多带电粒子束设备和方法与流程

多带电粒子束设备和方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2019年5月28日提交的美国申请62/853,670和于2020年3月3日提交的美国申请62/984,760的优先权，其通过引用被整体并入本文中。
技术领域
3.本文所提供的实施例公开了一种多射束设备，并且更具体地涉及一种包括具有孔的孔阵列的多射束带电粒子显微镜，该孔阵列被配置为适应射束电流和射束位置的变化并且减轻库仑效应。


背景技术：

4.在集成电路(ic)的制造过程中，未完成或已完成的电路组件被检查，以确保它们根据设计来制造并且没有缺陷。利用光学显微镜或带电粒子(例如电子)束显微镜(诸如扫描电子显微镜(sem))的检查系统能够被采用。随着ic组件的物理大小不断缩小，缺陷检测的准确性和良率变得更加重要。尽管多个电子束可以被用于增加生产量，但探测电流变化的限制可能会限制可靠缺陷检测和分析所期望的成像分辨率，从而导致检测工具不足以满足其期望目的。


技术实现要素：

5.在本公开的一个方面中，公开了一种带电粒子束设备。该带电粒子束设备包括：带电粒子源，被配置为沿着初级光轴生成初级带电粒子束；第一孔阵列，包括第一多个孔，该第一多个孔被配置为从初级带电粒子束生成多个初级子束(beamlet)；聚光透镜，包括能够沿着初级光轴进行调整的平面；以及第二孔阵列，包括第二多个孔，该第二多个孔被配置为生成多个探测子束。多个探测子束中的每个探测子束包括对应初级子束的带电粒子的部分，并且带电粒子的部分至少基于聚光透镜的平面的位置和第二孔阵列的特性来确定。
6.第一孔阵列可以包括被设置在带电粒子源与聚光透镜之间的预子束形成孔阵列。第一孔阵列可以包括被配置为生成轴上子束的轴上孔，该轴上子束入射到第二孔阵列的轴上孔上。第一孔阵列还可以包括被配置为生成离轴子束的离轴孔，该离轴子束入射到第二孔阵列的对应离轴孔上。第一孔阵列的离轴孔可以包括具有圆端和逐渐变窄的宽度的细长孔。第一孔阵列的离轴孔可以包括具有圆端和逐渐变窄的宽度的细长孔，并且具有弯曲形式。离轴孔可以被定向为使得宽度朝着初级光轴逐渐变窄。
7.聚光透镜可以被配置为使离轴子束的部分形成多个探测子束中的对应探测子束。聚光透镜可以被配置为使离轴子束的部分形成多个探测子束中的对应探测子束。第二多个孔可以被配置为确定多个探测子束的大小和形状。第二孔阵列的特性可以包括第二多个孔的大小、形状和布置中的至少一者。聚光透镜可以包括静电透镜、电磁透镜或者电磁复合透镜。
8.第一多个孔可以包括多个离轴孔。多个离轴孔可以包括第一离轴孔与第二离轴孔
重叠的孔，其中第一离轴孔使第二孔阵列能够生成第一离轴探测子束，并且第二离轴孔使第二孔阵列能够生成第二离轴探测子束。第一孔阵列的多个离轴孔中的每个离轴孔可以通过第一孔阵列的衬底材料被分开。第一孔阵列的离轴孔可以是基本圆形的，并且第一孔阵列的轴上孔的面积与离轴孔的面积基本类似。
9.在本公开的另一方面中，公开了一种带电粒子束设备的第一孔阵列。第一孔阵列可以包括第一多个孔，该第一多个孔被配置为从初级带电粒子束生成多个初级子束。多个初级子束中的初级子束的带电粒子的部分形成多个探测子束中的对应探测子束，并且带电粒子的部分至少基于聚光透镜的平面的位置和第二孔阵列的特性来确定，其中第二孔阵列被配置为生成多个探测子束。
10.在本公开的再一方面中，公开了一种使用多射束设备观察样本的方法。该方法可以包括：激活带电粒子源以生成初级带电粒子束；使用第一孔阵列，从初级带电粒子束生成多个初级子束；使用第二孔阵列，生成与多个初级子束相对应的多个探测子束；沿着初级光轴关于第一孔阵列和第二孔阵列调整聚光透镜的平面的位置；以及从多个探测子束生成入射到样本表面上的多个探测斑点，其中多个探测子束中的每个探测子束包括多个初级子束中的对应初级子束的带电粒子的部分，并且其中带电粒子的部分是至少基于聚光透镜的平面的位置和第二孔阵列的特性来确定的。
11.调整聚光透镜的平面的位置可以修改探测子束的特性，该特性包括探测子束的电流。生成多个初级子束可以包括：生成轴上子束和离轴子束。该方法还可以包括：使用聚光透镜，使离轴子束的部分形成多个探测子束中的对应探测子束。
12.在本公开的再一方面中，公开了一种存储指令集的非瞬态计算机可读介质，该指令集由具有第一孔阵列和第二孔阵列的多射束设备的一个或多个处理器可执行。该指令集可以使多射束设备执行使用多射束设备观察样本的方法。该方法可以包括：激活带电粒子源以生成初级带电粒子束；以及沿着初级光轴关于第一孔阵列和第二孔阵列调整聚光透镜的平面的位置，其中第一孔阵列被配置为使用第一多个孔从初级带电粒子束生成多个初级子束，多个初级子束中的初级子束的带电粒子的部分形成对应的探测子束，并且带电粒子的部分至少基于聚光透镜的平面的位置和第二孔阵列的特性来确定。
13.在本公开的再一方面中，公开了一种带电粒子束设备。该带电粒子束设备可以包括：带电粒子源，被配置为沿着初级光轴生成初级带电粒子束；第一孔阵列，包括多个孔集合，该多个孔集合被配置为从初级带电粒子束形成多个初级子束；聚光透镜，被设置在垂直(normal)于初级光轴的平面上；以及第二孔阵列，包括多个孔，该多个孔被配置为生成多个探测子束。多个探测子束中的探测子束与第一孔阵列的孔集合相关联，并且形成探测子束的孔集合中的孔至少基于聚光透镜的特性来确定。
14.第一孔阵列可以包括被设置在带电粒子源与聚光透镜之间的预子束形成孔阵列。第一孔阵列还可以包括被配置为生成轴上初级子束的轴上孔，该轴上初级子束入射到第二孔阵列的轴上孔上。第一孔阵列的轴上孔可以是基本圆形的。第一孔阵列可以包括被配置为生成多个离轴初级子束的多个离轴孔集合，离轴初级子束入射到第二孔阵列的对应离轴孔上。
15.多个离轴孔集合中的集合可以包括沿着弯曲路径而设置的孔。多个离轴孔集合中的集合可以包括具有不同大小的至少两个孔。多个离轴孔集合中的集合可以包括大小被设
置为确定对应初级子束的电流的孔。多个离轴孔集合中的集合可以包括具有均匀间距的孔。多个离轴孔集合中的集合可以包括具有非均匀间距的孔。多个离轴孔集合可以包括具有圆形、矩形、椭圆形或多边形横截面的孔。
16.聚光透镜可以被配置为使多个初级子束中的初级子束形成多个探测子束中的对应探测子束。聚光透镜可以包括静电透镜、电磁透镜或者电磁复合透镜。第二孔阵列可以包括被设置在聚光透镜与物镜之间的射束限制孔阵列。第二多个孔可以被配置为确定多个探测子束的大小和形状。
17.在本公开的再一方面中，公开了一种带电粒子束设备的第一孔阵列。第一孔阵列可以包括多个孔集合，该多个孔集合被配置为从初级带电粒子束形成多个初级子束。多个探测子束中的探测子束与第一孔阵列的多个孔集合中的集合相关联，并且形成探测子束的孔集合中的孔至少基于聚光透镜的特性来确定。
18.在本公开的再一方面中，公开了一种使用多射束设备观察样本的方法。该方法可以包括：激活带电粒子源以生成初级带电粒子束；使用第一孔阵列从初级带电粒子束生成多个初级子束；沿着初级光轴关于第一孔阵列和第二孔阵列调整聚光透镜的平面的位置；以及从多个探测子束生成入射到样本表面上的多个探测斑点。多个探测子束中的探测子束可以与第一孔阵列的孔集合相关联，并且形成探测子束的孔集合中的孔至少基于聚光透镜的特性来确定。
19.调整聚光透镜的平面的位置可以修改探测子束的特性。调整聚光透镜的平面的位置可以修改探测子束的电流。生成多个初级子束可以包括生成轴上初级子束和离轴初级子束。
20.使用多射束设备观察样本的方法还可以包括：使用聚光透镜，使离轴初级子束形成多个探测子束中的对应探测子束。
21.在本公开的再一方面中，公开了一种存储指令集的非瞬态计算机可读介质，该指令集能够由具有第一孔阵列和第二孔阵列的多射束设备的一个或多个处理器执行。该指令集可以使多射束设备执行使用多射束设备观察样本的方法。该方法可以包括：激活带电粒子源以生成初级带电粒子束；以及沿着初级光轴关于第一孔阵列和第二孔阵列调整聚光透镜的平面的位置，其中第一孔阵列被配置为使用多个孔集合从初级带电粒子束生成多个初级子束，多个初级子束中的初级子束形成对应的探测子束，并且形成探测子束的孔集合中的孔至少基于聚光透镜的特性来确定。
22.在本公开的再一方面中，公开了一种带电粒子束设备。该设备可以包括第一孔阵列，该第一孔阵列包括第一多个孔，该第一多个孔被配置为从初级带电粒子束生成多个初级子束。第一多个孔中的孔可以包括：第一孔板，被配置为处于第一电压；以及第二孔板，被配置为处于与第一电压不同的第二电压，用于生成电场，该电场使得能够调整初级带电粒子束的带电粒子的路径。该设备还可以包括第三孔板，该第三孔板被配置为处于与第一电压基本类似的第三电压。该设备还可以包括：聚光透镜，该聚光透镜包括能够沿着初级光轴进行调整的平面；以及第二孔阵列，该第二孔阵列包括第二多个孔，该第二多个孔被配置为生成多个探测子束，其中多个探测子束中的每个探测子束包括对应初级子束的带电粒子的部分，并且带电粒子的部分至少基于聚光透镜的平面的位置和第二孔阵列的特性。
23.第一电压和第三电压可以包括参考电压。第二孔板可以包括带电粒子束偏转器，
该带电粒子束偏转器被配置为响应于电激活来调整带电粒子的路径。带电粒子束偏转器可以包括单极偏转器或多极偏转器。第二孔板的电激活可以包括电压信号被施加以生成电场。带电粒子的路径基于被施加给第二孔板的电压信号的特性来调整。电压信号的特性可以包括极性或幅度。第一多个孔中的孔可以包括第一孔板中的第一孔、第二孔板中的第二孔以及第三孔板中的第三孔，其中第二孔板被设置在第一孔板与第三孔板之间，并且其中第一孔、第二孔和第三孔的几何中心被对准。第一孔和第二孔可以在大小上不同，并且第一孔和第三孔可以在大小上基本类似。
24.第三孔板可以被配置为阻挡带电粒子的部分离开第二孔。第一孔阵列可以包括被设置在带电粒子源与聚光透镜之间的预子束形成孔阵列。第一孔阵列可以包括被配置为生成轴上子束的轴上孔，该轴上子束入射到第二孔阵列的轴上孔上。第一孔阵列包括被配置为生成离轴子束的离轴孔，该离轴子束入射到第二孔阵列中的对应离轴孔上。第一孔阵列的离轴孔可以包括具有圆端和逐渐变窄的宽度的细长孔。第一孔阵列的离轴孔可以包括具有圆端和逐渐变窄的宽度的细长孔，并且具有弯曲形式。离轴孔可以被定向为使得宽度朝着初级光轴逐渐变窄。
25.聚光透镜可以被配置为使离轴子束的部分形成多个探测子束中的对应探测子束。聚光透镜可以被配置为使离轴子束的部分形成多个探测子束中的对应探测子束。第二多个孔可以被配置为确定多个探测子束的大小和形状。第二孔阵列的特性可以包括第二多个孔的大小、形状和布置中的至少一者。聚光透镜可以包括静电透镜、电磁透镜或者电磁复合透镜。
26.第一多个孔可以包括多个离轴孔。多个离轴孔可以包括第一离轴孔与第二离轴孔重叠的孔，其中第一离轴孔使第二孔阵列能够生成第一离轴探测子束，并且第二离轴孔使第二孔阵列能够生成第二离轴探测子束。第一孔阵列的多个离轴孔中的每个离轴孔可以通过第一孔阵列的衬底材料被分开。第一孔阵列的离轴孔可以是基本圆形的，并且第一孔阵列的轴上孔的面积与离轴孔的面积基本类似。
27.在本公开的再一方面中，公开了一种使用带电粒子束设备观察样本的方法。该方法可以包括：激活带电粒子源以生成初级带电粒子束；使用第一孔阵列的第一孔板和第二孔板，从初级带电粒子束生成多个初级子束，其中第一孔板以第一电压进行操作，并且第二孔板以与第一电压不同的第二电压进行操作，用于调整带电粒子离开第一孔板的路径；使用第二孔阵列，生成与多个初级子束相对应的多个探测子束；以及从多个探测子束，生成入射到样本表面上的多个探测斑点。该方法还可以包括：以与第一电压基本类似的第三电压操作第三孔板，其中第一电压和第三电压包括参考电压。该方法还可以包括：通过电激活第二孔板，调整带电粒子的路径，其中电激活第二孔板包括施加电压信号以生成电场。该方法还可以包括：沿着初级光轴关于第一孔阵列和第二孔阵列调整聚光透镜的平面的位置，其中调整聚光透镜的平面的位置修改多个探测子束的特性，并且其中调整聚光透镜的平面的位置修改多个探测子束的电流，并且其中生成多个初级子束包括生成轴上子束和离轴子束。该方法还可以包括：使用聚光透镜，使离轴子束的部分形成多个探测子束中的对应探测子束。
28.在本公开的再一方面中，公开了一种存储指令集的非瞬态计算机可读介质，该指令集能够由具有第一孔阵列和第二孔阵列的多射束设备的一个或多个处理器执行。该指令
集可以使多射束设备执行使用多射束设备观察样本的方法。该方法可以包括：激活带电粒子源以生成初级带电粒子束；使用第一孔阵列的第一孔板、第二孔板和第三孔板，从初级带电粒子束生成多个初级子束，其中第一孔板和第三孔板基本以第一电压操作，并且第二孔板以与第一电压不同的第二电压操作，用于调整带电粒子离开第一孔板的路径；使用第二孔阵列，生成与多个初级子束相对应的多个探测子束；以及从多个探测子束，生成入射到样本表面上的多个探测斑点。
29.在本公开的再一方面中，公开了一种带电粒子束设备。该设备可以包括第一孔阵列，该第一孔阵列包括第一多个孔，该第一多个孔被配置为从初级带电粒子束生成多个初级子束。第一多个孔中的孔可以包括：第一孔板，被配置为处于第一电压；以及第二孔板，被配置为处于与第一电压不同的第二电压，用于在第一孔板与第二孔板之间生成电场；以及第二孔阵列，被配置为从对应的初级子束生成探测子束，其中探测子束的射束电流是可调的。第一孔板与第二孔板之间的电场可以是基本固定的，并且其中射束电流基于第一孔阵列中的第一多个孔中的孔的大小来进行离散调整。第一孔板与第二孔板之间的电场可以是可调的，并且其中射束电流基于第一孔板与第二孔板之间的电场来进行调整。
30.在本公开的再一方面中，公开了一种使用带电粒子束设备观察样本的方法。该方法可以包括：激活带电粒子源以生成初级带电粒子束；使用第一孔阵列的第一孔板和第二孔板，从初级带电粒子束生成多个初级子束，其中第一孔板以第一电压操作，并且第二孔板以与第一电压不同的第二电压操作，用于调整带电粒子离开第一孔板的路径；使用第二孔阵列，从对应初级子束生成探测子束，其中探测子束的射束电流是可调的；以及从探测子束生成入射到样本表面上的探测斑点。该方法还可以包括调整带电粒子的路径，其中调整路径包括基于在第一孔板与第二孔板之间形成的电场来偏转带电粒子。第一孔板与第二孔板之间的电场可以是基本固定的，并且其中调整探测子束的射束电流基于第一孔阵列中的孔的大小。第一孔板与第二孔板之间的电场可以是可调的，并且其中调整探测子束的射束电流包括调整在第一孔板与第二孔板之间的电场。使带电粒子偏转可以由通过施加电压信号以生成电场来电激活第二孔板而引起。该方法还可以包括：以与第一电压基本类似的第三电压操作第三孔板，其中第一电压和第三电压包括参考电压。
31.在本公开的再一方面中，一种非瞬态计算机可读介质存储指令集，该指令集能够由具有第一孔阵列和第二孔阵列的多射束设备的一个或多个处理器执行，以使多射束设备执行方法。该方法可以包括：激活带电粒子源以生成初级带电粒子束；使用第一孔阵列的第一孔板和第二孔板，从初级带电粒子束生成多个初级子束，其中第一孔板以第一电压操作，并且第二孔板以与第一电压不同的第二电压操作，用于调整带电粒子离开第一孔板的路径；使用第二孔阵列，从对应初级子束生成探测子束，其中探测子束的射束电流是可调的；以及从探测子束生成入射到样本表面上的探测斑点。
32.在本公开的再一方面中，公开了一种带电粒子束设备。该设备可以包括：预子束形成孔集合，被配置为从初级带电粒子束形成多个初级子束；以及射束限制孔，被配置为从对应初级子束形成探测子束，其中探测子束的射束电流基于形成初级子束的预子束形成孔集合中的孔的特性来确定。预子束形成孔集合中的孔的特性可以包括孔的大小、形状或位置。探测子束的射束电流可以基于预子束形成孔集合中的孔的大小来进行离散调整。该设备可以包括：多个预子束形成孔集合的第一阵列；以及多个射束限制孔的第二阵列，沿着初级带
电粒子束的初级光轴被设置在第一阵列的下游。形成探测子束的预子束形成孔集合中的孔可以至少基于聚光透镜的特性来确定，其中聚光透镜的特性可以包括聚光透镜的平面沿着初级光轴的位置。聚光透镜的平面的位置变化可以被配置为影响探测子束的射束电流。聚光透镜可以被配置为通过引导初级带电粒子束的部分穿过预子束形成孔集合中的不同孔来影响探测子束的射束电流。位于平面的第一位置的聚光透镜可以被配置为使初级带电粒子束的第一部分穿过预子束形成孔集合中的第一孔以形成第一初级子束；并且位于平面的第二位置的聚光透镜可以被配置为使初级带电粒子束的第二部分穿过预子束形成孔集合中的第二孔以形成第二初级子束。
33.第一阵列可以包括轴上孔，该轴上孔被配置为生成轴上初级子束，该轴上初级子束入射到第二阵列的轴上孔上，并且预子束形成孔集合可以包括多个离轴预子束形成孔，该多个离轴预子束形成孔被配置为生成离轴初级子束，该离轴初级子束入射到第二阵列中的对应的离轴射束限制孔上。离轴预子束形成孔中的每个离轴预子束形成孔可以通过第一阵列的衬底材料被分开。多个离轴预子束形成孔可以沿着弯曲路径进行设置。多个离轴预子束形成孔可以包括具有不同大小的至少两个孔。多个离轴预子束形成孔的大小可以被设置为确定在穿过多个离轴预子束形成孔中的孔时生成的初级子束的射束电流。多个离轴预子束形成孔中的孔可以具有均匀间距或者非均匀间距。
34.通过说明和示例、本发明的某些实施例，本公开的实施例的其他优点将从结合其中陈述的附图进行的以下描述而变得显而易见。
附图说明
35.图1是图示了与本公开的实施例一致的示例性电子束检查(ebi)系统的示意图。
36.图2是图示了与本公开的实施例一致的示例性电子束工具的示意图，该示例性电子束工具能够是图1的示例性电子束检查系统的部分。
37.图3是图示了与本公开的实施例一致的多射束设备中的可调聚光透镜的示例性配置的示意图。
38.图4a至4c是图示了与本公开的实施例一致的图3的多射束设备中的孔阵列上的不同探测电流的示例性带电粒子束分布的示意图。
39.图5a至5c是图示了与本公开的实施例一致的图3的多射束设备中的孔阵列上的不同探测电流的示例性带电粒子束分布的示意图。
40.图6a和6b是图示了与本公开的实施例一致的孔阵列的细长孔的示例性布置的示意图。
41.图7a和7b是图示了与本公开的实施例一致的孔阵列的示例性弯曲孔的示意图。
42.图8a和8b是图示了与本公开的实施例一致的多射束设备中的孔阵列的孔的示例性布置的示意图。
43.图9是图示了与本公开的实施例一致的图3的多射束设备中的射束限制孔阵列的孔的示例性布置的示意图。
44.图10是图示了与本公开的实施例一致的多射束设备中的孔阵列的部分重叠孔的示例性投影的示意图。
45.图11a是图示了与本公开的实施例一致的图10的孔阵列的合并孔的示例性布置的
示意图。
46.图11b是图示了与本公开的实施例一致的图10的孔阵列的孔的示例性布置。
47.图11c图示了与本公开的实施例一致的由图11b的孔形成的子束的斑点大小和射束电流之间的关系。
48.图11d图示了与本公开的实施例一致的图10的孔阵列的孔的示例性布置。
49.图11e是图示了与本公开的实施例一致的有源孔阵列的示例性孔的扩展图。
50.图11f图示了与本公开的实施例一致的图11e的示例性孔的截面图。
51.图12是表示与本公开的实施例一致的使用多射束检查工具观察样本的示例性方法的过程流程图。
52.图13是表示与本公开的实施例一致的使用多射束检查工具观察样本的示例性方法的过程流程图。
53.图14是表示与本公开的实施例一致的使用多射束检查工具观察样本的示例性方法的过程流程图。
具体实施方式
54.现在将详细参照示例性实施例，其示例在附图中图示。以下描述参照附图，其中除非另外表示，否则不同附图中的相同数字表示相同或类似的元件。在示例性实施例的以下描述中陈述的实施方式不表示所有实施方式。相反，它们仅是在所附权利要求中叙述的与所公开的实施例相关的各个方面一致的设备和方法的示例。例如，尽管一些实施例在使用电子束的上下文中描述，但是本公开不被限于此。其他类型的带电粒子束可以被类似地应用。此外，其他成像系统可以被使用，诸如光学成像、光电检测、x射线检测等。
55.电子设备由在称为衬底的硅片上形成的电路构成。许多电路可以被一起形成在同一硅片上，并且被称为集成电路或ic。这些电路的大小已被显着减小，因此更多的电路可以被安装在衬底上。例如，智能电话中的ic芯片可以像缩略图一样小，但可能包括超过20亿个晶体管，每个晶体管的大小小于人类头发大小的1/1000。
56.制造这些极小的ic是复杂、耗时且昂贵的过程，通常涉及数百个单独的步骤。即使在一个步骤中出现误差，也有可能导致成品ic出现缺陷，使其无法使用。因此，制造过程的一个目标是避免这种缺陷，以最大化过程中制造的功能ic的数目，即，提高过程的总体良率。
57.提高良率的一个组成部分是监测芯片制造过程，以确保它生产足够数目的功能集成电路。监测过程的一种方式是在其形成的各个阶段检查芯片电路结构。检查可以使用扫描电子显微镜(sem)执行。sem可以被用于对这些极小的结构进行成像，实际上是拍摄结构的“图片”。该图像可以被用于确定结构是否被正确形成以及它是否在正确的位置形成。如果结构有缺陷，那么过程可以被调整，使缺陷不太可能再次发生。
58.虽然多带电射束粒子成像系统(诸如多射束sem)可以用于增加晶片检查吞吐量，但多射束sem的成像分辨率可能受到库仑相互作用效应的负面影响。为了实现高吞吐量，期望射束包含尽可能多的电子。然而，由于电子之间的排斥性库仑相互作用，很难将大量电子局限在非常小的体积中。而且，这些相互作用可能会加宽射束的宽度，并且改变电子的飞行方向。因此，探测斑点会更大，从而对sem的总体分辨率产生负面影响。因此，为了维持多射
束sem的高分辨率，期望减轻库仑相互作用效应。
59.为了减轻库仑相互作用效应，孔阵列可以被放置在电子源附近，以切掉外围电子或将初级电子束拆分为多个子束。然而，调整探测射束电流以调整分辨率可能会导致通过孔阵列的射束路径发生变化。可能遇到的多个问题中的一个问题是孔阵列的孔可能无法被配置为允许各种大小和位置的射束穿过，同时维持足够小的面积以减轻库仑相互作用效应。
60.此外，因为成像分辨率可能受到库仑相互作用效应的不利影响，所以可能期望维持孔的总体面积的均匀性，尽管它们的形状不均匀，以适应探测射束电流的变化。例如，孔阵列的孔之间的库仑相互作用效应的变化可能会导致同一图像内的区域分辨率的不均匀性，从而影响用户检测和标识缺陷的能力。
61.在常规的sem和多射束sem中，探测电子束的大小或探测斑点大小可以确定成像分辨率。例如，具有高射束电流的大探测斑点可能会导致较差的分辨率，并且具有低射束电流的小探测斑点可能会导致更好的分辨率。由大射束斑点大小造成的成像分辨率差可能部分归因于高电流射束中增强的库仑相互作用效应。
62.在多射束sem工具中可能期望大范围的射束电流，以在晶片检查期间执行各种操作。例如，高电流射束可以被用于对晶片上的大面积执行低分辨率、宏观检查，并且可能期望低电流、高分辨率扫描以在微观或纳米级执行彻底的缺陷调查。在多射束sem中从单个电子源生成大范围射束电流的多种方式中的一种方式可以包括增大电子可以穿过的孔的大小或长度。然而，多个大孔不仅可以增加库仑相互作用效应，而且还可能对孔阵列的机械完整性产生负面影响。因此，可能期望具有一种成像工具，例如多射束sem，其能够提供大范围的射束电流，同时减少库仑相互作用效应并且维持孔阵列的机械完整性。
63.在本公开的一些实施例中，多射束设备可以包括孔阵列，该孔阵列包括多个细长孔，其具有逐渐变窄的宽度并且被配置为生成与初级带电粒子束相关联的多个子束。该设备还可以包括沿着初级光轴的可调平面上的聚光透镜以及第二孔阵列，该第二孔阵列包括被配置为生成探测子束的多个孔。第一多个孔的形状基于与探测子束的可调探测电流相关联的对应子束的路径、聚光透镜的平面的可调性以及第二孔阵列的特性，诸如孔的大小、形状和定位。
64.在本公开的一些实施例中，多射束设备可以包括第一孔阵列，该第一孔阵列包括多个孔集合，被配置为从初级带电粒子束形成多个初级子束。该设备还可以包括第二孔阵列，该第二孔阵列包括多个孔，被配置为生成多个探测子束。探测子束可以与孔集合相关联，并且形成探测子束的孔集合中的孔可以至少基于聚光透镜的特性来确定。
65.为了清晰起见，附图中的组件的相对尺寸可能被夸大。在附图的以下描述内，相同或相似的附图标记指代相同或相似的组件或实体，并且仅相对于单独实施例的差异被描述。如本文使用的，除非另有特别规定，否则术语“或者”涵盖所有可能的组合，除了不可行以外。例如，如果规定组件可以包括a或b，那么除非另有特别规定或不可行，否则该组件可以包括a或b或a和b。作为第二示例，如果规定组件可以包括a、b或c，那么除非另有特别规定或不可行，否则该组件可以包括a或b或c或a和b或a和c或b和c或a和b和c。
66.现在参照图1，图1图示了与本公开的实施例一致的示例性电子束检查(ebi)系统100。如图1所示，带电粒子束检查系统100包括主室10、装载锁室20、电子束工具40和设备前
端模块(efem)30。电子束工具40位于主室10内。虽然描述和附图涉及电子束，但应理解，实施例不被用于将本公开限制于具体的带电粒子。
67.efem 30包括第一装载端口30a和第二装载端口30b。efem 30可以包括(多个)附加装载端口。第一装载端口30a和第二装载端口30b接收包含要被检查的晶片(例如由(多种)其他材料制成的一个或多个半导体晶片)或样本(晶片和样本在下文中被统称为“晶片”)的晶片前开式传送盒(foup)。efem 30中的一个或多个机械臂(未示出)将晶片输送给装载锁室20。
68.装载锁室20被连接至装载/锁定真空泵系统(未示出)，其移除装载锁室20中的气体分子以达到低于大气压的第一压力。在达到第一压力之后，一个或多个机械臂(未示出)将晶片从装载锁室20输送给主室10。主室10被连接至主室真空泵系统(未示出)，其移除主室10中的气体分子以达到低于第一压力的第二压力。在达到第二压力之后，晶片经受电子束工具40的检查。在一些实施例中，电子束工具40可以包括单射束检查工具。在其他实施例中，电子束工具40可以包括多射束检查工具。
69.控制器50可以被电连接至电子束工具40，并且也可以被电连接至其他组件。控制器50可以是被配置为执行带电粒子束检查系统100的各种控制的计算机。控制器50还可以包括被配置为执行各种信号和图像处理功能的处理电路系统。虽然控制器50在图1中被示出为在包括主室10、装载锁室20和efem 30的结构之外，但应理解，控制器50可以是该结构的部分。
70.虽然本公开提供了容纳电子束检查系统的主室10的示例，但应注意，本公开的各个方面在其最广泛的意义上不被限于容纳电子束检查系统的腔室。相反，应理解，前述原理也可以被应用于其他腔室。
71.现在参照图2，图2图示了与本公开的实施例一致的示意图，其图示了可以是图1的示例性带电粒子束检查系统100的部分的示例性电子束工具40。电子束工具40(在本文中也称为设备40)包括电子源101、具有枪孔103的枪孔板171、聚光透镜110、源转换单元120、初级投影光学系统130、样本台(未在图2中示出)、次级光学系统150和电子检测设备140。初级投影光学系统130可以包括物镜131。电子检测设备140可以包括多个检测元件140_1、140_2和140_3。束分离器160和偏转扫描单元132可以被放置在初级投影光学系统130内部。可以了解的是，设备40的其他公知组件可以被适当地添加/省略。
72.电子源101、枪孔板171、聚光透镜110、源转换单元120、束分离器160、偏转扫描单元132和初级投影光学系统130可以与设备100的初级光轴100_1对准。次级光学系统150和电子检测设备140可以与设备40的次级光轴150_1对准。
73.电子源101可以包括阴极、提取器或阳极，其中初级电子可以从阴极发射，并且被提取或被加速以形成初级电子束102，该初级电子束102形成交叉(虚拟或真实的)101s。初级电子束102可以被可视化为从交叉101s发射。
74.源转换单元120可以包括图像形成元件阵列(未在图2中示出)、像差补偿器阵列(未示出)、射束限制孔阵列(未示出)和预弯曲微偏振器阵列(未示出)。图像形成元件阵列可以包括多个微偏振器或者微透镜，以与初级电子束102的多个子束形成交叉101s的多个平行图像(虚拟或真实的)。图2示出了三个子束102_1、102_2和102_3作为示例，并且应理解，源转换单元120可以处理任何数目的子束。
75.聚光透镜110被配置为聚焦初级电子束102。源转换单元102下游的子束102_1、102_2和102_3的电流可以通过调整聚光透镜110的聚焦能力或者通过改变射束限制孔阵列内的对应射束限制孔的径向大小来改变。电流可以通过更改射束限制孔的径向大小和聚光透镜110的聚焦能力来改变。聚光透镜110可以是可调聚光透镜，该可调聚光透镜可以被配置为使得其第一主平面的位置可移动。可调聚光透镜可以被配置为是磁性的，这可能会导致离轴子束102_2和102_3以旋转角度照射源转换单元120。旋转角度可以随可调聚光透镜的第一主平面的聚焦能力或者位置而改变。因此，聚光透镜110可以是抗旋转聚光透镜，该抗旋转聚光透镜可以被配置为在聚光透镜110的聚焦能力被改变的同时保持旋转角度不变。在一些实施例中，聚光透镜110可以是可调的抗旋转聚光透镜，其中当聚光透镜110的第一主平面的聚焦能力和位置被改变时，旋转角度未改变。
76.物镜131可以被配置为将子束102_1、102_2和102_3聚焦到样本190上以用于检查，并且可以在样本190的表面上形成三个探测斑点102_1s、102_2s和102_3s。枪孔板171可以阻挡未使用的初级电子束102的外围电子，以减少库仑相互作用效应。库仑相互作用效应可以扩大探测斑点102_1s、102_2s和102_3s中的每个探测斑点的大小，从而降低检查分辨率。
77.束分离器160可以是维恩滤波器类型的束分离器，其包括生成静电偶极场e1和磁偶极场b1(两者都未在图2中示出)的静电偏转器。如果它们被施加，则由静电偶极场e1施加在子束102_1、102_2和102_3的电子上的力与由磁偶极场b1施加在电子上的力在振幅上相等并且在方向上相反。因此，子束102_1、102_2和102_3可以以零偏转角度直接穿过束分离器160。
78.偏转扫描单元132可以偏转子束102_1、102_2和102_3，以在样本190的表面的区段中的三个小的扫描区域上扫描探测斑点102_1s、102_2s和102_3s。响应于子束102_1、102_2和102_3在探测斑点102_1s、102_2s和102_3s处的入射，三个次级电子束102_1se、102_2se和102_3se可以从样本190发射。每个次级电子束102_1se、102_2se和102_3se可以包括具有能量分布的电子，包括次级电子(能量≤50ev)和背向散射电子(50ev与子束102_1、102_2和102_3的着陆能量之间的能量)。束分离器160可以将次级电子束102_1se、102_2se和102_3se导向次级光学系统150。次级光学系统150可以将次级电子束102_1se、102_2se和102_3se聚焦到电子检测设备140的检测元件140_1、140_2和140_3上。检测元件140_1、140_2和140_3可以检测对应的次级电子束102_1se、102_2se和102_3se，并且生成用于构建样本190的对应扫描区域的图像的对应信号。
79.在一些实施例中，控制器50可以包括图像处理系统，该图像处理系统包括图像获取器(未示出)和存储(未示出)。图像获取器可以包括一个或多个处理器。例如，图像获取器可以包括计算机、服务器、大型主机、终端、个人计算机、任何种类的移动计算设备等或它们的组合。图像获取器可以通过诸如电导体、光纤电缆、便携式存储介质、ir、蓝牙、互联网、无线网络、无线电等或它们的组合的介质被通信地耦合至设备40的电子检测设备140。在一些实施例中，图像获取器可以从电子检测设备140接收信号，并且可以构建图像。图像获取器因此可以获取样本190的图像。图像获取器还可以执行各种后处理功能，诸如生成轮廓，在所获取的图像上叠加指示符等。图像获取器可以被配置为执行对所获取的图像的亮度和对比度等的调整。在一些实施例中，存储可以是存储介质，诸如硬盘、闪存驱动器、云存储、随机存取存储器(ram)、其他类型的计算机可读存储器等。存储可以与图像获取器耦合，并且
可以被用于将扫描的原始图像数据保存为最初图像和后处理图像。
80.在一些实施例中，图像获取器可以基于从电子检测设备140接收的成像信号获取样本的一个或多个图像。成像信号可以对应于用于进行带电粒子成像的扫描操作。所获取的图像可以是包括多个成像区域的单个图像。单个图像可以被存储在存储中。单个图像可以是可以被划分为多个区域的原始图像。区域中的每个区域可以包括包含样本190的特征的一个成像区域。所获取的图像可以包括在时间序列上多次采样的样本190的单个成像区域的多个图像。多个图像可以被存储在存储中。在一些实施例中，控制器50可以被配置为对样本190的相同位置的多个图像执行图像处理步骤。
81.在一些实施例中，控制器50可以包括测量电路(例如模数转换器)，以获得检测到的次级电子的分布。在检测时间窗口期间收集的电子分布数据与入射到晶片表面上的初级子束102_1、102_2和102_3中的每个初级子束的对应扫描路径数据组合可以被用于重构被检查的晶片结构的图像。重构图像可以被用于揭示样本190的内部或外部结构的各种特征，因此可以被用于揭示可能存在于晶片中的任何缺陷。
82.在一些实施例中，控制器50可以控制机动工作台(未示出)以在检查期间移动样本190。在一些实施例中，控制器50可以使机动工作台能够以恒定速度在一个方向上连续移动样本190。在其他实施例中，控制器50可以使机动工作台能够取决于扫描过程的步骤随时间改变样本190的移动速度。在一些实施例中，控制器50可以基于次级电子束102_1se、102_2se和102_3se的图像来调整初级投影系统130或次级投影系统150的配置。
83.虽然图2示出了电子束工具40使用三个初级电子束，但是应理解，电子束工具40可以使用两个或多个数目的初级电子束。本公开不限制设备40中使用的初级电子束的数目。
84.现在参照图3，图3是与本公开的实施例一致的多射束设备300的示意图，其图示了可调聚光透镜110的示例性配置。应理解，多射束设备300可以是带电粒子束检查系统(例如图1的电子束检查系统100)的部分。
85.多射束设备300可以包括电子源101、预子束形成孔机制172、聚光透镜110、物镜131以及包括射束限制孔阵列121和图像形成元件阵列122的源转换单元120。在一些实施例中，电子源101可以被配置为发射初级电子并且形成初级电子束102。在一些实施例中，枪孔板(未示出)可以被配置为阻挡初级电子束102的外围电子以降低库仑效应。在一些实施例中，预子束形成孔机制172进一步切割初级电子束102的外围电子以降低库仑效应。初级电子束102在穿过预子束形成孔机制172之后可以被修整为三个初级电子子束102_1、102_2和102_3(或任何其他数目的子束)。电子源101、枪孔板171、预子束形成孔机制172和聚光透镜110可以与多射束电子束工具300的初级光轴100_1对准。
86.在一些实施例中，源转换单元120可以被提供有射束限制孔阵列121和图像形成元件阵列122。射束限制孔阵列121可以包括射束限制孔121_1、121_2和121_3。尽管图3仅图示了三个孔，但应理解，任何数目的孔可以视情况使用。射束限制孔121_1、121_2和121_3可以限制初级电子束102的子束102_1、102_2和102_3的大小。图像形成元件阵列122可以包括图像形成偏转器122_1、122_2和122_2。偏转器122_1、122_2和122_3可以被配置为通过改变朝向初级光轴100_1的角度来偏转子束102_1、102_2和102_3。在一些实施例中，更远离初级光轴100_1的偏转器可以更大程度地偏转子束。此外，图像形成元件阵列122可以包括多层(未图示)，并且偏转器122_1、122_2和122_3可以被设置在单独的层中。偏转器122_1、122_2和
122_3可以彼此独立地被单独控制。在一些实施例中，偏转器可以被控制，以调整在样本190的表面上形成的探测斑点(例如102_1s、102_2s和102_3s)的间距。如本文所提及的，探测斑点的间距可以被定义为在样本190的表面上的两个紧邻的探测斑点之间的距离。
87.图像形成元件阵列122的位于中心的偏转器可以与多射束设备300的初级光轴100_1对准。因此，在一些实施例中，中心偏转器可以被配置为将子束102_1的轨迹维持为直的。在一些实施例中，中心偏转器可以被省略。然而，在一些实施例中，初级电子源101可能不必与源转换单元120的中心对准。此外，应理解，虽然图3示出了设备300的侧视图，其中子束102_1在初级光轴100_1上，当从不同侧查看时，子束102_1可以偏离初级光轴100_1。即，在一些实施例中，所有子束102_1、102_2和102_3可以离轴。离轴分量可以相对于初级光轴100_1偏移。
88.偏转子束的偏转角度可以基于一个或多个标准来设置。如图3所示，偏转器122_2和122_3可以从初级光轴100_1径向向外或远离(未图示)偏转离轴子束。在一些实施例中，偏转器122_2和122_3可以径向向内或朝向初级光轴100_1偏转离轴子束。子束的偏转角度可以被设置为使得子束102_1、102_2和102_3垂直着陆在样本190上。由于透镜(诸如物镜131)引起的图像的离轴像差可以通过调整穿过透镜的子束的路径来降低。因此，由偏转器122_2和122_3生成的离轴子束102_2和102_3的偏转角度可以被设置为使得探测斑点102_2s和102_3s具有小的像差。子束可以被偏转以便穿过或靠近物镜131的前焦点，以减小离轴探测斑点102_2s和102_3s的像差。在一些实施例中，偏转器可以被设置为使子束102_1、102_2和102_3垂直着陆在样本1上，而探测斑点102_1s、102_2s和102_3s具有小的像差。
89.预子束形成孔机制172可以包括库仑孔阵列。预子束形成机制172的中心孔(在本文中也称为轴上孔)和源转换单元120的中心偏转器可以与多射束设备300的初级光轴100_1对准。预子束形成机制172可以被提供有多个预修整孔(例如库仑孔阵列)172_1、172_2和172_3。预子束形成机制172的中心孔172_1可以与初级光轴100_1对准，并且可以被设置在聚光透镜110上方并且靠近电子源101。在图3中，三个子束102_1、102_2和102_3在初级电子束102穿过三个预修整孔时生成，并且初级电子束102的剩余部分中的大部分被切掉。即，预子束形成机制172可以修整来自初级电子束102的不形成三个子束102_1、102_2和102_3的电子中的大部分。预子束形成机制172可以在初级电子束102进入源转换单元120之前切掉最终将不被用于形成探测斑点102_1s、102_2s和102_3s的电子。通过这种方式，在射束限制孔阵列121之上的库仑效应可以在很大程度上被降低。如在本公开中使用的，“预子束”是指在进入射束限制孔之前具有中间射束电流值的初级子束。在一些实施例中，枪孔板(未示出)可以被设置在电子源101附近以在早期阶段切掉电子，同时预子束形成机制172还可以被设置为进一步切掉多个子束周围的电子。尽管图3展示了预子束形成机制172的三个孔，但应理解，视情况可以有任何数目的孔。
90.在一些实施例中，预子束形成机制172可以被放置在聚光透镜110下方。将预子束形成机制172放置得更靠近电子源101可以更有效地降低库仑效应。在一些实施例中，当预子束形成机制172能够足够靠近源101同时仍可被制造时，枪孔板可以被省略。在一些实施例中，预子束形成机制172可以沿着垂直于初级光轴100_1的平面172p被放置。
91.聚光透镜110可以被配置为是可调的，用于调整子束102_1、102_2和102_3的电流。可调聚光透镜110可以具有垂直于初级光轴100_1的主平面110_2，如图3所图示的。主平面
110_2可以沿着多射束设备300的初级光轴100_1移动。例如，主平面110_2可以进一步远离电子源101移动以降低子束102_1、102_2和102_3的电流，并且主平面110_2可以被移动得更靠近电子源101以增大子束102_1、102_2和102_3的电流。附加地，子束102_1、102_2和102_3的电流可以通过改变射束限制孔阵列121的射束限制孔121_1、121_2和121_3的大小来改变。
92.现在参照图4a至图4c，图4a至图4c图示了与本公开的实施例一致的投影在平面172p上的不同探测电流的示例性带电粒子束分布(例如电子束的分布)的示意图。射束分布(例如pc1、pc2和pc3)表示离开射束限制孔阵列121的子束在平面172p上的虚拟投影。表示射束分布的圆圈将被视为对生成对应探测子束的子束的部分和离开射束限制孔阵列的探测子束的大小的视觉辅助。图4a至4c图示了在包括可调的抗旋转静电聚光透镜的配置中在射束限制孔阵列121下游的子束102_1、102_2和102_3的射束分布，其中当聚光透镜110的主平面110_2的聚焦能力和位置被改变时，旋转角度不改变。应理解，预子束形成机制172的平面172p上的射束分布是仅出于说明性目的而展示的虚拟投影。
93.图4a图示了如被投影在平面172p上的具有高射束电流的子束102_1、102_2和102_3的射束分布，被表示为探测电流3(pc3)。构成射束分布pc3的电子可以标识穿过射束限制孔阵列121的对应孔的子束102_1、102_2和102_3中的每个子束的电子的部分，而子束102_1、102_2和102_3的剩余电子可以被射束限制孔阵列121阻挡。穿过预子束形成机制172的孔的子束的电流可以基于例如聚光透镜110的主平面110_2沿着初级光轴100_1的位置和射束限制孔阵列121的对应孔的大小。例如，相对于图4a所示的射束分布，聚光透镜110的主平面110_2可以更靠近电子源101并且在预子束形成机制172下方，使得射束限制孔阵列121下游的轴上子束102_1以及离轴子束102_2和102_3的射束电流可以是高的。表示pc1和pc2的虚线圆圈仅用于比较说明的目的。
94.图4b图示了投影在平面172p上的具有中等射束电流的子束102_1、102_2和102_3的射束分布，被表示为探测电流2(pc2)。构成射束分布pc2的电子可以标识穿过射束限制孔阵列121的对应孔的子束102_1、102_2和102_3中的每个子束的电子的部分，而子束102_1、102_2和102_3的剩余电子可以被射束限制孔阵列121阻挡。穿过预子束形成机制172的孔的子束的电流可以基于例如聚光透镜110的主平面110_2沿着初级光轴100_1的位置和射束限制孔阵列121的对应孔的大小。例如，相对于图4b所示的子束分布，聚光透镜110的主平面110_2更靠近预子束形成机制172与射束限制孔阵列121之间的距离的中心，导致离开射束限制孔阵列121的轴上子束102_1以及离轴子束102_2和102_3的中等射束电流。在一些实施例中，当射束电流由于聚光透镜110的焦度的变化而改变时，子束分布pc2的位置可以沿着轴(例如x轴)移位。在一些实施例中，子束分布pc2的位置可以在多个轴上改变，例如x轴和y轴。
95.图4c图示了投影在平面172p上的具有低射束电流的子束102_1、102_2和102_3的射束分布，被表示为探测电流1(pc1)。构成射束分布pc1的电子可以标识穿过射束限制孔阵列121的对应孔的子束102_1、102_2和102_3中的每个子束的电子的部分，而子束102_1、102_2和102_3的剩余电子可以被射束限制孔阵列121阻挡。穿过预子束形成机制172的孔的子束的电流可以基于例如聚光透镜110的主平面110_2沿着初级光轴100_1的位置和射束限制孔阵列121的对应孔的大小。例如，相对于图4c所示的子束分布，聚光透镜110的主平面
110_2在预子束形成机制172与射束限制孔阵列之间，但更靠近射束限制孔阵列121，导致离开射束限制孔阵列121的轴上子束102_1以及离轴子束102_2和102_3的低射束电流。应理解，随着射束电流的变化，子束分布pc1的位置可以沿着轴(例如x轴)移位。在一些实施例中，子束分布pc1的位置可以在多个轴上改变，例如x轴和y轴。
96.现在参照图5a至图5c，图5a至图5c图示了与本公开的实施例一致的如在平面172p上投影的不同探测电流的示例性带电粒子束分布(例如电子束的分布)的示意图。图5a至5c图示了在包括可调的电磁聚光透镜的配置中离开射束限制孔阵列121的子束102_1、102_2和102_3的投影射束分布，可调的电磁聚光透镜可以使离轴子束102_2和102_3以旋转角度照射射束限制孔阵列121。旋转角度可以随着聚焦能力或可调聚光透镜110的主平面110_2沿着初级光轴100_1的位置而改变。预子束形成机制172的平面172p上的投影射束分布是仅出于说明性目的而展示的虚拟投影。
97.图5a至图5c图示了具有不同射束电流的子束102_1、102_2和102_3的分布，被表示为pc1、pc2和pc3。穿过预子束形成机制172的孔的子束的电流可以基于例如聚光透镜110的主平面110_2沿着初级光轴100_1的位置和射束限制孔阵列121的对应孔的大小。
98.在将图5a的子束分布pc3分别与图5b和图5c的子束分布pc2和pc1进行比较时，基于聚光透镜110、电子源101和预子束形成机制172的相对定位，子束分布pc3显得更大。例如，当聚光透镜110的主平面110_2更靠近电子源101并且位于预子束形成机制172下方时，与聚光透镜110的主平面110_2更远离电子源101并且更靠近射束限制孔阵列121时相比，子束分布pc3可能显得更大。
99.参照图5b，聚光透镜110的主平面110_2可以更靠近预子束形成机制172和射束限制孔阵列121之间的距离的中心，导致离开射束限制孔阵列121的轴上子束102_1以及离轴子束102_2和102_3具有中等射束电流。具有中等射束电流的射束分布由pc2表示。
100.参照图5c，聚光透镜110的主平面110_2可以更靠近射束限制孔阵列121，导致离开射束限制孔阵列121的轴上子束102_1以及离轴子束102_2和102_3的射束电流更小。具有更小子束电流的射束的投影由pc1表示。
101.在一些实施例中，在包括电磁复合可调聚光透镜的多射束设备300中，子束分布pc1、pc2或pc3的位置可以沿着两个轴(例如x轴和y轴)变化，使得位置可以沿着弯曲路径被追踪，如图5a至5c所图示的。如本文所使用的，子束的位置可以被称为子束的中心轴的位置。
102.现在参照图6a和图6b，图6a和图6b图示了与本公开的实施例一致的预子束形成机制172的孔的示例性布置的示意图。在一些实施例中，如图6a所图示的，预子束形成机制172可以包括轴上孔172_1和诸如172_2和172_3的离轴孔。轴上孔172_1可以被配置为从初级带电粒子束102生成轴上子束102_1。在一些实施例中，轴上孔172_1可以足够大以允许诸如pc1或pc2或pc3的不同大小的子束穿过。在一些实施例中，轴上孔172_1的几何中心可以与初级光轴100_1对准。轴上孔172_1可以具有圆形、椭圆形、基本圆形的横截面或其他适当的横截面。
103.离轴孔172_2和172_3可以被配置为分别生成离轴子束102_2和102_3。如图6a所图示的，离轴孔172_2和172_3可以被配置为允许具有高探测电流的子束穿过，同时维持小的总体孔大小以使库仑效应最小化。例如，一个或多个离轴孔(例如孔172_2和172_3)可以是
椭圆形的，并且沿着主轴逐渐变窄，或者是具有圆端的圆锥截头体，或者是其他适当的形状。在一些实施例中，离轴孔可以沿着轴对称或不对称。
104.在一些实施例中，离开预子束形成机制172的离轴子束102_2可以具有与离轴孔172_2的形状基本类似的形状。基于聚光透镜110的位置和射束限制孔阵列121的孔大小，离开射束限制孔阵列121的孔的子束的分布可以被表示为pc1、pc2或pc3。离开射束限制孔阵列121的离轴子束(诸如离轴子束102_2和102_3)的横截面可以是圆形或基本圆形的。
105.在一些实施例中，如图6b所图示的，预子束形成机制172可以包括轴上孔172_1和八个离轴孔，诸如172_2、172_3、172_4、172_5、172_6、172_7、172_8、172_8和172_9，被配置为从初级电子束102生成九个子束。离轴孔可以围绕轴上孔172_1被对称地布置或者被不对称地布置。每个离轴孔的形状、大小或横截面可以是均匀的。在一些实施例中，离轴孔的形状、大小或横截面可以是不均匀的。虽然图6b图示了九个孔，但是应理解，根据需要可以有任何数目的孔和对应子束。
106.现在参照图7a和图7b，其图示了与本公开的实施例一致的预子束形成机制172的孔的示例性布置的示意图。在一些实施例中，如图7a所图示的，预子束形成机制172可以包括轴上孔172_1和诸如172_2c和172_3c的离轴孔。离轴孔(例如172_2c和172_3c)可以是弯曲的椭圆形，并且可以随着孔接近x
‑
y坐标的原点而逐渐变窄，其中初级光轴100_1基本在原点处穿过x
‑
y平面。在一些实施例中，离轴孔172_2c和172_3c的定向可以基于子束在穿过电磁聚光透镜时的旋转角度和射束限制孔阵列121的孔的位置。在一些实施例中，子束的旋转可以基于聚光透镜的电激发而变化。
107.在一些实施例中，如图7b所图示的，预子束形成机制172可以包括轴上孔172_1和八个离轴孔，诸如孔172_2c、172_3c、172_4c、172_5c、172_6c、172_7c、172_8c和172_9c，被配置为从初级电子束102生成九个子束。离轴孔可以被布置为使得相邻孔之间没有重叠。在一些实施例中，离轴孔的形状、大小、定向或横截面可以是均匀的。在一些实施例中，孔的形状、大小、定向或横截面可以是不均匀的。
108.在一些实施例中，在预子束形成机制172与射束限制孔阵列121之间的区域中的库仑效应可以取决于由预子束形成机制172的孔生成的子束的大小。例如，与轴上子束(例如图6a的102_1)相比，离轴子束(例如图6a的102_2和102_3)可能具有更大的库仑效应，因为非圆形离轴孔(例如图6a的172_2或172_3)的总体面积大于圆形轴上孔172_1的总体面积。轴上和离轴子束之间的库仑效应差异可能会导致图像内的分辨率的差异。例如，与对应于由轴上子束102_1形成的探测斑点的图像区域相比，与由离轴子束102_2和102_3形成的探测斑点相对应的图像区域的分辨率可能更差。图像内的分辨率的差异可能是不期望的，因为它可能会影响用户可靠地分析和检测缺陷的能力。
109.现在参照图8a和图8b，其图示了与本公开的实施例一致的多射束设备300中的预子束形成机制172的孔的示例性布置的示意图。图8a图示了多射束设备300中的三个孔的布置，包括可调的抗旋转静电聚光透镜(例如图3的聚光透镜110)，其中当聚光透镜110的主平面110_2的聚焦能力和位置被改变时，旋转角度不改变。图8b图示了包括可调电磁聚光透镜的多射束设备300中的三个孔的布置，其可以使离轴子束102_2和102_3以旋转角度照射射束限制孔阵列121。旋转角度可以随着聚焦能力或可调聚光透镜110的主平面(例如图3的主平面110_2)沿着初级光轴100_1的位置而改变。
110.如图8a和图8b所图示的，轴上孔172_1的大小可以被扩大，使得轴上孔172_1和离轴孔(例如172_2和172_3)的总体面积的差异被减小，从而使由探测斑点(例如图3的探测斑点102_1s、102_2s和102_3s)生成的图像内的分辨率差异最小化。虽然图8a和图8b图示了圆形轴上孔172_1，包括但不限于椭圆形、多边形、三角形或任何非圆形横截面的其他横截面可以被使用。在一些实施例中，轴上孔172_1的形状和大小可以类似于离轴孔(例如图8a的离轴孔172_2或图8b的离轴孔172_2c)。
111.现在参照图9，图9图示了与本公开的实施例一致的射束限制孔阵列121中的孔的示例性布置。尽管图9图示了九个孔，但射束限制孔阵列121可以包括任何数目的孔。在一些实施例中，射束限制孔阵列121可以包括以规则方式布置的孔，例如具有矩形、圆形、螺旋形、多边形形状等的图案。在一些实施例中，射束限制孔阵列121的孔在形状、大小、横截面或间距或它们的任何组合上可以是均匀的。如本文使用的，具有圆形孔的阵列的间距可以被称为两个紧邻的孔的中心之间的距离。在一些实施例中，射束限制孔阵列121的孔可以被随机布置，并且在形状、大小、横截面或间距或它们的任何组合上可以是不均匀的。
112.在一些实施例中，射束限制孔阵列121的孔的数目可以确定入射在样本表面上并且生成探测斑点的子束的数目。在一些实施例中，射束限制孔阵列121中的孔的数目可以等于、小于或多于预子束形成机制172的孔的数目。
113.在一些实施例中，射束限制孔阵列121可以位于聚光透镜110下方，如图3所图示的。聚光透镜110可以被配置为准直子束102_1、102_2和102_3，使得它们基本平行于初级光轴100_1并且垂直入射到射束限制孔阵列121上。在一些实施例中，聚光透镜110可以准直由图7b的预子束形成机制172的孔172_1至172_9生成的子束，使得子束基本平行于初级光轴100_1并且垂直入射到图9的射束限制孔阵列121上。射束限制孔阵列121的孔的大小可以确定离开源转换单元120的子束的大小，并且最终确定在样本190的表面上生成的探测斑点的大小。
114.现在参照图10，图10图示了与本公开的实施例一致的包括电磁复合聚光透镜和射束限制孔阵列121的多射束设备300中的预子束形成机制172的孔的示例性轮廓。在一些实施例中，射束限制孔阵列121的孔的间距可能太小，使得预子束形成机制172的对应离轴孔可以包括部分重叠的区域1010_1、1010_2、1010_3和1010_4，如图10所图示的。例如，离轴孔1072_3和1072_9可以包括重叠区域1010_1，离轴孔1072_5和1072_8可以包括重叠区域1010_2，离轴孔1072_2和1072_7可以包括重叠区域1010_3，并且离轴孔1072_4和1072_6可以包括重叠区域1010_4。在一些实施例中，重叠区域的形状和大小可以是均匀的，或者形状和大小可以是不均匀的。
115.在一些实施例中，由于基于聚光透镜110的位置与射束限制孔阵列121的孔大小的组合的探测电流的大变化，可能会引起预子束形成机制172的孔分布的重叠。例如，如果聚光透镜被定位为更靠近包括具有小间距的孔的射束限制孔阵列121，则预子束形成机制172的对应孔可以部分重叠(例如重叠区域1010_1)。
116.现在参照图11a，图11a图示了与本公开的实施例一致的预子束形成机制172的部分重叠孔的示例性布置。图11a的预子束形成机制172可以包括轴上孔1172_1和四个离轴合并孔1101c、1102c、1103c和1104c。在一些实施例中，包括图10的重叠区域1010的预子束形成机制172的孔可以被合并，以形成离轴合并孔1101c、1102c、1103c和1104c。例如，离轴孔
1172_3和1172_9可以被合并以形成离轴合并孔1101c，离轴孔1172_5和1172_8可以被合并以形成离轴合并孔1102c，离轴孔1172_2和1172_7可以被合并以形成离轴合并孔1103c，并且离轴孔1172_4和1172_6可以被合并以形成离轴合并孔1104c。
117.在一些实施例中，图11a的轴上孔1172_1的大小可以被相应地调整，以减小离轴合并孔(诸如例如1101c)与轴上孔1172_1的总体面积之间的差异，从而使由于变化的库仑效应引起的图像内的分辨率差异最小化，如关于图8a和图8b所讨论的。
118.现在参照图11b，图11b图示了与本公开的实施例一致的预子束形成机制172b的孔的示例性布置。图11b的预子束形成机制172b可以包括轴上孔1172_1和至少一个离轴孔集合1105c。如图11b所示，在一些实施例中，预子束形成机制172b可以包括多个离轴孔集合1105c。
119.在一些实施例中，预子束形成机制172b可以包括具有多个孔的平面结构。平面结构可以由包括金属、合金、复合材料、半导体等的材料制成。在一些实施例中，该材料可以是电导体或涂覆有导电材料。预子束形成机制172b的孔可以使用包括但不限于机械加工、微机电系统(mems)制造技术、化学蚀刻、激光切割等的技术来形成。
120.在一些实施例中，预子束形成机制172b可以被对准，使得轴上孔1172_1的几何中心与初级光轴100_1重合。轴上孔1172_1的横截面可以是圆形或基本圆形的。在一些实施例中，由轴上孔1172_1形成的轴上初级子束的至少部分可以入射到射束限制孔阵列121的轴上孔上。在一些实施例中，轴上孔1172_1的大小可以被配置为大于或基本类似于射束限制孔阵列121的对应轴上孔的大小。在一些实施例中，射束限制孔阵列121的轴上孔的大小可以确定离开射束限制孔阵列121的探测子束的大小。
121.在多射束sem中，可能期望生成具有大电流范围的多个射束，以允许该工具被用于低分辨率成像以及高分辨率成像。尽管大且连续的电流范围可以通过增大孔的大小来实现，但是，大孔可能会对结构(例如孔阵列)的机械和结构完整性产生负面影响，并且增加库仑相互作用效应等其他问题。可能期望制造能够生成多个射束和大电流范围的孔阵列，同时维持机械和结构完整性。
122.在一些实施例中，预子束形成机制172b可以包括离轴孔集合1105c，该离轴孔集合1105c包括示例性离轴孔1105c_1、1105c_2、1105c_3、1105c_4、1105c_5和1105c_5。与由相当大小的大孔提供的连续电流范围相比，离轴孔集合1105c中的孔可以生成具有离散电流范围的子束。虽然离轴孔集合1105c被示出为包括六个离轴孔，但是要了解的是，视情况可以有任何数目的离轴孔。
123.如图11b所示，预子束形成机制172b可以用于被配置为生成5x5探测子束阵列的设备中。在一些实施例中，每个离轴孔集合1105c和轴上孔1172_1可以与图3的射束限制孔阵列121的对应孔相关联。例如，基于关联，预子束形成机制172b的离轴孔集合的数目可以等于射束限制孔阵列121的离轴孔的数目。要被生成的探测子束的数目以及孔(包括预子束形成机制172b的离轴孔集合1105c和轴上孔)的数目可以基于应用和期望的离散电流设置的数目来确定。例如，7x7孔阵列可以在需要更大电流范围的探测子束的应用中使用，或者3x3孔阵列可以在具有空间限制的应用或工具中使用。
124.多射束设备(例如图1的ebi系统100)中的预子束形成机制172b可以具有本文中所讨论的一些或全部优点等。
125.i.大射束电流范围—可能期望大范围的射束电流，以由多射束sem执行多种操作或功能。射束电流的范围可以通过在离轴孔集合内提供各种大小的孔来扩展，如图11b所图示的，同时减少库仑相互作用效应。
126.ii.增强的结构完整性—离轴孔集合内的孔可以通过预子束形成机制172b的材料被分开，从而维持结构的机械刚度，同时增加用于检查样本的射束电流范围。
127.iii.减少的库仑相互作用效应—库仑相互作用是孔阵列的传输面积的函数，因此对于具有大孔的系统而言会增加。离轴孔集合中的孔能够生成大范围的射束电流，同时减少电子的传输面积，从而减少库仑相互作用效应，因此提高成像分辨率。
128.iv.可制造性—在诸如预子束形成机制172的孔阵列中制造孔可以包括移除材料以形成电子穿过的路径。虽然较大的孔增加了连续电流范围，但由于孔被形成后剩余的支撑材料不足，它们可能会对阵列的可制造性产生负面影响。预子束形成机制172b可以被容易且可靠地制造，因为离轴孔集合内的孔通过预子束形成机制172b被制成的材料被分开。
129.在一些实施例中，离轴孔集合1105c中的离轴孔(例如1105c_1、1105c_2、1105c_3、1105c_4、1105c_5和1105c_6)的大小可能不同。如图11b所图示的，圆形离轴孔的半径可以不同。例如，孔1105c_1的半径可以小于1105c_2的半径，孔1105c_2的半径可以小于孔1105c_3的半径，孔1105c_3的半径可以小于孔1105c_4的半径，孔1105c_4的半径可以小于孔1105c_5的半径，并且孔1105c_5的半径可以小于孔1105c_6的半径。在一些实施例中，离轴孔集合中的至少两个离轴孔的大小可以不同。离轴孔的大小可以确定从离轴孔生成的初级子束的电流，并且不同大小的孔可以允许生成具有更大电流范围的子束。在一些实施例中，离轴孔集合1105c中的离轴孔可以小于、等于或大于射束限制孔阵列121中的对应离轴孔。
130.在一些实施例中，离轴孔集合1105c中的孔的横截面可以是圆形、矩形、基本圆形、椭圆形或多边形等。孔的横截面可以确定由此生成的初级子束的横截面和形状。在一些实施例中，离轴孔集合1105c可以包括具有不同横截面的孔。例如，孔1105c_1和1105c_3可以是圆形的，并且孔1105c_2和1105c_4可以是椭圆形的。
131.在一些实施例中，离轴孔集合1105c中的孔的间距可以是均匀的。在本公开的上下文中，并且在圆形孔的情况下，如图11b所示，间距可以被定义为紧邻孔的几何中心之间的最短距离。在一些实施例中，离轴孔集合1105c中的孔的间距可以是不均匀的。
132.在一些实施例中，离轴孔集合1105c中的孔可以沿着弯曲路径进行设置，如由虚拟路径(例如图11b的路径1172_p1和1172_p2)指示的。指示虚拟路径1172_p1和1172_p2的虚线仅用于说明性目的。应理解，离轴孔集合中的孔沿其而设置的路径的曲率半径可以在离轴孔集合之间变化。还应理解，离轴孔集合(例如图11b的1105c)中的孔可以沿着具有不同曲率半径的多个路径进行设置。在一些实施例中，离轴孔集合1105c中的孔可以沿着直线路径进行设置。在一些实施例中，离轴孔集合1105c中的孔沿其而设置的路径可以基于聚光透镜110的特性。
133.在一些实施例中，离轴孔集合可以与相邻的离轴孔集合相交，使得孔可以对应于多于一个离轴孔集合。例如，孔1105c_8可以对应于沿着路径1172_p1的离轴孔集合和沿着路径1172_p2的离轴孔集合。在一些实施例中，离轴孔集合可以与一个或多个离轴孔集合相交。在一些实施例中，离轴孔集合中的孔可以紧邻于相交的离轴孔集合中的孔来放置，使得
孔的至少部分彼此重叠。
134.应该注意的是，指示离轴孔集合1105c中的孔可以在其内进行设置的边界的弯曲椭圆和锥形椭圆1172_v仅是用于说明性目的的视觉辅助。
135.在一些实施例中，离轴孔集合1105c中的每个孔可以生成入射到聚光透镜110上的初级子束，该聚光透镜110被设置在预子束形成机制172b下游。在一些实施例中，聚光透镜110可以包括可调电磁透镜，其被配置为使初级子束形成离开射束限制孔阵列121的多个探测子束中的对应探测子束。基于聚光透镜110的设置，由离轴孔集合1105c中的孔形成的初级子束可以以旋转角度入射到射束限制孔阵列121的对应孔上。旋转角度可以随着聚焦能力或可调聚光透镜110的主平面110_2沿着初级光轴100_1的位置而改变。例如，如果聚光透镜110被定位为更靠近电子源101，则从孔1105c_6生成的探测子束可以入射到射束限制孔阵列121的对应离轴孔上。如果射束限制孔阵列121的对应离轴孔的大小大于孔1105c_6的大小，那么离开射束限制孔阵列121的对应孔的探测子束的探测电流可以基于预子束形成机制172b的孔1105c_6的大小来确定。备选地，如果射束限制孔阵列121的对应离轴孔的大小小于孔1105c_6的大小，那么离开射束限制孔阵列121的对应孔的探测子束的探测电流可以基于射束限制孔阵列121的孔大小来确定。
136.在一些实施例中，离轴孔集合1105c也可以被称为预子束形成孔集合1105c。对应探测子束的探测电流可以基于预子束形成孔集合1105c中的孔的特性来确定。预子束形成孔集合1105c中的每个孔(例如孔1105c_1至1105_c6)可以被配置为影响探测子束的探测电流。预子束形成孔集合1105c中的孔的特性可以包括但不限于大小、形状或位置等其他布置特性。探测子束的探测电流可以能够基于例如形成初级子束的预子束形成孔集合1105c中的孔的大小进行离散调整。
137.在一些实施例中，沿着初级光轴100_1调整聚光透镜110的位置可以影响或作用于由对应初级子束形成的探测子束的探测电流。作为示例，放置在第一位置的聚光透镜110可以使初级电子束102的第一部分穿过预子束形成孔集合1105c中的孔，以形成具有射束电流值的初级子束，并且放置在不同于第一位置的第二位置的聚光透镜110可以使初级电子束102的第二部分穿过预子束形成孔集合1105c中的不同孔，以形成具有不同射束电流值的不同初级子束，从而影响从对应初级子束形成的探测子束的探测电流。
138.现在参照图11c，图11c图示了探测斑点大小与由离轴孔集合1105c中的孔形成的子束的射束电流之间的关系。如所图示的，大孔(例如孔1105c_6)可以允许更多电子穿过，因此，形成的子束可以具有更大的电流值和更大的斑点大小。小孔(例如图11b的孔1105c_1)可以允许更少的电子穿过，因此，由孔1105c_1形成的子束可以具有更小的电流值和更小的斑点大小。较小的子束可以减少库仑相互作用效应，从而提高成像分辨率。在孔1105c_1至1105c_6具有相同大小的一些实施例中，由孔形成的子束针对孔中的每个孔可以具有不同的电流值。进一步地，由一个孔形成的子束的当前值可以大于或小于沿着虚拟路径由相邻孔形成的子束的当前值。
139.现在参照图11d，图11d图示了与本公开的实施例一致的预子束形成机制172d的孔的示例性布置。与图11b的预子束形成机制172b相比，离轴孔集合1105c可以包括至少一个非圆形孔1105c_7。如图11d所示，孔1105c_7的横截面可以是椭圆形的。具有其他横截面的孔也可以被采用，包括但不限于锥形椭圆、弯曲椭圆、多边形等。
140.在一些实施例中，预子束形成机制172d的孔1105c_7可以被定位为更靠近初级光轴100_1或轴上孔1172_1，使得从孔1105c_7生成的子束的射束电流较低。较大的孔1105c_7可以被用于提供连续的电流范围，同时由于射束电流低而维持低库仑相互作用效应。在一些实施例中，一个或多个离轴孔集合1105c可以包括孔1105c_7。
141.在多射束sem中，可能期望生成具有大电流范围的多个射束，以允许该工具被用于低分辨率成像以及高分辨率成像。尽管大且连续的电流范围可以通过增大孔的大小来实现，但是，除其他问题之外，大孔可能会增加库仑相互作用效应。针对高分辨率应用，虽然较小的孔可能会产生较小的探测斑点，但库仑相互作用效应可能会限制所获得的图像的分辨率。因此，可能期望制造能够在宽电流范围内生成多个射束的孔阵列，同时减少库仑相互作用效应并且提高图像分辨率。
142.减轻库仑相互作用效应的多种方式中的一种方式可以包括使用包括有源孔阵列的预子束形成机制172b。在本公开的上下文中，“有源孔”是指可配置为被电激活的孔或孔组装，使得电场在孔或孔组装内被创建。
143.现在参照图11e，图11e图示了示例性有源孔1105_c6a的扩展图，该有源孔1105_c6a包括顶部孔板1120、有源偏转器1130和底部孔板1140。虽然有源孔1105_c6a被示出为包括三个元件，应理解，视情况可以有更多的元件，诸如间隔层、微透镜。在一些实施例中，顶部孔板1120、有源偏转器1130和底部孔板1140可以被堆叠而没有任何间隔层设置在它们之间。在一些实施例中，有源孔1105_c6a也可以被称为有源孔组装或有源孔堆叠。在一些实施例中，有源孔1105_c6a可以不包括顶部孔板1120，而在其他实施例中，有源孔1105_c6a可以不包括底部孔板1142。
144.在一些实施例中，例如图11b的预子束形成机制172b的孔1105c_6可以包括有源孔。在一些实施例中，预子束形成机制172b的一个或多个离轴孔可以包括有源孔，或者一个或多个离轴孔集合(诸如例如1105c)可以包括有源孔，或者预子束形成机制172b可以包括有源孔阵列。如本文使用的，“有源孔阵列”是指诸如1105_c6a的有源孔阵列。应理解，有源孔阵列可以包括不同大小、横截面、形状、配置或材料的有源孔。
145.在一些实施例中，有源孔1105_c6a可以包括使用包括但不限于机械加工、mems制造技术、化学蚀刻、激光切割、微加工等技术来制造的有源孔组装。基于应用，包括有源孔阵列的预子束形成机制172b可以由导电、半导体或绝缘材料制成。例如，在一些实施例中，有源孔1105_c6a的顶部孔板1120、有源偏转器1130和底部孔板1140可以使用半导体材料来制造，并且间隔层(未在图11e中示出)可以使用电绝缘材料来制造。
146.在一些实施例中，顶部孔板1120可以被配置为基于所期望的电流设置来允许初级电子束102的电子的部分穿过。顶部孔板1120可以包括通过顶部孔板1120被制造的材料被分开的多个离轴孔1122。离轴孔1122可以包括具有但不限于圆形、椭圆形、矩形、细长、非圆形、多边形横截面的孔。预子束形成机制172b的有源孔阵列中的离轴孔1122在大小、间距、横截面等上可以是不均匀的。
147.在一些实施例中，底部孔板1140可以包括多个离轴孔1142，其通过底部孔板1140被制造的材料被分开。离轴孔1142可以包括具有但不限于圆形、椭圆形、矩形、细长、非圆形、多边形横截面的孔。预子束形成机制172b的有源孔阵列中的离轴孔1142在大小、间距、横截面等上可以是不均匀的。在一些实施例中，离轴孔1122的几何中心可以与对应离轴孔
1142的几何中心对准。在一些实施例中，离轴孔1122和对应离轴孔1142的大小可以基本类似。
148.在一些实施例中，顶部孔板1120或底部孔板1140可以被电接地。在本公开的上下文中，电接地是指有源孔1105_c6a中的参考点，施加的电压从该参考点被测量。例如，如果顶部孔板1120或底部孔板1140被电接地并且 100v的电压信号被施加到有源偏转器1130，那么施加到有源偏转器1130的有效电压为 100v。
149.在一些实施例中，有源偏转器1130可以包括单极偏转器或者被配置为被电激活以影响初级电子束102的电子的部分的路径的多极偏转器。虽然图11e图示了双极偏转器，但有源偏转器1130可以视情况包括任何数目的极。有源偏转器1130的极可以沿着基本垂直于初级光轴100_1并且基本平行于顶部孔1120或底部孔板1140的平面被径向布置。在一些实施例中，与离轴孔1122或1142相比，在有源偏转板1130中形成的孔1132可以在大小上更大或相等。
150.尽管离轴孔集合中的孔能够生成大范围的射束电流，同时减小电子的传输面积，从而减少库仑相互作用效应，但针对高分辨率应用可能需要进一步减少库仑相互作用效应。在一些实施例中，有源孔阵列可以被配置为从初级电子束102生成多个离轴子束，同时进一步减少库仑相互作用效应。
151.在一些实施例中，有源偏转器1130可以通过基于包括期望电流设置、图像分辨率或电子偏转或子束大小等的因素将电信号施加到一个或多个极而被电激活。在一些实施例中，电信号可以包括适合使离开离轴孔1122的初级电子束102的电子的部分偏转的电压信号。在一些实施例中，基于期望的子束特性，有源偏转器1130的一个或多个极可以被电接地，有源偏转器1130的一个或多个极可以被电激活，或者它们的组合。
152.在一些实施例中，底部孔板1140可以包括与对应的离轴孔1132或对应的离轴孔1122对准的孔1142。与有源偏转板1130的孔1132相比，孔1142的大小可以更小。在一些实施例中，孔1142可以被配置为阻挡被偏转的电子离开孔1132，由此生成包括更少电子的子束，从而减少所生成的子束内的库仑相互作用效应。
153.在一些实施例中，设备300可以包括图11b的预子束形成机制172b，预子束形成机制172b包括一个或多个离轴有源孔集合，诸如1105c，并且设备300还可以包括图3的射束限制孔阵列121。有源孔1105_c6a可以被配置为从初级电子束102生成离轴初级子束(例如图2的子束102_2)。在一些实施例中，例如射束限制孔121_2可以被配置为接收子束102_2，并且从对应的初级子束生成具有关联的射束电流的探测子束。探测子束的关联射束电流可以能够至少基于离轴孔1122的大小或者顶部孔板1120与有源偏转器1130之间的电场或两者来调整。
154.在一些实施例中，探测子束的关联射束电流可以在离散范围内可调。例如，离轴有源孔集合1105_ca(未图示，但在一些实施例中类似于图11b的1105c)可以包括多个离轴有源孔(1105_c1a、1105_c2a、1105_c3a、1105_c4a、1105_c5a和1105_c6a，未图示，但在一些实施例中类似于1105c_1至1105c_6)。一个或多个离轴有源孔的大小、形状或横截面可以不同。离轴孔的大小可以确定射束的大小或穿过的电子数目，从而允许基于射束被引导穿过的离轴有源孔的大小来调整射束电流。应理解，根据需要，离轴有源孔集合1105_ca可以包括更少或更多的有源孔。
155.在一些实施例中，施加到有源偏转器1130的电压信号可以是固定的或基本固定的。由于施加到顶部孔板1120和有源偏转器1130的固定电压信号而形成的电场可以是固定的或基本固定的。在这种情况下，探测子束的射束电流可以至少基于离轴孔1122的所选孔大小来调整。在一些实施例中，所选的离轴孔1122可以基于包括但不限于材料、期望分析、解决方案反馈等因素来预确定或动态确定。
156.在一些实施例中，施加到有源偏转器1130的电压信号可以是可调的。由于施加到有源偏转器1130的可调电压信号而形成的电场可以是可调的。在这种情况下，探测子束的射束电流可以基于顶部孔板1120与有源偏转器1130之间的电场来确定。由施加在顶部孔板1120与有源偏转器1130之间的电压信号的差异形成的电场可以使穿过有源孔1105_c6a的带电粒子(例如电子)中的带电粒子的部分的路径偏转，使得外围电子中的一些外围电子可以被底部孔板1140阻挡。由于来自电场的偏转和外围电子的阻挡，所形成的初级子束可以包含较少的电子，因此，所形成的对应探测子束的射束电流可以被减少。
157.在一些实施例中，通过选择有源孔1105_c6a的孔1122的大小，或者通过调整施加到顶部孔板1120和有源偏转器1130的电压信号的差异来调整有源孔1105_c6a中的电场，或者通过选择被配置为基于允许穿过的子束的大小来生成探测子束的射束限制孔阵列121的孔，或它们的组合，探测子束的射束电流可以被调整。
158.现在参照图11f，图11f图示了与本公开的实施例一致的有源孔1105_c6a的截面图。如图11f所图示的，初级电子束102的部分可以通过顶部孔板1120的孔1122进入有源孔1105_c6a，并且子束102_aa可以通过底部孔板1140的孔1142离开有源孔1105_c6a。在一些实施例中，有源偏转器1130可以被电激活以使初级电子束102的外围电子偏转，使得它们可以被底部孔板1140阻挡。外围电子的偏转可以基于施加到有源偏转器1130的电信号的特性来确定。电信号可以包括电压信号，并且电压信号的特性可以包括极性或幅度等。
159.在一些实施例中，有源偏转器1130的电激活可以基于应用、期望分析或系统性能等来动态地调整。例如，通过基于使用反馈机制而获得的扫描分辨率信息来调整有源偏转器1130的电激活，成像分辨率可以被调整。在一些实施例中，有源孔1105_c6a可以被配置为使用电路系统(未在图11e和11f中示出)来控制。该电路系统可以包括微处理器、感测电路、开关驱动器电路、电压调节电路、存储器、定时电路等。应理解，电路系统可以视情况包括其他相关组件。
160.在一些实施例中，具有与电流设置相对应的基本类似的孔大小的有源孔阵列中的有源孔的偏转器极可以被电分组。具有基本类似大小的有源孔的偏转器极的电分组可能是期望的，因为它可以限制电连接的数目，并因此改进系统集成、操作和控制。
161.现在参照图12，图12图示了表示与本公开的实施例一致的使用多射束检查工具观察样本的示例性方法1200的过程流程图。例如，方法1200可以由ebi系统100的控制器50执行，如图1所示。控制器50可以被编程为实施方法1200中的一个或多个步骤。例如，控制器50可以指示带电粒子束设备的模块激活带电粒子源以生成带电粒子束，并且执行其他功能。
162.在步骤1210中，带电粒子束(例如图2的初级电子束102)可以通过激活带电粒子源(例如图2的电子源101)来生成。例如，电子源101可以被通电，以发射沿着初级光轴而形成的初级电子束。电子源可以例如通过使用用于控制器的处理器的软件、应用或指令集来远程激活以通过控制电路系统为电子源供电。初级电子束可以由枪孔板(例如图2的枪孔板
171)或孔阵列(例如图2的预子束形成机制172)或两者修整。
163.在步骤1220中，多个子束(例如图3的子束102_1、102_2和102_3)可以在穿过预子束形成机制(例如图3的预子束形成机制172)之后生成。所生成的子束的数目可以基于预子束形成机制的预修整孔的数目。例如，出于说明性目的，三个子束和三个预修整孔如图3所示。在初级电子束穿过预子束形成机制之后生成的子束可以包括轴上子束和至少一个离轴子束。在一些实施例中，多个离轴子束可以被生成。预子束形成机制可以包括轴上孔和至少一个离轴孔。轴上孔的形状或横截面可以是圆形或基本圆形的。离轴孔可以是具有圆端和逐渐变窄的宽度的细长孔。在一些实施例中，离轴孔可以是细长和弯曲的(例如诸如图7b的离轴孔172_2c至172_9c)。在一些实施例中，离轴孔中的一个或多个离轴孔可以涉及与第二孔重叠的第一孔(例如图11a的合并孔1101c至1104c)。在一些实施例中，离轴孔的形状可以基于与探测子束的可调探测电流相关联的对应子束的路径、聚光透镜的平面的可调性以及第二孔阵列的特性。
164.在步骤1230中，聚光透镜(例如图2的聚光透镜110)的平面(例如图3的主平面110_2)的位置可以沿着初级光轴进行调整。在一些实施例中，可调平面可以是聚光透镜的主平面。聚光透镜的主平面的位置可以关于射束限制孔阵列(例如图3的射束限制孔阵列121)和预子束形成机制的位置进行调整，以调整由射束限制孔阵列生成的探测子束的探测电流。例如，如果聚光透镜的主平面比预子束形成机制更靠近射束限制孔阵列，则与主平面更接近预子束形成机制时相比，离开射束限制孔阵列的轴上子束和离轴子束的射束电流可以更低。
165.在一些实施例中，在包括可调电磁聚光透镜的多射束设备中，离轴子束可以以旋转角度照射射束限制孔阵列。旋转角度可以随着聚焦能力或可调聚光透镜的主平面沿着初级光轴的位置而改变。离轴子束可以被旋转一定角度，使得离轴子束穿过射束限制孔阵列的对应离轴孔。
166.在一些实施例中，调整聚光透镜的主平面的位置可以修改离开射束限制孔阵列的探测子束的特性。探测子束的特性可以包括但不限于探测子束的探测电流、子束中探测子束可以从其生成的部分等。
167.在步骤1240中，探测子束可以通过射束限制孔阵列(例如图3和9的射束限制孔阵列121)从多个子束生成。探测子束的特性可以基于射束限制孔阵列的特性来确定。射束限制孔阵列的特性可以包括但不限于孔的大小、横截面、形状、间距、定位。探测子束的特性可以通过射束限制孔阵列的一个或多个特性来确定。
168.在一些实施例中，射束限制孔阵列的位置可以是固定的。例如，射束限制孔阵列可以被设置在垂直于初级光轴的平面上并且与聚光透镜或预子束形成机制相距预定距离。在一些实施例中，射束限制孔阵列可以包括具有均匀形状、大小、横截面和间距的孔。在一些实施例中，孔也可以是不均匀的。
169.在步骤1250中，由射束限制孔阵列生成的探测子束可以被聚焦并且导向样本(例如图2的样本190)，以形成探测斑点(例如图2的探测斑点102_1s、102_2s和102_3s)。在一些实施例中，多个探测子束中的每个探测子束可以在样本上形成探测斑点。探测子束可以使用物镜(例如图3的物镜131)来聚焦。探测子束可以垂直于样本表面而入射。入射到样本上的探测子束的初级电子可以生成次级电子。次级电子可以使用次级电子检测器或背向散射
电子检测器来检测，从而揭示关于被探测样本的信息。
170.现在参照图13，图13图示了表示与本公开的实施例一致的使用多射束检查工具观察样本的示例性方法1300的过程流程图。例如，方法1300可以由ebi系统100的控制器50执行，如图1所示。控制器50可以被编程为实施方法1300中的一个或多个步骤。例如，控制器50可以指示带电粒子束设备的模块激活带电粒子源以生成带电粒子束并且执行其他功能。
171.在步骤1310中，带电粒子束(例如图2的初级电子束102)可以通过激活带电粒子源(例如图2的电子源101)来生成。例如，电子源101可以被通电，以发射沿着初级光轴(例如图2的初级光轴100_1)而形成的初级电子束。电子源可以例如通过使用用于控制器的处理器的软件、应用或指令集来远程激活以通过控制电路系统为电子源供电。初级电子束可以通过枪孔板(例如图2的枪孔板171)或孔阵列(例如图2的预子束形成机制172)或两者来修整。
172.在步骤1320中，多个子束(例如图3的子束102_1、102_2和102_3)可以在穿过预子束形成机制(例如图11b的预子束形成机制172b)之后生成。所生成的初级子束的数目可以基于预子束形成机制的孔的数目。出于说明性目的，三个子束和三个孔例如在图3中示出。在初级电子束穿过预子束形成机制之后生成的子束可以包括轴上初级子束和至少离轴初级子束。在一些实施例中，多个离轴子束可以被生成。预子束形成机制可以包括轴上孔和至少一个离轴孔集合(例如图11b的离轴孔集合1105c)。轴上孔的形状或横截面可以是圆形或基本圆形的。离轴孔集合中的孔的横截面可以是圆形、矩形、基本圆形、椭圆形或多边形等。孔的横截面可以确定由此生成的初级子束的横截面和形状。由预子束形成机制172b的孔生成的初级子束可以入射到聚光透镜(例如图2的聚光透镜110)上。
173.在步骤1330中，聚光透镜的平面(例如图3的主平面110_2)的位置可以沿着初级光轴进行调整。在一些实施例中，聚光透镜110可以包括可调的电磁透镜，该可调的电磁透镜被配置为使初级子束形成离开射束限制孔阵列(例如图3和图9的射束限制孔阵列121)的对应探测子束。基于聚光透镜110的设置，由离轴孔集合中的孔形成的初级子束可以以旋转角度入射到射束限制孔阵列中的对应孔上。旋转角度可以随着聚焦能力或可调聚光透镜的主平面沿着初级光轴的位置而改变。例如，如果聚光透镜被定位为更靠近电子源，则从孔(例如图11b的1105c_6)生成的探测子束可以入射到射束限制孔阵列的对应离轴孔上。
174.在步骤1340中，多个探测子束可以通过射束限制孔阵列从多个初级子束生成。轴上探测子束可以与对应的轴上初级子束相关联，并且离轴探测子束可以与预子束形成机制172b中的对应离轴孔集合相关联。所形成的探测子束的特性可以基于射束限制孔阵列的特性来确定。射束限制孔阵列的特性可以包括但不限于孔的大小、横截面、形状、间距、定位。探测子束的特性可以通过射束限制孔阵列的一个或多个特性来确定。
175.在步骤1350中，由射束限制孔阵列生成的探测子束可以被聚焦并且被导向样本(例如图2的样本190)，以形成探测斑点(例如图2的探测斑点102_1s、102_2s和102_3s)。在一些实施例中，多个探测子束中的每个探测子束可以在样本上形成探测斑点。探测子束可以使用物镜(例如图3的物镜131)聚焦。探测子束可以垂直于样本表面入射。入射到样本上的探测子束的初级电子可以生成次级电子。次级电子可以使用次级电子检测器或背向散射电子检测器来检测，从而揭示关于被探测样本的信息。
176.现在参照图14，图14图示了表示与本公开的实施例一致的使用多射束检查工具观察样本的示例性方法1400的过程流程图。例如，方法1400可以由ebi系统100的控制器50执
行，如图1所示。控制器50可以被编程为实施方法1400中的一个或多个步骤。例如，控制器50可以指示带电粒子束设备的模块激活带电粒子源以生成带电粒子束，并且还执行其他功能。
177.在步骤1410中，带电粒子束(例如图2的初级电子束102)可以通过激活带电粒子源(例如图2的电子源101)来生成。例如，电子源101可以被通电，以发射沿着初级光轴(例如图2的初级光轴100_1)而形成的初级电子束。电子源可以例如通过使用用于控制器的处理器的软件、应用或指令集来远程激活以通过控制电路系统为电子源供电。初级电子束可以由枪孔板(例如图2的枪孔板171)或孔阵列(例如图2的预子束形成机制172)或两者来修整。
178.在步骤1420中，多个子束(例如图3的子束102_1、102_2和102_3)可以在穿过预子束形成机制(例如图11b的预子束形成机制172b)之后生成。所生成的初级子束的数目可以基于预子束形成机制的孔的数目。出于说明性目的，三个子束和三个孔例如在图3中示出。在初级电子束穿过预子束形成机制之后生成的子束可以包括轴上初级子束和至少离轴初级子束。在一些实施例中，多个离轴子束可以被生成。预子束形成机制可以包括轴上孔和至少一个离轴孔集合(例如图11b的离轴孔集合1105c)。
179.在一些实施例中，离轴孔集合1105c可以包括有源孔(例如图11e的有源孔1105_c6a)。示例性有源孔1105_c6a可以包括顶部孔板(例如图11e的顶部孔板1120)、有源偏转器(例如图11e的有源偏转器1130)和底部孔板(例如图11e的底部孔板1140)。尽管有源孔1105_c6a被示出为包括三个元件，但是要了解，视情况可以有更多的元件，诸如间隔层、微透镜。在一些实施例中，有源孔1105_c6a可以包括使用包括但不限于机械加工、mems制造技术、化学蚀刻、激光切割、微加工等技术制造的有源孔组装。基于应用，包括有源孔阵列的预子束形成机制172b可以由导电、半导体或绝缘材料制造。
180.顶部孔板可以被配置为基于期望的电流设置来允许初级电子束的电子中的部分电子穿过。底部孔板可以包括通过制造顶部孔板的材料被分开的多个离轴孔(例如图11e的孔1142)。顶部孔板和底部孔板可以被电接地或维持在参考电压。有源偏转器可以包括单极偏转器或多极偏转器，该多极偏转器被配置为被电激活以影响初级电子束的电子中的部分电子的路径。
181.有源偏转器可以通过向一个或多个极施加电信号来电激活。在一些实施例中，电信号可以包括适合使离开离轴孔1122的初级电子束的电子中的部分电子偏转的电压信号。在一些实施例中，有源偏转器可以被电激活以偏转初级电子束的外围电子，使得它们可能被底部孔板阻挡。外围电子的偏转可以基于施加到有源偏转器的电信号的特性来确定。电信号可以包括电压信号，并且电压信号的特性可以包括极性、幅度等。
182.轴上孔的形状或横截面可以是圆形或基本圆形的。离轴孔集合中的孔的横截面可以是圆形、矩形、基本圆形、椭圆形或多边形等。孔的横截面可以确定由此生成的初级子束的横截面和形状。由预子束形成机制172b的孔生成的初级子束可以入射到聚光透镜(例如图2的聚光透镜110)上。
183.在步骤1430中，多个探测子束可以通过射束限制孔阵列从多个初级子束生成。轴上探测子束可以与对应的轴上初级子束相关联，并且离轴探测子束可以与预子束形成机制172b中的对应离轴孔集合相关联。所形成的探测子束的特性可以基于射束限制孔阵列的特性来确定。射束限制孔阵列的特性可以包括但不限于孔的大小、横截面、形状、间距、定位。
探测子束的特性可以通过射束限制孔阵列的一个或多个特性来确定。
184.在步骤1440中，由射束限制孔阵列生成的探测子束可以被聚焦并且被导向样本(例如图2的样本190)，以形成探测斑点(例如图2的探测斑点102_1s、102_2s和102_3s)。在一些实施例中，多个探测子束中的每个探测子束都可以在样本上形成探测斑点。探测子束可以使用物镜(例如图3的物镜131)来聚焦。探测子束可以垂直于样本表面入射。入射到样本上的探测子束的初级电子可以生成次级电子。次级电子可以使用次级电子检测器或背向散射电子检测器来检测，从而揭示关于被探测样本的信息。
185.实施例还可以使用以下条款来描述：
186.1.一种带电粒子束设备，包括：
187.带电粒子源，被配置为沿着初级光轴生成初级带电粒子束；
188.第一孔阵列，该第一孔阵列包括第一多个孔，该第一多个孔被配置为从初级带电粒子束生成多个初级子束；
189.聚光透镜，包括能够沿着初级光轴进行调整的平面；以及
190.第二孔阵列，该第二孔阵列包括第二多个孔，该第二多个孔被配置为生成多个探测子束，
191.其中多个探测子束中的每个探测子束包括对应初级子束的带电粒子的部分，并且
192.其中带电粒子的部分至少基于聚光透镜的平面的位置和第二孔阵列的特性来确定。
193.2.根据条款1的设备，其中第一孔阵列包括被设置在带电粒子源与聚光透镜之间的预子束形成孔阵列。
194.3.根据条款1和2中任一项的设备，其中第一孔阵列包括被配置为生成轴上子束的轴上孔，该轴上子束入射到第二孔阵列的轴上孔上。
195.4.根据条款1至3中任一项的设备，其中第一孔阵列包括被配置为生成离轴子束的离轴孔，该离轴子束入射到第二孔阵列的对应离轴孔上。
196.5.根据条款4的设备，其中第一孔阵列的离轴孔包括具有圆端和逐渐变窄的宽度的细长孔。
197.6.根据条款5的设备，其中第一孔阵列的离轴孔具有弯曲形式。
198.7.根据条款4至6中任一项的设备，其中离轴孔被定向为使得宽度朝着初级光轴逐渐变窄。
199.8.根据条款4至7中任一项的设备，其中聚光透镜被配置为使离轴子束的部分形成多个探测子束中的对应探测子束。
200.9.根据条款1至8中任一项的设备，其中第二孔阵列包括被设置在聚光透镜与物镜之间的射束限制孔阵列。
201.10.根据条款1至9中任一项的设备，其中第二多个孔被配置为确定多个探测子束的大小和形状。
202.11.根据条款1至10中任一项的设备，其中第二孔阵列的特性包括第二多个孔的大小、形状和布置中的至少一者。
203.12.根据条款1至11中任一项的设备，其中聚光透镜包括静电透镜、电磁透镜或电磁复合透镜。
204.13.根据条款1至12中任一项的设备，其中第一多个孔包括多个离轴孔。
205.14.根据条款13的设备，其中多个离轴孔包括第一离轴孔与第二离轴孔重叠的孔，其中第一离轴孔使第二孔阵列能够生成第一离轴探测子束，并且第二离轴孔使第二孔阵列能够生成第二离轴探测子束。
206.15.根据条款13的设备，其中第一孔阵列的多个离轴孔中的每个离轴孔通过第一孔阵列的衬底材料被分开。
207.16.根据条款3至15中任一项的设备，其中第一孔阵列的轴上孔是基本圆形的。
208.17.根据条款4至16中任一项的设备，其中第一孔阵列的轴上孔的面积与离轴孔的面积基本类似。
209.18.一种第一孔阵列，包括：
210.第一多个孔，被配置为从初级带电粒子束生成多个初级子束，其中：
211.多个初级子束中的初级子束的带电粒子的部分形成多个探测子束中的对应探测子束，并且
212.带电粒子的部分至少基于聚光透镜的平面的位置和第二孔阵列的特性来确定，其中第二孔阵列被配置为生成多个探测子束。
213.19.根据条款18的第一孔阵列，还包括被设置在带电粒子源与聚光透镜之间的预子束形成孔阵列。
214.20.根据条款18和19中任一项的第一孔阵列，还包括被配置为生成轴上子束的轴上孔，该轴上子束入射到第二孔阵列的轴上孔上。
215.21.根据条款18至20中任一项的第一孔阵列，还包括被配置为生成离轴子束的离轴孔，该离轴子束入射到第二孔阵列的对应离轴孔上。
216.22.根据条款21的第一孔阵列，其中离轴孔包括具有圆端和逐渐变窄的宽度的细长孔。
217.23.根据条款22的第一孔阵列，其中离轴孔具有弯曲形式。
218.24.根据条款21至23中任一项的第一孔阵列，其中离轴孔被定向为使得宽度朝着初级光轴逐渐变窄。
219.25.根据条款18至24中任一项的第一孔阵列，其中第一多个孔包括多个离轴孔。
220.26.根据条款25的第一孔阵列，其中多个离轴孔包括第一离轴孔与第二离轴孔重叠的孔，其中第一离轴孔使第二孔阵列能够生成第一离轴探测子束，并且第二离轴孔使第二孔阵列能够生成第二离轴探测子束。
221.27.根据条款25和26中任一项的第一孔阵列，其中多个离轴孔中的每个离轴孔通过第一孔阵列的衬底材料被分来。
222.28.根据条款20至27中任一项的第一孔阵列，其中轴上孔是基本圆形的。
223.29.根据条款21至28中任一项的第一孔阵列，其中第一孔阵列的轴上孔的面积与离轴孔的面积基本类似。
224.30.一种使用多射束设备观察样本的方法，该方法包括：
225.激活带电粒子源以生成初级带电粒子束；
226.使用第一孔阵列，从初级带电粒子束生成多个初级子束；
227.使用第二孔阵列，生成与多个初级子束相对应的多个探测子束；
228.沿着初级光轴关于第一孔阵列和第二孔阵列调整聚光透镜的平面的位置；以及
229.从多个探测子束生成入射到样本表面上的多个探测斑点，
230.其中多个探测子束中的每个探测子束包括多个初级子束中的对应初级子束的带电粒子的部分，并且
231.其中带电粒子的部分至少基于聚光透镜的平面的位置和第二孔阵列的特性来确定。
232.31.根据条款30的方法，其中调整聚光透镜的平面的位置修改探测子束的特性。
233.32.根据条款30和31中任一项的方法，其中调整聚光透镜的平面的位置修改探测子束的电流。
234.33.根据条款30至32中任一项的方法，其中生成多个初级子束包括：生成轴上子束和离轴子束。
235.34.根据条款33的方法，还包括：使用聚光透镜，使离轴子束的部分形成多个探测子束中的对应探测子束。
236.35.一种存储指令集的非瞬态计算机可读介质，该指令集能够由具有第一孔阵列和第二孔阵列的多射束设备的一个或多个处理器执行，以使多射束设备执行方法，该方法包括：
237.激活带电粒子源以生成初级带电粒子束；以及
238.沿着初级光轴关于第一孔阵列和第二孔阵列调整聚光透镜的平面的位置，其中：
239.第一孔阵列被配置为使用第一多个孔从初级带电粒子束生成多个初级子束，
240.多个初级子束中的初级子束的带电粒子的部分形成对应的探测子束，并且
241.带电粒子的部分至少基于聚光透镜的平面的位置和第二孔阵列的特性来确定。
242.36.一种带电粒子束设备，包括：
243.带电粒子源，被配置为沿着初级光轴生成初级带电粒子束；
244.第一孔阵列，该第一孔阵列包括多个孔集合，该多个孔集合被配置为从初级带电粒子束形成多个初级子束；
245.聚光透镜，被设置在垂直于初级光轴的平面上；以及
246.第二孔阵列，该第二孔阵列包括多个孔，该多个孔被配置为生成多个探测子束，
247.其中多个探测子束中的探测子束与第一孔阵列中的孔集合相关联，并且
248.其中形成探测子束的孔集合中的孔至少基于聚光透镜的特性来确定。
249.37.根据条款36的设备，其中第一孔阵列包括被设置在带电粒子源与聚光透镜之间的预子束形成孔阵列。
250.38.根据条款36和37中任一项的设备，其中第一孔阵列包括被配置为生成轴上初级子束的轴上孔，该轴上初级子束入射到第二孔阵列的轴上孔上。
251.39.根据条款36至38中任一项的设备，其中第一孔阵列包括被配置为生成多个离轴初级子束的多个离轴孔集合，该离轴初级子束入射到第二孔阵列的对应离轴孔上。
252.40.根据条款36至39中任一项的设备，其中多个离轴孔集合中的集合包括沿着弯曲路径进行设置的孔。
253.41.根据条款36至40中任一项的设备，其中多个离轴孔集合中的集合至少包括具有不同大小的两个孔。
254.42.根据条款36至41中任一项的设备，其中多个离轴孔集合中的集合包括大小被设置为确定对应初级子束的电流的孔。
255.43.根据条款36至42中任一项的设备，其中多个离轴孔集合中的集合包括具有均匀间距的孔。
256.44.根据条款36至42中任一项的设备，其中多个离轴孔集合中的集合包括具有非均匀间距的孔。
257.45.根据条款36至44中任一项的设备，其中多个离轴孔集合包括具有圆形、矩形、椭圆形或多边形横截面的孔。
258.46.根据条款36至45中任一项的设备，其中聚光透镜被配置为使多个初级子束中的初级子束形成多个探测子束中的对应探测子束。
259.47.根据条款36至46中任一项的设备，其中第二孔阵列包括被设置在聚光透镜与物镜之间的射束限制孔阵列。
260.48.根据条款36至47中任一项的设备，其中第二多个孔被配置为确定多个探测子束的大小和形状。
261.49.根据条款36至48中任一项的设备，其中聚光透镜包括静电透镜、电磁透镜或电磁复合透镜。
262.50.根据条款38至49中任一项的设备，其中第一孔阵列的轴上孔是基本圆形的。
263.51.一种第一孔阵列，包括：
264.多个孔集合，被配置为从初级带电粒子束形成多个初级子束，其中：
265.多个探测子束中的探测子束与第一孔阵列的多个孔集合中的集合相关联，并且
266.其中形成探测子束的孔集合中的孔至少基于聚光透镜的特性来确定。
267.52.根据条款51的第一孔阵列，还包括被设置在带电粒子源与聚光透镜之间的预子束形成孔阵列。
268.53.根据条款51和52中任一项的第一孔阵列，还包括被配置为生成轴上初级子束的轴上孔，该轴上初级子束入射到第二孔阵列的轴上孔上。
269.54.根据条款53的第一孔阵列，其中轴上孔是基本圆形的。
270.55.根据条款51至54中任一项的第一孔阵列，其中多个离轴孔集合被配置为生成多个离轴子束，该离轴子束入射到第二孔阵列中的对应离轴孔上。
271.56.根据条款51至55中任一项的第一孔阵列，其中多个离轴孔集合中的集合包括沿着弯曲路径进行设置的孔。
272.57.根据条款51至56中任一项的第一孔阵列，其中多个离轴孔集合中的集合至少包括具有不同大小的两个孔。
273.58.根据条款51至57中任一项的第一孔阵列，其中多个离轴孔集合中的集合包括大小被设置为确定对应初级子束的电流的孔。
274.59.根据条款51至58中任一项的第一孔阵列，其中多个离轴孔集合中的集合包括具有均匀间距的孔。
275.60.根据条款51至58中任一项的第一孔阵列，其中多个离轴孔集合中的集合包括具有非均匀间距的孔。
276.61.根据条款51至60中任一项的第一孔阵列，其中多个离轴孔集合包括具有圆形、
矩形、椭圆形或多边形横截面的孔。
277.62.一种使用多射束设备观察样本的方法，该方法包括：
278.激活带电粒子源以生成初级带电粒子束；
279.使用第一孔阵列，从初级带电粒子束生成多个初级子束；
280.使用第二孔阵列，生成与多个初级子束相对应的多个探测子束；
281.沿着初级光轴关于第一孔阵列和第二孔阵列调整聚光透镜的平面的位置；以及
282.从多个探测子束生成入射到样本表面上的多个探测斑点，
283.其中多个探测子束中的探测子束与第一孔阵列的孔集合相关联，并且
284.其中形成探测子束的孔集合中的孔至少基于聚光透镜的特性来确定。
285.63.根据条款62的方法，其中调整聚光透镜的平面的位置修改探测子束的特性。
286.64.根据条款62和63中任一项的方法，其中调整聚光透镜的平面的位置修改探测子束的电流。
287.65.根据条款62至64中任一项的方法，其中生成多个初级子束包括：生成轴上初级子束和离轴初级子束。
288.66.根据条款65的方法，还包括：使用聚光透镜，使离轴初级子束形成多个探测子束中的对应探测子束。
289.67.一种存储指令集的非瞬态计算机可读介质，该指令集能够由具有第一孔阵列和第二孔阵列的多射束设备的一个或多个处理器执行，以使多射束设备执行方法，该方法包括：
290.激活带电粒子源以生成初级带电粒子束；以及
291.沿着初级光轴关于第一孔阵列和第二孔阵列调整聚光透镜的平面的位置，其中：
292.第一孔阵列被配置为使用多个孔集合从初级带电粒子束生成多个初级子束，
293.多个初级子束中的初级子束形成对应的探测子束，并且
294.形成探测子束的孔集合中的孔至少基于聚光透镜的特性来确定。
295.68.一种带电粒子束设备，包括：
296.第一孔阵列，该第一孔阵列包括第一多个孔，该第一多个孔被配置为从初级带电粒子束形成多个初级子束，第一多个孔中的孔包括：
297.第一孔板，被配置为处于第一电压；以及
298.第二孔板，被配置为处于与第一电压不同的第二电压以生成电场，该电场使得能够调整初级带电粒子束的带电粒子的路径。
299.60.根据条款68的设备，还包括：第三孔板，被配置为处于与第一电压基本类似的第三电压。
300.70.根据条款68和69中任一项的设备，还包括：
301.聚光透镜，包括能够沿着初级光轴进行调整的平面；以及
302.第二孔阵列，该第二孔阵列包括第二多个孔，该第二多个孔被配置为生成多个探测子束，
303.其中多个探测子束中的每个探测子束包括对应初级子束的带电粒子的部分，并且带电粒子的部分至少基于聚光透镜的平面的位置和第二孔阵列的特性。
304.71.根据条款69和70中任一项的设备，其中第一电压和第三电压包括参考电压。
305.72.根据条款68至71中任一项的设备，其中第二孔板包括带电粒子束偏转器，该带电粒子束偏转器被配置为响应于电激活来调整带电粒子的路径。
306.73.根据条款72的设备，其中带电粒子束偏转器包括单极偏转器或者多极偏转器。
307.74.根据条款72和73中任一项的设备，其中第二孔板的电激活包括电压信号被施加以生成电场。
308.75.根据条款74的设备，其中带电粒子的路径基于被施加给第二孔板的电压信号的特性来调整。
309.76.根据条款75的设备，其中电压信号的特性包括极性或幅度。
310.77.根据条款69至76中任一项的设备，其中第一多个孔中的孔包括：
311.第一孔板中的第一孔；
312.第二孔板中的第二孔；以及
313.第三孔板中的第三孔，
314.其中第二孔板被设置在第一孔板与第三孔板之间，并且
315.其中第一孔、第二孔和第三孔的几何中心被对准。
316.78.根据条款77的设备，其中第一孔和第二孔在大小上不同，并且其中第一孔和第三孔在大小上基本类似。
317.79.根据条款77至78中任一项的设备，其中第三孔板被配置为阻挡带电粒子的部分离开第二孔。
318.80.根据条款70至79中任一项的设备，其中第一孔阵列包括被设置在带电粒子源与聚光透镜之间的预子束形成孔阵列。
319.81.根据条款70至80中任一项的设备，其中第一孔阵列包括被配置为生成轴上子束的轴上孔，该轴上子束入射到第二孔阵列的轴上孔上。
320.82.根据条款70至81中任一项的设备，其中第一孔阵列包括被配置为生成离轴子束的离轴孔，该离轴子束入射到第二孔阵列的对应离轴孔上。
321.83.根据条款82的设备，其中第一孔阵列的离轴孔包括具有圆端和逐渐变窄的宽度的细长孔。
322.84.根据条款83的设备，其中第一孔阵列的离轴孔具有弯曲形式。
323.85.根据条款82至84中任一项的设备，其中离轴孔被定向为使得宽度朝着初级光轴逐渐变窄。
324.86.根据条款82至85中任一项的设备，其中聚光透镜被配置为使离轴子束的部分形成多个探测子束中的对应探测子束。
325.87.根据条款70至86中任一项的设备，其中第二孔阵列包括被设置在聚光透镜与物镜之间的射束限制孔阵列。
326.88.根据条款70至87中任一项的设备，其中第二多个孔被配置为确定多个探测子束的大小和形状。
327.89.根据条款70至88中任一项的设备，其中第二孔阵列的特性包括第二多个孔的大小、形状和布置中的至少一者。
328.90.根据条款70至89中任一项的设备，其中聚光透镜包括静电透镜、电磁透镜或电磁复合透镜。
329.91.根据条款68至90中任一项的设备，其中第一多个孔包括多个离轴孔。
330.92.根据条款91的设备，其中多个离轴孔包括第一离轴孔与第二离轴孔重叠的孔，其中第一离轴孔使第二孔阵列能够生成第一离轴探测子束，并且第二离轴孔使第二孔阵列能够生成第二离轴探测子束。
331.93.根据条款91至92中任一项的设备，其中第一孔阵列的多个离轴孔中的每个离轴孔通过第一孔阵列的衬底材料被分开。
332.94.根据条款81至93中任一项的设备，其中第一孔阵列的轴上孔是基本圆形的。
333.95.根据条款82至94中任一项的设备，其中第一孔阵列的轴上孔的面积与离轴孔的面积基本类似。
334.96.一种使用带电粒子束设备观察样本的方法，该方法包括：
335.激活带电粒子源以生成初级带电粒子束；
336.使用第一孔阵列的第一孔板和第二孔板，从初级带电粒子束生成多个初级子束，其中第一孔板以第一电压操作，并且第二孔板以不同于第一电压的第二电压操作，用于调整带电粒子离开第一孔板的路径；
337.使用第二孔阵列，生成与多个初级子束相对应的多个探测子束；以及
338.从多个探测子束生成入射到样本表面上的多个探测斑点。
339.97.根据条款96的方法，还包括：以与第一电压基本类似的第三电压操作第三孔板，其中第一电压和第三电压包括参考电压。
340.98.根据条款96和97中任一项的方法，还包括：通过电激活第二孔板，调整带电粒子的路径。
341.99.根据条款98的方法，其中电激活第二孔板包括：施加电压信号以生成电场。
342.100.根据条款96至99中任一项的方法，还包括：沿着初级光轴关于第一孔阵列和第二孔阵列调整聚光透镜的平面的位置。
343.101.根据条款100的方法，其中调整聚光透镜的平面的位置修改多个探测子束的特性。
344.102.根据条款100和101中任一项的方法，其中调整聚光透镜的平面的位置修改多个探测子束的电流。
345.103.根据条款96至102中任一项的方法，其中生成多个初级子束包括生成轴上子束和离轴子束。
346.104.根据条款100至103中任一项的方法，还包括：使用聚光透镜，使离轴子束的部分形成多个探测子束中的对应探测子束。
347.105.一种存储指令集的非瞬态计算机可读介质，该指令集能够由具有第一孔阵列和第二孔阵列的多射束设备的一个或多个处理器执行，以使多射束设备执行方法，该方法包括：
348.激活带电粒子源以生成初级带电粒子束；
349.使用第一孔阵列的第一孔板和第二孔板，从初级带电粒子束生成多个初级子束，其中第一孔板和第三孔板基本以第一电压操作，并且第二孔板以不同于第一电压的第二电压操作，用于调整带电粒子离开第一孔板的路径；
350.使用第二孔阵列，生成与多个初级子束相对应的多个探测子束；以及
351.从多个探测子束生成入射到样本表面上的多个探测斑点。
352.106.一种带电粒子束设备，包括：
353.第一孔阵列，该第一孔阵列包括第一多个孔，该第一多个孔被配置为从初级带电粒子束形成多个初级子束，第一多个孔中的孔包括：
354.第一孔板，被配置为处于第一电压；以及
355.第二孔板，被配置为处于不同于第一电压的第二电压，用于在第一孔板与第二孔板之间生成电场；以及
356.第二孔阵列，被配置为从对应的初级子束生成探测子束，其中探测子束的射束电流是可调的。
357.107.根据条款106的设备，其中第一孔板与第二孔板之间的电场是基本固定的。
358.108.根据条款106和107中任一项的设备，其中射束电流基于第一孔阵列中的第一多个孔中的孔的大小来进行离散调整。
359.109.根据条款106的设备，其中第一孔板与第二孔板之间的电场是可调的。
360.110.根据条款106和109中任一项的设备，其中射束电流基于第一孔板与第二孔板之间的电场来调整。
361.111.根据条款106至110中任一项的设备，其中电场被配置为使得能够调整初级带电粒子束的带电粒子的路径。
362.112.根据条款106至111中任一项的设备，还包括：第三孔板，被配置为处于与第一电压基本类似的第三电压。
363.113.根据条款112的设备，其中第一电压和第三电压包括参考电压。
364.114.根据条款111至113中任一项的设备，其中第二孔板包括带电粒子束偏转器，该带电粒子束偏转器被配置为响应于电激活来调整带电粒子的路径。
365.115.根据条款114的设备，其中带电粒子束偏转器包括单极偏转器或者多极偏转器。
366.116.根据条款114和115中任一项的设备，其中第二孔板的电激活包括电压信号被施加以生成电场。
367.117.根据条款116的设备，其中带电粒子的路径基于被施加给第二孔板的电压信号的特性来调整。
368.118.根据条款106至117中任一项的设备，其中第一多个孔中的孔包括：
369.第一孔板中的第一孔；
370.第二孔板中的第二孔；以及
371.第三孔板中的第三孔，
372.其中第二孔板被设置在第一孔板与第三孔板之间，并且
373.其中第一孔、第二孔和第三孔的几何中心被对准。
374.119.根据条款118的设备，其中第一孔和第二孔在大小上不同，并且其中第一孔和第三孔在大小上基本类似。
375.120.根据条款118至119中任一项的设备，其中第三孔板被配置为阻挡带电粒子的部分离开第二孔。
376.121.根据条款106至120中任一项的设备，其中第一孔阵列包括被配置为生成轴上
子束的轴上孔，该轴上子束入射到第二孔阵列的轴上孔上。
377.122.根据条款106至121中任一项的设备，其中第一孔阵列包括被配置为生成离轴子束的离轴孔，该离轴子束入射到第二孔阵列的对应离轴孔上。
378.123.根据条款122的设备，其中第一孔阵列的离轴孔包括具有圆端和逐渐变窄的宽度的细长孔。
379.124.根据条款123的设备，其中第一孔阵列的离轴孔具有弯曲形式。
380.125.根据条款122至124中任一项的设备，其中离轴孔被定向为使得宽度朝着初级光轴逐渐变窄。
381.126.根据条款122至125中任一项的设备，还包括：聚光透镜，被配置为使离轴子束的部分形成对应的探测子束。
382.127.根据条款126的设备，其中第二孔阵列包括被设置在聚光透镜与物镜之间的射束限制孔阵列。
383.128.根据条款106至127中任一项的设备，其中第二孔阵列包括被配置为生成多个探测子束的第二多个孔。
384.129.根据条款128的设备，其中第二多个孔被配置为确定多个探测子束的大小和形状。
385.130.根据条款126至129中任一项的设备，其中探测子束包括至少基于聚光透镜的平面的位置和第二孔阵列的特性的对应初级子束的带电粒子的部分。
386.131.根据条款130的设备，其中第二孔阵列的特性包括第二多个孔的大小、形状和布置中的至少一者。
387.132.根据条款126至131中任一项的设备，其中聚光透镜包括静电透镜、电磁透镜或电磁复合透镜。
388.133.根据条款106至132中任一项的设备，其中第一多个孔包括多个离轴孔。
389.134.根据条款133的设备，其中多个离轴孔包括第一离轴孔与第二离轴孔重叠的孔，其中第一离轴孔使第二孔阵列能够生成第一离轴探测子束，并且第二离轴孔使第二孔阵列能够生成第二离轴探测子束。
390.135.根据条款133和134中任一项的设备，其中第一孔阵列的多个离轴孔中的每个离轴孔通过第一孔阵列的衬底材料被分开。
391.136.根据条款121至135中任一项的设备，其中第一孔阵列的轴上孔是基本圆形的。
392.137.根据条款121至136中任一项的设备，其中第一孔阵列的轴上孔的面积与离轴孔的面积基本类似。
393.138.一种使用带电粒子束设备观察样本的方法，该方法包括：
394.激活带电粒子源以生成初级带电粒子束；
395.使用第一孔阵列的第一孔板和第二孔板，从初级带电粒子束生成多个初级子束，其中第一孔板以第一电压操作，并且第二孔板以不同于第一电压的第二电压操作，以调整带电粒子离开第一孔板的路径；
396.使用第二孔阵列，从对应的初级子束生成探测子束，其中探测子束的射束电流是可调的；以及
397.从探测子束生成入射到样本表面上的探测斑点。
398.139.根据条款138的方法，其中调整带电粒子的路径包括：基于在第一孔板与第二孔板之间形成的电场来偏转带电粒子。
399.140.根据条款138和139的方法，其中第一孔板与第二孔板之间的电场是基本固定的，并且其中调整探测子束的射束电流基于第一孔阵列的孔的大小。
400.141.根据条款138和139的方法，其中第一孔板与第二孔板之间的电场是可调的，并且其中调整探测子束的射束电流包括：调整第一孔板与第二孔板之间的电场。
401.142.根据条款139至141中任一项的方法，其中偏转带电粒子是由通过施加电压信号以生成电场来电激活第二孔板而引起的。
402.143.根据条款138至142中任一项的方法，还包括：以与第一电压基本类似的第三电压操作第三孔板，其中第一电压和第三电压包括参考电压。
403.144.根据条款138至143中任一项的方法，还包括：沿着初级光轴关于第一孔阵列和第二孔阵列调整聚光透镜的平面的位置。
404.145.根据条款144的方法，其中调整聚光透镜的平面的位置修改探测子束的特性。
405.146.根据条款144和145中任一项的方法，其中调整聚光透镜的平面的位置修改探测子束的射束电流。
406.147.根据条款144至146中任一项的方法，还包括：使用聚光透镜，使离轴初级子束的部分形成对应的探测子束。
407.148.根据条款138至147中任一项的方法，其中生成多个初级子束包括：生成轴上初级子束和离轴初级子束。
408.149.一种存储指令集的非瞬态计算机可读介质，该指令集能够由具有第一孔阵列和第二孔阵列的多射束设备的一个或多个处理器执行，以使多射束设备执行方法，该方法包括：
409.激活带电粒子源以生成初级带电粒子束；
410.使用第一孔阵列的第一孔板和第二孔板，从初级带电粒子束生成多个初级子束，其中第一孔板以第一电压操作，并且第二孔板以不同于第一电压的第二电压操作，以调整带电粒子离开第一孔板的路径；
411.使用第二孔阵列，从对应的初级子束生成探测子束，其中探测子束的射束电流是可调的；以及
412.从探测子束生成入射到样本表面上的探测斑点。
413.150.一种带电粒子束设备，包括：
414.预子束形成孔集合，被配置为从初级带电粒子束形成多个初级子束；以及
415.射束限制孔，被配置为从对应的初级子束生成探测子束，其中探测子束的射束电流基于形成初级子束的预子束形成孔集合中的孔的特性来确定，
416.其中预子束形成孔集合中的每个孔被配置为影响所形成的探测子束的射束电流。
417.151.根据条款150的设备，其中预子束形成孔集合中的孔的特性包括孔的大小、形状或位置。
418.152.根据条款150和151中任一项的设备，其中探测子束的射束电流基于预子束形成孔集合中的孔的大小来进行离散调整。
419.153.根据条款150至152中任一项的设备，包括：
420.多个预子束形成孔集合的第一阵列；以及
421.多个射束限制孔的第二阵列，沿着初级带电粒子束的初级光轴被设置在第一阵列的下游。
422.154.根据条款150至153中任一项的设备，其中形成探测子束的预子束形成孔集合中的孔基于聚光透镜的特性来确定。
423.155.根据条款154的设备，其中聚光透镜的特性包括聚光透镜的平面沿着初级光轴的位置。
424.156.根据条款154和155中任一项的设备，其中聚光透镜的平面的位置的变化被配置为影响探测子束的射束电流。
425.157.根据条款154至156中任一项的设备，其中聚光透镜被配置为通过引导初级带电粒子束的部分穿过预子束形成孔集合中的不同孔来影响探测子束的射束电流。
426.158.根据条款155至157中任一项的设备，其中：
427.位于平面的第一位置的聚光透镜被配置为使初级带电粒子束的第一部分穿过预子束形成孔集合中的第一孔以形成第一初级子束；并且
428.位于平面的第二位置的聚光透镜被配置为使初级带电粒子束的第二部分穿过预子束形成孔集合中的第二孔以形成第二初级子束。
429.159.根据条款153至158中任一项的设备，其中第一阵列包括被配置为生成轴上初级子束的轴上孔，该轴上初级子束入射到第二阵列的轴上孔上。
430.160.根据条款153至159中任一项的设备，其中预子束形成孔集合包括被配置为生成离轴初级子束的多个离轴预子束形成孔，该离轴初级子束入射到第二阵列中的对应离轴射束限制孔。
431.161.根据条款160的设备，其中离轴预子束形成孔中的每个离轴预子束形成孔通过第一阵列的衬底材料被分开。
432.162.根据条款160和161中任一项的设备，其中多个离轴预子束形成孔沿着弯曲路径进行设置。
433.163.根据条款160至162中任一项的设备，其中多个离轴预子束形成孔至少包括具有不同大小的两个孔。
434.164.根据条款160至163中任一项的设备，其中多个离轴预子束形成孔的大小被设置为影响在穿过多个离轴预子束形成孔中的孔时生成的初级子束的射束电流。
435.165.根据条款160至164中任一项的设备，其中多个离轴预子束形成孔中的孔具有均匀间距。
436.166.根据条款160至164中任一项的第一孔阵列，其中多个离轴预子束形成孔中的孔具有非均匀间距。
437.非瞬态计算机可读介质可以被提供，其存储用于控制器(例如图1的控制器40)的处理器的指令，以执行图像检查、图像获取、工作台定位、射束聚焦、电场调整、射束弯曲、聚光透镜调整、激活带电粒子源、射束偏转、有源孔的电激活等。非瞬态介质的常见形式包括例如软盘、柔性盘、硬盘、固态驱动器、磁带或者任何其他磁性数据存储介质、压缩盘只读存储器(cd
‑
rom)、任何其他光学数据存储介质、具有孔图案的任何物理介质、随机存取存储器
(ram)、可编程只读存储器(prom)、可擦除可编程只读存储器(eprom)、闪存eprom或者任何其他闪存、非易失性随机存取存储器(nvram)、缓存、寄存器、任何其他存储器芯片或盒式磁带以及相同的联网版本。
438.应理解，本公开的实施例不被限于上面已经描述并且在附图中图示的精确构造，并且各种修改和改变可以在不脱离其范围的情况下进行。本公开已经结合各种实施例描述，考虑到本文公开的本发明的说明书和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。说明书和示例旨在仅被认为是示例性的，本发明的真实范围和精神由以下权利要求指示。
439.以上描述旨在是说明性的，而不是限制性的。因此，对于本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离下面陈述的权利要求的范围的情况下，修改可以如所描述的那样进行。