粒子束系統的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及以多個粒子束操作的粒子束系統。
【背景技術】
[0002]W02005/024881A2公開了以多個電子束操作從而使用一束電子束平行掃描要檢查的物體的電子顯微鏡系統。該束電子束通過引導到多孔板上而產生，多孔板具有多個開口，電子束由電子源產生。電子束的電子中的一部分入射到多孔板上并在此被吸收，該束的另一部分穿透多孔板的開口，從而在每個開口下游的束路徑中形成橫截面由開口的橫截面限定的電子束。此外，提供在多孔板上游和/或下游的束路徑中的適當選擇的電場使得多孔板中的每個開口作為透鏡作用于穿透該開口的電子束上，從而所述電子束聚焦在離多孔板一距離的平面中。其中形成電子束的焦點的平面通過下游光學系統成像在要檢查的物體的表面上，從而單獨電子束入射到物體上作為聚焦的初級束。此處，它們產生從物體發射的后向散射的電子，或者產生形成為二次束并由另外的光學系統引導到探測器上的二次電子。此處，二次束中的每一個入射到獨立的探測器元件上，從而以其檢測到的電子強度提供涉及相應初級束入射到物體上的位置處的物體的信息。該束初級束在物體的表面上系統地掃描，從而以掃描電子顯微鏡的常規方法產生物體的電子顯微圖像。
[0003]掃描電子顯微鏡的分辨率由入射到物體上的初級束的直徑限制。因此，在多束電子顯微鏡方法中，所有束應該在物體上形成相同的小焦點。

【發明內容】

[0004]本發明相應地具有提出以多個粒子束操作并可以用于實現較高分辨率的粒子束系統的目標。
[0005]根據本發明的實施例，提出一種粒子束系統，其包括配置為產生帶電粒子束的粒子源。所述粒子束系統可以具有第一多孔板，其具有多個第一開口并布置在粒子的束路徑中，使得所述束的粒子部分入射到第一多孔板上并且部分穿透第一多孔板的第一開口，從而截面由第一開口的截面限定的粒子束形成在每個第一開口下游的束路徑中。粒子系統可以具有第二多孔板，其具有多個第二開口并且布置在粒子的束路徑中，從而粒子束的粒子穿透第一多孔板中的第一開口中的一個和第二多孔板中的第二開口中的一個。此外，所述粒子束系統可以具有孔板，其布置在離第二多孔板一距離處并且具有由全部粒子穿透的單一開口，全部粒子還穿透第一和第二多孔板中的第一和第二開口。此外，所述粒子束系統可以具有第三多孔板，其具有多個第三開口并且布置在粒子的束路徑中，從而穿透第一多孔板中的第一開口中的一個和第二多孔板中的第二開口中的一個的粒子束的粒子還穿透第三多孔板中的第三開口中的一個。第三多孔板可以支撐多個場發生器，場發生器中的一個分配給第三開口中的每一個，場發生器中的每一個配置為提供作用在穿透相應的第三開口的粒子上的偶極場和四極場。此外，粒子束系統具有控制器，其配置為將第一電勢饋送至孔板和將第二電勢饋送至第二多孔板，第一和第二電勢被選擇以使得第二多孔板中的第二開口分別作為透鏡作用于粒子束的分別穿透所述第二開口的粒子上，以及配置為將可調節激勵饋送到分配給第三多孔板的第三開口的場發生器。
[0006]根據示例性實施例，可以調節可調節激勵，使得偶極場或四極場的強度和偶極場或四極場的方向分別在圍繞第三開口的周向上可調節。
[0007]根據另外的示例性實施例，第二多孔板的第二開口的直徑可為第一多孔板的相應第一開口的直徑的至少1.05倍，特別是1.8倍。在另外的實施例中，第三多孔板的第三開口的直徑可為第一多孔板的相應第一開口的直徑的至少1.05倍。
[0008]饋送至孔板的電勢應當與饋送到多孔板的電勢不同，從而在兩個板之間會產生延伸到第二多孔板的電場。所述電場導致第二多孔板中的各開口作為透鏡分別作用在穿透所述開口的粒子束上。所述透鏡作用被選擇以使得粒子束在第二多孔板下游的束路徑中形成實焦點，或者在第二多孔板上游的束路徑中形成虛焦點。通過下游的光學系統，所述焦點可以成像在平面內或成像到物體上。
[0009]上游和/或下游的光學系統通常不是無像差的，并且因此粒子束產生在下游平面中或在物體上的那些焦點不具有期望的小直徑。因此，可以提供第三多孔板，所述第三多孔板的開口同樣由粒子束穿透。在該情況下，分配給所述開口的場發生器可以分開地操縱每個單獨的束。因為場發生器可以提供具有可調節強度和方向的四極場，所以可補償單獨粒子束上由下游光學系統施加的像散，從而粒子束可以在物體的平面中形成小的圓焦點。
[0010]第一多孔板中的開口應當具有比第二多孔板中提供粒子束上的透鏡作用的相應開口小的直徑。第一多孔板中的開口的直徑限定第一多孔板下游的束路徑中的粒子束的直徑。如果第一多孔板布置在第二多孔板上游的束路徑中，則第二多孔板的開口具有比穿透所述開口的粒子束大的直徑。因此，由第二多孔板中的開口提供的透鏡的直徑比穿透所述透鏡的粒子束大，并且因此所述透鏡的透鏡缺陷，特別是球差對粒子束聚焦的影響不會像粒子束的直徑與提供透鏡作用的開口的直徑相等情況下一樣強。
[0011]但是，在第一多孔板布置在第二多孔板下游的束路徑中時，上面的優點變成了負擔，雖然提供透鏡作用的開口的整個直徑由粒子穿透。事實就是這樣，因為粒子穿透第二多孔板的與第一多孔板中下游開口的截面對應的截面之外的開口，所以特別地，增加的球差遭受透鏡作用，而且入射到下游的第一多孔板上并且不能穿透其開口，因此不會促成下游粒子束，并且還不會影響其聚焦。
[0012]根據示例性實施例，第三多孔板布置在第二多孔板上游的束路徑中。根據示例性實施例，在該情況下，第一多孔板布置在第三多孔板上游的束路徑中。這具有的優點是，不會有第一多孔板限定的粒子束的粒子入射到第三多孔板和這里提供的場發生器上。因為電激勵必須被饋送至場發生器，所以絕緣區提供在引線之間，所述區由于入射粒子而能夠變得帶電，并且能夠導致干擾雜散場。
[0013]根據另外的示例性實施例，第二多孔板布置在第一多孔板上游的束路徑中。如上面所說明，形成由第一多孔板中的開口限定的粒子束的粒子仍然穿透第二多孔板中的開口的中心區域，從而由第二多孔板中的開口提供的透鏡的球差不會嚴重影響粒子束的聚焦。然而，根據這里的實施例，第三多孔板仍然布置在第一多孔板下游的粒子的束路徑中，使得盡可能小的粒子入射到第三多孔板上。
[0014]根據示例性實施例，多孔板布置為彼此相距小距離。這種小距離的實例是第一多孔板的開口的直徑的0.1倍至10.0倍，特別是0.3倍至3倍。這種小距離具有的優點是，在第一多孔板的開口邊緣散射的粒子不入射到具有較大開口的下游孔板上，并且因此不能在那里產生電場會導致干擾的任意電荷。
[0015]根據示例性實施例，分配給第三多孔板中的開口的場發生器具有八個電極，所述八個電極布置為分布在圍繞開口的周向上。所述電極可以饋送電壓，該電壓可以由控制器調節，從而產生期望強度和方向的電四極場。
[0016]根據替代實施例，場發生器可以包括布置為分布在圍繞開口的周向上的至少四個線圈，并且所述線圈可以通過控制器而被供有可調節電流，從而產生可調節強度和方向的磁四極場。
[0017]根據示例性實施例，電子電路安裝在第三多孔板上或在其上安裝第三多孔板的載體上。控制器可以配置為產生表示場發生器的激勵的數據，并經由串行數據鏈路將它們發送至電子電路。場發生器中的每一個可以經由至少八個支線連接至電子電路。以所接收的數據為基礎，電子電路產生