CN101379584B - 粒子光学组件 - Google Patents

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Abstract

一种物镜排布结构(100)包括：第一极靴(123)、第二极靴(125)以及第三极靴(163)，每一个极靴都大致旋转对称。第一极靴(123)、第二极靴(125)以及第三极靴(163)设置在物面(101)的同一侧。第一极靴的一端部(124)与第二极靴(125)的一端部(126)分开以形成第一间隙，并且第三极靴的一端部(164)与第二极靴(125)的一端部(126)分开以形成第二间隙。第一励磁线圈(129)在第一间隙中生成聚焦磁场，而第二励磁线圈(167)在第二间隙中生成补偿磁场。第一电源(141)和第二电源(169)分别向第一励磁线圈(129)和第二励磁线圈(167)提供电流。在第二极靴(125)中生成的磁通量(142)与在第二极靴(125)中生成的磁通量(166)按同一方向取向。

Description

粒子光学组件
技术领域
本发明涉及用于在粒子光学***中使用的物镜排布结构(arrangement)。另外，本发明涉及粒子光学射束***和粒子光学检查***。
本发明可以应用于任何类型的带电粒子，如电子、正电子、μ介子、离子(带电原子或分子)等。
背景技术
针对更小且更复杂的微结构装置的增长需求和针对该微结构装置的加工和检查工序中的吞吐率增长的持续需求，刺激了对使用多个带电粒子细束(beamlet)来代替单个带电粒子束的粒子光学***的开发，由此，显著提高了这种***的吞吐率。多个带电粒子细束可以通过例如利用多孔阵列的单个镜筒(column)或者通过多个单独镜筒或其组合来提供，这在下面将更详细描述。多个细束的使用和对粒子光学组件、排布结构以及***(如显微镜和光刻***)的设计新挑战的整个范围相关联。
从US 6252412 B1获知一种常规粒子光学***。其中公开的电子显微镜装置用于检查诸如半导体晶片的物体。在物体上彼此平行地聚焦多个一次电子束，以在物体上形成多个一次电子斑点。检测由一次电子生成并且从相应一次电子斑点发出的二次电子。针对每一个一次电子束，设置单独的电子束镜筒。封闭包装所述多个单独的电子束镜筒。形成在物体上的一次电子束斑点的密度通过形成电子显微镜装置的电子束镜筒的保留(remaining)步长(footstep)尺寸来限制。由此，实际上还限制了可以同时形成在物体上的一次电子束斑点的数量，从而导致在以高分辨率检查高表面积(high surface area)的半导体晶片时装置的吞吐率受到限制。
根据US 5892224、US 2002/0148961 A1、US 2002/0142496 A1、US2002/0130262 A1、US 2002/0109090 A1、US 2002/0033449 A1、US2002/0028399 A1，获知使用在要检查的物体的表面上聚焦的多个一次电子细束的电子显微镜装置。该细束通过其中形成有多个孔径的多孔径盘生成，其中，在该多孔径盘的上游处设置有生成单个电子束的电子源，用于照射形成在该多孔径盘中的孔径。该多孔径盘的下游处由通过这些孔径的电子束的那些电子形成了多个电子细束。该多个一次电子细束通过具有使全部一次电子细束通过的孔径的物镜聚焦在物体上。接着，在物体上形成了一次电子斑点阵列。从每一个一次电子斑点发出的二次电子形成了相应的二次电子细束，从而生成与所述多个一次电子束斑点相对应的多个二次电子细束。该多个二次电子细束还通过物镜，并且该装置提供二次电子束路径，以将每一个二次电子细束都提供给CCD电子检测器的多个检测器像素中的相应一个。使用Wien过滤器来分离二次电子束路径和一次电子细束的射束路径。
因为使用了包括多个一次电子细束的一个公共一次电子束路径和包括多个二次电子细束的一个公共二次电子束路径，所以可以采用一个单一电子光学镜筒，并且形成在物体上的一次电子束斑点的密度不受单一电子光学镜筒的步长尺寸限制。
在上述文献的实施方式中公开的一次电子束斑点的数量约为几十个斑点的量级。因为同时形成在物体上的一次电子束斑点的数量限制了吞吐量，所以希望增加一次电子束斑点的数量，以便实现更高的吞吐量。然而，已经发现，采用那些文献中公开的技术难于在维持电子显微镜装置的期望成像分辨率的同时增加同时形成的一次电子束斑点的数量，或者增加一次电子束斑点密度。
上述针对电子的描述按类似方式适用于其它带电粒子。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种物镜排布结构和具有改进的粒子光学特性的粒子光学***。
本发明可应用于利用多个带电粒子细束的粒子光学***；然而，本发明不限于针对利用多个细束的***的应用，而是同样可应用于仅使用一个单带电粒子束的粒子光学***。
根据第一方面，本发明提供了具有物面和对称轴的物镜排布结构，该物镜排布结构包括：相对于所述对称轴大致旋转地对称且设置在物面(object plane)的同一侧的第一极靴(pole piece)、第二极靴以及第三极靴。第一极靴、第二极靴以及第三极靴朝向所述对称轴延伸，以使第一极靴、第二极靴以及第三极靴的径向内端部各限定要被一个或更多个带电粒子束的射束路径穿越的孔。第一极靴的径向内端部设置在相对于第二极靴的径向内端部的一距离处以在它们之间形成第一间隙，而第三极靴的径向内端部设置在相对于第二极靴的径向内端部的一距离处以在它们之间形成第二间隙。
上面提到的对称轴通常与包括有物镜排布结构的粒子光学***的光轴重合，从而在此使用两个术语具有同样的效果。物镜排布结构还可以被描述为具有可以是对称轴或也可以不是对称轴的中心轴，该中心轴通常与包括有物镜排布结构的***的光轴重合，由此也与术语光轴同义地使用。
设置第一励磁线圈用于在第一间隙的区域中生成磁场，并且设置第二励磁线圈用于在第二间隙的区域中生成磁场。设置第一电源用于向第一励磁线圈提供励磁电流，并且设置第二电源用于向第二励磁线圈提供励磁电流。第一电源和第二电源可以是同一电源的两个部分。第一电源和第二电源被设置成，向第一励磁线圈和第二励磁线圈提供电流，并由此生成励磁电流，而使得第一励磁线圈在第二极靴中生成的磁通量与第二励磁线圈在第二极靴中生成的磁通量按同一方向或不同方向取向。
一般来说，第一励磁线圈设置在第一极靴与第二极靴之间，而第二励磁线圈设置在第二极靴与第三极靴之间。
根据极靴的形状、构造以及位置，励磁线圈的位置和构造以及励磁电流，在间隙的区域中生成的磁场可以具有不同磁场强度和不同尺度。例如，磁场可以仅延伸过接近于间隙的区域，或者可以一直延伸到物面。因为在检查光学***中通常采用磁透镜来提供聚焦效果，所以聚焦磁场通常一直延伸到物面，以便实现良好的聚焦效果，避免在物面之前散焦并且避免粒子光学像差。
根据本发明第一方面的物镜排布结构允许调节第一间隙和第二间隙中的磁场，以使第一间隙中的磁场提供针对穿越聚焦磁场的一个或更多个带电粒子束的聚焦效果，而第二间隙中生成的磁场被设置成对从第一间隙延伸到物面上或至少接近于物面的位置进行补偿的聚焦磁场。
第一间隙和第二间隙例如可以彼此按一角度设置。形成在第一径向间隙与第二径向间隙之间的角度例如可以处于10度到大约170度的范围内，并且例如可以处于45度到135度的范围或60度到120度的范围内。换句话说，在这个示范实施方式中，第一间隙相对于对称轴按一与形成在第二间隙与所述对称轴之间的角度不同的角度设置。出于确定间隙之间的角度的目的，可以采用连接形成间隙的相应极靴的径向内端部的直线来表示间隙。
在示范实施方式中，第一间隙大致沿轴向取向，即，大致平行于对称轴取向或按相对于对称轴的相对较小角度取向，并由此形成轴向间隙。轴向间隙并不必然意味着形成间隙的极靴的径向最内端部需要具有距对称轴的相同距离，但是也涵盖这样的实施方式，即，在这些实施方式中，最内端部具有距对称轴的不同距离，并且其中，在极靴的径向内端部上的彼此最接近地设置的点之间形成的间隙形成相对于对称轴的小于45°的角度，例如，小于30°或小于15°的角度。第二间隙可以大致沿针对物镜排布结构的径向取向，即，正交于对称轴，并由此形成径向间隙。径向间隙还涵盖这样的实施方式，即，在这些实施方式中，极靴的内径向端部之间按最接近的距离(沿最接近的距离的直线)限定的间隙按相对于对称轴的大约50°到90°(如相对于对称轴的大约80°到90°)的角度设置。
根据一示范实施方式，通过在第二间隙中生成的磁场补偿(在第一间隙中生成的)聚焦磁场到这样的程度，使得物面上且环绕光轴的区域中的总磁场大致为零，换句话说，补偿磁场大致抵消物面上的区域中的聚焦磁场。
这种构造允许获得物镜排布结构的有利成像特性。具体来说，可以消除物面邻域中聚焦磁场造成的图像旋转。这允许实现改进的***整体性能，特别是有关利用物镜排布结构检查和/或处理的结构化物体时。
具体来说，第一间隙为轴向间隙而第二间隙为径向间隙的实施方式的构造特别有利，因为极靴可以被设置成，使得第二极靴的径向内端部靠近物面设置，以使得也靠近物面来生成和设置聚焦磁场。另一方面，具有形成在第二极靴的径向内端部(其还限定第一间隙的下端部)与第三极靴之间的径向间隙，允许该径向间隙被设置得接近于第一间隙并且靠近物面来生成聚焦磁场，由此，在非常接近物面的邻域中提供磁场补偿作用。第二间隙的径向取向还允许在物镜排布结构的下游处生成补偿磁场，由此不干扰物镜排布结构内部的聚焦磁场，并因而不削弱由此提供的聚焦作用。这个实施方式由此有利地允许聚焦磁场的主要部分保持不受影响，并且使得补偿磁场能够在物面上/靠近物面生效。
因此，在示范实施方式中，第三极靴的径向内端部和第二极靴的径向内端部被设置在大致同一平面中，该平面被设置得大致平行于物面。
在另一示范实施方式中，物镜排布结构可以另外包括：第四极靴，该第四极靴相对于所述对称轴大致旋转地对称，其中，在第四极靴与第一极靴之间形成第三间隙，并且其中，第三间隙相比于第一间隙设置在相对于物面更远的距离处；和第三励磁线圈，该第三励磁线圈用于在第三间隙中生成一调节(adjusting)磁场。
调节磁场可以被用于针对强度、位置、尺度以及其它参数来调节聚焦磁场。调节磁场例如可以被用于增加或降低聚焦磁场强度。第四间隙例如可以是轴向间隙。第四极靴的径向内端部例如可以设置为距对称轴的距离大于、等于或小于第一极靴的径向内端部与对称轴之间的距离。
极靴可以被设置和构造成，例如使得第二极靴和第三极靴彼此电连接，而第一极靴诸如通过绝缘层而与第二和第三极靴电绝缘。
在这些示范实施方式中，绝缘层可以被设置在第一极靴的或和第一极靴一体形成的外部筒形部分与通过连接第二极靴和第三极靴所形成的大致筒形磁轭之间。外部筒形部分例如可以环绕并大致平行于磁轭和对称轴延伸，以使绝缘层也大致沿轴向延伸。另外或另选的是，第一极靴可以包括环状、大致盘状或类似盘状部分，或者具有与它一体形成的环形盘状或类似盘状部分。在这些示范实施方式中，绝缘层可以被设置在和第一极靴一体形成的外部环形盘状部分与第二极靴的外部部分之间。在这些示范实施方式中，环形盘状或类似盘状部分以及所述外部部分被设置成在其至少一部分上具有平行表面。
在另一示范实施方式中，第一极靴包括内部部件和外部部件，即，包括两个独特部分，该内部部件和外部部件通过绝缘层彼此电绝缘。作为在此使用的内部和外部指距对称轴的径向距离，即，在正交于对称轴的平面中距对称轴的距离。在这些实施方式中，可以在第一极靴的外部部件与第二极靴的外部部分之间设置额外的绝缘层。根据本发明的物镜排布结构的这个示范实施方式中的第一极靴的外部部件可以被设置成，容纳第一励磁线圈。第一极靴的内部部件可以包括向对称轴延伸的大致锥形部分或由向对称轴延伸的大致锥形部分组成。外部部件例如可以具有或包括大致环形形状。
根据第二方面，本发明提供了一种具有物面和对称轴的物镜排布结构，该物镜排布结构包括第一极靴和第二极靴，该第一极靴和第二极靴相对于所述对称轴大致旋转对称，并且第一极靴的内端部和第二极靴的内端部限定了被设置成要被一个或更多个带电粒子束的射束路径穿越的相应孔。第一极靴的径向内端部设置在相对于第二极靴的径向内端部的一距离处以在它们之间形成(第一)间隙，并且第二极靴比第一极靴设置得更接近于物面。第一极靴和第二极靴彼此电绝缘。设置第一励磁线圈用于在第一间隙中生成聚焦磁场，并且一束射管延伸通过由第一极靴的径向内端部形成的孔。
根据第二方面的物镜排布结构还包括物体安装部，该物体安装部用于按把要处理的物体设置在物面中的方式安装该物体。该物体安装部包括用于向要处理的物体提供电压的电连接器。
作为在此使用的“要处理的物体”要理解为涵盖通过带电粒子束或多个带电粒子细束检查、成像以及/或操纵的物体。
根据本发明第二方面的物镜排布结构还包括第一电压源，该第一电压源被设置用于向束射管提供电压，以使该束射管超过地电位约15kV以上。设置第二电压源并且将其构成为用于向电连接器提供电压，以使该电连接器接地或低于地电位。在示范实施方式中，第二电压源可以被设置成提供电压以使得电连接器低于地电位约15kV以上。
在示范实施方式中，根据本发明第二方面的物镜排布结构还包括第三电压源，该第三电压源被设置用于向第二极靴提供电压，以使第二极靴的电位超出电连接器的电位达大约0.1kV到大约10kV。第一到第三电压源可以是单独电压源或同一电压源的部分。
因为可以通过电子显微镜***的射束整形组件生成并形成具有特别高的动能的一次电子束，并且该电子束的一次电子仅恰好在物面上方近处减速至希望的动能，所以这种排布结构允许获取例如利用物镜排布结构的电子显微镜***的有利光学特性，由此，极大地缩减了一次电子之间的库仑作用。而且，在设置在物面中的物体与第二极靴之间生成的电场将加速从物体发出的二次电子。
在示范实施方式中，第一电压源和第二电压源提供的电压例如包括可以等于或高于20kV、25kV、30kV以及可以等于或高于45kV的电压。
第三电压源提供的电压例如可以是可调节电压，其允许将恰好在物面上方的电场精确调节至希望值。同样，在示范实施方式中，第一和/或第二电压源可以是可调节电压源。
在示范实施方式中，束射管与第一极靴电绝缘。
在另一示范实施方式中，第一极靴大致处于地电位。
根据另一示范实施方式，第三电压源使其一个连接器连接至第二极靴而使其另一连接器连接至物体安装部的电连接器，即第三电压源连接至第二极靴和电连接器二者。
在另一示范实施方式中，第一极靴通过薄绝缘层与第二极靴和第三极靴电绝缘。在其有利的实施方式中，在一个侧面上的第一极靴与另一侧面上的第二或第三极靴之间设置有大交叠区域，换句话说，设置了其中相应极靴的相对表面设置在彼此的邻域中并且优选地彼此平行或接***行的大区域。这考虑了第一极靴与第二和第三极靴之间的充分电绝缘，同时维持足够低的磁阻，以在第一间隙中生成聚焦磁场。
一般来说，在这些示范实施方式中，绝缘层优选地被设置在第一极靴的外部部分与第二极靴的外部部分之间。
在这些示范实施方式中，其中，第一极靴具有一体形成的外部筒形部分，绝缘层优选地被设置在第一极靴的筒形部分与第二极靴的外部部分之间。
在根据第二方面的物镜排布结构的另一示范实施方式中，该物镜排布结构还可以包括第三极靴，该第三极靴具有设置在相对于第二极靴的径向内端部的一距离处以形成第二间隙的径向内端部，其中，第一极靴通过绝缘层同时与第二极靴和第三极靴电绝缘。
根据第一方面的物镜排布结构的实施方式和特征同样适用于根据第二方面的物镜排布结构。
在另一示范实施方式中，第一极靴包括内部部件和外部部件，即，两个分立部件，并且该内部部件和外部部件通过绝缘层彼此电绝缘。接着，该外部部件还包括总体上被设置成面对第二极靴的外部部分的极靴的外部部分。在示范实施方式中，第一极靴的外部部件被设置成，容纳第一励磁线圈，并且第一极靴的内部部件包括向对称轴延伸的大致锥形部分。这些实施方式在将第一极靴的内部部件与束射管相邻地设置并且与其电连接时特别有利。
将第一极靴分成内部部件和外部部件并且电连接内部部件和延伸通过由内部部件形成的孔的束射管所具有的优点在于，易于向束射管提供电力。代替必须向束射管本身提供电布线，而是经由极靴的内部部件提供电力，这更容易接入电连接。另外，将第一极靴分成两个部件并且彼此电绝缘这两个部件节省了在束射管与第一极靴之间设置电绝缘层，在束射管与第一极靴之间设置电绝缘层往往需要复杂的布局图以避免蠕变(creep)电流等。
在第三方面中，本发明提供了一种物镜排布结构，该物镜排布结构包括：第二极靴和第三极靴，其中，第二极靴和第三极靴相对于对称轴大致旋转对称，其中，第二极靴和第三极靴设置在物镜排布结构的物面的同一侧，其中，第三极靴的径向内端部设置在相对于第二极靴的径向内端部的一距离处以形成第二间隙，并且其中，第二极靴和第三极靴彼此电连接；第二励磁线圈，该第二励磁线圈用于在第二间隙中生成磁场；以及第二电源，该第二电源被设置用于向第二励磁线圈提供励磁电流，其中，第二电源大致处于地电位；以及第三电压源，该第三电压源被设置用于向第二极靴提供电压，以使第二极靴处于与第二励磁线圈的电位相差大于大约15kV、具体大于20kV、具体大于25kV以及具体大于30kV的电位。
为清楚公开并且更容易参照如在此所述的本发明的其它实施方式和方面起见，将根据本发明这个方面的物镜排布结构的极靴表示为“第二”极靴和“第三”极靴(而非“第一”极靴和“第二”极靴)，这同样应用至电源的编号。
在这个构造中，第二极靴可以有利地用于整形靠近物面的区域中的电场，而同时避免按高电位操作用于向第二励磁线圈提供励磁电流的电源。
在示范实施方式中，根据本发明第三方面的物镜排布结构还包括：第一极靴，其中，第一极靴相对于所述对称轴大致旋转对称，其中，第一极靴被设置在物镜排布结构的物面的与第二极靴和第三极靴相同的一侧，其中，第一极靴的径向内端部设置在相对于第二极靴的径向内端部的一距离处以形成第一间隙，并且其中，第一极靴与第二极靴和第三极靴电绝缘，其中，第三电压源还被设置成，向第二极靴提供电压，以使第二极靴处于与第一极靴的电位相差大于大约15kV、具体大于20kV、具体大于25kV以及具体大于30kV的电位；和第一励磁线圈，该第一励磁线圈用于在第一间隙中生成磁场。
根据另一示范实施方式，提供了一种冷却***，该冷却***包括冷却介质提供部，该冷却介质提供部用于向第二励磁线圈提供冷却介质。有利的是，该冷却介质提供部可以被设置成地电位或接近地电位。该冷却介质例如可以是水。
根据本发明第四方面，提供了一种物镜排布结构，该物镜排布结构包括：第二极靴和第三极靴，其中，第二极靴和第三极靴相对于对称轴大致旋转对称，其中，第二极靴和第三极靴设置在物镜排布结构的物面的同一侧，其中，第三极靴的径向内端部设置在相对于第二极靴的径向内端部的一距离处以形成第二间隙，其中，第二极靴和第三极靴彼此电连接。根据第四方面的物镜排布结构还包括：第二励磁线圈，该第二励磁线圈用于在第二间隙中生成磁场；以及第三电压源，该第三电压源被设置成用于向第二极靴提供电压，以使第二极靴处于与补偿线圈的电位相差大于大约15kV、具体大于20kV、具体大于25kV、具体大于30kV以及具体大于45kV的电位。
根据本发明这个方面的物镜排布结构的第二励磁线圈包括多个绝缘导线绕组，并且设置至少一个其它绝缘层以相对于第二极靴和第三极靴中的至少一个支承第二励磁线圈。
这种其它绝缘层不同于包围形成单独绕组的导线的绝缘层，允许有效地将第二励磁线圈的整体与第二和第三极靴相绝缘，并由此允许向第二励磁线圈提供合适电流的电源维持在与第二极靴和第三极靴的电位不同的电位处。
该绝缘层例如可以由陶瓷材料或铸塑树脂(cast resin)制成。
为清楚公开并且更容易参照如在此所述的本发明的其它实施方式和方面起见，和第三方面类似，将根据本发明这个方面的物镜排布结构的极靴表示为“第二”极靴和“第三”极靴(而非“第一”极靴和“第二”极靴)。这同样适用于电压源。
在示范实施方式中，根据第四方面的物镜排布结构还包括：第一极靴，其中，第一极靴相对于所述对称轴大致旋转对称，其中，第一极靴被设置在物镜排布结构的物面的与第二极靴和第三极靴相同的一侧，其中，第一极靴的径向内端部设置在相对于第二极靴的径向内端部的一距离处以形成第一间隙，并且其中，第一极靴与第二极靴和第三极靴电绝缘，其中，第三电压源还被设置成，向第二极靴提供电压，以使第二极靴处于与第一极靴的电位相差大于大约15kV、具体大于20kV、具体大于25kV以及具体大于30kV的电位；和第一励磁线圈，该第一励磁线圈用于在第一间隙中生成磁场。
在第五方面，本发明提供了一种物镜排布结构，该物镜排布结构包括：物体安装部，该物体安装部用于按把要处理的物体设置在物镜排布结构的物面中的方式安装该物体，其中，该物体安装部包括用于向物体传送电压的电连接器。该物镜排布结构还包括：与本发明其它方面的术语一致地称为第三极靴的极靴，该第三极靴相对于物镜排布结构的对称轴大致旋转地对称，并且相对于该对称轴大致横向延伸。设置了在下面被称为第三电压源的电压源，并且该电压源被设置用于向第三极靴提供电压，以使第三极靴处于与电连接器的电位相差达大约0.1kV到10kV的电位。该物镜排布结构还包括：屏蔽电极，该屏蔽电极设置在第三极靴与物面之间并且与第三极靴电绝缘。
施加至第三极靴的电压用于在物体的要处理的区域中的表面上生成电场，而设置屏蔽电极则允许相对于电场屏蔽物体的在处理区域以外的区域。由此，这种屏蔽作用允许避免或缩减针对物体的充电作用。
根据示范实施方式，该屏蔽电极电连接至物体安装部的电连接器，以使在物面与屏蔽电极之间的空间中基本上不存在电场。
根据另一示范实施方式，屏蔽电极大致具有带内孔的环形形状，其分别与***的光轴或物镜排布结构的对称轴大致同心。
第三极靴具有与物体安装部的方向面对的表面。在示范实施方式中，第三极靴具有径向内部环形部分和径向外部环形部分，在该径向内部环形部分中所述表面在相对于物面的第一距离处大致平行于该物面延伸，在该径向外部环形部分中，所述表面在相对于物面的第二距离处大致平行于该物面延伸，其中，第二距离大于第一距离。径向内部环形部分具有可以与第三极靴的内周缘相重合的径向内端部，和可以与第三极靴的表面相重合的径向外端部，该径向外端部按相对于物面的与内角部分相比不同的角度设置。因此，将内部环形部分设置得比外部环形部分更接近于物面。而且，在这个实施方式中，屏蔽电极具有内孔，该内孔可以与第三极靴的对称轴同心(如上所述)，其中，第三极靴的内部环形部分被设置和构造成使得其径向外端部设置在屏蔽电极的内孔内。换句话说，在这个实施方式中，该内孔的直径大于第三极靴的内部环形部分的直径，以使该内部环形部分可以被整体包含在屏蔽电极的内孔内，并且可以将该内部环形部分设置在与屏蔽电极同一平面中。由此，屏蔽电极也被设置在相对于物面的大约第一距离处。在这些示范实施方式中，第三极靴的外部环形部分的第二距离需要被选择成，使得准许将屏蔽电极设置在同一平面中并且在第三极靴(特别是在外部环形部分的区域中)与屏蔽电极之间保持间隙。
在这些示范实施方式中，内部环形部分和外部环形部分可以恰好彼此相邻地设置，以使第三极靴(面对物面)的表面具有用于容纳从第一距离到第二距离的转变的台阶，或者内部和外部环形部分可以通过按相对于物面的一角度设置的中间环形部分彼此连接，以容纳从第一距离到第二距离的转变。该中间环形部分例如与其它环形部分相比可以相对较小，以使第三极靴的与物体相对的大部分表面被设置为大致平行于物面，从而在这些实施方式中，第三极靴将在中间环形部分中包括小弯曲部。
作为在这种语境下使用的大致平行还应当包括这样的实施方式，即，在这些实施方式中，径向外部环形部分的表面例如按相对于物面达30°的角度设置，或者在另一实施例中按相对于物面达20°的角度设置，并且/或者其中，径向内部环形部分按相对于物面达20°的角度设置，或者在另一实施例中按相对于物面达10°的角度设置。
根据本发明这个方面的物镜排布结构还可以包括如结合本发明其它方面在此所述的其它组件和特征。具体来说，在示范实施方式中，物镜排布结构还包括第二极靴，其中，第三极靴的径向内端部和第二极靴的径向内端部在它们之间形成间隙。在另一示范实施方式中，第二极靴具有内角部分，该内部角部分具有面对第三极靴的表面，并且第三极靴具有角部分，该角部分具有面对第二极靴的表面，其中，彼此面对的第三极靴的表面和第二极靴的表面在它们之间形成小于40°的角，例如小于35°的角。该间隙可以为大致径向间隙。在又一示范实施方式中，第二极靴具有内部环形部分，其中，面对第三极靴的表面相对于第三极靴的内部环形部分的面对第二极靴的表面，按大约3°到大约35°之间的角度设置。
根据本发明的第六方面，提供了一种物镜排布结构，该物镜排布结构包括：物体安装部，该物体安装部用于把要处理的物体安装在物面中；和第一极靴和第二极靴，第一极靴和第二极靴相对于物镜排布结构的对称轴大致旋转对称。第一极靴和第二极靴朝向对称轴延伸，以使第一极靴和第二极靴的径向内端部限定被设置成被一个或更多个带电粒子束穿越的孔。设置第一励磁线圈用于在形成在第一极靴的径向内端部与第二极靴的径向内端部之间的第一间隙中生成聚焦磁场。被设置用于引导一个或更多个带电粒子束的束射管延伸通过由第一极靴的径向内端部形成的孔。在根据这个方面的实施方式中，第一极靴的孔总体上从该孔的直径为最小直径的第一平面延伸到设置第一极靴的前表面部分的第二平面。该孔的直径从其在第一平面中的最小直径向第二平面中的前直径增加了大于大约10mm，其中，第一平面与第二平面之间的距离大于大约5mm，由此获得锥形形状。
第一极靴的这种锥状或锥形形状允许对总体上与粒子光学***的光轴重合的对称轴上的磁场强度的分布进行整形，以使可以实现物镜的希望光学特性。
根据本发明第七方面，提供了一种带电粒子束***，该带电粒子束***包括：带电粒子源，该带电粒子源用于生成带电粒子束；至少一个射束整形透镜，该射束整形透镜设置成被所述带电粒子穿越；以及物镜，该物镜被设置成被带电粒子穿越，其中，该物镜具有对称轴和与该对称轴相关联的物面。
所述至少一个射束整形透镜和物镜被设置成，使得带电粒子的平均入射方向(该平均入射方向可以被定义为带电粒子入射在物面的相应位置处的全部方向的平均)在物体的包围中光轴的环状构形内部部分中远离中心轴取向，并且使得在物面的包围环状构形内部部分的环状构形外部部分内的位置处的平均入射方向朝向光轴取向。
这种构造允许将物面中的第三阶聚焦远心性(telecentricity)误差减小相当大的量。
根据示范实施方式，环状构形内部部分内的所述位置处的平均入射角的最大平均角θi与环状构形外部部分内的所述位置处的平均入射角的最大平均角θo的关系如下面的等式定义：
0.5 < | &theta; i | | &theta; 0 | < 2 .
在示范实施方式中，最大平均角θi与最大平均角θo相差该最大平均角θo的绝对值的至多30％，例如至多20％。甚至可以仅相差15％以下或者甚至10％以下。
根据另一示范实施方式，在环形构形外部部分内的所述位置处的平均入射角的最大平均角大于大约1mrad。
这种构造可以利用包括具有锥形形状的极靴的物镜排布结构来有利地实施，如上所述。这种构造的另一优点在于它允许缩减与物镜排布结构相关联的场曲率。
根据本发明的第八方面，提供了一种物镜排布结构，该物镜排布结构包括：物体安装部，该物体安装部用于把要处理的物体安装在物面中；第一电极，该第一电极设置在相对于物面的第一距离处，并且具有和物镜排布结构的对称轴同心的第一直径的孔；以及第二电极，该第二电极设置在相对于物面的第二距离处，并且处于第一电极与物面之间，并且具有第二直径的孔，该孔和对称轴同心。
第一电压源被连接至所述第一电极，并且可以被设置成和操作为使第一电极被设置成相对于要处理的物体的第一电位；而第二电压源被连接至第二电极，并且可以被设置成和操作为使第二电极被设置成相对于要处理的物体的第二电位。
第一距离和第二距离、第一直径和第二直径以及第一电压和第二电压被调节成，使第一电极对恰好在物面上生成的电场的贡献和第二电极对所述电场的贡献具有相同的量级。第一电极和第二电极对生成的电场的贡献可以通过比较两个设定(第一和第二设定)来估定和测试。
在第一设定中，第一电极处于相对于电连接器的第一电位，由此物体和第二电极处于和电连接器相同的电位。在第二设定中，第一电极处于相对于电连接器的第一电位，而第二电极处于和第一电极相同的电位。
根据示范实施方式，满足下面的关系：
( E 1 - E 2 ) 2 &CenterDot; ( E 1 + E 2 ) < 0.3 ,
其中，
E1在第一设定中物面处的电场；而
E2是在第二设定中物面处的电场。
在示范实施方式中，上述定义的比值(E1-E2)/2(E1+E2)可以等于或小于0.2，或者等于或小于0.1，或者等于或小于0.05。
这个方面特别适用于电子束***。其中满足这种关系的构造在应用在物面中生成电场和在物面中生成对应大电场的与物面相邻的电极的大孔时特别有利。在物面的区域中的均匀电场提供用于二次电子的均匀提取场，这很可能获得改进的二次电子发射(yield)和/或针对二次电子的良好像差系数。
根据第九方面，本发明提供了一种粒子光学检查***，该粒子光学检查***包括物镜排布结构，该物镜排布结构包括：第一极靴和第二极靴，其中，第一极靴和第二极靴相对于对称轴大致旋转对称，其中，第一极靴的径向内端部设置在相对于第二极靴的径向内端部的一距离处以在它们之间形成第一间隙，其中，第一极靴具有按朝向对称轴的一角度延伸的内部部分，并且其中，第一极靴和第二极靴彼此电绝缘；第一励磁线圈，该第一励磁线圈用于在第一间隙的区域中生成聚焦磁场；束射管，该束射管延伸通过由第一极靴的径向内端部形成的孔；以及第一电压源，该第一电压源被设置用于向束射管提供电压；并且该粒子光学检查***还包括射束路径分离排布结构，该射束路径分离排布结构包括至少一个磁场排布结构，其中，该射束路径分离排布结构的所述至少一个磁场排布结构的下端部设置在相对于物面的第一距离处，并且其中，第一励磁线圈的上端部设置在相对于物面的第二距离处，并且其中，第一距离比第二距离短。换句话说，该射束路径分离排布结构至少部分***到物镜排布结构中。
作为在此使用的“下”表示相对于物面的方向，即，“下”表示比上更接近于物面。
在多射束检查***中有利地使用射束分离排布结构，举例来说，如在同一受让人的WO 2005/024881 A2(美国临时申请第60/500256号)中描述的，该文献的全部内容通过引用并入于此。参照附图对射束分离排布结构进行详细说明。
已经发现有利的是，将射束路径分离排布结构靠近物面设置。在采用射束分离排布结构的常规***中，这种排布结构典型地设置在物镜排布结构的上游处，而在这两个组件之间没有任何交叠。与此相反，根据本发明的这个方面，射束分离排布结构的下部分，即，射束分离排布结构的最接近于并且面对物面设置的部分实际上被***到物镜排布结构中。因为由碰撞在要检查的物体上的电子所生成的二次电子的图像通常靠近物面上方形成，所以这在利用电子作为带电粒子的检查***中特别有利。将射束分离排布结构***到物镜排布结构中由此允许缩短二次电子的图像与检查***的最近聚焦光学部件之间的路径，并由此使得能够增强检查性能。
在根据本发明这个方面的检查***的示范实施方式中，第一极靴的内部部分向对称轴延伸，以使第一极靴的径向内端部被设置得比第一极靴的内部部分的径向外端部更接近于物面，并且由此允许所述至少一个磁场排布结构的下端部被设置在由第一极靴的内部部分限定的孔或空间内。
在这个实施方式中，粒子光学检查***还可以包括安装结构，该安装结构可以接合至第一极靴，用于安装射束路径分离排布结构的磁场排布结构，或者更通常的是，安装射束路径分离排布结构的下部分。该安装结构还可以允许调节射束分离排布结构的磁场排布结构的相对于至少第一极靴的位置。
例如，第一极靴的内部部分可以具有大致锥形形状，并且第一极靴的径向内端部被设置得比其径向外端部更接近于物面，并且磁场排布结构的下端部被设置在由第一极靴的内部部分形成的锥形内部。在这些实施方式中，由第一极靴的内部部分形成的锥形例如可以具有范围在20°到大约70°内的锥开度角。
在其它示范实施方式中，内部部分可以包括两个大致筒形形状，并且两个筒形中的下筒形成具有比上筒形小的直径的孔。在这些实施方式中，射束路径分离排布结构的下部分可以被至少部分地设置在由上筒形形成的孔内。然而，并非必需使下筒形的孔更小，还可以使其大于上筒形的孔或者可以和上筒形的孔相同。其它构造也可以，并且本领域技术人员将容易显见。
即使没有明确提到，本领域技术人员应当清楚，在此结合本发明的特定方面描述的物镜排布结构和***的实施方式的单独特征或特征的组合还可以在本发明的其它方面的物镜排布结构和***的实施方式中应用。
在示范实施方式中，根据本发明的物镜排布结构还可以包括加热***，该加热***被设置在至少一个励磁线圈内，该加热***包括设置在所述至少一个励磁线圈的邻域中的加热线圈，和用于控制和调节经过加热线圈的电流的控制部。该至少一个励磁线圈可以是上述实施方式的第一励磁线圈、第二励磁线圈以及/或第三励磁线圈。例如，该加热线圈可以设置在励磁线圈内，即，设置在励磁线圈内的腔中，或者与其交错。具体来说，控制部可以被设置成，根据经过所述至少一个励磁线圈(例如，第一励磁线圈、第二励磁线圈以及第三励磁线圈中的至少一个)的电流(励磁电流)、第一极靴、第二极靴以及第三极靴中的至少一个的温度中的至少一个来调节经过加热线圈的电流，如所希望的和可应用的。而且，可以在这些实施方式中设置温度传感器，用于感测第一极靴、第二极靴以及第三极靴中的至少一个的温度。接着，可以将感测到的温度发送至控制部，以控制电源向加热线圈提供的电流。这个实施方式具有的优点在于，一个或更多个极靴的温度可以保持大致恒定。由此，可以避免因加热极靴而造成的干扰，这种干扰可以导致极靴材料的膨胀并由此造成物镜排布结构的尺度和几何形状上的不希望的变化。加热极靴可能源于物镜***的延长操作，并且还可能源于应用的改变并由此源于聚焦功率的变化和励磁电流的关联变化。这个实施方式允许保持磁场并且由此保持物镜排布结构的聚焦特性恒定和良好的可控性。在另选实施方式中，加热线圈可以采取环绕对称轴的仅几乎闭合的环形形状，即其中端部没有接触的不完全圆形。这个实施方式的优点在于可以避免可能由加热线圈生成的不希望的磁场。
上面，已经结合本发明第三方面描述了使用冷却***来具体冷却第二励磁线圈。除了使用流体冷却介质以外，根据本发明的任一方面的物镜排布结构的其它实施方式可以使用专门基于用于将具体由励磁线圈生成的热传导走的固态材料的冷却***。
在下面参照第二励磁线圈说明但也可以应用至任何其它励磁线圈的示范实施方式中，第二极靴和第三极靴通过磁轭大致一体形成并连接，并且在它们之间的它们的外部环形区域的区域中容纳第二励磁线圈。励磁线圈通常包括连接至电源的多个绝缘导线绕组。在这个实施方式中，通过一个或更多个由良好导热和电绝缘陶瓷材料制成的层来至少部分封装导线绕组形成的励磁线圈的主体的至少外部。这种陶瓷封装连接至或与由相同或相似材料制成的连接部件一体形成，该连接部件延伸通过连接第一极靴和第三极靴的磁轭的部分。这些连接部分可以环绕磁轭的圆周按规则间隔分布，以使建立到环绕和相邻于磁轭的径向外端部设置的由良好导热固体材料制成的环形的导热接触部。由良好导热材料制成的环部可以由陶瓷材料、铜制成，或者包括彼此接触的由陶瓷材料制成的环部和由铜制成的环部。优选的是，将这些环部经由铜线连接至进一步远离第二极靴和第三极靴的冷却***，该冷却***例如可以是基于液体冷却的冷却***。固态冷却***具有的优点在于，与液体冷却的情况相比，更容易实现冷却***与物镜排布结构中包括的高电压部件的绝缘。因此，这个实施方式具有的优点在于，没有将导电材料引入到极靴内部的励磁线圈的邻域中。本领域技术人员应当清楚，可以使用其它合适的良好导热材料，并且这种冷却***还可以被用于第一极靴和第二极靴或者***的可能需要冷却的任何其它部件。
在本发明的具体结合上述类型的固态冷却***的另一示范实施方式中，根据本发明的物镜排布结构还可以包括可调安装结构，该可调安装结构用于安装第二极靴和第三极靴。该安装结构允许调节第二极靴和第三极靴的具体相对于第一极靴的位置。该可调安装结构例如可以包括环绕连接第一极靴和第二极靴的磁轭设置并且固定地接合到该磁轭的安装环。在示范实施方式中，该安装环由三条或更多条导线适当地保持，或者更通常由柔性部件保持。导线的下端部被固定至安装环，例如优选地固定至环绕安装环的周长等间隔分布的点处，而导线的上端部有利地接合至第二极靴和第三极靴上游处的一个或更多个组件，如第一极靴。这种安装结构允许适当地保持第二极靴和第三极靴，而不需要任何体积大的保持组件。由此，可以将第二极靴和第三极靴整体地保持在真空环境中。在需要时，第二极靴和第三极靴的具体相对于第一极靴的位置可以通过恰当地缩短或延长一条或更多条导线来调节。
在另一示范实施方式中，该可调安装结构还包括细调排布结构。该细调排布结构例如可以包括用于调节物镜排布结构中的安装环的轴向位置(或者更一般地说，调节第二极靴和第三极靴)的机构，和用于调节安装环的径向位置(或者更一般地说，调节第二极靴和第三极靴)的机构，或两种机构的组合。
用于调节安装环的轴向位置(由此调节第二极靴和第三极靴)的机构可以包括一个端部接合至物镜排布结构的具有固定或可固定位置的组件的螺杆，并且该螺杆具有连接至安装环的螺纹(winding)，从而转动螺杆导致其轴向位置改变。例如，转动螺杆可以相对于物镜排布结构的其它组件(举例来说，如第一极靴)升高或降低安装环。
用于调节径向位置的调节机构可以通过包括楔状部件、包括内部具有两个球的腔室的轴承以及螺杆的组合的排布结构来设置。该腔室和球被设置成，使得球接触腔室的四个侧壁中的每一个，该腔室在一侧开口，以使楔状部件的尖锐侧可被设置在两个球之间并且与两个球接触。螺杆的一个端部延伸到腔室的顶部，以使转动螺杆来驱动螺杆的下端部进一步进入腔室中或退出腔室，并且可选地沿向上或向下的方向移动腔室。由此，转动螺杆实现了两个球之间的距离的改变，两个球在彼此接近时向外推动楔状部件的尖锐侧。直接或间接连接至极靴的楔状部件将这种移动传递至极靴，并由此改变它们在物镜排布结构中的例如相对于第一极靴的径向位置。还可以使用本领域中已知的其它调节机构。
附图说明
参照附图，根据下面对本发明示范实施方式的详细说明，将更清楚本发明的前述和其它有利特征。应注意到，不是本发明的所有可能实施方式都必须展示出在此说明的各个优点或任何优点。
图1示意性例示了根据本发明一实施方式的电子显微镜***的基本特征和功能；
图2是可以在图1所示的电子显微镜***中使用的物镜排布结构的实施方式的示意图；
图3示出了用于例示图2所示的磁场生成组件的功能的电极构造；
图4示出了图2所示的物镜排布结构的束射管的下部部分的放大图；
图5示出了沿光轴方向的图2所示物镜排布结构的实施方式提供的多个物理特性；
图6a、图6b示出了用于例示在图1所示的电子显微镜***的物面中的平均入射角的径向相关性的图；
图7示意性地示出了根据本发明的物镜排布结构的另一实施方式；
图8示出了根据本发明的物镜排布结构的另一另选实施方式；
图9示出了射束路径分离排布结构的示范实施方式；
图10示出了在图8中所示的实施方式中使用的冷却结构；
图11示出了在安装结构中使用的用于保持图8所示实施方式中的第二极靴和第三极靴的调节机构；
图12示出了并入到图8所示实施方式中的加热***；以及
图13示出了图8所示的实施方式的细节。
具体实施方式
在下面描述的示范实施方式中，只要可能，就用类似标号标示功能和结构上类似的组件。因此，为了理解一个具体实施方式的单独组件的特征，还可以考虑和参照本发明的其它实施方式和摘要的描述。
图1是象征性地例示电子显微镜***1的基本功能和组件的示意图。电子显微镜***1是利用多个一次电子细束3′以在要检查的物体的表面上生成一次电子束斑点的扫描电子显微镜类型(SEM)，该表面被设置在物镜排布结构100的物面101中。
入射在物体上的射束斑点处的一次电子生成从物体的表面发出的二次电子。该二次电子形成进入物镜排布结构100的二次电子细束。电子显微镜***1提供用于向检测排布结构200提供多个二次电子细束的二次电子束路径4′。检测排布结构200包括用于将二次电子细束4′投射到电子敏感检测器203的表面上的投射透镜排布结构201、202。检测器203可以是从固态CCD或CMOS中、闪烁器排布结构、微通道盘、PIN二极管阵列等中选定的一个或更多个。
一次电子细束3′由包括电子源301、射束衬管302、准直透镜303、多孔径盘排布结构304以及场透镜305的细束生成排布结构300生成。
在图1所示的实施方式中，电子源301设置在射束衬管302中的***光轴上并且另外浸入准直透镜303生成的磁场中。电子提取自电子源301并且形成发散电子束，该发散电子束通过准直透镜303准直，以形成用于照射多孔径排布结构304的射束3。多孔径排布结构304包括安装在杯状电极304B的中央的多孔径盘304A。在杯状电极304B与射束衬管302的端部处的凸缘之间可以生成电场，其例如可以是减速场或阻滞场。多孔径排布结构根据入射在多孔径盘304A上的单一照射射束3形成多个一次电子细束3′。多孔径排布结构的细节例如可以在“背景技术”中引用的参考文献或同一受让人的WO 2005/024881 A2(美国临时申请第60/500256号)中找到。
场透镜305和物镜排布结构100被设置在所述多个一次电子细束的射束路径3′中，以将多孔径排布结构304的焦面的图像投影到物面101上，以在物体上形成一次电子束斑点的阵列。
还在细束生成排布结构300与物镜排布结构100之间的一次电子束路径3′中和在物镜排布结构100与检测排布结构200之间的二次电子束路径4′中提供了射束路径分离/组合排布结构400。
射束分离排布结构400允许经过物镜排布结构100的一次电子细束3′和二次电子细束4′的射束路径分开，以将二次电子细束导向检测排布结构200。参照图9，对示范射束分离排布结构进行更详细的说明。
图2示出了可以在图1所示电子显微镜***中使用的物镜排布结构100的示范实施方式的侧视图的示意截面图。物镜排布结构100包括物体安装部121，该物体安装部121用于安装要检查的物体7，以把物体7的表面设置在电子显微镜***1的物面101内。物体7例如可以是要检查缺陷的半导体晶片。
物镜102包括与物镜102的光轴120(或对称轴)同心并且具有径向内端部124的第一极靴123。也旋转对称并且与光轴120同心的第二磁极靴125具有径向内端部126，并且设置在相对于第一极靴123的径向内端部124的一距离处，以在径向内端部124与126之间形成大致轴向间隙。
励磁线圈129沿径向设置在第一极靴123与第二极靴125之间的内端部124、126之间形成的间隙外部(即，在距间隙更远的距离处)。磁轭130形成第一极靴的一部分并且从此沿径向向外延伸，并且与通过从第二极靴125起沿径向向外延伸而形成的磁轭131相对地设置。在彼此相邻地设置磁轭130、131的区域中，在磁轭130或相应地被设置成至少局部地被磁轭130包围的励磁线圈129与磁轭131之间的间隙中设置有电绝缘树脂133。磁轭130包括被绝缘树脂133相对于磁轭131的对应相邻筒形部分136隔开的筒形部分135，并且第一极靴123的磁轭130的筒形部分135部分地包围第二极靴125的磁轭131的筒形部分136。第一磁轭130还包括被绝缘树脂133相对于磁轭131的相邻对应环形盘状部分138隔开的环形盘状部分137。由此，第一磁轭130和第二磁轭131被设置和排列成，使得在磁轭130与131(或者更精确地为它们的筒形和环形盘状部分)之间的区域提供相当大的表面积，以使分别从极靴123和125起延伸并且形成极靴123和125的一部分的磁轭130与131之间的磁阻较低，同时两个极靴123、125彼此保持电绝缘。
电源141连接至第一励磁线圈129，用于向第一励磁线圈129提供用于在第一极靴123的径向内端部124与第二极靴125的径向内端部126之间的间隙中生成磁场的励磁电流。第一励磁线圈129生成的电场在磁极靴123、125以及磁轭130和131形成的磁路中感应出由箭头142表示的磁通量，以使该磁路分别经由第一极靴123的径向内端部124与第二极靴125的径向内端部126之间形成的第一间隙闭合。第一励磁线圈129生成的磁场具有针对从与光轴120同轴地设置的束射管152发出的一次电子细束的电子的聚焦作用。
束射管152的下端部设置在第一极靴123的径向内端部124与第二极靴125的径向内端部126之间的第一间隙的区域中。在这个实施方式中，设置电压源153，以将束射管152维持在大约+30kV的电位处。电压源155经由连接器156连接至物体安装部121，以向物体安装部121提供大约-29.7kV到-28kV的可调节高电压。将要检查的物体7设置成与物体安装部121电接触，以将物体7也维持在大约-29.7kV到28.0kV的可调节电位处。
将电极排布结构的阴极(上游处，未示出)维持在大约-30kV到大约-45kV的电压处，以使一次电子在穿过束射管152时具有大约60keV到90keV的动能。束射管152的下端部设置在相对于物面101的一距离处，以使一次电子经历束射管152的下端部与物面101之间的空间中的减速电场。接着，一次电子以大约50eV到大约3000eV的落地(landing)能量入射在物体7上。
另外，第一极靴123的径向内部部分，即包括磁轭130的径向内部部分和第一极靴123的径向内端部124的部分，包括其中设置有励磁线圈127的腔124″。励磁线圈127按与电源141类似的方式连接至未示出的又一电源，并且与包括磁轭130在内的第一极靴123电绝缘。在第一极靴123的径向内端部124内形成有另一间隙124′，该间隙124′与腔124″连接。由此，第一极靴被功能性地划分和设置成形成第四极靴和第三间隙124′。当相应电源激励励磁线圈127时，在间隙124′的区域中生成磁场，该磁场用于精细地调节由励磁线圈129在第一极靴123与第二极靴125之间的第一间隙中生成的聚焦磁场的强度和位置。
在束射管152的下端部与物体7之间生成的电场不仅由它们的位置和被施加的电压限定，而且在示出的实施方式中还受施加至第二极靴125的电压影响。具体来说，第二极靴125的径向内端部126例如可以通过耦合至电连接器156和第二极靴125的高电压源159相对于物体安装部121的电连接器156维持在+3.9kV的电压处。下面，参照图5，对其作用进行更详细的说明。另外，在图2示出的实施方式中，示出了屏蔽电极154，向该屏蔽电极154施加有分别与电连接器156或物体安装部121相同的电压，以相对于屏蔽电极154的区域中的电场屏蔽物体，由此，防止对物体的不希望的充电。屏蔽电极具有带内孔径的环形形状，并且相对于光轴120对称，并且还被设置成，使得带电粒子可以穿过该内孔径到达物体。
如图3所示，在第二极靴125的径向内端部126处，与物体7的表面相距距离d1设置该第二极靴125的下边缘，物体7的该表面和物面101重合。束射管152的下端部设置在相对于物面101的距离d2处。极靴125的径向内端部126限定的孔的直径被表示为D1，而束射管152在其下端部处的直径被表示为D2。
相对于物体7调节距离d1和d2、直径D1和D2以及施加至极靴125和束射管152的电压，以使在靠近光轴120的区域中恰好在物面101上方生成的电场为大致均匀电场。图3示出了表示束射管152的下端部与极靴125之间以及极靴125与物体7之间的静电场的几条场线或等势线。如图3所示，最接近于物面101的场线161为表示环绕光轴120的区域中的大致均匀电场的大致直线。生成这种大致均匀电场，用于将每一个一次电子细束3减速至希望落地能量。该大致均匀电场还可以提供用于从物体7发出二次电子的提取电场(extraction field)，以使每一个二次电子细束4′在进入物镜102时都具有大致相同的动能。
在如图2所示的物镜排布结构的构造中，物面101处的电场可以被分成两个分量：电场的第一分量E1由极靴125与物体7之间的电位差生成，而第二分量E2由束射管152与物体7之间的电位差生成。两个分量在环绕光轴120的区域中对物面101处的电场都具有大致相同的作用。这可以通过根据下面两个设定来改变施加至束射管152的电压和施加至极靴125的电压来例示：在第一设定中，束射管152被设置成相对于物体7的电位为59kV，而极靴125处于和物体7相同的电位。在物面101处和光轴120上的所得电场为1.8kV/mm。在第二设定中，极靴125相对于物体7和束射管152的电位为3.9kV，而在物面101处所得电场为1.2kV/mm。
由此，满足必要条件 ( E 1 - E 2 ) 2 &CenterDot; ( E 1 + E 2 ) = 0.1 < 0.3 .
在图2所示实施方式中，第三极靴163几乎平行于物面延伸，并且具有径向内端部164。第三极靴163的径向内端部164相比于第二极靴125的径向内端部126，设置在相对于光轴120的更远距离处，并且两个径向内端部设置在与光轴120正交的同一平面中。由此，在第三极靴163的径向内端部164与第二极靴125的径向内端部126之间形成径向间隙。极靴163和磁轭131一体形成，以通过极靴125、磁轭131以及极靴163形成磁路，并且这个磁路经由形成在极靴125与163的相应内端部126与164之间的间隙闭合。在这个磁路中由箭头166表示的磁通量通过由电源169提供电流的励磁线圈167生成。极靴125与163之间的间隙中形成的空间充满了绝缘树脂170，该绝缘树脂170用于形成励磁线圈167与极靴125和163以及磁轭131之间的绝缘材料层。由此，励磁线圈167与极靴125和163电绝缘，使得它可以按地电位操作。
在图2中，还示出了第三极靴163具有径向内部环形部分163IP，在该径向内部环形部分163IP处，第三极靴的面对物体7的表面按与物体7相距第一距离且大致平行于设置在物面处的物体7的方式延伸。另外，第三极靴163具有径向外部环形部分163OP，在该径向外部环形部分163OP处，第三极靴163的面对物体7的表面按与物体7相距第二距离且大致平行于物面101的方式延伸。第二距离大于第一距离，即，外部环形部分163OP比内部环形部分163IP设置得进一步远离物体7。因为可以按相对于物体7的较小角度设置内部和外部环形部分163IP、163OP，所以第一和第二距离可以引用第一和第二平均距离。内部和外部环形部分163IP、163OP通过中间部分163MP连接，与第三极靴163的内部和外部环形部分163IP、163OP相比，该中间部分163MP相对于物体7按更大的角度设置。从图2还可以看出，第三极靴的内部环形部分的径向外端部沿径向设置在屏蔽电极的内孔径中。
图2还示意性示出了向励磁线圈167提供冷却的冷却水提供管线171。通过冷却水提供部172向该管线171提供冷却水，该冷却水提供部172也设置在地电位。由此，作为在励磁线圈167与极靴163和125之间设置电绝缘的结果，冷却水提供部172和电源169可以便利地在地电位操作。
电源169被调节成提供励磁电流，以使在极靴125与163的内端部126与164之间的间隙中生成的磁场补偿在物面101中和光轴120上、在极靴123与125的内端部124与126之间的间隙中生成的聚焦磁场。通过所述补偿磁场，该聚焦磁场可以被有利地补偿成零，这导致入射在物体7上的一次电子细束的电子恰好在物体7上方大致不经历磁场。在所述区域中不存在磁场允许改进聚焦远心性和因通过聚焦磁场感应出的图像旋转而导致的误差。
图5示出了沿光轴120的磁通量密度或磁场强度B以及电场强度E。从物面101开始，磁场强度B在图2示出的实施方式的光轴120上的位置181处陡升至最大。与磁场B在物面101开始到位置181陡升至最大相比，磁场B接着仅表现出随着距物面101的距离进一步增加而慢慢减少。这种磁场B随着距物面101的距离增加而缓降可以通过由极靴123的径向内端部124(内部部分)形成的孔的逐渐变尖形状来实现。在相对于物面101按大约28.4mm的距离设置的第一平面183中，该孔具有大约20mm的最小直径。极靴123的最接近于物面101的前表面部分按大约20mm的距离设置在第二平面184中，并且这个部分处的孔的直径大约为41mm(前直径)。由此，由极靴123的径向内端部124形成的孔的直径随着相对于物面101的距离减小而从大约22mm的最小值沿径向增加至平面184中的大约41mm(前直径)的最大值。
极靴123的径向内端部124(或内部部分)的这种特定几何形状允许实现随着相对于物面101的距离增加而相对缓降聚焦磁场强度B。
图5还示出了γ射线，该γ射线表示从距光轴120的一距离处出发且在物镜的焦面中平行于光轴120的射线。该γ射线在接近于位置181的一位置处与光轴120相交，位置181是聚焦磁场强度B最大的位置。这例如导致较低的场曲率值。
图5还示出了γ射线按相对于光轴的一角度与物面101相交。这表示在光学***中可能存在线性聚焦远心误差。然而，较小的线性聚焦远心误差不仅可容许，而且故意选择，以缩减第三阶聚焦远心误差，如下参照图6a和6b所示。
图6a例示了如果不存在第一阶聚焦远心误差，则物镜102将提供第三阶聚焦远心误差的相关性。平均入射角θ和由此的第三阶聚焦远心误差分别随着相对于中心轴或光轴120的距离r增加而按照r3增加。在图6a中，锥形191表示在各自位置192处入射在物面101上的一次电子的聚焦射束。方向193表示在相应位置192处的这些聚焦射束的一次电子的平均入射方向。这些平均方向193按相对于光轴的平均入射角θ取向。在一次电子束191相对于光轴120的最大距离处的最大平均角θ可以多达40mrad。
图1所示场透镜305例如可以被设计成，使其引入线性聚焦远心误差，以使进入物镜排布结构100的射束路径不是聚焦远心射束路径。这产生了图6b所示第三阶聚焦远心误差的相关性：从r＝0开始，平均入射角θ首先经过最小的-10mrad，接着在最大值r处达到最大的+10mrad。由此，与图6a所示情况相比，成功地缩减了第三阶聚焦远心误差的最大值。
图6b还可以解释如下：在负最大值θ(r)所在的内部环形部分195中，入射在物面101上的电子束从光轴发散(负平均入射角，负最大值θi)，而在包围内部环形部分195的外部环形部分196中，入射在物面101上的一次电子射束相对于光轴会聚(正入射角，最大平均入射角θ0)。这种情况可以由以下比值合适地表达：
0.5 < | &theta; i | | &theta; 0 | < 2 .
图5中的线CS还表示场曲率的相关性，而线E′是电场强度E沿光轴120的导数的相关性。
显然，当从相对于物面101的大距离处开始时，除了E′为负和聚焦磁场B增大的区域以外，其它区域的场曲率CS逐渐增大。在E′为负和B增大的区域中场曲率CS的减小有利于减小物面101处的CS值。
在图4中，示出了束射管152形状和束射管152与第一极靴123之间的绝缘部132的示范实施方式。对于最大部分来说，束射管152为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的一部分构成，其沿束射管152的径向外侧方向转折大约180°。下端部被形成为圆轮缘(rounded rim)，在束射管152的直部的径向外侧与圆轮缘152′之间保留间隙152″。间隙152″具有大致矩形形状并且平行于束射管152的直部的壁延伸。间隙152″的宽度(即，沿径向方向的尺寸)大约为2mm。圆轮缘152′的截面可以由配合至圆轮缘152′的外表面的圆周的半径合适地描绘，即，背对束射管152的直部的表面。在圆轮缘152′的最上部分152′a上，即，最远离物面101的部分上，圆轮缘152′的表面轮廓可以按圆周C1的半径描绘，该半径大约为1.2mm，相邻部分152′b按圆周C4的半径描绘，该半径大约为11mm，又一相邻部分152′c按圆周C3的半径描绘，该半径大约为3mm，圆轮缘152′的径向外部下端部152′d按圆周C5的半径描绘，该半径大约为6mm，而圆轮缘152′的径向内部下端部152′e按圆周C2的半径描绘，该半径大约为1.2mm。圆轮缘152′的最上部分152′a与第一极靴123的径向内端部124隔开大约5mm的距离t2。圆轮缘152′的径向下端部152′d与设置在第二极靴125上的电极144隔开大约10mm的距离t3。
束射管152的这种形状，特别是圆轮缘152′的设计，使得能够实现有利的电场形状。具体来说，有效地将光轴120从第一极靴123的内端部124的倾斜区和/或锥形区分开。
在径向内端部124的平行于束射管152的外侧延伸的部分与束射管152的外侧之间形成的间隔中设置绝缘部件132，该绝缘部件132在该区域中具有大约为4mm的厚度或宽度t1。在第一极靴123的径向内端部124的直径开始增大(第一极靴123的倾斜或锥形部分的开端，另外参见图2中的面183)的区域中，绝缘部件132被分成两个部分132′和132″，并且部分132′进一步沿束射管152的径向外侧延伸到间隙152″的下端部，而部分132″沿第一极靴123的倾斜部分延伸较短路程。绝缘部件132的这种形状和排布结构允许从束射管的管状部分起有效电绝缘第一极靴123和圆轮缘152′。间隙152″内的区域没有任何电场，由此有利于避免出现蠕变电流(creeping currents)和表面泄露。第一极靴123的倾斜(或锥形)部分的一部分被电极材料140覆盖。
图7例示了根据本发明的物镜排布结构的另一实施方式。遵循图2的物镜排布结构的组件编号。第一极靴123的形状与图2示出的实施方式的不同之处在于，没有设置腔并由此没有第四极靴，并且由此没有设置附加的调节磁场。而相反，在第一极靴123的上径向内端部124′″与束射管152的绝缘部132之间的空间149中设置有对准部件(未示出)。束射管152的绝缘部132包括几个子部分132′、132″(已经参照图4进行了详细说明)。除了没有腔124″以外，第一极靴、第二极靴以及第三极靴的排布结构和励磁线圈及电源的排布结构完全类似于图2示出的实施方式中的对应排布结构。在径向内部区域中，第二磁极靴125的背向物面101的表面被电极材料144覆盖，该电极材料144连接至设置在第三极靴163的面向物面101的表面的径向内部部分上的电极材料144′。第一极靴123与第二极靴125之间的绝缘部由绝缘树脂133来设置，该绝缘树脂133沿径向向内延伸直到电极材料144的径向外部边缘。在第一极靴123内部设置励磁线圈129的空间经由绝缘部件143而与物镜排布结构的内部隔开，该绝缘部件143的一个端部通过螺杆145接合至第一极靴123，其中，在绝缘部件143的所述一个端部与第一极靴123之间的与螺杆相邻的间隙中设置有垫圈146。在绝缘部件143的另一端部处设置有附加垫圈146′，绝缘部件143的该端部***在绝缘树脂133与第一极靴123的环形盘状部分之间。恰好紧邻励磁线圈129的背向物面101的一侧设置有水冷***173，该水冷***173经由电绝缘螺杆175接合至第一极靴123的磁轭130。水冷***173连接至设置在物镜排布结构102外侧的冷却水提供部174。由此，在大约大气压力的环境中便利地设置水冷***。
在第二极靴125和第三极靴163以及磁轭131内部形成的间隔中的铸塑树脂170中嵌入了励磁线圈167和冷却水管线171，以提供与第二极靴125和第三极靴167之间的电绝缘，并且允许在大约大气压力的环境中设置冷却水提供部172。与铸塑树脂170的径向内端部相邻设置有垫圈147，该垫圈147还压在第二极靴125的面向物面101的表面和第三极靴163的背向物面101的表面上，由此，提供压力密封。
除了允许在大约大气压力的环境中具有水冷排布结构173、174、171、172以外，上述绝缘排布结构的优点还在于，它们消除了用于抽空物镜排布结构内部的大间隔的需要。
在屏蔽电极154与第三极靴163的面向物面101的表面之间设置有陶瓷/铸塑树脂部件134，以便在第三极靴163与屏蔽电极154之间提供电绝缘，并且提供压力密封。铸塑树脂/陶瓷部件134的径向内端部具有厚度减小的一部分，以使在铸塑树脂/陶瓷部件134的薄部分与第三极靴163的面向物体的表面之间容纳垫圈148。铸塑树脂/陶瓷部件134和屏蔽电极154接合至与屏蔽电极154对准设置的连接环部180′，该连接环部180′将屏蔽电极连接到另一环部180。该另一环部180具有设置在其上的由陶瓷/树脂材料制成的环部139，该环部139又经由螺杆179、连接部件178以及连接部件177连接至铸塑树脂/陶瓷部件134和磁轭130，该连接部件177经由螺杆176连接至磁轭130。
在图8中，例示了根据本发明的物镜排布结构的另一实施方式。诸如极靴和束射管的主要组件的主要布局很大程度上对应于前述实施方式。在一方面图2和7的实施方式与另一方面图8之间的主要差别通过第一极靴相对于束射管的排布结构来指出。虽然在前述两个实施方式中，第一极靴123与束射管152电绝缘并且处于地电位，但在图8示出的实施方式中，第一极靴1501的内部部分电连接至束射管1152。具体来说，束射管1152接合至第一极靴1501的径向最内部分。这种构造具有的优点在于，与前述实施方式相比，易于向束射管1152提供电压。由此，在这个实施方式中，第一极靴被设置成和束射管相同的电位。这对束射管1152的区域中的电场或磁场没有有害影响。把第一极靴设置至一电压使得必需将第一极靴分成连接至束射管1152并且通过绝缘层1503而与第一极靴的第二部分1502电绝缘的内部部分1501。为了允许磁通量从第一极靴的内部部分1501传递至第一极靴的外部部分1502，该内部部分1501包括筒形部分1501A，该筒形部分1501A被设置成面对并且被设置成平行于第一极靴的外部部分1502的筒形部分1502A。另外，第一极靴的内部部分1501包括平坦的环形部分1501B，该环形部分1501B沿径向向外方向连接至筒形部分1501A并且被设置成平行于且面对第二极靴的外部部分的环形部分1502B，以例如使得能够实现闭合磁路。绝缘层1503沿第一极靴1501的锥形内部部分的一部分延伸，并且填充形成在筒形部分1501A、1502B以及环形部分1501B、1502B之间的间隙。
在图8中，还示出，第一极靴的内部部分1501还包括相对于光轴1120具有锥开度角α的锥状部分。
另外，在图8中还例示了环绕励磁线圈1129设置的水冷线路1173。
与前述实施方式的另一差异在于，第二极靴和第三极靴的安装、对设置在第二极靴与第三极靴之间的励磁线圈的冷却，以及对各个不同组件内的空间的密封。
励磁线圈1167在三边被陶瓷绝缘材料1510包住，并且通过铸塑树脂1511将励磁线圈1167和陶瓷绝缘材料1510固定在第二极靴与第三极靴之间的空间中。该陶瓷绝缘材料1510连接至由导热材料制成的外环部，该外环部又经由铜布线连接至第一极靴。为简化起见，在图8中没有示出这种排布结构，但参照图10进行了详细说明。图8示出了用于保持第二极靴1125和第三极靴1163的安装结构的一部分。该安装结构包括设置在第二极靴1125和第三极靴1163的径向外侧的保持托架1512，该保持托架1512跨越第二极靴1125的上侧和第三极靴1163的下侧。在托架1512和极靴1163、1125之间，设置了另一绝缘层1513，该绝缘层1513沿极靴1163、1125进一步延伸。托架1512被固定至安装环1514。安装环1514通过三条金属线1515保持在适当位置处，该三条金属线1515经由连接部件1516固定至第一极靴的下部。这种安装结构允许调节极靴1125、1163相对于第一极靴和物面的位置。另外，这种安装结构使得第二极靴1125和第三极靴1163能够被整体地设置在真空环境中，由此消除针对抽空两个极靴1125、1163内的空间的需要，并且消除多个密封部，由此增加操作和安装的容易度。
在另一方面中，为第一极靴的内部部分1501选择的形状允许在由该内部部分1501形成的空间或孔内集成设置在物镜排布结构上游处的组件，由此减小检查***的总空间需求并且改进***的光学特性。在图8示出的实施方式中，示出了射束路径分离排布结构1400的下部部分，并且按示意和简化方式将其外侧示出为轮廓1400′。另外，示出了磁场排布结构1407的下部部分。在第一极靴1501的内部部分的内侧形成了台阶状突出部1501C，该内侧背向物面。上侧与绝缘层1576相接合的保持部件1575被保持并固定至第一极靴的内部部分1501的突出部1501C。可以有利地形成射束路径分离排布结构的外侧1400′，以使其轮廓对应于由保持部件1575和其上的绝缘层1576形成的轮廓。接着，可以设置射束路径分离排布结构1400的下半部分，使它与保持部件1575保持隔开，或者另选地使它搁在保持部件1575上(或者相应地搁在绝缘层1576上)。由此，将射束路径分离排布结构1400的下部部分***到由第一极靴的筒形部分1501A和环形部分1501B形成的空间中。由此，射束路径分离排布结构的下端部、并且具体为磁场排布结构1407的下端部P1设置在相对于物面1101的第一距离D1处，该第一距离D1小于励磁线圈1129的上侧P2与物面1101之间的第二距离D2。由此，第一极靴的内部部分的锥状内部下部部分和筒形上部部分容纳射束分离排布结构的一部分。
在图9中，给出了物镜排布结构100的示范射束路径分离排布结构400和简化实施方式的示意例示图。包括多个一次电子细束的一次电子束路径3′进入射束路径分离排布结构400的第一磁场部分403。磁场部分403提供使一次电子束路径向一侧偏转角度α(具体沿电子行进方向向左偏转)的均匀磁场，如在图9中看到的。一次电子束路径3′随后通过基本上没有磁场的漂移区405，以使一次电子束路径3′在漂移区中为直线。接着，一次电子束路径3′进入磁场区407，在该磁场区407中，提供了用于使一次电子束路径13向右偏转角度β的均匀磁场。随后，一次电子束路径3′进入用于将一次电子细束聚焦到位于物面101中的物体7的表面上的物镜排布结构100。物镜排布结构100的轴120和整个***的光轴z重合。
物镜排布结构100包括针对一次电子细束的具有磁聚焦功能的磁透镜组和具有静电聚焦功能的静电透镜组。例如，此前已经参照图2和8描述了根据本发明的这种静电透镜组的可能构造。而且，可以将静电透镜设置成，在一次电子碰撞在物体表面7上之前通过用于减速一次电子的电场对一次电子施加减速作用。在对这个图的描述中引用的静电透镜排布结构可以从如上所述的任何合适实施方式中选择。
设置控制器420用于改变向静电透镜排布结构提供的电压，以使例如可以按大约0.3keV到2.0keV的范围调节使一次电子碰撞到物体上的动能，即落地能量。使一次电子通过射束路径分离排布结构400的动能通常恒定并且依赖于一次电子在物体表面上的落地能量。
可以在同一受让人的WO 2005/024881 A2(美国临时申请第60/500256号)中找到示出的射束路径分离排布结构的进一步细节。本领域技术人员熟悉用于设计和构造如上所示的包括多个磁场区域的分束器的技术。可以参照US 6040576或”SMART：A Planned Ultrahigh-ResolutionSpectromicroscope For BESSY II”by R.Fink et al，Journal of ElectronSpectroscopy and Related Phenomena 84，1987，pages 231 to 250或“A BeamSeparator with Small Aberrations”by H.Müller et al，Journal of ElectronMicroscopy 48(3)，1999，pages 191 to 204。
磁场部分403和407中的磁场强度的绝对值大约相等，并且选择磁场部分403和407的长度，以使由向左偏转角度α随后向右偏转角度β而造成的空间分散大致为零。而且，选择磁场部分403和407以及漂移区405，以使射束路径分离排布结构400对一次电子束路径3′造成的偏转在第一阶大致共点(stigmatic)并且在第一阶大致没有畸变。由此，可以按高质量在物体7的表面上成像图案。维持这种成像质量，而与一次电子落到物体7上的能量大致无关。
通过将二次电子射束路径4响右偏转角度γ的磁场区域407来分开包括多个二次电子细束的二次电子射束路径4′和一次电子射束路径3′。
从物体7发出的例如具有范围在大约0eV到100eV的动能的二次电子将被物镜排布结构100的静电透镜排布结构生成的电场加速至取决于控制器420提供的用于调节一次电子的落地能量的设定值的动能。由此，依赖于一次电子的落地能量，改变进入磁场区407的二次电子动能。
因此，将改变由磁场区407提供的二次电子束路径4′的偏转角γ。在离开磁场区407之后，二次电子束路径在进入另一磁场区411之前通过基本上没有磁场的漂移区409，磁场区411提供将二次电子束路径4′进一步向右偏转的均匀磁场。磁场区411的磁场强度可以通过控制器413来调节。在离开磁场区411之后，二次电子束路径立即进入提供均匀磁场的另一磁场区415，该磁场区415的磁场强度也可以通过控制器413来调节。控制器413依赖于一次电子束的落地能量进行操作并且调节磁场区411和415中的磁场强度，以使一次电子束路径按分别依赖于一次电子的落地能量和偏转角γ的预定位置和预定方向离开磁场区415。由此，两个磁场区411、415执行两个随后的射束偏转器的功能，该射束偏转器允许将二次电子束调节成在离开磁场区415时与预定二次电子束路径4′重合。
控制器413造成的磁场区411、415的磁场强度变化导致这些电子光学组件411、415在二次电子上具有的四极效应的变化。为了补偿四极效应的这种变化，在磁场区415的直接下游处设置有另一磁场区419。在磁场区419中，提供了均匀磁场，其磁场强度通过控制器413控制。而且，在磁场区419的下游处，设置有通过控制器413控制的四极透镜421，以在补偿针对一次电子的不同落地能量的射束路径时协同磁场区419补偿由磁场部分411、415造成的剩余四极效应。
设置在二次电子束路径中的电子光学组件407、409、411、415、419以及421被设置成，使得针对一次电子的落地能量的一个特定设定值，通过射束路径分离排布结构400的二次电子在第一阶大致共点、在第一阶没有畸变，以及在第一阶中修正色散。对于不同于2kV的其它落地能量设定值，可以维持这种成像质量，然而，色散修正减小至有限的量。
应注意到，物面101的中间图像形成在磁场部分407、411、415以及419的区域中。因此，中间图像的位置将沿射束轴依赖于一次电子的落地能量的设定值和二次电子的动能而改变。
在图10中，示意性例示了整体基于通过具体适用于图8所示实施方式的固态材料的冷却的冷却***的实施方式。相同标号指相同组件。在这个实施方式中的励磁线圈1167实际上被陶瓷、电绝缘层1510包围所有侧面。励磁线圈1167和绝缘层1510按环绕光轴的大致连续的整圆延伸(除励磁线圈的贯穿陶瓷绝缘部连接至外部电源的电连接部以外)。由电绝缘材料(在这个实例中，为铸塑树脂)制成的另一层1511被设置在励磁线圈1167的排布结构和陶瓷绝缘部1510的三个侧面上。陶瓷绝缘部1510经由连接部件1510A连接至外环部，该外环部包括由陶瓷材料制成的环部1512和由铜制成的包括包住内芯1510C的外部陶瓷外壳1510B的环部。两个环部都被固定至安装环1514，该安装环1514固定地接合至第二极靴1125和第三极靴1163，并且已经参照图8进行了说明。陶瓷连接部件1510A提供包围励磁线圈1167的陶瓷绝缘部1510与铜芯环1510C和陶瓷环1512之间的导热接触，用于去除由励磁线圈1167生成的热。与由铜制成的芯环1510C和包围励磁线圈1167的陶瓷绝缘部1510相反，连接部件1510A没有被形成为连续环，而是由环绕与第二极靴1125和第三极靴1163一体形成并且连接第二极靴1125和第三极靴1163的磁轭的圆周设置的小环部形成，该小环部贯穿所述磁轭的第二极靴1125和第三极靴1163的径向外侧。铜或陶瓷环1510A到1510C经由(未示出)铜线连接至物镜排布结构的抽空的内部的外侧的冷却***。该连接例如可以和针对安装结构在图8中所示的导线1515和连接片1516类似地设置，并且进一步延伸通过第一极靴，以连接至容纳在第一极靴内的励磁线圈的冷却***。由此，设置使得易于电绝缘冷却***和励磁线圈的冷却***，并且还考虑了用于第二极靴和第三极靴的灵活安装结构。
在图11中，按示意性和简化方式例示了用于调节如图8所示的被安装环1514保持的第一极靴和第三极靴的径向位置的调节排布结构。调节螺杆1594容纳在安装环1514的孔1594′中。孔1594′的下端部和由此螺杆1594的下端部可操作地连接至腔室1595的顶部，该腔室1595包含彼此上下紧接的两个球1597(即，上球和下球)和楔状部件1596，并且该楔状部件1596的尖锐边缘1596′被设置在两个球1597之间。这种排布结构还可以包括配合轴承(counter-bearing)，其在图11中仅就其作用表示为箭头1598。腔室1595的顶部和螺杆1594进一步连接，以使转动螺杆1594不仅驱动螺杆1594进一步进入到安装环1514中并且进入到腔室1595中，而且升高安装环1514与腔室的底部，以使在转动螺杆1594时，不仅向下推动上球，而且向上推动下球。当两个球被进一步推动到一起时，它们都将力施加到楔状部件1596上，使得楔状部件1596沿径向方向移动。因为楔状部件可操作地连接至第二极靴和第三极靴，所以这种径向移动被转变成第二极靴和第三极靴的径向移动。相同的原理适用于沿另一方向转动螺杆1594，并且两个球1597进一步移开，而楔状部件1596进一步移动到腔室中，再次影响极靴的径向移动。
图12示意性示出的实施方式很大程度上对应于图8所示的实施方式，其不同之处在于，图12所示实施方式包括加热***。示出的加热***包括加热线圈1199，该加热线圈设置在第二励磁线圈1167内部。该加热线圈1199包括由与第二励磁线圈1167的导线相同的材料制成的几个导线绕组，并且与形成第二励磁线圈1167的导线相邻地设置。加热线圈1199连接至电源PS并且被控制单元C1控制，该控制单元C1根据第二极靴1125和第三极靴1163的温度和向第二励磁线圈1167提供的励磁电流来调节电源PS向加热线圈1199提供的电流。第二极靴1125和第三极靴1163的温度通过温度传感器T1和T2测量，该温度传感器T1和T2向控制单元C2提供测量出的温度的数据。向第二励磁线圈1167提供的励磁电流通过控制单元C3控制。控制单元C2和C3向加热***的控制单元C1提供第二极靴1125和第三极靴1163的温度数据以及向第二励磁线圈1167提供的励磁电流的数据，该控制单元C1基于提供的数据来计算要向加热线圈1199提供的励磁电流。控制单元C1、C2、C3可以是单一控制单元的部分。由此，极靴和物镜排布结构内部的环境可以保持在恒温并且维持恒定环境。
在图13中，示出了图8所示实施方式的细节，以例示形成在第二极靴1125与第三极靴1163的内表面之间的角度。第二极靴1125具有面对第三极靴1163的表面1125S，而第三极靴1163具有面对第二极靴1125的表面1163S。在图13中环绕光轴1120的表示为IPR1的第一环形部分中，第二极靴1125和第三极靴1163的表面1125S和1163S在它们之间形成大约为9°的角β1。在图13中环绕光轴1120的表示为IPR2的第二环形部分中，第二极靴1125和第三极靴1163的表面1125S和1163S在它们之间形成大约为10°的角β2。在图13中环绕光轴1120的表示为IPR3的第三环形部分中，第二极靴1125和第三极靴1163的表面1125S和1163S在它们之间形成大约为15°的角β3。由此，结合第二极靴1125和第三极靴1163相对于物体7的小角度，实现了极靴的相对较宽且平坦的排布结构，由此实现了整个物镜排布结构的相对较宽且平坦的排布结构。
虽然还参照本发明的具体实施方式对本发明进行了描述，但显见的是，本领域技术人员将清楚许多另选例、修改例以及变型例。因此，在此阐述的本发明的示范实施方式旨在例示而非以任何方式限制。在不脱离如所附权利要求中限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种改变。

Claims (12)

1.一种物镜排布结构，该物镜排布结构包括：
物体安装部，该物体安装部用于把要处理的物体安装在物面中，所述物体安装部具有用于向所述物体提供电压的电连接器；
第一极靴和第二极靴，其中，所述第一极靴和所述第二极靴相对于对称轴旋转地对称，其中，所述第一极靴的径向内端部设置在相对于所述第二极靴的径向内端部的一距离处以在它们之间形成第一间隙，其中，所述第二极靴比所述第一极靴更接近于所述物体安装部，并且其中，所述第一极靴和所述第二极靴彼此电绝缘；
第一励磁线圈，该第一励磁线圈用于在所述第一间隙中生成聚焦磁场；
束射管，该束射管延伸通过由所述第一极靴的所述径向内端部形成的孔；
第一电压源，该第一电压源用于向所述束射管提供电压，以使所述束射管超过地电位至少15kV，或者至少30kV，或者至少45kV；
第二电压源，该第二电压源用于向所述电连接器提供电压，以使所述电连接器接地或低于地电位至少0.1kV，或者至少15kV，或者至少30kV，或者至少45kV。
2.根据权利要求1所述的物镜排布结构，其中，所述束射管与所述第一极靴电绝缘。
3.根据权利要求1所述的物镜排布结构，其中，所述第一极靴设置在地电位。
4.根据权利要求1所述的物镜排布结构，所述物镜排布结构还包括：
第三电压源，该第三电压源用于向所述第二极靴提供电压，以使所述第二极靴的电位超出所述电连接器的电位0.1kV到10kV。
5.根据权利要求4所述的物镜排布结构，其中，所述第三电压源连接至所述电连接器和所述第二极靴。
6.根据权利要求1所述的物镜排布结构，所述物镜排布结构还包括：
第三极靴，该第三极靴具有设置在相对于所述第二极靴的所述径向内端部的一距离处以形成第二间隙的径向内端部；以及
第二励磁线圈，该第二励磁线圈用于在所述第二间隙中生成磁场。
7.根据权利要求6所述的物镜排布结构，其中，所述第三极靴与所述第二极靴电连接并且与所述第一极靴电绝缘
8.根据权利要求6所述的物镜排布结构，该物镜排布结构包括：
屏蔽电极，该屏蔽电极与所述第三极靴电绝缘并且设置在所述第三极靴与所述物体安装部之间。
9.根据权利要求6所述的物镜排布结构，其中，所述屏蔽电极电连接至所述物体安装部的所述电连接器。
10.根据权利要求6所述的物镜排布结构，其中，所述屏蔽电极具有环形形状，其中，所述对称轴经过由所述环形形状形成的内孔。
11.根据权利要求6所述的物镜排布结构，其中，所述第三极靴具有与所述物体安装部相对的表面，其中，所述第三极靴具有径向内部环形部分，在该径向内部环形部分中所述表面按与所述物面相距第一距离且平行于所述物面的方式延伸，其中，所述第三极靴具有径向外部环形部分，在该径向外部环形部分中，所述表面按与所述物面相距第二距离且平行于所述物面的方式延伸，其中，所述第二距离大于所述第一距离，其中，所述屏蔽电极具有内孔，并且其中，所述第三极靴的所述径向内部环形部分的径向外端部沿径向设置在所述屏蔽电极的所述内孔内。
12.一种粒子光学检查***，该粒子光学检查***包括根据权利要求1至11中的任意一项所述的物镜排布结构。
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