(57)【要約】  本発明は、基板を同時に露光するためにアレイ状に配置された複数のカラムを含むマルチビームレット・マルチカラム粒子光学系であって、各カラムは、光軸を有し、かつ、荷電粒子の多重ビームレットのパターンを生成するための少なくとも１つのマルチ開口板を含むビームレット生成装置と、少なくとも１つの電極素子を含む静電レンズ装置とを含み、前記少なくとも１つの電極素子は、前記光軸に対向する内周縁部によって規定される開口を有し、前記開口は、前記光軸に直交する平面において中心及び所定の形状を有し、前記複数のカラムのうちの少なくとも１つにおいて、前記開口の所定の形状は、前記開口の中心を中心とする理想的な円から凸部及び凹部のうちの少なくとも一方を有する非円形であるマルチビームレット・マルチカラム粒子光学系に関する。【選択図】  図３
2009505384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の粒子光学マルチビームレットカラムを含むマルチビームレット・マルチカラム粒子光学系であって、
前記複数の粒子光学マルチビームレットカラムは、同じ基板を同時に露光するためにアレイ状に配置され、
各粒子光学カラムは、光軸を有し、かつ、
荷電粒子の多重ビームレットのパターンを生成するための複数の開口を有する少なくとも１つのマルチ開口板を含むビームレット生成装置と、
少なくとも１つの電極素子を含む、前記ビームレット生成装置の下流の静電レンズ装置とを含み、
前記少なくとも１つの電極素子は、生成された荷電粒子の多重ビームレットを通過させる開口を有し、前記開口は、前記光軸に対向する内周縁部によって規定され、かつ、前記光軸に直交する平面において中心及び所定の形状を有し、
前記複数の荷電粒子カラムのうちの少なくとも１つにおいて、前記少なくとも１つの電極素子の前記開口の前記所定の形状は、前記開口の中心を中心とする理想的な円から凸部及び凹部のうちの少なくとも一方を有する非円形であり、
前記開口の中心に最も近接して位置する前記開口の内周縁部上の点との間の第１の距離は、前記開口の中心から最も遠くに位置する前記開口の内周縁部上の点との間の第２の距離よりも少なくとも約５％小さいことを特徴とするマルチビームレット・マルチカラム粒子光学系。
【請求項２】
前記電極素子は、内周縁部を有する環状の内側電極部材を含み、前記開口は、前記内周縁部によって形成されている、請求項１に記載の粒子光学系。
【請求項３】
前記複数の荷電粒子マルチビームレットカラムの前記少なくとも１つの前記静電レンズ装置は、同軸上に、かつ、前記光軸方向において離間して配置された２つ以上の電極素子を含む、請求項１に記載の粒子光学系。
【請求項４】
前記少なくとも２つの電極素子の前記開口は、実質的に同じ非円形を有する、請求項３に記載の粒子光学系。
【請求項５】
前記少なくとも２つの電極素子の第１の電極素子の前記開口は、前記少なくとも２つの電極素子の第２の電極素子の前記開口の面積よりも少なくとも５％だけ大きい面積を有する、請求項４に記載の粒子光学系。
【請求項６】
前記複数のカラムは、各カラムの前記静電装置の前記少なくとも１つの電極素子の前記開口が第１の形状を有する、少なくとも１つのカラムを含む第１のカラム群を含み、各カラムの前記静電装置の前記少なくとも１つの電極素子の前記開口が前記第１の形状と異なる第２の形状を有する、少なくとも１つのカラムを含む第２のカラム群をさらに含む、請求項１に記載の粒子光学系。
【請求項７】
前記第１の形状は、凹部の数、凸部の数、凸部の形状、凹部の形状、凸部のサイズ、凹部のサイズ、前記形状の対称性、及び、それらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つに関して前記第２の形状と異なる、請求項６に記載の粒子光学系。
【請求項８】
前記第１のカラム群の各カラムは第１の隣接カラム構成によって囲まれ、前記第２のカラム群の各カラムは第２の隣接カラム構成によって囲まれ、前記第１の隣接カラム構成は前記第２の隣接カラム構成と異なる、請求項６に記載の粒子光学系。
【請求項９】
前記第１の隣接カラム構成は、それぞれのカラムに最も近接して配置される隣接カラムの数、それぞれのカラムに２番目に近接して配置される隣接カラムの数、前記隣接カラム構成の対称性、及び、それらの任意の組み合わせのうち少なくとも１つに関して前記第２の隣接カラム構成と異なる、請求項８に記載の粒子光学系。
【請求項１０】
前記非円形は、半径が前記第２の距離と等しい理想的な円から前記開口の中心に向かって延びる１つ、２つ又は４つの凹部を有する形状を含む、請求項１に記載の粒子光学系。
【請求項１１】
各カラムは、少なくとも１つの最も近接する隣接カラムと、少なくとも１つの２番目に近接する隣接カラムとを有し、少なくとも１つのカラムの前記少なくとも１つの電極素子の前記開口の形状における凹部の数は、前記少なくとも１つのカラムの周囲の２番目に近接するカラムの数と等しく、前記凹部は、半径が前記第２の距離と等しい理想的な円から前記開口の中心に向かって延びる、請求項１に記載の粒子光学系。
【請求項１２】
前記粒子光学マルチビームカラムは、１からＮのＮ行及び前記行に直交する１からＭのＭ列の矩形アレイ状に配置され、
第３のカラム群が、列１、行２〜Ｎ−１と、列Ｍ、行２〜Ｎ−１と、行１、列２〜Ｍ−１と、行Ｎ、列２〜Ｎ−１とに配置されたカラムで構成され、前記第３のカラム群の各カラムの前記静電装置の前記少なくとも１つの電極素子の前記開口は、同じ第３の形状を有する、請求項１に記載の粒子光学系。
【請求項１３】
前記粒子光学マルチビームカラムは、１からＮのＮ行及び前記行に直交する１からＭのＭ列の矩形アレイ状に配置され、
第４のカラム群が、列１、行１と、列１、行Ｎと、列Ｍ、行１と、列Ｍ、行Ｎとに配置されたカラムで構成され、前記第４のカラム群の各カラムの前記静電装置の前記少なくとも１つの電極素子の前記開口は、同じ第４の形状を有する、請求項１に記載の粒子光学系。
【請求項１４】
前記粒子光学マルチビームカラムは、１からＮのＮ行及び前記行に直交する１からＭのＭ列の矩形アレイ状に配置され、
第５カラム群が、列２〜Ｍ−１、行２〜Ｎ−１に配置されたカラムで構成され、前記第５のカラム群の各カラムの前記静電装置の前記少なくとも１つの電極素子の前記開口は、同じ第５の形状を有する、請求項１に記載の粒子光学系。
【請求項１５】
隣接カラムの前記静電装置の前記少なくとも１つの電極素子は、基板平面から同じ距離を有し、かつ、前記隣接カラムの光軸に直交する平面において実質的に延びる取付構造上に配置されている、請求項１に記載の粒子光学系。
【請求項１６】
第１及び第２の取付構造をさらに含み、
互いに近接して配置されたカラムの光軸は平行に配置され、
前記近接するカラムのそれぞれは、同軸上に、かつ、前記カラムの光軸方向において離間して配置された第１の電極素子及び少なくとも第２の電極素子を含む２つ以上の電極素子を含み、
前記近接するカラムの前記第１の電極素子は、基板平面から同じ第１の距離を有し、かつ、前記第１の取付構造上に配置され、
前記近接するカラムの前記第２の電極素子は、前記基板平面から同じ第２の距離を有し、かつ、前記第２の取付構造上に配置され、前記第１及び第２の取付構造は、前記カラムの光軸に直交する平面において互いに平行に配置されている、請求項１に記載の粒子光学系。
【請求項１７】
前記第１及び第２の取付構造は、電気絶縁性のスペーサ素子によって離間されている、請求項１６に記載の粒子光学系。
【請求項１８】
前記電極素子は、半径が前記第２の距離と等しいか又はそれより大きい実質的に円筒状の遮蔽部材をさらに含む、請求項３に記載の粒子光学系。
【請求項１９】
前記開口は、前記電極装置内で発生した静電界に対する多極補正を可能にするような形状及び構成を有する、請求項１に記載の粒子光学系。
【請求項２０】
各ビームレット生成装置は、荷電粒子ビームを生成するための荷電粒子源と、前記荷電粒子源の下流のビームパターン形成構造とを含み、前記ビームパターン形成構造は、少なくとも前記マルチ開口板を含み、かつ、多重ビームレットのパターンが前記パターン形成構造の下流に形成されるように前記荷電粒子ビームの少なくとも一部をブランキングするよう構成されている、請求項１に記載の粒子光学系。
【請求項２１】
第１のカラムの前記静電レンズ装置の前記電極素子の前記少なくとも１つの開口の中心は、第２のカラムの前記静電レンズ装置の前記電極素子の前記少なくとも１つの開口の中心から少なくとも５０ｍｍ離れて配置され、前記第２のカラムは、前記マルチビーム荷電粒子カラムアレイの前記第１のカラムに最も近接して配置されている、請求項１に記載の粒子光学系。
【請求項２２】
前記開口の形状は、それぞれのマルチビーム粒子光学カラムの光軸に関して非対称である、請求項１に記載の粒子光学系。
【請求項２３】
前記開口の中心は、それぞれのマルチビームレット粒子光学カラムの光軸上に配置されている、請求項１に記載の粒子光学系。
【請求項２４】
マルチビーム・マルチカラム露光により基板を露光する方法であって、
請求項１に記載の粒子光学系の複数のマルチビームレット粒子光学カラムのそれぞれによって複数の多重ビームレットパターンを生成し、前記複数の多重ビームレットパターンを被露光基板の方へ導く工程と、
前記複数のマルチビームレット粒子光学カラムの前記静電レンズ装置の前記少なくとも１つの電極素子に電位を印加することによって静電界を発生させる工程と、
前記複数のマルチビームレット粒子光学カラムの前記静電レンズ装置の前記電極素子のそれぞれの開口を介して前記多重ビームレットパターンを伝達する工程と
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチビームレット・マルチカラム粒子光学系、特に、複数のマルチビームレット粒子光学カラムを含むマルチビームレット・マルチカラム粒子光学系であって、マルチビームレット粒子光学カラムのうちの少なくとも１つが非円形の開口を有する電極素子を含むマルチビームレット・マルチカラム粒子光学系に関する。本発明は、さらに、前記マルチビームレット・マルチカラム粒子光学系を用いたマルチビーム・マルチカラム露光によって基板を露光する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
より一層小さくかつ複雑な微細構造装置に対する需要の増加及びこれらの装置の製造・検査プロセスにおけるスループットの増加に対する継続的な要望が、単一の荷電粒子ビームの代わりに多重荷電粒子ビームレットを用いる粒子光学系を開発し、これによって、このような系のスループットを大幅に向上させる動機となっている。多重ビームレットの使用は、顕微鏡やリソグラフィ系といった粒子光学部品、構成及び系の設計に対するあらゆる新たな課題と関連している。
【０００３】
ビームレットがアレイパターン状に配置されている複数の荷電粒子ビームレットを形成するための粒子光学装置が、例えば、米国特許第５,３６９,２８２号及び第５,３９９,８７２号（特許文献１、２）に記載されている。
【０００４】
マルチビームレット粒子光学系は、被露光基板上に集束させた多重荷電粒子ビームレットのパターンを利用している。例えば、検査系においては、１つの粒子源によって荷電粒子の単一ビームが形成されるか、又は、荷電粒子源のアレイによって多重ビームレットが形成され得る。ビーム又はビームレットは、次に、典型的には、複数の開口が形成されたマルチ開口板に導かれ、マルチ開口板の開口を通過する単一ビーム又はビームレットの荷電粒子から多重ビームレットが生成される。一般に、多重ビームレットは、典型的には、マルチ開口板の下流の集束粒子光学レンズによって、続いて、基板上に集束される。これにより、荷電粒子スポットのアレイが基板上に形成される。二次電子といった二次荷電粒子を検査対象の基板から放出させてもよく、これらは二次ビームレット経路を辿って、検出器に入射する。
【０００５】
さらに、粒子光学リソグラフィにおいては、いわゆるマスクレスリソグラフィ法が確立されており、これは、例えば、ブランキング開口アレイを利用している。このようなブランキング開口アレイは、典型的にはマルチ開口板を含み、その複数の開口のそれぞれは、「オン」すなわち活性化状態において、各開口を通過するビームレットが試料に到達せず、基板あるいは試料の露光に寄与することがない程度にビームレットのビーム経路から偏向することができる電極を一般に含む偏向装置をさらに備える。従って、個々の開口の偏向装置は、オフすなわち非活性化状態にして、ビームレットを擾乱の無い状態で各開口を通過させ、また、通過ビームレットが試料に入射することがないように、ビーム経路から偏向され、かつ、開口の非導電性部分等の障害物に入射するようなオン状態にすることができる。例えば、参照により本明細書にその内容の全てが援用される米国特許出願公開第２００３／０１５５５３４号（特許文献３）に記載されているように、被露光試料に対するブランキング開口アレイの適切な移動及び個々の開口の適切な切り替えシーケンスにより、パターンの生成及び試料への描画が可能となる。
【０００６】
複数のビームレットを使用することに加えて、同じ基板の露光又は検査を同時に行なうために平行して動作する２つ以上の粒子光学系すなわちカラムを複数用いる系が開発されている。荷電粒子の相互作用によって、個々の粒子光学系（カラム）のスループット及び性能は、一般に、当該系における荷電粒子の最大許容電流によって制限されるので、マルチカラム手法により、個々のカラムに流れる電流をさらに増加させることなく、このような粒子光学リソグラフィ系のスループットを増加させることが可能となり、従って、空間電荷効果による性能の低下を回避することができる。よって、マルチカラム粒子光学系は、複数の粒子光学カラムを含み、これらのそれぞれは、構成要素及び配置の点で、前記に示される従来の粒子光学系に概して対応している。マルチカラム粒子光学系の一例が、米国特許出願公開第２００５／０１０４０１３号（特許文献４）に記載されており、その内容の全ては参照により本明細書に援用される。
【０００７】
荷電粒子ビームレットのアレイ又はパターンを使用には、個々のビームレットが、強度のばらつき、アレイ内の所定の位置及び基板上の目標位置からのずれ、収差等の光学特性のばらつきを（あったとしても）ほとんど示さないように、これらのビームレットを確実かつ正確に生成するマルチビームレット粒子光学系が必要である。ビームレットのパターンの品質、ひいては、像平面又は基板平面に生成される荷電粒子スポットのパターンの品質は、特に、使用されるビームレット生成装置の性質、及びレンズといった集束装置の特性に一般にそれぞれ依存することになる。
【０００８】
また、粒子光学系の環境から生じる外的要因も、粒子光学系の性能に影響を及ぼし得る。結像性能に負の影響を及ぼすこのような外的要因の例としては、例えば、参照によりその内容の全てが本明細書に援用される米国特許出願公開第２００５／００７２９３３号（特許文献５）に記載されているように、荷電粒子系の外部からの当該系を貫通する電磁界がある。同出願に記載される静電レンズ系は、当該静電レンズ装置の光軸に沿って同軸上に直列に配置された４つ以上の電極素子を有する静電レンズ装置を含む。近接する２つの電極素子間のスペースを埋める外側部材リングを設けることによってさらなる遮蔽を行い、それによって、干渉電磁界の侵入が防止される。同出願に記載される系は、単一カラム系である。
【０００９】
マルチカラム系においては、個々のカラムの近接した配置、並びに、隣接カラムにおいて干渉を起こし得る、それらの静電界及び／又は電磁界によって、さらなる問題が生じる場合がある。これらの干渉は、例えば、集束静電界及び／又は電磁界の擾乱により、粒子光学収差といった結像誤差を生じさせ、それによって、結像性能を低下させ得る。
【特許文献１】米国特許第５,３６９,２８２号
【特許文献２】米国特許第５,３９９,８７２号
【特許文献３】米国特許出願公開第２００３／０１５５５３４号
【特許文献４】米国特許出願公開第２００５／０１０４０１３号
【特許文献５】米国特許出願公開第２００５／００７２９３３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、本発明の目的は、向上した結像性能を実現するマルチビームレット・マルチカラム粒子光学系を提供することである。
【００１１】
本発明のさらなる目的は、１つ以上の隣接カラムからの結像性能への影響を低減させるように構成されたマルチビームレット・マルチカラム粒子光学系を提供することである。
【００１２】
本発明の別の目的は、マルチビーム・マルチカラム粒子光学露光の改善された方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以下に、より詳細に示されるように、本発明は、複数の粒子光学マルチビームレットカラムを含むマルチビームレット・マルチカラム粒子光学系であって、前記複数の粒子光学マルチビームレットカラムは、同じ基板を同時に露光するためにアレイ状に配置され、各粒子光学カラムは、光軸を有し、かつ、荷電粒子の多重ビームレットのパターンを生成するための複数の開口を有する少なくとも１つのマルチ開口板を含むビームレット生成装置と、少なくとも１つの電極素子を含む、前記ビームレット生成装置の下流の静電レンズ装置とを含み、前記少なくとも１つの電極素子は、生成された荷電粒子の多重ビームレットを通過させる開口を有し、前記開口は、前記光軸に対向する前記電極素子の内周縁部によって規定され、かつ、前記光軸に直交する平面において中心及び所定の形状を有し、前記複数の荷電粒子カラムのうちの少なくとも１つにおいて、前記少なくとも１つの電極素子の前記開口の前記所定の形状は、前記開口の中心を中心とする理想的な円から凸部及び凹部のうちの少なくとも一方を有する非円形であり、前記開口の中心に最も近接して位置する前記開口の内周縁部上の点との間の第１の距離は、前記開口の中心から最も遠くに位置する前記開口の内周縁部上の点との間の第２の距離よりも少なくとも約５％、好ましくは少なくとも約７．５％、より好ましくは少なくとも約１０％小さいことを特徴とするマルチビームレット・マルチカラム粒子光学系を提供する。
【００１４】
非円形の開口を有する電極素子を設けることにより、当該非円形の開口を有する電極素子を含むカラムの静電レンズ装置内の静電界及び／又は磁界の擾乱を補正することが可能となる。擾乱又は干渉は、特に、隣接カラムによって生じ得る。開口の形状は、基本の円形にさらなる形状特徴を重ね合わせることにより、これらの擾乱、及び必要に応じて、他の擾乱も補償するように適合されている。重ね合わされた形状特徴、特に、理想的な円形からの凹部及び凸部により、基本の円形を有する電極素子によって発生する基本の静電界に加えて、例えば、多極静電界といった補正静電界を発生させることが可能となる。従って、電極素子の開口の形状を適切に設計することにより、荷電粒子ビームレットのビーム経路において、隣接カラムの静電界及び／又は磁界といった擾乱あるいは干渉によって理想的な静電界／磁界から逸脱した静電界／磁界に起因する収差を補正することが可能となる。擾乱の観点では、所与の電極素子と同一の平面内の近接する電極素子、あるいは一般には静電界発生装置によって発生する干渉、及び異なる平面、例えば、所与の電極素子の上流又は下流に配置された近接する電極素子によって発生する干渉が考慮されることが好ましい。他の例示的な実施の形態においては、所与の電極素子と同一の平面内の電極素子あるいはより一般には静電界発生装置に起因する干渉のみを、当該所与の電極素子の開口の非円形を最適化する際に考慮してもよい。
【００１５】
本明細書において用いられる凹部は、（仮想の）理想的な円形から当該形状の中心に向かって延びる形状特徴であり、一方、凸部は、（仮想の）理想的な円形から当該理想的な円の外側に向かって、すなわち、その中心から離れるように延びる。換言すれば、非円形を説明する目的で、各形状は、形状特徴が重ね合わされた理想的な円に対応付けられている。一般に、理想的な円は、前記形状の外周縁部にある点のほとんどを含むように多数の考えられる円から選択されることになる。例えば、ある形状が凹部を有するものとして示され得るか、又は凸部を有するものとして同様に示され得る場合、当該形状特徴によって覆われる面積が最小となるように選択されてもよい。その場合、理想的な円は、有利には、それぞれの形状特徴によって覆われる（絶対）面積が最小となるように選択することができ、また、凹部又は凸部の面積が等しい場合、理想的な円の面積は、最小となるように選択してもよい。
【００１６】
例示的な実施の形態において、第１の距離は、第２の距離よりも少なくとも約５％だけ小さく、さらなる例示的な実施の形態においては、少なくとも約１０％だけ、例えば、少なくとも約１５％又は２０％だけ小さい。第１の距離と第２の距離との差は、開口形状の理想的な円形からのずれ、又はさらなる形状特徴の寄与を示しており、前記の差によって、所望の電界形成効果又は電界補正効果を実現することが可能となる。
【００１７】
例示的な実施の形態において、第１の距離と第２の距離との差は、少なくとも１μｍであってもよく、又は少なくとも５μｍ、より好ましくは少なくとも１０μｍであってもよく、さらなる例示的な実施の形態においては、少なくとも１５μｍであってもよい。
【００１８】
前記少なくとも１つの電極素子は、単一の部品又はいくつかの部品もしくは部材で構成されていてもよい。
【００１９】
本明細書において用いられる内周縁部は、例えば、電極素子又はその部材の突出部であってもよく、電極素子又はその部材の実質的に連続した内側の部分又は他の適した任意の形状であってもよい。
【００２０】
開口の中心は、当該開口を含むマルチビームレット粒子光学カラムの光軸上に配置されることが好ましい。
【００２１】
一般に、開口の中心は、最も対称性が高い開口の点である。開口の形状は、一般に、その中心に関して非対称である。例示的な実施の形態においては、１つ以上のカラムの開口形状は、回転非対称であってもよい。
【００２２】
複数のカラムのカラムの光軸は、平行に配置されていることが好ましい。
【００２３】
本明細書において用いられる下流は、ビームレット生成装置あるいはより一般には荷電粒子源から始まり基板（あるいは試料）平面で終わる、粒子光学系における荷電粒子の方向を意味する。
【００２４】
基板の露光は、リソグラフィ処理において基板上にパターンを描画するために、又は荷電粒子が基板表面に衝突することによって当該基板から放出される二次荷電粒子を検出することにより基板を検査するために、基板を荷電粒子に露光させることを含んでいてもよい。
【００２５】
例示的な実施の形態において、電極素子の開口は、環状の内側電極部材の内周縁部によって形成されていてもよい。この内周縁部及び／又は（前記部材の内側及び外側である）環状の内側電極部材の全体は、光軸に向かってテーパー状になっているか、又はこれに向かってある角度で延びていてもよい。これらの実施の形態において、開口の非円形は、内側電極部材の軸方向寸法全体に渡って延びていてもよく、又は内側電極部材及び内周縁部の軸方向部分のみに延びていてもよい。これらの例示的な実施の形態における軸方向部分は、例えば、光軸に最も近接して位置する内側電極部材の部分、すなわち、電極部材の内周縁部によって形成される開口の面積が最小である部分、従って、光軸に最も近い内周縁部であってもよい。さらなる例示的な実施の形態において、内側電極部材は、実質的に円錐形であり、円錐の内側の内周縁部が内側電極部材の少なくとも軸方向部分にわたって、好ましくは軸方向長さ全体にわたって非円形の開口を形成している。
【００２６】
内側電極部材の断面は、例えば軸方向において、規則的な又は不規則な形状を有していてもよい。例示的な実施の形態において、内側電極部材は、例えば、２つの異なる角度で光軸に向かってそれぞれ延びる２つの部分に例えば分割あるいは分岐されていてもよい。他の例示的な実施の形態において、内側電極部材は、光軸に向かって延び、かつ、曲面形状を有する突出部によって構成されるか、又は少なくともこれを含んでいてもよく、曲面形状は、例えば、通過粒子ビームレットの方向から見て規則的な又は不規則な凹面形状である。内側電極部材及び／又はその突出部は、一定の厚さ又は様々な厚さを有してもよい。
【００２７】
好ましい実施の形態において、そして、前記に示した米国特許出願公開第２００５／００７２９３３号の教示によれば、複数の荷電粒子マルチビームレットカラムの前記少なくとも１つにおいて、静電レンズ装置は、光軸方向において同軸上にかつ離間して、すなわち、直列に配置された２つ以上の電極素子を含む。前記に引用した特許出願の開示に関連して述べたように、同軸上にアラインメントされた一連の電極素子を設けることにより、電極素子の内側の空間の遮蔽を向上させることが可能となる。例示的な実施の形態において、３つの、又は４つ以上の電極素子が設けられている。さらなる例示的な実施の形態において、複数のマルチビームレット粒子光学カラムの大部分又は全てが、２つ以上の電極素子、例えば、３つ、４つ、又はそれよりも多い電極素子を含む。複数のマルチビームレット粒子光学カラムのそれぞれの静電レンズ装置は、同じ数の電極素子を含んでいてもよい。さらに、当業者には容易に明らかであるように、複数のマルチビームレット粒子光学カラムの静電レンズ装置は、電極素子の数、電極素子同士の距離、カラム内の静電レンズ装置の位置及びその他のパラメータといった構成に関して実質的に同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００２８】
複数の粒子のうちの前記少なくとも１つの静電レンズ装置が２つ以上の電極素子を含む実施の形態において、（当該少なくとも１つのカラムの）前記少なくとも２つの電極素子の開口は、好ましくは、実質的に同じ非円形である。他の実施の形態において、前記少なくとも２つの電極素子は、異なる非円形であってもよい。形状の違いは、例えば、凹部の数、凸部の数、１つ以上の凸部の形状、１つ以上の凹部の形状、１つ以上の凸部のサイズ、１つ以上の凹部のサイズ、形状の対称性、及び、それらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つに関連していてもよい。例えば、それぞれの電極素子が、多極界（multipole field）の特定の成分といった静電界の特定の成分に寄与すべく前記基本の円形に付加された、凹部又は凸部といった１つの特定の形状特徴を含み得ることが考えられる。
【００２９】
例えば、前記少なくとも２つの電極素子の開口は、最大面積を基準として、少なくとも５％だけ異なる面積を有していてもよい。よって、少なくとも２つの電極素子、従って、少なくとも２つの開口が設けられている場合、第１の電極素子の開口は、第２の電極素子の開口よりも少なくとも５％だけ大きくてもよい。これらの実施の形態において、第１の電極素子は、好ましくは、第２の電極素子の下流に配置されることになる。一般に、複数の電極素子が静電レンズ装置における光軸に沿って離間して設けられている場合、それらの内周縁部によって形成される開口の面積は実質的に等しい、すなわち、光軸に沿って実質的に一定であるか、あるいは、下流に向かって増加するか、又は減少し得る。
【００３０】
本発明に係る粒子光学系の例示的な実施の形態において、前記複数のカラムは、各カラムの前記静電装置の前記少なくとも１つの電極素子の前記開口が第１の形状を有する、少なくとも１つのカラムを含む第１のカラム群を含み、各カラムの前記静電装置の前記少なくとも１つの電極素子の前記開口が前記第１の形状と異なる第２の形状を有する、少なくとも１つのカラムを含む第２のカラム群をさらに含む。特に、前記に述べたように、第１の形状は、凹部の数、凸部の数、凸部の形状、凹部の形状、凸部のサイズ、凹部のサイズ、前記形状の対称性、及び、それらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つに関して前記第２の形状と異なっていてもよい。
【００３１】
これらの実施の形態において、前記第１のカラム群の各カラムは第１の隣接カラム構成によって囲まれ、前記第２のカラム群の各カラムは第２の隣接カラム構成によって囲まれ、前記第１の隣接カラム構成は前記第２の隣接カラム構成と異なることが好ましい。前記第１の隣接カラム構成は、前記カラムに最も近接して配置された隣接カラムの（合計）数、最も近接する隣接カラムの距離、前記カラムに２番目に近接して配置された隣接カラムの（合計）数、２番目に近接する隣接カラムの距離、隣接カラム構成の対称性、及び、それらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つに関して前記第２の隣接カラム構成と異なっていてもよい。当然ながら、これは、互いに異なる隣接カラムの他の任意の構成についても当てはまる。
【００３２】
隣接カラムによってあるカラム内の静電界に及ぼされる影響は、典型的には、当該カラムの周囲の隣接カラムの配置あるいは構成、特に、当該カラムの周囲の隣接カラムの数、当該カラムからのそれらの距離、前記構成の対称性、特に、最も近接するカラム、２番目に近接するカラム、そして、場合によっては、それ以降の近接するカラムの数等によって決まることになる。従って、任意の特定のカラムの周囲の隣接カラムの所与の構成に関して、当該所与の構成によって及ぼされる影響は、例えば、実験によって、又は計算もしくはシミュレーションによって求めることができ、特定のカラムの電極素子の非円形は、それに応じて適合及び最適化される。従って、前記特定のカラムの周囲のカラムのそれぞれの構成は、当該特定のカラムの少なくとも１つの電極素子の開口の所定の非円形に対応付けられ得る。例えば、１つのカラムアレイにおいて、第１のカラム群は、全ての側において隣接カラムによって囲まれたカラムを含んでいてもよく、一方、第２のカラム群は、前記アレイの端部に配置されたカラムを含み、従って、その全ての側に配置されているカラムを一般に含まないことになる。そのような構成においては、第１のカラム群は、対称的な外部擾乱に曝され、第２のカラム群は、典型的には、非対称的な擾乱に曝される。従って、これら異なるカラム群のカラムにおける開口の形状は、構成におけるこのような違い、並びに、それが擾乱の程度、位置及び対称性に及ぼす影響に関して最適化され得る。
【００３３】
本発明に係る粒子光学系の例示的な実施の形態において、前記非円形は、半径が第２の距離と等しい理想的な円から開口の中心に向かって延びる１つ、２つ又は４つの凹部を有する形状を含む（ここで、理想的な円の中心は開口の中心と一致する）。
【００３４】
一般に、各カラムは、少なくとも１つの最も近接する隣接カラムと、少なくとも１つの２番目に近接する隣接カラムとを有する。さらなる例示的な実施の形態において、それぞれのカラム、好ましくは複数のカラムの各カラムの電極素子の開口の形状は、理想的な円から開口の中心に向かって延びる一定数の凹部を含み、この数は、前記それぞれのカラムの周囲の２番目に近接するカラムの数に等しく、理想的な円は、開口の中心と一致する中心及び第２の距離に等しい半径を有する。複数のカラムのアレイがカラムの規則的な矩形のグリッドの形状をとっている実施の形態においては、例えば、当該グリッドの角部に配置されたカラムの開口は、この例示的な実施の形態によれば、たった１つの凹部を有するものとなり、一方、角部の位置ではない端部に配置されたカラムの開口は２つの凹部を有するものとなり、また、全ての側においてカラムに囲まれたカラムの全ての開口は、４つの凹部を有するものとなる。
【００３５】
さらなる例示的な実施の形態において、粒子光学マルチビームカラムは、前記実施の形態の代わりに、又はそれらに加えて、１からＮのＮ行及び前記行に直交する１からＭのＭ列の矩形アレイ状に配置されてもよく、第３のカラム群が、列１、行２〜Ｎ−１と、列Ｍ、行２〜Ｎ−１と、行１、列２〜Ｍ−１と、行Ｎ、列２〜Ｎ−１とに配置されたカラムで構成され、前記第３のカラム群の各カラムの前記静電装置の前記少なくとも１つの電極素子の前記開口は、同じ第３の形状を有する。この例示的な実施の形態に加えて、又はその代わりに、前記のように配置されたカラムアレイにおいて、第４のカラム群は、列１、行１と、列１、行Ｎと、列Ｍ、行１と、列Ｍ、行Ｎとに配置されたカラムで構成され、前記第４のカラム群の各カラムの前記静電装置の前記少なくとも１つの電極素子の前記開口は、同じ第４の形状を有する。これに加えて、又はこの代わりに、前記のように配置されたカラムアレイにおいて、第５カラム群は、列２〜Ｍ−１、行２〜Ｎ−１に配置されたカラムで構成され、前記第５のカラム群の各カラムの前記静電装置の前記少なくとも１つの電極素子の前記開口は、同じ第５の形状を有する。従って、上述したように、カラムアレイの角部、外周及び内側のカラムにおける電極素子の開口は、非円形に関して、例えば、凹部の数、凸部の数、凸部又は凹部の形状、凸部又は凹部のサイズ、前記形状の対称性、及び、それらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つに関して異なることになる。
【００３６】
前記実施の形態のこれらの開口形状は、隣接カラムからの擾乱の簡略化された評価に基づいていることは明らかである。個々のカラムの前記少なくとも１つの電極素子の開口の形状は、当然ながら、最も近接するカラム及び２番目に近接するカラム、並びに、それらの構成のみを考慮した擾乱ではなく、高次の擾乱、すなわち、さらに離間したカラムによって発生する擾乱を補償するために、隣接カラムの合計数、これらの構成等を考慮して個々に適合してもよい。これは、例えば、さらなる形状特徴を加えることによって、又は、凸部及び凹部のうち少なくとも一方のサイズ、位置又は形状を変えることによって実現され得る。
【００３７】
本発明に係る粒子光学系の好ましい実施の形態において、複数のカラムのうちの少なくとも２つのカラム、好ましくは全てのカラムは、基板平面から所定の距離にある平面に配置された電極素子を含む静電レンズ装置を有し、この平面は、好ましくは、基板平面と平行に配置されている。さらに、これらの好ましい実施の形態において、隣接カラムに含まれ、かつ、前記平面に配置された電極素子は、共通の取付構造上に配置されていてもよく、当該取付構造は、実質的に前記平面内に、あるいは前記平面に対して少なくとも平行に、好ましくは隣接カラムの光軸に直交して配置されることが好ましい。個々の電極素子、又は、前記に示した環状の内側部材といった少なくともその一部は、取付構造に挿入、固定もしくは設置されるか、又はこれによって保持されていてもよい。例えば、取付構造は、電極素子取付プレートであってもよく、この取付プレートは、個々の電極素子又はそれらの部分／部材のための開口部を含んでいてもよい。電極素子は、取付構造とは別に製造してもよく、又は取付構造と一体に形成してもよい。取付構造の使用は、隣接カラムの静電レンズ装置の電極素子を適切に配置すること、特に、これら全てが基板平面から同じ距離を有し、それによって同じ平面に配置されるように位置決めを行うことを容易にするという点で有利である。
【００３８】
２つ以上の近接するカラムの静電レンズ装置が２つ以上の電極素子、特に、第１の電極素子及び第１の電極素子と同軸上に、かつ、光軸方向において離間して配置された第２の電極素子をそれぞれ含む本発明に係る粒子光学系の実施の形態においては、近接するカラムの静電装置の第１の電極素子は、基板平面から同じ第１の距離に配置され、かつ、第１の取付構造に取り付けられていてもよく、カラムの静電装置の各第２の電極素子は、基板平面から同じ第２の距離に配置され、かつ、第２の電極素子取付構造に取り付けられていてもよい。その場合、第１及び第２の取付構造は、光軸に直交する平面において互いに平行に配置される。同様に、各第３の電極素子は、共通の第３の取付構造に配置されていてもよく、さらなる電極素子もまた同様である。
【００３９】
これらの実施の形態において、第１及び第２の取付構造は、電気絶縁性のスペーサ素子によって離間されていてもよく、スペーサ素子は、取付構造の外周に配置されるか、あるいは、必要に応じて、各第１の電極素子の外周に配置されていてもよい。
【００４０】
特に、少なくとも１つのカラムの静電レンズ装置が２つ以上の電極素子を含む本発明の実施の形態においては、電極素子は、環状の内側電極部材に加えて、例えば、好ましくは半径が前記第２の距離と等しいか又はそれより大きい実質的に円筒状の遮蔽部材を含んでいてもよい。遮蔽部材は、静電レンズ装置の内部の空間におけるそれぞれのカラムの外部からの干渉をさらに防ぐために、光軸に沿って互いに近接して配置された電極素子間の間隙に配置されていてもよい。遮蔽部材は、光軸と同軸に配置され、かつ、近接する電極素子のそれぞれの部分の間の間隙の少なくとも軸方向部分に渡って延びる円筒であってもよい。前記部分の寸法及び位置は、前記近接する電極素子間に短絡が発生しないように選択されることになる。第１の電極素子が第１の取付構造上に取り付けられ、第２の電極素子が第２の取付構造に取り付けられ、前記電極素子が少なくとも環状の内側電極部材と、遮蔽部材とを含む本発明の実施の形態において、内側電極部材は、光軸方向から見て取付構造の一方の側に実質的に延びるように配置されていてもよく、遮蔽素子は、取付構造の他方の（反対の）側に実質的に延びるように配置されてもよい。例えば、遮蔽素子は、取付構造の実質的に上流に配置され、内側電極部材は、取付構造の実質的に下流に延びるように配置されていてもよい。
【００４１】
本発明の全ての実施の形態において、電極素子の開口は、当該電極素子が含まれる静電レンズ装置内で発生した静電界に対する多極補正を可能とするような形状及び構成を有することが好ましい。
【００４２】
本発明に係る粒子光学系の例示的な実施の形態において、各ビームレット生成装置は、荷電粒子ビームを生成するための荷電粒子源と、荷電粒子源の下流のビームパターン形成構造とを含み、前記ビームパターン形成構造は、前記マルチ開口板、及び必要に応じてさらなる構成要素を含み、かつ、多重ビームレットのパターンが前記パターン形成構造の下流に形成されるように前記荷電粒子ビームの少なくとも一部をブランキングするように構成されている。
【００４３】
荷電粒子源は、本発明に用いるのに適した任意の従来の粒子源であってもよい。荷電粒子が電子である実施の形態においては、荷電粒子源は、熱電界放出（ＴＦＥ）型の電子源といった電子源となる。荷電粒子としてイオンを用いる実施の形態においては、例えば、イオン銃が適した荷電粒子源となる。本発明に用いるのに適した荷電粒子源は、当該技術分野においては周知であり、これらには、タングステン（Ｗ）フィラメントを用いる粒子源、ＬａＢ6粒子源及びその他様々なものがある。荷電粒子源は、例えば、荷電粒子の単一ビーム源、荷電粒子の単一ビーム源のアレイ、又はマルチビーム源であってもよい。
【００４４】
本発明に係る粒子光学系の典型的な実施の形態において、第１のカラムの前記静電レンズ装置の前記電極素子の前記少なくとも１つの開口の中心は、第２のカラムの前記静電レンズ装置の前記電極素子の前記少なくとも１つの開口の中心から少なくとも５０ｍｍ離れて配置され、前記第２のカラムは、前記マルチビーム荷電粒子カラムアレイの前記第１のカラムに最も近接して配置されている。より一般的には、隣接カラムの光軸は、約７５ｍｍ〜約１００ｍｍの範囲で離間していてもよい。
【００４５】
さらに、好ましい実施の形態において、複数のマルチビームレットカラムのうちの１つ以上が、それらの静電レンズ装置の前記少なくとも１つの電極素子に電位を印加するための電圧源を含む。静電レンズ装置が２つ以上の電極素子を含む場合、各電極素子には異なる電位が印加されてもよい。前記カラムアレイの各カラムがそれぞれ１つ以上の電圧源を有していてもよく、あるいは、前記カラムアレイの２つ以上のカラムが１つ以上の電圧源を共有していてもよい。前記電圧源は、可変電圧源であることが好ましい。
【００４６】
非円形の開口を有する電極素子は、円形開口を有する電極素子を鋳造し、続いて、これを特殊な高精度旋盤上で旋削して前記さらなる形状特徴を形成することによって、すなわち、内周縁部を半径方向及び必要に応じて軸方向に微細加工して所望の非円形を形成することによって適切に製造することができる。前記特殊な旋盤は、第１の工具送り軸と、第１の工具送り軸に重ね合わせられた第２の工具送り軸とを含む。第２の工具送り軸は、所要の精度を達成するために圧電変換器によって実施してもよい。達成される製造精度は、約２〜１０μｍの範囲であることが好ましい。
【００４７】
２つ以上の取付構造を含む実施の形態において、取付構造は、セラミック絶縁体を間に配置した剛性の保持器（stiff cages）として形成してもよい。取付構造は、互いに半田付けされていてもよい。電極素子は、取付構造に取り付けられた後、同一平面内において同一の取付構造に取り付けられた全ての電極素子の均一かつより正確な機械加工を可能にするために、機械加工され／さらなる微細加工に供されてもよい。
【００４８】
電極は、例えば、軟鉄やパーマロイといった軟磁性体から形成してもよい。さらに、電極は、高導電性材料の薄膜といった適切なコーティングで被覆されていてもよい。例示的な実施の形態において、チタン、金、白金又はその他の任意の貴金属の薄膜といった薄膜を形成してもよい。別の実施の形態においては、均質な炭素薄膜を用いてもよい。マルチ開口板の表面に対する薄膜の接着性を高めるために、前記薄膜の他に結合剤を用いてもよく、例えば、前記プレート表面と前記金属薄膜との間に結合剤の薄膜を用いてもよい。例として、Ｃｒ、Ｗ、Ｐｔ、又は、これらの任意の適切な組み合わせを結合剤として用いてもよい。これらの例示的な実施の形態は、特に電位が印加される際に、異物混入から電極表面を保護するために有利であり、それぞれの表面における減熱及び／又は電荷の蓄積の助けとなり得、又は、表面の酸化を防ぐ助けとなり得る。
【００４９】
本発明は、第２の局面において、さらに、マルチビーム・マルチカラム露光により基板を露光する方法であって、本発明に係る粒子光学系の複数のマルチビームレット粒子光学カラムのそれぞれによって複数の多重ビームレットパターンを生成し、前記複数の多重ビームレットパターンを被露光基板の方へ導く工程と、前記複数のマルチビームレット粒子光学カラムの前記静電レンズ装置の前記少なくとも１つの電極素子に電位を印加することによって静電界を発生させる工程と、前記複数のマルチビームレット粒子光学カラムの前記静電レンズ装置の前記電極素子のそれぞれの開口を介して前記多重ビームレットパターンを通過させる工程とを含む方法に関する。
【００５０】
本発明の方法の実施の形態、特徴及び効果は、本発明の系に関連して前記に説明した実施の形態及び効果に概して対応しているか、あるいはこれらから得ることができる。
【００５１】
構成要素、特に、電極素子、開口、取付構造等の実施の形態及び利点は、マルチビームレット・マルチカラム粒子光学系に関連して前記に説明したものに基づいている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
本発明の前記及びその他の有利な特徴は、添付の図面を参照した、本発明の例示的な実施の形態の以下の詳細な説明からより明らかとなる。尚、本発明の可能な実施の形態の全てが、本明細書において示す利点の全て又はいずれかを示すとは限らない。
【００５３】
図１は、本発明に係るマルチビームレット・マルチカラム粒子光学系の１つのカラムの一実施の形態を切欠図において概略的に示し、
図２は、本発明に係る系に用いられる静電レンズ装置の一実施の形態を概略的に示し、
図３は、隣接カラムの静電レンズ装置の各第１の電極素子のアレイの一実施の形態の（光軸方向における）正面図を概略的に示し、前記第１の電極素子は、共通の第１の取付プレートに取り付けられており、
図４は、図５に示す開口の周囲の隣接レンズの開口の構成の一実施の形態を概略的に示し、
図５は、本発明に係る静電レンズ装置に含まれる電極素子の開口の非円形の一実施の形態を概略的に示し、
図６は、図３に示す電極素子のアレイの実施の形態の線Ａ−Ａにおける断面図を概略的に示している。
【００５４】
図１において、本発明に係るマルチカラム・マルチビームレット粒子光学系に用いられるマルチビームレット粒子光学カラム１の一実施の形態の粒子光学部品が示されている。図示される実施の形態において、カラム１は、荷電粒子が通常移動するであろう方向に、ビームレット生成装置１００、静電レンズ２００及び電磁集束レンズ装置４００を含む。ビームレット生成装置１００は、荷電粒子源１１０、抽出系１２０及びコンデンサレンズ１３０を含む。コンデンサレンズ１３０は、電極スタック１３１を含む。前記ビームレット発生系は、取付フレーム１４１によって保持されるビームパターン形成構造１４１をさらに含む。ビームパターン形成構造１４１は、一般に、マルチ開口板を含み、例えば、上述のようなブランキング開口アレイであってもよい。静電レンズ装置２００は、前記系の光軸に沿って直列に配置された、すなわち、荷電粒子が通過するスタック状に配置された複数の電極素子２１０を含む。図示される実施の形態において、近接する電極素子間の距離は実質的に同じである。他の実施の形態においては、これらの距離は様々であってもよい。電磁集束レンズ装置４００は、３つの電磁レンズ４０１、４０２、４０３を含み、電磁レンズ４０３は、基板平面Ｓに最も近接して配置されており、円錐部４０３Ａを含んでいる。
【００５５】
荷電粒子源１１０は、荷電粒子を生成するものであり、例えば、電子を生成するための電子銃であってもよい。抽出系１２０は、生成された荷電粒子を抽出し、それらを所望のエネルギー準位まで加速し、そして、基板平面Ｓの方向に導く。コンデンサレンズ１３０は、荷電粒子を導き、実質的にテレセントリックな荷電粒子ビームに形成する。この荷電粒子ビームは、次に、ビームパターン形成構造１４０に入射する。ブランキング開口アレイの場合、荷電粒子は、オン状態のブランキング開口アレイの開口を通過し、それによって、複数のビームレットが形成される。このようなブランキング開口アレイの詳細については、前記に既に参照した米国特許出願公開第２００３／０１５５５３４号に示されている。
【００５６】
図１に示される静電レンズ装置２００は、油浸レンズを形成している。焦点効果を実現するために、静電レンズ装置の少なくとも１つの電極素子に対して適切な電位を印加することによって、静電界を発生させる。電磁集束レンズ装置４００と共に、静電レンズ装置２００は、パターン形成構造１４０（ブランキング開口アレイの場合は、オン状態の開口）の像を基板平面Ｓに投影し、配置されている基板をオン状態の開口のパターンで露光する機能を果たす粒子光学系の投影系を構成している。
【００５７】
図２は、静電レンズ装置２００の一例を示している。静電レンズ装置２００は、静電レンズ装置２００の光軸ＯＡに沿って同軸上にスタック状に配置された複数の電極素子２１０を含む。静電レンズ装置２００は、電極素子２１０のスタックの上流の前部素子２０１と電極素子２１０のスタックの下流の出射側素子２０２とをさらに含む。図示される実施の形態において、前部素子２１０によって形成される開口は、電極素子２１０の開口２１３と実質的に同じサイズであるのに対して、後部素子２０２によって形成される開口は、それよりも実質的に小さい。このサイズの減少が実現可能であるのは、図２のビーム経路の輪郭によって示されるように、静電レンズ装置２００を通過する荷電粒子は、静電レンズ装置２００に対して最前部で入射するビーム経路ＢＰの直径が、出射側素子２０２を通って静電レンズ装置２００から出射するビーム経路の直径よりも大きくなるように同装置によって集束されるからである。尚、前記ビーム経路は、静電レンズ装置２００の上流のビームパターン形成構造によって生成される多重ビームレットのビームレット経路を含んでいるが、説明を容易にするために、ビームレット経路のエンベロープとして示されている。前部素子２１０及び出射側素子２０２は、静電レンズ装置２００を入出射する荷電粒子に対する初期静電電位及び最終静電電位を規定及び制御する機能を果たす。
【００５８】
近接する電極素子２１０は、スペーサ素子２８０によって離間されている。それぞれの電極素子２１０は、外側リング部２２０、内側電極部材２１１、及び、外側リング部２２０と内側電極部材２２１とを接続するための接続素子２２１を含む。図示される実施の形態において、内側電極部材は、外周端部に厚肉部、内周縁部に薄肉部を有するくさび状の形状を有している。電極素子２１０、特に内側電極部材２１１は、光軸ＯＡに直交する平面Ｐにおいて、電極素子２１０ひいては内側電極部材２１１を通る開口２１３を規定する内周縁部２１２を有している。図示される実施の形態において、形成されている開口２１３の非円形は示されていない。スペーサ素子２８０を設けることにより、それぞれの電極素子２１０に対し、他の電極素子に印加される他の電位とは独立した個々の静電電位を印加することが可能となる。電位を印加するための電気的接続は、図２に示されていない。静電電位は、例えば、１つ以上の電圧源（電源）、又は供給される少数の電位から個々の静電電位を補間する抵抗器アレイによって供給されてもよい。
【００５９】
図２に示される電極素子２１０は実質的に同じ構成を有し、特に、図示される電極素子は、実質的にサイズにばらつきがない開口２１３を有する。しかし、他の実施の形態においては、連続する電極素子の開口２１３のサイズ（特に、平面Ｐ内の面積に関する）は異なる、例えば、下流に向かって減少する場合がある。これは、例えば、それぞれの電極素子２１０の内周縁部の距離が、荷電粒子の多重ビームレットのエンベロープの外周からほぼ同じ距離を有する場合であり、このエンベロープの直径は、下流に向かって減少するからである。
【００６０】
他の実施の形態においては、参照符号２２０を参照符号２１２で置き換え、平面Ｐとは異なるがこれと平行する平面Ｐ’、すなわち、異なる軸方向位置（例えば、平面Ｐの上流）の平面における内周縁部の形状を示すことができる。その場合、内周縁部２１２は、平面Ｐ’において円形の開口を形成し、かつ、軸方向に変形して、平面Ｐにおいて非円形の開口２１３を形成することになる。好ましくは、また、図示される実施の形態によれば、平面Ｐにおける開口２１３は、平面Ｐ’に形成される開口よりも面積が小さい。
【００６１】
図３において、５×５の電極素子２１０のアレイ２５０が示されており、個々の電極素子２１０は、共通の取付プレート２７０によって保持されている。個々の電極素子２１０のそれぞれは、複数のカラムの個々のカラムの一部であり、これら複数のカラムはそれらの電極素子に対応して５×５のアレイ状に配置されている。電極素子２１０のアレイは、行１から行Ｎ（この場合、行１から行５）及び列１から列Ｍ（ここでは、列１から列５）を有する規則的な矩形アレイである。上述したように、それぞれの電極素子２１０は、非円形の開口２１３を有する。それぞれの開口２１３は、電極素子２１０の内周縁部２１２によって形成されている。円筒形の外側部材２２０の内側縁部も図３に示されている。図示される実施の形態において、前記非円形は、理想的な円形から少なくとも１つの凹部Ｉを含む。開口２１３の形状は、アレイ２５０内のそれぞれの電極素子２１０の位置によって決まる。位置（行，列）（１，１）、（Ｎ，１）、（１，Ｍ）及び（Ｎ，Ｍ）に配置された第１のカラム群の電極素子２１０の開口２１３は、それぞれ１つの凹部Ｉを有する形状を有しており、それぞれの凹部Ｉは、アレイのそれぞれの角部から離れる方向に向いている。位置（行，列）（２〜４，１）、（１，２〜４）、（２〜４，Ｍ）及び（Ｎ，２〜４）に配置された第２のカラム群の電極素子２１０の開口２１３は、理想的な円形から２つの凹部Ｉをそれぞれ有する（それらの向きを除いて）実質的に同じ非円形である。位置（行，列）（２〜４，２〜４）に配置された第３のカラム群の電極素子２１０の開口２１３は、理想的な円形から４つの凹部Ｉを有する実質的に同じ形状を有している。各群の開口が異なっているのは、最も近接する隣接開口の数及び２番目に近接する隣接開口の数、並びに、隣接カラムの構成の対称性である。第１のカラム群の開口は、アレイの角部に配置され、２つの最も近接する隣接開口及び１つの２番目に近接する隣接開口を有している。このような環境によって発生した静電界は、２番目に近接する隣接カラムの方向に向いた１つの凹部を設けることによって補償することができる。アレイの角部ではない縁部に配置されたカラムは、３方向に隣接カラムを有し、３つの最も近接する隣接カラム及び２つの２番目に近接する隣接カラムをそれぞれ有している。このような環境によって発生した静電界は、２番目に近接する隣接カラムの方向に向いた、理想的な円形から２つの凹部Ｉを有する非円形の形状をそれぞれの開口２１３に設けることによって適切に補償することができる。
【００６２】
第３の群のカラムは、アレイの内側に配置されている、すなわち、４方向全てにおいて隣接カラムによって囲まれている。図４にさらに示されるように、規則的な矩形アレイ２５０の内側の電極素子２１０Ｘは、最も近接する隣接カラムの第１の球１ＳＰによって囲まれており、第１の球は、斜線のパターンで示される、電極素子２１０Ｘの周囲の４つの最も近接する電極素子２１０-１ＳＰの中心を通過する破線によって示されている。電極素子２１０Ｘに２番目に近接して配置された電極素子２１０-２ＳＰは正方形パターンで示され、２番目に近接する電極素子２１０-２ＳＰの中心を通過する点線２ＳＰによって、第２の球２ＳＰがさらに示されている。破線３ＳＰによって、第３の球がさらに示されている。図６においてさらなる球を示すことが可能であり、さらなる球のそれぞれは、開口２１０Ｘの中心から所定の半径上に配置されたそれぞれの電極素子の中心を通過しているが、簡略化のために、示されていない。図４から明らかであるように、カラム２１０Ｘの周囲のカラムの配置は、対称性が高く、４重の対称性を有している。従って、第３の群の電極素子２１０（２１０Ｘ）の開口２１３の形状は、理想的な円形からの４つの凹部Ｉを有し、これらの凹部は、２番目に近接する隣接開口（２１０-２ＳＰ）の方向に向いている。開口のこのような形状は、有利には、図３及び図４に示されるような隣接カラムの対称的な配置によって発生する静電界を補償するために多極補正される。形状の前記説明は、簡略化された手法を示している。他の実施の形態においては、上述の形状にさらなる形状特徴を重ね合わせてより大きな距離に配置されたカラムの影響も考慮してもよいことは明らかである。
【００６３】
図５において、非円形の開口２１３の形状を説明するために本明細書において用いられる特徴が示されている。開口２１３は、前記に示した、第３のカラム群のカラムの電極素子２１０の開口２１３である。本明細書において、非円形、特に、理想的な円からの開口２１３の形状のずれは、開口２１３の（典型的には光軸と一致する）中心から、開口２１３を形成する内周縁部２１２上の、光軸に最も近接して示される点までの距離Ｄ１、すなわち、開口２１３の中心から内周縁部２１２の任意の点までの最短距離の差によって特徴付けられる。開口の中心は、黒点で示されている。第２の距離Ｄ２は、開口２１３の中心から、最も離れた内周縁部２１２上の点までの距離として定義される。従って、一般的に、第１の距離を規定する点は、凹部Ｉ上に配置されることになる。凹部Ｉは、理想的な球形からずれ、開口２１３の中心に向かって延びている開口の一部を示す形状特徴である。理想的な球形ＩＣは、開口の中心と一致する中心、及び第２の距離Ｄ２と等しい半径を有する円であると定義することができる。この定義は、簡略化のために選択されている。当業者には容易に明らかであるように、非円形を示すためにその他の定義を選択することが可能である。外側リング部材２２０の内周縁部も、図３に関連してなされたものと同様のことを考慮して示されている。
【００６４】
図６において、図３及び図４に示される線Ａ−Ａに沿ったアレイ２５０の断面が示されている。アレイ２５０は、個々のカラムａ〜ｅの光軸ＯＡ（ａ〜ｅ）に沿って直列に、かつ、光軸ＯＡａ〜ＯＡｅに直交する平面において互いに平行に配置された複数のアレイ２５０Ａ〜２５０Ｄのうちの１つである。各カラムａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは、カラムａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅのそれぞれの光軸ＯＡａ、ＯＡｂ、ＯＡｃ、ＯＡｄ、ＯＡｅに沿って同軸上に連続してスタック状に配置された複数の電極素子２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄ、２１０ｅをそれぞれ有する静電レンズ装置を有している。各電極素子２１０ａ〜２１０ｅは、それぞれの光軸ＯＡの周囲に内側電極部材２１１を含む。各電極素子２１０ａ〜２１０ｅは、内側電極部材２１１の外周かつプレート２３０上の領域に配置された円筒状の遮蔽部材２２２をさらに含む。遮蔽部材は、各電極素子によって形成されたそれぞれの静電レンズの内部に静電界が貫通するのを防ぐために、２つの近接するアレイ２５０Ａ／、Ｂ／Ｃ、Ｃ／Ｄ、Ｄ／Ｅ間の間隙に配置されている。プレート２３０は、内側電極部材を収容するための開口を含むプレートとしての取付構造であってもよい。例えば、内側電極部材２１１及び遮蔽部材２２２は、内側電極部材２１１を取付プレートのそれぞれの開口に挿入した状態でプレート２３０に別々に取り付けてもよく、円筒形の遮蔽部材は、それぞれの開口の円周に配置される。別の実施の形態において、プレート２３０は、外側リング部２２０と図２に示されるコネクタ２２１とを含む電極素子２１０の一部であってもよく、隣接する電極素子２１０ａ〜２１０ｅのそれぞれの部分２３０は、（光軸に直交する同一平面において）互いに接続されていてもよい。電極素子２１０及びプレート２３０は、例えば、一体に形成されていてもよい。図６は、光軸に沿って直列に配置された電極部材２１１（ａ〜ｅ）の同軸アラインメント、及び共通の取付構造における隣接カラムの電極素子２１０の構成を示している。取付プレート２５０Ａ／Ｂ及びＢ／Ｃの間にこれらを離間させるために配置されたいくつかの絶縁スペーサ素子２８０も、一例として示されている。当然ながら、（説明を容易にするため図示されていない）他の取付構造の間にもスペーサ素子を配置することが可能である。また、当業者に容易に明らかであるように、２つの所与の取付プレート間により少ない数のスペーサ素子を用いることも可能であり、あるいは、開口等に対して異なる位置にそれらを配置することも可能である。
【００６５】
本発明を一部の具体的な実施の形態に関しても説明したが、当業者には、多くの代替例及び変形例が明らかとなるであろう。従って、本明細書に記載の本発明の好ましい実施の形態は、説明を意図したものであって、いかなる意味においても限定的なものではない。特許請求の範囲に定義される本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な変更を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】図１は、本発明に係るマルチビームレット・マルチカラム粒子光学系の１つのカラムの一実施の形態を切欠図において概略的に示す。
【図２】図２は、本発明に係る系に用いられる静電レンズ装置の一実施の形態を概略的に示す。
【図３】図３は、隣接カラムの静電レンズ装置の各第１の電極素子のアレイの一実施の形態の（光軸方向における）正面図を概略的に示し、前記第１の電極素子は、共通の第１の取付プレートに取り付けられている。
【図４】図４は、図５に示す開口の周囲の隣接レンズの開口の構成の一実施の形態を概略的に示す。
【図５】図５は、本発明に係る静電レンズ装置に含まれる電極素子の開口の非円形の一実施の形態を概略的に示す。
【図６】図６は、図３に示す電極素子のアレイの実施の形態の線Ａ−Ａにおける断面図を概略的に示す。
【図１】
2009505384.tif 000003
【図２】
2009505384.tif 000004
【図３】
2009505384.tif 000005
【図４】
2009505384.tif 000006
【図５】
2009505384.tif 000007
【図６】
2009505384.tif 000008
【国際調査報告】
2009505384.tif 000009
2009505384.tif 000010
2009505384.tif 000011