CN115428116A - 具有多个检测器的带电粒子束装置和成像方法 - Google Patents

Abstract

公开了使用带电粒子束装置对样品进行成像的***和方法。带电粒子束装置可以包括复合物镜，该复合物镜包括磁透镜和静电透镜，该磁透镜包括空腔，以及位于紧邻磁透镜的极片的上游并且在磁透镜的空腔内部的电子检测器。在一些实施例中，偏转器可以位于电子检测器和与样品相邻的极片的开口之间以实现大视场。通过改变静电物镜中的(多个)控制电极的电位，可以在不改变着陆能量的情况下操纵检测器之间的电子分布。电子源可以用若干离散电位来操作以覆盖不同的着陆能量，而电子源和提取器之间的电位差是固定的。

Description

具有多个检测器的带电粒子束装置和成像方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年4月10日提交的美国申请63/008,457的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本文所提供的实施例公开了带电粒子束装置，并且更具体地公开了用于增强电子显微镜中的信号电子收集效率的***和方法。

背景技术

在集成电路(IC)的制造过程中，检查未完成或已完成的电路部件以确保它们是根据设计制造的并且没有缺陷。可以采用利用光学显微镜或带电粒子(例如电子)束显微镜，例如扫描电子显微镜(SEM)的检查***。随着IC部件的物理尺寸不断缩小，并且它们的结构继续变得更加复杂，缺陷检测和检查的准确性和吞吐量变得更加重要。整体图像质量取决于高次级电子和背散射电子信号检测效率等因素的结合。背散射电子具有更高的发射能量，可以从样品的更深层逸出，因此，它们的检测对于复杂结构(例如埋层、节点、高深宽比的沟槽或3D NAND器件的孔)的成像可能是理想的。对于叠加计量等应用，可能需要获得高质量成像和有效收集来自次级电子的表面信息和来自背散射电子的埋层信息，同时强调在SEM中使用多个电子检测器的需求。尽管可以使用各种结构排列的多个电子检测器来最大限度地单独收集和检测次级和背散射电子的效率，但组合检测效率仍然很低，并且因此，所获得的图像质量可能不足以进行高精度和高吞吐量的缺陷检测和二维和三维结构的计量。

发明内容

本公开的一个方面涉及一种电子束装置，其包括：电子源，其被配置为沿着主光轴生成初级电子束；包括磁透镜和静电透镜的复合物镜，该磁透镜包括被配置为允许初级电子束通过的空腔；第一电子检测器，其被配置为检测从样品中生成的多个信号电子的第一部分，其中第一电子检测器相对于初级电子束沿着主光轴的路径而位于紧邻磁透镜的极片的上游并且在磁透镜的空腔内。第一电子检测器可以被定位成使得第一电子检测器的开口的中心轴线与主光轴对准。第一电子检测器的开口可以小于物镜极片的第一开口。该装置还可以包括第二电子检测器，该第二电子检测器被配置为检测多个信号电子的第二部分，并且沿着主光轴而被设置在第一电子检测器的上游。第一检测器的开口可以被配置为允许多个信号电子的第二部分通过。第二电子检测器可以包括开口，该开口被配置为允许一部分初级电子束通过。第二电子检测器可以包括透镜内检测器，该透镜内检测器被定位成使得第二电子检测器的开口与主光轴对准。该装置还可以包括束操纵器，该束操纵器被配置为将初级电子束偏转到样品的表面上并且位于第一电子检测器和第二电子检测器之间。束操纵器可以包括多个束偏转器，该多个束偏转器与主光轴对准并且位于磁透镜的空腔内。该装置还可以包括第三电子检测器，该第三电子检测器被配置为检测多个信号电子的第三部分，并且沿着主光轴而被设置在第一电子检测器的下游。第三电子检测器可以沿着主光轴而被设置在第一电子检测器的下游并且紧邻磁透镜的极片的上游。第三电子检测器可以沿着主光轴而被设置在磁透镜的极片和样品之间。可以基于期望的视场(FOV)和多个信号电子的分布来确定第三电子检测器的开口尺寸。第一电子检测器、第二电子检测器和第三电子检测器可以被配置为检测从样品中生成的多个信号电子的大部分。第一电子检测器、第二电子检测器和第三电子检测器可以包括连续检测表面或分段检测表面。分段检测表面可以包括围绕主光轴径向或方位角布置的多个分段。该装置还可以包括控制电极，该控制电极被设置在样品和第一电子检测器之间并且可以被配置为调整从样品中生成的多个信号电子的路径。控制电极可以包括设置在第一电子检测器和样品之间的多个电极。控制电极可以被配置为基于所施加的电压信号来影响样品附近的静电场。磁透镜的极片(polepiece)可以被配置为基本上将第一电子检测器与样品附近的静电场屏蔽开。静电场的变化可以引起多个信号电子的第一部分的轨迹的变化。所施加的电压信号可以被配置为可调整的，以使得能够影响在包括第一电子检测器在内的多个电子检测器上的多个信号电子的角分布。样品的平面的位置可以沿着主光轴是可调整的，以使得能够影响在多个电子检测器上的多个信号电子的角分布，以及复合物镜的激发。静电透镜可以是在极片和样品之间存在电场的情况下形成的。多个信号电子包括次级电子、背散射电子或俄歇电子。第一电子检测器与样品的垂直距离为6mm至80mm。

本公开的另一方面涉及一种电子束装置，其包括电子源，该电子源被配置为沿着主光轴产生初级电子束；包括磁透镜和静电透镜的复合物镜，该磁透镜包括被配置为允许初级电子束通过的空腔；第一电子检测器，其被配置为检测从样品中生成的多个信号电子的第一部分，其中第一电子检测器位于磁透镜的空腔内；以及束操纵器，其被配置为将初级电子束偏转到样品的表面上并且位于第一电子检测器和极片之间。束操纵器可以包括多个束偏转器，并且其中多个束偏转器中的束偏转器位于第一电子检测器和磁透镜的极片之间，并且在磁透镜的空腔内。

本公开的另一方面涉及一种电子束装置，其包括：第一电极，其被配置为施加第一电压；第二电极，其被配置为施加与第一电压不同的第二电压，通过第一电压和第二电压的差异而在第一电极和第二电极之间产生第一电场，第一电场被配置为提取多个来自第一电极的初级电子，其中第一电压被调整到第一离散值并且第二电压同时被调整到与第一离散值不同的第二离散值，第一离散值和第二离散值对应于多个初级电子在样品上的着陆能量范围。对于多个着陆能量范围，第一电压和第二电压的第一离散值和第二离散值之间的差异可以是基本上固定的。第一离散值与第二离散值之差的绝对值可以在5kV-15kV的范围内。第一离散值和第二离散值之间的基本上固定的差异可以在电子源和电极之间产生基本上稳定的电场。可以将第三电压施加到样品，第三电压的值基于第一电压和第二电压以及多个初级电子的着陆能量范围来确定。

本公开的另一方面涉及一种由电子束装置执行的用于观察样品的方法。该方法可以包括使用包括磁透镜和静电透镜的复合物镜将初级电子束聚焦到样品上，该磁透镜包括允许初级电子束通过的空腔；在与初级电子束相互作用之后从样品中生成多个信号电子；以及使用第一电子检测器检测多个信号电子的第一部分，该第一电子检测器相对于初级电子束沿着主光轴的路径而位于紧邻磁透镜的极片的上游并且在磁透镜的空腔内。该方法还可以包括使用第二电子检测器检测多个信号电子的第二部分并且基于多个信号电子中的一个信号电子的特性来检测多个信号电子。信号电子的特性可以包括信号电子相对于主光轴的发射能量、发射极角或发射方位角。该方法还可以包括使用第三电子检测器检测多个信号电子的第三部分，第三电子检测器位于第一电子检测器和第二电子检测器的下游。该方法还可以包括使用第一电子检测器、第二电子检测器和第三电子检测器检测从样品中生成的多个信号电子中的基本上所有信号电子。该方法还可以包括使用控制电极通过调整施加到控制电极的电压来影响样品附近的静电场，并且调整施加到控制电极的电压引起在第一电子检测器、第二电子检测器、第三电子检测器上的信号电子检测分布的变化。调整施加到控制电极的电压可以引起多个信号电子的第一部分的轨迹的变化。调整施加到控制电极的电压可以影响多个信号电子在包括第一电子检测器在内的多个电子检测器上的角分布。该方法还可以包括调整样品的平面的位置以使得能够影响在多个电子检测器上的多个信号电子的角分布，以及复合物镜的激发。可以沿着主光轴调整平面的位置。调整样品平面的位置可以包括增加或减少样品和第一电子检测器之间的垂直距离。

本公开的另一方面涉及一种配置用于观察样品的电子束装置的方法，该方法包括向第一电极施加第一电压；将与第一电压不同的第二电压施加到第二电极，导致基于第一电压和第二电压的差异而在第一电极和第二电极之间产生第一电场，该第一电场被配置为提取来自第一电极的多个初级电子；同时将第一电压调整为第一离散值并且将第二电压调整为与第一离散值不同的第二离散值，第一离散值和第二离散值对应于多个初级电子在样品上的着陆能量范围。对于多个着陆能量范围，第一电压和第二电压的第一离散值和第二离散值之间的差异可以是基本上固定的。第一离散值与第二离散值之间的差异的绝对值可以在5kV-15kV的范围内。第一离散值和第二离散值之间的基本上固定的差异可以在电子源和电极之间产生基本上稳定的电场。该方法可以包括向样品施加第三电压，第三电压的值基于第一电压和第二电压以及多个初级电子的着陆能量范围来确定。

本公开的另一方面涉及一种存储指令集的非暂态计算机可读介质，该指令集可由电子束装置的一个或多个处理器执行以使电子束装置执行观察样品的方法。该方法可以包括：使用包括磁透镜和静电透镜的复合物镜将初级电子束聚焦到样品上，该磁透镜包括允许初级电子束通过的空腔；在与初级电子束相互作用之后从样品中生成多个信号电子；以及使用第一电子检测器检测多个信号电子的第一部分，该第一电子检测器相对于初级电子束沿着主光轴的路径而位于紧邻磁透镜的极片的上游并且在磁透镜的空腔内。该指令可以使该装置还执行：使用第二电子检测器检测多个信号电子的第二部分并使用控制电极通过调整施加到控制电极的电压来影响样品附近的静电场，其中调整施加到控制电极的电压引起多个信号电子的第一部分的轨迹的变化。该指令可以使装置还执行：沿着主光轴调整样品的平面的位置，其中调整样品的平面的位置引起在第一电子和第二电子检测器上的信号电子检测分布的变化。

本公开的另一方面涉及一种存储指令集的非暂态计算机可读介质，该指令集可由电子束装置的一个或多个处理器执行以配置电子束装置以执行观察样品的方法。该方法可以包括：向第一电极施加第一电压；将与第一电压不同的第二电压施加到第二电极，导致基于第一电压和第二电压的差异而在第一电极和第二电极之间产生第一电场，第一电场被配置为提取来自第一电极的多个初级电子；以及同时将第一电压调整为第一离散值并且将第二电压调整为与第一离散值不同的第二离散值，第一离散值和第二离散值对应于多个初级电子在样品上的着陆能量范围。

本公开的另一方面涉及一种电子束装置，其包括：电子源，其被配置为沿着主光轴生成初级电子束，物镜，其被配置为将初级电子束聚焦到样品上并且包括被配置为允许初级电子束通过的空腔；第一电子检测器，其被配置为检测从样品中生成的多个信号电子的第一部分，其中第一电子检测器相对于初级电子束沿着主光轴的路径而位于紧邻物镜的极片的上游并且在物镜的空腔内。

本公开的实施例的其他优点将从以下结合附图的描述中变得显而易见，其中通过说明和示例的方式阐述了本发明的某些实施例。

附图说明

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)***的示意图。

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，该工具可以是图1的示例性电子束检查***的一部分。

图3是与本公开的实施例一致的包括带电粒子检测器的示例性带电粒子束装置的示意图。

图4是与本公开的实施例一致的包括多个带电粒子检测器的示例性带电粒子束装置的示意图。

图5是与本公开的实施例一致的包括多个带电粒子检测器的示例性带电粒子束装置的示意图。

图6是与本公开的实施例一致的包括多个带电粒子检测器的示例性带电粒子束装置的示意图。

图7A和图7B是与本公开的实施例一致的示例性带电粒子束装置的示意图，其图示了施加到控制电极的电压的调整对信号电子的角分布的影响。

图8A和图8B是与本公开的实施例一致的示例性带电粒子束装置的示意图，其图示了施加到控制电极的电压的调整对信号电子的角分布的影响。

图9A和图9B是与本公开的实施例一致的示例性带电粒子束装置的示意图，其图示了调整样品位置对信号电子的角分布的影响。

图10是与本公开的实施例一致的图示了示例性电压配置的示例性带电粒子束装置的示意图。

图11A-图11D是与本公开的实施例一致的图3的示例性带电粒子束装置300的带电粒子检测器的示例性配置的示意图。

图12是表示与本公开的实施例一致的使用图3的带电粒子束装置观察样品的示例性方法的过程流程图。

图13是表示与本公开的实施例一致的配置带电粒子束装置的示例性方法的过程流程图。

具体实施方式

现在将详细参考示例性实施例，其示例在附图中被图示。以下描述参考附图，其中除非另有说明，否则不同附图中相同的数字表示相同或相似的元件。在示例性实施例的以下描述中阐述的实现方式并不表示所有实现方式。相反，它们仅仅是与如所附权利要求中所述的公开实施例相关的各方面一致的装置和方法的示例。例如，尽管在使用电子束的背景下描述了一些实施例，但是本公开不限于此。可以类似地应用其他类型的带电粒子束。此外，可以使用其他成像***，诸如光学成像、光检测、X射线检测等。

电子器件由在被称为衬底的一片硅上形成的电路构成。许多电路可以一起形成在同一块硅上，并且被称为集成电路或IC。这些电路的尺寸已被显著减小，以使得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，但是可能包括超过20亿个晶体管，每个晶体管的尺寸不到人类头发尺寸的1/1000。

制造这些极小的IC是一个复杂、耗时且昂贵的过程，通常涉及数百个个体步骤。即使是一个步骤中的错误也有可能导致成品IC出现缺陷，从而使其无用。因此，制造过程的一个目标是避免此类缺陷，以将过程中制造的功能IC的数量最大化，即提高过程的整体良率。

提高良率的一个部件是监控芯片制造过程以确保它正在生产足够数量的功能集成电路。监控该过程的一种方法是在其形成的各个阶段检查芯片电路结构。可以使用扫描电子显微镜(SEM)进行检查。SEM可以被用来对这些极小的结构进行成像，实际上是对这些结构进行“拍照”。该图像可以被用来确定结构是否被正确形成以及是否在正确位置形成。如果结构有缺陷，则可以调整过程，从而使缺陷不太可能再次发生。可能期望更高的缺陷检测和检查过程吞吐量以满足IC制造商的要求。

使用SEM检查高密度IC芯片的准确性、可靠性和吞吐量尤其可能取决于***的图像质量。获得和维持高图像质量的几种方法之一是将信号电子(诸如次级(SE)和背散射电子(BSE))的收集效率最大化。当初级电子撞击样品的表面时，它会基于着陆能量、样品材料、斑点尺寸等而与样品的体积相互作用，并生成多个信号电子。BSE具有更高的能量并且源自相互作用体积内的更深区域，因此提供了与材料的组成和分布相关联的信息。因此，，可能需要最大程度地检测背散射电子以获得潜在缺陷的高质量图像。

可以使用多于一个检测器来增强SE和BSE收集效率，该检测器有利地被放置以收集尽可能多的电子。然而，若干挑战之一可能包括有效检测具有中等发射角的BSE。这可能是期望的，因为发射角在15°-65°范围内的背散射电子构成了所生成的总BSE的大约75％。

在传统的SEM中，增强BSE收集效率的几种方法之一可以包括调整电子检测器的位置以捕获具有宽范围发射角的BSE。尽管可以改进具有小发射角和大发射角的BSE的收集效率，但是具有中等发射角的BSE的收集效率仍然很低。替代地，可以限制大发射角BSE检测器的开口尺寸以检测最大量的大发射角BSE，同时允许大部分中等发射角BSE通过以被另一个BSE检测器检测，然而，这可能会增加像差，并且因此会对整体成像分辨率产生负面影响。因此，可能需要使用提高检测效率同时维持高成像分辨率的技术来检测具有中等发射角的BSE。

本公开的一些实施例涉及形成样品图像的电子束装置和方法。该装置可以包括电子检测器，该电子检测器沿着初级束光轴而位于紧邻物镜的极片的上游。极片可以电接地，并且因此可以保护信号电子检测器免受样品附近的静电场的影响。这可以实现分辨率的增强，因为可以减少工作距离，同时减少或者甚至消除对检测器造成电损坏的风险。一些实施例涉及一种电子束装置，其包括位于信号电子检测器和样品之间的束操纵器，诸如束偏转器。这种配置可以允许适用于大面积、高通量样品扫描的大视场(FOV)，同时维持高分辨率和高图像质量。

为清楚起见，附图中的部件的相对尺寸可能被夸大。在以下附图说明中，相同或相似的参考标号指代相同或相似的部件或实体，并且仅描述相对于各个实施例的不同之处。如本文中所使用的，除非另有明确说明，否则术语“或”涵盖所有可能的组合，除非不可行。例如，如果声明一个部件可以包括A或B，那么除非另有明确说明或不可行，否则该部件可以包括A、或B、或A和B。作为第二个示例，如果声明一个部件可以包括A、B或C，则除非另有明确说明或不可行，否则该部件可以包括A、或B、或C、或A和B、或A和C、或B和C、或A和B和C。

现在参考图1，其图示了与本公开的实施例一致的示例性电子束检查(EBI)***100。如图1中所示，带电粒子束检查***100包括主室10、负载锁定室20、电子束工具40和装备前端模块(EFEM)30。电子束工具40位于主室10内。虽然描述和附图针对电子束，但是应当了解，实施例不用来将本公开限制到特定的带电粒子。

EFEM 30包括第一负载端口30a和第二负载端口30b。EFEM 30可以包括附加的(多个)负载端口。第一负载端口30a和第二负载端口30b接收晶片前开式传送盒(FOUP)，该晶片前开式传送盒(FOUP)包含待检查的晶片(例如，半导体晶片或由(多个)其他材料制成的晶片)或样品(晶片和样品在下文中被统称为“晶片”)。EFEM 30中的一个或多个机械臂(未示出)将晶片输送到负载锁定室20。

负载锁定室20连接到负载/锁定真空泵***(未示出)，其去除负载锁定室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)将晶片从负载锁定室20输送到主室10。主室10连接到主室真空泵***(未示出)，该***去除在主室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可以包括单束检查工具。

控制器50可以电连接到电子束工具40并且也可以电连接到其他部件。控制器50可以是被配置为执行带电粒子束检查***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。尽管控制器50在图1中被示为在包括主室10、负载锁定室20和EFEM 30的结构的外部，但是应当了解理解控制器50可以是结构的一部分。

虽然本公开提供了容纳电子束检查***的主室10的示例，但是应当注意，本公开的各方面在其最广泛的意义上不限于容纳电子束检查***的室。相反，应当了解，上述原理也可以被应用于其他室。

现在参考图2，其图示了与本公开的实施例一致的图示了电子束工具40的示例性配置的示意图，其可以是图1的示例性带电粒子束检查***100的一部分。电子束工具40(在本文中也被称为装置40)可以包括电子发射器，该电子发射器可以包括阴极203、提取器电极205、枪孔220和阳极222。电子束工具40还可以包括库仑孔径阵列224、会聚透镜226、束限制孔径阵列235、物镜组件232和电子检测器244。电子束工具40还可以包括由机动载物台234支撑以保持待检查的样品250的样品保持器236。应当理解，可以根据需要添加或省略其他相关部件。

在一些实施例中，电子发射器可以包括阴极203、阳极222，其中初级电子可以从阴极发射并被提取或加速以形成初级电子束204，该初级电子束204形成初级束交叉点202。初级电子束204可以被可视化为从初级束交叉点202发射。

在一些实施例中，电子发射器、会聚透镜226、物镜组件232、束限制孔径阵列235和电子检测器244可以与装置40的主光轴201对准。在一些实施例中，电子检测器244可以远离主光轴201而沿着次光轴(未示出)进行放置。

在一些实施例中，物镜组件232可以包括修改的摆动物镜延迟浸没透镜(SORIL)，其包括极片232a、控制电极232b、包括偏转器240a、240b、240d和240e的束操纵器组件、以及励磁线圈232d。在一般的成像过程中，从阴极203的尖端发出的初级电子束204被施加到阳极222的加速电压加速。初级电子束204的一部分穿过枪孔220和库仑孔径阵列224的孔径，并且被会聚透镜226聚焦以便完全或部分地穿过束限制孔径阵列235的孔径。穿过束限制孔径阵列235的孔径的电子可以通过修改的SORIL透镜聚焦以在样品250的表面上形成探测点，并且被束操纵器组件的一个或多个偏转器偏转以扫描样品250的表面。从样品表面发出(emanate)的次级电子可以由电子检测器244收集以形成所扫描的感兴趣区域的图像。

在物镜组件232中，励磁线圈232d和极片232a可以生成磁场。被初级电子束204扫描的样品250的一部分可以被浸入在磁场中并且可以带电，这进而产生电场。电场可以降低将初级电子束204撞击在样品250表面附近和表面上的能量。与极片232a电绝缘的控制电极232b可以控制例如样品250上方和上的电场以降低物镜组件232的像差并且控制信号电子束的聚焦情况以获得高检测效率，或者避免电弧放电(arcing)以保护样品。束操纵器组件的一个或多个偏转器可以偏转初级电子束204以促进对样品250的束扫描。例如，在扫描过程中，可以控制偏转器240a、240b、240d和240e以在不同的时间点将初级电子束204偏转到样品250的顶表面的不同位置上，以提供用于样品250的不同部分的图像重建的数据。注意，240a-240e的顺序在不同的实施例中可能不同。

在接收到初级电子束204后，可以从样品250的一部分发射背散射电子(BSE)和次级电子(SE)。分束器240c可以将(多个)次级或散射电子束(包括背散射和次级电子束)引导到电子检测器244的传感器表面。检测到的次级电子束可以在电子检测器244的传感器表面上形成对应的束斑点。电子检测器244可以生成表示接收到的次级电子束斑点的强度的信号(例如，电压、电流)，并将信号提供给处理***，诸如控制器50。次级或背散射电子束的强度，以及所产生的次级电子束斑点，可以根据样品250的外部或内部结构而变化。此外，如上面所讨论的，初级电子束204可以被偏转到样品250的顶表面的不同位置上以生成不同强度的次级或散射电子束(以及所产生的束斑点)。因此，通过映射次级电子束斑点的强度与样品250的位置，处理***可以重建反映晶片样品250的内部或外部结构的图像。

在一些实施例中，控制器50可以包括图像处理***，该图像处理***包括图像获取器(未示出)和存储装置(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、大型机主机、终端、个人计算机、任何类型的移动计算设备等等或它们的组合。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、无线电等的介质或它们的组合而通信地耦合到装置40的电子检测器244。在一些实施例中，图像获取器可以接收来自电子检测器244的信号并且可以构建图像。图像获取器因此可以获取样品250的区间的图像。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，存储装置可以是诸如硬盘、闪存驱动器、云存储装置、随机存取存储器(RAM)、其他类型的计算机可读存储器等的存储介质。存储装置可以与图像获取器耦合，并且可以被用于将所扫描的原始图像数据保存为原始图像和后处理图像。

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和背散射电子的分布。在检测时间窗口期间收集的电子分布数据与入射在样品(例如晶片)表面上的初级束204的对应扫描路径数据相结合，可以被用来重建待检查的晶片结构的图像。重建图像可以被用来揭示样品250的内部或外部结构的各种特征，从而可以被用来揭示晶片中可能存在的任何缺陷。

在一些实施例中，控制器50可以控制机动载物台234以在检查期间移动样品250。在一些实施例中，控制器50可以使得机动载物台234能够在一个方向上以恒定的速度连续移动样品250。在其他实施例中，控制器50可以使得机动载物台234能够取决于扫描过程的步骤而随时间改变样品250的移动速度。

如本领域公知的，带电粒子(诸如初级电子束的电子)与样品(例如，图3的样品315，稍后讨论)的相互作用可以生成包含关于样品的探测区间的组成和形貌信息的信号电子。次级电子(SE)可以被标识为具有低发射能量的信号电子，而背散射电子(BSE)可以被标识为具有高发射能量的信号电子。由于它们的低发射能量，物镜组件可以沿着电子路径引导SE并将SE聚焦在被放置在SEM柱内的透镜内电子检测器的检测表面上。沿着电子路径行进的BSE也可以被透镜内电子检测器检测到。然而，在一些情况下，具有大发射角的BSE可能会使用附加的电子检测器(诸如背散射电子检测器)而被检测到，或者仍然未被检测到，从而导致检查样品或测量关键尺寸所需的样品信息丢失。

半导体制造过程中的一些缺陷(诸如光刻、金属沉积、干法蚀刻或湿法蚀刻期间的掩埋颗粒)检测和检查，可以受益于表面特征的检查以及缺陷粒子的成分分析。在这种场景中，从次级电子检测器和背散射电子检测器获得的信息，用于标识(多个)缺陷、分析(多个)缺陷的成分，并基于所获得的信息调整过程参数等，可能对于用户而言是期望的。

SE和BSE的发射遵循朗伯定律并且具有大的能量扩散。SE和BSE是在初级电子束与样品相互作用时从样品的不同深度生成的，并且具有不同的发射能量。例如，次级电子源自表面并且可能具有≤50eV的发射能量，这取决于样品材料或相互作用的体积等。SE在提供有关表面特征或表面几何形状的信息方面是有用的。另一方面，BSE主要是由初级电子束的入射电子的弹性散射事件生成的，并且与SE相比通常具有更高的发射能量，范围从50eV到大约入射电子的着陆能量，并且提供被检查材料的成分和对比度信息。所生成的BSE的数量可能取决于如下因素，包括但不限于样品中的材料的原子序数、初级电子束的加速电压等。

基于发射能量或发射角度的差异等，可以使用单独的电子检测器、分段电子检测器、能量过滤器等来分别检测SE和BSE。例如，透镜内电子检测器可以被配置作为分段检测器(稍后参考图11讨论)，其包括以二维或三维布置进行布置的多个分段。在一些情况下，透镜内电子检测器的分段可以围绕主光轴(例如，图3的主光轴300-1)径向地、周向地或方位角地布置。

现在参考图3，其图示了与本公开的实施例一致的示例性带电粒子束装置300(也被称为装置300)的示意图。装置300可以包括诸如电子源之类的带电粒子源，其被配置为从阴极301发射初级电子并且使用提取器电极302来提取以形成沿着主光轴300-1的初级电子束300B1。装置300还可以包括阳极303、会聚透镜304、束限制孔径阵列305、信号电子检测器306和312、复合物镜307、包括初级电子束偏转器308、309、310和311的扫描偏转单元、以及控制电极314。在本公开的上下文中，信号电子检测器306和312之一或两者可以是位于SEM的电子光柱内的透镜内电子检测器，并且可以围绕主光轴300-1旋转对称地布置。在一些实施例中，信号电子检测器312可以被称为第一电子检测器，并且信号电子检测器306可以被称为通过透镜检测器、浸没透镜检测器、上检测器或第二电子检测器。应当了解，可以适当地添加、省略或重新排序相关部件。

电子源(未示出)可以包括被配置为在被供应热能以克服源的功函数时发射电子的热离子源、被配置为在被暴露于大静电场时发射电子的场发射源等等。在场发射源的情况下，电子源可以电连接到控制器，诸如图2的控制器50，控制器被配置为基于期望的着陆能量、样品分析、源特性等来施加和调整电压信号。例如，提取器电极302可以被配置为提取或加速从场发射枪发射的电子，以形成初级电子束300B1，该初级电子束300B1沿着主光轴300-1形成虚拟或真实初级束交叉(未图示)。初级电子束300B1可以被可视化为从初级束交叉发射。在一些实施例中，控制器50可以被配置为向提取器电极302施加和调整电压信号以提取或加速从电子源生成的电子。施加到提取器电极302的电压信号的幅度可以不同于施加到阴极301的电压信号的幅度。在一些实施例中，施加到提取器电极302和阴极301的电压信号的幅度之间的差异可以被配置为沿着主光轴300-1向下游加速电子，同时维持电子源的稳定性。如在本公开的上下文中使用的，“下游”是指沿着初级电子束300B1的路径从电子源开始朝向样品315的方向。参考带电粒子束装置(例如，在图3的装置300)的元件的定位，“下游”可以指的是沿着从电子源开始的初级电子束的路径，位于另一个元件下方或之后的元件的位置，并且“紧邻……的下游”指的是沿着初级电子束300B1的路径而在第一元件下方或之后，使得在第一元件和第二元件之间没有其他有源元件的第二元件的位置。例如，如图3中所图示，信号电子检测器306可以被定位成紧邻束限制孔径阵列305的下游，使得在束限制孔径阵列305和电子检测器306之间没有放置其他光学或电子光学元件。如在本公开的上下文中使用的，“上游”可以指的是沿着从电子源开始的初级电子束的路径，位于另一元件上方或之前的元件的位置，并且“紧邻……上游”指的是沿着初级电子束300B1的路径而在第一元件上方或之前，使得在第一元件和第二元件之间没有其他有源元件的第二元件的位置。如本文中所使用的，“有源元件”可以指代任何元件或部件，其存在可以通过生成电场、磁场或电磁场来修改第一元件和第二元件之间的电磁场。

装置300可以包括会聚透镜304，该会聚透镜304被配置为接收初级电子束300Bl的一部分或大部分并且将初级电子束300Bl聚焦在束限制孔径阵列305上。会聚透镜304可以基本上类似于图2的会聚透镜226，并且可以执行基本上类似的功能。尽管在图3中被示为磁透镜，但是会聚透镜304可以是静电、磁、电磁或复合电磁透镜等。会聚透镜304可以与控制器50电耦合，如图2中所图示。控制器50可以向会聚透镜304施加电激励信号，以基于包括但不限于操作模式、应用、所期望的分析、正被检查的样品材料等因素来调整会聚透镜304的聚焦能力。

装置300还可以包括束限制孔径阵列305，其被配置为限制初级电子束300B1的束电流穿过束限制孔径阵列305的多个束限制孔的一个束限制孔。尽管在图3中图示了仅一个束限制孔，但是束限制孔径阵列305可以包括任意数量的具有均匀或不均匀孔尺寸、横截面或间距的孔。在一些实施例中，束限制孔径阵列305可以被设置在会聚透镜304的下游或紧邻会聚透镜304的下游(如图3中所图示)并且基本上垂直于主光轴300-1。在一些实施例中，束限制孔径阵列305可以被配置作为包括多个束限制孔的导电结构。束限制孔径阵列305可以经由连接器(未图示)来与控制器50电连接，控制器50可以被配置为指示将电压供应给束限制孔径阵列305。所供应的电压可以是参考电压，诸如例如接地电位。控制器50也可以被配置为维持或调整所供应的电压。控制器50可以被配置为调整束限制孔径阵列305的位置。

装置300可以包括一个或多个信号电子检测器306和312。信号电子检测器306和312可以被配置为基于背散射电子的发射能量、发射极角、发射方位角等来检测基本上所有的次级电子和一部分背散射电子。在一些实施例中，信号电子检测器306和312可以被配置为检测次级电子、背散射电子或俄歇电子。信号电子检测器312可以被设置在信号电子检测器306的下游。在一些实施例中，信号电子检测器312可以被设置在初级电子束偏转器311的下游或紧邻下游。从样品315发射的具有低发射能量(通常≤50eV)或小发射极角的信号电子可以包括次级电子束300B4，并且具有高发射能量(通常>50eV)和中等发射极角的信号电子可以包括背散射电子束300B3。在一些实施例中，300B4可以包括次级电子、低能量背散射电子或具有小发射极角的高能量背散射电子。应当了解，虽然未图示，但是一部分背散射电子可以由信号电子检测器306检测，并且一部分次级电子可以由信号电子检测器312检测。在覆盖计量(overlay metrology)和检查应用中，信号电子检测器306可以可用于检测从表面层生成的次级电子和从下面更深层(诸如深沟槽或高深宽比孔)生成的背散射电子。

装置300还可以包括复合物镜307，其被配置为将初级电子束300B1聚焦在样品315的表面上。控制器50可以将电激发信号施加到复合物镜307的线圈307C以基于以下因素来调整复合物镜307的聚焦能力：因素包括但不限于初级束能量、应用需求、所期望的分析、正被检查的样品材料等。复合物镜307还可以被配置为将诸如具有低发射能量的次级电子或具有高发射能量的背散射电子之类的信号电子聚焦在信号电子检测器(例如，透镜内信号电子检测器306或检测器312)的检测表面上。复合物镜307可以与图2的物镜组件232基本上类似或执行基本上类似的功能。在一些实施例中，复合物镜307可以包括电磁透镜，该电磁透镜包括磁透镜307M和静电透镜307ES，静电透镜307ES由控制电极314、极片307P和样品315形成。

如本文中所使用的，复合物镜是在初级电子束的样品附近产生重叠磁场和静电场，用于聚焦初级电子束的物镜。在本公开中，虽然会聚透镜304也可以是磁透镜，但是对诸如307M之类的磁透镜的引用是指物镜磁透镜，并且对诸如307ES之类的静电透镜的引用是指物镜静电透镜。如图3中所图示，磁透镜307M和静电透镜307ES(例如进行协同工作以将初级电子束300B1聚焦在样品315上)可以形成复合物镜307。磁透镜307M和线圈307C的透镜体可以产生磁场，而可以例如通过在样品315和极片307P之间产生电位差来产生静电场。在一些实施例中，位于极片307P和样品315之间的控制电极314或其他电极也可以是静电透镜307ES的一部分。

在一些实施例中，磁透镜307M可以包括由假想平面307A和307B之间的空间所限定的空腔。应当了解，在图3中被标记为虚线的假想平面307A和307B是仅用于说明目的的视觉辅助。位于靠近会聚透镜304的假想平面307A可以限定空腔的上边界，而位于靠近样品315的假想平面307B可以限定磁透镜307M的空腔的下边界。如本文中所使用的，磁透镜的“空腔”是指由磁透镜的元件限定的空间，该空间被配置为允许初级电子束的通过，其中该空间围绕主光轴旋转对称。术语“在磁透镜的空腔内”或“在磁透镜的空腔内部”是指限制在假想平面307A和307B内的空间以及直接暴露于初级电子束的磁透镜307M的内表面。平面307A和307B可以基本上垂直于主光轴300-1。虽然图3-图10图示了锥形空腔，但是空腔的横截面可以是圆柱形、圆锥形、交错圆柱形、交错圆锥形或任何合适的横截面。

装置300还可以包括扫描偏转单元，其包括初级电子束偏转器308、309、310和311，其被配置为在样品315的表面上动态偏转初级电子束300Bl。在一些实施例中，包括初级电子束偏转器308、309、310和311的扫描偏转单元可以被称为束操纵器或束操纵器组件。初级电子束300B1的动态偏转可以导致样品315的期望区域或感兴趣的期望区间例如以光栅扫描模式被扫描，以生成用于样品检查的SE和BSE。一个或多个初级电子束偏转器308、309、310和311可以被配置为在X轴或Y轴或X轴和Y轴的组合上偏转初级电子束300B1。如本文中所使用的，X轴和Y轴形成笛卡尔坐标，并且初级电子束300B1沿着Z轴或主光轴300-1传播。

电子是带负电的粒子并且行进通过电子光柱，并且可以以高能量和高速度这样做。使电子偏转的一种方法是使它们穿过例如由保持在两个不同电位的一对板所生成的电场或磁场，或使电流穿过偏转线圈等技术。改变通过偏转器(例如，图3的初级电子束偏转器308、309、310和311)的电场或磁场可以基于初级电子束包括但不限于电子能量、所施加的电场的幅度、偏转器的尺寸等因素来改变初级电子束300B1中的电子的偏转角。

在一些实施例中，一个或多个初级电子束偏转器308、309、310和311可以位于磁透镜307M的空腔内。如图3中所图示，所有初级电子束偏转器308、309、310和311整体上可以位于磁透镜307M的空腔内。在一些实施例中，至少一个初级电子束偏转器整体上可以位于磁透镜307M的空腔内。在一些实施例中，通过使电流穿过线圈307C而生成的大部分磁场可以存在于磁透镜307M中，使得每个偏转器位于磁透镜307M的磁场线内部或受到磁透镜307M的磁场影响。在这种场景中，样品315可以被认为在磁场线外部并且可以不受磁透镜307M的磁场的影响。束偏转器(例如，图3的初级电子束偏转器308)可以沿着磁透镜307M的内表面周向地进行设置。一个或多个初级电子束偏转器可以被放置在信号电子检测器306和312之间。在一些实施例中，所有初级电子束偏转器可以被放置在信号电子检测器306和312之间。

如本文所公开的，磁透镜(例如，磁透镜307M)的极片是靠近磁透镜的磁极的一块磁性材料，而磁极是磁性材料的端部，在该端部外部磁场最强。如图3中所图示，装置300包括极片307P和307O。作为示例，极片307P可以是靠近磁透镜307M的北极的那块磁性材料，而极片307O可以是靠近磁透镜307M的南极的那块磁性材料。当磁透镜线圈307C中的电流改变方向时，那么磁极的极性也可能改变。在本公开的上下文中，电子检测器(例如，图3的信号电子检测器312，或图4的信号电子检测器413)、束偏转器(例如，图3的束偏转器308-311)、电极(例如，图3的控制电极314)的定位可以参考位于最靠近主光轴300-1与样品315相交的点的极片307P的位置来描述。磁透镜307M的极片307P可以包括由诸如电磁铁之类的软磁材料制成的磁极，其将磁场基本上集中在磁透镜307M的空腔内。例如，极片307P和307O可以是高分辨率极片、多用途极片或高对比度极片。

如图3中所图示，极片307P可以包括开口307R，该开口307R被配置为允许初级电子束300B1穿过并允许信号电子到达信号检测器306和312。极片307P的开口307R可以的横截面是圆形的、基本上圆形的或者非圆形的。在一些实施例中，极片307P的开口307R的几何中心可以与主光轴300-1对准。在一些实施例中，如图3中所图示，极片307P可以是磁透镜307M的最下游水平部分，并且可以基本上平行于样品315的平面。极片(例如，307P和307O)是磁透镜优于静电透镜的若干区分特征的之一。因为极片是与磁透镜的磁极相邻的磁性部件，并且因为静电透镜不产生磁场，所以静电透镜不具有极片。

基于诸如SE和BSE的发射能量分别检测诸如SE和BSE的信号电子的几种方法之一包括使从样品315上的探测点所生成的信号电子穿过能量过滤设备。在一些实施例中，控制电极314可以被配置为用作能量过滤设备并且可以被设置在样品315和信号电子检测器312之间。在一些实施例中，控制电极314可以沿着主光轴300-1而被设置在样品315和磁透镜307M之间。控制电极314可以相对于样品315而被偏置以形成具有阈值发射能量的信号电子的势垒。例如，控制电极314可以相对于样品315被负偏置，使得能量低于阈值发射能量的带负电的信号电子的一部分可以被偏转回样品315。结果，只有发射能量高于由控制电极314形成的能量势垒的信号电子向信号电子检测器312传播。应当了解，控制电极314也可以执行其他功能，例如，基于施加到控制电极的电压影响在信号电子检测器306和312上检测到的信号电子的角分布(稍后参考图7A-图7B和图8A-图8B讨论)。在一些实施例中，控制电极314可以经由连接器(未图示)来与控制器50电连接，控制器50可以被配置为向控制电极314施加电压。控制器50也可以被配置为施加、维持或调整所施加的电压。在一些实施例中，控制电极314可以包括一对或多对电极，这些电极被配置为提供更大的信号控制灵活性，例如调整从样品315发射的信号电子的轨迹。

在一些实施例中，样品315可以被设置在基本上垂直于主光轴300-1的平面上。可以沿着主光轴300-1来调整样品315的平面的位置，以使得可以调整样品315和信号电子检测器312之间的距离。在一些实施例中，样品315可以经由连接器(未示出)来与控制器50电连接，控制器50可以被配置为向样品315供应电压。控制器50也可以被配置为维持或调整所供应的电压。

在目前存在的SEM中，通过检测次级电子和背散射电子所生成的信号被组合地用于表面成像、检测和分析缺陷、获得形貌信息、形态和成分分析等。通过检测次级电子和背散射电子，可以同时对顶部几层和下面的层进行成像，从而潜在地捕获潜在的缺陷，诸如掩埋的粒子、覆盖误差(overlay error)等。然而，整体图像质量可能会受到次级电子和背散射电子的检测效率的影响。虽然高效的次级电子检测可以提供高质量的表面图像，但是由于背散射电子检测效率较差，整体图像质量可能不足。因此，提高背散射电子检测效率以获得高质量成像同时维持高通量可能是有益的。

如图3中所图示，装置300可以包括信号电子检测器312，其位于紧邻极片307P的上游并且在磁透镜307M的空腔内。信号电子检测器312可以被放置在初级电子束偏转器311和极片307P之间。在一些实施例中，信号电子检测器312可以被放置在磁透镜307M的空腔内，以使得在信号电子检测器312和样品315之间没有初级电子束偏转器。

在一些实施例中，极片307P可以被电接地或维持在接地电位，以将与样品315相关联的延迟静电场对信号电子检测器312的影响最小化，从而将诸如电弧之类的对信号电子检测器312引起的电损伤最小化。在如图3中所示的配置中，可以减小信号电子检测器312和样品315之间的距离，以使得可以提高BSE检测效率和图像质量，同时将电信号电子检测器312的故障或损坏的发生最小化。

在一些实施例中，信号电子检测器306和312可以被配置为检测具有宽范围的发射极角和发射能量的信号电子。例如，由于信号电子检测器312靠近样品315，所以它可以被配置为收集具有宽范围的发射极角的背散射电子，并且信号电子检测器306可以被配置为收集或检测具有低发射能量的次级电子。

信号电子检测器312可以包括开口，其被配置为允许初级电子束300B1和信号电子束300B4通过。在一些实施例中，信号电子检测器312的开口可以被对准，以使得开口的中心轴线可以基本上与主光轴300-1重合。信号电子检测器312的开口可以是圆形、矩形、椭圆形或任何其他合适的形状。在一些实施例中，可以适当地选择信号电子检测器312的开口的尺寸。例如，在一些实施例中，信号电子检测器312的开口的尺寸可以小于靠近样品315的极片307P的开口。在一些实施例中，信号电子检测器306是单通道检测器，信号电子检测器312的开口和信号电子检测器306的开口可以彼此对准并且与主光轴300-1对准。在一些实施例中，信号电子检测器306可以包括多个电子检测器，或者包括具有多个检测通道的一个或多个电子检测器。在信号电子检测器306包括多个电子检测器的实施例中，一个或多个检测器可以相对于主光轴300-1被离轴定位。在本公开的上下文中，例如，“离轴”(off-axis)可以指的是诸如检测器之类的元件的位置，使得元件的主轴与电子束的主光轴形成非零角。在一些实施例中，信号电子检测器306还可以包括能量过滤器，该能量过滤器被配置为允许具有阈值能量的输入信号电子的一部分通过并被电子检测器检测。

如图3中所示，信号电子检测器312在磁透镜307M的空腔内的位置还可以使得信号电子检测器312与装置300的其他电子光学部件更容易组装和对准。电接地极片307P可以基本上屏蔽信号电子检测器312免受由极片307P、控制电极314和样品315形成的静电透镜307ES的延迟静电场的影响。

增强图像质量和信噪比的几种方法之一可以包括检测从样品发射的更多背散射电子。背散射电子的发射角分布可以由发射极角的余弦相关性来表示(cos(θ)，其中θ是背散射电子束和主光轴之间的发射极角)。虽然信号电子检测器可以有效地检测中等发射极角的背散射电子，但是大发射极角背散射电子可能仍然未被检测到或未被充分检测到以有助于整体成像质量。因此，可能期望添加另一个信号电子检测器以捕获大角度背散射电子。

现在参考图4，其图示了与本公开的实施例一致的示例性带电粒子束装置400(也称为装置400)的示意图。与装置300相比，装置400除了信号电子检测器406和412(类似于图3的信号电子检测器306和312)之外还可以包括信号电子检测器413。信号电子束400B4可以包括低能量次级电子和低发射角背散射电子，信号电子束400B3可以包括中等发射角背散射电子，并且信号电子束400B2可以包括大发射角背散射电子。

在一些实施例中，信号电子检测器413可以包括位于信号电子检测器412和控制电极414之间的信号电子检测器。在一些实施例中，信号电子检测器413可以位于磁透镜407M的空腔内和信号电子检测器412的下游。如图4中所示，在一些实施例中，信号电子检测器413可以位于紧邻极片407P的下游并且在极片407P的外部。在信号电子检测器413位于极片407P外部的配置中，例如，可能期望将信号电子检测器413放置得更靠近极片407P或更远离控制电极414，但是与主光轴400-1对准以将由电弧引起的对信号电子检测器413的电损坏最小化。

在一些实施例中，信号电子检测器413的开口可以大于信号电子检测器412的开口。这样的配置可以允许捕获背散射电子的更大范围的发射角和发射能量，同时利用所有三个信号电子检测器406、412和413以提高BSE检测效率。信号电子检测器412和413的开口的相对尺寸可以影响从样品415生成的信号电子的检测或收集分布。应当了解，信号电子检测器412和413的开口的尺寸可以适当地进行设计。

现在参考图5，其图示了与本公开的实施例一致的示例性带电粒子束装置500(也称为装置500)的示意图。与装置300相比，信号电子检测器512(类似于图3的信号电子检测器312)可以被放置成紧邻初级电子束偏转器511(类似于图3的初级电子束偏转器311)的上游。

装置500可以包括：信号电子检测器512，其位于紧邻磁透镜507M的极片507P的上游并且在磁透镜507M的空腔内，以及束操纵器(例如，初级电子束偏转器508-511)，其被配置为将初级电子束500B1偏转到样品515的表面上。束偏转器511可以位于信号电子检测器512和极片507P之间，并且在磁透镜507M的空腔内。在一些实施例中，信号电子检测器512可以被放置在初级电子束偏转器510和511之间。在一些实施例中，信号电子检测器512可以比初级电子束偏转器510被放置得更靠近初级电子束偏转器511，以使得它更靠近样品515(分别类似于图3和4的样品315和415)以实现高BSE收集效率。

一个或多个初级电子束偏转器可以被用来偏转初级入射电子束。偏转初级电子束可能导致视场(FOV)的扩大和由于离轴像差(诸如像散、彗差、畸变和场曲)而导致的束斑点尺寸的恶化。结果，偏转场与磁透镜场的优化或重叠可能是期望的以减少由于偏转引起的离轴像差。因此，在图5中所示的配置中，其中信号电子检测器512位于磁透镜507M的空腔内并且紧邻最靠近极片507P的初级电子束偏转器511的上游，可以获得大的FOV。此外，与装置400相比，装置500可以不包括位于极片507P和样品515之间的第三信号电子检测器，因此允许减小极片507P和样品515之间的工作距离。更短的工作距离可以导致更高的分辨率，同时维持大的FOV。

在一些实施例中，信号电子检测器512的开口可以小于极片507P的开口507R。可以适当地挑选信号电子检测器512的开口的尺寸以调整信号电子检测器之中的信号电子的检测分布。

现在参考图6，其图示了与本公开的实施例一致的示例性带电粒子束装置600(也称为装置600)的示意图。与装置500相比，装置600除了信号电子检测器606和612(类似于图5的信号电子检测器506和512)之外还可以包括信号电子检测器613(类似于图4的信号电子检测器413)。

在一些实施例中，信号电子检测器613可以包括位于信号电子检测器612和控制电极614之间的信号电子检测器。在一些实施例中，信号电子检测器613可以位于磁透镜607M的空腔内和初级电子束偏转器611的下游。在一些实施例中，信号电子检测器613可以位于紧邻极片607P的下游并且在磁透镜607M的空腔外部，如图6中所示。在信号电子检测器613位于磁透镜607M的空腔外部的配置中，例如，可能期望将信号电子检测器613放置得更靠近极片607P或更远离控制电极614的上游，但是与主光轴600-1对准以将由电弧引起的对信号电子检测器613的电损坏最小化。

在一些实施例中，信号电子检测器613的开口可以大于信号电子检测器612的开口。这样的配置可以允许捕获背散射电子的更大范围的发射角和发射能量，同时利用所有三个信号电子检测器606、612和613以提高BSE检测效率。信号电子检测器612和613的开口的相对尺寸可以影响从样品615生成的信号电子的检测或收集分布。应当理解，可以适当地设计信号电子检测器612和613的开口的尺寸。

信号电子检测器612和613以及初级电子束偏转器611的相对布置可以导致更大的FOV和更高的BSE检测效率。与图3的装置300或图4的装置400相比，由初级电子束偏转器611引起的偏转场可能更靠近样品615，因此产生更小的束偏转像差和更大的FOV。

可以通过调整在包括第一、第二和第三电子检测器在内的多个电子检测器上的检测信号电子的角分布来提高背散射电子检测效率，使得可以通过一个或多个信号电子检测器捕获所生成的基本上所有背散射电子。调整发射的信号电子(包括背散射电子)的角分布的几种方法中的一些可以包括通过改变施加到控制电极的电压、或调整信号电子检测器相对于样品的位置、或调整样品沿着主光轴的位置等，来调整控制电极电位。在一些现有的SEM***中，虽然可以相对于样品调整信号电子检测器靠近样品的位置以调整信号检测分布，但是这样做时，信号电子检测器与主光轴的对准至少由于与样品相关联的延迟静电场的影响而可能受到负面影响。因此，可能期望提供一种用于调整发射的背散射电子的信号电子分布同时维持信号电子检测器与主光轴对准的装置。

现在参考图7A和图7B，其图示了与本公开的实施例一致的示例性带电粒子束装置700(也称为装置700)的示意图。装置700可以包括信号电子检测器706、712和713，以及位于紧邻样品715上游的控制电极714。虽然信号电子检测器712被示为位于紧邻图7A和图7B中的初级电子束偏转器711的上游，但是应当了解，在一些实施例中，它也可以位于紧邻初级电子束偏转器711的下游。在一些实施例中，信号电子检测器712和713都可以位于磁透镜707M的空腔内。

在一些实施例中，控制器50可以被配置为向控制电极714施加和调整所施加的电压。在维持施加到样品715的电压的同时调整施加到控制电极714的电压可以引起样品715附近的静电场的变化。样品715附近的静电场的变化可能引起从样品715发射的背散射电子的轨迹的变化，并且因此引起它们在多个信号电子检测器上的角分布的变化。在一些实施例中，多个信号电子检测器可以包括但不限于第一、第二或第三电子检测器。在这种场景中，初级电子束700B1的着陆能量可以基本不变。初级电子束(例如，700B1)的着陆能量可以例如基于施加到电子源和样品的电压之间的差异来确定。

在一些实施例中，调整施加到控制电极714的电压还可以导致基于发射能量的次级电子与背散射电子的分离。将次级电子与背散射电子分离，以使得它们可以被不同的信号电子检测器检测到，或者使得给定的检测器一次基本上只检测次级电子或背散射电子，这可以进一步提高每个信号电子检测器的检测效率，并且因此提高整体检测效率，同时维持着陆能量、探测电流或者***部件的对准。在一些实施例中，可以通过在运行时调整施加到控制电极714的电压来动态地调整信号电子的分离。

在图7A中所示的装置700中，可以将第一电压信号施加到控制电极714以使具有低发射角或低发射能量的信号电子(例如，次级或背散射电子)形成信号电子束700B4，具有中等发射角和较高发射能量的信号电子形成信号电子束700B3，具有大发射角和高发射能量的信号电子形成信号电子束700B2。如所图示，信号电子检测器713(类似于图6的信号电子检测器613)可以位于极片707P外部并且在静电透镜707ES的静电通量内以捕获大部分大发射角背散射电子。信号电子检测器712可以位于磁透镜707M的空腔内并且被配置为检测大部分低或中等发射角背散射电子，并且位于信号电子检测器712上游的信号电子检测器706可以被配置为检测基本上所有次级电子。尽管信号电子检测器712被示为位于紧邻初级电子束偏转器711的上游，但是应当了解，在一些实施例中，它也可以位于紧邻初级电子束偏转器711的下游。

在一些实施例中，可以将与第一电压信号不同的第二电压信号施加到控制电极714以改变信号电子束700B2的轨迹，使得信号电子束700B2中的大部分信号电子可以由信号电子检测器712检测，如图7B中所示。在一些实施例中，改变施加到控制电极714的电压可以改变信号电子束700B2、700B3或700B4的轨迹。调整一个或多个信号电子束700B2、700B3或700B4的轨迹可以调整在信号电子检测器706、712和713上的信号检测分布。例如，在图7A中所图示的装置700的布置中，施加到控制电极714的电压信号可以导致信号电子的检测被分布在三个信号电子检测器706、712和713上。相比之下，如图7B中所图示，改变施加到控制电极714的电压信号可以改变信号电子检测器712检测到的信号电子束700B2的轨迹，导致在三个信号电子检测器706、712和713上的信号电子检测的不均匀分布。应当理解，控制器50可以适当地动态调整施加到控制电极714的电压信号以调整信号电子检测分布。

现在参考图8A和图8B，其图示了与本公开的实施例一致的示例性带电粒子束装置800(也称为装置800)的示意图。装置800可以包括信号电子检测器806、812和813，以及位于紧邻样品815上游的控制电极814。虽然信号电子检测器812被示为位于紧邻初级电子束偏转器811的上游，但是应当理解，在一些在实施例中，它也可以位于紧邻初级电子束偏转器811的下游。在一些实施例中，信号电子检测器812和813都可以位于磁透镜807M的空腔内。

在图8A中，可以将第一电压信号施加到控制电极814以使具有低发射角或低发射能量的信号电子(例如，次级或背散射电子)形成信号电子束800B4，具有中等发射角和较高发射能量的信号电子束形成信号电子束800B3，而具有大发射角和高发射能量的信号电子形成信号电子束800B2。在一些实施例中，可以将与第一电压信号不同的第二电压信号施加到控制电极814以改变信号电子束800B3的轨迹，使得信号电子束800B3中的大部分信号电子可以被信号电子检测器813检测到，如图8B中所示。

在一些实施例中，改变施加到控制电极814的电压可以改变信号电子束800B2、800B3或800B4的轨迹。调整一个或多个信号电子束800B2、800B3或800B4的轨迹可以调整在信号电子检测器806、812和813上的信号检测分布。例如，在图8A中所图示的装置800的布置中，施加到控制电极814的电压信号可以导致信号电子的检测被分布在三个信号电子检测器806、812和813上。相比之下，如图8B中所图示，改变施加到控制电极814的电压信号可以改变信号电子检测器813检测到的信号电子束800B3的轨迹，导致在三个信号电子检测器806、812和813上的信号电子检测的不均匀分布。应当理解，控制器50可以动态地调整施加到控制电极814的电压信号以适当地调整信号电子检测分布。

现在参考图9A和图9B，其图示了与本公开的实施例一致的示例性带电粒子束装置900(也称为装置900)的示意图。与装置700和800相比，装置900的样品915的位置可以是可调整的。样品915的位置可以沿着主光轴900-1相对于其他部件进行调整，其他部件包括控制电极914、信号电子检测器912、极片907P、磁透镜907M等。样品915可以被设置在基本上垂直于主光轴900-1的平面上。

图9A图示了沿着其布置样品915的平面的第一位置，其限定了样品915和极片907P或信号电子检测器912之间的第一距离。还图示了基于在初级电子束900B1和样品915的表面的一部分之间相互作用后从样品915发射的信号电子的发射极角和发射能量而入射在信号电子检测器912上的示例性信号电子束900B3。虽然未示出，但是应当理解，也可以从样品915发射其他信号电子束，诸如例如次级电子束和大发射角背散射电子束。

在一些实施例中，例如，基于与检测效率、检测分布、成像分辨率、期望的分析等相关联的反馈，可以动态地调整沿着其布置样品915的平面的位置。在一些实施例中，样品915可以被设置在样品台(未示出)或样品保持器(未示出)上。在这样的配置中，可以调整样品台或样品保持器的位置，以使得可以调整样品915的位置。尽管未示出，但是应当理解，样品915或样品台/保持器的位置可以使用机电部件来调整，包括但不限于压电马达、致动器、显微操纵器等。其他微移动机构也可以被使用。

图9B图示了沿着其布置样品915的平面的第二位置，其限定了样品915和极片907P或信号电子检测器912之间的第二距离。第二距离可以大于第一距离，使得样品915沿着主光轴900-1远离极片907P或信号电子检测器912。样品915之间的垂直距离的增加可以引起信号电子束900B3的轨迹的改变，使得信号电子束900B3的大部分可以被信号电子检测器913检测到，从而改变信号电子检测器906、912和913上的信号检测分布，同时保持着陆能量或探测电流不变。

在一些实施例中，降低沿着其布置样品915的平面的位置可以导致所需物镜激发的减少。在一些实施例中，可以降低用于高着陆能量(例如，～50keV)的所需物镜激发。在一些实施例中，因为样品915和信号电子检测器913之间的距离通过沿着主光轴降低样品915而增加，所以也可以减少对信号电子检测器913的电弧和电损坏的发生。虽然图9A和图9B示出了包括三个信号电子检测器906、912和913的装置900，但是应当了解，可以调整样品的位置以调整在包括任何数量的信号电子检测器的带电粒子束装置的其他配置中的信号检测分布。

初级电子的着陆能量可以例如基于源电压和样品电压之间的差异等来确定。例如，如果源在-10kV下工作并且样品被施加-5kV，则初级电子的着陆能量可能是5keV。通常，在SEM中，着陆能量可以在0.2keV到50keV的范围内，这取决于应用、正被研究的材料、工具条件以及其他因素。改变初级电子束的初级电子的着陆能量的一些方法可以包括调整阴极和提取器之间的电位差、调整样品电位或同时调整两者以及其他技术。这种电压配置和技术虽然是常见的，但是可能会对电子源的稳定性产生负面影响，对暴露于大电场的***部件造成电损坏，或者对整体成像分辨率和检测器效率产生负面影响以及其他问题。因此，可能期望为带电粒子束装置提供一种电压配置，其保留源稳定性并且将电损坏的发生最小化，同时维持从0.2keV到50keV的着陆能量范围。

现在参考图10，其图示了与本公开的实施例一致的包括示例性电压配置的示例性带电粒子束装置1000(也称为装置1000)的示意图。装置1000(例如，类似于装置300)的元件可以与装置300的对应元件基本上类似或可以执行基本上类似的功能。例如，电子源1001、会聚透镜1004、束限制孔径阵列1005、信号电子检测器1006、1012、复合物镜1007、控制电极1014可以与装置300的电子源301、会聚透镜304、束限制孔径阵列305、信号电子检测器306、312、复合物镜307和控制电极314基本上类似或可以执行类似的功能。应当了解，可以适当地添加、删除或修改部件。

在一些实施例中，控制器50可以被配置为向电子源1001施加电压V1，向提取器电极1002施加电压V2，向阳极1003施加电压V3，向控制电极1014施加电压V4，或者向样品1015施加电压V5。控制器50还可以被配置为调整一个或多个所施加的电压V1-V5。电子源1001例如可以是冷阴极场发射源、热电子场发射灯丝等，并且可以生成初级电子束1000B1的初级电子，初级电子束1000B1基于所施加的电压V1和V2之间的差异而被提取器电极1002提取或加速。阳极1003可以被配置为将所生成的初级电子束沿着主光轴1000-1向下游引导。控制电极1014可以被配置为调整样品1015附近的静电场。初级电子束1000B1在样品1015上的着陆能量可以基于所施加的电压V1和V5之间的差异以及其他因素。

在一些实施例中，装置1000可以包括电极源1001，其被配置为在被施加电压Vl之后生成多个初级电子，提取器电极1002被配置为在被施加电压V2之后提取所生成的多个初级电子，其中电压Vl和V2可以被调整为与样品1015上的多个初级电子的着陆能量范围相对应的离散值，同时保持V1和V2之间的差异是固定的，以在阴极尖端表面上维持基本上稳定的或稳定的提取场。如本文中所使用的，所施加的电压的“离散”值是指所施加的电压的基本上固定的或固定值。在一些实施例中，可以基于电压V1和V2的离散值来调整施加到样品1015的电压V5。例如，如果所期望的着陆能量在0.2keV–7keV的范围内，则电压V1和V2可以分别被固定在-10kV和0kV的离散值，而电压V5可以从-9.8kV调整到-3kV。作为另一个示例，如果期望的着陆能量在7keV-17keV的范围内，则电压V1和V2可以分别被固定在-20kV和-10kV的离散值，而电压V5可以从-13kV调整到-3kV。作为另一个示例，如果期望的着陆能量在17keV-27keV的范围内，则电压V1和V2可以分别被固定在-30kV和-20kV的离散值，而电压V5可以从-13kV调整到-3kV。作为另一个示例，如果期望的着陆能量在27keV-37keV的范围内，则电压V1和V2可以分别被固定在-40kV和-30kV的离散值，而电压V5可以从-13kV调整到-3kV。作为另一个示例，如果期望的着陆能量在37keV-47keV的范围内，则电压V1和V2可以分别被固定在-50kV和-40kV的离散值，而电压V5可以从-13kV调整到-3kV。

应当理解，电压和电压范围是示例性的，并且也可以使用其他电压值、离散电压值和电压范围。在一些实施例中，阳极1003可以电接地，或者施加到阳极1003的电压V3可以是参考电压。在一些实施例中，可以将电压V4施加到控制电极1014以改变样品1015附近的静电场或电场。V4和V5之间的电压差的示例性范围可以从-5kV到+5kV。当载物台与物镜之间的距离较大时，V5和V4的绝对电压范围的值可以较大，例如-30kV至0kV。样品1015附近的静电场或电场的变化可能会影响发射的信号电子或信号电子束(诸如信号电子束1000B3或1000B4)的轨迹。

如本公开中所讨论的，装置1000的示例性电压配置的一些优点可以包括但不限于发射源的稳定性、发射源的延长的工作寿命、电子的稳定发射、对暴露于由于电位差而产生的静电场的样品和***元件造成的损坏的降低。

在一些实施例中，所施加的电压V1和V2之间的差异可以保持基本上稳定或稳定。在本公开的上下文中，“基本上稳定”的值是指显著相似或在统计或测量误差内的值。例如，如果这些值在1％-2％之内，则它们可能是基本上稳定的。例如，如果针对第一范围的着陆能量的所施加的电压V1和V2之间的差异的绝对值为9.95kV，并且针对第二范围的着陆能量的所施加的电压V1和V2之间的差异的绝对值为10.05kV，则所施加的电压V1和V2之间的差异可以是基本上稳定的。将所施加的电压V1和V2同时调整到离散值，诸如分别为-10kV和0kV、-20kV和-10kV、-30kV和-20kV，可以将电子源1001暴露于针对大范围的着陆能量而言是基本上稳定的电场。由于电压V1和V2之间的差异的绝对值以及电子源1001和提取器电极1002之间的距离是固定的，所以电子源1001附近的电场可以随着着陆能量的变化而基本上是稳定的。此外，如所讨论的，对于从0.2keV到50keV的大范围的着陆能量，施加到样品1015的电压V5可以在从-13kV到0kV的范围内。电压V5的范围的绝对值大约为13kV，因此，由样品1015、控制电极1014和极片1007P之间的电压差所确定的样品附近的电场可能不会很大。在一些实施例中，电压V5的范围的绝对值不大于13kV。样品1015附近较小的电场值可以减少电损伤的发生，诸如控制电极1014和极片1007P之间的电弧。

应当了解，装置1000的电压配置可以适用于本公开中描述的一个或多个装置，诸如装置300、装置400、装置500、装置600、装置700、装置800或装置900。

现在参考图11A-图11D，其图示了与本公开的实施例一致的被配置为检测信号电子的带电粒子检测器的示意图。例如，信号电子检测器1100、1110、1120和1130可以包括开口1104，其被配置为允许初级电子束(例如，图3的初级电子束300B1)穿过。信号电子检测器1100、1110、1120或1130可以包括二极管、闪烁体、辐射检测器、固态检测器、p-i-n结二极管或p-i-n检测器等带电粒子感测设备。

在一些实施例中，信号电子检测器1100-1130可以被配置为基于信号电子的特性和基于应用来检测信号电子的一部分。特性可以包括但不限于发射能量、发射极角、发射方位角以及其他特性。

在一些实施例中，信号电子检测器可以包括单片电子检测器(例如，检测器1100)或分段电子检测器(例如，检测器1110)。在单片电子检测器中，如图11A中所示，电子检测表面1105可以包括带电粒子敏感材料的连续层，形成单个分段1100_1A。信号电子检测器1100可以被放置在带电粒子束装置(例如，图3的装置300)中，使得开口1104的中心轴线可以与主光轴(例如，图3的主光轴300-1)对准。

在分段电子检测器中，如图11B中所示，电子检测表面1105可以包括带电粒子敏感材料的不连续层，其被衬底1102的材料隔开，形成分段1100_1B和1100_2B。在一些实施例中，诸如图11B-图11D中所示的分段电子检测器1110、1120和1130分别可以是具有圆形、椭圆形或多边形横截面的圆柱形。在一些实施例中，分段电子检测器的一个或多个分段可以以2D布置沿着主光轴(例如，图3A的主光轴300-1)径向地、周向地或方位角地布置。带电粒子敏感材料可以对带电粒子(诸如电离辐射、电子、X射线、光子以及其他带电粒子)是敏感的。

在一些实施例中，分段电子检测器可以包括两个或更多分段。例如，图11C的分段电子检测器1120可以包括围绕中心开口周向布置的四个分段1100_1C、1100_2C、1100_3C和1100_4C。在一些实施例中，图11D的分段电子检测器1130可以包括围绕中心开口径向布置的两个分段1100_1D和1100_2D，这两个分段由从中制造信号电子检测器1130的衬底1102的材料分开。应当了解，分段电子检测器1110、1120或1130可以包括以任何配置来布置并被设置在带电粒子束装置中的两个或更多分段，以使得电子检测表面1105可以暴露于从样品(例如，图3的样品315)生成的入射信号电子。

在本公开中讨论的一些实施例可以具有本文所讨论的一些或所有优点等。

i.最小化的或减少的电损坏——提高背散射电子检测效率的现有方法可以包括将背散射电子检测器放置在样品附近并且在静电场内，这可能会例如通过电弧对检测器造成电损坏。位于磁透镜的空腔内的信号电子检测器可以屏蔽静电场，从而防止、最小化或减少对电子检测器的电弧和电损坏。此外，由于电子检测器被极片屏蔽，所以可以减少工作距离以提高成像分辨率。

ii.消除检测器未对准造成的误差——一些现有***可以调整电子检测器相对于样品的位置，以将背散射电子的检测效率最大化。然而，在存在电场的情况下，移动电子检测器位置可能会引入对准误差，从而对检测效率、成像分辨率或收集效率产生负面影响。如建议的那样，背散射电子检测器是不可调整的或不可移动的，从而将与对准相关的误差最小化。

iii.高分辨率的SE成像和BSE检测效率——现有技术和***通常可以提高SE检测效率或BSE检测效率，但是不能同时提高两者。在磁透镜的空腔内添加一个或多个背散射电子检测器可以允许用户减少工作距离以提高SE成像分辨率，同时捕获基本上所有背散射电子以增强BSE检测效率并将对电子检测器的电损坏最小化。

iv.大视场(FOV)和高分辨率——在一些实施例中，BSE检测器可以位于磁透镜的空腔内并紧邻束偏转器的上游。由于束偏转器位于检测器和样品之间，所以这样的布置可导致更大的FOV，并且还可导致高成像分辨率，因为偏转场更靠近物镜产生的磁场，因此可以减少偏转像差，同时增加FOV。

v.可变发射角分布——发射信号电子的角分布可以通过例如调整控制电极电位、调整样品位置或在设计和制造过程中调整电子检测器的开口尺寸来调整。角度分布的变化可以根据需要适当地改变电子检测器的检测分布。这可以在***设计、SEM柱内的检测器的空间布置方面提供灵活性，并且可以将对电子检测器的电损坏最小化。

vi.高质量图像和更好的缺陷检测从而实现重叠计量和检测应用——可以同时生成高分辨率SE和BSE图像的各种组合，这可能会导致捕获更多关于缺陷的信息并改进缺陷的检测。所收集的高质量图像可以实现重叠相关的计量和检测应用。

vii.稳定化发射和延长的发射源寿命——为了调整初级电子的着陆能量，现有***可以调整源电位，或调整样品电位，或同时调整两者。这样的电压配置和技术虽然很常见，但是可能会对电子源的稳定性产生负面影响，对暴露于大电场的***部件造成电损坏，或者对整体成像分辨率和检测器效率产生负面影响。通过同时将施加到电子源和提取器电极的电压调整为离散值，可以将源暴露于针对一定范围的着陆能量而言是基本上稳定的电场，从而导致从电子源稳定发射电子并延长发射寿命来源。

现在参考图12，其图示了表示与本公开的实施例一致的使用图3的带电粒子束装置观察样品的示例性方法1200的过程流程图。例如，方法1200可以由如图1中所示的EBI***100的控制器50来执行。控制器50可以被编程以执行方法1200的一个或两个步骤，以及诸如激活带电粒子源之类的附加功能。

在步骤1210中，可以在与初级电子束相互作用之后从样品中生成多个信号电子。可以激活带电粒子源(例如，图3的电子源301)以生成带电粒子束(例如，图3的初级电子束300B1)。电子源可以由控制器(例如，图1的控制器50)激活。例如，可以控制电子源发射初级电子以沿着主光轴(例如，图3的主光轴300-1)形成电子束。可以例如通过使用软件、应用或指令集来远程激活电子源，以使控制器的处理器通过控制电路为电子源供电。

初级电子束可以使用复合物镜(例如，图3的复合物镜307)而被聚焦在样品上。在一些实施例中，包括初级电子束偏转器(例如，图3的初级电子束偏转器308-311)的扫描偏转单元可以被配置为在样品(例如，图3的样品315)的表面上动态地偏转初级电子束。初级电子束的动态偏转可以使感兴趣的期望区域或期望区间例如以光栅扫描模式被扫描，以生成包括用于样品检查的次级和背散射信号电子。

在步骤1220中，具有高发射能量或中等发射极角的信号电子的第一部分可以由位于磁透镜(例如，图3的磁透镜307M)的极片内并且紧邻样品附近的极片的开口的上游的信号电子检测器收集和检测。信号电子检测器(例如，图3的信号电子检测器312)可以位于紧邻极片(例如，图3的极片307P)的上游并且在磁透镜的空腔内。信号电子检测器可以被放置在初级电子束偏转器311和极片之间。在一些实施例中，信号电子检测器可以被放置在磁透镜的空腔内，使得在信号电子检测器和样品之间没有初级电子束偏转器。

在一些实施例中，极片可以电接地或维持在参考电压以将与样品相关联的延迟静电场对信号电子检测器的影响最小化，从而将可能对检测器造成的损坏最小化。在如图3中所示的配置中，可以减小信号电子检测器和样品之间的距离，以使得可以增强BSE检测效率和成像分辨率，同时将信号电子检测器的电故障或损坏的发生最小化。在一些实施例中，信号电子检测器(例如，图3的信号电子检测器306和312)可以被配置为分别检测具有宽范围的发射极角和发射能量的信号电子。例如，由于信号电子检测器靠近样品，它可以被配置为收集具有宽范围的发射极角的背散射电子，并且第二信号电子检测器可以被配置为收集或检测具有低发射能量的次级电子。

如图3中所示，信号电子检测器紧邻极片的上游并且在磁透镜的空腔内的定位可以进一步使得信号电子检测器与装置的其他电光部件能够更容易组件和对准。电接地极片可以基本上屏蔽信号电子检测器免受由极片、控制电极(例如，图3的控制电极314)和样品所形成的静电透镜(例如，图3的静电透镜307ES)中的延迟静电场的影响。

现在参考图13，其图示了表示与本公开的实施例一致的配置诸如图10的装置1000之类的带电粒子束装置的示例性方法1300的过程流程图。

在步骤1310中，可以使用控制器将第一电压或电压信号施加到第一电极。第一电极可以包括电子源的阴极，其被配置为生成形成初级电子束的多个初级电子。可以激活电子源以生成带电粒子束(例如，图3的初级电子束300B1)。电子源可以由控制器(例如，图1的控制器50)激活。例如，可以控制电子源发射初级电子以沿着主光轴(例如，图3的主光轴300-1)形成电子束。可以例如通过使用软件、应用或指令集来远程激活电子源，以使控制器的处理器通过控制电路为电子源供电。

在步骤1320中，可以使用控制器将第二电压(例如，图10的电压V2)施加到电极(例如，图10的提取器电极1002)，第二电压V2与第一电压V1的幅度不同。电压V1和V2的差异可以被配置为在第一电极和第二电极之间产生电场以提取所生成的多个初级电子。

在步骤1330中，可以基于样品(例如，图3的样品315)上的多个初级电子的着陆能量同时调整第一电压和第二电压。第一电压V1和第二电压V2可以被调整为与样品上的多个初级电子的着陆能量范围相对应的离散值。在一些实施例中，可以基于电压V1和V2的离散值来调整施加到样品的电压V5。例如，如果期望的着陆能量在0.2keV–7keV的范围内，则电压V1和V2可以分别被固定在-10kV和0kV的离散值，而电压V5可以从-9.8kV调整到-3kV。作为另一个示例，如果期望的着陆能量在7keV-17keV的范围内，则电压V1和V2可以分别被固定在-20kV和-10kV的离散值，而电压V5可以从-13kV调整到-3kV。作为另一个示例，如果期望的着陆能量在17keV-27keV的范围内，则电压V1和V2可以分别被固定在-30kV和-20kV的离散值，而电压V5可以从-13kV调整到-3kV。作为另一个示例，如果期望的着陆能量在27keV-37keV的范围内，则电压V1和V2可以分别被固定在-40kV和-30kV的离散值，而电压V5可以从-13kV调整到-3kV。作为另一个示例，如果期望的着陆能量在37keV-47keV的范围内，则电压V1和V2可以分别被固定在-50kV和-40kV的离散值，而电压V5可以从-13kV调整到-3kV。

所施加的电压V1和V2之间的差异可以保持基本上稳定或稳定。将所施加的电压V1和V2同时调整到离散值，诸如例如分别为-10kV和0kV、-20kV和-10kV、-30kV和-20kV，可以将电子源暴露于针对大范围的着陆能量而言是基本上稳定的电场。由于电压V1和V2之间的差异的绝对值以及电子源和提取器电极(例如图10的提取器电极1002)之间的距离是稳定的，所以电子源附近的电场可以随着着陆能量的变化而基本上是稳定的。此外，如所讨论的，对于大范围的着陆能量，施加到样品的电压V5可以在-13kV至0kV的范围内。电压V5范围的绝对值大约为13kV，因此，样品附近的电场可能不是很大。在一些实施例中，电压V5范围的绝对值不大于13kV。样品附近较小的电场值可以减少诸如控制电极1014和极片1007P之间的电弧之类的电损坏的发生。

可以使用以下条款进一步描述实施例：

1.一种电子束装置，包括：

电子源，其被配置为沿着主光轴生成初级电子束；

复合物镜，包括磁透镜和静电透镜，该磁透镜包括被配置为允许初级电子束通过的空腔；以及

第一电子检测器，其被配置为检测从样品中生成的多个信号电子的第一部分，

其中第一电子检测器相对于初级电子束沿着主光轴的路径而位于紧邻磁透镜的极片的上游并且在磁透镜的空腔内。

2.根据条款1所述的装置，其中第一电子检测器被定位成使得第一电子检测器的开口的中心轴线与主光轴对准。

3.根据条款2所述的装置，其中第一电子检测器的开口小于磁透镜的极片的第一开口。

4.根据条款1-3中任一项所述的装置，还包括第二电子检测器，该第二电子检测器被配置为检测多个信号电子的第二部分，并且沿着主光轴而被设置在第一电子检测器的上游。

5.根据条款4所述的装置，其中第一检测器的开口被配置为允许多个信号电子的第二部分通过。

6.根据条款4和5中任一项所述的装置，其中第二电子检测器包括开口，该开口被配置为允许初级电子束的一部分通过。

7.根据条款6所述的装置，其中第二电子检测器包括透镜内检测器，该透镜内检测器被定位成使得第二电子检测器的开口与主光轴对准。

8.根据条款4-7中任一项所述的装置，还包括束操纵器，其被配置为将初级电子束偏转到样品的表面上并且位于第一电子检测器和第二电子检测器之间。

9.根据条款8所述的装置，其中束操纵器包括多个束偏转器，该多个束偏转器与主光轴对准并且位于磁透镜的空腔内。

10.根据条款1-9中任一项所述的装置，还包括第三电子检测器，该第三电子检测器被配置为检测多个信号电子的第三部分并且沿着主光轴而被设置在第一电子检测器的下游。

11.根据条款10所述的装置，其中第三电子检测器沿着主光轴而被设置在第一电子检测器的下游并且紧邻磁透镜的极片的上游。

12.根据条款10和11中任一项所述的装置，其中第三电子检测器沿着主光轴而被设置在磁透镜的极片和样品之间。

13.根据条款10-12中任一项所述的装置，其中基于期望的视场和多个信号电子的分布来确定第三电子检测器的开口的尺寸。

14.根据条款10-13中任一项所述的装置，其中第一电子检测器、第二电子检测器和第三电子检测器被配置为检测从样品中生成的多个信号电子的大部分。

15.根据条款10-14中任一项所述的装置，其中第一电子检测器、第二电子检测器和第三电子检测器包括连续检测表面或分段检测表面。

16.根据条款15所述的装置，其中分段检测表面包括围绕主光轴径向或方位角布置的多个分段。

17.根据条款1-16中任一项所述的装置，还包括控制电极，该控制电极被设置在样品和第一电子检测器之间并且被配置为调整从样品中生成的多个信号电子的路径。

18.根据条款17所述的装置，其中控制电极包括设置在第一电子检测器和样品之间的多个电极。

19.根据条款17和18中任一项所述的装置，其中控制电极被配置为基于所施加的电压信号来影响样品附近的静电场。

20.根据条款19所述的装置，其中磁透镜的极片被配置为基本上将第一电子检测器与样品附近的静电场屏蔽开。

21.根据条款19和20中任一项所述的装置，其中静电场的变化引起多个信号电子的第一部分的轨迹的变化。

22.根据条款19-21中任一项所述的装置，其中所施加的电压信号被配置为可调整的，以使得能够影响在包括第一电子检测器在内的多个电子检测器上的多个信号电子的角分布。

23.根据条款22所述的装置，其中样品的平面的位置沿着主光轴是可调整的，以使得能够影响在多个电子检测器上的多个信号电子的角分布，以及复合物镜的激发。

24.根据条款1-23中任一项所述的装置，其中静电透镜是在极片和样品之间存在电场的情况下形成的。

25.根据条款1-24中任一项所述的装置，其中多个信号电子包括次级电子、背散射电子或俄歇电子。

26.根据条款1-25中任一项所述的装置，其中第一电子检测器与样品之间的垂直距离在6mm至80mm的范围内。

27.一种电子束装置，包括：

电子源，其被配置为沿着主光轴生成初级电子束；

复合物镜，包括磁透镜和静电透镜，该磁透镜包括被配置为允许初级电子束通过的空腔；

第一电子检测器，其被配置为检测从样品中生成的多个信号电子的第一部分，其中第一电子检测器位于磁透镜的空腔内；以及

束操纵器，其被配置为将初级电子束偏转到样品的表面上，并且位于第一电子检测器和磁透镜的极片之间。

28.根据条款27所述的装置，其中束操纵器包括多个束偏转器，并且其中多个束偏转器中的束偏转器位于磁透镜的空腔内。

29.根据条款27和28中任一项所述的装置，其中第一电子检测器被定位成使得第一电子检测器的开口的中心轴线与主光轴对准。

30.根据条款29所述的装置，其中第一电子检测器的开口小于磁透镜的极片的开口。

31.根据条款29-30中任一项所述的装置，还包括第二电子检测器，该第二电子检测器被配置为检测多个信号电子的第二部分，并且沿着主光轴而被设置在第一电子检测器的上游。

32.根据条款31所述的装置，其中第一检测器的开口被配置为允许多个信号电子的第二部分通过。

33.根据条款31和32中任一项所述的装置，其中第二电子检测器包括开口，该开口被配置为允许初级电子束的一部分通过。

34.根据条款33所述的装置，其中第二电子检测器包括透镜内检测器，该透镜内检测器被定位成使得第二电子检测器的开口与第一电子检测器的开口对准。

35.根据条款27-34中任一项所述的装置，还包括第三电子检测器，该第三电子检测器被配置为检测多个信号电子的第三部分并且沿着主光轴而被设置在第一电子检测器的下游。

36.根据条款35所述的装置，其中第三电子检测器沿着主光轴而被设置在第一电子检测器的下游并且紧邻磁透镜的极片的上游。

37.根据条款35和36中任一项所述的装置，其中第三电子检测器沿着主光轴而被设置在磁透镜的极片和样品之间。

38.根据条款35-37中任一项所述的装置，其中第三电子检测器的开口的尺寸是基于期望的视场和多个信号电子的分布而确定的。

39.根据条款35-38中任一项所述的装置，其中第一电子检测器、第二电子检测器和第三电子检测器被配置为检测从样品中生成的多个信号电子的大部分。

40.根据条款35-39中任一项所述的装置，其中第一电子检测器、第二电子检测器和第三电子检测器包括连续检测表面或分段检测表面。

41.根据条款40所述的装置，其中分段检测表面包括围绕主光轴径向或方位角布置的多个分段。

42.根据条款27-41中任一项所述的装置，还包括控制电极，该控制电极被设置在样品和第一电子检测器之间并且被配置为调整从样品中生成的多个信号电子的路径。

43.根据条款42所述的装置，其中控制电极包括设置在第一电子检测器和样品之间的多个电极。

44.根据条款42和43中任一项所述的装置，其中控制电极被配置为基于所施加的电压信号来影响样品附近的静电场。

45.根据条款44所述的装置，其中磁透镜的极片被配置为基本上将第一电子检测器与样品附近的静电场屏蔽开。

46.根据条款44和45中任一项所述的装置，其中静电场的变化引起多个信号电子的第一部分的轨迹的变化。

47.根据条款44-46中任一项所述的装置，其中所施加的电压信号被配置为可调整的，以使得能够影响在包括第一电子检测器在内的多个电子检测器上的多个信号电子的角分布。

48.根据条款47所述的装置，其中样品的平面的位置沿着主光轴是可调整的，以使得能够影响在多个电子检测器上的多个信号电子的角分布，以及复合物镜的激发。

49.根据条款27-48中任一项所述的装置，其中静电透镜是在极片和样品之间存在电场的情况下形成的。

50.根据条款27-49中任一项所述的装置，其中多个信号电子包括次级电子、背散射电子或俄歇电子。

51.根据条款27-50中任一项所述的装置，其中第一电子检测器与样品之间的垂直距离在6mm至80mm的范围内。

52.一种电子束装置，包括：

第一电极，其被配置为施加第一电压；以及

第二电极，其被配置为施加与第一电压不同的第二电压，通过第一电压和第二电压的差异而在第一电极和第二电极之间产生第一电场，该第一电场被配置为提取来自第一电极的多个初级电子，

其中第一电压被调整为第一离散值并且第二电压同时被调整为与第一离散值不同的第二离散值，该第一离散值和该第二离散值对应于多个初级电子在样品上的着陆能量范围。

53.根据条款52所述的装置，其中对于多个着陆能量范围，该第一电压和第二电压的第一离散值和第二离散值之间的差异基本上是固定的。

54.根据条款53所述的装置，其中第一离散值与第二离散值之间的差异的绝对值在5kV-15kV的范围内。

55.根据条款53和54中任一项所述的装置，其中第一离散值和第二离散值之间的基本上固定的差异在第一电极和第二电极之间产生基本上稳定的电场。

56.根据条款52-55中任一项所述的装置，其中将第三电压施加到样品，该第三电压的值基于第一电压和第二电压以及多个初级电子的着陆能量范围来确定。

57.根据条款52-56中任一项所述的装置，还包括第一电子检测器，其位于紧邻磁透镜的极片的上游并且在磁透镜的空腔内。

58.根据条款57所述的装置，其中第一电子检测器被配置为检测在多个初级电子与样品之间的相互作用之后从样品中生成的多个信号电子的第一部分。

59.根据条款57和58中任一项所述的装置，其中第一电子检测器被定位成使得第一电子检测器的开口的中心轴线与包括多个初级电子的初级电子束的主光轴对准。

60.根据条款59所述的装置，其中第一电子检测器的开口小于磁透镜的极片的开口。

61.根据条款59和60中任一项所述的装置，还包括第二电子检测器，该第二电子检测器被配置为检测多个信号电子的第二部分，并且沿着主光轴而被设置在第一电子检测器的上游。

62.根据条款61所述的装置，其中第一电子检测器的开口被配置为允许多个信号电子的第二部分通过。

63.根据条款61和62中任一项所述的装置，其中第二电子检测器包括开口，该开口被配置为允许初级电子束的一部分通过。

64.根据条款61所述的装置，其中第二电子检测器包括透镜内检测器，该透镜内检测器被定位成使得第二电子检测器的开口与第一电子检测器的开口对准。

65.根据条款59-64中任一项所述的装置，还包括第三电子检测器，该第三电子检测器被配置为检测多个信号电子的第三部分并且沿着主光轴而被设置在第一电子检测器的下游。

66.根据条款65所述的装置，其中第三电子检测器沿着主光轴而被设置在第一电子检测器的下游并且紧邻磁透镜的极片的上游。

67.根据条款65和66中任一项所述的装置，其中第三电子检测器被设置在磁透镜的极片和样品之间。

68.根据条款65-67中任一项所述的装置，其中基于期望的视场和多个信号电子的分布来确定第三电子检测器的开口的尺寸。

69.根据条款65-68中任一项所述的装置，其中第一、第二和第三电子检测器被配置为检测从样品中生成的多个信号电子的大部分。

70.根据条款65-69中任一项所述的装置，其中第一、第二和第三电子检测器包括连续检测表面或分段检测表面。

71.根据条款70所述的装置，其中分段检测表面包括围绕主光轴径向或方位角布置的多个分段。

72.根据条款52-71中任一项所述的装置，还包括束操纵器，其被配置为将多个初级电子偏转到样品的表面上。

73.根据条款72所述的装置，其中束操纵器包括多个束偏转器，该多个束偏转器与主光轴对准并且位于第一电子检测器和第二电子检测器之间。

74.根据条款72和73中任一项所述的装置，还包括设置在样品和束操纵器之间的控制电极。

75.根据条款74所述的装置，其中控制电极包括被设置在样品的上游的多个电极。

76.根据条款74和75中任一项所述的装置，其中控制电极被配置为调整从样品中生成的多个信号电子的路径。

77.根据条款74-76中任一项所述的装置，其中控制电极还被配置为基于所施加的电压信号来影响样品附近的静电场。

78.根据条款77所述的装置，其中物镜的极片被配置为基本上将第一电子检测器与样品附近的静电场屏蔽开。

79.根据条款77和78中任一项所述的装置，其中静电场的变化引起多个信号电子的第一部分的轨迹的变化。

80.根据条款77-79中任一项所述的装置，其中所施加的电压信号被配置为可调整的，以使得能够影响在包括第一电子检测器在内的多个电子检测器上的多个信号电子的角分布。

81.根据条款80所述的装置，其中样品的平面的位置沿着主光轴是可调整的，以使得能够影响在多个电子检测器上的多个信号电子的角分布。

82.根据条款57-81中任一项所述的装置，还包括复合物镜，该复合物镜包括在极片和样品之间存在电场的情况下形成的静电透镜和磁透镜。

83.根据条款57-82中任一项所述的装置，其中第一电子检测器与样品之间的垂直距离在6mm至80mm的范围内。

84.一种由电子束装置执行的用于观察样品的方法，该方法包括：

使用包括磁透镜和静电透镜的复合物镜将初级电子束聚焦到样品上，该磁透镜包括允许初级电子束通过的空腔；

在与初级电子束相互作用之后从样品中生成多个信号电子；以及

使用第一电子检测器检测多个信号电子的第一部分，该第一电子检测器相对于初级电子束沿着主光轴的路径而位于紧邻磁透镜的极片的上游并且在磁透镜的空腔内。

85.根据条款84所述的方法，还包括使用第二电子检测器检测多个信号电子的第二部分。

86.根据条款84-85中任一项所述的方法，还包括基于多个信号电子中的一个信号电子的特性来检测多个信号电子。

87.根据条款86所述的方法，其中信号电子的特性包括信号电子相对于主光轴的发射能量、发射极角或发射方位角。

88.根据条款85-87中任一项所述的方法，还包括使用第三电子检测器检测多个信号电子的第三部分，该第三电子检测器位于第一电子检测器和第二电子检测器的下游。

89.根据条款88所述的方法，还包括使用第一电子检测器、第二电子检测器和第三电子检测器检测从样品中生成的多个信号电子中的基本上所有信号电子。

90.根据条款84-89中任一项所述的方法，还包括使用控制电极通过调整施加到控制电极的电压来影响样品附近的静电场。

91.根据条款90所述的方法，其中调整施加到控制电极的电压引起在第一电子检测器、第二电子检测器和第三电子检测器上的信号电子检测分布的变化。

92.根据条款90和91中任一项所述的方法，其中调整施加到控制电极的电压引起多个信号电子的第一部分的轨迹的变化。

93.根据条款90-92中任一项所述的方法，其中调整施加到控制电极的电压影响多个信号电子的角分布。

94.根据条款90-93中任一项所述的方法，其中调整施加到控制电极的电压包括施加第一电压信号，该第一电压信号被配置为增加多个信号电子的发射极角。

95.根据条款90-94中任一项所述的方法，其中调整施加到控制电极的电压包括施加第二电压信号，该第二电压信号被配置为减小多个信号电子的发射极角。

96.根据条款93-95中任一项所述的方法，还包括调整样品的平面的位置以使得能够影响多个信号电子的角分布。

97.根据条款96所述的方法，其中调整样品的平面的位置包括调整样品沿着主光轴的位置。

98.根据条款96和97中任一项所述的方法，其中调整样品的平面的位置包括增加或减少样品与第一电子检测器之间的垂直距离。

99.一种配置用于观察样品的带电粒子束装置的方法，该方法包括：

向第一电极施加第一电压；

将与第一电压不同的第二电压施加到第二电极，导致基于第一电压和第二电压的差而在第一电极和第二电极之间产生第一电场，该第一电场被配置为提取来自第一电极的多个初级电子；以及

同时将第一电压调整为第一离散值并且将第二电压调整为与第一离散值不同的第二离散值，该第一离散值和该第二离散值对应于多个初级电子在样品上的着陆能量范围。

100.根据条款99所述的方法，其中对于多个着陆能量范围，第一离散值与第二离散值之间的差基本上是固定的。

101.根据条款97所述的方法，其中第一离散值与第二离散值之间的差的绝对值在5kV-15kV的范围内。

102.根据条款100和101中任一项所述的方法，其中第一离散值和第二离散值之间的基本上固定的差在第一电极和第二电极之间产生基本上稳定的电场。

103.根据条款99-102中任一项所述的方法，还包括向样品施加第三电压，该第三电压基于第一电压和第二电压以及多个初级电子的着陆能量范围来确定。

104.一种存储指令集的非暂态计算机可读介质，该指令集可由电子束装置的一个或多个处理器执行以使电子束装置执行观察样品的方法，该方法包括：

使用包括磁透镜和静电透镜的复合物镜将初级电子束聚焦到样品上，该磁透镜包括允许初级电子束通过的空腔；

在与初级电子束相互作用之后从样品中生成多个信号电子；以及

使用第一电子检测器检测多个信号电子的第一部分，该第一电子检测器相对于初级电子束沿着主光轴的路径而位于紧邻磁透镜的极片的上游并且在磁透镜的空腔内。

105.根据条款104所述的非暂态计算机可读介质，其中可由电子束装置的一个或多个处理器执行的指令集使电子束装置还执行：使用第二电子检测器检测多个信号电子的第二部分。

106.根据条款104和105中任一项所述的非暂态计算机可读介质，其中可由电子束装置的一个或多个处理器执行的指令集使电子束装置还执行：使用控制电极通过调整施加到控制电极上的电压来影响样品附近的静电场，其中

调整施加到控制电极的电压引起多个信号电子的第一部分的轨迹的变化。

107.根据条款106所述的非暂态计算机可读介质，其中可由电子束装置的一个或多个处理器执行的指令集使电子束装置还执行：沿着主光轴调整样品的平面的位置，其中调整样品的平面的位置引起在第一电子检测器和第二电子检测器上的信号电子检测分布的变化。

108.一种存储指令集的非暂态计算机可读介质，该指令集可由电子束装置的一个或多个处理器执行以配置电子束装置以执行观察样品的方法，该方法包括：

向第一电极施加第一电压；

将与第一电压不同的第二电压施加到第二电极，导致基于第一电压和第二电压的差而在第一电极和第二电极之间产生第一电场，该第一电场被配置为提取来自第一电极的多个初级电子；以及

同时将第一电压调整为第一离散值并且将第二电压调整为与第一离散值不同的第二离散值，第一离散值和第二离散值对应于多个初级电子在样品上的着陆能量范围。

109.一种电子束装置，包括：

电子源，其被配置为沿着主光轴生成初级电子束；

物镜，其被配置为将初级电子束聚焦到样品上，并且包括被配置为允许初级电子束通过的空腔；以及

第一电子检测器，其被配置为检测从样品中生成的多个信号电子的第一部分，

其中第一电子检测器相对于初级电子束沿着主光轴的路径而位于紧邻物镜的极片的上游并且在物镜的空腔内。

110.根据条款109所述的装置，其中第一电子检测器被定位成使得第一电子检测器的开口的中心轴线与主光轴对准。

111.根据条款110所述的装置，其中第一电子检测器的开口小于物镜的极片的第一开口。

112.根据条款110-111中任一项所述的装置，还包括第二电子检测器，该第二电子检测器被配置为检测多个信号电子的第二部分，并且沿着主光轴而被设置在第一电子检测器的上游。

113.根据条款112所述的装置，其中第一检测器的开口被配置为允许多个信号电子的第二部分通过。

114.根据条款112和113中任一项所述的装置，其中第二电子检测器包括开口，该开口被配置为允许初级电子束的一部分通过。

115.根据条款114所述的装置，其中第二电子检测器包括透镜内检测器，该透镜内检测器被定位成使得第二电子检测器的开口与主光轴对准。

116.根据条款114所述的装置，其中第二电子检测器包括相对于主光轴离轴定位的多个电子检测器。

117.根据条款112-116中任一项所述的装置，还包括束操纵器，该束操纵器被配置为将初级电子束偏转到样品的表面上并且位于第一电子检测器和第二电子检测器之间。

118.根据条款117所述的装置，其中束操纵器包括多个束偏转器，该多个束偏转器与主光轴对准并且位于物镜的空腔内。

119.根据条款109-118中任一项所述的装置，还包括第三电子检测器，该第三电子检测器被配置为检测多个信号电子的第三部分并且沿着主光轴而被设置在第一电子检测器的下游。

120.根据条款119所述的装置，其中第三电子检测器沿着主光轴而被设置在第一电子检测器的下游并且紧邻物镜的极片的上游。

121.根据条款119和120中任一项所述的装置，其中第三电子检测器沿着主光轴而被设置在物镜的极片和样品之间。

122.根据条款119-121中任一项所述的装置，其中基于期望的视场和多个信号电子的分布来确定第三电子检测器的开口的尺寸。

123.根据条款119-122中任一项所述的装置，其中第一电子检测器、第二电子检测器和第三电子检测器被配置为检测从样品中生成的多个信号电子的大部分。

124.根据条款119-123中任一项所述的装置，其中第一电子检测器、第二电子检测器和第三电子检测器包括连续检测表面或分段检测表面。

125.根据条款124所述的装置，其中分段检测表面包括围绕主光轴径向或方位角布置的多个分段。

126.根据条款109-125中任一项所述的装置，还包括控制电极，该控制电极被设置在样品和第一电子检测器之间并且被配置为调整从样品中生成的多个信号电子的路径。

127.根据条款126所述的装置，其中控制电极包括设置在第一电子检测器和样品之间的多个电极。

128.根据条款126和127中任一项所述的装置，其中控制电极被配置为基于所施加的电压信号来影响样品附近的静电场。

129.根据条款128所述的装置，其中物镜的极片被配置为基本上将第一电子检测器与样品附近的静电场屏蔽开。

130.根据条款128和129中任一项所述的装置，其中静电场的变化引起多个信号电子的第一部分的轨迹的变化。

131.根据条款128-130中任一项所述的装置，其中所施加的电压信号被配置为可调整的，以使得能够影响在包括第一电子检测器在内的多个电子检测器上的多个信号电子的角分布。

132.根据条款131所述的装置，其中样品的平面的位置沿着主光轴是可调整的，以使得能够影响在多个电子检测器上的多个信号电子的角分布，和磁物镜的激发。

133.根据条款109-131中任一项所述的装置，其中物镜包括复合透镜，该复合透镜包括在极片和样品之间存在电场的情况下形成的静电透镜和磁透镜。

134.根据条款109-133中任一项所述的装置，其中多个信号电子包括次级电子、背散射电子或俄歇电子。

135.根据条款109-134中任一项所述的装置，其中第一电子检测器与样品之间的垂直距离在6mm至80mm的范围内。

136.根据条款109-135中任一项所述的装置，其中空腔包括由磁透镜的元件所限定的空间，该磁透镜被配置为允许初级电子束通过，其中该空间围绕主光轴是旋转对称的。

可以提供一种存储指令的非暂态计算机可读介质，该指令供控制器(例如，图1的控制器50)的处理器执行图像检查、图像获取、激活带电粒子源、调整像散的电激发、调整电子的着陆能量、调整物镜激发、调整次级电子检测器的位置和取向、载物台运动控制、分束器激发、向束偏转器施加扫描偏转电压、接收和处理与来自电子检测器的信号信息相关联的数据、配置静电元件、检测信号电子、调整控制电极电位、调整施加到电子源、提取器电极和样品的电压等。非暂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)和可擦除可编程只读存储器(EPROM)、FLASH-EPROM或任何其他闪存、非易失性随机存取存储器(NVRAM)、高速缓存、寄存器、任何其他存储器芯片或盒式存储器及其网络版本。

应当了解，本公开的实施例不限于上面已经描述并在附图中图示的确切结构，并且可以在不背离其范围的情况下进行各种修改和改变。已经结合各种实施例描述了本公开，本领域技术人员通过考虑说明书和本文所公开的本发明的实践将清楚本发明的其他实施例。旨在将说明书和实施例仅视为示例性的，本发明的真实范围和精神由所附权利要求来指示。

上面的描述旨在是图示性的，而不是限制性的。因此，对于本领域的技术人员来说显而易见的是，可以如所描述的那样进行修改而不背离下面所提出的权利要求的范围。

Claims (15)

1.一种电子束装置，包括：

电子源，被配置为沿着主光轴生成初级电子束；

复合物镜，包括磁透镜和静电透镜，所述磁透镜包括被配置为允许所述初级电子束通过的空腔；以及

第一电子检测器，被配置为检测从样品中生成的多个信号电子的第一部分，

其中所述第一电子检测器相对于所述初级电子束沿着所述主光轴的路径而位于紧邻所述磁透镜的极片的上游并且在所述磁透镜的所述空腔内。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一电子检测器被定位成使得所述第一电子检测器的开口的中心轴线与所述主光轴对准。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述第一电子检测器的所述开口小于所述磁透镜的所述极片的第一开口。

4.根据权利要求1所述的装置，还包括第二电子检测器，所述第二电子检测器被配置为检测所述多个信号电子的第二部分，并且沿着所述主光轴而被设置在所述第一电子检测器的上游。

5.根据权利要求4所述的装置，其中所述第一检测器的所述开口被配置为允许所述多个信号电子的所述第二部分通过。

6.根据权利要求4所述的装置，其中所述第二电子检测器包括开口，所述开口被配置为允许所述初级电子束的一部分通过。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述第二电子检测器包括透镜内检测器，所述透镜内检测器被定位成使得所述第二电子检测器的所述开口与所述主光轴对准。

8.根据权利要求4所述的装置，还包括束操纵器，所述束操纵器被配置为将所述初级电子束偏转到所述样品的表面上并且位于所述第一电子检测器和所述第二电子检测器之间。

9.根据权利要求8所述的装置，其中所述束操纵器包括多个束偏转器，所述多个束偏转器与所述主光轴对准并且位于所述磁透镜的所述空腔内。

10.根据权利要求1所述的装置，还包括第三电子检测器，所述第三电子检测器被配置为检测所述多个信号电子的第三部分，并且沿着所述主光轴而被设置在所述第一电子检测器的下游。

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述第三电子检测器沿着所述主光轴而被设置在所述第一电子检测器的下游并且紧邻所述磁透镜的所述极片的上游。

12.根据权利要求10所述的装置，其中所述第三电子检测器沿着所述主光轴而被设置在所述磁透镜的所述极片和所述样品之间。

13.根据权利要求10所述的装置，其中基于期望的视场和所述多个信号电子的分布来确定所述第三电子检测器的开口的尺寸。

14.根据权利要求10所述的装置，其中所述第一电子检测器、所述第二电子检测器和所述第三电子检测器被配置为检测从所述样品生成的所述多个信号电子的大部分。

15.一种存储指令集的非暂态计算机可读介质，所述指令集能够由电子束装置的一个或多个处理器执行以使所述电子束装置执行观察样品的方法，所述方法包括：

使用包括磁透镜和静电透镜的复合物镜将初级电子束聚焦到所述样品上，所述磁透镜包括允许所述初级电子束通过的空腔；

在与所述初级电子束相互作用之后从所述样品中生成多个信号电子；以及

使用第一电子检测器检测所述多个信号电子的第一部分，所述第一电子检测器相对于初级电子束沿着主光轴的路径而位于紧邻所述磁透镜的极片的上游并且在所述磁透镜的所述空腔内。

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