CN112041963B - 多束粒子显微镜 - Google Patents

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Abstract

一种多束粒子显微镜，包括多束粒子源(300)、物镜(102)、检测器布置(200)和具有多个开口的多孔板(11)，该多孔板被布置在该物镜(102)与该物平面(101)之间。该多孔板包括多个转换器，这些转换器将由一次粒子束在物体处生成的反散射电子转换为具有较低能量的电子，从而提供形成被该检测器布置检测到的电子束的电子。

Description

多束粒子显微镜
技术领域
本发明涉及一种多束粒子显微镜。
背景技术
例如，WO 2012/041464 A1和DE 10 2016 120 902已经公开了多束粒子显微镜，其中一束一次粒子束中的多个一次粒子束聚焦在物体上。在一次粒子束撞击物体的位置处，一次粒子束生成二次电子，这些二次电子通过施加到物体上的电场而被加速远离物体并且这些二次电子被成形为二次粒子束，这些二次粒子束被引导到具有多个检测器的检测器布置。在此，每个单独的一次粒子束在其撞击物体的位置处生成分配给该一次粒子束的二次粒子束，并且该二次粒子束撞击分配给其的检测器布置中的至少一个检测器，使得关于一次粒子束被引导到的物体的位置的信息可以通过检测撞击此至少一个检测器的粒子强度来获得。一束一次粒子束可以通过多束粒子显微镜被偏转，并且物体可以相对于多束粒子显微镜移位，以便用一次粒子束***地扫描所述物体的表面并且以便从在此过程中检测到的二次粒子束的强度来获得物体的电子显微镜图像。
已经发现，这种多束粒子显微镜不允许如使用单束粒子显微镜的情况那样清晰且高对比度地使物体上的某些结构在电子显微镜图像中可见。
发明内容
因此，本发明的目的是提出一种多束粒子显微镜，该多束粒子显微镜具有扩展的选项，用于在电子显微镜图像中以清晰和高对比度的方式使物体上的结构可见。
根据本发明，一种多束粒子显微镜包括多束粒子源，该多束粒子源被配置为生成多个一次粒子束；物镜，该物镜被该多个一次粒子束的束路径穿透并且被配置为将该多个一次粒子束中的每个一次粒子束引导到物平面上，并且将所述多个一次粒子束中的每一个一次粒子束聚焦在物平面上；检测器布置，该检测器布置被配置为检测多个电子束的强度，这些电子束的电子由这些一次粒子束的粒子在可布置在物平面中的物体处生成。
在多束粒子显微镜的操作期间，每个一次粒子束都穿过多孔板的孔并且聚焦地撞击该物体。在入射在物体上的位置处，一次粒子束生成二次电子，这些二次电子从物体上出射并且这些二次电子朝向多孔板被加速。这些二次电子在背离物体的方向上穿过多孔板的孔并形成电子束，该电子束穿过物镜并且被引导到检测器布置。
由一次粒子束生成的二次电子在其从物体的表面出射时典型地具有一定量的动能，这些动能与这些撞击一次粒子的动能无关并且典型地小于50eV。然而，一次粒子束通常还会生成所谓的反散射电子，这些反散射电子在一次粒子束的入射位置处从物体出射并且这些反散射电子具有一定量的动能，这些动能高于50eV并且可以达到这些一次粒子的动能。发明人已经发现，与这些二次电子相比具有更一定量的能量的这些电子仅在很小的程度上被引导到该检测器布置并且在该检测器布置处生成检测信号。然而，在单束粒子显微镜的情况下，可以单独检测反散射电子并由反散射电子的检测信号生成电子显微镜图像，这些电子显微镜图像以彼此可高对比度区分的方式代表物体中的不同材料。发明人已经观察到，即使在多束粒子显微镜的情况下，也期望具有高效检测反散射电子的选项。发明人进一步发现，从物体发出并被引导到检测器布置的电子束基本上由二次电子形成，因为由于这些二次电子在从物体的表面出射时其能量较低因而这些二次电子被成束为单独的电子束，而具有显著较高能量的反散射电子不能被成形为单独的电子束，这些单独的电子束从一次粒子束入射在物体上的位置开始可以被引导到分配给此位置的检测器布置的元件中。
因此，根据示例性实施例，多束粒子显微镜的多孔板包括多个转换器，在多个开口中的每个开口处都设置有该多个转换器中的至少一个转换器，这些转换器被配置为将反散射电子转换为电子，这些反散射电子由这些一次粒子束在物体处生成并且这些反散射电子在该物体处具有的动能的量大于预定的第一能量阈值，这些电子在该转换器处具有的动能的量小于预定的第二能量阈值并这些电子提供形成这些电子束的电子，这些电子束被检测器布置检测到。
因此，在物体附近和在其从物体的表面出射的位置附近具有其比较高的动能的反散射电子被转换为具有显著较低动能的电子。这些较低动能的电子产生在这些一次粒子束在物体上的撞击位置附近。然后，在那里产生的较低动能的电子同样可以被成形为电子束(就像在一次粒子束的撞击位置处生成的二次电子一样)，并且可以供应给检测器布置用于检测目的。在那里，这些转换后的低能量电子生成的检测信号与在一次粒子束的撞击位置处生成的反散射电子的数量成比例。因此，在多孔板处设置转换器允许使用多束粒子显微镜同样地检测到反散射电子。
根据示例性实施例，这些转换器各自包括基本上平行于物平面定向的薄膜。在此情况下，这些薄膜可以定义或界定多孔板的孔。在物体上生成的反散射电子可以入射在该膜的面向物平面的表面上，并且可以通过所述膜转换为较低能量电子，这些较低能量电子至少部分从该膜的背离物平面的表面出射并且能够有助于穿过物镜并被供应给检测器布置的电子束。
根据示例性实施例，这些膜的厚度在0.5nm到50nm的范围内，更具体地在4nm到20nm的范围内。
例如，如果这些膜由重元素制成的材料构成，则可以实现反散射电子到较低能量电子的高转化率。根据示例性实施例，这些膜由如下材料构成：该材料由原子序数平均大于40的原子构成。这样的材料的示例包括金等。然而，由重元素制成的膜应足够薄，以避免该膜过度吸收二次电子。例如，可以将由金制成的单层用作膜。例如，由金制成的薄层可以被蒸发到例如由铝制成的更厚、更稳定的载体层上。
根据示例性实施例，这些转换器各自由设置在多孔板的开口的内壁处的材料形成。根据示例性实施例，这种材料不同于作为多孔板的结构材料的材料。然后，例如，将形成转换器的材料作为层施加到多孔板的开口的内壁。
根据示例性实施例，该材料由原子序数平均大于40的原子构成。
根据另外的示例性实施例，多孔板的开口具有圆锥形状，使得开口的截面在背离物平面的方向上减小。根据示例性实施例，多孔板的开口在其面向物平面的一侧上具有第一截面面积并且在其背离物平面的一侧上具有第二截面面积，该第一截面面积是该第二截面面积的至少1.5倍大、特别地至少2.0倍大。
根据示例性实施例，多束粒子显微镜包括电压供应***，该电压供应***被配置为分别向物体和向多孔板供应可调电势。
根据本文的一个示例性实施例，该电压供应***被配置为在第一操作模式下向多孔板的面向物体的一侧和向物体以如下方式供应电势：该物体相对于多孔板处于负电势，使得在物体上生成的二次电子穿过多孔板中的开口并且同样提供形成这些电子束的电子，这些电子束被检测器布置检测到；并且其中，该电压供应***被配置为在第二操作模式下向多孔板的面向物体的一侧和向物体以如下方式供应电势：该物体相对于该孔板处于正电势，使得在物体处生成的二次电子不穿过多孔板中的开口。这有利于在二次电子有助于检测器布置检测到的电子束的操作模式与二次电子无助于检测到的电子并且因此仅在物体处生成的反散射电子有助于检测到的电子的操作模式之间选择性切换。在此情况下，由检测到的电子生成的电子显微镜图像是所谓的纯反散射电子图像。
根据示例性实施例，多孔板包括彼此绝缘的三个导电层，该电压供应***被配置为分别向这三个导电层供应可调电势。
例如，第一能量阈值可以大于50eV或大于200eV。例如，第二能量阈值可以小于200eV、特别是小于100eV。例如，一次粒子束的数量可以大于7或大于50。
根据示例性实施例，多孔板被布置成距物平面的距离小于200μm、特别地小于50μm、特别地小于30μm、特别地小于20μm、特别地小于10μm。
根据示例性实施例，多孔板被布置成距物平面的距离小于多孔板的孔的彼此之间的最小间距。
根据另外的示例性实施例，在多孔板处的两个彼此相邻的一次粒子束之间的最小间距小于50μm、特别地小于30μm、特别地小于20μm、特别地小于12μm。
附图说明
下文将参考图来更详细地说明本发明的实施例。详细而言：
图1示出了用于说明根据一个实施例的多束粒子显微镜的功能的示意图；
图2示出了图1的多束粒子显微镜的一部分的示意图；
图3示出了根据第一实施例的具有图1的多束粒子显微镜的转换器的多孔板的示意性截面图；
图4示出了根据第二实施例的具有图1的多束粒子显微镜的转换器的多孔板的示意性截面图；以及
图5示出了根据第三实施例的具有图1的多束粒子显微镜的转换器的多孔板的示意性截面图。
具体实施方式
图1是使用多个粒子束的多束粒子显微镜的示意图。多束粒子显微镜生成多个一次粒子束，这些一次粒子束撞击要检查的物体，以便在那里生成二次粒子，这些二次粒子从物体发出并且被成形为二次粒子束，这些二次粒子束随后被检测到。多束粒子显微镜1是扫描电子显微镜(SEM)类型，其使用电子束3作为一次粒子束，这些一次粒子束入射在物体7的表面上的位置5处并且在那里生成多个电子束点或电子点。在这些束点处入射在物体上的一次粒子束的电子生成作为二次粒子的电子，这些二次粒子被成形为二次粒子束并被检测到。这些作为二次粒子而生成的电子通常根据其动能而被分为反散射电子和二次电子。通常，动能的量小于50eV的电子被称为二次电子，而动能的量大于50eV的电子被称为反散射电子。
然而，一次粒子束也可以是离子束。当入射在物体上时，这些一次粒子束同样可以生成作为二次粒子的电子，这些二次粒子被成形为二次粒子束并被检测到。在此，动能的量小于50eV的电子也可以被称为二次电子，而动能的量大于50eV的电子可以被称为反散射电子。
要检查的物体7可以为任何期望的类型，并且包括例如半导体晶圆、生物样品以及小型化元件的布置等。物体7的表面被布置在物镜***100的物镜102的物平面101中。
图1中的放大的摘图I1示出了物平面101的平面视图，该物平面具有形成在平面101中的一次粒子束3的撞击位置5的规则矩形场103。在图1中，撞击位置的数量为25，其被布置为5×5场103。为了简化图示，撞击位置的数量25是所选择的较小的数量。实际上，束或撞击位置的数量可以被选择为显著更大，比如20×30、100×100等。
在所示的实施例中，撞击位置5的场103是在相邻的撞击位置之间具有恒定间距p1的基本上规则的矩形场。间距p1的示例性值是50μm、30μm和10μm。然而，场103也可以例如具有其他对称性，比如六边形对称性。
在物平面101中成形的束点的直径可以较小。此直径的示例性值为1nm、5nm、10nm和30nm。用于使束点成形的粒子束3的聚焦由物镜***100执行。
撞击物体的粒子(在此说明的示例中为电子)继而生成粒子，这些粒子基本上是电子并且这些粒子从物体7的表面发出。从物体7的表面发出的电子通过物镜***100成形，以形成电子束9。多束粒子显微镜1提供二次束路径12，用于将多个电子束9供应给检测***200。检测***200包括具有投射透镜***205的电子光学单元，用于将电子束9引导到电子多检测器209上。
图1中的摘图I2示出了平面211的平面图，在其中布置了各个检测区域，在各个检测区域上电子束9入射在位置213处。撞击位置213形成第二场217，撞击位置彼此之间具有规则的间距p2。间距p2的示例性值为10μm、100μm、200μm和500μm。
一次粒子束3由多束粒子源300生成，该多束粒子源包括至少一个具有电子发射器的电子源301、至少一个准直透镜303、多孔布置305和场透镜***307。电子源301由电子发射器发射的电子生成发散电子束309，该发散电子束被准直透镜303准直以形成束311，该束照射多孔布置305。
图1中的摘图I3示出了多孔布置305的平面图。多孔布置305包括多孔板313，该多孔板中形成有多个开口或孔315。开口315的中点317被布置在与由物平面101中的束点形成的场103相对应的场319中。孔315的中点317彼此之间的间距p3可以具有5μm、100μm和200μm的示例性值。孔315的直径D小于孔的中点的彼此之间的间距p3。直径D的示例性值为0.2×p3、0.4×p3和0.8×p3。
照射束311的电子穿过孔315并形成作为一次粒子束的电子束3。照射束311的撞击板313的电子被该板吸收并且无助于电子束3的形成。
多孔布置305以如下方式聚焦电子束3：束焦点323被形成在平面325中。焦点323的直径可以例如是2nm、10nm、100nm和1μm。
场透镜***307、分束器400和物镜102提供第一成像粒子光学单元并形成一次束路径10，用于将形成焦点323的平面325成像到物平面101上，使得在物体7的表面那里形成撞击位置5或束点的场103。
物镜102、分束器400和投射透镜***205提供第二成像粒子光学单元并形成二次束路径12，用于将物平面101成像到检测平面211上。因此，物镜102是如下透镜：该透镜既是一次束路径10的一部分又是二次束路径12的一部分，而场透镜***307仅是一次束路径10的一部分并且投射透镜***205仅是二次束路径12的一部分。因此，一次粒子束3的束路径和(二次)电子束的束路径穿过物镜102。
分束器400被布置在一次束路径10上，在多孔布置305与物镜***100之间。分束器400也是二次束路径12的一部分，并且被布置在物镜***100与检测***200之间。分束器400将一次粒子束10的束路径与(二次)电子束的束路径分开。
可以从国际专利申请WO 2005/024881、WO 2007/028595、WO 2007/028596和WO2007/060017以及专利申请US2015/0083911 A1、US2015/0069235 A1、DE 10 2014008383A1、US 6,946,655 B2和DE 10 2016 120 902中获得关于这种多束粒子显微镜以及其中所使用的部件(比如粒子源、多孔板和透镜)的进一步信息，这些申请的全部范围内的公开内容分别通过援引并入本申请。
多束粒子显微镜1进一步包括具有多个开口37的多孔板11，该多孔板被布置在物镜102与物平面101之间。在图1中说明的实施例中，在多孔板11中以如下方式设有25个开口：在多束粒子显微镜1的操作期间，每个开口37被一次粒子束3穿透，并且每个所述开口可以被(二次)电子束9穿透。
在简化的示意图中，图2示出了物镜102，该物镜包括线圈主体19、上极靴21和下极靴22，使得在它们之间形成间隙，在其中生成聚焦一次粒子束的磁场。多孔板11通过电绝缘保持器31保持并紧固到物镜102的下极靴22。作为将多孔板11紧固到物镜102上的替代性方案，可以设置致动器23，该致动器能够选择性地从物镜102与物平面101之间的区域中移除孔板或在该区域中布置所述孔板，多孔板11被压靠在保持器31上，当该保持器被布置在物镜102与物平面101之间时通过合适的机构将充当间隔物。致动器23由多束粒子显微镜1的控制器27通过控制线25控制。
控制器27进一步包括电压供应***，用于将第一电势U1施加到粒子源301的粒子发射器、用于将第二电势U2施加到物镜102的上极靴21、用于将第三电势U3施加到多孔板11、用于将第四电势U4施加到其上布置有物体7的物体保持器17、以及用于将第五电势U5施加到物镜102的下极靴22。目的是将电势U1、U2、U3、U4和U5供应给粒子源301的粒子发射器、上极靴21、多孔板11、物体保持器17和下极靴22，在这些部件与控制器27之间设置电源线29。
物镜中在上极靴21的端部与下极靴22的端部之间延伸的磁路被电绝缘体24隔开，该电绝缘体允许分别将不同的电势U2和U5施加到上下极靴。在此，绝缘体24被设计为使得与绝缘体24邻接的磁路的两个部分在几何上重叠，以便实现针对磁通量的低阻抗。
电势U1与U4之间的差确定了一次粒子束3的粒子撞击物体的动能。例如，此差可以采取50V到3kV之间的值。
电极(阳极)可以被布置在一次粒子束3的束路径上，或者布置在粒子源301中或者在粒子源后面，以便将粒子加速到高动能，使得这些粒子快速地穿越该路径到达物镜102并通过该物镜。同样可以将第二电势U2施加到此电极。然后，U1与U2之间的差确定在多束粒子源与物镜102之间的粒子的动能，并且例如可以大于5kV、大于15kV或大于25kV。在上极靴21(已施加第二电势U2)与下极靴22(已施加第五电势U5)之间存在电场，所述电场阻滞一次粒子在其路径上到达物体7并加速电子束9在其路径上到达检测器。进一步地，第三电势U3已经被施加到多孔板11。
图3以截面图示出了多孔板11的放大图。多孔板11包括承载基板401，在其上已经施加了转换层403。在转换层中设置有开口37，一次粒子束3在其路径上穿过这些开口到达物体7。例如，开口37可以是圆形开口并且具有例如1μm、2μm或5μm的直径。
基板401具有通孔405，这些通孔的直径显著大于转换层403中的切口37的直径，所述通孔相对于转换层403中的切口37以如下方式被布置：基板401中的开口被转换层部分地覆盖。因此，转换层403限定并界定了一次粒子束3穿过的开口37。进一步地，沿着开口37的周界存在转换层403的区域，在这些区域处转换层403没有被基板401支撑。
在此，转换层403中的切口37的直径以如下方式与一次粒子束3的束直径匹配：在一次粒子入射在物体7上之前，所述一次粒子不会引起直接在转换层处生成的二次电子的任何明显的背景噪声。例如，一次粒子束3的束直径不大于转换层403中的切口37的直径的70％、特别地不大于50％、特别地不大于20％。用于用一次粒子束3扫描物体7的束偏转***的倾斜点应如此靠近转换层403的平面，使得一次粒子束3在转换层403的平面中的迁移即使当扫描物体时也保持足够小，使得一次粒子在撞击物体7之前不会引起直接在转换层处生成的二次电子的任何明显的背景噪声。
撞击物体7的一次粒子束3的粒子通过粒子与物体7的材料的相互作用而在物体7的表面上的撞击位置5处生成电子，这些电子从物体7的表面出射。通常，由一次粒子生成的这些电子被分为两类，具体地一方面是二次电子，另一方面是反散射电子。反散射电子在其从物体7的表面出射时具有一定量的动能，这些动能对应于入射一次粒子的动能，或者这些动能略低于这些入射一次粒子的动能。二次电子具有一定量的动能，这些动能显著低于入射一次粒子的动能。
反散射电子和二次电子都在宽的立体角范围内从物体7的表面出射。在常规多束粒子显微镜中，在物镜与物体之间存在电场，所述电场首先阻滞一次粒子束的粒子在其路径上到达物体，其次加速从物体出射的电子远离所述物体。由于从物体出射的二次电子当它们从物体出射时具有相对较低的动能，因此其动能、速度和运动方向基本上由加速电子远离物体的电场确定。特别地，从物体出射的二次电子的速度分量在平行于物体表面的方向上较小，并且因此在由物体与物镜之间提供的电场的加速后，二次电子基本上垂直于物平面101背离物体7移动。在位置5的间距彼此足够的情况下，在相互邻近的位置5处从物体7出射的二次电子的轨迹因此几乎不重叠。这允许电子束9由从物体7出射的二次电子形成，这些电子束可以在二次束路径12上作为单独的束被引导到检测器布置211。
由于当反散射电子从物体7出来时它们具有相对高的动能，因此在物镜与物体7之间提供的电场中的加速后，其动能、运动速度和运动方向主要不是由所述场决定的；替代地，当它们从物体表面出射时，同样显著地由它们的运动方向决定。如果在物体7上一次束3的相互邻近的撞击位置5之间具有给定的间距的情况下，从物体出射的反散射电子的速度的平行于物平面101定向的分量足够大，则在相互邻近的位置5处从物体7出射的反散射电子的轨迹之间可能存在重叠。因此，从不同的撞击位置5发出的这种反散射电子不能作为单独的束通过二次束路径12被引导到检测器布置。在反散射电子的情况下，此情况的发生是由于相对大部分的出射反散射电子的原因，因为在从物体出射时其具有相对高的动能，并且因此以可分配给各个碰撞位置5的方式检测反散射电子的效率是非常低的。这引起物体的不同材料之间的对比(当检测反散射电子时，使用单束粒子显微镜可以很容易地看见)，这些对比在常规多束粒子显微镜中难以检测到。
设置在多孔板11处的转换层403被配置为将反散射电子转换为二次电子409。为此，在平面101中的位置5处从物体7出射的反散射电子407撞击转换层403的面向物体7的一侧，确切地说在转换层403没有被基板401支撑的区域中。在转换层403中，反散射电子407生成二次电子，这些二次电子中的至少一部分409从转换层403从其背离物体7的一侧出射。当这些二次电子从转换层403中出射时，这些转换后的二次电子409的动能显著低于当反散射电子407从物体7中出射时这些反散射电子的动能。特别地，这些二次电子409具有平行于物平面101的较小的速度分量，并在物镜102与物体7之间提供的电场中被加速远离物体7，并且可以由二次光学单元供应给检测器布置209，而二次电子409的轨迹不会重叠，这些二次电子由从物体7的表面上的不同位置5发出的反散射电子407生成。因此，这些二次电子409可以形成电子束，这些电子束作为单独的束由二次光学单元供应给检测器布置。特别地，这些二次电子409可以与直接在撞击位置5处从物体7出射并且穿过开口37的二次电子一起形成电子束，所述电子束的强度可以由检测器布置检测到。因此，转换层403允许生成测量信号，这些测量信号可分配给在物体7上一次电子束3的某个撞击位置5，并且这些测量信号代表在此位置5处生成的反散射电子407的强度。
在此，可以以两种不同的操作模式来操作多束粒子显微镜1。在两种操作模式中的第一种模式下，供应给多孔板11的电势U3大于供应给物体7的电势U4。因此，从物体7的表面出射的二次电子被加速朝向多孔板11并且部分地穿过转换层403中的开口37，使得这些二次电子有助于由二次电子409形成的电子束，这些二次电子在从反散射电子407转换之后从转换层403形成。因此，从物体7出射的二次电子和反散射电子都在第一操作模式下被检测到。
在两种操作模式中的第二操作模式下，供应给多孔板11的电势U3小于供应给物体7的电势U4。因此，从物体出射的较低动能二次电子不能到达多孔板11，特别是不能穿过转换层403中的开口37。因此，从物体出射的二次电子不会生成任何由检测器布置生成的检测信号。在第二操作模式下仅检测到反散射电子。
转换层403优选地由具有高原子序数的材料构成。金是合适材料的示例。转换层的厚度d的尺寸被设计为使得撞击在转换层403的面向物体7的一侧的反散射电子407产生大量的二次电子409，这些二次电子从转换层403在其背离物体7的一侧出射。因此，所确定的最佳厚度取决于反散射电子407的动能，并且因此继而取决于一次粒子入射在物体上的动能。然而，转换层403的厚度d不需要对应于此最佳厚度，并且当入射在物体上时，对于一次粒子的动能的量的较大范围，可以使用给定厚度d的转换层403。转换层的厚度可以例如位于从一个原子层到40nm或0.5nm到20nm的范围内。
基板401由可以满足用作转换层403的承载结构的功能的材料形成。例如，基板401可以由单硅晶体形成。为此，由形成多孔板11的基板401的单硅晶体制成的板可以由形成多孔板11的转换层403的材料涂覆，并且硅板中的开口和转换层403中的开口37可以通过光刻方法被引入到硅板中和引入到转换层中，以便制造多孔板11。
图4示出了多孔板11的对应于图3的图示，该多孔板被配置为将反散射电子转换为二次电子，这些二次电子形成电子束，这些电子束通过二次光学单元作为单独的束被供应给检测器布置209。
在图4所示的多孔板的示例中，与图3的示例一样，转换材料未作为层403被施加到多孔板11的基板401的平坦侧上；替代地，将其作为层施加到基板401中的开口的内壁上。因此，由转换材料制成的层411的表面形成多束板11中的开口37，一次束3穿过该开口。从物体7出射的反散射电子407撞击孔37内的导电层411，并且被转换成二次电子409，这些二次电子从层411进入开口37。从转换层出射的这些二次电子409通过物镜与物体7之间提供的电场被加速远离物体7，并形成通过二次光学单元供应给检测器布置211的束。因此，从物体7出射的电子407也可以使用根据图4所示实施例的多孔板11被转换为二次电子，这些二次电子可由检测器布置209检测到。图4所示实施例的多孔板也可在以上结合图3说明的两种操作模式下操作。这两种操作模式使得可以同时检测反散射电子本身和反散射电子与二次电子，这两者都从物体7出射。
在图4中，附图标记407’表示反散射电子，该反散射电子在位置5处从物体7的表面以平行于物平面101的较大速度分量出射。此反散射电子407’能够在切口37的内壁处撞击导电层411，该切口被分配给一次束3的撞击位置5，该撞击位置与反散射电子407的发出位置不同。因此，反散射电子407在“错误的”切口37中生成二次电子409，并且由此生成的检测事件因此被分配给错误的一次粒子束3。此效应可以称为各种粒子束之间的串扰。
图5示出了根据另一实施例的多孔板11的截面，其中减小了此串扰效应。
图5中以截面示出的多孔板11具有多层结构，其中设置有孔37。在图5的图示中，从上到下(即在朝向物平面101的方向)设置了以下各层：导电层411、电绝缘的转换层413、导电层415、电绝缘层417和导电的吸收层419。
在此，有利的是将预定的电势施加到导电层411、415或419，所述电势以如下方式确定：一次束3基本上不受在导电层411、415或419之间产生的电场的影响。进一步地，电绝缘转换层413可以具有足够大的剩余电阻，使得电流可以流过该层，所述电流在操作期间限定了导电层411、415和419的电势。
转换层413或者完全由将反散射电子407转换成二次电子409的材料(该材料在切口37的内壁处露出)形成，或者由纯电绝缘材料形成，其中由转换材料制成的层设置在切口37的内壁处，如以上结合图4所示的实施例说明的。
吸收层419由如下材料构成：该材料对于每个入射反散射电子生成很少的二次电子，特别是比转换材料生成显著更少的二次电子。
在此，设计这些层可能是有利的，使得在操作期间，吸收层419的电势比转换层413的电势高例如10V、20V或50V，以便防止在吸收器处生成的二次电子到达转换器，并且从那里到达检测器。
图5中的附图标记407表示如下反散射电子：该反散射电子从物体7的表面上的位置5出射，并且该反散射电子撞击孔37的内壁，该孔被分配给反散射电子407的发出位置5。在切口37的内壁上的转换层413中，反散射电子407被转换为一个或多个二次电子409，其中的一些二次电子从开口37在多孔板的背离物体7的一侧上出射，并且如上所述，可以由检测器布置以如下方式检测：这些二次电子可以被分配给正确的一次粒子束3。
图5中的附图标记407’示出了反散射电子407，该反散射电子撞击相邻开口37的内壁并且因此撞击“错误的”开口的内壁，并且该反散射电子因此潜在地在各种检测到的电子束之间生成串扰。然而，以如下方式选择开口37的几何结构、吸收层419的厚度以及在多孔板11的面向物体7或吸收层419的表面与物体7的表面之间的距离：从位置5发出的撞击相邻“错误的”开口37的反散射电子407’仅仅撞击位于吸收层419的区域中的开口37的内表面。然而，在所述位置，这些入射反散射电子407’不会被转换成二次电子，或仅被转换成最终在很小程度上被检测到的二次电子。
在图5的示例性实施例中，电压供应***被配置为将不同且分别可调的电势施加到导电层411、415和419。特别地，这使得以下操作模式成为可能：
相对于物体7的更高或更低电势可以被施加到布置得最靠近物体7的层419，以便实现以上结合图3描述的两种操作模式，其中同时检测到从物体发出的反散射电子和二次电子，或其中仅检测到反散射电子。
可以在导电层411与415之间施加电势差；这在转换层413的切口37内的区域中生成电场，在图5中所述电场向上加速在开口37的壁上生成的二次电子，并且因此使这些二次电子远离物体7。这增加了在切口37的壁上生成的二次电子也在多孔板11的上侧处从开口37出射并且例如不在开口内被吸收的可能性。
进一步地，如图5所示，开口37可以具有圆锥形状，使得切口37的截面面积在朝向物体7的方向上增加。因此，与设置吸收层419一起，这使得它可以增大立体角，在该立体角处反散射电子407可以从物体7的表面处的位置5发出，并在相关的切口37的内壁处被转换为二次电子409，而不会增加串扰的可能性。
在此示例性实施例中，切口37的直径以如下方式与一次粒子束3的束直径匹配：在一次粒子入射在物体7上之前，所述一次粒子不会引起直接在转换层413处生成的二次电子的任何明显的背景噪声。例如，一次粒子束3的束直径不大于层411或413中的切口的直径的70％、特别地不大于50％、特别地不大于20％。用于用一次粒子束3扫描物体7的束偏转***的倾斜点应如此靠近多孔板的基板401的平面，使得一次粒子束3在切口37中的迁移即使当扫描物体时也保持足够小，使得一次粒子在撞击物体7之前不会引起直接在转换层413处生成的二次电子的任何明显的背景噪声。

Claims (35)

1.一种多束粒子显微镜，包括：
多束粒子源(300)，该多束粒子源被配置为生成多个一次粒子束(3)；
物镜(102)，该物镜被该多个一次粒子束(3)的束路径穿透并且被配置为将该多个一次粒子束(3)中的每个一次粒子束引导到物平面(101)，并且将所述多个一次粒子束中的每个一次粒子束聚焦在该物平面上；
检测器布置(200)，该检测器布置被配置为检测多个电子束(9)的强度，这些电子束(9)的电子由这些一次粒子束(3)的粒子在可布置在该物平面(101)中的物体(7)处生成；以及
布置在该物镜(102)与该物平面(101)之间的多孔板(11)，该多孔板具有多个开口(37)，并且在离该物平面(101)一距离处，
其中，该多孔板(11)的不同开口(37)被不同的一次粒子束(3)的束路径穿透，并且
其中，该多孔板(11)包括多个转换器，在该多个开口中的每个开口处设置有该多个转换器中的至少一个转换器，这些转换器被配置为将反散射电子转换为电子，这些反散射电子由这些一次粒子束在该物体处生成并且这些反散射电子在该物体处具有的动能的量大于预定的第一能量阈值，这些电子在该转换器处具有的动能的量小于预定的第二能量阈值并这些电子提供形成这些电子束的电子，这些电子束被该检测器布置检测到。
2.如权利要求1所述的多束粒子显微镜，其中，这些转换器各自包括平行于该物平面(101)定向的薄膜。
3.如权利要求2所述的多束粒子显微镜，其中，在该物体处生成的这些反散射电子撞击这些膜的面向该物平面的表面，并且由这些反散射电子生成的这些电子从这些膜的背离该物平面的表面出射。
4.如权利要求2或3所述的多束粒子显微镜，其中，这些膜的厚度为0.5nm到50nm。
5.如权利要求4所述的多束粒子显微镜，其中，这些膜的厚度为4nm到20nm。
6.如权利要求2或3所述的多束粒子显微镜，其中，这些膜由原子序数平均大于40的原子构成的材料构成。
7.如权利要求1至3中任一项所述的多束粒子显微镜，其中，这些转换器各自由用于涂覆该多孔板(11)的开口(37)的内壁的材料形成。
8.如权利要求7所述的多束粒子显微镜，其中，该材料由原子序数平均大于40的原子构成。
9.如权利要求1至3中任一项所述的多束粒子显微镜，其中，该多孔板的开口在其面向该物平面的一侧上具有第一截面面积并且在其背离该物平面的一侧上具有第二截面面积，该第一截面面积是该第二截面面积的1.5倍大。
10.如权利要求9所述的多束粒子显微镜，其中，该第一截面面积是该第二截面面积的2.0倍大。
11.如权利要求1至3中任一项所述的多束粒子显微镜，进一步包括电压供应***(27)，该电压供应***被配置为分别向该物体和向该多孔板供应可调电势。
12.如权利要求11所述的多束粒子显微镜，其中，该电压供应***被配置为在第一操作模式下向该多孔板的面向该物体的一侧和向该物体以如下方式供应电势：该物体相对于该多孔板处于负电势，使得在该物体处生成的二次电子穿过该多孔板中的这些开口并且同样提供形成这些电子束的电子，这些电子束被该检测器布置检测到；并且
其中，该电压供应***被配置为在第二操作模式下向该多孔板的面向该物体的一侧和向该物体以如下方式供应电势：该物体相对于该多孔板处于正电势，使得在该物体处生成的二次电子不穿过该多孔板中的开口。
13.如权利要求11所述的多束粒子显微镜，其中，该多孔板包括彼此绝缘的三个导电层，该电压供应***被配置为分别向这三个导电层供应可调电势。
14.如权利要求1至3中任一项所述的多束粒子显微镜，进一步包括多个电子吸收器，这些电子吸收器从该物平面(101)的方向看时被布置在该多孔板(11)中相互邻近的开口(37)之间，并且当垂直于该物平面看时被布置在该物平面(101)与这些转换器之间。
15.如权利要求14所述的多束粒子显微镜，其中，这些电子吸收器由原子序数平均小于40的原子构成的材料构成。
16.如权利要求15所述的多束粒子显微镜，其中，所述原子具有的原子序数平均小于20。
17.如权利要求15所述的多束粒子显微镜，其中，所述原子具有的原子序数平均小于15。
18.如权利要求14所述的多束粒子显微镜，其中，该多束粒子显微镜以如下方式被配置：在操作期间，这些电子吸收器相对于这些转换器带正电。
19.如权利要求18所述的多束粒子显微镜，其中，在操作期间，在这些电子吸收器与这些转换器之间的势差大于10V。
20.如权利要求19所述的多束粒子显微镜，其中，所述势差大于20V。
21.如权利要求19所述的多束粒子显微镜，其中，所述势差大于50V。
22.如权利要求1至3中任一项所述的多束粒子显微镜，其中，该第一能量阈值大于50eV。
23.如权利要求22所述的多束粒子显微镜，其中，该第一能量阈值大于200eV。
24.如权利要求1至3中任一项所述的多束粒子显微镜，其中，该第二能量阈值小于200eV。
25.如权利要求24所述的多束粒子显微镜，其中，该第二能量阈值小于100eV。
26.如权利要求1至3中任一项所述的多束粒子显微镜，其中，一次粒子束的数量大于7。
27.如权利要求1至3中任一项所述的多束粒子显微镜，其中，该多孔板被布置成距该物平面的距离小于200μm。
28.如权利要求27所述的多束粒子显微镜，其中，该距离小于50μm。
29.如权利要求27所述的多束粒子显微镜，其中，该距离小于30μm。
30.如权利要求27所述的多束粒子显微镜，其中，该距离小于20μm。
31.如权利要求27所述的多束粒子显微镜，其中，该距离小于10μm。
32.如权利要求1至3中任一项所述的多束粒子显微镜，其中，在该多孔板处的两个相互邻近的一次粒子束的最小间距小于50μm。
33.如权利要求32所述的多束粒子显微镜，其中，该最小间距小于30μm。
34.如权利要求32所述的多束粒子显微镜，其中，该最小间距小于20μm。
35.如权利要求32所述的多束粒子显微镜，其中，该最小间距小于12μm。
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