粒子光學組件的制作方法

文檔序號：2926984閱讀：354來源：國知局

專利名稱：粒子光學組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于在粒子光學系統(tǒng)中使用的物鏡排布結構
(arrangement)。另外，本發(fā)明涉及粒子光學射束系統(tǒng)和粒子光學檢查系統(tǒng)。
本發(fā)明可以應用于任何類型的帶電粒子，如電子、正電子、P介子、離子(帶電原子或分子)等。
背景技術：
針對更小且更復雜的微結構裝置的增長需求和針對該微結構裝置的加工和檢査工序中的吞吐率增長的持續(xù)需求，刺激了對使用多個帶電粒子細束(beamlet)來代替單個帶電粒子束的粒子光學系統(tǒng)的開發(fā)，由此，顯著提高了這種系統(tǒng)的吞吐率。多個帶電粒子細束可以通過例如利用多孔陣列的單個鏡筒(column)或者通過多個單獨鏡筒或其組合來提供，這在下面將更詳細描述。多個細束的使用和對粒子光學組件、排布結構以及系統(tǒng)(如顯微鏡和光刻系統(tǒng))的設計新挑戰(zhàn)的整個范圍相關聯(lián)。
從US 6252412 Bl獲知一種常規(guī)粒子光學系統(tǒng)。其中公開的電子顯微鏡裝置用于檢查諸如半導體晶片的物體。在物體上彼此平行地聚焦多個一次電子束，以在物體上形成多個一次電子斑點。檢測由一次電子生成并且從相應一次電子斑點發(fā)出的二次電子。針對每一個一次電子束，設置單獨的電子束鏡筒。封閉包裝所述多個單獨的電子束鏡筒。形成在物體上的一次電子束斑點的密度通過形成電子顯微鏡裝置的電子束鏡筒的保留(remaining)步長(footstep)尺寸來限制。由此，實際上還限制了可以同時形成在物體上的一次電子束斑點的數(shù)量，從而導致在以高分辨率檢査高表面積(high surface area)的半導體晶片時裝置的吞吐率受到限制。
根據(jù)US 5892224、 US 2002/0148961 Al、 US 2002/0142496 Al、 US 2002/0130262 Al 、 US 2002/0109090 Al 、 US 2002/0033449 Al 、 US 2002/0028399 Al，獲知使用在要檢査的物體的表面上聚焦的多個一次電子細束的電子顯微鏡裝置。該細束通過其中形成有多個孔徑的多孔徑盤生成，其中，在該多孔徑盤的上游處設置有生成單個電子束的電子源，用于照射形成在該多孔徑盤中的孔徑。該多孔徑盤的下游處由通過這些孔徑的電子束的那些電子形成了多個電子細束。該多個一次電子細束通過具有使全部一次電子細束通過的孔徑的物鏡聚焦在物體上。接著，在物體上形成了一次電子斑點陣列。從每一個一次電子斑點發(fā)出的二次電子形成了相應的二次電子細束，從而生成與所述多個一次電子束斑點相對應的多個二次電子細束。該多個二次電子細束還通過物鏡，并且該裝置提供二次電子束路徑，以將每一個二次電子細束都提供給CCD電子檢測器的多個檢測器像素中的相應一個。使用Wien過濾器來分離二次電子束路徑和一次電子細束的射束路徑。
因為使用了包括多個一次電子細束的一個公共一次電子束路徑和包括多個二次電子細束的一個公共二次電子束路徑，所以可以采用一個單一電子光學鏡筒，并且形成在物體上的一次電子束斑點的密度不受單一電子光學鏡筒的步長尺寸限制。
在上述文獻的實施方式中公開的一次電子束斑點的數(shù)量約為幾十個斑點的量級。因為同時形成在物體上的一次電子束斑點的數(shù)量限制了吞吐量，所以希望增加一次電子束斑點的數(shù)量，以便實現(xiàn)更高的吞吐量。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，采用那些文獻中公開的技術難于在維持電子顯微鏡裝置的期望成像分辨率的同時增加同時形成的一次電子束斑點的數(shù)量，或者增加一次電子束斑點密度。
上述針對電子的描述按類似方式適用于其它帶電粒子。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種物鏡排布結構和具有改進的粒子光學特性的粒子光學系統(tǒng)。
本發(fā)明可應用于利用多個帶電粒子細束的粒子光學系統(tǒng)；然而，本
發(fā)明不限于針對利用多個細束的系統(tǒng)的應用，而是同樣可應用于僅使用一個單帶電粒子束的粒子光學系統(tǒng)。
根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供了具有物面和對稱軸的物鏡排布結構，該物鏡排布結構包括相對于所述對稱軸大致旋轉(zhuǎn)地對稱且設置在物面
(objectplane)的同一側(cè)的第一極靴(polepiece)、第二極靴以及第三極靴。第一極靴、第二極靴以及第三極靴朝向所述對稱軸延伸，以使第一極靴、第二極靴以及第三極靴的徑向內(nèi)端部各限定要被一個或更多個帶電粒子束的射束路徑穿越的孔。第一極靴的徑向內(nèi)端部設置在相對于第二極靴的徑向內(nèi)端部的一距離處以在它們之間形成第一間隙，而第三極靴的徑向內(nèi)端部設置在相對于第二極靴的徑向內(nèi)端部的一距離處以在它們之間形成第二間隙。
上面提到的對稱軸通常與包括有物鏡排布結構的粒子光學系統(tǒng)的光軸重合，從而在此使用兩個術語具有同樣的效果。物鏡排布結構還可以被描述為具有可以是對稱軸或也可以不是對稱軸的中心軸，該中心軸通常與包括有物鏡排布結構的系統(tǒng)的光軸重合，由此也與術語光軸同義地使用。
設置第一勵磁線圈用于在第一間隙的區(qū)域中生成磁場，并且設置第二勵磁線圈用于在第二間隙的區(qū)域中生成磁場。設置第一電源用于向第一勵磁線圈提供勵磁電流，并且設置第二電源用于向第二勵磁線圈提供勵磁電流。第一電源和第二電源可以是同一電源的兩個部分。第一電源和第二電源被設置成，向第一勵磁線圈和第二勵磁線圈提供電流，并由此生成勵磁電流，而使得第一勵磁線圈在第二極靴中生成的磁通量與第二勵磁線圈在第二極靴中生成的磁通量按同一方向或不同方向取向。
一般來說，第一勵磁線圈設置在第一極靴與第二極靴之間，而第二勵磁線圈設置在第二極靴與第三極靴之間。
根據(jù)極靴的形狀、構造以及位置，勵磁線圈的位置和構造以及勵磁電流，在間隙的區(qū)域中生成的磁場可以具有不同磁場強度和不同尺度。例如，磁場可以僅延伸過接近于間隙的區(qū)域，或者可以一直延伸到物面。
因為在檢查光學系統(tǒng)中通常采用磁透鏡來提供聚焦效果，所以聚焦磁場通常一直延伸到物面，以便實現(xiàn)良好的聚焦效果，避免在物面之前散焦并且避免粒子光學像差。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的物鏡排布結構允許調(diào)節(jié)第一間隙和第二間隙中的磁場，以使第一間隙中的磁場提供針對穿越聚焦磁場的一個或更多個帶電粒子束的聚焦效果，而第二間隙中生成的磁場被設置成對從第一間隙延伸到物面上或至少接近于物面的位置進行補償?shù)木劢勾艌觥?br> 第一間隙和第二間隙例如可以彼此按一角度設置。形成在第一徑向間隙與第二徑向間隙之間的角度例如可以處于IO度到大約170度的范圍
內(nèi)，并且例如可以處于45度到135度的范圍或60度到120度的范圍內(nèi)。換句話說，在這個示范實施方式中，第一間隙相對于對稱軸按一與形成在第二間隙與所述對稱軸之間的角度不同的角度設置。出于確定間隙之間的角度的目的，可以采用連接形成間隙的相應極靴的徑向內(nèi)端部的直線來表示間隙。
在示范實施方式中，第一間隙大致沿軸向取向，即，大致平行于對稱軸取向或按相對于對稱軸的相對較小角度取向，并由此形成軸向間隙。軸向間隙并不必然意味著形成間隙的極靴的徑向最內(nèi)端部需要具有距對稱軸的相同距離，但是也涵蓋這樣的實施方式，即，在這些實施方式中，最內(nèi)端部具有距對稱軸的不同距離，并且其中，在極靴的徑向內(nèi)端部上的彼此最接近地設置的點之間形成的間隙形成相對于對稱軸的小于45° 的角度，例如，小于30。或小于15°的角度。第二間隙可以大致沿針對物鏡排布結構的徑向取向，即，正交于對稱軸，并由此形成徑向間隙。徑向間隙還涵蓋這樣的實施方式，S卩，在這些實施方式中，極靴的內(nèi)徑向端部之間按最接近的距離(沿最接近的距離的直線)限定的間隙按相對于對稱軸的大約50°到90° (如相對于對稱軸的大約80。到90。)的角度設置。
根據(jù)一示范實施方式，通過在第二間隙中生成的磁場補償(在第一間隙中生成的)聚焦磁場到這樣的程度，使得物面上且環(huán)繞光軸的區(qū)域中的總磁場大致為零，換句話說，補償磁場大致抵消物面上的區(qū)域中的
聚焦磁場。
這種構造允許獲得物鏡排布結構的有利成像特性。具體來說，可以消除物面鄰域中聚焦磁場造成的圖像旋轉(zhuǎn)。這允許實現(xiàn)改進的系統(tǒng)整體性能，特別是有關利用物鏡排布結構檢查和/或處理的結構化物體時。
具體來說，第一間隙為軸向間隙而第二間隙為徑向間隙的實施方式的構造特別有利，因為極靴可以被設置成，使得第二極靴的徑向內(nèi)端部靠近物面設置，以使得也靠近物面來生成和設置聚焦磁場。另一方面，具有形成在第二極靴的徑向內(nèi)端部(其還限定第一間隙的下端部)與第三極靴之間的徑向間隙，允許該徑向間隙被設置得接近于第一間隙并且靠近物面來生成聚焦磁場，由此，在非常接近物面的鄰域中提供磁場補償作用。第二間隙的徑向取向還允許在物鏡排布結構的下游處生成補償磁場，由此不干擾物鏡排布結構內(nèi)部的聚焦磁場，并因而不削弱由此提供的聚焦作用。這個實施方式由此有利地允許聚焦磁場的主要部分保持不受影響，并且使得補償磁場能夠在物面上/靠近物面生效。
因此，在示范實施方式中，第三極靴的徑向內(nèi)端部和第二極靴的徑向內(nèi)端部被設置在大致同一平面中，該平面被設置得大致平行于物面。在另一示范實施方式中，物鏡排布結構可以另外包括第四極靴，該第四極靴相對于所述對稱軸大致旋轉(zhuǎn)地對稱，其中，在第四極靴與第一極靴之間形成第三間隙，并且其中，第三間隙相比于第一間隙設置在相對于物面更遠的距離處；和第三勵磁線圈，該第三勵磁線圈用于在第
三間隙中生成一調(diào)節(jié)(adjusting)磁場。
調(diào)節(jié)磁場可以被用于針對強度、位置、尺度以及其它參數(shù)來調(diào)節(jié)聚焦磁場。調(diào)節(jié)磁場例如可以被用于增加或降低聚焦磁場強度。第四間隙例如可以是軸向間隙。第四極靴的徑向內(nèi)端部例如可以設置為距對稱軸的距離大于、等于或小于第一極靴的徑向內(nèi)端部與對稱軸之間的距離。
極靴可以被設置和構造成，例如使得第二極靴和第三極靴彼此電連接，而第一極靴諸如通過絕緣層而與第二和第三極靴電絕緣。
在這些示范實施方式中，絕緣層可以被設置在第一極靴的或和第一極靴一體形成的外部筒形部分與通過連接第二極靴和第三極靴所形成的大致筒形磁軛之間。外部筒形部分例如可以環(huán)繞并大致平行于磁軛和對稱軸延伸，以使絕緣層也大致沿軸向延伸。另外或另選的是，第一極靴可以包括環(huán)狀、大致盤狀或類似盤狀部分，或者具有與它一體形成的環(huán) 形盤狀或類似盤狀部分。在這些示范實施方式中，絕緣層可以被設置在和第一極靴一體形成的外部環(huán)形盤狀部分與第二極靴的外部部分之間。在這些示范實施方式中，環(huán)形盤狀或類似盤狀部分以及所述外部部分被設置成在其至少一部分上具有平行表面。
在另一示范實施方式中，第一極靴包括內(nèi)部部件和外部部件，艮P，包括兩個獨特部分，該內(nèi)部部件和外部部件通過絕緣層彼此電絕緣。作為在此使用的內(nèi)部和外部指距對稱軸的徑向距離，即，在正交于對稱軸的平面中距對稱軸的距離。在這些實施方式中，可以在第一極靴的外部部件與第二極靴的外部部分之間設置額外的絕緣層。根據(jù)本發(fā)明的物鏡排布結構的這個示范實施方式中的第一極靴的外部部件可以被設置成，容納第一勵磁線圈。第一極靴的內(nèi)部部件可以包括向?qū)ΨQ軸延伸的大致錐形部分或由向?qū)ΨQ軸延伸的大致錐形部分組成。外部部件例如可以具有或包括大致環(huán)形形狀。
根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供了一種具有物面和對稱軸的物鏡排布結構，該物鏡排布結構包括第一極靴和第二極靴，該第一極靴和第二極靴相對于所述對稱軸大致旋轉(zhuǎn)對稱，并且第一極靴的內(nèi)端部和第二極靴的內(nèi)端部限定了被設置成要被一個或更多個帶電粒子束的射束路徑穿越的相應孔。第一極靴的徑向內(nèi)端部設置在相對于第二極靴的徑向內(nèi)端部的一距離處以在它們之間形成(第一)間隙，并且第二極靴比第一極靴設置得更接近于物面。第一極靴和第二極靴彼此電絕緣。設置第一勵磁線圈用于在第一間隙中生成聚焦磁場，并且一束射管延伸通過由第一極靴的徑向內(nèi)端部形成的孔。
根據(jù)第二方面的物鏡排布結構還包括物體安裝部，該物體安裝部用于按把要處理的物體設置在物面中的方式安裝該物體。該物體安裝部包括用于向要處理的物體提供電壓的電連接器。
作為在此使用的"要處理的物體"要理解為涵蓋通過帶電粒子束或
多個帶電粒子細束檢査、成像以及/或操縱的物體。
根據(jù)本發(fā)明第二方面的物鏡排布結構還包括第一電壓源，該第一電壓源被設置用于向束射管提供電壓，以使該束射管超過地電位約15 kV 以上。設置第二電壓源并且將其構成為用于向電連接器提供電壓，以使該電連接器接地或低于地電位。在示范實施方式中，第二電壓源可以被設置成提供電壓以使得電連接器低于地電位約15 kV以上。
在示范實施方式中，根據(jù)本發(fā)明第二方面的物鏡排布結構還包括第三電壓源，該第三電壓源被設置用于向第二極靴提供電壓，以使第二極
靴的電位超出電連接器的電位達大約O.l kV到大約10 kV。第一到第三電壓源可以是單獨電壓源或同一電壓源的部分。
因為可以通過電子顯微鏡系統(tǒng)的射束整形組件生成并形成具有特別高的動能的一次電子束，并且該電子束的一次電子僅恰好在物面上方近處減速至希望的動能，所以這種排布結構允許獲取例如利用物鏡排布結構的電子顯微鏡系統(tǒng)的有利光學特性，由此，極大地縮減了一次電子之間的庫侖作用。而且，在設置在物面中的物體與第二極靴之間生成的電場將加速從物體發(fā)出的二次電子。
在示范實施方式中，第一電壓源和第二電壓源提供的電壓例如包括可以等于或高于20 kV、 25 kV、 30 kV以及可以等于或高于45 kV的電壓。
第三電壓源提供的電壓例如可以是可調(diào)節(jié)電壓，其允許將恰好在物
面上方的電場精確調(diào)節(jié)至希望值。同樣，在示范實施方式中，第一和/或
第二電壓源可以是可調(diào)節(jié)電壓源。
在示范實施方式中，束射管與第一極靴電絕緣。在另一示范實施方式中，第一極靴大致處于地電位。根據(jù)另一示范實施方式，第三電壓源使其一個連接器連接至第二極
靴而使其另一連接器連接至物體安裝部的電連接器，即第三電壓源連接
至第二極靴和電連接器二者。
在另一示范實施方式中，第一極靴通過薄絕緣層與第二極靴和第三
極靴電絕緣。在其有利的實施方式中，在一個側(cè)面上的第一極靴與另一側(cè)面上的第二或第三極靴之間設置有大交疊區(qū)域，換句話說，設置了其中相應極靴的相對表面設置在彼此的鄰域中并且優(yōu)選地彼此平行或接近平行的大區(qū)域。這考慮了第一極靴與第二和第三極靴之間的充分電絕緣，同時維持足夠低的磁阻，以在第一間隙中生成聚焦磁場。
一般來說，在這些示范實施方式中，絕緣層優(yōu)選地被設置在第一極靴的外部部分與第二極靴的外部部分之間。
在這些示范實施方式中，其中，第一極靴具有一體形成的外部筒形部分，絕緣層優(yōu)選地被設置在第一極靴的筒形部分與第二極靴的外部部分之間。
在根據(jù)第二方面的物鏡排布結構的另一示范實施方式中，該物鏡排布結構還可以包括第三極靴，該第三極靴具有設置在相對于第二極靴的徑向內(nèi)端部的一距離處以形成第二間隙的徑向內(nèi)端部，其中，第一極靴通過絕緣層同時與第二極靴和第三極靴電絕緣。
根據(jù)第一方面的物鏡排布結構的實施方式和特征同樣適用于根據(jù)第二方面的物鏡排布結構。
在另一示范實施方式中，第一極靴包括內(nèi)部部件和外部部件，艮P，兩個分立部件，并且該內(nèi)部部件和外部部件通過絕緣層彼此電絕緣。接著，該外部部件還包括總體上被設置成面對第二極靴的外部部分的極靴的外部部分。在示范實施方式中，第一極靴的外部部件被設置成，容納第一勵磁線圈，并且第一極靴的內(nèi)部部件包括向?qū)ΨQ軸延伸的大致錐形部分。這些實施方式在將第一極靴的內(nèi)部部件與束射管相鄰地設置并且與其電連接時特別有利。
將第一極靴分成內(nèi)部部件和外部部件并且電連接內(nèi)部部件和延伸通過由內(nèi)部部件形成的孔的束射管所具有的優(yōu)點在于，易于向束射管提供電力。代替必須向束射管本身提供電布線，而是經(jīng)由極靴的內(nèi)部部件提供電力，這更容易接入電連接。另外，將第一極靴分成兩個部件并且彼此電絕緣這兩個部件節(jié)省了在束射管與第一極靴之間設置電絕緣層，在束射管與第一極靴之間設置電絕緣層往往需要復雜的布局圖以避免蠕變
(cre印)電流等。
在第三方面中，本發(fā)明提供了一種物鏡排布結構，該物鏡排布結構包括第二極靴和第三極靴，其中，第二極靴和第三極靴相對于對稱軸大致旋轉(zhuǎn)對稱，其中，第二極靴和第三極靴設置在物鏡排布結構的物面的同一側(cè)，其中，第三極靴的徑向內(nèi)端部設置在相對于第二極靴的徑向內(nèi)端部的一距離處以形成第二間隙，并且其中，第二極靴和第三極靴彼此電連接；第二勵磁線圈，該第二勵磁線圈用于在第二間隙中生成磁場；以及第二電源，該第二電源被設置用于向第二勵磁線圈提供勵磁電流，其中，第二電源大致處于地電位；以及第三電壓源，該第三電壓源被設置用于向第二極靴提供電壓，以使第二極靴處于與第二勵磁線圈的電位
相差大于大約15 kV、具體大于20 kV、具體大于25 kV以及具體大于30 kV的電位。
為清楚公開并且更容易參照如在此所述的本發(fā)明的其它實施方式和
方面起見，將根據(jù)本發(fā)明這個方面的物鏡排布結構的極靴表示為"第ri" 極靴和"第三"極靴(而非"第一"極靴和"第二"極靴)，這同樣應用至電源的編號。
在這個構造中，第二極靴可以有利地用于整形靠近物面的區(qū)域中的電場，而同時避免按高電位操作用于向第二勵磁線圈提供勵磁電流的電源。
在示范實施方式中，根據(jù)本發(fā)明第三方面的物鏡排布結構還包括第一極靴，其中，第一極靴相對于所述對稱軸大致旋轉(zhuǎn)對稱，其中，第一極靴被設置在物鏡排布結構的物面的與第二極靴和第三極靴相同的一側(cè)，其中，第一極靴的徑向內(nèi)端部設置在相對于第二極靴的徑向內(nèi)端部的一距離處以形成第一間隙，并且其中，第一極靴與第二極靴和第三極靴電絕緣，其中，第三電壓源還被設置成，向第二極靴提供電壓，以使
第二極靴處于與第一極靴的電位相差大于大約15kV、具體大于20kV、具體大于25 kV以及具體大于30 kV的電位；和第一勵磁線圈，該第一勵磁線圈用于在第一間隙中生成磁場。
根據(jù)另一示范實施方式，提供了一種冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)包括冷卻介質(zhì)提供部，該冷卻介質(zhì)提供部用于向第二勵磁線圈提供冷卻介質(zhì)。
有利的是，該冷卻介質(zhì)提供部可以被設置成地電位或接近地電位。該冷卻介質(zhì)例如可以是水。
根據(jù)本發(fā)朋第四方面，提供了一種物鏡排布結構，該物鏡排布結構包括第二極靴和第三極靴，其中，第二極靴和第三極靴相對于對稱軸大致旋轉(zhuǎn)對稱，其中，第二極靴和第三極靴設置在物鏡排布結構的物面的同一側(cè)，其中，第三極靴的徑向內(nèi)端部設置在相對于第二極靴的徑向內(nèi)端部的一距離處以形成第二間隙，其中，第二極靴和第三極靴彼此電連接。根據(jù)第四方面的物鏡排布結構還包括第二勵磁線圈，該第二勵磁線圈用于在第二間隙中生成磁場；以及第三電壓源，該第三電壓源被設置成用于向第二極靴提供電壓，以使第二極靴處于與補償線圈的電位
相差大于大約15kV、具體大于20kV、具體大于25kV、具體大于30kV 以及具體大于45kV的電位。
根據(jù)本發(fā)明這個方面的物鏡排布結構的第二勵磁線圈包括多個絕緣導線繞組，并且設置至少一個其它絕緣層以相對于第二極靴和第三極靴中的至少一個支承第二勵磁線圈。
這種其它絕緣層不同于包圍形成單獨繞組的導線的絕緣層，允許有效地將第二勵磁線圈的整體與第二和第三極靴相絕緣，并由此允許向第二勵磁線圈提供合適電流的電源維持在與第二極靴和第三極靴的電位不同的電位處。
該絕緣層例如可以由陶瓷材料或鑄塑樹脂(castresin)制成。為清楚公開并且更容易參照如在此所述的本發(fā)明的其它實施方式和方面起見，和第三方面類似，將根據(jù)本發(fā)明這個方面的物鏡排布結構的極靴表示為"第二"極靴和"第三"極靴(而非"第一"極靴和"第二" 極靴)。這同樣適用于電壓源。
在示范實施方式中，根據(jù)第四方面的物鏡排布結構還包括第一極
靴，其中，第一極靴相對于所述對稱軸大致旋轉(zhuǎn)對稱，其中，第一極靴被設置在物鏡排布結構的物面的與第二極靴和第三極靴相同的一側(cè)，其中，第一極靴的徑向內(nèi)端部設置在相對于第二極靴的徑向內(nèi)端部的一距離處以形成第一間隙，并且其中，第一極靴與第二極靴和第三極靴電絕
緣，其中，第三電壓源還被設置成，向第二極靴提供電壓，以使第二極靴處于與第一極靴的電位相差大于大約15kV、具體大于20kV、具體大
于25 kV以及具體大于30 kV的電位；和第一勵磁線圈，該第一勵磁線
圈用于在第一間隙中生成磁場。
在第五方面，本發(fā)明提供了一種物鏡排布結構，該物鏡排布結構包
括物體安裝部，該物體安裝部用于按把要處理的物體設置在物鏡排布結構的物面中的方式安裝該物體，其中，該物體安裝部包括用于向物體傳送電壓的電連接器。該物鏡排布結構還包括與本發(fā)明其它方面的術
語一致地稱為第三極靴的極靴，該第三極靴相對于物鏡排布結構的對稱軸大致旋轉(zhuǎn)地對稱，并且相對于該對稱軸大致橫向延伸。設置了在下面被稱為第三電壓源的電壓源，并且該電壓源被設置用于向第三極靴提供
電壓，以使第三極靴處于與電連接器的電位相差達大約O.l kV到10 kV
的電位。該物鏡排布結構還包括屏蔽電極，該屏蔽電極設置在第三極
靴與物面之間并且與第三極靴電絕緣。
施加至第三極靴的電壓用于在物體的要處理的區(qū)域中的表面上生成電場，而設置屏蔽電極則允許相對于電場屏蔽物體的在處理區(qū)域以外的區(qū)域。由此，這種屏蔽作用允許避免或縮減針對物體的充電作用。
根據(jù)示范實施方式，該屏蔽電極電連接至物體安裝部的電連接器，以使在物面與屏蔽電極之間的空間中基本上不存在電場。
根據(jù)另一示范實施方式，屏蔽電極大致具有帶內(nèi)孔的環(huán)形形狀，其分別與系統(tǒng)的光軸或物鏡排布結構的對稱軸大致同心。
第三極靴具有與物體安裝部的方向面對的表面。在示范實施方式中，第三極靴具有徑向內(nèi)部環(huán)形部分和徑向外部環(huán)形部分，在該徑向內(nèi)部環(huán) 形部分中所述表面在相對于物面的第一距離處大致平行于該物面延伸，在該徑向外部環(huán)形部分中，所述表面在相對于物面的第二距離處大致平行于該物面延伸，其中，第二距離大于第一距離。徑向內(nèi)部環(huán)形部分具有可以與第三極靴的內(nèi)周緣相重合的徑向內(nèi)端部，和可以與第三極靴的表面相重合的徑向外端部，該徑向外端部按相對于物面的與內(nèi)角部分相比不同的角度設置。因此，將內(nèi)部環(huán)形部分設置得比外部環(huán)形部分更接
近于物面。而且，在這個實施方式中，屏蔽電極具有內(nèi)孔，該內(nèi)孔可以與第三極靴的對稱軸同心(如上所述)，其中，第三極靴的內(nèi)部環(huán)形部分被設置和構造成使得其徑向外端部設置在屏蔽電極的內(nèi)孔內(nèi)。換句話說，在這個實施方式中，該內(nèi)孔的直徑大于第三極靴的內(nèi)部環(huán)形部分的直徑，以使該內(nèi)部環(huán)形部分可以被整體包含在屏蔽電極的內(nèi)孔內(nèi)，并且可以將該內(nèi)部環(huán)形部分設置在與屏蔽電極同一平面中。由此，屏蔽電極也被設置在相對于物面的大約第一距離處。在這些示范實施方式中，第三極靴的外部環(huán)形部分的第二距離需要被選擇成，使得準許將屏蔽電極設置在同一平面中并且在第三極靴(特別是在外部環(huán)形部分的區(qū)域中)與屏蔽電極之間保持間隙。
在這些示范實施方式中，內(nèi)部環(huán)形部分和外部環(huán)形部分可以恰好彼此相鄰地設置，以使第三極靴(面對物面)的表面具有用于容納從第一距離到第二距離的轉(zhuǎn)變的臺階，或者內(nèi)部和外部環(huán)形部分可以通過按相對于物面的一角度設置的中間環(huán)形部分彼此連接，以容納從第一距離到第二距離的轉(zhuǎn)變。該中間環(huán)形部分例如與其它環(huán)形部分相比可以相對較小，以使第三極靴的與物體相對的大部分表面被設置為大致平行于物面，從而在這些實施方式中，第三極靴將在中間環(huán)形部分中包括小彎曲部。
作為在這種語境下使用的大致平行還應當包括這樣的實施方式，艮P，在這些實施方式中，徑向外部環(huán)形部分的表面例如按相對于物面達30° 的角度設置，或者在另一實施例中按相對于物面達20。的角度設置，并且 /或者其中，徑向內(nèi)部環(huán)形部分按相對于物面達20。的角度設置，或者在
另一實施例中按相對于物面達10。的角度設置。
根據(jù)本發(fā)明這個方面的物鏡排布結構還可以包括如結合本發(fā)明其它方面在此所述的其它組件和特征。具體來說，在示范實施方式中，物鏡排布結構還包括第二極靴，其中，第三極靴的徑向內(nèi)端部和第二極靴的徑向內(nèi)端部在它們之間形成間隙。在另一示范實施方式中，第二極靴具有內(nèi)角部分，該內(nèi)部角部分具有面對第三極靴的表面，并且第三極靴具有角部分，該角部分具有面對第二極靴的表面，其中，彼此面對的第三
極靴的表面和第二極靴的表面在它們之間形成小于40°的角，例如小于
35°的角。該間隙可以為大致徑向間隙。在又一示范實施方式中，第二極靴具有內(nèi)部環(huán)形部分，其中，面對第三極靴的表面相對于第三極靴的內(nèi)
部環(huán)形部分的面對第二極靴的表面，按大約3°到大約35。之間的角度設置。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供了一種物鏡排布結構，該物鏡排布結構包括物體安裝部，該物體安裝部用于把要處理的物體安裝在物面中；
和第一極靴和第二極靴，第一極靴和第二極靴相對于物鏡排布結構的對稱軸大致旋轉(zhuǎn)對稱。第一極靴和第二極靴朝向?qū)ΨQ軸延伸，以使第一極靴和第二極靴的徑向內(nèi)端部限定被設置成被一個或更多個帶電粒子束穿越的孔。設置第一勵磁線圈用于在形成在第一極靴的徑向內(nèi)端部與第二極靴的徑向內(nèi)端部之間的第一間隙中生成聚焦磁場。被設置用于引導一個或更多個帶電粒子束的束射管延伸通過由第一極靴的徑向內(nèi)端部形成的孔。在根據(jù)這個方面的實施方式中，第一極靴的孔總體上從該孔的直徑為最小直徑的第一平面延伸到設置第一極靴的前表面部分的第二平面。該孔的直徑從其在第一平面中的最小直徑向第二平面中的前直徑增
加了大于大約10mm，其中，第一平面與第二平面之間的距離大于大約5 mm，由此獲得錐形形狀。
第一極靴的這種錐狀或錐形形狀允許對總體上與粒子光學系統(tǒng)的光軸重合的對稱軸上的磁場強度的分布進行整形，以使可以實現(xiàn)物鏡的希望光學特性。
根據(jù)本發(fā)明第七方面，提供了一種帶電粒子束系統(tǒng)，該帶電粒子束系統(tǒng)包括帶電粒子源，該帶電粒子源用于生成帶電粒子束；至少一個射束整形透鏡，該射束整形透鏡設置成被所述帶電粒子穿越；以及物鏡，該物鏡被設置成被帶電粒子穿越，其中，該物鏡具有對稱軸和與該對稱軸相關聯(lián)的物面。
所述至少一個射束整形透鏡和物鏡被設置成，使得帶電粒子的平均入射方向(該平均入射方向可以被定義為帶電粒子入射在物面的相應位置處的全部方向的平均)在物體的包圍中光軸的環(huán)狀構形內(nèi)部部分中遠離中心軸取向，并且使得在物面的包圍環(huán)狀構形內(nèi)部部分的環(huán)狀構形外部部分內(nèi)的位置處的平均入射方向朝向光軸取向。
這種構造允許將物面中的第三階聚焦遠心性(telecentricity)誤差減小相當大的量。
根據(jù)示范實施方式，環(huán)狀構形內(nèi)部部分內(nèi)的所述位置處的平均入射角的最大平均角與環(huán)狀構形外部部分內(nèi)的所述位置處的平均入射角的
最大平均角e。的關系如下面的等式定義
在示范實施方式中，最大平均角0i與最大平均角e。相差該最大平均角6。的絕對值的至多30%，例如至多20%。甚至可以僅相差15%以下或者甚至10°/。以下。
根據(jù)另一示范實施方式，在環(huán)形構形外部部分內(nèi)的所述位置處的平均入射角的最大平均角大于大約1 mmd。
這種構造可以利用包括具有錐形形狀的極靴的物鏡排布結構來有利地實施，如上所述。這種構造的另一優(yōu)點在于它允許縮減與物鏡排布結構相關聯(lián)的場曲率。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面，提供了一種物鏡排布結構，該物鏡排布結構包括物體安裝部，該物體安裝部用于把要處理的物體安裝在物面中；第一電極，該第一電極設置在相對于物面的第一距離處，并且具有和物鏡排布結構的對稱軸同心的第一直徑的孔；以及第二電極，該第二電極設置在相對于物面的第二距離處，并且處于第一電極與物面之間，并且具有第二直徑的孔，該孔和對稱軸同心。
第一電壓源被連接至所述第一電極，并且可以被設置成和操作為使第一電極被設置成相對于要處理的物體的第一電位；而第二電壓源被連接至第二電極，并且可以被設置成和操作為使第二電極被設置成相對于要處理的物體的第二電位。
第一距離和第二距離、第一直徑和第二直徑以及第一電壓和第二電壓被調(diào)節(jié)成，使第一電極對恰好在物面上生成的電場的貢獻和第二電極對所述電場的貢獻具有相同的量級。第一電極和第二電極對生成的電場的貢獻可以通過比較兩個設定(第一和第二設定)來估定和測試。
在第一設定中，第一電極處于相對于電連接器的第一電位，由此物體和第二電極處于和電連接器相同的電位。在第二設定中，第一電極處于相對于電連接器的第一電位，而第二電極處于和第一電極相同的電位。
根據(jù)示范實施方式，滿足下面的關系-
—<0.3
其中，
E,在第一設定中物面處的電場；而
E2是在第二設定中物面處的電場。
在示范實施方式中，上述定義的比值(E,-E2) /2 (E,+E2)可以等于或小于0.2，或者等于或小于O.l,或者等于或小于0.05。
這個方面特別適用于電子束系統(tǒng)。其中滿足這種關系的構造在應用在物面中生成電場和在物面中生成對應大電場的與物面相鄰的電極的大孔時特別有利。在物面的區(qū)域中的均勻電場提供用于二次電子的均勻提取場，這很可能獲得改進的二次電子發(fā)射(yield)和/或針對二次電子的良好像差系數(shù)。
根據(jù)第九方面，本發(fā)明提供了一種粒子光學檢查系統(tǒng)，該粒子光學檢査系統(tǒng)包括物鏡排布結構，該物鏡排布結構包括第一極靴和第二極靴，其中，第一極靴和第二極靴相對于對稱軸大致旋轉(zhuǎn)對稱，其中，第
一極靴的徑向內(nèi)端部設置在相對于第二極靴的徑向內(nèi)端部的一距離處以在它們之間形成第一間隙，其中，第一極靴具有按朝向?qū)ΨQ軸的一角度延伸的內(nèi)部部分，并且其中，第一極靴和第二極靴彼此電絕緣；第一勵磁線圈，該第一勵磁線圈用于在第一間隙的區(qū)域中生成聚焦磁場；束射管，該束射管延伸通過由第一極靴的徑向內(nèi)端部形成的孔；以及第一電壓源，該第一電壓源被設置用于向束射管提供電壓；并且該粒子光學檢查系統(tǒng)還包括射束路徑分離排布結構，該射束路徑分離排布結構包括至少一個磁場排布結構，其中，該射束路徑分離排布結構的所述至少一個磁場排布結構的下端部設置在相對于物面的第一距離處，并且其中，第一勵磁線圈的上端部設置在相對于物面的第二距離處，并且其中，第一
距離比第二距離短。換句話說，該射束路徑分離排布結構至少部分插入到物鏡排布結構中。
作為在此使用的"下"表示相對于物面的方向，即，"下"表示比上更接近于物面。
在多射束檢查系統(tǒng)中有利地使用射束分離排布結構，舉例來說，如
在同一受讓人的WO 2005/024881 A2 (美國臨時申請第60/500256號)中描述的，該文獻的全部內(nèi)容通過引用并入于此。參照附圖對射束分離排布結構進行詳細說明。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有利的是，將射束路徑分離排布結構靠近物面設置。在采用射束分離排布結構的常規(guī)系統(tǒng)中，這種排布結構典型地設置在物鏡排布結構的上游處，而在這兩個組件之間沒有任何交疊。與此相反，根據(jù) 本發(fā)明的這個方面，射束分離排布結構的下部分，即，射束分離排布結構的最接近于并且面對物面設置的部分實際上被插入到物鏡排布結構中。因為由碰撞在要檢查的物體上的電子所生成的二次電子的圖像通常靠近物面上方形成，所以這在利用電子作為帶電粒子的檢査系統(tǒng)中特別有利。將射束分離排布結構插入到物鏡排布結構中由此允許縮短二次電子的圖像與檢査系統(tǒng)的最近聚焦光學部件之間的路徑，并由此使得能夠增強檢查性能。
在根據(jù)本發(fā)明這個方面的檢査系統(tǒng)的示范實施方式中，第一極靴的內(nèi)部部分向?qū)ΨQ軸延伸，以使第一極靴的徑向內(nèi)端部被設置得比第一極靴的內(nèi)部部分的徑向外端部更接近于物面，并且由此允許所迷至少一個磁場排布結構的下端部被設置在由第一極靴的內(nèi)部部分限定的孔或空間內(nèi)。
在這個實施方式中，粒子光學檢查系統(tǒng)還可以包括安裝結構，該安裝結構可以接合至第一極靴，用于安裝射束路徑分離排布結構的磁場排布結構，或者更通常的是，安裝射束路徑分離排布結構的下部分。該安裝結構還可以允許調(diào)節(jié)射束分離排布結構的磁場排布結構的相對于至少第一極靴的位置。
例如，第一極靴的內(nèi)部部分可以具有大致錐形形狀，并且第一極靴
的徑向內(nèi)端部被設置得比其徑向外端部更接近于物面，并且磁場排布結構的下端部被設置在由第一極靴的內(nèi)部部分形成的錐形內(nèi)部。在這些實施方式中，由第一極靴的內(nèi)部部分形成的錐形例如可以具有范圍在20° 到大約70。內(nèi)的錐開度角。
在其它示范實施方式中，內(nèi)部部分可以包括兩個大致筒形形狀，并且兩個筒形中的下筒形成具有比上筒形小的直徑的孔。在這些實施方式中，射束路徑分離排布結構的下部分可以被至少部分地設置在由上筒形形成的孔內(nèi)。然而，并非必需使下筒形的孔更小，還可以使其大于上筒形的孔或者可以和上筒形的孔相同。其它構造也可以，并且本領域技術人員將容易顯見。
即使沒有明確提到，本領域技術人員應當清楚，在此結合本發(fā)明的特定方面描述的物鏡排布結構和系統(tǒng)的實施方式的單獨特征或特征的組合還可以在本發(fā)明的其它方面的物鏡排布結構和系統(tǒng)的實施方式中應用。
在示范實施方式中，根據(jù)本發(fā)明的物鏡排布結構還可以包括加熱系統(tǒng)，該加熱系統(tǒng)被設置在至少一個勵磁線圈內(nèi)，該加熱系統(tǒng)包括設置在所述至少一個勵磁線圈的鄰域中的加熱線圈，和用于控制和調(diào)節(jié)經(jīng)過加熱線圈的電流的控制部。該至少一個勵磁線圈可以是上述實施方式的第一勵磁線圈、第二勵磁線圈以及/或第三勵磁線圈。例如，該加熱線圈可以設置在勵磁線圈內(nèi)，即，設置在勵磁線圈內(nèi)的腔中，或者與其交錯。具體來說，控制部可以被設置成，根據(jù)經(jīng)過所述至少一個勵磁線圈(例如，第一勵磁線圈、第二勵磁線圈以及第三勵磁線圈中的至少一個)的電流(勵磁電流)、第一極靴、第二極靴以及第三極靴中的至少一個的溫度中的至少一個來調(diào)節(jié)經(jīng)過加熱線圈的電流，如所希望的和可應用的。而且，可以在這些實施方式中設置溫度傳感器，用于感測第一極靴、第二極靴以及第三極靴中的至少一個的溫度。接著，可以將感測到的溫度發(fā)送至控制部，以控制電源向加熱線圈提供的電流。這個實施方式具有的優(yōu)點在于，一個或更多個極靴的溫度可以保持大致恒定。由此，可以避免因加熱極靴而造成的干擾，這種干擾可以導致極靴材料的膨脹并由
此造成物鏡排布結構的尺度和幾何形狀上的不希望的變化。加熱極靴可能源于物鏡系統(tǒng)的延長操作，并且還可能源于應用的改變并由此源于聚焦功率的變化和勵磁電流的關聯(lián)變化。這個實施方式允許保持磁場并且由此保持物鏡排布結構的聚焦特性恒定和良好的可控性。在另選實施方式中，加熱線圈可以采取環(huán)繞對稱軸的僅幾乎閉合的環(huán)形形狀，即其中端部沒有接觸的不完全圓形。這個實施方式的優(yōu)點在于可以避免可能由加熱線圈生成的不希望的磁場。
上面，已經(jīng)結合本發(fā)明第三方面描述了使用冷卻系統(tǒng)來具體冷卻第二勵磁線圈。除了使用流體冷卻介質(zhì)以外，根據(jù)本發(fā)明的任一方面的物鏡排布結構的其它實施方式可以使用專門基于用于將具體由勵磁線圈生成的熱傳導走的固態(tài)材料的冷卻系統(tǒng)。
在下面參照第二勵磁線圈說明但也可以應用至任何其它勵磁線圈的示范實施方式中，第二極靴和第三極靴通過磁軛大致一體形成并連接，并且在它們之間的它們的外部環(huán)形區(qū)域的區(qū)域中容納第二勵磁線圈。勵磁線圈通常包括連接至電源的多個絕緣導線繞組。在這個實施方式中，通過一個或更多個由良好導熱和電絕緣陶瓷材料制成的層來至少部分封裝導線繞組形成的勵磁線圈的主體的至少外部。這種陶瓷封裝連接至或與由相同或相似材料制成的連接部件一體形成，該連接部件延伸通過連接第一極靴和第三極靴的磁軛的部分。這些連接部分可以環(huán)繞磁軛的圓周按規(guī)則間隔分布，以使建立到環(huán)繞和相鄰于磁軛的徑向外端部設置的由良好導熱固體材料制成的環(huán)形的導熱接觸部。由良好導熱材料制成的環(huán)部可以由陶瓷材料、銅制成，或者包括彼此接觸的由陶瓷材料制成的環(huán)部和由銅制成的環(huán)部。優(yōu)選的是，將這些環(huán)部經(jīng)由銅線連接至進一步遠離第二極靴和第三極靴的冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)例如可以是基于液體冷卻的冷卻系統(tǒng)。固態(tài)冷卻系統(tǒng)具有的優(yōu)點在于，與液體冷卻的情況相比，更容易實現(xiàn)冷卻系統(tǒng)與物鏡排布結構中包括的高電壓部件的絕緣。因此，這個實施方式具有的優(yōu)點在于，沒有將導電材料引入到極靴內(nèi)部的勵磁線圈的鄰域中。本領域技術人員應當清楚，可以使用其它合適的良好導熱材料，并且這種冷卻系統(tǒng)還可以被用于第一極靴和第二極靴或
者系統(tǒng)的可能需要冷卻的任何其它部件。
在本發(fā)明的具體結合上述類型的固態(tài)冷卻系統(tǒng)的另一示范實施方式中，根據(jù)本發(fā)明的物鏡排布結構還可以包括可調(diào)安裝結構，該可調(diào)安裝結構用于安裝第二極靴和第三極靴。該安裝結構允許調(diào)節(jié)第二極靴和第三極靴的具體相對于第一極靴的位置。該可調(diào)安裝結構例如可以包括環(huán) 繞連接第一極靴和第二極靴的磁軛設置并且固定地接合到該磁軛的安裝環(huán)。在示范實施方式中，該安裝環(huán)由三條或更多條導線適當?shù)乇３?，?者更通常由柔性部件保持。導線的下端部被固定至安裝環(huán)，例如優(yōu)選地固定至環(huán)繞安裝環(huán)的周長等間隔分布的點處，而導線的上端部有利地接合至第二極靴和第三極靴上游處的一個或更多個組件，如第一極靴。這種安裝結構允許適當?shù)乇３值诙O靴和第三極靴，而不需要任何體積大的保持組件。由此，可以將第二極靴和第三極靴整體地保持在真空環(huán)境中。在需要時，第二極靴和第三極靴的具體相對于第一極靴的位置可以通過恰當?shù)乜s短或延長一條或更多條導線來調(diào)節(jié)。
在另一示范實施方式中，該可調(diào)安裝結構還包括細調(diào)排布結構。該細調(diào)排布結構例如可以包括用于調(diào)節(jié)物鏡排布結構中的安裝環(huán)的軸向位置(或者更一般地說，調(diào)節(jié)第二極靴和第三極靴)的機構，和用于調(diào)節(jié) 安裝環(huán)的徑向位置(或者更一般地說，調(diào)節(jié)第二極靴和第三極靴)的機構，或兩種機構的組合。
用于調(diào)節(jié)安裝環(huán)的軸向位置(由此調(diào)節(jié)第二極靴和第三極靴)的機構可以包括一個端部接合至物鏡排布結構的具有固定或可固定位置的組
件的螺桿，并且該螺桿具有連接至安裝環(huán)的螺紋(winding),從而轉(zhuǎn)動螺
桿導致其軸向位置改變。例如，轉(zhuǎn)動螺桿可以相對于物鏡排布結構的其它組件(舉例來說，如第一極靴)升高或降低安裝環(huán)。
用于調(diào)節(jié)徑向位置的調(diào)節(jié)機構可以通過包括楔狀部件、包括內(nèi)部具有兩個球的腔室的軸承以及螺桿的組合的排布結構來設置。該腔室和球被設置成，使得球接觸腔室的四個側(cè)壁中的每一個，該腔室在一側(cè)開口，以使楔狀部件的尖銳側(cè)可被設置在兩個球之間并且與兩個球接觸。螺桿的一個端部延伸到腔室的頂部，以使轉(zhuǎn)動螺桿來驅(qū)動螺桿的下端部進一
步進入腔室中或退出腔室，并且可選地沿向上或向下的方向移動腔室。由此，轉(zhuǎn)動螺桿實現(xiàn)了兩個球之間的距離的改變，兩個球在彼此接近時向外推動楔狀部件的尖銳側(cè)。直接或間接連接至極靴的楔狀部件將這種移動傳遞至極靴，并由此改變它們在物鏡排布結構中的例如相對于第一極靴的徑向位置。還可以使用本領域中已知的其它調(diào)節(jié)機構。

參照附圖，根據(jù)下面對本發(fā)明示范實施方式的詳細說明，將更清楚本發(fā)明的前述和其它有利特征。應注意到，不是本發(fā)明的所有可能實施方式都必須展示出在此說明的各個優(yōu)點或任何優(yōu)點。
圖1示意性例示了根據(jù)本發(fā)明一實施方式的電子顯微鏡系統(tǒng)的基本特征和功能；
圖2是可以在圖1所示的電子顯微鏡系統(tǒng)中使用的物鏡排布結構的
實施方式的示意圖3示出了用于例示圖2所示的磁場生成組件的功能的電極構造；圖4示出了圖2所示的物鏡排布結構的束射管的下部部分的放大圖；圖5示出了沿光軸方向的圖2所示物鏡排布結構的實施方式提供的
多個物理特性；
圖6a、圖6b示出了用于例示在圖1所示的電子顯微鏡系統(tǒng)的物面中的平均入射角的徑向相關性的圖7示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的物鏡排布結構的另一實施方式；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的物鏡排布結構的另一另選實施方式；圖9示出了射束路徑分離排布結構的示范實施方式；圖IO示出了在圖8中所示的實施方式中使用的冷卻結構；
圖U示出了在安裝結構中使用的用于保持圖8所示實施方式中的第二極靴和第三極靴的調(diào)節(jié)機構；
圖12示出了并入到圖8所示實施方式中的加熱系統(tǒng)；以及
圖13示出了圖8所示的實施方式的細節(jié)。
具體實施例方式
在下面描述的示范實施方式中，只要可能，就用類似標號標示功能和結構上類似的組件。因此，為了理解一個具體實施方式
的單獨組件的特征，還可以考慮和參照本發(fā)明的其它實施方式和摘要的描述。
圖1是象征性地例示電子顯微鏡系統(tǒng)1的基本功能和組件的示意圖。電子顯微鏡系統(tǒng)1是利用多個一次電子細束3'以在要檢查的物體的表面上生成一次電子束斑點的掃描電子顯微鏡類型(SEM)，該表面被設置在
物鏡排布結構100的物面101中。
入射在物體上的射束斑點處的一次電子生成從物體的表面發(fā)出的二
次電子。該二次電子形成進入物鏡排布結構100的二次電子細束。電子顯微鏡系統(tǒng)1提供用于向檢測排布結構200提供多個二次電子細束的二次電子束路徑4'。檢測排布結構200包括用于將二次電子細束4'投射到電子敏感檢測器203的表面上的投射透鏡排布結構201、 202。檢測器203 可以是從固態(tài)CCD或CMOS中、閃爍器排布結構、微通道盤、PIN二極管陣列等中選定的一個或更多個。
一次電子細束3'由包括電子源301、射束襯管302、準直透鏡303、多孔徑盤排布結構304以及場透鏡305的細束生成排布結構300生成。
在圖1所示的實施方式中，電子源301設置在射束襯管302中的系統(tǒng)光軸上并且另外浸入準直透鏡303生成的磁場中。電子提取自電子源 301并且形成發(fā)散電子束，該發(fā)散電子束通過準直透鏡303準直，以形成用于照射多孔徑排布結構304的射束3。多孔徑排布結構304包括安裝在杯狀電極304B的中央的多孔徑盤304A。在杯狀電極304B與射束襯管 302的端部處的凸緣之間可以生成電場，其例如可以是減速場或阻滯場。多孔徑排布結構根據(jù)入射在多孔徑盤304A上的單一照射射束3形成多個一次電子細束3'。多孔徑排布結構的細節(jié)例如可以在"背景技術"中引用的參考文獻或同一受讓人的WO 2005/024881 A2 (美國臨時申請第 60/500256號)中找到。
場透鏡305和物鏡排布結構100被設置在所述多個一次電子細束的射束路徑3'中，以將多孔徑排布結構304的焦面的圖像投影到物面101上，以在物體上形成一次電子束斑點的陣列。
還在細束生成排布結構300與物鏡排布結構100之間的一次電子束
路徑3'中和在物鏡排布結構100與檢測排布結構200之間的二次電子束路徑4'中提供了射束路徑分離/組合排布結構400。
射束分離排布結構400允許經(jīng)過物鏡排布結構100的一次電子細束 3'和二次電子細束4'的射束路徑分開，以將二次電子細束導向檢測排布結構200。參照圖9，對示范射束分離排布結構進行更詳細的說明。
圖2示出了可以在圖1所示電子顯微鏡系統(tǒng)中使用的物鏡排布結構 100的示范實施方式的側(cè)視圖的示意截面圖。物鏡排布結構100包括物體安裝部121，該物體安裝部121用于安裝要檢査的物體7，以把物體7的表面設置在電子顯微鏡系統(tǒng)1的物面101內(nèi)。物體7例如可以是要檢査缺陷的半導體晶片。
物鏡102包括與物鏡102的光軸120 (或?qū)ΨQ軸)同心并且具有徑向內(nèi)端部124的第一極靴123。也旋轉(zhuǎn)對稱并且與光軸120同心的第二磁極靴125具有徑向內(nèi)端部126，并且設置在相對于第一極靴123的徑向內(nèi)端部124的一距離處，以在徑向內(nèi)端部124與126之間形成大致軸向間隙。
勵磁線圈129沿徑向設置在第一極靴123與第二極靴125之間的內(nèi) 端部124、 126之間形成的間隙外部(即，在距間隙更遠的距離處)。磁軛130形成第一極靴的一部分并且從此沿徑向向外延伸，并且與通過從第二極靴125起沿徑向向外延伸而形成的磁軛131相對地設置。在彼此相鄰地設置磁軛130、 131的區(qū)域中，在磁軛130或相應地被設置成至少局部地被磁軛130包圍的勵磁線圈129與磁軛131之間的間隙中設置有電絕緣樹脂133。磁軛130包括被絕緣樹脂133相對于磁軛131的對應相鄰筒形部分136隔開的筒形部分135，并且第一極靴123的磁軛130的筒形部分135部分地包圍第二極靴125的磁軛131的筒形部分136。第一磁軛130還包括被絕緣樹脂133相對于磁軛131的相鄰對應環(huán)形盤狀部分 138隔開的環(huán)形盤狀部分137。由此，第一磁軛130和第二磁軛131被設置和排列成，使得在磁軛130與131 (或者更精確地為它們的筒形和環(huán)形盤狀部分)之間的區(qū)域提供相當大的表面積，以使分別從極靴123和125
起延伸并且形成極靴123和125的一部分的磁軛130與131之間的磁阻較低，同時兩個極靴123、 125彼此保持電絕緣。
電源141連接至第一勵磁線圈129，用于向第一勵磁線圈129提供用于在第一極靴123的徑向內(nèi)端部124與第二極靴125的徑向內(nèi)端部126 之間的間隙中生成磁場的勵磁電流。第一勵磁線圈129生成的電場在磁極靴123、 125以及磁軛130和131形成的磁路中感應出由箭頭142表示的磁通量，以使該磁路分別經(jīng)由第一極靴123的徑向內(nèi)端部124與第二極靴125的徑向內(nèi)端部126之間形成的第一間隙閉合。第一勵磁線圈129 生成的磁場具有針對從與光軸120同軸地設置的束射管152發(fā)出的一次電子細束的電子的聚焦作用。
束射管152的下端部設置在第一極靴123的徑向內(nèi)端部124與第二極靴125的徑向內(nèi)端部126之間的第一間隙的區(qū)域中。在這個實施方式中，設置電壓源153，以將束射管152維持在大約+30 kV的電位處。電壓源155經(jīng)由連接器156連接至物體安裝部121，以向物體安裝部121提供大約-29.7 kV到-28 kV的可調(diào)節(jié)高電壓。將要檢查的物體7設置成與物體安裝部121電接觸，以將物體7也維持在大約-29.7 kV到28.0 kV的可調(diào)節(jié)電位處。
將電極排布結構的陰極(上游處，未示出)維持在大約-30 kV到大約-45 kV的電壓處，以使一次電子在穿過束射管152時具有大約60 keV 到90 keV的動能。束射管152的下端部設置在相對于物面101的一距離處，以使一次電子經(jīng)歷束射管152的下端部與物面101之間的空間中的減速電場。接著，一次電子以大約50 eV到大約3000 eV的落地(landing) 能量入射在物體7上。
另外，第一極靴123的徑向內(nèi)部部分，即包括磁軛130的徑向內(nèi)部部分和第一極靴123的徑向內(nèi)端部124的部分，包括其中設置有勵磁線圈127的腔124"。勵磁線圈127按與電源141類似的方式連接至未示出的又一電源，并且與包括磁軛130在內(nèi)的第一極靴123電絕緣。在第一極靴123的徑向內(nèi)端部124內(nèi)形成有另一間隙124'，該間隙124'與腔124" 連接。由此，第一極靴被功能性地劃分和設置成形成第四極靴和第三間
隙124'。當相應電源激勵勵磁線圈127時，在間隙124'的區(qū)域中生成磁場，該磁場用于精細地調(diào)節(jié)由勵磁線圈129在第一極靴123與第二極靴125 之間的第一間隙中生成的聚焦磁場的強度和位置。
在束射管152的下端部與物體7之間生成的電場不僅由它們的位置和被施加的電壓限定，而且在示出的實施方式中還受施加至第二極靴125 的電壓影響。具體來說，第二極靴125的徑向內(nèi)端部126例如可以通過耦合至電連接器156和第二極靴125的高電壓源159相對于物體安裝部 121的電連接器156維持在+3.9 kV的電壓處。下面，參照圖5，對其作用進行更詳細的說明。另外，在圖2示出的實施方式中，示出了屏蔽電極154，向該屏蔽電極154施加有分別與電連接器156或物體安裝部121 相同的電壓，以相對于屏蔽電極154的區(qū)域中的電場屏蔽物體，由此，防止對物體的不希望的充電。屏蔽電極具有帶內(nèi)孔徑的環(huán)形形狀，并且相對于光軸120對稱，并且還被設置成，使得帶電粒子可以穿過該內(nèi)孔徑到達物體。
如圖3所示，在第二極靴125的徑向內(nèi)端部126處，與物體7的表面相距距離山設置該第二極靴125的下邊緣，物體7的該表面和物面101 重合。束射管152的下端部設置在相對于物面101的距離4處。極靴125 的徑向內(nèi)端部126限定的孔的直徑被表示為Dp而束射管152在其下端部處的直徑被表示為D2。
相對于物體7調(diào)節(jié)距離d和d2、直徑D,和D2以及施加至極靴125 和束射管152的電壓，以使在靠近光軸120的區(qū)域中恰好在物面101上方生成的電場為大致均勻電場。圖3示出了表示束射管152的下端部與極靴125之間以及極靴125與物體7之間的靜電場的幾條場線或等勢線。如圖3所示，最接近于物面101的場線161為表示環(huán)繞光軸120的區(qū)域中的大致均勻電場的大致直線。生成這種大致均勻電場，用于將每一個一次電子細束3減速至希望落地能量。該大致均勻電場還可以提供用于從物體7發(fā)出二次電子的提取電場(extractionfield),以使每一個二次電子細束4'在進入物鏡102時都具有大致相同的動能。
在如圖2所示的物鏡排布結構的構造中，物面101處的電場可以被
分成兩個分量電場的第一分量E由極靴125與物體7之間的電位差生
成，而第二分量E2由束射管152與物體7之間的電位差生成。兩個分量在環(huán)繞光軸120的區(qū)域中對物面101處的電場都具有大致相同的作用。這可以通過根據(jù)下面兩個設定來改變施加至束射管152的電壓和施加至極靴125的電壓來例示在第一設定中，束射管152被設置成相對于物體7的電位為59kV，而極靴125處于和物體7相同的電位。在物面101 處和光軸120上的所得電場為1.8kV/mm。在第二設定中，極靴125相對于物體7和束射管152的電位為3.9 kV，而在物面101處所得電場為1.2 kV/mm。
由此，滿足必要條件2°^—) = 0.1 < 0.3 。
在圖2所示實施方式中，第三極靴163幾乎平行于物面延伸，并且具有徑向內(nèi)端部164。第三極靴163的徑向內(nèi)端部164相比于第二極靴 125的徑向內(nèi)端部126，設置在相對于光軸120的更遠距離處，并且兩個徑向內(nèi)端部設置在與光軸120正交的同一平面中。由此，在第三極靴163 的徑向內(nèi)端部164與第二極靴125的徑向內(nèi)端部126之間形成徑向間隙。極靴163和磁軛131 —體形成，以通過極靴125、磁軛131以及極靴163 形成磁路，并且這個磁路經(jīng)由形成在極靴125與163的相應內(nèi)端部126 與164之間的間隙閉合。在這個磁路中由箭頭166表示的磁通量通過由電源169提供電流的勵磁線圈167生成。極靴125與163之間的間隙中形成的空間充滿了絕緣樹脂170，該絕緣樹脂170用于形成勵磁線圈167 與極靴125和163以及磁軛131之間的絕緣材料層。由此，勵磁線圈167 與極靴125和163電絕緣，使得它可以按地電位操作。
在圖2中，還示出了第三極靴163具有徑向內(nèi)部環(huán)形部分163IP，在該徑向內(nèi)部環(huán)形部分163IP處，第三極靴的面對物體7的表面按與物體7 相距第一距離且大致平行于設置在物面處的物體7的方式延伸。另外，第三極靴163具有徑向外部環(huán)形部分1630P，在該徑向外部環(huán)形部分 1630P處，第三極靴163的面對物體7的表面按與物體7相距第二距離且大致平行于物面101的方式延伸。第二距離大于第一距離，即，外部
環(huán)形部分1630P比內(nèi)部環(huán)形部分163IP設置得進一步遠離物體7。因為可以按相對于物體7的較小角度設置內(nèi)部和外部環(huán)形部分163IP、1630P，所以第一和第二距離可以引用第一和第二平均距離。內(nèi)部和外部環(huán)形部分163IP、 1630P通過中間部分163MP連接，與第三極靴163的內(nèi)部和外部環(huán)形部分163IP、 1630P相比，該中間部分163MP相對于物體7按更大的角度設置。從圖2還可以看出，第三極靴的內(nèi)部環(huán)形部分的徑向外端部沿徑向設置在屏蔽電極的內(nèi)孔徑中。
圖2還示意性示出了向勵磁線圈167提供冷卻的冷卻水提供管線 171。通過冷卻水提供部172向該管線171提供冷卻水，該冷卻水提供部 172也設置在地電位。由此，作為在勵磁線圈167與極靴163和125之間設置電絕緣的結果，冷卻水提供部172和電源169可以便利地在地電位操作。
電源169被調(diào)節(jié)成提供勵磁電流，以使在極靴125與163的內(nèi)端部 126與164之間的間隙中生成的磁場補償在物面101中和光軸120上、在極靴123與125的內(nèi)端部124與126之間的間隙中生成的聚焦磁場。通過所述補償磁場，該聚焦磁場可以被有利地補償成零，這導致入射在物體7上的一次電子細束的電子恰好在物體7上方大致不經(jīng)歷磁場。在所述區(qū)域中不存在磁場允許改進聚焦遠心性和因通過聚焦磁場感應出的圖像旋轉(zhuǎn)而導致的誤差。
圖5示出了沿光軸120的磁通量密度或磁場強度B以及電場強度E。從物面101開始，磁場強度B在圖2示出的實施方式的光軸120上的位置181處陡升至最大。與磁場B在物面101開始到位置181陡升至最大相比，磁場B接著僅表現(xiàn)出隨著距物面101的距離進一步增加而慢慢減少。這種磁場B隨著距物面101的距離增加而緩降可以通過由極靴123 的徑向內(nèi)端部124 (內(nèi)部部分)形成的孔的逐漸變尖形狀來實現(xiàn)。在相對于物面101按大約28.4 mm的距離設置的第一平面183中，該孔具有大約20 mm的最小直徑。極靴123的最接近于物面101的前表面部分按大約20 mm的距離設置在第二平面184中，并且這個部分處的孔的直徑大約為41mm(前直徑)。由此，由極靴123的徑向內(nèi)端部124形成的孔的
直徑隨著相對于物面101的距離減小而從大約22 mm的最小值沿徑向增加至平面184中的大約41 mm (前直徑)的最大值。
極靴123的徑向內(nèi)端部124 (或內(nèi)部部分)的這種特定幾何形狀允許實現(xiàn)隨著相對于物面101的距離增加而相對緩降聚焦磁場強度B。
圖5還示出了 Y射線，該Y射線表示從距光軸120的一距離處出發(fā) 且在物鏡的焦面中平行于光軸120的射線。該Y射線在接近于位置181 的一位置處與光軸120相交，位置181是聚焦磁場強度B最大的位置。這例如導致較低的場曲率值。
圖5還示出了 Y射線按相對于光軸的一角度與物面101相交。這表示在光學系統(tǒng)中可能存在線性聚焦遠心誤差。然而，較小的線性聚焦遠心誤差不僅可容許，而且故意選擇，以縮減第三階聚焦遠心誤差，如下參照圖6a和6b所示。
圖6a例示了如果不存在第一階聚焦遠心誤差，則物鏡102將提供第三階聚焦遠心誤差的相關性。平均入射角e和由此的第三階聚焦遠心誤差分別隨著相對于中心軸或光軸120的距離r增加而按照—增加。在圖 6a中，錐形191表示在各自位置192處入射在物面101上的一次電子的聚焦射束。方向193表示在相應位置192處的這些聚焦射束的一次電子的平均入射方向。這些平均方向193按相對于光軸的平均入射角e取向。在一次電子束191相對于光軸120的最大距離處的最大平均角e可以多達40 mrad。
圖1所示場透鏡305例如可以被設計成，使其引入線性聚焦遠心誤差，以使進入物鏡排布結構100的射束路徑不是聚焦遠心射束路徑。這產(chǎn)生了圖6b所示第三階聚焦遠心誤差的相關性從r-0開始，平均入射角0首先經(jīng)過最小的-10 mrad，接著在最大值r處達到最大的+10 mrad。由此，與圖6a所示情況相比，成功地縮減了第三階聚焦遠心誤差的最大值。
圖6b還可以解釋如下在負最大值e(r)所在的內(nèi)部環(huán)形部分195中，入射在物面101上的電子束從光軸發(fā)散(負平均入射角，負最大值6i)，而在包圍內(nèi)部環(huán)形部分195的外部環(huán)形部分196中，入射在物面101上
的一次電子射束相對于光軸會聚(正入射角，最大平均入射角eo)。這種
情況可以由以下比值合適地表達
圖5中的線Cs還表示場曲率的相關性，而線E'是電場強度E沿光軸 120的導數(shù)的相關性。
顯然，當從相對于物面101的大距離處開始時，除了 E'為負和聚焦磁場B增大的區(qū)域以外，其它區(qū)域的場曲率Cs逐漸增大。在E'為負和B 增大的區(qū)域中場曲率Cs的減小有利于減小物面101處的Cs值。
在圖4中，示出了束射管152形狀和束射管152與第一極靴123之間的絕緣部132的示范實施方式。對于最大部分來說，束射管152為向下至下端部具有大致恒定壁厚度的直管。束射管152的下端部由束射管 152的一部分構成，其沿束射管152的徑向外側(cè)方向轉(zhuǎn)折大約180°。下端部被形成為圓輪緣(roimdedrim)，在束射管152的直部的徑向外側(cè)與圓輪緣152'之間保留間隙152"。間隙152"具有大致矩形形狀并且平行于束射管152的直部的壁延伸。間隙152"的寬度(即，沿徑向方向的尺寸) 大約為2mm。圓輪緣152'的截面可以由配合至圓輪緣152'的外表面的圓周的半徑合適地描繪，即，背對束射管152的直部的表面。在圓輪緣152' 的最上部分152'a上，即，最遠離物面101的部分上，圓輪緣152'的表面輪廓可以按圓周C1的半徑描繪，該半徑大約為1.2mm，相鄰部分152'b 按圓周C4的半徑描繪，該半徑大約為llmm，又一相鄰部分152'c按圓周C3的半徑描繪，該半徑大約為3mm，圓輪緣152'的徑向外部下端部 152'd按圓周C5的半徑描繪，該半徑大約為6mm，而圓輪緣152'的徑向內(nèi)部下端部152'e按圓周C2的半徑描繪，該半徑大約為1.2mm。圓輪緣 152'的最上部分152'a與第一極靴123的徑向內(nèi)端部124隔開大約5 mm 的距離k。圓輪緣152'的徑向下端部152'd與設置在第二極靴125上的電極144隔開大約10 mm的距離t3。
束射管152的這種形狀，特別是圓輪緣152'的設計，使得能夠?qū)崿F(xiàn) 有利的電場形狀。具體來說，有效地將光軸120從第一極靴123的內(nèi)端部124的傾斜區(qū)和/或錐形區(qū)分開。在徑向內(nèi)端部124的平行于束射管152的外側(cè)延伸的部分與束射管
152的外側(cè)之間形成的間隔中設置絕緣部件132，該絕緣部件132在該區(qū) 域中具有大約為4 mm的厚度或?qū)挾萾"在第一極靴123的徑向內(nèi)端部 124的直徑幵始增大(第一極靴123的傾斜或錐形部分的開端，另外參見圖2中的面183)的區(qū)域中，絕緣部件132被分成兩個部分132'和132"，并且部分132'進一步沿束射管152的徑向外側(cè)延伸到間隙152"的下端部，而部分132"沿第一極靴123的傾斜部分延伸較短路程。絕緣部件132的這種形狀和排布結構允許從束射管的管狀部分起有效電絕緣第一極靴 123和圓輪緣152'。間隙152"內(nèi)的區(qū)域沒有任何電場，由此有利于避免出現(xiàn)蠕變電流(creeping currents)和表面泄露。第一極靴123的傾斜(或錐形)部分的一部分被電極材料140覆蓋。
圖7例示了根據(jù)本發(fā)明的物鏡排布結構的另一實施方式。遵循圖2 的物鏡排布結構的組件編號。第一極靴123的形狀與圖2示出的實施方式的不同之處在于，沒有設置腔并由此沒有第四極靴，并且由此沒有設置附加的調(diào)節(jié)磁場。而相反，在第一極靴123的上徑向內(nèi)端部124"'與束射管152的絕緣部132之間的空間149中設置有對準部件(未示出)。束射管152的絕緣部132包括幾個子部分132'、 132"(已經(jīng)參照圖4進行了詳細說明)。除了沒有腔124"以外，第一極靴、第二極靴以及第三極靴的排布結構和勵磁線圈及電源的排布結構完全類似于圖2示出的實施方式
中的對應排布結構。在徑向內(nèi)部區(qū)域中，第二磁極靴125加背向物面101 的表面被電極材料144覆蓋，該電極材料144連接至設置在第三極靴163 的面向物面101的表面的徑向內(nèi)部部分上的電極材料144'。第一極靴123 與第二極靴125之間的絕緣部由絕緣樹脂133來設置，該絕緣樹脂133 沿徑向向內(nèi)延伸直到電極材料144的徑向外部邊緣。在第一極靴123內(nèi) 部設置勵磁線圈129的空間經(jīng)由絕緣部件143而與物鏡排布結構的內(nèi)部隔開，該絕緣部件143的一個端部通過螺桿145接合至第一極靴123,其中，在絕緣部件143的所述一個端部與第一極靴123之間的與螺桿相鄰的間隙中設置有墊圈146。在絕緣部件143的另一端部處設置有附加墊圈 146'，絕緣部件143的該端部插入在絕緣樹脂133與第一極靴123的環(huán)形
盤狀部分之間。恰好緊鄰勵磁線圈129的背向物面101的一側(cè)設置有水
冷系統(tǒng)173，該水冷系統(tǒng)173經(jīng)由電絕緣螺桿175接合至第一極靴123的磁軛130。水冷系統(tǒng)173連接至設置在物鏡排布結構102外側(cè)的冷卻水提供部174。由此，在大約大氣壓力的環(huán)境中便利地設置水冷系統(tǒng)。
在第二極靴125和第三極靴163以及磁軛131內(nèi)部形成的間隔中的鑄塑樹脂170中嵌入了勵磁線圈167和冷卻水管線171，以提供與第二極靴125和第三極靴167之間的電絕緣，并且允許在大約大氣壓力的環(huán)境中設置冷卻水提供部172。與鑄塑樹脂170的徑向內(nèi)端部相鄰設置有墊圈 147，該墊圈147還壓在第二極靴125的面向物面101的表面和第三極靴 163的背向物面IOI的表面上，由此，提供壓力密封。
除了允許在大約大氣壓力的環(huán)境中具有水冷排布結構173、 174、 171、 172以外，上述絕緣排布結構的優(yōu)點還在于，它們消除了用于抽空物鏡排布結構內(nèi)部的大間隔的需要。
在屏蔽電極154與第三極靴163的面向物面101的表面之間設置有陶瓷/鑄塑樹脂部件134，以便在第三極靴163與屏蔽電極154之間提供電絕緣，并且提供壓力密封。鑄塑樹脂/陶瓷部件134的徑向內(nèi)端部具有厚度減小的一部分，以使在鑄塑樹脂/陶瓷部件134的薄部分與第三極靴 163的面向物體的表面之間容納墊圈148。鑄塑樹脂/陶瓷部件134和屏蔽電極154接合至與屏蔽電極154對準設置的連接環(huán)部180'，該連接環(huán)部 180'將屏蔽電極連接到另一環(huán)部180。該另一環(huán)部180具有設置在其上的由陶瓷/樹脂材料制成的環(huán)部139，該環(huán)部139又經(jīng)由螺桿179、連接部件 178以及連接部件177連接至鑄塑樹脂/陶瓷部件134和磁軛130，該連接部件177經(jīng)由螺桿176連接至磁軛130。
在圖8中，例示了根據(jù)本發(fā)明的物鏡排布結構的另一實施方式。諸如極靴和束射管的主要組件的主要布局很大程度上對應于前述實施方式。在一方面圖2和7的實施方式與另一方面圖8之間的主要差別通過第一極靴相對于束射管的排布結構來指出。雖然在前述兩個實施方式中，第一極靴123與束射管152電絕緣并且處于地電位，但在圖8示出的實施方式中，第一極靴1501的內(nèi)部部分電連接至束射管1152。具體來說，
束射管1152接合至第一極靴1501的徑向最內(nèi)部分。這種構造具有的優(yōu)
點在于，與前述實施方式相比，易于向束射管1152提供電壓。由此，在
這個實施方式中，第一極靴被設置成和束射管相同的電位。這對束射管
1152的區(qū)域中的電場或磁場沒有有害影響。把第一極靴設置至一電壓使得必需將第一極靴分成連接至束射管1152并且通過絕緣層1503而與第一極靴的第二部分1502電絕緣的內(nèi)部部分1501。為了允許磁通量從第一極靴的內(nèi)部部分1501傳遞至第一極靴的外部部分1502，該內(nèi)部部分1501 包括筒形部分1501A，該筒形部分1501A被設置成面對并且被設置成平行于第一極靴的外部部分1502的筒形部分1502A。另外，第一極靴的內(nèi) 部部分1501包括平坦的環(huán)形部分1501B，該環(huán)形部分1501B沿徑向向外方向連接至筒形部分1501A并且被設置成平行于且面對第二極靴的外部部分的環(huán)形部分1502B，以例如使得能夠?qū)崿F(xiàn)閉合磁路。絕緣層1503沿第一極靴1501的錐形內(nèi)部部分的一部分延伸，并且填充形成在筒形部分 1501A、 1502B以及環(huán)形部分1501B、 1502B之間的間隙。
在圖8中，還示出，第一極靴的內(nèi)部部分1501還包括相對于光軸1120 具有錐開度角a的錐狀部分。
另外，在圖8中還例示了環(huán)繞勵磁線圈1129設置的水冷線路1173。
與前述實施方式的另一差異在于，第二極靴和第三極靴的安裝、對設置在第二極靴與第三極靴之間的勵磁線圈的冷卻，以及對各個不同組件內(nèi)的空間的密封。
勵磁線圈1167在三邊被陶瓷絕緣材料1510包住，并且通過鑄塑樹脂1511將勵磁線圈1167和陶瓷絕緣材料1510固定在第二極靴與第三極靴之間的空間中。該陶瓷絕緣材料1510連接至由導熱材料制成的外環(huán)部，該外環(huán)部又經(jīng)由銅布線連接至第一極靴。為簡化起見，在圖8中沒有示出這種排布結構，但參照圖IO進行了詳細說明。圖8示出了用于保持第二極靴1125和第三極靴1163的安裝結構的一部分。該安裝結構包括設置在第二極靴1125和第三極靴1163的徑向外側(cè)的保持托架1512，該保持托架1512跨越第二極靴1125的上側(cè)和第三極靴1163的下側(cè)。在托架 1512和極靴1163、 1125之間，設置了另一絕緣層1513，該絕緣層1513
沿極靴1163、 1125進一步延伸。托架1512被固定至安裝環(huán)1514。安裝環(huán)1514通過三條金屬線1515保持在適當位置處，該三條金屬線1515經(jīng) 由連接部件1516固定至第一極靴的下部。這種安裝結構允許調(diào)節(jié)極靴 1125、 1163相對于第一極靴和物面的位置。另外，這種安裝結構使得第二極靴1125和第三極靴1163能夠被整體地設置在真空環(huán)境中，由此消除針對抽空兩個極靴1125、 1163內(nèi)的空間的需要，并且消除多個密封部，由此增加操作和安裝的容易度。
在另一方面中，為第一極靴的內(nèi)部部分1501選擇的形狀允許在由該內(nèi)部部分1501形成的空間或孔內(nèi)集成設置在物鏡排布結構上游處的組件，由此減小檢查系統(tǒng)的總空間需求并且改進系統(tǒng)的光學特性。在圖8 示出的實施方式中，示出了射束路徑分離排布結構1400的下部部分，并且按示意和簡化方式將其外側(cè)示出為輪廓1400'。另外，示出了磁場排布結構1407的下部部分。在第一極靴1501的內(nèi)部部分的內(nèi)側(cè)形成了臺階狀突出部1501C，該內(nèi)側(cè)背向物面。上側(cè)與絕緣層1576相接合的保持部件1575被保持并固定至第一極靴的內(nèi)部部分1501的突出部1501C?？?以有利地形成射束路徑分離排布結構的外側(cè)1400'，以使其輪廓對應于由保持部件1575和其上的絕緣層1576形成的輪廓。接著，可以設置射束路徑分離排布結構1400的下半部分，使它與保持部件1575保持隔開，或者另選地使它擱在保持部件1575上(或者相應地擱在絕緣層1576上)。由此，將射束路徑分離排布結構1400的下部部分插入到由第一極靴的筒形部分1501A和環(huán)形部分1501B形成的空間中。由此，射束路徑分離排布結構的下端部、并且具體為磁場排布結構1407的下端部Pl設置在相對于物面1101的第一距離Di處，該第一距離D,小于勵磁線圈1129的上側(cè)P2與物面1101之間的第二距離D2。由此，第一極靴的內(nèi)部部分的錐
狀內(nèi)部下部部分和筒形上部部分容納射束分離排布結構的一部分。
在圖9中，給出了物鏡排布結構100的示范射束路徑分離排布結構 400和簡化實施方式的示意例示圖。包括多個一次電子細束的一次電子束路徑3'進入射束路徑分離排布結構400的第一磁場部分403。磁場部分 403提供使一次電子束路徑向一側(cè)偏轉(zhuǎn)角度ot (具體沿電子行進方向向左偏轉(zhuǎn))的均勻磁場，如在圖9中看到的。
一次電子束路徑3'隨后通過基
本上沒有磁場的漂移區(qū)405，以使一次電子束路徑3'在漂移區(qū)中為直線。接著，一次電子束路徑3'進入磁場區(qū)407，在該磁場區(qū)407中，提供了用于使一次電子束路徑13向右偏轉(zhuǎn)角度j3的均勻磁場。隨后，一次電子束路徑3'進入用于將一次電子細束聚焦到位于物面101中的物體7的表面上的物鏡排布結構100。物鏡排布結構100的軸120和整個系統(tǒng)的光軸z 重合。
物鏡排布結構100包括針對一次電子細束的具有磁聚焦功能的磁透鏡組和具有靜電聚焦功能的靜電透鏡組。例如，此前已經(jīng)參照圖2和8 描述了根據(jù)本發(fā)明的這種靜電透鏡組的可能構造。而且，可以將靜電透鏡設置成，在一次電子碰撞在物體表面7上之前通過用于減速一次電子的電場對一次電子施加減速作用。在對這個圖的描述中引用的靜電透鏡排布結構可以從如上所述的任何合適實施方式中選擇。
設置控制器420用于改變向靜電透鏡排布結構提供的電壓，以使例如可以按大約0.3 keV到2.0 keV的范圍調(diào)節(jié)使一次電子碰撞到物體上的動能，即落地能量。使一次電子通過射束路徑分離排布結構400的動能通常恒定并且依賴于一次電子在物體表面上的落地能量。
可以在同一受讓人的WO 2005/024881 A2 (美國臨時申請第 60/500256號)中找到示出的射束路徑分離排布結構的進一步細節(jié)。本領域技術人員熟悉用于設計和構造如上所示的包括多個磁場區(qū)域的分束器的技術。可以參照US 6040576或"SMART: A Planned Ultrahigh-Resolution Spectromicroscope For BESSY II" by R. Fink et al， Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 84， 1987， pages 231 to 250或"A Beam Separator with Small Aberrations" by H. Mtiller et al， Journal of Electron Microscopy 48 ( 3) ， 1999， pages 191 to 204 。
磁場部分403和407中的磁場強度的絕對值大約相等，并且選擇磁場部分403和407的長度，以使由向左偏轉(zhuǎn)角度a隨后向右偏轉(zhuǎn)角度卩而造成的空間分散大致為零。而且，選擇磁場部分403和407以及漂移區(qū)405，以使射束路徑分離排布結構400對一次電子束路徑3'造成的偏轉(zhuǎn)
在第一階大致共點(stigmatic)并且在第一階大致沒有畸變。由此，可以按高質(zhì)量在物體7的表面上成像圖案。維持這種成像質(zhì)量，而與一次電子落到物體7上的能量大致無關。
通過將二次電子射束路徑4'向右偏轉(zhuǎn)角度y的磁場區(qū)域407來分開包括多個二次電子細束的二次電子射束路徑4'和一次電子射束路徑3'。
從物體7發(fā)出的例如具有范圍在大約0 eV到100 eV的動能的二次電子將被物鏡排布結構100的靜電透鏡排布結構生成的電場加速至取決于控制器420提供的用于調(diào)節(jié)一次電子的落地能量的設定值的動能。由此，依賴于一次電子的落地能量，改變進入磁場區(qū)407的二次電子動能。
因此，將改變由磁場區(qū)407提供的二次電子束路徑4'的偏轉(zhuǎn)角Y。在離開磁場區(qū)407之后，二次電子束路徑在進入另一磁場區(qū)411之前通過基本上沒有磁場的漂移區(qū)409，磁場區(qū)411提供將二次電子束路徑4'進一步向右偏轉(zhuǎn)的均勻磁場。磁場區(qū)411的磁場強度可以通過控制器413來調(diào)節(jié)。在離開磁場區(qū)411之后，二次電子束路徑立即進入提供均勻磁場的另一磁場區(qū)415，該磁場區(qū)415的磁場強度也可以通過控制器413來調(diào) 節(jié)?？刂破?13依賴于一次電子束的落地能量進行操作并且調(diào)節(jié)磁場區(qū) 411和415中的磁場強度，以使一次電子束路徑按分別依賴于一次電子的落地能量和偏轉(zhuǎn)角y的預定位置和預定方向離開磁場區(qū)415。由此，兩個磁場區(qū)411、 415執(zhí)行兩個隨后的射束偏轉(zhuǎn)器的功能，該射束偏轉(zhuǎn)器允許將二次電子束調(diào)節(jié)成在離開磁場區(qū)415時與預定二次電子束路徑4'重合。
控制器413造成的磁場區(qū)411、 415的磁場強度變化導致這些電子光學組件411、 415在二次電子上具有的四極效應的變化。為了補償四極效應的這種變化，在磁場區(qū)415的直接下游處設置有另一磁場區(qū)419。在磁場區(qū)419中，提供了均勻磁場，其磁場強度通過控制器413控制。而且，在磁場區(qū)419的下游處，設置有通過控制器413控制的四極透鏡421，以在補償針對一次電子的不同落地能量的射束路徑時協(xié)同磁場區(qū)419補償由磁場部分411、 415造成的剩余四極效應。
設置在二次電子束路徑中的電子光學組件407、 409、 411、 415、 419 以及421被設置成，使得針對一次電子的落地能量的一個特定設定值，
通過射束路徑分離排布結構400的二次電子在第一階大致共點、在第一
階沒有畸變，以及在第一階中修正色散。對于不同于2kV的其它落地能
量設定值，可以維持這種成像質(zhì)量，然而，色散修正減小至有限的量。
應注意到，物面101的中間圖像形成在磁場部分407、 411、 415以及419的區(qū)域中。因此，中間圖像的位置將沿射束軸依賴于一次電子的落地能量的設定值和二次電子的動能而改變。
在圖10中，示意性例示了整體基于通過具體適用于圖8所示實施方式的固態(tài)材料的冷卻的冷卻系統(tǒng)的實施方式。相同標號指相同組件。在這個實施方式中的勵磁線圈1167實際上被陶瓷、電絕緣層1510包圍所有側(cè)面。勵磁線圈1167和絕緣層1510按環(huán)繞光軸的大致連續(xù)的整圓延伸(除勵磁線圈的貫穿陶瓷絕緣部連接至外部電源的電連接部以外)。由電絕緣材料(在這個實例中，為鑄塑樹脂)制成的另一層1511被設置在勵磁線圈1167的排布結構和陶瓷絕緣部1510的三個側(cè)面上。陶瓷絕緣部1510經(jīng)由連接部件1510A連接至外環(huán)部，該外環(huán)部包括由陶瓷材料制成的環(huán)部1512和由銅制成的包括包住內(nèi)芯1510C的外部陶瓷外殼1510B 的環(huán)部。兩個環(huán)部都被固定至安裝環(huán)1514，該安裝環(huán)1514固定地接合至第二極靴1125和第三極靴1163,并且已經(jīng)參照圖8進行了說明。陶瓷連接部件1510A提供包圍勵磁線圈1167的陶瓷絕緣部1510與銅芯環(huán)1510C 和陶瓷環(huán)1512之間的導熱接觸，用于去除由勵磁線圈1167生成的熱。與由銅制成的芯環(huán)1510C和包圍勵磁線圈1167的陶瓷絕緣部1510相反，連接部件1510A沒有被形成為連續(xù)環(huán)，而是由環(huán)繞與第二極靴1125和第三極靴1163 —體形成并且連接第二極靴1125和第三極靴1163的磁軛的圓周設置的小環(huán)部形成，該小環(huán)部貫穿所述磁軛的第二極靴1125和第三極靴1163的徑向外側(cè)。銅或陶瓷環(huán)1510A到1510C經(jīng)由(未示出)銅線連接至物鏡排布結構的抽空的內(nèi)部的外側(cè)的冷卻系統(tǒng)。該連接例如可以和針對安裝結構在圖8中所示的導線1515和連接片1516類似地設置，并且進一步延伸通過第一極靴，以連接至容納在第一極靴內(nèi)的勵磁線圈的冷卻系統(tǒng)。由此，設置使得易于電絕緣冷卻系統(tǒng)和勵磁線圈的冷卻系統(tǒng)，并且還考慮了用于第二極靴和第三極靴的靈活安裝結構。
在圖11中，按示意性和簡化方式例示了用于調(diào)節(jié)如圖8所示的被安裝環(huán)1514保持的第一極靴和第三極靴的徑向位置的調(diào)節(jié)排布結構。調(diào)節(jié)
螺桿1594容納在安裝環(huán)1514的孔1594'中?？?594'的下端部和由此螺桿 1594的下端部可操作地連接至腔室1595的頂部，該腔室1595包含彼此上下緊接的兩個球1597 (即，上球和下球)和楔狀部件1596，并且該楔狀部件1596的尖銳邊緣1596'被設置在兩個球1597之間。這種排布結構還可以包括配合軸承(counter-bearing),其在圖11中僅就其作用表示為箭頭1598。腔室1595的頂部和螺桿1594進一步連接，以使轉(zhuǎn)動螺桿1594 不僅驅(qū)動螺桿1594進一步進入到安裝環(huán)1514中并且進入到腔室1595中，而且升高安裝環(huán)1514與腔室的底部，以使在轉(zhuǎn)動螺桿1594時，不僅向下推動上球，而且向上推動下球。當兩個球被進一步推動到一起時，它們都將力施加到楔狀部件1596上，使得楔狀部件1596沿徑向方向移動。因為楔狀部件可操作地連接至第二極靴和第三極靴，所以這種徑向移動被轉(zhuǎn)變成第二極靴和第三極靴的徑向移動。相同的原理適用于沿另一方向轉(zhuǎn)動螺桿1594，并且兩個球1597進一步移開，而楔狀部件1596進一步移動到腔室中，再次影響極靴的徑向移動。
圖12示意性示出的實施方式很大程度上對應于圖8所示的實施方式，其不同之處在于，圖12所示實施方式包括加熱系統(tǒng)。示出的加熱系統(tǒng)包括加熱線圈1199，該加熱線圈設置在第二勵磁線圈1167內(nèi)部。該加熱線圈1199包括由與第二勵磁線圈1167的導線相同的材料制成的幾個導線繞組，并且與形成第二勵磁線圈1167的導線相鄰地設置。加熱線圈 1199連接至電源PS并且被控制單元Cl控制，該控制單元Cl根據(jù)第二極靴1125和第三極靴1163的溫度和向第二勵磁線圈1167提供的勵磁電流來調(diào)節(jié)電源PS向加熱線圈1199提供的電流。第二極靴1125和第三極靴1163的溫度通過溫度傳感器Tl和T2測量，該溫度傳感器Tl和T2 向控制單元C2提供測量出的溫度的數(shù)據(jù)。向第二勵磁線圈1167提供的勵磁電流通過控制單元C3控制。控制單元C2和C3向加熱系統(tǒng)的控制單元Cl提供第二極靴1125和第三極靴1163的溫度數(shù)據(jù)以及向第二勵磁線圈1167提供的勵磁電流的數(shù)據(jù)，該控制單元Cl基于提供的數(shù)據(jù)來計算要向加熱線圈1199提供的勵磁電流?？刂茊卧狢1、 C2、 C3可以是單
一控制單元的部分。由此，極靴和物鏡排布結構內(nèi)部的環(huán)境可以保持在恒溫并且維持恒定環(huán)境。
在圖13中，示出了圖8所示實施方式的細節(jié)，以例示形成在第二極靴1125與第三極靴1163的內(nèi)表面之間的角度。第二極靴1125具有面對第三極靴1163的表面1125S，而第三極靴1163具有面對第二極靴1125 的表面1163S。在圖13中環(huán)繞光軸1120的表示為IPR1的第一環(huán)形部分中，第二極靴1125和第三極靴1163的表面1125S和1163S在它們之間形成大約為9°的角卩,。在圖13中環(huán)繞光軸1120的表示為IPR2的第二環(huán) 形部分中，第二極靴1125和第三極靴1163的表面1125S和1163S在它們之間形成大約為！0。的角卩2。在圖13中環(huán)繞光軸1120的表示為IPR3 的第三環(huán)形部分中，第二極靴1125和第三極靴1163的表面1125S和1163S 在它們之間形成大約為15°的角(33。由此，結合第二極靴1125和第三極靴1163相對于物體7的小角度，實現(xiàn)了極靴的相對較寬且平坦的排布結構，由此實現(xiàn)了整個物鏡排布結構的相對較寬且平坦的排布結構。
雖然還參照本發(fā)明的具體實施方式
對本發(fā)明進行了描述，但顯見的是，本領域技術人員將清楚許多另選例、修改例以及變型例。因此，在此闡述的本發(fā)明的示范實施方式旨在例示而非以任何方式限制。在不脫離如所附權利要求中限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對本發(fā) 明進行各種改變。
權利要求
1、一種物鏡排布結構，該物鏡排布結構包括第一極靴、第二極靴以及第三極靴，其中，所述第一極靴、所述第二極靴以及所述第三極靴相對于對稱軸大致旋轉(zhuǎn)地對稱，其中，所述第一極靴、所述第二極靴以及所述第三極靴設置在所述物鏡排布結構的物面的同一側(cè)，其中，所述第一極靴的徑向內(nèi)端部設置在相對于所述第二極靴的徑向內(nèi)端部的一距離處以形成第一間隙，并且其中，所述第三極靴的徑向內(nèi)端部設置在相對于所述第二極靴的徑向內(nèi)端部的一距離處以形成第二間隙；第一勵磁線圈，該第一勵磁線圈用于在所述第一間隙中生成聚焦磁場；第二勵磁線圈，該第二勵磁線圈用于在所述第二間隙中生成補償磁場；第一電源，該第一電源用于向所述第一勵磁線圈提供勵磁電流；以及第二電源，該第二電源用于向所述第二勵磁線圈提供勵磁電流；其中，所述第一電源和所述第二電源被設置成按如下方式生成所述勵磁電流，即，使得所述第一勵磁線圈在所述第二極靴中生成的磁通量與所述第二勵磁線圈在所述第二極靴中生成的磁通量按同一方向取向。
2、根據(jù)權利要求1所述的物鏡排布結構，其中，所述第一電源被設置成按如下方式生成所述勵磁電流，即，使得在所述物面上且環(huán)繞所述對稱軸的區(qū)域中的磁場大致為零。
3、根據(jù)權利要求1或2所述的物鏡排布結構，所述物鏡排布結構還包括第四極靴，該第四極靴相對于所述對稱軸大致旋轉(zhuǎn)地對稱，其中，在所述第四極靴與所述第一極靴之間形成有第三間隙，并且其中，所述第三間隙相比于所述第一間隙設置在相對于所述物面更遠的距離處；和第三勵磁線圈，該第三勵磁線圈用于在所述第三間隙中生成調(diào)節(jié)磁場。
4、根據(jù)權利要求1到3中的一項所述的物鏡排布結構，其中，所述第二極靴和所述第三極靴彼此電連接，并且其中，所述第一極靴通過絕緣層而與所述第二極靴和所述第三極靴電絕緣。
5、根據(jù)權利要求4所述的物鏡排布結構，其中，所述絕緣層設置在和所述第一極靴一體形成的外筒形部分與由所述第二極靴和所述第三極靴形成的磁軛之間。
6、根據(jù)權利要求4或5所述的物鏡排布結構，其中，所述絕緣層設置在和所述第一極靴一體形成的外環(huán)形盤狀部分與所述第二極靴的外部部分之間。
7、根據(jù)權利要求4所述的物鏡排布結構，其中，所述第一極靴包括內(nèi)部部件和外部部件，并且所述內(nèi)部部件和所述外部部件通過絕緣層彼此電絕緣。
8、根據(jù)權利要求7所述的物鏡排布結構，其中，所述絕緣層設置在所述第一極靴的所述外部部件與所述第二極靴的外部部分之間。
9、根據(jù)權利要求7或8所述的物鏡排布結構，其中，所述第一極靴的所述外部部件被設置成容納所述第一勵磁線圈，并且其中，所述第一極靴的所述內(nèi)部部件包括向所述對稱軸延伸的大致錐形部分。
10、根據(jù)權利要求7所述的物鏡排布結構，其中，所述外部部件具有大致環(huán)形形狀。
11、根據(jù)權利要求1到10中的一項所述的物鏡排布結構，其中，所述第一間隙是大致軸向間隙，而所述第二間隙是大致徑向間隙。
12、根據(jù)權利要求ll所述的物鏡排布結構，其中，所述第三極靴的所述徑向內(nèi)端部和所述第二極靴的所述徑向內(nèi)端部設置在與所述物面大致平行地延伸的大致同一平面中。
13、根據(jù)權利要求11或12所述的物鏡排布結構，其中，所述第三極靴的所述徑向內(nèi)端部和所述第二極靴的所述徑向內(nèi)端部被設置成比所述第一極靴的所述徑向內(nèi)端部更接近于所述物面。
14、根據(jù)權利要求1到13中的一項所述的物鏡排布結構，所述物鏡排布結構還包括加熱系統(tǒng)，所述加熱系統(tǒng)設置在所述第一勵磁線圈和所述第二勵磁線圈中的至少一個勵磁線圈內(nèi)，所述加熱系統(tǒng)包括設置在所述第一勵磁線圈和所述第二勵磁線圈中的所述至少一個勵磁線圈的鄰域中的加熱線圈，和用于控制并調(diào)節(jié)流過所述加熱線圈的電流的控制部。
15、根據(jù)權利要求14所述的物鏡排布結構，其中，所述控制部被設置成，根據(jù)流過所述第一勵磁線圈和所述第二勵磁線圈中的所述至少一個勵磁線圈的電流、所述第三極靴的溫度以及所述第二極靴的溫度中的至少一個，來調(diào)節(jié)流過所述加熱線圈的電流。
16、一種物鏡排布結構，該物鏡排布結構包括物體安裝部，該物體安裝部用于把要處理的物體安裝在物面中，所述物體安裝部具有用于向所述物體提供電壓的電連接器；第一極靴和第二極靴，其中，所述第一極靴和所述第二極靴相對于對稱軸大致旋轉(zhuǎn)地對稱，其中，所述第一極靴的徑向內(nèi)端部設置在相對于所述第二極靴的徑向內(nèi)端部的一距離處以在它們之間形成第一間隙，其中，所述第二極靴比所述第一極靴更接近于所述物體安裝部，并且其中，所述第一極靴和所述第二極靴彼此電絕緣；第一勵磁線圈，該第一勵磁線圈用于在所述第一間隙中生成聚焦磁場；束射管，該束射管延伸通過由所述第一極靴的所述徑向內(nèi)端部形成的孔；第一電壓源，該第一電壓源用于向所述束射管提供電壓，以使所述束射管超過地電位至少大約15kV，特別地至少大約30kV，以及特別地至少大約45 kV;第二電壓源，該第二電壓源用于向所述電連接器提供電壓，以使所述電連接器接地或低于地電位至少0.1kV，特別地至少大約15kV，特別地至少大約30kV，以及特別地至少大約45kV。
17、根據(jù)權利要求16所述的物鏡排布結構，所述物鏡排布結構還包括第三電壓源，該第三電壓源用于向所述第二極靴提供電壓，以使所述第二極靴的電位超出所述電連接器的電位大約0.1 kV到大約10kV。
18、根據(jù)權利要求n所述的物鏡排布結構，其中，所述第三電壓源是可調(diào)電壓源。
19、根據(jù)權利要求16到18中的一項所述的物鏡排布結構，其中，所述束射管與所述第一極靴電絕緣。
20、根據(jù)權利要求19所述的物鏡排布結構，其中，所述第一極靴大致設置在地電位。
21、根據(jù)權利要求17所述的物鏡排布結構，其中，所述第三電壓源連接至所述電連接器和所述第二極靴。
22、根據(jù)權利要求17所述的物鏡排布結構，所述物鏡排布結構還包括第三極靴，該第三極靴具有設置在相對于所述第二極靴的所述徑向內(nèi)端部的一距離處以形成第二間隙的徑向內(nèi)端部，其中，所述第一極靴通過絕緣層而與所述第二極靴和所述第三極靴電絕緣。
23、根據(jù)權利要求22所述的物鏡排布結構，其中，所述絕緣層設置在所述第一極靴的外部部分與所述第二極靴的外部部分之間。
24、根據(jù)權利要求23所述的物鏡排布結構，其中，所述第一極靴包括內(nèi)部部件和外部部件，所述外部部件包括所述外部部分，并且所述內(nèi) 部部件和所述外部部件通過絕緣層彼此電絕緣。
25、根據(jù)權利要求24所述的物鏡排布結構，其中，所述第一極靴的所述外部部件被設置成容納所述第一勵磁線圈，并且其中，所述第一極靴的所述內(nèi)部部件包括向所述對稱軸延伸的大致錐形部分。
26、根據(jù)權利要求24或25所述的物鏡排布結構，其中，所述第一極靴的所述內(nèi)部部件與所述束射管相鄰設置并且與所述束射管電連接。
27、一種物鏡排布結構，該物鏡排布結構包括第二極靴和第三極靴，其中，所述第二極靴和所述第三極靴相對于對稱軸大致旋轉(zhuǎn)地對稱，其中，所述第二極靴和所述第三極靴設置在所述物鏡排布結構的物面的同一側(cè)，其中，所述第三極靴的徑向內(nèi)端部設置在相對于所述第二極靴的徑向內(nèi)端部的一距離處以形成第二間隙，其中，所述第二極靴和所述第三極靴彼此電連接；第二勵磁線圈，該第二勵磁線圈用于在所述第二間隙中生成磁場；以及第二電源，該第二電壓用于向所述第二勵磁線圈提供勵磁電流，其中，所述第二電源大致處于地電位，第三電壓源，該第三電壓源用于向所述第二極靴提供電壓，以使所述第二極靴處于與所述第二勵磁線圈的電位相差大于大約15kV、特別地大于20 kV、特別地大于25 kV以及特別地大于30 kV的電位。
28、稂據(jù)權利要求27所述的物鏡排布鍤構，所述物鏡排布結構還包括第一極靴，其中，所述第一極靴相對于所述對稱軸大致旋轉(zhuǎn)對稱，其中，所述第一極靴設置在所述物鏡排布結構的物面的與所述第二極靴和所述第三極靴相同的一側(cè)，其中，所述第一極靴的徑向內(nèi)端部設置在相對于所述第二極靴的所述徑向內(nèi)端部的一距離處以形成第一間隙，并且其中，所述第一極靴與所述第二極靴和所述第三極靴電絕緣，其中，所述第三電壓源還被設置成向所述第二極靴提供所述電壓，以使所述第二極靴處于與所述第一極靴的電位相差大于大約15 kV、特別地大于20 kV、特別地大于25 kV以及特別地大于 30kV的電位；和第一勵磁線圈，該第一勵磁線圈用于在所述第一間隙中生成磁場。
29、根據(jù)權利要求27或28所述的物鏡排布結構，所述物鏡排布結構還包括冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)具有冷卻介質(zhì)提供部，該冷卻介質(zhì)提供部用于向所述第二勵磁線圈提供冷卻介質(zhì)，其中，所述冷卻介質(zhì)提供部大致處于地電位。
30、一種物鏡排布結構，該物鏡排布結構包括第二極靴和第三極靴，其中，所述第二極靴和所述第三極靴相對于對稱軸大致旋轉(zhuǎn)地對稱，其中，所述第二極靴和所述第三極靴設置在所述物鏡排布結構的物面的同一側(cè)，其中，所述第三極靴的徑向內(nèi)端部設置在相對于所述第二極靴的徑向內(nèi)端部的一距離處以形成第二間隙，其中，所述第二極靴和所述第三極靴彼此電連接；第二勵磁線圈，該第二勵磁線圈用于在所述第二間隙中生成磁場，其中，所述第二勵磁線圈包括多個絕緣導線繞組，并且其中，設置有至少一個其它絕緣層以相對于所述第二極靴和所述第三極靴中的至少一個支承所述第二勵磁線圈；以及第三電壓源，該第三電壓源用于向所述第二極靴提供電壓，以使所述第二極靴處于與補償線圈的電位相差大于大約15 kV、特別地大于20 kV、特別地大于25 kV、特別地大于30 kV以及特別地大于45 kV的電位。
31、根據(jù)權利要求30所述的物鏡排布結構，所述物鏡排布結構還包括第一極靴，其中，所述第一極靴相對于所述對稱軸大致旋轉(zhuǎn)地對稱，其中，所述第一極靴設置在所述物鏡排布結構的物面的與所述第二極靴和所述第三極靴相同的一側(cè)，其中，所述第一極靴的徑向內(nèi) 端部設置在相對于所述第二極靴的所述徑向內(nèi)端部的一距離處以形成第一間隙，并且其中，所述第一極靴與所述第二極靴和所述第三極靴電絕緣，其中，所述第三電壓源還被設置成向所述第二極靴提供所述電壓，以使所述第二極靴處于與所述第一極靴的電位相差大于大約15 kV、特別地大于20 kV、特別地大于25 kV以及特別地大于 30kV的電位；和第一勵磁線圈，該第一勵磁線圈用于在所述第一間隙中生成磁場。
32、根據(jù)權利要求30或31所述的物鏡排布結構，所述物鏡排布結構還包括冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)具有冷卻介質(zhì)提供部，該冷卻介質(zhì)提供部用于向所述第二勵磁線圈提供冷卻介質(zhì)。
33、一種物鏡排布結構，該物鏡排布結構包括物體安裝部，該物體安裝部用于把要處理的物體安裝在物面中，所述物體安裝部具有用于向所述物體提供電壓的電連接器；第三極靴，該第三極靴相對于對稱軸大致旋轉(zhuǎn)對稱，其中，所述第三極靴相對于所述對稱軸橫向延伸；第三電壓源，該第三電壓源用于向所述第三極靴提供電壓，以使所述第三極靴處于與所述電連接器的電位相差大約0.1 kV到10 kV的電位，以及屏蔽電極，該屏蔽電極與所述第三極靴電絕緣并且設置在所述第三極靴與所述物體安裝部之間。
34、根據(jù)權利要求33所述的物鏡排布結構，其中，所述屏蔽電極電連接至所述物體安裝部的所述電連接器。
35、根據(jù)權利要求33或34所述的物鏡排布結構，其中，所述屏蔽電極具有大致環(huán)形形狀，其中，所述對稱軸經(jīng)過由所述環(huán)形形狀形成的內(nèi)孔。
36、根據(jù)權利要求33到35中的一項所述的物鏡排布結構，其中，所述第三極靴具有與所述物體安裝部相對的表面，其中，所述第三極靴具有徑向內(nèi)部環(huán)形部分，在該徑向內(nèi)部環(huán)形部分中所述表面按與所述物面相距第一距離且大致平行于所述物面的方式延伸，其中，所述第三極靴具有徑向外部環(huán)形部分，在該徑向外部環(huán)形部分中，所述表面按與所述物面相距第二距離且大致平行于所述物面的方式延伸，其中，所述第二距離大于所述第一距離，其中，所述屏蔽電極具有內(nèi)孔，并且其中，所述第三極靴的所述徑向內(nèi)部環(huán)形部分的徑向外端部沿徑向設置在所述屏蔽電極的所述內(nèi)孔內(nèi)。
37、根據(jù)權利要求36所述的物鏡排布結構，其中，所述徑向外部環(huán) 形部分相對于所述物面按小于30。的角度設置。
38、根據(jù)權利要求36或37所述的物鏡排布結構，其中，所述徑向內(nèi)部環(huán)形部分相對于所述物面按小于20。的角度設置。
39、根據(jù)權利要求36到38中的一項所述的物鏡排布結構，所述物鏡排布結構還包括第二極靴，其中，所述第三極靴的徑向內(nèi)端部和所述第二極靴的徑向內(nèi)端部在它們之間形成間隙，其中，所述第二極靴具有內(nèi)角部分，所述內(nèi)角部分具有面對所述第三極靴的表面，并且其中，所述第三極靴具有角部分，所述角部分具有面對所述第二極靴的表面，其中，彼此面對的所述第三極靴的所述表面和所述第二極靴的所述表面在它們之間形成小于40°的角，特別地形成小于35。的角。
40、根據(jù)權利要求39所述的物鏡排布結構，其中，所述間隙為大致徑向間隙。
41、根據(jù)權利要求39或40所述的物鏡排布結構，其中，所述第二極靴具有徑向內(nèi)部部分，其中，面對所述第三極靴的所述表面相對于所述第三極靴的所述內(nèi)部環(huán)形部分的面對所述第二極靴的所述表面，按大約3°到大約35。之間的角度設置。
42、一種物鏡排布結構，該物鏡排布結構包括物體安裝部，該物體安裝部用于把要處理的物體安裝在物面中；第一極靴和第二極靴，其中，所述第一極靴和所述第二極靴相對于對稱軸大致旋轉(zhuǎn)地對稱，其中，所述第一極靴的徑向內(nèi)端部設置在相對于所述第二極靴的徑向內(nèi)端部的一距離處以形成第一間隙，其中，所述第二極靴比所述第一極靴更接近于所述物體安裝部；第一勵磁線圈，所述第一勵磁線圈用于在所述第一間隙中生成聚焦磁場；束射管，該束射管延伸通過由所述第一極靴的所述徑向內(nèi)端部形成的孔，其中，所述孔從所述孔的直徑為最小直徑的第一平面向設置所述第一極靴的前表面部分的第二平面延伸，其中，所述前表面部分是所述第一極靴的設置得最接近于所述物面的部分，其中，所述孔在所述前表面部分處的直徑為前直徑，其中，所述前直徑與所述最小直徑之差大于大約10 mm，并且其中，所述第一平面與所述第二平面之間的距離大于大約5mm;以及第一電壓源，該第一電壓源用于向所述束射管提供電壓，以使所述束射管處于與所述第二極靴的電位不同的電位。
43、一種帶電粒子束系統(tǒng)，該帶電粒子束系統(tǒng)包括帶電粒子源，該帶電粒子源用于生成帶電粒子束；至少一個射束整形透鏡，該射束整形透鏡被所述帶電粒子穿越；以及物鏡，該物鏡被所述帶電粒子穿越，其中，所述物鏡具有中心軸和與該中心軸相關聯(lián)的物面，其中，在所述物面的帶電粒子入射的每一個位置處，平均入射方向可以被定義為帶電粒子入射在相應位置處所遵循的全部方向的平均；其中，所述至少一個射束整形透鏡和所述物鏡被設置成，使得在所述物面的包圍所述中心軸的環(huán)狀構形內(nèi)部部分內(nèi)的平均入射方向遠離所述中心軸取向，并且使得在所述物面的包圍所述環(huán)狀構形內(nèi)部部分的環(huán) 狀構形外部部分內(nèi)的平均入射方向朝向所述中心軸取向。
44、根據(jù)權利要求43所述的帶電粒子束系統(tǒng)，其中，滿足下面的關系0.5<剛/|0。|<2，其中，0i是在所述環(huán)狀構形內(nèi)部部分內(nèi)的多個位置處的平均入射角中的最大平均角，而e。是在所述環(huán)狀構形外部部分內(nèi)的多個位置處的平均入射角中的最大平均角。
45、根據(jù)權利要求44所述的帶電粒子束系統(tǒng)，其中，le。l〉lmrad。
46、根據(jù)權利要求45所述的帶電粒子束系統(tǒng)，其中，所述外部環(huán)狀構形部分中的平均入射角為所述最大平均角的位置設置在相對于所述中心軸大于30nm的距離處。
47、一種物鏡排布結構，該物鏡排布結構包括物體安裝部，該物體安裝部用于把要處理的物體安裝在物面中，所述物體安裝部具有用于向所述物體提供電壓的電連接器；第一電極，該第一電極設置在相對于所述物面的第一距離處，并且具有第一直徑的孔，該孔和所述物鏡排布結構的中心軸同心；第二電極，該第二電極設置在相對于所述物面的第二距離處，并且設置在所述第一電極與所述物面之間，并且具有第二直徑的孔，該孔和所述中心軸同心；第一電壓源，該第一電壓源連接至所述第一電極，以使所述第一電極相對于所述電連接器處于第一電位；第二電壓源，該第二電壓源連接至所述第二電極，以使所述第二電極相對于所述電連接器處于第二電位，其中，所述第一距離和所述第二距離、所述第一直徑和所述第二直徑以及第一電壓和第二電壓被設置成滿足下面的關系(五1—" <0.3其中， 2.C^+fJ，兵卞，Ei是在所述第一電極相對于所述電連接器處于所述第一電位而所述第二電極處于和所述電連接器相同的電位的情況下所述物面處的電場；E2是在所述第一電極相對于所述電連接器處于所述第一電位而所述第二電極處于和所述第一電極相同的電位的情況下所述物面處的電場。
48、一種粒子光學檢查系統(tǒng)，該粒子光學檢査系統(tǒng)包括-物鏡排布結構，該物鏡排布結構包括第一極靴和第二極靴，其中，所述第一極靴和所述第二極靴相對于對稱軸大致旋轉(zhuǎn)地對稱，其中，所述第一極靴的徑向內(nèi)端部設置在相對于所述第二極靴的徑向內(nèi)端部處的一距離處以形成第一間隙，其中，所述第一極靴具有按相對于所述對稱軸的一角度延伸的內(nèi)部部分，并且其中，所述第一極靴和所述第二極靴彼此電絕緣；第一勵磁線圈，該第一勵磁線圈用于在所述第一間隙的區(qū)域中生成聚焦磁場；束射管，該束射管延伸通過由所述第一極靴的所述徑向內(nèi)端部形成的孔；第一電壓源，該第一電壓源用于向所述束射管提供電壓；所述粒子光學檢查系統(tǒng)還包括射束路徑分離排布結構，所述射束路徑分離排布結構包括至少一個磁場排布結構，其中，所述射束路徑分離排布結構的所述至少一個磁場排布結構的下端部設置在相對于所述物面的第一距離處，并且其中，所述第一勵磁線圈的上端部設置在相對于所述物面的第二距離處，并且其中，所述第一距離比所述第二距離短。
49、根據(jù)權利要求48所述的粒子光學檢查系統(tǒng)，其中，所述第一極靴的所述內(nèi)部部分向所述對稱軸延伸，以使所述第一極靴的所述徑向內(nèi) 端部被設置得比所述第一極靴的所述內(nèi)部部分的徑向外端部更接近于所述物面，并且其中，所述至少一個磁透鏡的所述下端部被設置在由所述第一極靴的所述內(nèi)部部分限定的空間內(nèi)。
50、根據(jù)權利要求48所述的粒子光學檢査系統(tǒng)，其中，所述第一極靴的所述內(nèi)部部分具有大致錐形形狀，并且所述徑向內(nèi)端部被設置得比所述徑向外端部更接近于所述物面，并且其中，所述至少一個磁透鏡的所述下端部設置在由所述第一極靴的所述內(nèi)部部分形成的錐形內(nèi)。
51、根據(jù)權利要求50所述的粒子光學檢查系統(tǒng)，其中，由所述第一極靴的所述內(nèi)部部分形成的所述錐形具有范圍在大約20°到大約70°內(nèi)的錐幵度角。
全文摘要
一種物鏡排布結構(100)包括第一極靴(123)、第二極靴(125)以及第三極靴(163)，每一個極靴都大致旋轉(zhuǎn)對稱。第一極靴(123)、第二極靴(125)以及第三極靴(163)設置在物面(101)的同一側(cè)。第一極靴的一端部(124)與第二極靴(125)的一端部(126)分開以形成第一間隙，并且第三極靴的一端部(164)與第二極靴(125)的一端部(126)分開以形成第二間隙。第一勵磁線圈(129)在第一間隙中生成聚焦磁場，而第二勵磁線圈(167)在第二間隙中生成補償磁場。第一電源(141)和第二電源(169)分別向第一勵磁線圈(129)和第二勵磁線圈(167)提供電流。在第二極靴(125)中生成的磁通量(142)與在第二極靴(125)中生成的磁通量(166)按同一方向取向。
文檔編號H01J37/28GK101379584SQ200680044609
公開日2009年3月4日申請日期2006年11月28日優(yōu)先權日2005年11月28日
發(fā)明者斯特凡·舒伯特, 賴納·克尼佩梅爾申請人:卡爾蔡司Smt股份有限公司;以色列實用材料有限公司

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