(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のアパーチャが設けられた第１の導電プレートと、
前記第１のアパーチャとほぼアライメントされた第２のアパーチャが設けられた第２の導電プレートと、
動作中に、前記第１の導電プレートに第１の電圧を、かつ前記第２の導電プレートに第２の電圧を供給するための電圧供給部と、
前記第１の導電プレートを前記第２の導電プレートから分離するための絶縁構造体と、
を具備し、
前記第２の電圧は、前記第１の電圧よりも高く、
前記絶縁構造体は、前記第１の導電プレートと接触している第１の部分と、前記第２の導電プレートと接触している第２の部分とを有し、
前記第２の部分は、前記第１の部分が前記第１の導電プレートと接触している突出部分を有し、前記突出部分と前記第２の導電プレートとの間にギャップが形成されるように、前記第１の部分より小さくされており、
前記ギャップは、前記第２のアパーチャに近接した前記絶縁構造体の側面に位置され、
前記第１の導電プレートに面している前記絶縁構造体の表面には、前記第１の導電プレートと電気的に接触している導電層が設けられている静電レンズ。
【請求項２】
前記ギャップの誘電率は、前記絶縁構造体の誘電率よりも小さい請求項１の静電レンズ。
【請求項３】
前記ギャップの誘電率は、前記絶縁構造体の誘電率よりも少なくとも４分の１未満である請求項２の静電レンズ。
【請求項４】
動作中、前記絶縁構造体の前記突出部分と前記第２の導電プレートとの間の前記ギャップ中の電界強度は、前記絶縁構造体の前記第２の部分を横切る電界強度よりも大きい請求項１ないし３のいずれか１の静電レンズ。
【請求項５】
前記絶縁構造体の前記第１の部分及び前記第２の部分は、等しい厚さである請求項１ないし４のいずれか１の静電レンズ。
【請求項６】
前記絶縁構造体の前記第１の部分及び前記第２の部分は、一緒に接合された別個の構造体を有する請求項１ないし５のいずれか１の静電レンズ。
【請求項７】
前記導電層は、堆積技術を使用して前記絶縁構造体の表面に堆積される請求項１の静電レンズ。
【請求項８】
前記導電層は、クロムかタンタルを含む請求項１又は７の静電レンズ。
【請求項９】
前記第１の導電プレートと前記第２の導電プレートとの間の距離は、約１００ないし２００μｍの範囲にある請求項１ないし８のいずれか１の静電レンズ。
【請求項１０】
レンズは、フラッシュオーバなしで１０Ｖ／μｍを超える、より好ましくはフラッシュオーバなしで２５ないし５０Ｖ／μｍの範囲内の電界強度に耐えることが可能である請求項１ないし９のいずれか１の静電レンズ。
【請求項１１】
前記絶縁構造体は、ホウケイ酸ガラスを含む請求項１ないし１０のいずれか１の静電レンズ。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか１の静電レンズを複数有する静電レンズアレイ。
【請求項１３】
前記絶縁構造体は、少なくとも１つの第３のアパーチャが設けられた絶縁プレートの形態を取り、
前記少なくとも１つの第３のアパーチャは、その側壁の突出部が、複数の第１のアパーチャ及び第２のアパーチャを取り囲むように配置されている請求項１２の静電レンズアレイ。
【請求項１４】
前記絶縁構造体は、複数の細長いバーの形態を取り、連続したバーの間に、第１のアパーチャ及び第２のアパーチャによって形成された複数の伝達経路がある請求項１２の静電レンズアレイ。
【請求項１５】
荷電粒子ビームを発生させるための荷電粒子源と、
前記荷電粒子ビームから複数の小ビームを発生させるためのアパーチャアレイと、
パターンに従って前記複数の小ビームに調整するための小ビーム調整システムと、
前記複数の小ビームを集束させるための請求項１２ないし１４のいずれか１の静電レンズアレイと、を具備する荷電粒子小ビームリソグラフィシステム。
【請求項１６】
前記静電レンズアレイは、前記アパーチャアレイと前記小ビーム調整システムとの間に位置される請求項１５の荷電粒子小ビームリソグラフィシステム。
【請求項１７】
パターン化される基板を支持するための支持ユニットと、
前記基板のターゲット面に複数の調整された小ビームを集束させるために前記小ビーム調整システムの下流側に位置された前記静電レンズアレイとを有する請求項１５又は１６の荷電粒子小ビームリソグラフィシステム。
【請求項１８】
静電レンズに使用する絶縁構造体を製造する方法であって、
第１の絶縁プレートを与えることと、
第１の直径を有する少なくとも１つの第１の貫通孔を前記第１の絶縁プレートに形成することと、
第２の絶縁プレートを与えることと、
前記第１の直径よりも大きい第２の直径を有する少なくとも１つの第２の貫通孔を前記第２の絶縁プレートに形成することと、
絶縁構造体を形成するように、前記第１の絶縁プレートと前記第２の絶縁プレートとを組み合わせることと、を具備し、前記絶縁構造体は、少なくとも１つの第１及び第２の貫通孔によって形成された少なくとも１つのアパーチャを有する方法。
【請求項１９】
前記第１及び第２の絶縁プレートは、同じ絶縁材料でできている請求項１８の方法。
【請求項２０】
前記第１の絶縁プレートと前記第２の絶縁プレートの少なくとも一方は、ホウケイ酸ガラスを含む請求項１８又は１９の方法。
【請求項２１】
前記第１の貫通孔と前記第２の貫通孔との少なくとも一方を製造することは、パワーブラスチングによって果される請求項１８ないし２０のいずれか１の方法。
【請求項２２】
請求項１８ないし２１のいずれか１の方法に従って製造された静電レンズで使用するための絶縁構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電レンズ又は静電レンズアレイに関する。さらに、本発明は、このような静電レンズ又は静電レンズアレイを有する荷電粒子リソグラフィシステムに関する。さらに、本発明は、静電レンズに使用する絶縁構造体を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電レンズは、走査電子顕微鏡及びリソグラフィ装置のようなアプリケーションに使用する荷電粒子ビームのカラムに使用される。静電レンズは、代表的には複数の導電プレートからなり、これら導電プレートは、一般的に、導電層が設けられたシリコンプレートであり、荷電粒子ビームの方向に積み重ねられている。これら導電プレートは、例えば、ガラス又は他の適切な絶縁材料でできたスペーサを電気的に絶縁することによって分離されることができる。これらプレート及びスペーサは、アライメントされた複数のアパーチャを有し、これらアパーチャは、荷電粒子ビームが荷電粒子伝達経路に沿ってプレートを通過することを可能にする。これらプレートは、荷電粒子ビームの集束、ブランキング及び操縦のような動作を可能にするように帯電されることができる。
【０００３】
プレート間に印加されることができる電界は、プレートの材料の特性及び互いに関連するプレートの位置決めに依存している。さらに、例えばガラス又は真空でできた電気的に絶縁性のスペーサであるプレート間の絶縁性の障壁の特性及び構造が重要である。絶縁性の障壁がその誘電耐力を越えた圧力を加えられたとき、絶縁状態から高導電状態への突然の転移が起こる。このような転移は、放電、すなわちフラッシュオーバの形態でありうる。
【０００４】
固体絶縁体の表面は、しばしばこのような放電の経路を与える。代表的にはプレート間の絶縁体の表面に沿って生じるこのような放電が固体誘電体に起きたならば、放電によって引き起こされた放電の経路に沿った変化が、絶縁体の誘電耐力の永久的な減少をもたらしうる。結果として、絶縁体の品質が低下し、また、静電レンズによって高い電界が維持されることができないので、レンズの性能が低下する。
【０００５】
導電プレート間のこのような放電を減少させる通常の取り組みは、表面に沿った破壊の経路の長さを増加させることに頼っており、絶縁破壊は、直接のもの、すなわち、プレート間の最短距離のものと比較して、起こりやすい。このアプローチの例は、特開２０００−２６０２４２号公報及び特開２００５−２１４９０８号公報に開示されており、そこでは、傾斜された、又は矩形の凹部が、電極との接続の位置に含まれている。
【０００６】
しかし、電極プレートを互いに近くに維持するという要求は、電極間の放電の経路の長さを延長するのを制限する。さらに、互いに近接して位置された導電プレート間に高電界が印加される必要があれば、単に表面の絶縁破壊の経路の長さを増加させるのでは、例えば、１０ないし５０Ｖ／マイクロメートルの範囲の電界をもたらし、不十分である可能性がある。それ故、静電レンズが絶縁破壊のかなりの危険性なくこれらの状況下で動作することを可能にするために、さらなる設計上の手段が必要とされる。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の目的は、従来技術と比較して、絶縁破壊に関して改良された性能を有する静電レンズ又は静電レンズアレイを提供することである。
【０００８】
本発明の背後にある洞察は、電界によって引き起こされる、導電（電極）プレートの１つからの電子の抽出及び放出によって、フラッシュオーバが生じる、又は少なくとも始まることを含んでいる。さらに、電子の抽出は、陽極でよりも陰極でより多くなり、従って、電界は、特に陰極で低く保たれるべきである。
【０００９】
また、電界強化は、フラッシュオーバを引き起こす役割を果すことが認識されており、この認識は、フラッシュオーバを防ぐよりよい方法につながる。電界の強化は、特に陰極で、回避されるか減少されるべきである。絶縁構造体の一部と導電プレートの１つとの間の間隙は、間隙での局所的な電界の強化、すなわち上昇を引き起こす。プレート間の距離と比較して間隙の幅が小さいほど、間隙での電界の強化も大きい。このような電界強化は、間隙の位置がフラッシュオーバによる影響を受けやすくする。このような間隙がいわゆる３つの点（triple points）のところに、すなわち、空気／真空、導電体及び絶縁体の間の境界にある点に起こり、放電の可能性がかなり増加する。これは、特に、３つの点が、より負の、つまりより低い電圧の導電素子に隣接している場合にそうである。３つの点のこのような間隙は、絶縁体のエッジのところの欠け目又は亀裂により実際に生じる可能性があるか、製造誤差、すなわち許容誤差の結果として、導電プレート又は絶縁構造体の製造中に表面の不規則性を生じる。
【００１０】
本発明は、レンズ又はレンズアレイが高い電界に耐えるように、一方、放電の発生を減少させるように、特に、３つの点で、特に、静電レンズ又は静電レンズアレイの負の、すなわちより低い電圧の電極に隣接している、電界強化を制限する手段を提供する。これらの手段は、経路延長手段を採用する必要を避けるために使用されることができる。
【００１１】
この目的のために、本発明の一態様によれば、静電レンズは、第１のアパーチャを備えた第１の導電プレートと、前記第１のアパーチャとほぼアライメントされた第２のアパーチャを備えた第２の導電プレートと、前記第１の導電プレートに第２の電圧より低い第１の電圧を、前記第２の導電プレートに第２の電圧を供給するための電圧供給部と、前記第１の導電プレートを前記第２の導電プレートから分離するための絶縁構造体とを具備する。前記絶縁構造体は、第１の導電プレートと接触している第１の部分と、第２の導電プレートと接触している第２の部分とを有し、前記第１の部分は、突出部分を有し、前記第２の部分は、前記絶縁構造体のエッジに切り込み部分を有し、前記突出部分と前記第２の導電プレートとの間にギャップが形成されている。
【００１２】
この手段によって、前記第１の部分と前記第１の導電プレートとの間の前記絶縁構造体の前記エッジのところの間隙の電界強化は減少されることができる。この電界強化は、間隙が生じる場合、絶縁材料の前記突出部分よりも下方の小さな間隙及び比較的大きなギャップに割り当てられる。間隙が代表的に非常に小さく、ギャップが代表的にかなり大きいので、電界強化は、電界が単独でそこに集中されたときよりも前記間隙でかなり減少される。正の、すなわちより高い電圧の電極のところの（大きな）ギャップ構造体の位置は、フラッシュオーバを容易にもたらしうる負の、すなわちより低い電圧の電極のところの間隙の有害な影響を減少させるようにするので、さらに有益な効果を高める。
【００１３】
ギャップの誘電率は、好ましくは、絶縁構造体の誘電率よりも高く、より好ましくは、少なくとも４倍高い。動作中、前記絶縁構造体の突出部分と前記第２の導電プレートとの間のギャップの電界強度は、好ましくは、前記絶縁構造体の前記第２の部分を横切る電界強度よりも大きい。前記絶縁構造体の前記第１の部分及び前記第２の部分は、等しい厚さでできていることができ、また、前記第１の部分及び前記第２の部分は、一緒に接合された別個の構造体である。
【００１４】
前記第１の導電プレートに面している前記絶縁構造体の表面には、前記第１の導電プレートと前記絶縁構造体との間の電界強化を制限するために、前記第１の導電プレートと電気的に接触している導電層かコーティングが設けられることができる。導電層は、堆積技術を使用して、絶縁構造体の表面に堆積されることができる。前記導電層は、クロムかタンタルを含むことができ、また、前記絶縁構造体は、ホウケイ酸ガラスを含むことができる。
【００１５】
前記絶縁構造体の表面上に導電コーティングを含むことは、第１の導電プレートと電気的に接触している導電材料によって覆われた絶縁構造体の表面上の間隙又は不規則性をもたらす。第１の導電プレートの表面に対する電界を高める間隙を形成していたこれらの表面の不規則性は、第１の導電プレートと同じ表面電位を有するので、間隙に電界はない。これは、これらの間隙の高められた電界の発生を効果的に防止する。
【００１６】
第１の導電プレートと第２の導電プレートとの間の距離は、好ましくは、約１００ないし２００マイクロメートルまでの範囲にある。また、レンズは、フラッシュオーバが生じることなく、好ましくは、マイクロメートル当たり約１０ないし２５ボルトまでの範囲内、及びさらにマイクロメートル当たり２５ないし５０ボルトの電界強度に耐えることが可能である。
【００１７】
他の態様では、本発明はまた、ここに説明されるような複数の静電レンズを含む静電レンズアレイを有する。この静電レンズアレイの絶縁構造体は、少なくとも１つの第３のアパーチャが設けられた絶縁プレートの形態を取ることができ、前記第３のアパーチャは、その側壁の突出部が、複数の第１のアパーチャ及び第２のアパーチャを取り囲むように配置されている。前記絶縁構造体はまた、複数の細長いバーの形態を取ることができ、連続したバーの間に、第１のアパーチャと第２のアパーチャとによって形成された複数の伝達経路がある。
【００１８】
他の態様による本発明は、荷電粒子のビームを発生させるための荷電粒子源と、荷電粒子ビームから複数の小ビームを発生させるためのアパーチャアレイと、パターンに従って前記複数の小ビームに調整するための小ビーム調整システムと、複数の小ビームを集束させるための、ここに説明されるような静電レンズアレイと、を具備する荷電粒子小ビームリソグラフィシステムである。前記静電レンズアレイは、前記アパーチャアレイと前記小ビーム調整システムとの間に位置されることができる。前記荷電粒子小ビームリソグラフィシステムはまた、パターン化される基板を支持するための支持ユニットと、前記基板のターゲット面に複数の調整された小ビームを集束させるために前記小ビーム調整システムの下流側に位置された前記静電レンズアレイとを有することができる。
【００１９】
本発明の他の態様は、静電レンズに使用する絶縁構造体を製造する方法に関する。この方法は、第１の絶縁プレートを与えることと、第１の直径を有する少なくとも１つの第１の貫通孔を前記第１の絶縁プレートに形成することと、第２の絶縁プレートを与えることと、前記第１の直径よりも大きい第２の直径を有する少なくとも１つの第２の貫通孔を前記第２の絶縁プレートに形成することと、絶縁構造体を形成するように、前記第１の絶縁プレートと前記第２の絶縁プレートとを組み合わせることと、を具備し、前記絶縁構造体は、少なくとも１つの第１及び第２の貫通孔によって形成された少なくとも１つのアパーチャを有する。
【００２０】
前記第１及び第２の絶縁プレートは、同じ絶縁材料でできていることができ、また、前記プレートの少なくとも１つは、ホウケイ酸ガラスを有することができる。前記第１の貫通孔と前記第２の貫通孔との少なくとも一方を製造することは、パワーブラスチング（power blasting）によって果されることができる。
【００２１】
本発明のさらなる特徴及び効果が、以下の図面を参照して理解されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、荷電粒子マルチ小ビームリソグラフィシステムの一例の簡略化した概略図である。
【図２】図２は、図１のリソグラフィシステムのエンドモジュールの側面からの簡略化した概略図である。
【図３Ａ】図３Ａは、電界強化が生じうる静電レンズ構成体を概略的に示している。
【図３Ｂ】図３Ｂは、電界強化が生じうる静電レンズ構成体を概略的に示している。
【図３Ｃ】図３Ｃは、電界強化が生じうる静電レンズ構成体を概略的に示している。
【図４】図４は、本発明の第１の態様による静電レンズアレイの一部を概略的に示す側面図である。
【図５】図５は、本発明の第２の態様による静電レンズ又は静電レンズアレイの一部を概略的に示す側面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の第３の態様による静電レンズ又は静電レンズアレイの一部を概略的に示す側面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａの静電レンズ又は静電レンズアレイの詳細な図である。
【図７】図７は、本発明の異なるいくつかの態様を組み合わせた静電レンズアレイの一部を概略的に示す側面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の一実施の形態による静電レンズアレイを概略的に示す上面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａの静電レンズアレイの一部を概略的に示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下では、本発明のいくつかの実施の形態の説明が、単なる例によって、図面を参照して与えられる。図１は、全ての電子小ビーム（beamlet）の共通のクロスオーバのない電子ビーム光学系に基づいた荷電粒子マルチ小ビームリソグラフィシステムの一例の簡略化した概略図である。このようなリソグラフィシステムは、例えば、米国特許第６，８９７，４５８号、第６，９５８，８０４号、第７，０８４，４１４号並びに第７，１２９，５０２号に記載されており、本発明の権利者に譲渡されたこれら全体の内容は、参照としてここに組み込まれる。
【００２４】
リソグラフィシステムは、均質な拡大する電子ビーム２０を発生させるための電子源１を有する。ビームのエネルギは、好ましくは、約１ないし１０ｋｅＶの範囲で比較的低く維持される。これを達成するために、加速電圧は、好ましくは、低く、また、電子源は、好ましくは接地電位でターゲットに対して約−１ないし−１０ｋＶに維持されるが、他の設定もまた使用されることができる。
【００２５】
電子源１からの電子ビーム２０は、２つのオクトポール（octopole）２を通り、続いて、電子ビーム２０をコリメートするためのコリメータレンズ３を通過する。続いて、電子ビーム２０は、アパーチャアレイ４に衝突し、これは、ビームの一部をブロックし、複数の小ビーム２１がアパーチャアレイ４を通過することを可能にする。アパーチャアレイは、好ましくは、貫通孔を含むプレートを有する。従って、複数の平行な電子小ビーム２１が発生される。このシステムは、非常に多くの小ビームを、好ましくは約１０，０００ないし１，０００，０００の小ビーム２１を発生させるが、もちろん、これよりも多い又は少ない小ビームを使用することも可能である。コリメートされた小ビームを発生させるために、他の既知の方法が使用されることができることに言及する。
【００２６】
複数の電子小ビーム２１は、ビームブランカアレイ６の面でこれら電子小ビーム２１の各々を集束させる集束レンズアレイ５を通過する。この小ビームブランカアレイ６は、好ましくは、複数のブランカを有し、これらブランカの各々は、前記電子小ビーム２１の少なくとも１つを偏向させることが可能である。
【００２７】
続いて、電子小ビーム２１は、エンドモジュール７に入る。エンドモジュール７には、複数の電子小ビーム２１を受けるための複数の開口が設けられている。一実施の形態では、各小ビーム２１は、それ自身の開口を通過し、一方、他の実施の形態では、開口の近くで収束する小ビーム２１のグループが、その開口を通過する。エンドモジュール７は、好ましくは、さまざまな構成要素を有する挿入可能で交換可能なユニットとして構成される。エンドモジュール７は、ビーム停止アレイ８と、ビーム偏向器アレイ９と、投影レンズ構成体１０とを有するが、エンドモジュール７にこれらの全てが含まれる必要はなく、また、これらが異なるように配置されてもよい。エンドモジュール７は、他の機能に加えて、約５０ないし５００倍の縮小（demagnification）を与える。この範囲内の高い値は、電子ビームリソグラフィシステムの上側部分のそれほど厳格でない製造の要求を可能にする。さらに、このような高い値は、システムの高さの減少を可能にすることができる。エンドモジュール７を出た後、小ビーム２１は、ターゲット面に位置されたターゲット１１の表面に衝突する。リソグラフィのアプリケーションに関して、ターゲットは、通常、荷電粒子感知層、すなわちレジスト層が設けられたウェーハを有する。
【００２８】
エンドモジュール７では、電子小ビーム２１は、まず、ビーム停止アレイ８を通過する。このビーム停止アレイ８は、主に、小ビームの開放角度（opening angle）を決定する。ビーム停止アレイは、その基本形態では、小ビームを通過させるための複数の貫通孔が設けられた基板を有する。
【００２９】
小ビームブランカアレイ６とビーム停止アレイ８とは、小ビーム２１をブロックするか通過させるように、一緒に動作する。ビーム停止アレイ８の通過は、ビームブランカアレイ６の要素とアライメントされることができる。このような場合、小ビームブランカアレイ６が小ビームを偏向すれば、小ビームは、ビーム停止アレイ８の対応するアパーチャを通過せず、代わりにブロックされる。他方では、小ビームブランカアレイ６が小ビームを偏向しなければ、小ビームは、ビーム停止アレイ８の対応するアパーチャを通過し、そして、ターゲット１１の表面上にスポットとして投影される。
【００３０】
次に、小ビームは、偏向していない小ビーム２１の方向にほぼ垂直なＸ方向とＹ方向との少なくとも一方に各小ビーム２１の偏向を与えるビーム偏向器アレイ９を通過する。次に、小ビーム２１は、投影レンズ構成体１０を通過して、代表的にはウェーハであるターゲット面でターゲット１１上に投影される。
【００３１】
ターゲット上に投影されたスポット内と、投影されたスポットの間との両方の電流及び電荷の一貫性及び均質性のために、ビーム停止アレイ８のアパーチャの直径は、好ましくは、小ビームがビーム停止アレイに達したときの小ビームの直径よりも小さい。
【００３２】
現在の例でのビーム停止プレート８のアパーチャの直径は、小ビームの横断面積を制限する。このようにして、小ビームの中央部分のみが、ターゲット１１上への投影のために、ビーム停止プレート８を通過される。小ビームのこの中央部分は、比較的均一な電荷密度を有する。さらに、ビーム停止アレイ８のアパーチャが円形ならば、ビーム停止プレート８を通過する小ビームは、ほぼ均一な開放角度を有する。
【００３３】
図２は、より詳細なエンドモジュール７の一実施の形態を示しており、ビーム停止アレイ８と、偏向器アレイ９と、ターゲット１１上に電子小ビームを投影する投影レンズ構成体１０とを示している。小ビーム２１は、ターゲット１１上に投影され、好ましくは、直径約１０ないし３０ナノメートルの幾何学的なスポットサイズをもたらす。このようなデザインの投影レンズ構成体１０は、好ましくは、約１００ないし５００倍の縮小を与える。
【００３４】
投影レンズ構成体１０は、図２に示される実施の形態では、静電レンズのアレイを形成するように使用される、連続して配置された３つのプレート１２、１３、１４を有する。これらプレート１２、１３、１４は、好ましくは、これらに形成された複数のアパーチャを含む基板を有する。これらアパーチャは、好ましくは、基板を貫通している円形の孔として形成されるが、他の形状もまた使用されることができる。基板は、半導体チップ産業で周知の処理工程を使用して処理されたシリコン又は他の半導体で形成されることができる。これらアパーチャは、通常、例えば、半導体製造業において既知のリソグラフィ及びエッチング技術を使用して基板に形成されることができる。使用されるリソグラフィ及びエッチング技術は、好ましくは、アパーチャの位置、サイズ及び形状の均一性を確実にするために、十分に正確に制御される。
【００３５】
例えば、プレート１２、１３、１４のアパーチャは、これらがシリコンでできていれば、いわゆるボッシュエッチング処理を使用することによって形成されることができる。ボッシュエッチング処理は、シリコンを異方的にエッチングする方法である。このようなボッシュエッチング処理に関する詳細は、ロバートボッシュゲーエムベーハーに譲渡された欧州特許第０６２５２８５号に見られることができる。
【００３６】
アパーチャ間の均一な距離（ピッチ）及び基板の表面上のアパーチャの均一な配置は、ターゲット上に均一なグリッドパターンを発生させる、密集して詰められた小ビームを備えたシステムの構成を与える。アパーチャ間のピッチは、好ましくは１００ナノメートル以下のピッチの偏差で、５０ないし５００マイクロメートルの範囲にあることができる。さらに、複数のプレートが使用されるシステムでは、各プレートの対応するアパーチャがアライメントされる。プレート間のアパーチャのミスアライメントは、異なる軸に沿った焦点距離の差を引き起こしうる。
【００３７】
アパーチャのサイズの均一性は、アパーチャの位置のところに形成された静電投影レンズに均一性を与える。アパーチャのサイズは、好ましくは１００ナノメートル以下のサイズの偏差で、５０ないし１５０マイクロメートルの範囲にあることができる。
【００３８】
アパーチャの形状の均一性もまた、好まれる。円形の孔が使用された場合、孔の丸さ（roundness）の均一性は、結果として生じるレンズの焦点距離が全て同じ円形であることに帰着する。
【００３９】
基板は、電極を形成するように導電性コーティングで覆われることができる。この導電コーティングは、好ましくは、アパーチャのまわり及び孔の内部のプレートの両面を覆う各基板上に単一の電極を形成する。導電性の自然酸化物を含む金属は、好ましくは、例えば、半導体製造業において周知の技術を使用してプレート上に堆積された、モリブデンのような電極のために使用される。電圧は、各アパーチャの位置に形成された静電レンズの形状を制御するために、各電極に印加される。各電極は、好ましくは、完全なアレイのための単一の制御電圧によって制御される。従って、３つの電極を有するとして図２に示される実施の形態では、数千のレンズの全てに対して３つの電圧のみがある。
【００４０】
図２では、プレート１２、１３、１４は、これらの電極にそれぞれ印加される電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を有する。プレート１２、１３の電極の間、及びプレート１３、１４の電極の間の電圧差は、プレートの各アパーチャの位置に静電レンズを形成する。これは、アパーチャのアレイの各位置に１連の「垂直な」静電レンズを形成し、互いにアライメントされた、投影レンズ系のアレイを形成する。各投影レンズ系は、各プレートのアパーチャのアレイの対応する点に形成された１連の静電レンズを有する。投影レンズ系を形成している１連の静電レンズの各々は、少なくとも１つの小ビームを集束し縮小する単一の有効な投影レンズとみなされることができる。また、前記静電レンズの各々は、有効焦点距離及び有効縮小を有する。単一のプレートのみが使用されるシステムでは、単一の電圧が、接地面と共に使用されることができ、静電レンズは、プレートの各アパーチャの位置に形成される。
【００４１】
これらアパーチャの均一性の変化は、アパーチャの位置に形成される静電レンズの変化をもたらす。アパーチャの均一性は、均一な静電レンズをもたらす。従って、３つの制御電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３は、多くの電子小ビーム２１を集束し縮小する均一な静電レンズのアレイを形成する。
【００４２】
静電レンズの特性は、３つの制御電圧によって制御されるので、全ての小ビームの集束及び縮小量は、これらの３つの電圧を制御することによって制御されることができる。このようにして、単一の共通制御信号が、非常に多くの電子小ビームを縮小し集束させるために、静電レンズの全体のアレイを制御するように使用されることができる。共通制御信号は、各プレートに、又は複数のプレート間の電圧差として与えられることができる。
【００４３】
異なる投影レンズ構成体に使用されるプレートの数は、変わってもよいし、共通制御信号の数もまた、変わってよい。アパーチャが十分に均一な配置及び寸法を有する場合、これは、少なくとも１つの共通制御信号を使用して、電子小ビームの集束及び小ビームの縮小を可能にする。図２の実施の形態では、３つの制御電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を含む３つの共通信号が、かくして、全ての小ビーム２１を集束し縮小するために使用される。
【００４４】
投影レンズ構成体は、好ましくは、ターゲット面上に小ビームを集束させるための全ての集束手段を形成する。これは、それぞれの電子小ビームの焦点と経路との少なくとも一方の補正が必要でないように、小ビームの均一な集束及び縮小を十分に与える投影レンズの均一性によって可能となる。これは、システムの構築を単純化し、システムの制御及び調節を単純化し、システムのサイズを大幅に減少させることによって、システム全体のコスト及び複雑さをかなり減少させる。
【００４５】
好ましくは、投影レンズが形成される場合、アパーチャの配置及び寸法は、０．０５％よりもよい焦点距離の均一性を達成するために、少なくとも１つの共通制御信号を使用して、電子小ビームの集束を可能にするのに十分な許容範囲内に制御される。投影レンズ系は、所定の公称ピッチで離間されて配置され、各電子小ビームは、ターゲットの表面上にスポットを形成するように集束される。プレートのアパーチャの配置及び寸法は、好ましくは、公称ピッチの０．２％未満のターゲットの表面上のスポットの空間分布の変化を達成するのに十分な許容範囲内に制御される。
【００４６】
投影レンズ構成体１０は、プレート１２、１３、１４が互いに接近して位置しており、コンパクトであることができるので、（電子ビーム光学系で代表的に使用される電圧と比較して）電極に使用される比較的低い電圧にもかかわらず、非常に高い電界を発生させることができる。静電レンズに関して、焦点距離は、電極間の静電界の強度によって割られたビームのエネルギに比例するものとして評価されることができるので、これらの高い電界は、小さな焦点距離を有する静電投影レンズを形成する。これに関して、予め１０ｋＶ／ｍｍを実現することができた場合、１０ｋＶ／ｍｍを超える、又は２５ないし５０ｋＶ／ｍｍの範囲にある電位差が、第２のプレート１３と第３のプレート１４との間に与えられることができる。
【００４７】
これらの電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３は、好ましくは、第２のプレートと第３プレート（１３と１４）との間の電圧の差が、第１のプレートと第２プレート（１２と１３）との間の電圧の差よりも大きいように設定される。これは、プレート１３、１４の間に形成される比較的強いレンズをもたらすので、各投影レンズ系の有効レンズ面は、レンズの開口にプレート１３、１４の間の曲がった破線によって図２に示されるような、プレート１３、１４の間に位置される。これは、ターゲットの近くに有効レンズ面を置き、投影レンズ系がより短い焦点距離を有することを可能にする。さらに、簡略化のために、図２の小ビームは、偏向器９からとして集束されて示されることが言及される。
【００４８】
電極の電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３は、好ましくは、電圧Ｖ２が、小ビーム２１の荷電粒子の減速を引き起こす電圧Ｖ１よりも電子源１の電圧に近いように設定される。例えば、ターゲットが０Ｖ（接地電位）であり、電子源がターゲットに対して約−５ｋＶであれば、電圧Ｖ１は約−４ｋＶであることができ、電圧Ｖ２は約−４．３ｋＶであることができる。そして、電圧Ｖ３は、ターゲットに対して約０Ｖであることができ、これは、プレート１４とターゲット１１との間の強い電界を回避する。このような強い電界は、ターゲットのトポロジが平らでなければ、小ビームに妨害を引き起こしうる。プレート（及び投影系の他の構成要素）の間の距離は、好ましくは、小さい。
【００４９】
この配置に関して、集束及び縮小投影レンズは、小ビームの抽出された荷電粒子の速度の減少と同様に実現される。約−５ｋＶの電圧の電子源に関して、荷電粒子は、中央電極（プレート１３）によって減速され、続いて、接地電位で所定の電圧を有する底部電極（プレート１４）によって加速される。この減速は、低い電界での電極の使用を可能にする一方、なおも、投影レンズ構成体の所望の縮小及び集束を達成する。
【００５０】
図２はまた、左から右への小ビームの偏向として図２に示される、Ｙ方向の偏向器アレイ９による小ビーム２１の偏向を示している。図２の実施の形態では、偏向器アレイ９のアパーチャは、通過する少なくとも１つの小ビームに対して示されており、電極は、＋Ｖ及び−Ｖの電圧が与えられる電極のアパーチャの対向面に設けられている。電極に電位差を与えることは、アパーチャを通過する単一又は複数の小ビームの偏向を引き起こす。電圧（又は電圧の符号）を動的（ダイナミック）に変更することによって、ここではＹ方向に走査するようにして、（単数又は複数の）小ビームが進行される（sweep）。
【００５１】
説明されたように、互いに関連しているエンドモジュール７の偏向器及びレンズの配置は、粒子光学の技術において一般に予期されるものと異なる。代表的には、偏向器は、投影レンズの後に位置されるので、まず、集束が行なわれ、そして、集束された小ビームが偏向される。最初に小ビームを偏向し、そして、図２に示されるシステムでのようにそれを集束することは、投影レンズの光軸に対して所定の角度で、軸に向かって投影レンズに入る小ビームをもたらす。後者の配置は、偏向された小ビームのかなりの軸外れ（off-axis）を生じうることは、当業者に明らかである。
【００５２】
リソグラフィのアプリケーションでは、小ビームは、数十ナノメートルのスポットサイズで、ナノメートルのサイズの精度で、及びナノメートルのオーダの位置精度で、極めて高い精度で集束され位置されるべきである。本発明者らは、例えば、小ビームの光軸から離れた数百ナノメートルの、集束された小ビームの偏向が、小ビームの光軸から離れるように（out-of-focus）容易にもたらすことを実現した。精度の要求を満たすために、これは、偏向量を厳しく制限するか、小ビームが、ターゲット１１の表面のところで焦点を急速に外す。
【００５３】
上述のように、リソグラフィシステムでの使用の観点で投影レンズ構成体の目的を達成するために、投影レンズ系の有効焦点距離は、短く、また、投影レンズ系のレンズ面は、ターゲット面に非常に近接して位置される。かくして、投影レンズと、小ビーム偏向系のターゲット面との間に残っているスペースがほとんどない。本発明者らは、このような構成体で軸外収差（off-axis aberration）が明白に発生するにもかかわらず、焦点距離が、いかなる偏向器又は偏向系が投影レンズの前に位置されるべきであるこのような制限された大きさであるべきであることを認識した。
【００５４】
上流側の偏向器アレイ９及び下流側の投影レンズ構成体１０の図１並びに図２に示される配置は、さらに、各投影レンズ系が１つの小ビームのみ（又は少数の小ビーム）を集束するシステムにおいて、特に、少なくとも約１００倍の、好ましくは約３５０倍の小ビームのサイズの減少（縮小）を与えるように、小ビーム２１の強い集束を与える。各投影レンズ系がグループの、好ましくは１０ないし１００の小ビームのグループを集束するシステムでは、各投影レンズ系は、少なくとも約２５倍の、好ましくは約５０倍の縮小を与える。
【００５５】
この高い縮小は、投影レンズ構成体１０の前（上流側）のアパーチャ及びレンズの精度に関する要求が、かなり減少されるという他の利点を有する。この構成体の他の利点は、系全体のカラムの長さ（高さ）がかなり減少されることができるということある。これに関して、制限された高さの投影コラムに達するように、好ましくは、ターゲットから電子源で１メートル未満の、より好ましくは約１５０ないし７００ｍｍの高さの、焦点距離が小さく縮小ファクタの大きい投影レンズが好ましい。短いカラムのこのデザインは、リソグラフィシステムを装着したり収容したりするのをより簡単にし、また、さらに、制限されたコラムの高さ及びより短い小ビームの経路により、個々の小ビームの流れの影響を低減させる。しかし、この配置は、エンドモジュールのさまざまな構成要素にさらなる要求を課す。
【００５６】
上で説明されたような配置に関して、投影レンズ系１０の主レンズ面は、好ましくは、２つのプレート１３、１４の間に位置されている。上で説明された実施の形態によるシステムでの荷電粒子の全体のエネルギは、既に述べたように、比較的低く保たれる。電子ビームに関して、例えば、エネルギは、好ましくは、約１０ｋｅＶまでの範囲にある。このようにして、ターゲットでの熱の発生は、低減される。しかし、荷電粒子のこのような低いエネルギに関して、系の色収差は増加する。投影レンズ構成体１０の既に述べられた比較的高い電界は、不利な影響を阻止することができる。高い静電界は、短い焦点距離を有する静電レンズの形成をもたらすので、レンズは低い色収差を有する。
【００５７】
さらに、本発明によるレンズ系１０の最後のプレート１４は、レンズの内側にある焦点面のない小さな焦点距離を与えるように、非常に薄く形成されることができる。プレート１４の厚さは、好ましくは、約５０ないし２００μｍの範囲内にある。
【００５８】
上で説明されたように、図１並びに図２を参照して説明された、投影レンズ系として使用される静電レンズは、高い電界で機能しなければならない。前に述べられたように、これは、サイズの均一性、ピッチの均一性、アパーチャの形状の均一性、及びプレート間の明確なアライメントが与えられる明確なプレート処理を必要とする。当業者は、このような静電レンズに関する危険性が、静電放電の可能性を高めることを容易に理解する。
【００５９】
このような静電放電は、静電レンズの構成要素の物理的な構造に不利になりうるだけでなく、レンズを通過する電子小ビームの制御及び精度に悪影響を与えうる。
【００６０】
静電放電は、アパーチャに、及びアパーチャのエッジに位置された露出された面を横切って生じる。一般的に、このような放電は、静電界の大きさが増加されるところで、しばしば、誘電率εの大きな変化があるところで、局所的な静電界強化の領域に生じる。比較的高い静電界のこれらの領域は、絶縁材料の局所的な破壊並びに静電レンズの歪み及び劣化をもたらす突然の放電、すなわち「フラッシュオーバ」を生じうる。
【００６１】
図３Ａないし図３Ｃは、３つの状況を概略的に示しており、このような状況では、このような局所的な静電界強化及びフラッシュオーバの高められた危険性が生じうる。全ての図は、第１の電極３１と第２の電極３２とを有する静電レンズの一部を概略的に示す側面図である。電極３１、３２の間の電圧差は、発生された電界のその電位線（field line）３３が、互いに対面している電極３１、３２の表面にほぼ平行に延びるようにされている。
【００６２】
図３Ａでは、第２の電極３２は、鋭い突出部３５を有する。突出部３５の結果として、特に突出部が導電性であれば、電位線３３は、突出部３５のまわりに高められた電界をもたらすように曲げられる、すなわち、電位線３３は、互いに近接して、特に、突出部の鋭いコーナのところに位置され、比較的高い電界強度を示す。第２の電極３２の電位が第１の電極３１の電位よりも低ければ、すなわち、電極３１が電極３２に対して負であれば、これらの比較的高い電界は静電放電の可能性を増加させる。これは、電界が第２の電極３２から電子を引き出すのに十分に高く、かつフラッシュオーバを起こす電子の流れが始まるとき、生じる。
【００６３】
図３Ｂでは、第１の電極３１と第２の電極３２とは、例えば、絶縁材料でできたスペーサである絶縁構造体３７によって、互いに分離されている。欠陥により、第１の電極３１と絶縁構造体３７とは、絶縁構造体３７の上面に沿って互いに全く接触していない。これは、製造誤差、すなわち許容誤差によって引き起こされ、絶縁構造体か電極の表面の不規則性、又は絶縁構造体のエッジの欠け目か丸み付けによって引き起こされうる。結果として、小さな間隙３８（明瞭さのための図面に比較的大きく示される）が、絶縁構造体のエッジのところで、絶縁構造体３７と第１の電極３１との間にある。絶縁構造体３７の誘電率と、間隙３８の誘電率（すなわち、空気の誘電率、もしくは、設備が真空チャンバ中で動作されるならば、真空の誘電率）との間の誘電率にかなりの差があれば、間隙３８の電界は、２つの電極間の他の領域でよりもかなり高いことができる。
【００６４】
電極間のギャップ中の平均電界は、最小電極距離で割られた電位差である。電極が絶縁領域又は２つの異なる誘電率を有する材料によって分離される場合、電界は、比較的低い誘電率を有する領域又は材料に集中される。電界は、この領域又は材料で高められる、すなわち、電極間の平均電界よりも大きい。材料の誘電定数（ｋ）又は比誘電率は、真空の誘電率ε０に対するその誘電率εの比率、すなわち、ｋ＝ε／ε０である。
【００６５】
間隙の誘電定数／誘電率が絶縁構造体よりも低いので、電界は間隙で高められる。間隙が小さいほど、電界強化が大きい。第１の電極３１の電位が第２の電極３２の電位よりも低ければ、このより高い電界は、静電放電の可能性を増加させる。図３Ｂに概略的に示される欠陥は、他の製造上の問題のエッジの欠け目によって引き起こされうる。
【００６６】
さらに、図３Ｃでは、第１の電極３１と第２の電極３２とは、絶縁構造体３７によって互いに分離されている。この場合、第１の電極３１と絶縁構造体３７との間の接続の間隙は、例えば、絶縁構造体又は電極の表面の不規則性によって引き起こされる。これらは、内側間隙３９（明瞭さのために拡大して示される）の形成をもたらす。内側間隙３９は、エッジの間隙３８と同じ問題を生じる可能性があり、間隙で局所的に高められた電界をもたらし、これは、第１の電極３１の電位が第２の電極３２の電位よりも低ければ、静電放電の高い可能性をもたらしうる。
【００６７】
本発明者らによって、いわゆる３つの点で、すなわち空気／真空、導電体及び絶縁体の間の境界にある点で、特に、３つの点がより負の、すなわちより低い電圧の導電素子に隣接して生じる点で、電界強度を低下させることが重要であることが認識されている。このような３つの点は、図３Ａないし図３Ｃに概略的に示される配置にある。静電レンズ又は静電レンズアレイにより負の、つまりより低い電圧の電極に隣接している３つの点のところに電界強化を制限する手段を設けることによって、放電の発生なく、高い電界に耐えることに関する静電レンズ又は静電レンズアレイの性能は、かなり高まる。そのいくつかが以下に説明される本発明の実施の形態では、静電レンズ又は静電レンズアレイは、１０Ｖ／μｍないし２５Ｖ／μｍの電界強度、又は比較的高い範囲の２５ないし５０Ｖ／μｍの電界強度を与えるのに適している。
【００６８】
図４は、本発明の第１の態様による静電レンズアレイ４０の一部を概略的に示す側面図である。静電レンズアレイ４０は、第１の導電プレート４１と第２の導電プレート４２とを有する。第１の導電プレート４１と第２の導電プレート４２との間の距離は、約１００ないし２００μｍの範囲にあることができる。第１の導電プレート４１は、第２の導電プレート４２の電位よりも低い電位を有するように電気的に帯電されて配置されている。第１の導電プレート４１には、複数の第１のアパーチャ４３が設けられている。第２の導電プレート４２には、複数の第２のアパーチャ４４が設けられている。複数の第２のアパーチャ４４は、複数の第１のアパーチャ４３とほぼアライメントされている。第２のアパーチャ４４に面している第１のアパーチャ４３のエッジは、丸み付けられている。結果として、図３Ａに概略的に示されるような鋭い突出部と同様に及ぼされうる鋭いエッジによって引き起こされる静電放電は、回避される。
【００６９】
図４に示される実施の形態では、第２のアパーチャ４４に面しているエッジのみならず、第２のアパーチャ４４から離れて面しているエッジも丸み付けられている。このような一実施の形態は、より容易に製造されることができる。
【００７０】
図４に示される実施の形態では、絶縁構造体４７は、第１の導電プレート４１と第２の導電プレート４２との間に配置されている。絶縁構造体４７は、複数の第１のアパーチャ４３及び複数の第２のアパーチャ４４を通る荷電粒子小ビームの伝達を可能にするように形成されている。絶縁構造体４７は、静電レンズアレイの構造上の完全性を高めるために使用されることができる。さらに、絶縁構造体４７は、２つのプレートの間の距離を制御するためにスペーサの役割をして、第１の導電プレート４１と第２の導電プレート４２とを互いに対して位置決めする目的を果すことができる。
【００７１】
静電レンズアレイ４０に関して図４を参照して説明された実施の形態が理解されることができるが、同じ実施の形態が、単一の静電レンズに対しても使用されることができる。この場合、複数の第１のアパーチャ及び複数の第２のアパーチャの代わりに、単一の第１のアパーチャ及び単一の第２のアパーチャのみが使用され、第２のアパーチャは、第１のアパーチャとほぼアライメントされている。
【００７２】
図５は、本発明の第２の態様による静電レンズ又は静電レンズアレイの一部を概略的に示す側面図である。静電レンズは、第１の導電プレート５１と、第２の導電プレート５２とを有する。２つの導電プレート５１、５２は、絶縁構造体５７によって分離されている。絶縁構造体５７は、約１００ないし２００μｍの厚さを有することができる。導電プレート５１、５２の各々には、少なくとも１つのアパーチャ（図示されない）が設けられており、第１の導電プレート５１の少なくとも１つのアパーチャは、第２の導電プレート５２の対応する少なくとも１つのアパーチャとほぼアライメントされている。第１の導電プレート５１は、プレート５１の隣に「−」（マイナス）の符号、及びプレート５２の隣に「＋」（プラス）の符号によって図に示されるように、第２の導電プレート５２に与えられる電位よりも低い電位を有するようにして配置されている。
【００７３】
絶縁構造体５７は、第１の部分５７Ａと、第２の部分５７Ｂとを有する。第１の部分５７Ａは、第１の導電プレート５１と接触しており、また、第２の部分５７Ｂは、第２の導電プレート５２と接触している。絶縁構造体５７のこれら部分５７Ａ、５７Ｂは、第１の部分が突出部分（overhanging portion）５７Ｃを有し、また、第２の部分が絶縁体５７の壁に形成された切り込み部分、すなわち凹み部分５８を有するように配置されており、突出部分５７Ｃと第２の導電プレート５２との間にギャップを形成している。結果として、絶縁構造体５７間の誘電率と、ギャップ、すなわち切り込み部分５８の誘電率との差は、第１の部分５７Ａを横切るよりもギャップを横切って発展する比較的高い電界に比例する。ギャップ５８の２倍又はそれ以上の絶縁構造体５７の誘電率が好ましく、約４倍以上がより好ましい。例えば、絶縁体は、ギャップ５８を占める真空の誘電率の約４．７倍の誘電率を有するガラスで構成されることができる。
【００７４】
かくして、陰極プレート５１に隣接して電界減少が生じ、第１の部分５７Ａと陽極プレート５２との間のギャップに電界強化が生じる。この電界強化は比較的小さく、第２の導電プレート５２は第１の導電プレート５１に対して正であるので、問題を起こさない。ギャップ中のわずかに高い電界は、フラッシュオーバの電流が始まるように絶縁体５７から電子を引き出すのに十分なほどではない。さらに、陰極プレート５１に隣接している低い電界は、フラッシュオーバが始まるように電子が導電プレート５１から引き出される可能性を低減させる。
【００７５】
絶縁構造体５７が、図３Ｂに示されるように、プレート５１に隣接している間隙を生じる欠陥を含むならば（例えば、エッジの欠け目）、間隙の電界は、例えば、図３Ｂに示されるような通常の形状の絶縁構造体の場合よりもかなり増加が少ない。図５に示されるようなプレート５２に隣接しているギャップを形成する凹み部分の存在は、ギャップと間隙との両方に生じるより電界強化をより少なくする。陰極プレート５１に隣接しているこの比較的低い電界は、さらに静電放電の可能性を減少させる。間隙がプレート５１中の表面の欠陥によりさらに生じる可能性があり、ギャップが同様にこの問題に対処することに注意する。
【００７６】
第２の部分５７Ｂと第１の導電プレート５１との間に凹み部分を形成することは、あまり好ましくない解決策であることが注意されるべきである。たとえこのような手段が表面の絶縁破壊の経路を延長するのを助けても、エッジの欠け目の間隙が形成されうる場合、陰極の近くの３つの点で電界を低下させるのを助けない。それどころか、このような凹み部分は、図３Ｃの間隙と同様の効果を有する、すなわち、減衰の電界増幅が望まれる。さらに、絶縁構造体の突出部分の両面に凹み部分を形成することにより、ギャップが第１の導電プレート５１と第２の導電プレート５２との両方に対して形成されるようにすることも、同様の理由により、あまり好ましくない解決策である。
【００７７】
ギャップの高さｄｒと幅Ｗｒとの少なくとも一方は、静電レンズ（アレイ）の必要性の観点から変更されることができる。図示される実施の形態では、ギャップ５８の高さｄｒは、第１の導電プレート５１と第２の導電プレート５２との間の距離Ｄの半分である。距離Ｄは、約１００ないし２００μｍの範囲にあることができるが、他のギャップの高さｄｒも可能であり、例えば、プレート間の距離Ｄの０．３ないし０．７倍であることができる。好ましくは、ギャップの高さｄｒは、できるだけ大きい。ギャップで発展する電界の割合が高いほど、陰極プレート５１からの電子がフラッシュオーバを引き起こしにくい。しかし、ギャップ高さｄｒは、残りのリム、すなわち第１の部分５７Ａの構造上の完全性を維持する必要性により制限されることができる。
【００７８】
代わりの実施の形態では、ギャップは、プレートに隣接しているギャップの両側に形成されたリムと共に、プレート５１又は５２のどちらかに隣接していないように位置されることができる。しかし、ギャップの両側にリムを維持することは、ギャップの高さを減少させる。また、高さは、絶縁構造体のリムの構造上の完全性を維持する必要性により再びさらに持ち上げられる。
【００７９】
図６Ａは、本発明の第３の態様による静電レンズ又は静電レンズアレイの一部を概略的に示す側面図である。静電レンズは、第１の導電プレート６１と、第２の導電プレート６２とを有する。２つの導電プレート６１、６２は、絶縁構造体６７によって分離されている。これら導電プレート６１、６２の各々には、少なくとも１つのアパーチャ（図示されない）が設けられており、第１の導電プレート６１の少なくとも１つのアパーチャは、第２の導電プレート６２の対応する少なくとも１つのアパーチャとほぼアライメントされている。第１の導電プレート６１は、第２の導電プレート６２に与えられる電位よりも低い電位が与えられるように配置されている。
【００８０】
絶縁構造体６７の表面、すなわち、第１の導電プレート６１に面している表面には、導電層６６が設けられている。導電層６６は第１の導電プレート６１と接触しているので、ほぼ同じ電位を有する。図３Ｃに示されるように、絶縁構造体６７と第１の導電プレート６１との間に間隙６９があれば、導電層６６は、図６Ｂに概略的に示された静電レンズの拡大図に示されるような間隙を覆っている絶縁構造体６７の上面に形成される。導電層６６はまた、間隙のサイズ、導電層６６の厚さ及び導電層を形成するために使用される処理によって、間隙を満たすことができる。導電層６６は、導電プレート６１と絶縁構造体６７との間の境界、及び導電層６６と導電プレート６１との間の間隙６９を形成する。また、これらの間隙に電界はほぼない。従って、間隙に関連する影響に起因するフラッシュオーバが最小にされる。間隙は、第１の導電プレート６１の表面の欠陥によりさらに生じる可能性があり、導電層６６は、同様にこの問題に対処することに注意する。
【００８１】
導電層は、スパッタリングのような適切な堆積技術によって、絶縁構造体６７の表面上に堆積されることができる。導電層は、クロム、タンタル又は他の適切な材料を含むことができる。さらに、絶縁構造体は、例えば、パイレックス（登録商標）又は適切な絶縁材料のような、ホウケイ酸ガラスを含むことができる。ホウケイ酸ガラスは、高い電界に耐えることができ、また、クロム及びタンタルは、ホウケイ酸ガラスに容易に付着し、これは、このような材料の組合せを効果的にする。ホウケイ酸ガラスは、例えば、以下で説明される製造方法によって、所望の形式に形成されることができるので、適切な絶縁材料である。また、貫通孔は、例えば、パワーブラスチングによって、このような材料を含むプレートに比較的容易に製造されることができる。
【００８２】
図７は、本発明の異なる態様を組み合わせた静電レンズアレイの一部を概略的に示す側面図である。図示される実施の形態では、絶縁構造体は、図５を参照して説明されるようなギャップ７８を形成している部分を有する。また、第１の導電プレート７１に面している絶縁構造体の表面には、導電層７６が設けられている。
【００８３】
本発明の異なる態様が、単独で、静電放電の可能性を減少させるように、本発明の少なくとも１つの他の態様と組み合わせて、使用されることができることが理解される。
【００８４】
図４を参照して説明されるような絶縁構造体は、以下のように製造されることができる。まず、第１の絶縁プレートが与えられる。第１の絶縁プレートには、少なくとも１つの第１の貫通孔が形成される。この第１の貫通孔は、第１の直径を有する。そして、第２の絶縁プレートが与えられる。第２の絶縁プレートには、少なくとも１つの第２の貫通孔が形成され、この第２の貫通孔は、第１の貫通孔の直径よりも大きい。最後に、第１の絶縁プレート及び第２の絶縁プレートが、アライメントされたアパーチャを有する絶縁構造体を形成するために組み合わせられて、この結果、絶縁構造体は、第１及び第２の貫通孔で形成された少なくとも１つのアパーチャを有する。
【００８５】
第２の絶縁プレートは、第１の絶縁プレートとは異なる材料であることができる。代わって、第２の絶縁プレートは、第１の絶縁プレートと同じ材料であることができる。同じ材料である絶縁プレートは、第１及び第２の絶縁プレート間の境界表面の電気的及び他の特性中の不連続性が最小にされるという効果を有する。
【００８６】
図８Ａは、本発明の一実施の形態に係る静電レンズアレイを概略的に示す平面図である。図８Ｂは、図８Ａの静電レンズアレイの一部を概略的に示す側面図である。この実施の形態では、複数の第１のアパーチャ９３が設けられた第１の導電プレート９１と複数の第２のアパーチャ９４が設けられた第２の導電プレート９２との間に配置された絶縁構造体９７は、複数の細長いバー又は支柱（strut）の形態を取る。これらバーは、複数の第１のアパーチャ９３及び複数の第２のアパーチャ９４によって形成された複数のアパーチャが、連続したバーの間にあるように配置される。
【００８７】
図８Ａでは、複数のバーが黒い領域８３で示される。領域８１、８２は、複数の開口が設けられた領域に対応している。この実施の形態では、広く離間された点線の領域で示された図８Ａの領域８２には、荷電粒子ビームのための経路を与えるために使用されない複数の開口が設けられている。他方では、密度の高い点線の領域で示される図８Ｂの領域８１は、荷電粒子ビームのための経路を与える目的を果す複数の開口を与える。領域８２の複数の開口は、側面とエッジとの少なくとも一方の効果を防ぐためにある。領域８２の開口の存在により、領域８１の開口は、ほぼ同一の電気的な環境を受ける。
【００８８】
図８Ｂは、第１の導電プレート９１中の第１のアパーチャ９３のエッジが丸み付けられている一実施の形態を示している。ギャップ９８は、絶縁構造体９７の一部と第２の導電プレート９２との間に設けられており、また、絶縁構造体９７には、第１の導電プレート９１に面している表面に導電層９６が設けられている。さらに、図８Ｂに示されるようなバー状の形式の絶縁構造体に関して、個々に、又はさまざまな組合せで、図４ないし図７を参照して説明される本発明のいくつかの態様が可能であることが注意されるべきである。
【００８９】
本発明は、上に説明されたある実施の形態に参照によって説明された。これらの実施の形態が、当業者に既知のさまざまな修正及び変更形態を受けることが理解される。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
第１のアパーチャが設けられた第１の導電プレートと、
前記第１のアパーチャとほぼアライメントされた第２のアパーチャが設けられた第２の導電プレートと、
前記第１の導電プレートに第１の電圧を、かつ前記第２の導電プレートに第２の電圧を供給するための電圧供給部と、
前記第１の導電プレートを前記第２の導電プレートから分離するための絶縁構造体と、
を具備し、
前記第２の電圧は、レンズの意図された機能に関する前記第１の電圧よりも低く、
前記絶縁構造体は、前記第１の導電プレートと接触している第１の部分と、前記第２の導電プレートと接触している第２の部分とを有し、
前記第１の部分は、前記第１の導電プレートと接触している突出部分を有し、また、前記第２の部分は、前記絶縁構造体のエッジに切り込み部分を有し、
前記突出部分と前記第２の導電プレートとの間にギャップが形成されている静電レンズ。
［２］
前記ギャップの誘電率は、前記絶縁構造体の誘電率よりも小さい［１］の静電レンズ。
［３］
前記ギャップの誘電率は、前記絶縁構造体の誘電率よりも少なくとも４分の１未満である［２］の静電レンズ。
［４］
動作中、前記絶縁構造体の前記突出部分と前記第２の導電プレートとの間の前記ギャップ中の電界強度は、前記絶縁構造体の前記第２の部分を横切る電界強度よりも大きい［１］〜［３］のいずれか１の静電レンズ。
［５］
前記絶縁構造体の前記第１の部分及び前記第２の部分は、等しい厚さである［１］〜［４］のいずれか１の静電レンズ。
［６］
前記絶縁構造体の前記第１の部分及び前記第２の部分は、一緒に接合された別個の構造体を有する［１］〜［５］のいずれか１の静電レンズ。
［７］
前記第１の導電プレートに面している前記絶縁構造体の表面には、前記第１の導電プレートと前記絶縁構造体との間の電界強化を制限するために、前記第１の導電プレートと電気的に接触している導電層が設けられている［１］〜［６］のいずれか１の静電レンズ。
［８］
前記導電層は、堆積技術を使用して前記絶縁構造体の表面に堆積される［７］の静電レンズ。
［９］
前記導電層は、クロムかタンタルを含む［７］又は［８］の静電レンズ。
［１０］
前記第１の導電プレートと前記第２の導電プレートとの間の距離は、約１００ないし２００μｍの範囲にある［１］〜［９］のいずれか１の静電レンズ。
［１１］
レンズは、フラッシュオーバなしで１０Ｖ／μｍを超える、より好ましくはフラッシュオーバなしで２５ないし５０Ｖ／μｍの範囲内の電界強度に耐えることが可能である［１］〜［１０］のいずれか１の静電レンズ。
［１２］
前記絶縁構造体は、ホウケイ酸ガラスを含む［１］〜［１１］のいずれか１の静電レンズ。
［１３］
［１］〜［１２］のいずれか１の静電レンズを複数有する静電レンズアレイ。
［１４］
前記絶縁構造体は、少なくとも１つの第３のアパーチャが設けられた絶縁プレートの形態を取り、
前記少なくとも１つの第３のアパーチャは、その側壁の突出部が、複数の第１のアパーチャ及び第２のアパーチャを取り囲むように配置されている［１３］の静電レンズアレイ。
［１５］
前記絶縁構造体は、複数の細長いバーの形態を取り、連続したバーの間に、第１のアパーチャ及び第２のアパーチャによって形成された複数の伝達経路がある［１３］の静電レンズアレイ。
［１６］
荷電粒子ビームを発生させるための荷電粒子源と、
前記荷電粒子ビームから複数の小ビームを発生させるためのアパーチャアレイと、
パターンに従って前記複数の小ビームに調整するための小ビーム調整システムと、
前記複数の小ビームを集束させるための［１３］〜［１５］のいずれか１の静電レンズアレイと、を具備する荷電粒子小ビームリソグラフィシステム。
［１７］
前記静電レンズアレイは、前記アパーチャアレイと前記小ビーム調整システムとの間に位置される［１６］の荷電粒子小ビームリソグラフィシステム。
［１８］
パターン化される基板を支持するための支持ユニットと、
前記基板のターゲット面に複数の調整された小ビームを集束させるために前記小ビーム調整システムの下流側に位置された前記静電レンズアレイとを有する［１６］又は［１７］の荷電粒子小ビームリソグラフィシステム。
［１９］
静電レンズに使用する絶縁構造体を製造する方法であって、
第１の絶縁プレートを与えることと、
第１の直径を有する少なくとも１つの第１の貫通孔を前記第１の絶縁プレートに形成することと、
第２の絶縁プレートを与えることと、
前記第１の直径よりも大きい第２の直径を有する少なくとも１つの第２の貫通孔を前記第２の絶縁プレートに形成することと、
絶縁構造体を形成するように、前記第１の絶縁プレートと前記第２の絶縁プレートとを組み合わせることと、を具備し、前記絶縁構造体は、少なくとも１つの第１及び第２の貫通孔によって形成された少なくとも１つのアパーチャを有する方法。
［２０］
前記第１及び第２の絶縁プレートは、同じ絶縁材料でできている［１９］の方法。
［２１］
前記第１の絶縁プレートと前記第２の絶縁プレートの少なくとも一方は、ホウケイ酸ガラスを含む［１９］又は［２０］の方法。
［２２］
前記第１の貫通孔と前記第２の貫通孔との少なくとも一方を製造することは、パワーブラスチングによって果される［１９］〜［２１］のいずれか１の方法。
［２３］
［１９］〜［２２］のいずれか１の方法に従って製造された静電レンズで使用するための絶縁構造体。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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