本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?01180057076.2、申請(qǐng)日為2011年9月23日、發(fā)明名稱為“粒子光學(xué)系統(tǒng)及布置，以及用于這種系統(tǒng)及布置的粒子光學(xué)組件”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

本發(fā)明涉及產(chǎn)生和使用帶電粒子的多個(gè)小波束(beamlet)的帶電粒子系統(tǒng)。本發(fā)明尤其涉及一種帶電粒子檢查系統(tǒng)，諸如顯微鏡系統(tǒng)，以及涉及帶電粒子修改(modification)系統(tǒng)，例如電子光刻或選擇性材料沉積/去除系統(tǒng)。

本發(fā)明可應(yīng)用于任何類型的帶電粒子，例如電子、離子(帶電原子或分子)、正電子、μ介子等。

背景技術(shù)：

對(duì)更小和更復(fù)雜的微結(jié)構(gòu)化器件的日益增加的需求，以及對(duì)增加它的制造和檢查過(guò)程的吞吐量的需求已經(jīng)稱為粒子光學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展的動(dòng)機(jī)，所述粒子光學(xué)系統(tǒng)使用多個(gè)帶電粒子小波束來(lái)取代單個(gè)帶電粒子束，因此明顯改善這種系統(tǒng)的吞吐量。多個(gè)帶電粒子小波束可由例如使用多孔徑陣列的單個(gè)柱(column)，或由多個(gè)單獨(dú)的柱，或二者的組合來(lái)提供，如下文將更詳細(xì)說(shuō)明的。多小波束的使用關(guān)系到對(duì)粒子光學(xué)組件、布置和系統(tǒng)(例如顯微鏡、光刻系統(tǒng)和掩模修復(fù)系統(tǒng))的全范圍的新挑戰(zhàn)。

從us6,252,412bl可知傳統(tǒng)的多帶電粒子多小波束系統(tǒng)。那里公開(kāi)的電子顯微鏡設(shè)備用于檢查物體，例如半導(dǎo)體晶片。多個(gè)一次電子束彼此并行地聚焦在物體上，以在物體上形成多個(gè)一次電子束斑點(diǎn)(spot)。檢測(cè)由一次電子產(chǎn)生并從各自的一次電子束斑點(diǎn)發(fā)出的二次電子。針對(duì)每一個(gè)一次電子束，提供分離的電子束柱。緊密地組裝多個(gè)分離的電子束列。形成在物體上的一次電子束斑點(diǎn)的密度被形成電子顯微鏡設(shè)備的電子束柱的殘存足印所限制。因此，實(shí)際上還限制了可同時(shí)形成在物體上的一次電子束斑點(diǎn)的數(shù)量，導(dǎo)致在以高分辨率檢查半導(dǎo)體晶片時(shí)設(shè)備的吞吐量受限。

從us5,892,224、us2002/0148961al、us2002/0142496al,us2002/0130262al、us2002/0109090al、us2002/0033449al、us2002/0028399al可知使用聚焦在待檢查的物體的表面上的多個(gè)一次電子小波束的電子顯微鏡設(shè)備。

從wo2005/024881可知一種粒子光學(xué)系統(tǒng)，其中通過(guò)照明其中形成多個(gè)孔徑的多孔徑板來(lái)產(chǎn)生多個(gè)小波束，其中通過(guò)設(shè)置在多孔徑板上游的電子源產(chǎn)生單個(gè)電子束。電子小波束由電子束的穿過(guò)孔徑的電子形成在多孔徑板下游。多個(gè)一次電子小波束通過(guò)具有孔的物鏡而聚焦物體上，該孔被所有的一次電子小波束穿過(guò)。然后，一次電子斑點(diǎn)的陣列形成在物體上。由各個(gè)一次電子斑點(diǎn)發(fā)射的二次電子形成各自的二次電子小波束，使得產(chǎn)生與多個(gè)一次電子束斑點(diǎn)相應(yīng)的多個(gè)二次電子小波束。多個(gè)二次電子小波束也穿過(guò)物鏡，并且設(shè)備提供二次電子束路徑，使得將各個(gè)二次電子小波束被提供給多個(gè)檢測(cè)器中相應(yīng)的一個(gè)。維恩(wien)濾波器用于將二次電子束路徑從一次電子小波束的束路徑分離。因?yàn)槭褂昧税鄠€(gè)一次電子小波束的一個(gè)共同的一次電子束路徑和包含多個(gè)二次電子小波束的一個(gè)共同的二次電子束路徑，所以可在視場(chǎng)內(nèi)的多個(gè)子區(qū)域中同時(shí)執(zhí)行物體的輻射和成像，因此通過(guò)減少檢查或處理時(shí)間而提高了系統(tǒng)的吞吐量。

因此，增加所用的一次小波束的數(shù)量可提高這種系統(tǒng)的吞吐量。在可利用的視場(chǎng)內(nèi)的小波束的最大可能數(shù)量由可實(shí)現(xiàn)的最小的小波束節(jié)距(pitch)來(lái)限定，其繼而直接與二次電子光學(xué)系統(tǒng)的分辨率相關(guān)。二次電子光學(xué)系統(tǒng)的分辨率主要是存在于樣品表面與粒子光學(xué)系統(tǒng)的物鏡之間的空間內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度的函數(shù)，該電場(chǎng)強(qiáng)度用作二次電子的提取場(chǎng)(extractionfield)。提取場(chǎng)的強(qiáng)度的增加通常提高二次電子光學(xué)系統(tǒng)的橫向分辨率(橫向于系統(tǒng)的光軸)。

然而，不能隨意調(diào)整樣品表面上方的電場(chǎng)強(qiáng)度，這是因?yàn)樵S多樣品僅容忍受限的電場(chǎng)強(qiáng)度在其表面上。更高強(qiáng)度的電場(chǎng)可導(dǎo)致樣品表面構(gòu)造的不期望修改達(dá)到損壞樣品的程度。因?yàn)闃悠繁砻娴奶崛?chǎng)強(qiáng)度在某種程度上由來(lái)自系統(tǒng)的帶電粒子光學(xué)柱的組件的場(chǎng)穿透(fieldpenetration)所決定，所以提取場(chǎng)在寬范圍上的變化需要柱的機(jī)械設(shè)置的適配以及施加至它的電-光操作組件的電勢(shì)的適配。因?yàn)榱Ｗ庸鈱W(xué)柱中的電勢(shì)通常是預(yù)先確定的，所以帶電粒子光學(xué)柱的相應(yīng)變化是不可能的。從而，提取場(chǎng)強(qiáng)度的由來(lái)自系統(tǒng)的帶電粒子光學(xué)柱的組件的穿透所限定的部分形成受限的參數(shù)，所以提取場(chǎng)強(qiáng)度通常僅可在受限制的范圍內(nèi)變化。

因此，可能對(duì)于帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用(其中使用允許更高提取場(chǎng)強(qiáng)度的樣品)未最優(yōu)化一次小波束的最大可能數(shù)量以及因此未最優(yōu)化系統(tǒng)的吞吐量。

因此，期望帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)中可以具有能夠針對(duì)特定應(yīng)用而有效且容易地管理系統(tǒng)的適配的特征。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

考慮上述技術(shù)問(wèn)題，完成本發(fā)明。

本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種帶電粒子多小波束系統(tǒng)，用于形成多個(gè)帶電粒子小波束，其數(shù)量可容易地適配于系統(tǒng)的特定應(yīng)用。

帶電粒子多小波束系統(tǒng)包含：帶電粒子的源；具有多個(gè)孔徑的第一多孔徑板，其布置在所述系統(tǒng)的帶電粒子束路徑中所述源的下游；第一多孔徑選擇器板，具有多個(gè)孔徑；載體，其中所述第一多孔徑選擇器板安裝在所述載體上；致動(dòng)器，構(gòu)造為移動(dòng)所述載體，使得在所述系統(tǒng)的第一操作模式中將所述第一多孔徑選擇器板布置在所述系統(tǒng)的帶電粒子束路徑中所述源的下游，并且使得在所述系統(tǒng)的第二操作模式中將所述第一多孔徑選擇器板布置在所述帶電粒子束路徑之外。因此，所述源、所述第一多孔徑板和所述載體被布置為使得在所述第一操作模式中，在所述第一多孔徑板和所述第一多孔徑選擇器板二者下游的位置處產(chǎn)生第一數(shù)量的帶電粒子小波束，并且使得在所述第二操作模式中，在所述位置處產(chǎn)生第二數(shù)量的帶電粒子小波束，其中小波束的第一數(shù)量與小波束的第二數(shù)量不同。

帶電粒子多小波束系統(tǒng)還可包含聚焦透鏡，其布置在所述第一多孔徑板和所述第一多孔徑選擇器板二者下游的束路徑中。這種聚焦透鏡使得小波束能夠聚焦于布置在聚焦透鏡下游的物體表面上，用于在物體表面上形成多個(gè)一次帶電粒子束斑點(diǎn)。對(duì)于物體的定位，該系統(tǒng)優(yōu)選包含載臺(tái)，用于將物體安裝在位于聚焦透鏡下游的物平面中。

帶電粒子多小波束系統(tǒng)還可包含第一電壓源，其構(gòu)造為將第一電壓提供給所述第一多孔徑板，使得穿過(guò)所述第一多孔徑板的孔徑的帶電粒子小波束各自在所述第一多孔徑板下游的一距離處具有小波束焦點(diǎn)。通過(guò)為第一多孔徑板設(shè)定相應(yīng)的電勢(shì)，第一多孔徑板代表單獨(dú)靜電透鏡(electrostaticlenses)的陣列，其在下文中也稱為微透鏡陣列。

因此，優(yōu)選地，帶電粒子多小波束系統(tǒng)的聚焦透鏡構(gòu)造為使得小波束焦點(diǎn)成像于物平面上。因此，布置在聚焦透鏡的物平面中的物體或樣品表面上的一次帶電粒子束斑點(diǎn)的尺寸被最小化。

帶電粒子多小波束系統(tǒng)還可包含具有孔徑的場(chǎng)分離電極，其布置在所述聚焦透鏡下游且在所述物平面上游的帶電粒子束路徑中。各個(gè)場(chǎng)分離電極分別影響位于物平面中或在其附近的物體的表面處的場(chǎng)強(qiáng)度，并因此降低改變待測(cè)量的器件或樣品的表面構(gòu)造的風(fēng)險(xiǎn)。在另一實(shí)施例中，場(chǎng)分離電極的孔徑具有一直徑，使得該孔徑在第一操作模式中由第一數(shù)量的小波束穿過(guò)，而在第二操作模式中由第二數(shù)量的小波束穿過(guò)。通過(guò)在不同的操作模式中將場(chǎng)分離電極的孔徑適配于不同的小波束構(gòu)造，不同的操作模式之間的轉(zhuǎn)換變得容易。在優(yōu)選的實(shí)施例中，場(chǎng)分離電極的直徑小于2.0mm、1.5mm、1.0mm、0.8mm、0.6mm和0.4mm中的至少一個(gè)，允許將孔徑直徑適配于帶電粒子多小波束系統(tǒng)的視場(chǎng)。

根據(jù)帶電粒子多小波束系統(tǒng)的另一實(shí)施例，聚焦透鏡具有由多個(gè)小波束穿過(guò)的孔直徑，并且其中滿足以下關(guān)系中的至少一個(gè)：

db/de>2,db/de>5,db/de>10以及db/de>20，

其中，db表示聚焦透鏡的孔直徑，以及de表示場(chǎng)分離電極的直徑。

根據(jù)另一實(shí)施例，場(chǎng)分離電極離物平面的距離小于2.0mm、1.2mm、0.8mm、0.5mm、0.3mm和0.2mm。

另一實(shí)施例包含第二電壓源和第三電壓源，該第二電壓源構(gòu)造為將第二電壓提供給場(chǎng)分離電極，該第三電壓源構(gòu)造為將第三電壓提供給物體。這允許控制物體表面處的電場(chǎng)強(qiáng)度。在實(shí)施例中，施加至場(chǎng)分離電極的電壓勢(shì)與施加至聚焦透鏡的面朝場(chǎng)分離電極的下表面的電壓勢(shì)匹配，因此根據(jù)特定實(shí)施例，第二電壓源可用于為場(chǎng)分離電極和聚焦透鏡的下表面二者供電。在另一實(shí)施例中，帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)還包含控制器，其構(gòu)造為控制致動(dòng)器和第二及第三電壓源，因此控制器控制致動(dòng)器，使得在第一操作模式中的小波束的第一數(shù)量小于在第二操作模式中的小波束的第二數(shù)量。注意，可以單單元或多單元的形式來(lái)實(shí)施控制器。

在另一實(shí)施例中，控制器構(gòu)造為控制第一及第二電壓源，使得在第一操作模式中，第一電壓差存在于第二電壓和第三電壓之間，并使得在第二操作模式中，第二電壓差存在于第二電壓和第三電壓之間，以及其中第一電壓差與第二電壓差不同。通過(guò)對(duì)操作模式來(lái)控制在第二和第三電壓之間的電壓差，可將在物體表面處的電場(chǎng)適配于一次帶電粒子束斑點(diǎn)在物體表面上的構(gòu)造。在具體實(shí)施例中，第一電壓差小于第二電壓差，反映了一次帶電粒子束斑點(diǎn)的數(shù)量在不同操作模式之間的差別。

根據(jù)帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)的另一實(shí)施例，控制器構(gòu)造為控制第二及第三電壓源，使得在第一操作模式中，在物平面處存在第一電場(chǎng)強(qiáng)度，并且使得在第二操作模式中，在物平面處存在第二電場(chǎng)強(qiáng)度，以及其中第一電場(chǎng)強(qiáng)度與第二電場(chǎng)強(qiáng)度不同。根據(jù)另一實(shí)施例，第一電場(chǎng)強(qiáng)度小于第二電場(chǎng)強(qiáng)度。

在帶電粒子多小波束系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例中，第一多孔徑板的孔徑以規(guī)則的圖案來(lái)布置，其允許將所照射的物體表面均勻劃分成子區(qū)域，每一個(gè)子區(qū)域由一個(gè)小波束照射。因此，規(guī)則的圖案優(yōu)選包括六邊形圖案和矩形圖案中的至少一個(gè)，第一種使得具有最高可能的小波束密度，第二種直接將關(guān)注的區(qū)域細(xì)分為矩形圖案的子區(qū)域。

根據(jù)另一實(shí)施例，聚焦透鏡包含磁極靴，以及用于在極靴之間產(chǎn)生聚焦磁場(chǎng)的至少一個(gè)線圈。因此，控制器優(yōu)選構(gòu)造為控制聚焦磁場(chǎng)，使得聚焦磁場(chǎng)在第一和第二操作模式二者中為相同的場(chǎng)。

根據(jù)一有利的發(fā)展，帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)施例包含聚焦透鏡，其包含至少一對(duì)電極、以及用于在該對(duì)電極之間產(chǎn)生聚焦電場(chǎng)的電壓源。因此，控制器有利地構(gòu)造為控制聚焦電場(chǎng)，使得聚焦電場(chǎng)在第一和第二操作模式二者中為相同的場(chǎng)。

帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)的另一實(shí)施例包含檢測(cè)器，其布置為檢測(cè)從物平面發(fā)射的帶電粒子。為了分開(kāi)檢測(cè)由各個(gè)小波束產(chǎn)生的不同的二次帶電粒子束，檢測(cè)器有效地包含多個(gè)檢測(cè)器元件，其構(gòu)造為使得每一個(gè)檢測(cè)器元件接收物體上由一個(gè)小波束產(chǎn)生的帶電粒子。

本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例提供一種方法，其包含：將第一數(shù)量的帶電粒子小波束引導(dǎo)至所述物體，且施加至物體的表面的電場(chǎng)具有第一場(chǎng)強(qiáng)度；以及將第二數(shù)量的帶電粒子小波束引導(dǎo)至所述物體，且施加至所述物體的表面的電場(chǎng)具有第二場(chǎng)強(qiáng)度。因此，優(yōu)選地，第一數(shù)量小于第二數(shù)量，第一電場(chǎng)強(qiáng)度小于第二電場(chǎng)強(qiáng)度。使用根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例之一的帶電粒子小波束系統(tǒng)來(lái)有效地執(zhí)行該方法。

附圖說(shuō)明

在以下描述中，關(guān)于特定實(shí)施例以及關(guān)于附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，其中：

圖1為示出多小波束帶電粒子顯微鏡系統(tǒng)的基本特征和功能的示意圖；

圖2為帶電粒子多小波束發(fā)生器的第一實(shí)施例的示意圖；

圖3為帶電粒子多小波束發(fā)生器的第二實(shí)施例的示意圖；

圖4為帶電粒子多小波束發(fā)生器的第三實(shí)施例的示意圖；

圖5為一次小波束形成單元的實(shí)施例的軸測(cè)圖投影的示意圖；

圖6示出了具有以六邊形構(gòu)造布置的孔徑的多孔徑陣列的一部分的俯視圖；

圖7以軸測(cè)圖投影示出了一次小波束形成單元的實(shí)施例的示意圖；

圖8示出了根據(jù)圖1的多小波束帶電粒子顯微鏡系統(tǒng)的光學(xué)柱的下部的實(shí)施例的示意圖；

圖9示出了圖解來(lái)自圖8示出的場(chǎng)分離電極的孔徑直徑的場(chǎng)穿透對(duì)該電極至物體表面的距離的依賴性的圖；以及

圖10示出了圖解根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例中使用的基本方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

在下文所述的示例實(shí)施例中，在功能和結(jié)構(gòu)上相似的組件盡可能由類似的參考符號(hào)表示。

圖1的示意圖示出了多小波束帶電粒子顯微鏡系統(tǒng)1的基本特征和功能。注意，圖中所用的符號(hào)不代表示出的組件的物理構(gòu)造，而已經(jīng)被選擇為用符號(hào)表示它們各自的功能。示出的系統(tǒng)的類型為掃描電子顯微鏡(sem)類型，該掃描電子顯微鏡使用多個(gè)一次電子小波束3，用于在位于物鏡102的物平面101中的物體7上產(chǎn)生一次電子束斑點(diǎn)5。然而，不言而喻，也可使用其他類型的一次帶電粒子，例如離子(特別是氦離子)、正電子、μ介子等，代替電子來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)1的特征和功能。

示出的顯微鏡系統(tǒng)1包含：帶電粒子多小波束發(fā)生器300，用于產(chǎn)生多個(gè)一次帶電粒子小波束3；分束器單元400，用于將二次帶電粒子束路徑11從一次帶電粒子束路徑13分離；物體照射單元100，適配于將一次帶電粒子小波束3聚焦在物平面101上；以及檢測(cè)單元200，用于針對(duì)每一個(gè)二次帶電粒子小波束9產(chǎn)生單獨(dú)的強(qiáng)度信號(hào)。

在示出的實(shí)施例中，一次小波束發(fā)生器300包含電子源301、準(zhǔn)直透鏡303、一次小波束形成單元305和場(chǎng)透鏡307。

電子源301產(chǎn)生發(fā)散的電子束309，其由準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直，以形成入射在一次小波束形成單元305上的束311?？墒褂卯a(chǎn)生兩個(gè)或更多個(gè)發(fā)散電子束的電子源，代替如圖1所示的只產(chǎn)生一個(gè)發(fā)散電子束309的電子源。然后，兩個(gè)或更多個(gè)電子束由僅一個(gè)準(zhǔn)直透鏡303準(zhǔn)直或由合適數(shù)量的準(zhǔn)直透鏡303(每一個(gè)準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直多個(gè)單獨(dú)(individual)電子束309的子集或僅其中一個(gè))準(zhǔn)直。

小波束形成單元305主要包含第一多孔徑板和第二多孔徑板，第一多孔徑板由一個(gè)或多個(gè)電子束311照明，第二多孔徑板關(guān)于束311中的電子的移動(dòng)方向而位于第一多孔徑板的下游。優(yōu)選地，將第二多孔徑板設(shè)定為限定的電勢(shì)，使得向孔徑賦予聚焦質(zhì)量，并且第二多孔徑板呈現(xiàn)微透鏡陣列的功能。下文參考帶電粒子多小波束發(fā)生器的不同實(shí)施例來(lái)說(shuō)明小波束形成單元305的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。

在束斑點(diǎn)5處入射在物體7上的一次電子產(chǎn)生從物體7的表面發(fā)射的二次電子。二次電子形成二次電子小波束9，其沿著二次束路徑11穿過(guò)物鏡102和分束器單元400。分束器單元400通常利用磁場(chǎng)將二次束路徑11從一次束路徑13分離，并將二次束路徑11引導(dǎo)至檢測(cè)單元200。

檢測(cè)單元200包含投射透鏡205，用于將二次電子小波束9投射在檢測(cè)器布置209的電子敏感檢測(cè)器207的表面平面211上。電子敏感檢測(cè)器207可為單個(gè)裝置或包含多于一個(gè)單獨(dú)檢測(cè)器。不考慮這些，檢測(cè)器207提供感測(cè)區(qū)域的陣列，以與通過(guò)投射透鏡205聚焦在檢測(cè)器表面211上的二次帶電粒子小波束9的圖案一致的圖案來(lái)布置所述感測(cè)區(qū)域。這使得能夠獨(dú)立于入射在檢測(cè)器表面211上的其他二次帶電粒子小波束9而檢測(cè)每一個(gè)單獨(dú)的二次帶電粒子小波束9。因此，產(chǎn)生了多個(gè)電信號(hào)，由此，各信號(hào)的值對(duì)應(yīng)于僅一個(gè)二次小波束9的特征。

如果一次小波束發(fā)生器300不僅允許改變一次小波束3的圖案，使得各個(gè)圖案形成基本圖案的子圖案，而且還允許改變基本圖案，則檢測(cè)器布置209優(yōu)選配備有其它檢測(cè)器207，每一個(gè)其它檢測(cè)器207以不同的基本圖案布置其感應(yīng)區(qū)域。因?yàn)槎涡〔ㄊ?的圖案對(duì)應(yīng)于由一次小波束發(fā)生器300產(chǎn)生的一次小波束3的圖案，所以各個(gè)檢測(cè)器207的感應(yīng)區(qū)域陣列圖案優(yōu)選地對(duì)應(yīng)于可用于一次小波束3的圖案之一。

物體照射單元100包含物鏡102，其將一次帶電粒子小波束3聚焦在物平面101上，在該物平面中，物體7的研究表面由諸如樣品臺(tái)的物體載具(objectmount)來(lái)定位。在圖中未示出物體載具。

圖2的示意圖示出了用于小波束發(fā)生器300中的小波束產(chǎn)生布置300′的第一實(shí)施例的基本組件。一次小波束3僅被顯示到其第一焦平面，但是應(yīng)理解的是，小波束在該平面之外延伸以進(jìn)入場(chǎng)透鏡307(僅在圖1中示出)，并沿著一次帶電粒子束路徑13。

小波束產(chǎn)生布置300′包含一次帶電粒子的源301、準(zhǔn)直透鏡303和一次小波束形成單元305。

在示出的示例中，一次帶電粒子源以電子源301的形式實(shí)現(xiàn)，該電子源以發(fā)射端310和提取電極302為特征。當(dāng)使用不是電子的一次帶電粒子，例如氦離子時(shí)，一次帶電粒子源301的構(gòu)造可能與示出的不同。

電子源301發(fā)射發(fā)散的電子束309，其在所示示例中由準(zhǔn)直透鏡303準(zhǔn)直，以形成準(zhǔn)直束311。準(zhǔn)直透鏡303通常由一個(gè)或多個(gè)靜電透鏡或磁透鏡形成，或由靜電透鏡和磁透鏡的組合形成。準(zhǔn)直透鏡的使用不是必須的，但其在小波束形成單元305中使用的多孔徑板具有平面構(gòu)造(即以非彎曲平面布置孔徑315的構(gòu)造)時(shí)是優(yōu)選的。當(dāng)未使用準(zhǔn)直透鏡303時(shí)，多孔徑板313和320的孔徑315優(yōu)選地布置在曲面中，該曲面的曲率適配于一次束309的發(fā)散度，如例如在文獻(xiàn)wo2007/028596a1中所述，通過(guò)引用將該文獻(xiàn)并入本文。

準(zhǔn)直束311(或在未使用準(zhǔn)直透鏡時(shí)為非準(zhǔn)直束)入射于一次小波束形成單元305的多孔徑選擇器板313上。多孔徑選擇器板313具有形成于其中的兩個(gè)或更多個(gè)孔徑陣列317。每一個(gè)孔徑陣列包含形成于多孔徑選擇器板313中的一個(gè)或多個(gè)孔徑315?？梢砸痪S或以二維圖案來(lái)布置多孔徑陣列的孔徑，其中，對(duì)于物體表面的快速檢查，二維圖案是優(yōu)選的。

圖2的截面圖示出了三個(gè)不同的多孔徑陣列的孔徑布置，即在圖2的示圖中由準(zhǔn)直電子束311照射的陣列317，以及都位于電子束311之外的陣列317i和317ii。典型地，不同的孔徑陣列在每一陣列中出現(xiàn)的孔徑數(shù)量、孔徑的幾何布置、孔徑的尺寸和/或形狀，或它們的組合上彼此不同。

在圖2示出的示例實(shí)施例中，所有的多孔徑陣列都形成在多孔徑選擇器板313中。當(dāng)選擇多孔徑陣列中的特定一個(gè)時(shí)，使用致動(dòng)器350移動(dòng)保持多孔徑選擇器板313的載體340，使得期望的多孔徑陣列位于電子束311中。在一次小波束形成單元305的另一實(shí)施例中，載體340構(gòu)造為承載多于一個(gè)的多孔徑選擇器板，其中每一個(gè)多孔徑選擇器板中僅形成一個(gè)多孔徑陣列。在一次小波束形成單元305的又一實(shí)施例中，至少一個(gè)多孔徑選擇器板中形成多于一個(gè)的多孔徑陣列，其中根據(jù)有利的發(fā)展，多孔徑選擇器板之一中的多孔徑陣列或多個(gè)陣列的基本圖案與形成于另一個(gè)多孔徑選擇器板中的多孔徑陣列的基本圖案不同。載體340還可適配于以可交換的方式承載一個(gè)或多個(gè)多孔徑選擇器板313。例如，載體340具有傳送帶(carousel)形式的結(jié)構(gòu)，其具有一個(gè)或更多的夾鉗用于可拆卸地保持多孔徑選擇器板313，多孔徑選擇器板313中形成有一個(gè)或多個(gè)多孔徑陣列317。不同的多孔徑板可保存在停放(parking)位置，可利用夾鉗機(jī)構(gòu)從該停放位置將該多孔徑板撿起和放下。除了傳送帶形式的結(jié)構(gòu)，也可使用其他結(jié)構(gòu)，例如像x-y-工作臺(tái)的線性位移機(jī)構(gòu)。

準(zhǔn)直電子束311的寬度(或多孔徑選擇器板313的位置處的非準(zhǔn)直束的寬度)優(yōu)選地適配于多孔徑陣列317的尺寸，即束的橫截面幾何形狀構(gòu)造為照射形成于多孔徑選擇器板313中的多孔徑陣列317、317i和317ii的所有孔徑。在圖2所示實(shí)施例的變型中，掩模位于多孔徑選擇器板313上游，用于使帶電粒子束311的橫截面幾何形狀適配于多孔徑陣列317、317i和317ii的周界。優(yōu)選地，掩模由板狀結(jié)構(gòu)形成，該板狀結(jié)構(gòu)具有構(gòu)造為遮蔽帶電粒子束311的外圍部分的孔徑。因此，孔徑的幾何形狀優(yōu)選地適合于將帶電粒子束311限制于由多孔徑陣列允許的最大邊界所限定的區(qū)域。

根據(jù)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，掩模包含多孔徑陣列，而不是單個(gè)孔徑，其中多孔徑陣列的圖案代表形成在多孔徑選擇器板中的所有多孔徑陣列的聯(lián)合。多孔徑陣列掩模330(僅在圖7中示出)遮住帶電粒子束311的照射掩模的實(shí)體區(qū)域的所有部分。只有進(jìn)入孔徑的帶電粒子可穿過(guò)多孔徑掩模，從而形成與掩模中的孔徑一樣多的部分束3a。然后，位于多孔徑掩模下游的多孔徑選擇器板313用于選擇由多孔徑掩模形成的數(shù)量的部分束3a中的特定的一些。將多孔徑掩模置于多孔徑選擇器板313上游會(huì)提高一次小波束形成單元305的光學(xué)參數(shù)的穩(wěn)定性，因?yàn)橥ㄟ^(guò)多孔徑掩模已經(jīng)吸收了帶電粒子束311的非使用部分的大多數(shù)能量而降低了多孔徑選擇器板313的熱應(yīng)力。

利用多孔徑選擇器板313選擇的部分束3a進(jìn)入第二多孔徑陣列320的孔徑，由此每一個(gè)部分束3a穿過(guò)形成于第二多孔徑陣列320中的不同孔徑。注意，除了由部分束3a穿過(guò)的那些，第二多孔徑陣列320還可包含其它孔徑，例如用以降低可能的像差效應(yīng)。

典型地，其中具有形成為開(kāi)口321的孔徑的導(dǎo)電板形成第二多孔徑陣列320。為該板設(shè)置合適的電勢(shì)。為了設(shè)定電勢(shì)，使用由控制器500控制的電壓源501。通常，也將相同的電勢(shì)施加至多孔徑選擇器板或多個(gè)板313。在一些實(shí)施例中，使用由控制器500控制的分離的電壓源501′來(lái)控制在多孔徑選擇器板或多個(gè)板313與第二多孔徑陣列320之間的電壓差。通過(guò)施加合適的電勢(shì)至多孔徑陣列320，在陣列的開(kāi)口附近的電場(chǎng)彎曲，從而聚焦部分束3a，以形成小波束3。

在另一優(yōu)選實(shí)施例(圖中未示出)中，多孔徑選擇器板或多個(gè)板313和第二多孔徑陣列320布置在沒(méi)有電場(chǎng)的空間中，其中，小波束的聚焦由位于第二多孔徑陣列320下游的靜電透鏡實(shí)現(xiàn)。

因此，每一個(gè)孔徑形成微透鏡，并且第二多孔徑陣列320代表如上所述的微透鏡陣列320。微透鏡321的每一個(gè)的周界幾何形狀，即每個(gè)開(kāi)口321的輪廓，至少與穿過(guò)其的相應(yīng)部分束3a的橫截面幾何形狀的輪廓相同，但優(yōu)選更大以降低像差。換句話說(shuō)，多孔徑陣列317中的孔徑315的輪廓小于或等于由同一粒子束穿過(guò)的相應(yīng)微透鏡的輪廓，也就是說(shuō)，當(dāng)在穿過(guò)二者的部分束3a的方向上看時(shí)，孔徑315的輪廓不延伸到相應(yīng)微透鏡的輪廓之外。

優(yōu)選地，微透鏡321的形狀和位置適配于微孔徑板313中的相應(yīng)孔徑315的形狀和位置。微透鏡陣列320可進(jìn)一步包含改進(jìn)小波束3的質(zhì)量的附加結(jié)構(gòu)。關(guān)于這個(gè)的細(xì)節(jié)例如描述于文獻(xiàn)wo2005/024881中，在此通過(guò)引用將該文獻(xiàn)并入本文。

與多孔徑選擇器板313不同，根據(jù)圖2示出的實(shí)施例的微透鏡陣列320僅包含微透鏡321的一個(gè)陣列。微透鏡321的數(shù)量和布置代表了由多孔徑選擇器板313提供的單獨(dú)的多孔徑陣列317、317i和317ii的聯(lián)合。微透鏡321位于以預(yù)定圖案布置的位置處。因此，微透鏡的位置由其幾何形狀的特定性質(zhì)來(lái)限定，例如圓形或橢圓形輪廓的中心等。

陣列317、317i和317ii的孔徑315的位置也以圖案布置。以與微透鏡相同的方式來(lái)限定孔徑位置。多孔徑陣列的圖案317、317i和317ii與微透鏡陣列的圖案相對(duì)應(yīng)為前者與后者相同或形成后者的子集。當(dāng)使用發(fā)散的帶電粒子束309，而不是準(zhǔn)直的帶電粒子束311時(shí)，多孔徑陣列317的圖案典型地為微透鏡陣列圖案或其子集的成比例(scaled)版本。

圖3和4示出了帶電粒子多小波束發(fā)生器300的進(jìn)一步實(shí)施例300″和300″′。各個(gè)實(shí)施例包含一次小波束形成單元305，該一次小波束形成單元305具有與根據(jù)圖2的多小波束發(fā)生器300相同的構(gòu)造，但用于產(chǎn)生入射于小波束形成單元305上的準(zhǔn)直一次束311的構(gòu)造不同。

示出的實(shí)施例具有兩個(gè)一次帶電粒子源301和301′，但是也可包含更多的(例如三個(gè)或四個(gè))帶電粒子源。在圖3所示的實(shí)施例中，從帶電粒子源301和301′發(fā)射的一次束309和309′被靜電偏轉(zhuǎn)單元301a調(diào)準(zhǔn)(align)，然后由同一準(zhǔn)直透鏡303準(zhǔn)直。在圖4所示的實(shí)施例中，在各個(gè)單獨(dú)的一次束路徑中僅使用準(zhǔn)直透鏡303和303′之一來(lái)分開(kāi)地準(zhǔn)直從帶電粒子源301和301′發(fā)射的一次束309和309′。單獨(dú)的準(zhǔn)直帶電粒子束311和311′并排布置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)多孔徑陣列317的大致鄰接的照明。應(yīng)理解的是，為了實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)直一次束311和311′的并排布置，除了圖中所示的那些，還可使用另外的帶電粒子光學(xué)元件，例如像圖3中的單元301a的偏轉(zhuǎn)單元或沿著準(zhǔn)直束路徑布置的不同的偏轉(zhuǎn)單元。

圖5的示意圖示出了具有多孔徑選擇器板313的一次小波束形成單元305的示例實(shí)施例的構(gòu)造和功能，多孔徑選擇器板313中形成了四個(gè)不同的多孔徑陣列317i、317ii、317iii和317iv。各個(gè)多孔徑陣列的孔徑布置在由陣列317i和317iv的位置圖案(即矩形的5x5圖案)代表的基本圖案的位置處。多孔徑選擇器板313可位于與其主面平行的平面中，所述主面用于改變插入帶電粒子束311中的多孔徑陣列。

示出的示例中所示的陣列的孔徑都具有圓形輪廓，其中第四陣列317iv的孔徑的直徑大于其他三個(gè)陣列中的孔徑的直徑。第一陣列317i的孔徑和第四陣列317iv的孔徑以對(duì)應(yīng)于規(guī)則的矩形柵格構(gòu)造的圖案布置。第二317ii和第三317iii多孔徑陣列的孔徑各以形成陣列317i和317iv的子圖案的圖案布置。在示出的示例中，多孔徑陣列僅形成在一個(gè)多孔徑選擇器板313中。在與此的不同實(shí)施例中，可如上所述使用兩個(gè)或更多的多孔徑選擇器板313，其中各個(gè)多孔徑選擇器板313提供一個(gè)或多個(gè)多孔徑陣列。

通過(guò)將多孔徑陣列317之一插入一次束311的路徑中(該圖中未示出)，一次部分束3a的陣列被形成為向多透鏡陣列320的下游行進(jìn)。其中形成孔徑315的導(dǎo)體板形成多透鏡陣列320。當(dāng)將合適的電勢(shì)施加給該板時(shí)，孔徑315擔(dān)當(dāng)聚焦部分束3a以形成小波束3的微透鏡。不是必須使微透鏡完全由導(dǎo)電材料制成。只要透鏡陣列的表面是導(dǎo)電的，也可使用其他的材料。為了更好的辨識(shí)，部分束3a和小波束3在圖5中以陰影表示法顯示。多透鏡陣列320的矩形周界不是強(qiáng)制性的，在實(shí)際中，其可具有任何期望或需要的形狀，例如用于將多透鏡陣列安裝在帶電多小波束系統(tǒng)1的光學(xué)柱中。

可使用不同的微透鏡陣列，而不是如圖5所示的僅使用一個(gè)多透鏡陣列，以允許改變小波束構(gòu)造的基本圖案，例如從如圖5所示的矩形柵格式結(jié)構(gòu)變?yōu)榱呅谓Y(jié)構(gòu)，如圖6所示的多孔徑陣列317的截面的結(jié)構(gòu)。通過(guò)改變小波束構(gòu)造的基本圖案，例如可以改變小波束密度。當(dāng)在使用如上所述的多孔徑掩模330時(shí)提供多于一個(gè)微透鏡陣列時(shí)，多孔徑掩模優(yōu)選構(gòu)造為具有不同的掩?？讖疥嚵?，每一個(gè)掩?？讖疥嚵蟹喜煌亩嗤哥R陣列之一。基本圖案可具有任何類型，并且子圖案也可被隨期望而設(shè)計(jì)，例如星形或其他合適的圖案，只要子圖案符合它們相應(yīng)的基本圖案。

在另一實(shí)施例中，多透鏡陣列320(或多個(gè)多透鏡陣列320)位于多孔徑選擇器板313(或多個(gè)多孔徑選擇器板313)上游，但是在可選的多孔徑掩模330的下游。圖7中示出了相應(yīng)構(gòu)造，其中所示的小波束形成單元305包含三個(gè)多孔徑板，第一多孔徑板330擔(dān)當(dāng)多孔徑掩模，第二多孔徑板320擔(dān)當(dāng)微透鏡陣列，而第三多孔徑板313擔(dān)當(dāng)多孔徑選擇器板。圖7所示的多孔徑選擇器板313位于微透鏡陣列320的焦平面中。然而，應(yīng)意識(shí)到，多孔徑選擇器板313還可位于微透鏡陣列的焦平面之外，即，更靠近微透鏡陣列320或在微透鏡陣列320更遠(yuǎn)的下游。還應(yīng)注意，準(zhǔn)直束311以及小波束3是以截?cái)嗟谋硎痉ㄊ境龅?，其范圍?dāng)然比所示的長(zhǎng)。

小波束形成單元305的所述實(shí)施例使得能夠產(chǎn)生一次小波束陣列，其具有變化數(shù)量的小波束、小波束陣列的變化的圖案以及單獨(dú)小波束的變化的尺寸。因此，所述小波束形成單元使相應(yīng)帶電粒子多小波束系統(tǒng)1的使用者能夠針對(duì)物體表面特征以及研究要求快速適配表面上的一次電子束斑點(diǎn)5以及注入到研究中的物體7的表面的電荷量。

圖中由微透鏡或多孔徑陣列的數(shù)量顯示或表示的一次小波束3的數(shù)量?jī)H被選擇用于說(shuō)明的目的。事實(shí)上，利用小波束形成單元305產(chǎn)生的一次小波束3的數(shù)量可為一至幾千之間的任意數(shù)量。在實(shí)際中，可使用30x30,100x100或其它的小波束陣列。微透鏡的節(jié)距可在5μm至200μm的范圍內(nèi)。微透鏡直徑可在微透鏡節(jié)距的0.2至0.9倍的范圍內(nèi)，特別是在微透鏡節(jié)距的20％至50％的范圍內(nèi)，在微透鏡節(jié)距的30％至60％的范圍內(nèi)，在微透鏡節(jié)距的40％至70％的范圍內(nèi)，在微透鏡節(jié)距的50％至70％的范圍內(nèi)，在微透鏡節(jié)距的50％至60％的范圍內(nèi)，在微透鏡節(jié)距的60％至70％的范圍內(nèi)，在微透鏡節(jié)距的70％至80％的范圍內(nèi)，和/或在微透鏡節(jié)距的80％至90％的范圍內(nèi)。

可利用的視場(chǎng)中能容納的小波束的數(shù)量主要決定利用帶電粒子多小波束光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的吞吐量。小波束3之間的節(jié)距由物體表面上的一次電子束斑點(diǎn)5之間的最小距離限定，并且其確定可容納在給定視場(chǎng)內(nèi)的小波束3的數(shù)量。小波束3之間的最小可能節(jié)距由分辨率確定，在相應(yīng)的一次電子束斑點(diǎn)5處發(fā)出的二次電子可以該分辨率投射至檢測(cè)器陣列207上。二次電子小波束9成像的分辨率主要依賴于二次電子小波束9的分離，其受物體表面處的二次電子小波束9的開(kāi)口角度地強(qiáng)烈影響，并且其繼而為物體表面附近的電場(chǎng)強(qiáng)度的函數(shù)。較高的電場(chǎng)強(qiáng)度提高二次電子小波束9的分離，并導(dǎo)致更高的二次路徑分辨率。

當(dāng)使用具有靜電組件的聚焦透鏡(如圖8所示的聚焦透鏡)時(shí)，兩個(gè)貢獻(xiàn)量支配樣品或物體表面處的電場(chǎng)：源于物體表面和聚焦透鏡面朝向物體表面的表面之間的電勢(shì)差的電場(chǎng)；以及從位于光學(xué)柱中物體表面上游的靜電組件傳播的電場(chǎng)。光學(xué)柱的組件的電勢(shì)通常由柱光學(xué)特性限定，并且不能被改變來(lái)適配樣品表面處的電場(chǎng)。因此，從光學(xué)柱傳播至物體表面的場(chǎng)代表約束，而非參數(shù)。

最佳吞吐量需要最小的小波束節(jié)距，其僅利用足夠高的電場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，該電場(chǎng)足夠高到在充分窄的開(kāi)口角度內(nèi)將二次電子從樣品表面拉出。為了保證物體表面附近的電場(chǎng)不會(huì)影響物體表面構(gòu)造，一些應(yīng)用需要使物體表面處的電場(chǎng)強(qiáng)度低于其他應(yīng)用所需的電場(chǎng)強(qiáng)度。

為了控制位于聚焦透鏡102之下的物體表面處的電場(chǎng)強(qiáng)度，提供場(chǎng)分離電極103，其在優(yōu)選的實(shí)施例中位于聚焦透鏡和聚焦透鏡102的物平面101之間。場(chǎng)分離電極將聚焦透鏡和物體表面之間的空間細(xì)分為兩個(gè)區(qū)域，并減少源自系統(tǒng)的光學(xué)柱的組件的場(chǎng)傳播至樣品表面。

圖8的橫截面視圖示出了帶電粒子多小波束系統(tǒng)1的光學(xué)柱的下部的示例實(shí)施例。光學(xué)柱的示出的部分包含聚焦透鏡102和位于物鏡102和物平面101之間的場(chǎng)分離電極103，物體7的關(guān)注表面位于該物平面中。細(xì)節(jié)a的放大視圖示出了圍繞光軸1021的小區(qū)域中的物鏡102的下部，場(chǎng)分離電極103，以及樣品7，并限定了用于場(chǎng)分離電極103的參數(shù)特征。注意，圖8的表示不是按比例繪制的，并且其中使用的尺寸只用于說(shuō)明目的。特別地，場(chǎng)分離電極103和聚焦透鏡布置102的下部之間的距離通常小得多，并且聚焦透鏡102和場(chǎng)分離電極的開(kāi)口直徑彼此還在較大程度上不同。

圖8所示的聚焦透鏡102表示位于樣品或物體7上游的物鏡布置，其安裝在一載臺(tái)(stage)上(圖中未示出)。示出的物鏡布置102包含第一磁極靴1022，其關(guān)于帶電粒子多小波束系統(tǒng)1的光學(xué)柱的光軸1021(或?qū)ΨQ軸)為同心的。第二磁極靴1023位于第一磁極靴1022下方(即下游)。如同第一磁極靴，第二磁極靴1023也具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱構(gòu)造，并布置為與光軸1021同心。形成在兩個(gè)極靴中的腔容納激勵(lì)線圈(excitationcoil)，用于產(chǎn)生基本上對(duì)光軸1021對(duì)稱的磁場(chǎng)。

由第一激勵(lì)線圈1024產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)在束管1028的面朝物平面101的末端離開(kāi)束管1028的一次小波束的電子具有聚焦效應(yīng)。第二激勵(lì)線圈1025產(chǎn)生磁場(chǎng)，其用于精細(xì)調(diào)整由第一激勵(lì)線圈1024產(chǎn)生的聚焦磁場(chǎng)的強(qiáng)度和位置。調(diào)整由位于第二極靴內(nèi)的第三激勵(lì)線圈1026產(chǎn)生的磁場(chǎng)，以補(bǔ)償由第一和第二極靴之間的間隙限定的區(qū)域內(nèi)的聚焦磁場(chǎng)。關(guān)于物鏡布置102的構(gòu)造和技術(shù)功能的細(xì)節(jié)被描述于國(guó)際公布wo2007/060017中，在此通過(guò)引用將其內(nèi)容并入本文。

束管1028布置為圍繞光軸1021的同心，其貫穿由第一極靴環(huán)繞的區(qū)域。將高電壓源(圖中未示出)施加至束管1028，使得一次帶電粒子減速，而從樣品7的表面發(fā)出的二次帶電粒子加速。因?yàn)橐淮螏щ娏Ｗ釉谑?028中減速，所以必須以較高能量將它們從一次帶電粒子源301中提取出，以保證它們到達(dá)樣品表面。一次帶電粒子離開(kāi)源301時(shí)的能量典型地在15kev和60kev之間，并且束管1028的減速電勢(shì)(retardingpotential)在15kev和30kev之間，由此典型地，一次帶電粒子在樣品方向上離開(kāi)束管1028時(shí)的能量被設(shè)置在15kev和60kev之間。

可將磁極靴設(shè)為不同的電勢(shì)。例如，可將第一極靴設(shè)為接地電勢(shì)，而將第二極靴設(shè)為與接地電勢(shì)不同的電勢(shì)，用于調(diào)整物體7處的電場(chǎng)強(qiáng)度。由此將一次帶電粒子的著落能量(landingenergy)設(shè)為典型地從50ev至3kev的值。

注意，與圖8所示的物鏡布置102不同，其他類型的物鏡，例如單個(gè)激勵(lì)線圈的物鏡布置也可用于本發(fā)明。

利用束管1028產(chǎn)生的電場(chǎng)延伸穿過(guò)聚焦透鏡102的孔，到達(dá)樣品表面。其疊加由下極靴1023和樣品表面之間的電勢(shì)差所產(chǎn)生的電場(chǎng)。在關(guān)注的樣品表面處產(chǎn)生的總場(chǎng)強(qiáng)度為兩個(gè)場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)度的加權(quán)和。

為了將樣品表面處的場(chǎng)強(qiáng)度調(diào)整至特定應(yīng)用的要求，將場(chǎng)分離電極置于聚焦透鏡102和樣品之間，在樣品表面上游的一距離d處，如圖8所示。場(chǎng)分離電極103具有開(kāi)口，其布置為與系統(tǒng)的光學(xué)柱的光軸1021和物鏡布置102的孔同心。場(chǎng)分離電極的孔徑的直徑de小于物鏡布置102的孔直徑db?？字睆絛b和場(chǎng)分離電極103中的孔徑的直徑de的比率優(yōu)選大于2，更優(yōu)選地大于10，并且最優(yōu)選大于20?？讖降闹睆絻?yōu)選地適配于所用的視場(chǎng)，因此小于2.0mm，優(yōu)選小于1.5mm，更優(yōu)選地小于1.0mm，更優(yōu)選地小于0.8mm，更加優(yōu)選地小于0.6mm，以及最優(yōu)選地小于0.4mm的直徑是優(yōu)選的。

在場(chǎng)分離電極的孔徑或開(kāi)口的直徑足夠小的情況下，在樣品表面的電場(chǎng)主要由樣品和場(chǎng)分離電極之間的電勢(shì)差來(lái)限定。因此，直接在關(guān)注的樣品表面之上的電場(chǎng)的強(qiáng)度可由場(chǎng)分離電極的電勢(shì)有效地控制。可使用控制器500控制電壓差，該控制器可為還用于小波束產(chǎn)生布置的控制器或獨(dú)立的控制器。控制器被適配于控制樣品表面和場(chǎng)分離電極103之間的電壓差。在圖8所示的示例實(shí)施例上，控制器500在此控制場(chǎng)分離電極103的電壓源502和樣品7的電壓源503。

通過(guò)在場(chǎng)分離電極103和樣品表面之間施加不同的電壓差，可以兩個(gè)或更多個(gè)模式來(lái)操作帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)1，每一個(gè)模式適配于特定應(yīng)用。因?yàn)閷?duì)于樣品表面處的較低電提取場(chǎng)強(qiáng)度，二次電子小波束9成像的分辨率較低，而對(duì)于較高的電提取場(chǎng)強(qiáng)度，分辨率較高，所以最佳的吞吐量需要一次小波束節(jié)距適配于場(chǎng)分離電極103和樣品7之間的電壓差。較低的電壓差比較高的電壓差需要更大的節(jié)距。因此，當(dāng)以具有第一數(shù)量的一次帶電粒子小波束3的第一操作模式操作系統(tǒng)時(shí)，第一電壓差被施加在場(chǎng)分離電極103和樣品表面之間，以及當(dāng)以具有第二數(shù)量的一次帶電粒子小波束3的第二操作模式操作系統(tǒng)時(shí)，第二電壓差被施加在場(chǎng)分離電極103和樣品表面之間。假設(shè)在第一操作模式中存在比第二操作模式少的一次小波束3，那么第一電壓差小于第二電壓差。從而，對(duì)于第一操作模式，利用場(chǎng)分離電極103和樣品7之間的電勢(shì)差實(shí)現(xiàn)的電場(chǎng)強(qiáng)度在樣品表面處比第二操作模式的情況小。

圖9示出了圖900，其示出了相對(duì)場(chǎng)穿透率(relativefieldpenetration)相對(duì)于場(chǎng)分離電極的孔徑的直徑de與距離d之間的比率de/d的關(guān)系901，距離d是在樣品表面和場(chǎng)分離電極103的下表面之間的距離。已經(jīng)針對(duì)以下條件計(jì)算了該圖：樣品表面和場(chǎng)分離電極的下表面之間的距離d為0.8mm，場(chǎng)分離電極103中的開(kāi)口的直徑從0.01mm變化至1.2mm。外部場(chǎng)在場(chǎng)分離電極的上游表面處導(dǎo)致4kv/mm的場(chǎng)強(qiáng)度，該外部場(chǎng)被計(jì)算為經(jīng)下方的(第二)極靴的0.66的場(chǎng)穿透因子校正的、在5mm上具有30kv的電勢(shì)差。場(chǎng)穿透率被定義為樣品表面處的場(chǎng)與場(chǎng)分離電極的上游表面處的場(chǎng)的比率。

直到de/d的大約0.125的值(本計(jì)算中對(duì)應(yīng)于de＝0.1mm)，外部場(chǎng)實(shí)際上不到達(dá)樣品表面。隨著直徑de的進(jìn)一步增加，場(chǎng)穿透率以第一近似對(duì)數(shù)地增加，在de/d＝0.5(在本計(jì)算中de＝0.4)處小于50％，而在de/d＝1.5處約為85％。場(chǎng)分離電極的孔徑的直徑de因此可用作第二參數(shù)(第一參數(shù)為樣品7和場(chǎng)分離電極103之間的電壓差)，以控制直接在關(guān)注的樣品或物體的表面之上的電場(chǎng)強(qiáng)度。

圖10中示出的流程圖100示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中使用的方法的基本步驟。方法在步驟1001中開(kāi)始，其中選擇第一數(shù)量的帶電粒子小波束3入射于物體7或樣品7上，同時(shí)將具有第一電場(chǎng)強(qiáng)度的電場(chǎng)施加至樣品表面。優(yōu)選地，通過(guò)使用根據(jù)上述實(shí)施例之一的帶電粒子多小波束系統(tǒng)1、以及樣品表面和場(chǎng)分離電極之間的電壓差的相應(yīng)控制，來(lái)調(diào)整電場(chǎng)的強(qiáng)度。

在下一步驟1002中，將系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到第二操作模式，其中選擇第二數(shù)量的帶電粒子小波束3入射于物體7或樣品7上，同時(shí)將具有第二電場(chǎng)強(qiáng)度的電場(chǎng)施加至樣品表面。再次，優(yōu)選地，通過(guò)使用根據(jù)上述實(shí)施例之一的帶電粒子多小波束系統(tǒng)1、以及樣品表面和場(chǎng)分離電極之間的電壓差的相應(yīng)控制，來(lái)調(diào)整電場(chǎng)的強(qiáng)度。當(dāng)選擇的小波束3的第二數(shù)量高于第一數(shù)量時(shí)，第二電場(chǎng)強(qiáng)度也高于第一電場(chǎng)強(qiáng)度，反之亦然。

方法終止于步驟1003。替代地，樣品的照射可重復(fù)，或者在樣品表面的不同位置處繼續(xù)，從步驟1001開(kāi)始并進(jìn)一步前進(jìn)到步驟1002，或者從步驟1002開(kāi)始并接著前進(jìn)到步驟1001。

雖然在此已經(jīng)以被認(rèn)為是最實(shí)際和優(yōu)選的實(shí)施例示出及描述了本發(fā)明，但是應(yīng)理解，許多替代、修改及變型對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。從而，這里所述的本發(fā)明的示例實(shí)施例意在說(shuō)明而非以任何方式的限制?？蛇M(jìn)行各種改變，而不脫離如所附權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的精神和范圍。