粒子束系统及其用于灵活设置单独粒子束的电流强度的用途技术方案

本发明专利技术涉及一种粒子束系统，特别是一种多束粒子显微镜，其中可在不改变结构的情况下灵活并在较大数值范围内设定单独粒子束的电流强度。在此，根据本发明专利技术的粒子束系统包括聚光透镜系统、具有特定前反电极和前多孔径板的前多透镜阵列以及多透镜阵列。该系统包括控制器，其设置成向聚光透镜系统和前反电极提供可调节的激发，使得带电粒子能够以远心方式入射在前多孔径板上。在前多孔径板上。在前多孔径板上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】粒子束系统及其用于灵活设置单独粒子束的电流强度的用途


[0001]本专利技术涉及以多个粒子束工作的粒子束系统。

技术介绍

[0002]就像单光束粒子显微镜一样，多光束粒子显微镜可用于在微观尺度上分析物体。例如，可使用这些粒子显微镜记录表示物体表面的物体影像。以这种方式，例如可以分析表面的结构。在单光束粒子显微镜中，使用带电粒子(例如电子，正电子，μ介子或离子)的单独粒子束来分析物体，而在多光束粒子显微镜中，则使用多个粒子束用于此目的。将多个粒子束(也称为束)同时引导到物体表面上，在此同时，与同一时段内的单光束粒子显微镜相比，可采样并分析显著更大的物体表面积。
[0003]WO 2005/024 881 A2揭示一种电子显微镜系统形式下的多粒子束系统，其使用许多电子束来操作，以便并行使用电子束的集束来扫描要检查的物体。通过将电子源所产生的电子束指引至具有多开口的多孔板，来产生该电子束的集束。电子束的一部分电子撞击该多孔板并由此板吸收，并且电子束的其他部分穿过该多孔板内的开口，如此在电子束在每一开口下游的电子束路径内成形，该电子束的截面由该开口的截面所界定。更进一步，该电子束路径上游内和/或该多孔板下游内所提供合适选取的电场具有该多孔板内每一开口都当成一透镜，让该电子束通过该开口，如此该电子束聚焦在与该多孔板有段距离的平面内。其中形成电子束焦点的平面由下游光学单元成像在要检查的物体的表面上，如此撞击该物体的个别电子束聚焦成为主电子束。在此产生从物体发出的相互作用产物，例如背向散射电子或二次电子，其形成第二电子束并通过另一个光学单元引导至检测器上。在此每一二次电子束都撞击在一分离的检测器元件上，因此由该检测器元件检测到的电子强度提供相应主电子束撞击物体的位置上与该物体有关的信息。主电子束的集束有系统地扫描过物体的表面，以便以传统用于扫描电子显微镜的方式产生该物体的电子显微图像。
[0004]实际上，在所描述多粒子束系统中的粒子光学成像范围内的高分辨率是高度相关的。分辨率取决于物平面中的数值孔径以及各个粒子束的束电流。原则上，由于衍射，以下内容适用于无像差光学单元：物平面的数值孔径越大，分辨率越好，因为这允许在物平面中获得较小的照明点。单个粒子束的束电流越小，分辨率越好。此处，各个粒子束的数值孔径和束电流的值通过成像比例尺紧密相关或彼此关联。像差是影响分辨率的其他因素，这些影响以不同方式取决于数值孔径。在已知工作点上，特别是在指定的束电流下，并在设定系统参数(例如，像差系数、光源的图像表示倍率、束电流)下，在任何情况下样品处的数值孔径都存在一值，其在物体上单个粒子束的光斑大小最小。在此，数值孔径通常仅针对系统的一个工作点进行优化，并且在此，尽管进行了所有计算，但数值孔径对于此工作点可能也不是最佳的。
[0005]因此，希望能够改变多粒子束系统的数值孔径。这将允许在操作期间改进或最佳化分辨率。此外，期望针对特定的工作点并且特别是针对特定的束电流强度来改善或最佳化分辨率，或者相反地，希望针对所要分辨率在较大值范围内连续且尽可能灵活地设定束
电流强度，而不必对多粒子束系统进行结构修改。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术的目的是提供一种粒子束系统，该粒子束系统允许独立地并且在较大的数值范围内，即特别是以简单的方式并且没有对粒子束系统进行结构修改，针对最佳化分辨率设定束电流与数值孔径的相应最佳化。在此，应可能但不是必须改变其他粒子光学参数，例如，入射到样品上时各个粒子束之间的距离(所谓的“间距”)。
[0007]通过专利独立权利要求的主题可实现该目的。根据专利从属权利要求，本专利技术的有利实施例是显而易见的。
[0008]本专利申请案主张申请号为DE 10 2019 005 362.1的德国专利申请案以及申请号为PCT/DE2020/000101的国际专利申请案的优先权，这两申请案揭露的完整内容通过引用方式并入本申请中。
[0009]根据本专利技术的第一方面，后者涉及一种粒子束系统，其包括以下：
[0010]至少一个粒子源，其设置成产生发散的带电粒子束；
[0011]聚光透镜系统，该带电粒子束穿过该透镜系统；
[0012]前多透镜阵列，其中该前多透镜阵列具有含中心开口的预计数电极，该带电粒子束穿过该开口，并且其中该前多透镜阵列具有配置在该预计数电极下游的束路径中的前多孔径板，该前多孔径板布置使得该带电粒子以多种带电单粒子束形式通过该前多孔径板；
[0013]多透镜阵列，其布置在该前多透镜阵列下游的束路径中，其中该多透镜阵列具有含多个开口的多孔径板，该开口由至少一部分带电单独粒子束通过，并且其中该多透镜阵列在该多孔径板下游的束路径中具有反电极，该反电极其上设置有中心开口，基本上有多个单独粒子束穿过该反电极；以及
[0014]控制器，其设置成向该聚光透镜系统和该前反电极提供可调节的激发，使得该带电粒子能够以远心方式入射在该前多孔径板上。
[0015]较佳是，该控制器设置成设定该单独粒子束的电流强度。
[0016]因此，根据本专利技术，提供一种粒子源，尽管也可提供多个粒子源。带电粒子可为例如电子、正电子、μ介子或离子或其他带电粒子。较佳是，带电粒子是例如使用热场发射源(TFE)产生的电子。不过，也可使用其他粒子源。
[0017]该聚光透镜系统可具有一个、两个或多个聚光透镜。较佳是，聚光透镜系统具有双聚光镜。较佳是，聚光透镜系统正好包括两个聚光透镜，更佳是两个磁性聚光透镜。
[0018]在本专利申请的范围内，在一方面多孔径板和另一方面多透镜阵列之间做出语言区分。多孔径板是具有多个开口的板。在此，可将电压施加到整个多孔径板。可能但并非必须如此。在任何情况下，多孔径板中的所有开口均具有统一、整体上相同的电势和磁势。在此专利申请的范围内，多透镜阵列具有基本上彼此平行布置的多个透镜，其屈光力可改变。透镜效应是由多孔径板和反电极的组合所产生，并且透镜的屈光力可改变，特别是通过反电极的不同激发。
[0019]多透镜阵列形成具有多个单独粒子束的粒子束系统核心。在此，多透镜阵列包括多孔径板和反电极。单独粒子束不迟于通过多透镜阵列期间产生，并且该单独粒子束分别聚焦在多透镜阵列的下游。在该处理中产生的焦点对应于粒子源的多个影像，并且随后可
考虑为是初始点或用于后续粒子光学成像的虚拟多源阵列。在此，多透镜阵列的聚焦效果是由多孔径板的上游和下游不同的电场强度所引起，以及反电极的中央开口布置在粒子束路径内多孔径板下游进一步确保该单独粒子束被拉开，或者该单独粒子束的焦点比该多孔径板的各个开口彼此进一步分开。原则上，这些事实是现有技术已知的。
[0020]更进一步，已知在多透镜阵列上游的束路径中布置前多孔径板，然后该前多孔径板用于使单独粒子束成形或将其从带电粒子束中切出。在多透镜阵列的上游布置前多孔径板是有利的，因为多透镜阵列的多孔径板不会由入射其上的粒子充电；然而，根据现有技术的粒子束系统也可在没有该前多孔径板的情况下运行。然而，根据本专利技术，提供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种粒子束系统，具有：至少一个粒子源，其设置成产生发散的带电粒子束；聚光透镜系统，该带电粒子束穿过该聚光透镜系统；前多透镜阵列，其中该前多透镜阵列具有含中心开口的预计数电极，该带电粒子束穿过该开口，并且其中该前多透镜阵列具有配置在该预计数电极下游的束路径中的前多孔径板，该前多孔径板布置成使得该带电粒子以多种带电单独粒子束形式通过该前多孔径板；多透镜阵列，其布置在该前多透镜阵列下游的束路径中，其中该多透镜阵列具有含多个开口的多孔径板，该开口由至少一部分带电单独粒子束通过，并且其中该多透镜阵列具有反电极，该反电极具有位于该多孔径板下游的束路径中的中心开口，该反电极基本上由多个单独粒子束穿过；以及控制器，其设置成向该聚光透镜系统和该前反电极提供可调节的激发，使得该带电粒子能够以远心方式入射在该前多孔径板上。2.如权利要求1的粒子束系统，其中该控制器设置成设定该单独粒子束的电流强度。3.如前述权利要求中任一项的粒子束系统，其中该粒子束系统具有微光学单元，该微光学单元包括该多透镜阵列。4.如权利要求3的粒子束系统，其中该微光学单元包括该前多孔径板。5.如前述权利要求中任一项的粒子束系统，其中该粒子束系统还具有含中心开口的前辅助电极，该前辅助电极布置在该前反电极下游以及该前多透镜阵列上游的束路径中，并且能够通过该控制器而被提供可调节电压。6.如前述权利要求中任一项的粒子束系统，其中该粒子束系统还可具有含中心开口的后辅助电极，该后辅助电极布置在该多透镜阵列下游以及该反电极上游的束路径中，并且能够通过该控制器而被提供可调节电压。7.如权利要求2至3中任一项的粒子束系统，其中该微光学单元具有位于接地电位的框架。8.如前述权利要求中任一项的粒子束系统，其中该聚光透镜系统具有两个聚光透镜。9.如权利要求8的粒子束系统，其中两个聚光透镜都为磁性聚光透镜。10.如权利要求1至8中任一项的粒子束系统，其中该聚光透镜系统具有磁性聚光透镜和静电聚光透镜，其中该静电聚光透镜配置在该磁性聚光透镜下游的束路径中，以及其中能够由该控制器驱动的升压电极布置在该磁性聚光透镜与该静电聚光透镜之间，该静电聚光透镜能够由该升压电极激发。11.如前述权利要求中任一项的粒子束系统，其中该粒子束系统还具有束电流限制多孔径板系统，其包括具有多个开口的束电流限制多孔径...

【专利技术属性】
技术研发人员：S舒伯特，D蔡德勒，G梅塔利迪斯，H弗里茨，R伦克，
申请(专利权)人：卡尔蔡司MultiSEM有限责任公司，
类型：发明
国别省市：