用于SEM的简单球面像差校正器的制作方法

背景技术：

1、粒子光学显微镜利用圆形透镜引导电子/带电粒子束来照射样本。然而，圆形透镜产生正球面像差系数(cs)，该正球面像差系数限制更大的张角并且抑制分辨率和探针电流。多年来，已经开发了许多cs校正器系统来解决显微镜系统(诸如透射电子显微镜(tem)和扫描透射电子显微镜(stem))中的球面像差。

2、然而，cs校正器由于难以制造并且它们的制造成本过高，所以难以在扫描电子显微镜(sem)柱中成功实施。这是因为，在s(t)em系统中使用的当前cs校正器设计需要许多附加的组成元件，这些附加的组成元件可能难以制造，因此制造成本昂贵。通常需要许多这些附加元件和激励来消除由普通部件制造技术固有的机械误差所引起的寄生像差。这使得此类技术的成本超过了大多数sem用户的预算。因为这些因素已经导致用于sem系统的许多当前cs校正器的成本超过了sem柱本身的成本，所以希望找到能够校正sem光学柱中的球面像差的更简单且更紧凑的cs校正器系统(例如，具有更少的零件，其更容易制造)。此外，如果还使用非常精确的制造技术诸如mems技术，则可以觉察到额外的成本降低。

技术实现思路

1、根据本公开的用于校正带电粒子显微镜系统中的粒子光学透镜的球面像差的紧凑型校正器包括第一多极元件(例如，6极元件、8极元件、12极元件等)和第二多极元件，第一多极元件被配置成当第一电压施加到其上时产生强六极场，第二多极元件被配置成当校正器模块被用于带电粒子显微镜系统中时产生定位在第一多极元件与样品之间的弱六极场。根据本发明，强六极被定位成使得带电粒子系统的带电粒子束的交叉点不穿过第一多极元件(即，强六极)的中心，使得第一多极元件场向带电粒子束施加至少a2像差和d4像差。第二多极元件被进一步定位或以其他方式配置成使得当第二电压施加到第二多极元件上时，其产生的弱六极场向带电粒子显微镜系统的带电粒子束施加至少组合a2像差和组合d4像差。以这种方式，弱六极场和强六极场向带电粒子束施加的像差的净组合导致束在样品平面处或附近具有期望的a2、c3和d4像差。

2、另外，包括根据本公开的紧凑型校正器的带电粒子系统包括：样品保持器，其被配置成保持样品；带电粒子源，其被配置成朝向样品发射带电粒子束；光学柱，其被配置成引导带电粒子束使得带电粒子束入射在样品上；以及检测器系统，其被配置成检测从被带电粒子束照射的样品产生的发射。光学柱包括紧凑型校正器模块，该紧凑型校正器模块包括第一多极(即，强六极)和第二多极(即，弱六极)，第一多极被配置成当第一电压施加到第一多极上时产生强六极场，第二多极被定位在强六极与样品之间。强六极被定位成使得带电粒子束的交叉点不穿过强六极的中心，从而使得当第二电压施加到弱六极上时强六极场向带电粒子施加至少a2像差和d4像差，它产生向带电粒子束施加至少组合a2像差和组合d4像差的弱六极场；

3、此外，根据本发明的包括分裂多极的用于带电粒子柱的光学校正器模块包括由两个多极(例如，晶片多极、磁性多极、静电多极等)组成的至少一个分裂多极，这两个多极的间隔距离小于100mm、10mm、1mm、100μm和10μm中的任一者。各个多极中的每一个包括至少两个电极，这两个电极被定位成部分地限定通过多极的束路径。根据本发明，电极中的每一个包括：第一表面，当用于带电粒子柱中时，该第一表面面向带电粒子束的上游；以及第二表面，当用于带电粒子柱中时，该第二表面面向带电粒子束的下游，其中对于电极中的每一个，第一表面与第二表面之间的厚度小于3mm。在本公开的范围内，分裂多极可以是静电的并且可对应于六极。

技术特征：

1.一种用于带电粒子柱的光学校正器模块，所述光学校正器模块包括：

2.根据权利要求1所述的光学校正器模块，其中所述分裂六极被配置成当电压施加到所述六极中的每一个六极时产生强六极场，并且其中当所述光学校正器模块用于带电粒子系统中时，施加到所述六极中的每一个六极的所述电压是相同的。

3.根据权利要求2所述的光学校正器模块，其中施加到所述六极的所述电压在100v与300kv之间。

4.根据权利要求1所述的光学校正器模块，其中所述电极中的每一个电极的所述第一表面与所述第二表面之间的厚度小于100μm，并且所述分裂六极中的所述六极之间的距离小于20mm。

5.根据权利要求1所述的光学校正器模块，其中当所述带电粒子束穿过所述六极时，所述电极中的每一个电极的面向所述带电粒子束的第三表面具有ra 0.05μm的最大表面粗糙度。

6.根据权利要求1所述的光学校正器模块，其中没有光学部件沿着带电粒子束路径定位在所述两个六极之间。

7.根据权利要求1所述的光学校正器模块，包括第一转接透镜和第二转接透镜，其中所述第一转接透镜是紧接在所述分裂六极的上游的光学元件，并且所述第二转接透镜是紧接在所述分裂六极的下游的光学元件。

8.根据权利要求1所述的光学校正器模块，其中所述分裂六极是强六极，并且所述带电粒子束在所述分裂六极内的交叉点与每个组成性六极不等距，并且其中所述校正器模块还包括弱六极，当所述弱六极用于所述带电粒子柱中时，所述弱六极被定位在所述强六极与样品之间。

9.根据权利要求8所述的光学校正器模块，其中：

10.根据权利要求1所述的光学校正器模块，其中所述校正器还包括附加六极，其中所述附加六极是分裂六极，所述分裂六极由间隔距离小于100mm的两个附加六极组成，各个附加六极包括：

11.根据权利要求10所述的光学校正器模块，其中没有六极被定位在所述分裂六极与所述附加六极之间。

技术总结
根据本发明的包括分裂多极的用于带电粒子柱的光学校正器模块包括至少一个分裂多极，该分裂多极由间隔距离小于10mm、1m、100μm和/或10μm的两个多极组成。各个多极中的每一个多极可包括至少两个电极，这两个电极被定位成部分地限定通过该多极的束路径。根据本发明，这些电极中的每一个电极包括：第一表面，当用于该带电粒子柱中时，该第一表面面向带电粒子束的上游；以及第二表面，当用于该带电粒子柱中时，该第二表面面向该带电粒子束的下游，其中对于这些电极中的每一个电极，该第一表面与该第二表面之间的厚度小于10mm、5mm和/或3mm。在本公开的范围内，这些分裂多极可以是静电的并且可对应于六极。

技术研发人员：A·亨斯特拉,A·穆罕默德-盖达里
受保护的技术使用者：FEI 公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19