上，該束終止器配置在與粒子束直徑減小或為最小值的一位置齊平的粒子光學束路徑中。舉例來說，這些位置為個別粒子束的交叉平面或中間影像平面。

Description

包含多束偏轉裝置及束終止器的粒子束系統，用於操作粒子束系統的方法及相關的電腦程式產品
本發明關於以多個粒子束操作的粒子束系統。
就像單束粒子顯微鏡一樣，多束粒子顯微鏡可用於在微觀尺度上分析物體。舉例來說，可使用這些粒子顯微鏡來記錄表示物體表面的物體的影像。以這種方式，可例如分析表面的結構。在單束粒子顯微鏡中，使用帶電粒子(例如電子、正電子、介子或離子)的單粒子束來分析物體，而在多束粒子顯微鏡中，使用複數個粒子束用於此目的。複數個粒子束(也稱作波束(bundle))同時導向至物體表面，其結果為，相較於在相同時段內使用單束粒子顯微鏡，可對物體表面的明顯更大的區域進行取樣。
WO 2005/024 881 A2揭露了形式為電子顯微鏡系統的多粒子束系統，其使用多個電子束進行操作，以使用平行的電子束波束來掃描待檢查物體。電子束波束是藉由將電子源產生的電子束引導到具有多個開口的多孔徑板上而產生的。電子束的一部分電子撞擊多孔徑板並在該處被吸收，而束的另一部分穿過多孔徑板中的開口，使得電子束在每一開口下游的束路徑中被塑形，該電子束的橫截面由開口的橫截面來定義。此外，設置在多孔徑板的上游及/或下游的束路徑中的適當選擇的電場具有以下效果：多孔徑板中的每個開口在穿過開口的電子束上作用為透鏡，使得電子束聚焦在距多孔徑板一定距離的平面上。藉由下游光學單元將形成電子束的焦點的平面成像到待檢查物體的表面上，使得個別電子束以聚焦方式撞擊物體作為一次束。它們在該處產生從物體發出的相互作用產物，例如反向散射電子或二次電子，這些相互作用產物被塑形以形成二次束，並由另一個光學單元引導到偵測器上。每個二次束在該處撞擊單獨的偵測器元件，使得由該偵測器元件所偵測到的電子強度提供了有關物體在相應的一次束撞擊物體的位置處的資訊。一次束的波束在物體表面上被系統地掃描，以使用掃描電子顯微鏡慣用的方式產生物體的電子顯微照片。
在所述的多粒子束系統中，高解析度對於在實踐中獲得滿意和成功的使用是非常相關的。粒子束系統的解析度通常受到個別像素的掃描網格或樣品上每個像素的停留時間的限制以及受到粒子束直徑的限制。為了盡可能精確地觀察樣品上每個像素的特定掃描網格或特定的停留時間，有必要對掃描粒子束進行精確控制，且可能希望以針對性的方式短暫中斷粒子束在樣品上的入射，例如在掃描過程中出現跳行的情況，或是在為了掃描不同的樣品區域而移動樣品台的情況。
原則上，偏轉裝置與束終止器的結合使用已知用於這樣的粒子束的中斷(所謂的「遮蔽(blanking)」)或粒子束在物體上的入射的中斷。舉例來說，在US 8,759,796 B2和US 2018/0151327 A1中出現了用於單束粒子顯微鏡的相應配置。粒子束藉由帶電偏轉板進行偏轉，並使用簡單的光闌作為束終止器。由於與單束粒子顯微鏡的束管直徑相比，單粒子束的束直徑小，因此原則上可將光闌依需求定位在粒子光學單元內。
由於空間原因，在多粒子束系統中不存在這種設計自由度，因為與多束粒子系統的情況中的束管相比，束陣列具有相對較大的直徑。因此，在多粒子束系統中(特別是在多束粒子顯微鏡中)的偏轉裝置被配置在陰極附近，且相關的束終止器被配置在陽極附近，因此仍在產生多個個別粒子束的上游。然而，這種標準配置導致在多粒子束系統中的多束產生器附近產生不想要的電荷，該多束產生器用於從單個粒子束產生多個個別的粒子束。這些電荷是不利的，且妨礙了要盡可能均勻的多束產生器的照明，或者導致多束產生器的多孔徑板中的孔徑的透鏡效應受到損害。在最壞的情況下，這會導致影像失真。
因此，本發明的目的為提出改進的粒子束系統，特別是多束粒子顯微鏡，其包含偏轉裝置和束終止器，其解決了上述問題。
此目的通過申請專利範圍獨立項的標的來解決。從附屬項請求項可清楚看出本發明的有利具體實施例。
本發明主張申請號為102019008249.4的德國專利申請案的優先權，其揭露的全部內容通過引用併入在本專利申請案中。
在此，本發明基於以下基本考慮：首先，根據本發明使用多束偏轉裝置，以使多個帶電的第一個別粒子束共同偏轉。因此，首先產生多個個別的粒子束，且由多束偏轉裝置所進行的選擇性遮蔽或偏轉僅隨後以集體的方式實施。因此，如從粒子束的傳播方向以及相對於粒子光學束路徑所見，根據本發明的偏轉裝置僅配置在多束產生器的下游，其首先產生多個個別的粒子束。這避免了對多束產生器產生不想要的充電。其次，束終止器在粒子光學束路徑中的巧妙配置考慮了多粒子束系統中有限的空間條件。這是因為束終止器配置成與粒子束直徑減小或為最小值的位置齊平。在這種情況下，舉例來說，這可能是交叉點或中間影像的位置。下文將更詳細地解釋本發明：
根據本發明的第一態樣，本發明關於一粒子束系統，更具體地為關於一多束粒子顯微鏡，其包含以下： 至少一粒子源，其組態以產生一帶電粒子束；一第一粒子光學單元，其具有一第一粒子光學束路徑，該粒子光學單元組態以產生多個個別粒子束，並將這些個別粒子束成像在一物體平面上；以及一第二粒子光學單元，其組態以成像多個第二個別粒子束，其從物體平面上的入射點發出到一偵測器單元上；其中粒子束系統更包含以下：一多束產生器，其組態以從該帶電粒子束中產生多個帶電的第一個別粒子束；一物鏡，其中個別粒子束基本上穿過該物鏡，且該物鏡組態以在物體平面上引導第一個別粒子束，使得第一個別粒子束在多個入射點處撞擊在物體平面上；一束開關，其配置在多束產生器和物鏡之間的第一粒子光學束路徑中，並配置在物鏡和偵測器單元之間的第二粒子光學束路徑中，第一粒子光學束路徑和第二粒子光學束路徑在束開關內分支；一束終止器；以及具有一控制器的一多束偏轉裝置，其中多束偏轉裝置配置在多束產生器下游和束開關上游的第一粒子光學束路徑中，其中控制器組態以藉由多束偏轉裝置暫時地共同偏轉第一個別粒子束，使得第一個別粒子束基本上入射在束終止器上，因而不是入射在物體平面上，以及其中束終止器配置在與一粒子束直徑減小或為最小值的一位置齊平的第一粒子光學束路徑中。
帶電粒子可例如為電子、正電子、μ子或離子或其他粒子。較佳地，帶電粒子為例如使用熱場發射源(TFE)產生的電子。然而，也可使用其他粒子源。
原則上，現有技術中已知多束產生器。舉例來說，多束產生器可包含由多孔徑板和對應電極所組成的多透鏡陣列。可替代地，多束產生器可包含多孔徑板和多偏轉器陣列。兩個多束產生器在產生多個帶電的第一個別粒子束的方式上有所不同；特別地，當使用多透鏡陣列時，出現真實的中間影像，而當使用多偏轉器陣列時，可能出現虛擬的中間影像。本發明可與所描述的多束產生器的兩個變型結合使用，但其他的多束產生器組態也是可能的。
粒子光學物鏡可為磁性透鏡或靜電透鏡或組合的磁性/靜電透鏡。
多束偏轉裝置在粒子束的傳播方向上配置在多束產生器下游以及束開關上游的第一粒子光學束路徑中，因此在多束產生器和束開關之間。這防止了在遮蔽過程期間對多束產生器的不利充電。此外，多束偏轉裝置係組態以相同偏轉場作用在所有第一個別粒子束上。因此，沒有針對單獨的個別粒子束提供單獨的偏轉裝置。相反地，在多束偏轉裝置的協助下，共同地實現個別粒子束的偏轉。
多束偏轉裝置的控制器係組態以藉由多束偏轉裝置使第一個別粒子束暫時地偏轉，使得第一個別粒子束基本上入射在束終止器上並因此不在物體平面上。控制器可為用於多束偏轉裝置的單獨控制器。多束偏轉裝置的控制器也可整合在整個系統的控制器中，即整合到整個粒子束系統的控制器中。控制器控制了遮蔽程序。此處暫時地實現所獲得的第一個別粒子束的偏轉，因此不是永久地實現。可以間隔類型的方式來實現暫時的偏轉，並且偏轉時間間隔各自具有相同的長度。然而，這些時間間隔也可能會有所不同。有利的操作模式將在本專利申請案中進一步描述於下文。
此外，根據本發明，束終止器配置在與粒子束直徑減小或為最小值的位置齊平的第一粒子光學束路徑中。這考慮到了多粒子束系統中的有限空間條件。特定的減小或最小的粒子束直徑可相關於複數個個別粒子束的各自粒子束直徑。然而，替代地，這也可相關於整體粒子束直徑，其由多個個別粒子束整體所形成，並因此由粒子束陣列或個別粒子束波束所形成。當提及粒子束直徑減小或為最小值的位置時，參照的是沒有由多束偏轉裝置造成偏轉的粒子光學束路徑，但個別粒子束係入射在物體平面。因此，在停用多束偏轉裝置的情況下，束終止器也不位於粒子束直徑減小或為最小值的位置；相反地，在多束偏轉裝置使個別粒子束偏轉的情況下，束終止器與此位置位於同一水平，在個別粒子束撞擊的位置處。
根據本發明的較佳具體實施例，第一粒子光學束路徑具有在物鏡上游的個別粒子光束的交叉平面，且束終止器配置在與交叉平面齊平的第一粒子光學束路徑中。第一個別粒子束在此交叉平面中彼此交叉，因此整個粒子束陣列的粒子束直徑在此處為最小或至少減小。第一個別粒子束在交叉點中以最大可能的程度彼此接近。典型地，所有個別粒子束(即個別粒子束波束)的共同橫截面在交叉平面中約為25 µm至200 µm。因此，即使在多束粒子束系統中的空間條件受限的情況下，束終止器也可配置為與此交叉齊平。此外，多束偏轉裝置的熟練配置和致動使得有可能在具有同樣很小的粒子束直徑的束終止器處來偏轉個別粒子束波束。因此，有可能也以盡可能小及節省空間的方式來實施束終止器。根據本發明的具體實施例，交叉平面配置在束開關和物鏡之間。
根據本發明的一較佳具體實施例，束終止器配置在第一粒子光學束路徑中，其與面向多束產生器的物鏡的上焦平面基本上齊平。在此平面中，個別粒子束的直徑為最小。較佳地，物鏡的上焦平面對應於交叉的個別粒子束的交叉平面。此設置也允許個別粒子束在物體平面上或在位於該處的樣品上的遠心入射。
根據本發明的較佳具體實施例，多束偏轉裝置係配置及/或控制使得由多束偏轉裝置所偏轉的個別粒子束在交叉平面中及/或在物鏡的上焦平面中基本上經歷平行偏移。此處，可在中間影像附近設置多束偏轉裝置。也有可能將多束偏轉裝置與場鏡系統結合。場鏡系統包含至少一場鏡；它也可為具有兩個、三個、四個或更多個場鏡的場鏡系統。
在交叉平面中的平行偏移(根據該偏移，交叉平面中的入射位置發生了變化，但在交叉平面中的個別粒子束的方向卻沒有改變)導致了以下事實：被偏轉或遮蔽的個別粒子束的粒子束直徑也減小或最小化。因此，與交叉點齊平配置或在交叉平面中的束終止器可具有相應較小的尺寸或束擷取面積。物鏡的上焦平面中的平行偏移是有利的，因為在該個別粒子束的偏移過程中(精確地說，直到被偏轉的個別粒子束偏轉到無法再通過物鏡而是入射在束終止器上的程度為止)，個別粒子束在物體平面或樣品上的入射位置不會改變。因此，此處可非常快速和突然地實現個別粒子束的可觀察到的激活和停用，而無需個別粒子束通過物體。
根據本發明的較佳具體實施例，束終止器包含杯狀物。因此，束杯狀物在此處不是具有基本上平坦的表面或用於粒子束的撞擊面的光闌；相反，束終止器具有預定義的深度或空腔，被偏轉的個別粒子束被偏轉進入其中，以在該處被擷取或吸收。與具有平面表面的束終止器(例如光闌)相比，使用具有一定深度的束終止器可確保更有效，且特別是更有針對性和更明確的束擷取。在偏轉束的入射位置處可能形成進一步充電的污染。藉由使用在入射點處有一定凹陷的束終止器，可將這些電荷與通過杯狀物而沒有偏轉的其他束隔離開。如果束終止器相應地深且窄，且如果相應地控制在其中待吸收的粒子束的入射方向，則即使在個別粒子束反射的情況下，也可能防止這些反射的個別粒子束以不受控制且非常發散的方式從束終止器重新出現。因此，二次電子也不能以不受控制和非常發散的方式從束終止器出現。此外，在針對性地進入束終止器的情況下，很大程度上避免了進入區域中的電荷。在這裡，杯狀物可有不同的設計。舉例來說，杯狀物的深度可大於1 cm，尤其是至少1.5 cm。
根據本發明的較佳具體實施例，杯狀物相對於粒子束系統的光軸基本上為旋轉對稱。這允許個別粒子束在不同方向上的偏轉和吸收。
根據本發明的較佳具體實施例，杯狀物具有沿其縱軸的通道開口，且在通道開口的周圍配置了具有用於束擷取的大致環形橫截面的溝槽。在此，杯狀物配置成使得粒子束系統的光軸特別是沿著杯狀物的縱軸延伸穿過杯狀物的通道開口。因此，在束終止器的此具體實施例中，未被多束偏轉裝置偏轉的個別粒子束基本上不受干擾地穿過杯狀物的通道開口。相反地，如果激活多束偏轉裝置，則個別粒子束會偏轉進入環形溝槽中。在此處，環形溝槽較佳具有連續的圓周，使得個別粒子束可圍繞系統的光軸在任何方向上偏轉並轉向進入溝槽。因此，通過對多束偏轉裝置的熟練控制，可將整個環形溝槽臨時地用於束擷取，因此，由此產生的電荷分佈或充電分佈在整個環形溝槽中，而不僅限於溝槽的幾個點。
根據本發明的較佳具體實施例，環形溝槽的束進入開口在內環上具有銳利邊緣，其中提供了相對於杯狀物的縱向軸線傾斜並遠離縱軸的表面，其從這個銳利邊緣延伸到溝槽中。銳利邊緣的提供確保了在束進入開口的區域中存在很少用於對束終止器進行充電的區域。如上述對齊並從此銳利邊緣開始的錐形表面，即使在杯形邊緣上發生偏轉的情況下，也有助於將個別粒子束反射到環形溝槽中。這增加了束終止器的效率。
根據本發明的另一較佳具體實施例，束進入區域中的通道開口的直徑從通道開口的束進入開口處開始增大。在此，束進入區域表示杯狀物在安裝狀態中面向多束偏轉裝置的上部區域及其通道開口。舉例來說，可藉由底切來實現通道開口直徑的改變。通道開口的直徑在束進入開口下方的粒子光學束路徑的方向上可基本上為恆定。所描述的直徑在上部區域中的變化確保了穿過杯狀物的個別粒子束不會與內管或通道開口的內壁接觸，而是與通道開口的內壁保持所需的最小距離。
根據本發明的較佳具體實施例，吸收劑材料配置在環形溝槽的底部。舉例來說，此材料為針對入射在其上的粒子束具有低反向散射係數的材料。較佳地，這些是具有低原子序的材料，例如碳、鋁、鈹等。另外，材料的選擇應使得在入射到材料上的情況下，在可能的情況下不產生二次電子。
根據本發明的較佳具體實施例，杯狀物至少部分地嵌入物鏡中，特別是螺旋嵌入，及/或杯狀物可藉由一更換工具來進行更換。為此，可在杯狀物的下部設置用於將杯旋入物鏡的螺紋，其位在束進入開口的對面。粒子束系統的粒子光學物鏡通常包含上(源側)極靴和下(物體側)極靴。兩個極靴都具有與物鏡的光軸重合的一極靴孔。內部為真空的束管可穿過上極靴的極靴孔。在此，上極靴通常不是平坦的，然而其形式具有漏斗形的具體實施例，且較佳地處於接地電位。現在，束終止器或杯狀物可全部地或部分地嵌入上極靴的極靴孔中。較佳地，在束管中的這種嵌入是在物鏡內實現的。物鏡的極靴相對容易接近。它們可通過樣品室來取得，以安裝或在必要時更換束終止器。儘管在這種更換過程中需要使樣品室通氣，但沒有必要為此破壞粒子束系統其餘部分的高真空。因此，將杯狀物嵌入物鏡中確保了能夠非常快速地進行杯狀物的可能更換程序。較佳地，杯狀物為非磁性的；如果物鏡是磁性物鏡，則這是有利的。
根據本發明的較佳具體實施例，多束偏轉裝置與束終止器之間的距離為至少20 cm，較佳為至少30 cm。此長度規格涉及多束偏轉裝置與束終止器之間的最小距離，因為組件本身也具有空間範圍。沿系統的光軸進行量測。在這種情況下，至少20cm、較佳為至少30 cm的漂移路徑是相對較長。這是有利的，因為對於個別粒子束的偏轉僅需要相對較低的電壓。電壓通常小於100 V。如果漂移路徑更短，即距離更短，則必須使用更強的電場來偏轉個別粒子束；如果漂移路徑只有幾厘米，則所需電壓在1 kV的範圍內。然而，較佳為在低電壓下工作。舉例來說，如果束終止器配置在與束開關和物鏡之間的交叉平面齊平的第一粒子光學束路徑中，則多束偏轉裝置和束終止器之間的漂移路徑至少為20 cm，較佳為至少30 cm。
根據本發明的替代具體實施例，束終止器與中間影像平面齊平配置在多束產生器下游及束開關的上游的第一粒子光學束路徑中。在這種情況下，與上述解決方案相比，漂移路徑明顯較短，但所需的絕對偏折也較小。在束終止器的這種配置中，也存在這樣的情況，即，束終止器配置在第一粒子光學束路徑中，其與粒子束直徑減小或為最小值的位置齊平。舉例來說，多束源的中間影像出現在場鏡系統的區域中，其中通過多束產生器的個別粒子束的焦點可認為是多源的相應源。然而，即使沒有場鏡系統，也可在多束產生器和束開關之間產生中間影像。
根據本發明的較佳具體實施例，配置在第一粒子光學束路徑中與中間影像平面齊平的束終止器包含孔徑陣列。此陣列包含多個開口，只要多束偏轉裝置不執行束偏轉，第一個別粒子束就可穿過這些開口。相反地，如果多束偏轉被激活或在操作中，則個別粒子束在中間影像平面中的孔徑陣列上的入射位置發生位移，且該個別粒子束因此入射在陣列或多終止器上。在此，各個個別粒子束的入射位置彼此不同。在這方面，此具體實施例變型也因此與上述具體實施例變型不同，在該具體實施例變型中，束終止器係配置成與多個個別粒子束的交叉平面齊平。
根據本發明的較佳具體實施例，多束偏轉裝置包含偏轉板。例如，這些偏轉板可成對地配置。較佳地，多束偏轉裝置包含一對偏轉板，其使個別粒子束共同地偏轉。也有可能在多束偏轉裝置中提供複數對偏轉板，其使個別粒子束共同地偏轉。舉例來說，可提供兩對偏轉板，其相對於粒子光學束路徑水平配置，但彼此旋轉了90°。這在由多束偏轉裝置產生的一或多個偏轉方向上產生了可變性。偏轉板較佳為有利於快速偏轉的靜電偏轉板。然而，也有可能使用磁偏轉裝置。
根據本發明的另一較佳具體實施例，多束偏轉裝置具有多級具體實施例。在這種情況下，也可設置多對偏轉板；然而，它們相對於粒子光學束路徑配置在不同的位置或不同的水平。關於粒子光學束路徑，例如，可連續配置多束偏轉裝置的各個級。在此，粒子光學單元的其他組件也有可能位於多束偏轉裝置的各個級之間。然而，多偏轉裝置的各級也有可能彼此直接地跟隨。針對多束偏轉裝置提供第二級或另一級的優點在於，可以非常精確地設定多束偏轉裝置的偏轉。此外，第二級提供了額外的自由度，其例如還可用於再次不同地設定個別粒子束在物體平面中的入射。
根據本發明的較佳具體實施例，多束偏轉裝置係組態使得個別粒子束波束可在不同的偏轉方向上偏轉。舉例來說，這已經可使用一對偏轉板來實現，只要兩個板之間的電場方向是可逆的。另外的成對偏轉板或用於多束偏轉裝置的其他組態也使得個別粒子束的波束能夠在不同的偏轉方向上偏轉。這是有利的，因為只要在任何情況下都不能避免其出現，束終止器上的電荷不僅會在某些位置累積發生，且可更好地分佈。
根據本發明的第二態樣，該第二態樣關於用於操作粒子束系統的方法，尤其是操作前文在多個具體實施例變型中所述的粒子束系統的方法。根據本發明，方法包含以下步驟： -       藉由第一個別粒子束在第一行中掃描一物體； -       藉由第一個別粒子束在第二行中掃描一物體；以及 -       根據多束偏轉裝置的第一設定，在該第一行到第二行的一跳行期間，藉由多束偏轉裝置來偏轉別粒子束。
在此，多束偏轉裝置的第一設定特徵化了偏轉方向和由此獲得的偏轉功率。舉例來說，多束偏轉裝置的第一設定對應於導致了所描述效果的施加到多束偏轉的電場。
因此，根據本發明，個別粒子束在從第一行到第二行的過渡期間被偏轉或遮蔽。因此，這涉及跳行期間的遮蔽。在這樣的跳行期間，個別粒子束將以不受控制的方式入射在物體上，或在沒有遮蔽程序的情況下越過物體。這將導致物體上的充電，其降低了粒子束系統的解析度。因此，在跳行期間抑制個別粒子束在物體上的入射是有利的。
根據本發明的另一較佳具體實施例，方法更包含以下步驟： - 藉由個別粒子束在第三行中掃描物體； - 根據多束偏轉裝置的第二設定，在從第二行到第三行的跳行期間，藉由多束偏轉裝置來偏轉個別粒子束。
在此，多束偏轉裝置的第二設定不同於多束偏轉裝置的第一設定。舉例來說，可改變施加到多束偏轉裝置上的電場的強度。也可能不是強度而是電場的方向被改變，從而改變偏轉方向。場強度的改變和場方向的改變的組合也是可能的。多束偏轉裝置的不同激活部件(特別是板或板對)也可能特徵化不同的設定。多束偏轉裝置的設定的變化確保了在束終止器上不可避免地出現的殘餘電荷不會在特定位置處累積。
根據本發明的較佳具體實施例，多束偏轉裝置的不同設定是隨機選擇的。此隨機選擇可基於隨機方法或偽隨機方法。在兩種情況下都實現的是，當激活多束偏轉裝置時，個別粒子束在束終止器上的入射位置會發生變化，且不會產生不想要的電荷的累積及/或不想要的電荷對稱地分佈在束終止器上。
根據本發明的第三態樣，第三態樣關於用於操作粒子束系統的方法，特別是操作前文在複數個具體實施例變型中所述的粒子束系統的方法。該方法包含以下步驟： -       藉由第一個別粒子束來掃描物體的第一區域； -       藉由第一個別粒子束來掃描物體的第二區域；以及 -       至少根據多束偏轉裝置的第一設定，在從第一區域到第二區域的區域變化期間，藉由多束偏轉裝置來偏轉個別粒子束。
因此，此具體實施例變型不涉及在掃描個別粒子束的跳行期間的遮蔽；相反地，這較佳涉及影像改變：借助於粒子束系統所產生的影像通常由各種個別的影像組成。在此，單個個別的粒子束通過所謂的單一視場(sFOV)，且多個個別的粒子束(即個別粒子束的波束)相應地穿過多視場(mFOV)。接著，整體影像由各種多視場或多影像所組成。在影像改變或兩個多視場之間的區域改變期間會出現小停頓，在此期間不應使用個別粒子束掃描或探測物體。因此，在此區域變化期間進行個別粒子束的遮蔽。區域改變期間所需的停頓通常長於個別粒子束在其相應的個別影像產生期間的跳行期間的停頓。因此，在區域改變期間用於驅動多束偏轉裝置的策略也可與行改變期間的策略不同。較長的遮蔽時間過程中充電的風險相應地更大，因此在區域變化期間，應特別注意改變個別粒子束在束終止器上的入射位置。根據本發明的較佳具體實施例，在區域改變期間以交替的方式使用多束偏轉裝置的不同設定。舉例來說，有可能在2、3、4、5或更多設定之間進行交替，例如按照1-2-1-2-1-2或1-2-3-4-5-1-2-3-4-5-1-2-3-4-5 ...。
根據本發明的另一較佳具體實施例，多束偏轉裝置的不同設定是隨機選擇和使用的。在此，可再次使用隨機方法或偽隨機方法，以在多束偏轉裝置的各種設定之間進行切換。在此，多束偏轉裝置較佳為在區域改變期間始終保持激活，且個別粒子束較佳為絕不在沒有偏轉的情況下通過多束偏轉裝置且絕不入射到物體上。
根據本發明的方法的較佳具體實施例，旋轉對稱杯狀物作用為束終止器，其具有沿其縱軸的通道開口，其中用於束擷取的具有圓形橫截面的溝槽配置在通道開口周圍；以及 其中，藉由多束偏轉裝置的設定來穿過用於束擷取的圓形溝槽。
因此，根據本發明的此具體實施例變型，沿著杯狀物的整個溝槽來擷取或吸收個別粒子束。這確保了杯狀物中均勻且旋轉對稱的電荷分佈。在產生電荷的範圍內，這些電荷大約呈旋轉對稱，且對沿光軸通過杯狀物的通道開口的粒子束產生的干擾作用明顯較小。而且，當將杯狀物配置在個別粒子束的交叉平面中時，這些個別粒子束彼此靠近或彼此重疊，因此，原則上，針對每一個別粒子束，電荷分佈對個別粒子束的影響是相同的。
根據本發明的第四態樣，第四態樣關於一電腦程式產品，其具有用於執行該方法的程式碼，如前文根據本發明的第二態樣和第三態樣在複數個具體實施例變型中所作的更詳細描述。程式碼可細分為一或多個部分碼。任何傳統的編程語言都可使用作為編程語言。
本發明的上述具體實施例變型可全部或部分地彼此組合，只要不導致技術上的矛盾。這同樣適用於根據本發明的第一、第二、第三和第四態樣的特徵的相互組合。
圖1為形式為多束粒子顯微鏡1的粒子束系統1的示意圖，其使用多個粒子束。粒子束系統1產生多個粒子束，其撞擊在待檢查物體上，以在該處產生相互作用的產物(例如二次電子)，其從物體發出並隨後被偵測。粒子束系統1是掃描電子顯微鏡(SEM)類型，其使用複數個一次粒子束3，其在複數個位置5處入射在物體7的表面上，並在該處產生在空間上彼此分開的複數個電子束斑點或斑點。待檢查物體7可為任何期望的類型，例如半導體晶圓或生物樣品，且可包含微型化元件等的配置。物體7的表面配置在物鏡系統100的物鏡102的第一平面101(物體平面)中。
圖1中的放大摘錄I1 顯示了物體平面101的平面圖，其中物體平面101具有在第一平面101中形成的入射位置5的規則矩形場103。在圖1中，入射位置的數量為25，其形成5 x 5場103。入射位置的數量25是出於簡化圖式的原因而選擇的數量。實際上，可選擇明顯更大數量的束以及因此選擇更大數量的入射位置，例如20×30、100×100等。
在所示的具體實施例中，入射位置5的場103基本上為規則的矩形場，其在相鄰的入射位置之間具有恆定的間距P1 。間距P1 的示例值為1微米、10微米和40微米。然而，場103也可能具有其他對稱性，例如六邊形對稱性。
在第一平面101中成形的束斑點的直徑可以較小。該直徑的示例數值為1奈米、5奈米、10奈米、100奈米、和200奈米。通過物鏡系統100對粒子束3進行聚焦以使束斑點5成形。
撞擊物體的一次粒子產生相互作用產物，例如二次電子、反向散射電子或出於其他原因而經歷了運動反轉的一次粒子，其從物體7的表面或從第一平面101發出。從物體7的表面所發出的相互作用產物由物鏡102塑形以形成二次粒子束9。粒子束系統1提供了粒子束路徑11，用於將多個二次粒子束9引導至偵測器系統200。偵測器系統200包含粒子光學單元，其具有投射透鏡205，用於將二次粒子束9引導到粒子多偵測器209上。
圖1中的摘錄I2 顯示了平面211的平面圖，粒子多偵測器209的個別偵測區域位於其中，二次粒子束9在該個別偵測區域上入射在位置213。入射位置213落在場217中，其相對於彼此具有規則間距P2 。間距P2 的示例值為10微米、100微米、和200微米。
一次粒子束3在包含至少一粒子源301(例如，電子源)、至少一準直透鏡303、多孔徑配置305和場鏡307的束產生裝置300中產生。粒子源301產生分散的粒子束309，其由準直透鏡303校準或至少基本上校準，以形成照射多孔徑裝置305的束311。
圖1中的摘錄I3 顯示了多孔徑配置305的平面圖。多孔徑配置305包含具有複數個開口或孔徑315形成於其中的多孔徑板313。開口315的中點317配置在場319中，其被成像到物體平面101中由束斑點5所形成的場103上。孔徑315的中點317之間的間距P3 可具有5微米、100微米和200微米的示例數值。孔徑315的直徑D小於孔徑中點之間的間距P3 。直徑D的示例數值為0.2×P3 、0.4×P3 和0.8×P3 。
照明粒子束311的粒子穿過孔徑315並形成粒子束3。撞擊在板313上的照明束311的粒子被板313吸收，且對粒子束3的形成沒有貢獻。
由於施加的靜電場，多孔徑配置305聚焦每個粒子束3，使得束焦點323形成在平面325中。可替代地，束焦點323可為虛擬的。束焦點323的直徑可例如為10奈米、100奈米和1微米。
場鏡307和物鏡102提供第一成像粒子光學單元，用以將其中形成有束焦點323的平面325成像到第一平面101上，使得入射位置5或束斑點的場103在該處出現。如果將物體7的表面配置在第一平面中，則束斑點相應地形成在物體表面上。
物鏡102和投射透鏡配置205提供第二成像粒子光學單元，用於將第一平面101成像到偵測平面211上。因此，物鏡102是作為第一和第二粒子光學單元的一部分的透鏡，而場鏡307僅屬於第一粒子光學單元，且投射透鏡205僅屬於第二粒子光學單元。
束開關400配置在多孔徑裝置305和物鏡系統100之間的第一粒子光學單元的束路徑中。束開關400也是物鏡系統100與偵測器系統200之間的束路徑中的第二光學單元的一部分。
可從國際專利申請案WO 2005/024881 A2、WO 2007/028595 A2、WO 2007/028596 A1、WO 2011/124352 A1及WO 2007/060017 A2及德國專利申請案DE 10 2013 016 113 A1和DE 10 2013 014 976 A1獲得與這種多束粒子束系統和其中所使用的組件(例如粒子源、多孔徑板和透鏡)有關的更多資訊，其全部內容通過引用合併於本申請中。
多束粒子束系統更具有電腦系統10，其組態用於控制多束粒子束系統的個別粒子光學組件，以及用於評估和分析由多偵測器209所獲得的信號。在此情況下，電腦系統10可由複數個個別電腦或組件所構成。
圖2示意性地顯示了粒子束系統1，其包含多束偏轉裝置350，並包含配置在個別粒子束3、3a的交叉平面111的區域中的束終止器120。束路徑以非常簡化的方式呈現。從粒子源(未示出)發出的帶電粒子入射到多孔徑配置或多束產生器305上，其組態以從帶電粒子束中產生多個帶電的第一個別粒子束3。在所示的示例性具體實施例中，多束產生器305對個別粒子束3具有聚焦效果。例如，這可藉助於多透鏡陣列與多孔徑板的組合來實現，但對於多束產生器的其他具體實施例選項(例如，多偵測器陣列與多孔徑板的組合)也是可能的。從這個意義上講，所示的示例具體實施例不應被解釋為限制性的。
由於在所示示例中的多束產生器305的聚焦效果，束焦點323出現在相對於粒子光學束路徑的多束產生器305下游的焦平面中。在所示的示例中，多束偏轉裝置350係配置為與此焦平面齊平或與束焦點323齊平。在所示的示例中，此多束偏轉裝置350由兩個相互平行的偏轉板(一對)組成。可在這些偏轉板之間施加電場。多束偏轉裝置350在第一粒子光學束路徑中配置在多束產生器305下游和場鏡系統307上游。這種配置防止了多束產生器305在由多束偏轉裝置350進行的束偏轉過程中被入射粒子束意外地靜電充電，特別是以不均勻的方式充電。
現在，在圖2的圖式中繪示了個別粒子束3的兩個不同的第一粒子光學束路徑：穿過粒子束系統1而沒有經歷多束偏轉裝置350所造成的偏轉的個別粒子束3a在圖中以虛線標出，並標記為參考符號3a。相反地，如果多束偏轉裝置350被開啟或激活，則個別粒子束3b將依循不同的粒子光學束路徑，這在圖2中由點線示意性地表示。
如果現在首先考慮未偏轉的個別粒子束3a的未擾動粒子光學束路徑，則個別粒子束3a在穿過場鏡系統307之後穿過束開關400，然後穿過粒子光學物鏡102，其將個別粒子束3a成像在物體(未示出)上。個別粒子束3a在場鏡系統307與物鏡102之間或在束開關400與物鏡102之間彼此交叉，並形成所謂的交叉點110。此交叉點110位於交叉平面111中。在交叉點110的區域內或在交叉平面111內，個別粒子束3a的整個束陣列的粒子束直徑減小，或在最佳情況下為最小值。如果相交的個別粒子束110的位置現在在交叉平面111內移動，則可以節省空間的方式在此移動位置處設置一束終止器。在圖2中顯示了這樣的束終止器120。如果啟動多束偏轉裝置350、或如果在平行板之間施加電場，則個別粒子束3b經歷向側面的偏轉。在穿過場鏡系統307或束開關400之後，個別粒子束3b在交叉平面111內在偏離距離d的位置處相交；在此，d表示交叉平面111中的交叉點110的平行偏移。束終止器120的上邊緣位於與交叉平面111大致齊平的位置。因此，偏轉的個別粒子束3b以盡可能小或為最小的個別粒子束波束的粒子束直徑進入束終止器120。由於整體粒子束直徑為小，也有可能以杯形的方式實現束終止器120。在此，杯形意味著束終止器120具有一定的深度，且入射的個別粒子束3b不是僅撞擊平板。較佳地，若杯狀物的深度大於杯狀物120的直徑。杯狀物120可實現得越深和越窄(外觀比越大)且由多束偏轉裝置350偏轉的個別粒子束3b可穿透到該杯狀物越深，則束終止器120的效果更好。在所示的示例中，杯狀物120更具有相對於粒子束系統1的光軸Z為旋轉對稱的具體實施例。這是有利的，因為可在不同方向上實現個別粒子束3b的偏轉。然而，也有可能將杯狀物120實現為相對於光軸Z為非旋轉對稱，例如，將該杯狀物僅設置在光軸Z的一側上。
圖2更顯示了選擇性提供的第二級多束偏轉裝置351，其配置在多束偏轉裝置350與場鏡系統307或束開關400之間的粒子光學束路徑中。藉助於此選擇性的第二級，有可能在進行遮蔽時更精確地設定偏轉的個別粒子束3b的束路徑。因此，舉例來說，有可能精確地設定個別粒子束3b在交叉平面111中的束終止器120上的入射角。作為補充或替代，可在物鏡102的上焦平面中設定個別粒子束3b的平行偏移，如前文已作出的詳細解釋，其允許非常快速和精確的遮蔽，例如在跳行或區域改變期間。
圖3示意性地顯示了根據本發明的第二具體實施例的粒子束系統1，其包含多束偏轉裝置350且包含束終止器320。原則上，圖2和3中的相同元件符號表示分別顯示的粒子束系統1的相同特徵。為了避免不必要的重複，下文的解釋主要集中於圖3中所示的具體實施例變型與已在圖2中描述的具體實施例變型之間的相關差異。束路徑同樣以非常簡化的方式呈現。
在圖3所示的粒子束系統1中，束終止器320位於不同的位置，確切地說是在多束偏轉裝置350與場鏡系統307或束開關400之間。在所示的示例中，束終止器320位於中間影像平面中，亦即，個別粒子束聚焦於其中的平面。因此，對於第一粒子光學束路徑，相較於圖2中的具體實施例，在此解決方案中的束終止器320在粒子光學束路徑中位於更上方，亦即更靠近源側。然而，這也適用於粒子束直徑減小或在最佳情況下為最小的中間影像的區域。然而，在這種情況下，這涉及個別粒子束3的各個粒子束直徑。束終止器320同樣可以相對節省空間的方式配置在中間影像的區域中。
在圖3所示的示例性具體實施例中，束終止器320包含孔徑陣列。這在中間影像處由束終止器320的虛線來示意性地顯示。當多束偏轉裝置350被停用時，個別粒子束3a以不受阻礙的方式通過束終止器320。然而，當多束偏轉裝置350被激活時，粒子束3b在中間影像平面內偏移並且撞擊孔徑陣列320的板。因此，個別粒子束3b被遮蔽且不再到達物體(未顯示)。
此外，個別粒子束3a在中間影像的區域中非常清楚地彼此分離，因此藉由多束偏轉裝置350，個別粒子束也可容易地在中間影像平面內在橫向方向上彼此分開移動。在這種情況下，需要非常精確的工作，以甚至有助於精確遮蔽個別粒子束3。在此處，當激活多束偏轉裝置350時，每一個別粒子束3a、3b的中心束較佳正交地穿過束終止器320的孔徑，或正交地撞擊孔徑陣列320的板。
與圖2所示的具體實施例相比，此處減少了多束偏轉裝置350的位置與束終止器320之間的漂移路徑；然而，由於在中間影像平面內的個別粒子束3的小偏移已經足以掩蓋或遮蔽個別粒子束3，所以僅需要在多束偏轉裝置350上以相對較低的電壓進行工作。舉例來說，在漂移路徑為約5 cm的情況下，此處的偏移為約50 µm，這對應於個別粒子束3b通過約1 mrad的偏轉。在圖2所示的具體實施例變型中，在約30 cm的漂移路徑的情況下，交叉點110在交叉平面111中的偏移為約1.5 mm，這對應於個別粒子束3b通過約5 mrad的偏轉。
圖4示意性地顯示物鏡102內的杯狀的束終止器120的配置。粒子光學物鏡102包含上極靴102a和下極靴102b。在極靴102a和102b之間產生磁場，該磁場對穿過物鏡102的個別粒子束3a具有聚焦作用(未示出)。束管140伸入物鏡102的上極靴102a。舉例來說，在向上的方向上，此束管140可合併至束開關(未示出)。在束管140內普遍存在真空或高真空。在圖4所示的示例中，束管140具有繞系統的光軸Z為旋轉對稱的具體實施例。現在，在示出的示例性具體實施例中，束終止器120位於上極靴102a的區域中且位於束管140內的個別粒子束3的交叉點區域中，其中束終止器120具有杯狀物。
杯狀的束終止器120包含通道開口134和溝槽130。在非偏轉狀態下，個別粒子束3a經由通道開口134穿過束終止器120。然而，若多束偏轉裝置350(圖4中未示出)被激活，則個別粒子束經歷偏轉，其由圖4中的個別粒子束的參考標記3b來表示。個別粒子束3b撞擊束終止器120的溝槽130，該溝槽具有環形橫截面。與溝槽130的寬度相比，溝槽130相對較深。
此外，圖4顯示了有可能通過物鏡102的下極靴102b將杯狀的束終止器120安裝在物鏡102的上極靴102a中，特別是將其螺旋嵌入其中。杯狀物120的外部直徑D1小於或等於物鏡102的下極靴102b的開口104的孔徑D2。這可實現快速更換物鏡102內的束終止器120。更換有可能在約一小時內。為此，僅需要使物鏡102下方的樣品室通氣(未示出樣品室)；不必破壞束管140的上部區域中的高真空。
圖5以橫截面和3D視圖示意性地示出了杯狀的束終止器120的結構。它的幾何設計具有促進高效的束擷取的各種功能。總體上，杯狀的束終止器120具有基本上旋轉對稱的具體實施例。這尤其適用於杯狀物120的上部區域，即所謂的束插入區域133。
在所示的示例中，束終止器20包含通道開口134和具有環形橫截面的溝槽130。現在，在束進入區域133中，在通道開口134的頂部處提供一個銳利的邊緣136。此銳利的邊緣136或逐漸變細的邊緣確保了在該點僅有幾個電荷載子具有空間，因此甚至有可能藉由個別粒子束3b撞擊邊緣136來對此邊緣136進行少量充電。此外，設置了相對於杯狀物的縱軸傾斜並遠離縱軸的圓錐形表面138，其從此銳利邊緣136延伸到溝槽130中。此角形或圓錐形表面138用於在杯狀物120的邊緣上反射入射的個別粒子束並進入溝槽130，例如甚至在遮蔽期間。此外，從束方向看，從通道開口134的束進入開口開始，通道開口134的直徑在束進入區域133中變寬。因此，在通道開口134的區域內的束進入區域133中設置底切137，使得進入通道開口134的個別粒子束3a不與杯狀物120的內管132接觸；反而是，個別粒子束3a與杯狀物的內管132之間的距離保持足夠大。
選擇性地在溝槽130的下部區域中設置吸收體材料135。此處，吸收體材料135可為對粒子輻射具有低反向散射係數的材料，例如具有低原子序的材料，例如碳、鋁或鈹等。
此外，在杯狀物120的下部區域設有螺紋139，其用於將杯狀物120旋入物鏡102，特別是旋入物鏡102的上極靴102a。特別地，可使用六角扳手141用於旋入螺絲。
總體而言，束終止器120具有基本旋轉對稱的構造。特別地，形成杯狀物或束終止器120的上部區域的束進入區域133是旋轉對稱的。這有利於最佳或均勻的電荷分佈。此外，考慮到拉莫爾旋轉，這提供了優點。例如，當更改系統的工作點(著陸能量、束電流等)時，由於系統中磁性透鏡設定的改變，束波束將繞光軸旋轉。對於遮蔽過程，這意味著束波束在交叉平面中偏轉的方向取決於系統中的透鏡設定。原則上，此旋轉可通過多束偏轉裝置的設定的相應變化來補償。然而，在束終止器的旋轉對稱構造和多束偏轉裝置及其控制可具有更簡單構造的情況下，這種補償是不必要的。
圖6以橫截面示意性地顯示了杯形的另一束終止器120的結構。此杯狀物120也具有相對粒子束系統1的光軸Z為基本上旋轉對稱的配置。與圖5所示的具體實施例變型相比，圖6中的杯狀物120具有外壁131的不同組態。它在上部區域中沒有逐漸變細，而是具有台階並且略微彎曲。這使得更容易將杯狀物120安裝/引入到物鏡的極靴中。此外，圖6和圖5中的杯狀物120的一些尺寸彼此不同。在圖6中以示例性方式指定了一些尺寸；然而，這些不應被解釋為對本發明的限制。因此，溝槽130的深度是11 mm。在這種情況下，通道開口134的直徑在上邊緣136處的最窄位置處為1.5 mm。環形溝槽130的寬度是0.5 mm。
圖7顯示了當粒子束3b入射在束終止器120上時的多束偏轉裝置350的三種不同設定的效果。圖7a)顯示了兩種設定E1和E2，其中多束偏轉裝置350被激活且束3b被偏轉進入束終止器120的溝渠130。相比之下，在多束偏轉裝置350的設定E0中，沒有個別粒子束的偏轉；相反地，多個個別粒子束3a以基本上不受阻礙的方式穿過束終止器120的通道開口134。相對於零設定E0，根據圖7a)，個別粒子束3b在設定E1的情況下向左偏轉，且在設定E2的情況下向右偏轉。這種根據設定E0、E1和E2的致動是有利的，特別是結合個別粒子束3的跳行。舉例來說，有可能以以下的方式操作上述的粒子束系統1：藉由第一個別粒子束3a逐行地掃描物體。在個別行的掃描之間存在跳行，且在從一行跳到另一行的跳行過程中，藉由多束偏轉裝置350來遮蔽個別的粒子束3b，從而使粒子束3b撞擊在束終止器120、320上。在每個跳行期間存在相應的偏轉。現在，根據圖7a)，從跳行到跳行的兩個設定E1和E2之間存在交替。因此，在某一點向左(E1)遮蔽，而在下一情況下向右(E2)遮蔽。這導致束終止器120的邊緣的對稱充電，其在開始和停止粒子束的遮蔽時被掠過。結果，雙方的電荷都得到補償。自然地，除了設定E1和E2之外，還可提供其他設定E3和E4等，並且在遮蔽期間在這些設定之間交替以更好地分配電荷。由電荷產生的像散也可藉由在兩個以上方向上的偏轉來消除，例如藉由設定E1、E2、E3和E4來消除，其例如各自對應於以90°彼此間隔配置的偏轉方向。此外，也有可能有意地避免被發現為較差(例如由於局部污染)的遮蔽方向。
圖7b)和7c)顯示了可在相對長的遮蔽的情況下使用的遮蔽策略，例如在各種影像記錄之間以及因此當改變記錄的區域時。根據較佳具體實施例，束終止器120的旋轉對稱溝槽130以動態方式穿越。因此，偏轉的個別粒子束3b繞束終止器120的光軸或繞整個系統的光軸Z移動沿圓形軌跡移動。為此，多束偏轉裝置可包含圍繞光軸配置的複數個電極對，其受到隨時間變化的正弦或餘弦型偏轉電勢的影響。根據圖7c)，在每個遮蔽程序過程中將到達一個新的任意位置。後者可以真正隨機或偽統計的方式來決定。因此，這是以隨機或偽隨機的方式決定並設定多束偏轉裝置350的設定的情況。這種隨機過程的結果是平均，且可能的污染或電荷積聚在這種情況下也更好地分佈。
此外，也有可能在預先精確定義的位置之間來回切換，例如，根據圖7a)的位置E1和E2。
圖8顯示了對多束偏轉裝置350的可能調整，其設置為與杯形束終止器120結合。重要的是，束終止器120被正確地擊中。為此，必須知道束遮蔽器350或多束偏轉裝置350在束終止器的平面內(例如，在交叉平面111內)的偏轉敏感度。然而，由於空間的原因，不可能在那裡進行偵測以檢查束終止器120是否被正確擊中。如果多束偏轉裝置350只能使個別粒子束3在一個方向上偏轉，則可能產生另外的困難。
解決方案的一種方法為使用另一偏轉器360。此另一偏轉器360位於多束偏轉裝置350和束終止器120之間的粒子光學束路徑中。如果多束偏轉裝置350和偏轉器360都被停用，則多粒子束或多個個別粒子束3沿著系統的光軸Z延伸。現在，利用偏轉器360將多束偏轉到束終止器120的邊緣(位置A)，使得多束陣列的中心束3c恰好在束終止器120處被裁去(點線)。然後，以多束偏轉裝置350將粒子束偏轉到束終止器120的相對邊緣(位置B)，使得多束陣列的中心束3b再次在束終止器120處被裁去(虛線)。記錄為此目的所需的多束偏轉器電壓，並可藉由束終止器120的已知尺寸(更準確地說：束終止器120的內部開口的直徑)來計算敏感度，或是可直接計算使多個個別粒子束從初始狀態偏轉到束終止器120的溝槽130中所需的多束偏轉器電壓。可進行其他調整。
1:粒子束系統 3:粒子束 3a:粒子束 3b:粒子束 3c:粒子束 5:位置 7:物體 9:二次粒子束 10:電腦系統 11:粒子束路徑 100:物鏡系統 101:物體平面 102:物鏡 102a:上極靴 102b:下極靴 103:場 104:開口 110:交叉點 111:交叉平面 120:束終止器 130:溝槽 131:外壁 132:內管 133:束進入區域 134:通道開口 135:吸收體材料 136:邊緣 137:底切 138:圓錐形表面 139:螺紋 140:束管 141:六角扳手 200:偵測器系統 205:投射透鏡 209:粒子多偵測器 211:平面 213:位置 217:場 300:束產生裝置 301:粒子源 303:準直透鏡 305:多孔徑配置 307:場鏡 309:粒子束 311:束 313:多孔徑板 315:孔徑 317:中點 319:場 320:束終止器 323:束焦點 325:平面 350:多束偏轉裝置 351:多束偏轉裝置 360:偏轉器 400:束開關 A:位置 B:位置 d:平行偏移 D:直徑 D1:外部直徑 D2:孔徑 E0:設定 E1:設定 E2:設定 P1 :間距 P2 :間距 P3 :間距 P4 :間距
參照附圖將更佳地理解本發明。在圖式中：
圖1顯示了多束粒子顯微鏡形式的粒子束系統的示意圖；
圖2示意性地顯示了一粒子束系統，其包含多束偏轉裝置，且包含在個別粒子束的交叉平面區域中的束終止器；
圖3示意性地顯示了一粒子束系統，其包含多束偏轉裝置，且包含在中間影像的區域中的束終止器；
圖4示意性地顯示了在物鏡內的杯狀的束終止器的配置；
圖5以截面圖和3D視圖示意性地顯示了杯狀的束終止器的結構；
圖6以截面圖示意性地顯示了杯狀的另一束終止器的結構；
圖7顯示了當粒子束入射在束終止器上時，多束偏轉裝置的三種不同設定的效果；以及
圖8顯示了與杯狀的束終止器結合的多束偏轉裝置的可能調整。
3:粒子束
3a:粒子束
3b:粒子束
102:物鏡
110:交叉點
111:交叉平面
120:束終止器
305:多孔徑配置
307:場鏡
323:束焦點
350:多束偏轉裝置
351:多束偏轉裝置
400:束開關
d:平行偏移

Claims (22)

  1. 一種粒子束系統，特別是一多束粒子顯微鏡，包含以下：至少一粒子源，其組態以產生一帶電粒子束；一第一粒子光學單元，其具有一第一粒子光學束路徑，該粒子光學單元組態以產生多個個別粒子束，並將這些個別粒子束成像在一物體平面上；以及一第二粒子光學單元，其組態以成像多個第二個別粒子束，該多個第二個別粒子束從該物體平面上的入射點發出到一偵測器單元上；其中該粒子束系統更包含以下：一多束產生器，其組態以從該帶電粒子束中產生多個帶電的第一個別粒子束；一物鏡，該個別粒子束基本上穿過該物鏡，且該物鏡組態以在該物體平面處引導該第一個別粒子束，使得該第一個別粒子束在多個入射點處撞擊在該物體平面上；一束開關，其配置在該多束產生器和該物鏡之間的該第一粒子光學束路徑中，並配置在該物鏡和該偵測器單元之間的該第二粒子光學束路徑中，該第一粒子光學束路徑和該第二粒子光學束路徑在該束開關內分支；一束終止器；以及具有一控制器的一多束偏轉裝置，其中該多束偏轉裝置配置在該多束產生器下游和該束開關上游的該第一粒子光學束路徑中，其中該控制器組態以藉由該多束偏轉裝置暫時地共同偏轉該第一個別粒子束，使得該第一個別粒子束基本上入射在該束終止器上，因而不是入射在該物體平面上，以及 其中該束終止器配置在與一粒子束直徑減小或為最小值的一位置齊平的該第一粒子光學束路徑中；其中：a)該第一粒子光學束路徑具有在該物鏡上游的該個別粒子束的一交叉平面，以及該束終止器配置在與該交叉平面齊平的該第一粒子光學束路徑中；及/或b)該束終止器配置在與面向該多束產生器的該物鏡的上焦平面齊平的該第一粒子光學束路徑中；其中該多束偏轉裝置係配置及/或控制為使得該偏轉的個別粒子束在該物鏡的該交叉平面及/或一上焦平面中基本上經歷一平行偏移。
  2. 如請求項1所述之粒子束系統，其中該束終止器包含一杯狀物。
  3. 如請求項2所述之粒子束系統，其中該杯狀物相對於該粒子束系統的該光軸基本上為旋轉對稱。
  4. 如請求項2或3所述之粒子束系統，其中該杯狀物沿其縱軸具有一通道開口，且其中在該通道開口的周圍配置具有一環形橫截面的一溝槽以用於束擷取；以及其中該杯狀物係配置使得該粒子束系統的該光軸延伸穿過該杯狀物的該通道開口，特別是沿著該杯狀物的該縱軸。
  5. 如請求項4所述之粒子束系統，其中該環形溝槽的一束進入開口在內環上具有一銳利邊緣；以及其中設置了相對於該杯狀物的該縱軸傾斜並遠離該縱軸的一表面，該表面從該銳利邊緣延伸到該溝槽中。
  6. 如請求項5所述之粒子束系統，其中該束進入區域中的該通道開口的一直徑從該通道開口的該束進入開口開始增加。
  7. 如請求項4所述之粒子束系統，其中一吸收劑材料配置在該環形溝槽的底部。
  8. 如請求項2或3所述之粒子束系統，其中該杯狀物至少部分地嵌入在該物鏡中，特別是螺旋嵌入，及/或該杯狀物可藉由一更換工具來進行更換。
  9. 如請求項1所述之粒子束系統，其中該多束偏轉裝置和該束終止器之間的一距離為至少20cm，特別是至少30cm。
  10. 如請求項1所述之粒子束系統，其中該多束偏轉裝置包含偏轉板。
  11. 如請求項1所述之粒子束系統，其中該多束偏轉裝置具有一多級具體實施例。
  12. 如請求項1所述之粒子束系統，其中該多束偏轉裝置係組態使得該個別粒子束可在不同的偏轉方向上偏轉。
  13. 如請求項1或2所述之粒子束系統，其中一場鏡系統配置在該多束產生器與該束開關之間，以形成該個別粒子束之交叉平面。
  14. 一種用以操作如請求項1所述之粒子束系統的方法，該方法包含以下步驟：藉由該第一個別粒子束在一第一行中掃描一物體；藉由該第一個別粒子束在一第二行中掃描一物體；以及根據該多束偏轉裝置的一第一設定，在從該第一行到該第二行的一跳行期間，藉由該多束偏轉裝置來偏轉該個別粒子束。
  15. 如請求項14所述之方法，更包含以下步驟：藉由該第一個別粒子束在一第三行中來掃描一物體；以及根據該多束偏轉裝置的一第二設定，在從該第二行到該第三行的一跳行過程中，藉由該多束偏轉裝置來偏轉該個別粒子束，其中該第二設定不同於該第一設定。
  16. 如請求項14或15所述之方法，其中隨機地選擇該多束偏轉裝置的不同設定。
  17. 如請求項14所述之方法，其中使用一旋轉對稱的杯狀物，該杯狀物具有沿其縱軸的一通道開口，其中在該通道開口的周圍配置具有一環形橫截面的一溝槽以用於束擷取；以及其中用於束擷取的該環形溝槽藉由該多束偏轉裝置的設定來進行穿越。
  18. 一種用以操作如請求項1所述之粒子束系統的方法，該方法包含以下步驟：藉由該第一個別粒子束來掃描一物體的一第一區域；藉由該第一個別粒子束來掃描該物體的一第二區域；以及 至少根據該多束偏轉裝置的一第一設定，在從該第一區域到該第二區域的一區域變化期間，藉由該多束偏轉裝置來偏轉該個別粒子束。
  19. 如請求項18所述之方法，其中在該區域變化期間以交替的方式使用該多束偏轉裝置的不同設定。
  20. 如請求項18所述之方法，其中隨機地選擇和使用該多束偏轉裝置的不同設定。
  21. 如請求項18所述之方法，其中使用一旋轉對稱的杯狀物，該杯狀物具有沿其縱軸的一通道開口，其中在該通道開口的周圍配置具有一環形橫截面的一溝槽以用於束擷取；以及其中用於束擷取的該環形溝槽藉由該多束偏轉裝置的設定來進行穿越。
  22. 一種電腦程式產品，用於執行如請求項14至18的其中任一項所述的方法的一程式碼。
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