(57)【要約】　　　（修正有）【課題】複数の荷電粒子ビームによって動作し、その際必要に応じてビームの高密度化を可能にする、かつ／またはある点において簡略化された構成要素を含む複数のビームを生成する装置を提供する。【解決手段】複数の荷電粒子ビーム２１を第１の方向に沿って互いにずれて進入するようにビーム変形装置１に供給する。ビーム変形装置１は、共通の電磁界領域に進入するビームに作用するための少なくとも１列の複数の電磁界源部材を有する櫛型レンズ１１を含む。複数の電磁界源部材である指電極１３は、前記第１の方向に伸びている。【選択図】　図７
2004134380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　複数の荷電粒子ビームに作用するためのビーム変形装置（９３）と、
　前記複数のビームをこれらが前記ビーム変形装置に第１の方向に沿って互いにずれて進入するように前記ビーム変形装置に供給するためのビーム誘導装置（９１）とを含み、
　前記ビーム変形装置は、電界および磁界のうち少なくとも１つを含む共通の空間領域を付与し、前記共通の電磁界領域に進入するビームに作用するための少なくとも１列の複数の電磁界源部材を有する櫛型レンズを含み、前記列は前記第１の方向に伸びている粒子光学装置。
【請求項２】
　前記電磁界が、前記ビームを前記第１の方向にデフォーカスする四重極電磁界を前記共通の空間領域において含む請求項１に記載の粒子光学装置。
【請求項３】
　前記ビームを前記第１の方向に集束するための集束装置をさらに含む請求項１または２に記載の粒子光学装置。
【請求項４】
　前記集束装置が、四重極電磁界を含む別個の電磁界を各ビームに対して発生させる請求項３に記載の粒子光学装置。
【請求項５】
　前記ビーム誘導装置が、前記ビームが前記ビーム変形装置に前記第１の方向に進入する位置を変位させるための少なくとも１つのビーム偏向装置を含む請求項１〜４のいずれかに記載の粒子光学装置。
【請求項６】
　前記ビーム偏向装置が、少なくとも１列の複数の電磁界源部材を有する櫛型レンズを含む請求項５に記載の粒子光学装置。
【請求項７】
　前記共通の空間領域において発生した電磁界の主軸が、前記第１の方向に変位可能である請求項５または６に記載の粒子光学装置。
【請求項８】
　少なくとも１つの荷電粒子ビーム（２１）を偏向するための粒子光学偏向装置（１１）であって、
　第１の方向に伸びる少なくとも１列の複数の電磁界源部材を有する櫛型レンズと、
　前記ビームを偏向する少なくとも二重極電磁界が前記ビームが通過する電磁界領域において発生するように前記個々の電磁界源部材のソース強度を制御するための駆動装置とを含み、前記ビームを偏向する二重極電磁界を含む前記電磁界が、前記列の長さの一部のみにおいて伸びる粒子光学偏向装置。
【請求項９】
　前記駆動装置が、前記ビームを集束するための円形レンズ電磁界が前記電磁界領域において発生するように前記個々の電磁界源部材のソース強度を制御するために構成され、前記円形レンズ電磁界が前記二重極電磁界に重畳されている請求項８に記載の粒子光学偏向装置。
【請求項１０】
　前記駆動装置が、前記ビームを前記第１の方向および／または前記第１の方向に対して横方向に集束するための四重極電磁界が前記電磁界領域において発生するように前記個々の電磁界源部材のソース強度を制御するために構成され、前記四重極電磁界が前記二重極電磁界に重畳されている請求項８または９に記載の粒子光学偏向装置。
【請求項１１】
　前記駆動装置が、四重極よりも高次の電磁界が前記電磁界領域において発生するように前記個々の電磁界源部材のソース強度を制御するために構成され、前記四重極よりも高次の電磁界が前記二重極電磁界に重畳されている請求項８〜１０のいずれかに記載の粒子光学偏向装置。
【請求項１２】
　少なくとも１つの荷電粒子ビームのためのビーム路を付与するためのビーム誘導装置であって、
　前記少なくとも１つの荷電粒子ビームを発生させるための少なくとも１つのビーム源を有するビーム源装置と、
　前記ビーム源装置によって発生したビームを平行化し、これを調整可能な第１の角度で偏向するための請求項８〜１１のいずれかに記載の第１の粒子光学偏向装置と、
　前記第１のビーム変形装置によって平行化されたビームを集束し、これを調整可能な第２の角度で偏向するための請求項８〜１１のいずれかに記載の第２の粒子光学偏向装置とを含むビーム誘導装置。
【請求項１３】
　前記第１のビーム変形装置と前記第２のビーム変形装置との間のビーム路が、テレスコープ状の(telescopic)ビーム路である請求項１２に記載のビーム誘導装置。
【請求項１４】
　複数の荷電粒子プローブビーム（５５）を実質的に物体面（２５）に集束するための第１のビーム誘導装置（５３、６５）と、
　２次粒子強度を検出するための検出装置（７３）と、
　物体面（２５）付近の領域から放出する２次粒子を２次ビーム（７０）として検出装置（７３）に誘導するための第２のビーム誘導装置（６５）とを含む、
　前記検出装置は、複数の検出素子を有する位置敏感型検出器（７３）を含み、前記２次ビームの少なくとも１つが、複数の検出素子に誘導されることを特徴とする粒子光学装置、特に走査型電子顕微鏡装置。
【請求項１５】
　検出装置（７３）が、前記プローブビームのそれぞれに対応する２次粒子強度を検出できるように構成されている請求項１４に記載の粒子光学装置。
【請求項１６】
　検出装置（７３）が、各プローブビーム（５５）に割り当てられた前記検出装置の領域（１０７ｌ、１０７ｍ、１０７ｒ）において検出素子によって検出された強度を組み合わせ、組み合わせられた強度を２次粒子強度として出力するために構成された制御装置（１０３）を含む請求項１４または１５に記載の粒子光学装置。
【請求項１７】
　前記ビーム変形装置が、プローブビーム（５５）が物体面（２５）に集束される位置を変位させるための少なくとも１つのビーム偏向装置（７５、７７）を含む請求項１４〜１６のいずれかに記載の粒子光学装置。
【請求項１８】
　前記制御装置が、検出器（７３）の領域（１０７ｌ、１０７ｍ、１０７ｒ）を前記プローブビームが前記物体面に集束される位置の変位に応じて変更する請求項１７に記載の粒子光学装置。
【請求項１９】
　前記第２のビーム誘導装置が、プローブビーム（５５）を物体面（２５）に集束するための対物レンズ装置（６５）を含み、２次ビーム（７０）が対物レンズ装置（６５）を通過する請求項１４〜１８のいずれか、または請求項１４の前提部分に記載の粒子光学装置。
【請求項２０】
　前記第２のビーム誘導装置が、少なくとも１つのビーム偏向装置（７５、７７）を含み、前記２次ビームが前記ビーム偏向装置を通過する請求項１９に記載の粒子光学装置。
【請求項２１】
　前記ビーム偏向装置および前記対物レンズ装置が、少なくとも１列の複数の電磁界源部材を有する少なくとも１つの共通の櫛型レンズを含むことにより一体に形成されている請求項２０に記載の粒子光学装置。
【請求項２２】
　前記第１のビーム誘導装置が、前記プローブビームを平行化するための平行化装置（８３）を含む請求項１４〜２１のいずれかに記載の粒子光学装置。
【請求項２３】
　第１のビーム誘導装置（９３）が、少なくとも１つのビーム偏向装置を含み、前記ビーム偏向装置および前記平行化装置が、少なくとも１列の複数の電磁界源部材を有する少なくとも１つの櫛型レンズを含むことにより一体に形成されている請求項２２に記載の粒子光学装置。
【請求項２４】
　検出装置（７３）が、前記プローブビームが通過するための少なくとも１つの開口部（６３）を含む請求項１４〜２３のいずれかに記載の粒子光学装置。
【請求項２５】
　前記ビーム誘導装置が、前記プローブビームのビーム路と前記２次ビームのビーム路とを互いに分離するための少なくとも１つのビーム分離器を含む請求項１４〜２３のいずれかに記載の粒子光学装置。
【請求項２６】
　複数の荷電粒子ビームに作用するためのビーム変形装置（９３）と、
　前記複数のビーム（５５）を、これらが前記ビーム変形装置に互いに離間した別個のビームとして所定のビーム軸（１７）に沿って進入するように前記ビーム変形装置に供給するためのビーム誘導装置（５７）とを含み、
　ビーム変形装置（９３）は、電界および磁界のうち少なくとも１つを含む別個の空間領域を各ビームに付与し、前記各領域に進入するビームに作用するための少なくとも１列の複数の電磁界源部材を有する櫛型レンズを含む粒子光学装置。
【請求項２７】
　前記ビーム誘導装置が、複数のビーム源（５７）を有するビーム源装置を含み、前記ビーム源のそれぞれが前記荷電粒子ビームのうち１つを発生させ、ビーム源装置が、前記ビーム変形装置に固定して配置された複数の開口絞りの列を含む請求項２６に記載の粒子光学装置。
【請求項２８】
　前記電界および／または磁界が、前記ビームに対して集束効果をそれぞれ有する請求項１〜２７のいずれかに記載の粒子光学装置。
【請求項２９】
　前記電界および／または磁界が、前記ビームに対してビーム偏向効果をそれぞれ有する請求項１〜３９のいずれかに記載の粒子光学装置。
【請求項３０】
　各電磁界源部材（３７）が、前記第１の方向に対して横方向に向けられた第２の方向に伸び、かつ前記櫛型レンズの開口部の中心軸に向かって向けられた前面（３９）を有する請求項１〜２９のいずれかに記載の粒子光学装置。
【請求項３１】
　前記個々の電磁界源部材のソース強度を制御するための駆動装置（４３）をさらに含む請求項１〜３０のいずれかに記載の粒子光学装置。
【請求項３２】
　前記電磁界源部材が電界源部材であり、前記駆動装置が前記電磁界源部材に調整可能な電圧を供給するために構成されている請求項３１に記載の粒子光学装置。
【請求項３３】
　前記電磁界源部材が磁界源部材であり、前記駆動装置が、前記電磁界源部材に割り当てられた複数の巻線に調整可能な電流を供給するために構成されている請求項３１または３２に記載の粒子光学装置。
【請求項３４】
　前記列のそれぞれにおける前記電磁界源部材の数が、前記ビームの数の２倍よりも多いかまたは同じである請求項１〜３３のいずれかに記載の粒子光学装置。
【請求項３５】
　請求項１〜３４のいずれかに記載の粒子光学装置を含む物体検査用電子顕微鏡システム。
【請求項３６】
　少なくとも１つの書込み荷電粒子ビームを用いて粒子に敏感な基板上にパターンを転写するためのリソグラフィーシステムであって、請求項１〜３４のいずれかに記載の粒子光学装置を含むリソグラフィーシステム。
【請求項３７】
　少なくとも１つの書込みビームを用いて粒子に敏感な基板上にパターンを転写するためのリソグラフィー法であって、前記基板から前記書込みビームによって放出された２次電子が検出されるリソグラフィー法。
【請求項３８】
　前記パターンが、複数の書込みビームを用いて前記粒子に敏感な基板に転写され、前記書込みビームのそれぞれに対応する２次電子強度が検出される請求項３７に記載のリソグラフィー法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、荷電粒子ビームを利用する装置に関する。
【０００２】
　特に、本発明は、荷電粒子ビームを偏向、平行化および集束するための装置などの粒子光学ビームを誘導および整形する装置に関する。
【０００３】
　特に、本発明は、構造体の像形成に荷電粒子ビーム、なかでも電子ビームを利用する顕微鏡システムおよびリソグラフィーシステムにも関する。
【背景技術】
【０００４】
　米国特許第6,252,412 B1号から、半導体構造体における欠陥を検出するための電子顕微鏡装置が公知である。同文献によると、ウェーハ表面は、その欠陥を可能な限り完全に検出するために最小限の時間内で走査されなければならない。スループットを改善するためには、複数の電子ビームがウェーハに対して平行に並列に向けられるように複数の電子顕微鏡装置が並列に配置される。これらの複数の電子顕微鏡装置のそれぞれは、それ自体が、独立して機能する別個の電子顕微鏡を構成している。したがって、上記複数の電子顕微鏡の充填密度は、個々の電子顕微鏡の横寸法によって制限される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
　本発明は、上記に代るものとして、複数の荷電粒子ビームによって動作し、その際必要に応じてビームの高密度化を可能にする、かつ／またはある点において簡略化された構成要素を含む複数のビームを生成する装置を提供することを目的とする。
【０００６】
　さらに、本発明は、粒子光学システムにおける構成要素または構造体構成要素群として用いることができる代替的な粒子光学装置およびビーム誘導装置を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
　第１の局面によると、本発明は、走査型電子顕微鏡装置（ＳＥＭ）として用いることができる粒子光学装置に関する。走査型電子顕微鏡装置において、物体の粒子光学画像は、検出器により検出される２次粒子を物体において生成させる微細に集束された荷電粒子プローブビームを物体に向けることよって得られる。ここで、画像の位置分解能は、上記プローブビームが物体に衝突する位置を発見し、この位置に検出信号を割り当てることによって得られる。
【０００８】
　本発明による粒子光学装置、特に、走査型電子顕微鏡装置は、複数のプローブビームによって動作し、それに応じて２つのビーム誘導装置、すなわち複数の荷電粒子プローブビームを実質的に物体面に集束するための第１のビーム誘導装置および物体面付近の領域から放出する２次粒子を２次ビームとして検出装置に誘導するための第２のビーム誘導装置を含む。ここで、第１および第２のビーム誘導装置は一体化してもよい。すなわち、共通のビーム誘導部品を含み、プローブビームおよび２次ビームのビーム路がこれらの共通の部品を横切り、かつ部分的に重畳されていてもよい。
【０００９】
　各ビーム誘導装置は、ビームに対して作用する、例えばビームを平行化、集束もしくは偏向する、またはビームの一定の特性を補正もしくは変更する１つまたはそれ以上のビーム変形装置を含む。これらのビーム変形装置の少なくとも１つは、複数のプローブビームおよび２次ビームを自由に通過させるためのコヒーレント開口部を有する少なくとも１つの構造体をこのビーム変形装置が含むことによって、複数のプローブビームおよび２次ビームに対して一体に形成されている。
【００１０】
　周囲に磁気コイルが配置された別個の穴を有する対物レンズなどの別個のビーム変形装置が各プローブビームに設けられている、複数のプローブビームを用いる従来の走査型電子顕微鏡装置とは異なり、本発明による装置は、隣接する対物レンズの巻線量によって制限されない密度でビームを並列に配置することを可能にする。なぜなら、複数のビームは共通の開口部または穴を介して誘導されるからである。
【００１１】
　さらに、従来の電子顕微鏡装置においては、プローブビームの変位も個々の対物レンズの穴によって同様に制限されていた。しかし、本発明による装置においては、複数のビームが共通の開口部において組み合わされているため、原則として、より大きな変位が可能である。
【００１２】
　好ましくは、第１のビーム誘導装置は、プローブビームが物体面に集束される位置を変位させることにより物体面を「走査」し、いくつかの位置に割り当てられた２次粒子強度を得るためのビーム偏向装置を含む。
【００１３】
　検出装置は、各プローブビームに割り当てられた２次粒子強度を検出できるように設けられている。この目的を達成するため、検出装置は、プローブビームのうちの１つにそれぞれ割り当てられた複数の別個の検出器を含んでもよい。これは、個々のプローブビームによって発生した２次ビームが互いに十分に空間的に分離している場合に特に有利である。
【００１４】
　しかし、この点において、粒子強度を検出することができる共通の位置敏感型検出器を上記複数の２次ビームに設けることも可能である。この場合、位置敏感型検出器の個々の領域を、各領域がプローブビームのうちの１つに割り当てられるように特定する制御装置が設けられる。特に、プローブビームの変位または偏向に起因する検出器の位置における２次ビームの変位を考慮に入れることが可能となる。この変位に応じて、制御装置は、検出器の異なる領域を個々の２次ビームに割り当てることができる。
【００１５】
　好ましくは、複数のビームが横切るためのコヒーレント開口部が設けられたビーム変形装置は、プローブビームを集束するための対物レンズ装置の部品を構成している。特に、２次ビームは、この対物レンズ装置も通過する。
【００１６】
　さらに、このような対物レンズ装置とビーム偏向装置とを、複数のビームが通過するためのコヒーレント開口部を有する構造体を含むビーム変形装置がこれらの集束および偏向の両方に関して上記ビームに影響を与えるようにすることによって一体に形成することが有利である。
【００１７】
　この局面によって提供される粒子光学装置は、リソグラフィーシステムにおいても用いることができる。この場合、プローブビームは、粒子に敏感な層（レジスト）に所望のパターンを転写するための書込みビームの機能も有し、この目的のため、書込み／プローブビームはこの層の端から端まで移動される、すなわち上記ビームはこの層を走査する。また、上記ビームは、所望のパターンを転写するために適宜オン／オフに切り替えられる。ここで、個々の書込み／プローブビームにより上記粒子に敏感な層から引き出された２次電子を検出することによって、個々のビームによる書込み作業を監視することが可能である。特に、書込みビームの強度の変動または変化をこのようにして検出することができる。したがって、この装置は一方においてはリソグラフィー装置であり、他方においては電子顕微鏡装置である。
【００１８】
　好ましくは、コヒーレント開口部を有する構造体を含むビーム変形装置が偏向および平行化の両方に関して複数のビームに影響を与えるようにすることによって、ビーム偏向装置とプローブビームを平行化するための平行化装置も一体に形成される。
【００１９】
　好ましくは、ビーム変形装置のコヒーレント開口部は、ビーム方向に対して横方向に伸びる細長い開口部である。その構造体は、好ましくは、上記の細長い開口部の中心軸の両側に、この中心軸から離間したいくつかの電磁界源部材の列を含む櫛型レンズとして形成されている。電磁界源部材は、電界および／または磁界をそれぞれ生成し、いくつかの電磁界源部材によってそれぞれ生成された電界および磁界は、上記開口部において重畳され、このような重畳に応じて上記開口部を通過するビームに作用する。個々の電磁界源部材のソース強度を調整するため、好ましくは、駆動装置が設けられている。これにより、適切な電界および／または磁界を上記の重畳によって上記開口部内に生成することが可能となる。複数の電磁界源が存在するため、重畳された電磁界の電磁界構成の発生においては、複数の自由度が設けられている。例えば、選択された方向にビームを集束、デフォーカスまたは偏向する効果を有する二重極電磁界、四重極電磁界および五重極電磁界や、これらを重畳したものを設けることができる。特に、上記電磁界源部材は、電界および／または磁界を生成することができる。
【００２０】
　このような櫛型レンズの例は、ドイツ特許出願199 44 857 A1から公知である。同文献によると、このような櫛型レンズは、集束レンズをビーム方向に対して横方向に変位可能な光軸に近づけるために用いられる。したがって、このような従来の櫛型レンズは、粒子ビームをそのビーム方向に対して横方向に偏向するビーム偏向装置と組み合わされ、この櫛型レンズは、その集束効果の光軸が変位されたビーム軸と実質的に一致するように動的に制御される。
【００２１】
　本発明者らは、このような櫛型レンズの応用は動的に変位された粒子ビームの集束に限定されないということを見出した。むしろ、細長い開口部を有するこのような粒子光学装置は、所定のビーム軸に沿って静的に、すなわち時間的に不変に移動し、かつ動的に変位されない複数の別個の荷電粒子ビーム列に影響を及ぼすことができるならば、有利に応用することが可能である。
【００２２】
　したがって、第２の局面によると、本発明は、複数の荷電粒子ビームに作用するためのビーム変形装置を含む粒子光学装置を提供する。複数のビームを、これらが互いに分離かつ離間したビームとして所定のビーム軸に沿ってビーム変形装置に進入するようにビーム変形装置に供給するために、ビーム誘導装置が設けられている。この目的を達成するため、ビーム変形装置は、電界および／または磁界を含む少なくとも１つの空間領域を各ビームに付与し、この電磁界領域を通過するビームに影響を及ぼす。複数の電磁界領域を付与するため、ビーム変形装置は、複数のビームが自由に通過するためのコヒーレント開口部を有する少なくとも１つの構造体を含む。
【００２３】
　ここで、この構造体は、上記に説明したような櫛型レンズとして設けることも可能である。
【００２４】
　電磁界源部材の１列当たりの数は、ビーム数の２倍より多いか、または同じである。したがって、各ビームに影響を及ぼすための電磁界は、少なくとも２つの電磁界源部材によって生成された電磁界を重畳することにより形成することができる。十分な性質を有するビームに影響を及ぼすには、１つのビームにつき、特に多数の電磁界源部材を設ける必要はないことが分かっている。１つのビームにつき１５個未満、好ましくは、１０個未満、特に、８個、７個、６個、５個、４個、または３個の電磁界源部材を用いることによって既に良好な結果が得られている。
【００２５】
　好ましくは、複数のビームをこれらがビーム変形装置に進入する前に整形および分離するために、ビーム誘導装置は、複数のビーム源およびこれらのビーム源に固定して配置された多数の開口部を含む。
【００２６】
　本発明の更なる局面によると、櫛型レンズは、粒子光学偏向装置として用いられる。この目的のため、個々の電磁界源部材のソース強度は、いくつかの電磁界源部材によって生成された電磁界を重畳することにより、ビームを偏向する二重極電界がビームが横切るレンズ開口部において局部的に形成されるように調整される。櫛型レンズを用いることにより、このような二重極電磁界を局部的に形成すること、すなわち上記開口部の全長に形成しないことが可能となるため、対応する電磁界の電圧は、開口部全体に電磁界を発生させる場合よりも大幅に減少する。この場合、二重極電界を付与するためには、特に、電磁界源部材の一部のみが２つの列の長軸方向に制御されるか、あるいは励起される。
【００２７】
　この点に関し、電磁界源部材は、ビームの偏向以外に、ビーム方向に対して少なくとも横方向における集束も行うことができるように、ビームを集束する電磁界を上記偏向電磁界に更に重畳することが好ましい。
【００２８】
　また、個々の電磁界源部材は、開口部内において四重極よりも高次の電磁界成分も生成することが好ましい。これらの高次の電磁界は、ビーム路内の他の場所で生成されたビームの特定の収差成分を補正するために用いることができる。例えば、鏡像力場の曲率は、八重極を付与することにより操作することができる。３次非点収差は、五重極によって補正することができ、球面収差は、ビーム路に連続的に配置された２つの五重極電磁界によって補正することができる。
【００２９】
　ビームが櫛型レンズに進入する際にビームに既に存在する収差成分を補正する以外に、このような収差を、収差の「供給」が次のビーム路に生成された収差による同ビーム路における収差の減少をもたらすように櫛型レンズによって故意に生成することも可能である。
【００３０】
　本発明によると、このような粒子光学偏向装置は、少なくとも１つの荷電粒子ビームを用いて粒子に敏感な基板上にマスクに描かれたパターンを転写するためのリソグラフィーシステムにおいて用いられる。さらに、このような粒子光学偏向装置は、物体の粒子光学画像を形成するための電子顕微鏡システムにおいて用いられる。
【００３１】
　また、上記に説明したタイプの第１および第２の粒子光学偏向装置は、ビーム路において連続的に配置されており、特に、上記２つの粒子光学偏向装置のうちの第１の装置によって生じたビーム偏向は、第２の偏向装置により補正されるため、ビームは、第２の偏向装置を出た後、第１の偏向装置に進入する前と同じ方向に伸びるものの、これに対して平行にずれて伸びる。
【００３２】
　好ましくは、上記２つの偏向装置間のビーム路は、テレスコープ状のビーム路である。すなわち、物体点から放出されるビームは、そこから実質的に平行に伸び、画像点で実質的に鮮明に像形成している。上記偏向装置間の距離は、ビームの変位は変更されるが、ビームを用いて行われる像形成を変更することなく変更することができる。
【００３３】
　第４の局面によると、本発明は、ビーム変形装置によって複数の荷電粒子ビームに影響を及ぼすことに関し、上記ビームは、これらが放射線方向に対して横方向に向けられた第１の方向に沿って互いにずれてビーム変形装置に進入するようにビーム変形装置に供給される。その際、ビームは共通の空間領域に進入し、この領域においては、上記電磁界によって各ビームに対して異なる効果が得られるようにビームに影響が及ぼされるため、不均一な電界および／または磁界が存在している。本願の範囲において、ビーム変形装置は、１つまたはそれ以上の電磁界領域に分割することが可能な電磁界を付与する。しかし、上記電磁界がいくつかの電磁界領域に分割される際、電磁界の少なくとも１つの成分は、電磁界領域の数に対応する周期性を示す。本発明の本実施形態において、いくつかのビームが１つの共通の電磁界領域を介して誘導される場合、この１つの電磁界領域は、電磁界がビーム数に対応する空間的周期性を有する電磁界成分を示さない電磁界領域であるとして理解されるべきである。
【００３４】
　好ましくは、上記共通の空間領域における電磁界は、ビームに対してデフォーカス効果を有する四重極電界である。好ましくは、このデフォーカスは、ビーム変形装置がビーム列に対して発散レンズのように作用するように上記第１の方向に行われる。すなわち、複数のビームがビーム変形装置に、例えば互いに平行に進入する場合、これらのビームは、電界および／または磁界の影響を受けた後、ビーム方向に関する限り発散されている。その結果、個々のビーム自体において発散が生じてしまう。したがって、各ビームに別個の電磁界を形成し、ビームを上記第１の方向に再び平行化および集束する更なる集束装置を設けることが好ましい。
【００３５】
　ビーム変形装置は、上記に説明したような櫛型レンズとして構成することができる。
【００３６】
　しかし、四重極電界を生成する従来の磁界レンズなどの別の粒子光学装置によってビーム変形装置を設けることもできる。
【００３７】
　この点においても、本発明によると、上記粒子光学装置は、リソグラフィーシステムまたは顕微鏡システムにおいて用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
　以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００３９】
　以下に説明する実施の形態において、機能および構造が同一の部品については、できる限り同一の参照符号が付されている。したがって、特定の実施の形態の個々の部品の特徴を理解するためには、その他の実施の形態の記載を単に参照してもよい。
【００４０】
　図１に、本発明に関連して用いられるビーム変形装置１の破断斜視図を概略的に示す。
【００４１】
　同装置は、ｚ方向において互いに上下に配置された３つの開口部、すなわち、ｘ方向に細長い開口部５を含む底部の電極３、同じくｘ方向に細長い開口部９を含む最上部の電極７および２つの電極３と７との間に配置された櫛型レンズ１１を含む。櫛型レンズ１１は、ｘ方向に伸びる櫛型レンズ１１の中心軸１５の両側に配置された２列の指電極１３を含む。したがって、２列の櫛形電極１３は、電極３および７のそれぞれの開口部５と９の間の上下の空間の範囲を、この空間が同様に櫛型レンズ１１の開口部とみなされるようにｙ方向において規定している。
【００４２】
　２つの電極３および７ならびに指電極１３には、制御装置（図１に図示せず）によって電圧が供給されているため、電極３、７および１３の間に調整可能な電界を生成することができる。これらの電界は、ｘｙ面に対して横方向に向けられ、かつ電極３、７および櫛型レンズ１１の開口部を横切る荷電粒子ビームに作用する。電極３および７の面内の荷電粒子ビームの電圧と異なる電圧が電極３または７に印加されると、ビーム上にそれぞれ生じる電極３および７の効果は、円筒レンズの効果となる。図２ａに、このような電極３および７によって得られる電界線構成を概略的に示す。
【００４３】
　櫛型レンズ１１の指電極１３には、櫛型レンズ１１の開口部において四重極電界が発生するように電圧パターンを印加することができる。図２ｂに、このような四重極電界の電界線構成を概略的に示す。同図において、上記電界は、ｚ方向に伸び、かつ櫛型レンズ１１の縦軸１５と交差する対称軸１７を有している。
【００４４】
　この四重極電界に進入する負に帯電した粒子ビームは、ｘ方向に集束され、ｙ方向にデフォーカスされる。
【００４５】
　したがって、ビームが四重極電界の対称軸１７に沿ってビーム変形装置１に進入する際、ビーム全体が、図２ａに示す電極３および７によって付与される円筒レンズ電界の効果ならびに図２ｂに示す櫛型レンズ１１によって付与される四重極電界の効果を受ける。よって、ビームは、図２ａおよび図２ｂに示す電界構成の重畳の影響を受ける。円筒レンズ電界および四重極電界の強度がほぼ互いに調整される場合、ビームにもたらされる効果は、図２ｃにその電界線が概略的に示されている円形レンズ電界によってもたらされる効果と同様になる。
【００４６】
　したがって、電極３、７および１３に適切な電圧が印加されるならば、ビーム変形装置１を用いて荷電粒子ビームを集束することができる。
【００４７】
　これも図３の透視図に示されている。方形断面２３を有する荷電粒子ビーム２１は、対称軸１７に沿ってｚ方向にビーム変形装置１に進入する。ビーム変形装置は、２列の指電極１３を有する櫛型レンズ１１およびその下方に電極３を含む。電極３の下方には、ビーム２１が集束される物体面２５が配置されている。
【００４８】
　制御装置１０３は、指電極１３の列の間にある開口部において四重極電界が発生するようなような電圧パターンを指電極１３に与え、上記電界の構成は、図３において電位線３１によって示されている。四重極電界は、ビーム２１をｘ方向に集束し、これをｙ方向にデフォーカスする。したがって、ビームは、櫛型レンズ１１を通過した後、電極３の面内においてｙ方向に細長い菱形２７の断面形状となる。しかし、電極３は、ビーム２１を、これが最終的に物体面２５の小さな地点２９に集束されるようにｙ方向に集束する円筒レンズの効果をビーム２１に対して有する。
【００４９】
　図１においては、円筒レンズ電界を発生させるために、２つの電極３および７がそれぞれ設けられているが、図３においては、円筒レンズ電界を発生させるために、１つの電極３のみが設けられている。しかし、指電極の平均電圧を指電極の面内におけるビーム２１の電圧と異なる値に設定することにより、円筒レンズ電界を指電極１３によって付与することも可能である。したがって、概して、指電極１３は円筒レンズ電界を付与し、指電極１３の位置に依存した電圧変化により、該当する四重極電界が発生する。
【００５０】
　図４は、図３に示す荷電粒子ビームを集束するための動作モードとは異なる櫛型レンズ１１の動作モードを示している。図４において、指電極１３には、ｘ方向に向けられた実質的に均一な電界が２列の指電極１３の間の開口部において生成されるように制御装置（図４に図示せず）によって電圧が印加されている。図４に、この電界の電位線３１を概略的に示す。ｚ方向に向けられたビーム軸１７に沿って櫛型レンズ１１に進入する、方形断面２３を有する荷電粒子ビーム２１は、２列の指電極１３の間の開口部に形成された実質的に均一な電界によって角度αでｘ方向に偏向されており、ビームの断面２３は、実質的に変化しない。
【００５１】
　その結果、櫛型レンズ１１をビーム偏向装置として用いることができる。特に、ビーム２１を偏向する電界を、２列の指電極１３の間の開口部内のビーム２１の環境においてｘ方向に局部的に付与することができる。すなわち、電界を櫛型レンズ１１の全長に渡ってｘ方向に広げる必要がない。
【００５２】
　さらに、上記電極列間の開口部において図３に示す四重極電界が図４に示す均一な電界に重畳されるように指電極１３に電圧を印加することにより、図３および図４に示す動作モードを組み合わせることができる。これに応じて制御された櫛型レンズは、集束ビーム偏向装置の効果を有する。
【００５３】
　上記図１〜図４において、指電極１３は、粒子ビーム２１に効果を及ぼすための櫛型レンズ１１によって付与される電界の電界源部材としてそれぞれ機能している。
【００５４】
　しかし、この代わりに、粒子ビームに効果を及ぼすための櫛型レンズの開口部において磁界を付与することも可能である。図５に、このような櫛型レンズを実現したものを概略的に示す。同図に示される櫛型レンズ１１は、中心軸１５の両側においてｘ方向に伸びる２つのロッド部材３５およびロッド部材３５から中心軸１５の方向に突出する指部材３７の列を含む。指部材３７は互いに離間して配置されており、上記指部材は、中心軸１５に向かって配置された前面３９をそれぞれ含む。隣接する２つの指部材３７の間においては、ロッド部材３５の周囲に導電性ワイヤ製の巻線４１が巻きつけられている。これらの巻線のそれぞれに電流を供給するため、各巻線には制御装置（図５に図示せず）によって制御可能な電流源４３が設けられ、調整可能な強さの電流が各巻線４１に印加されている。そして、導電巻線４１は、特にロッド部材３５および指部材３７によって保持される磁界を生成する。図５において、巻線４１には、隣接する巻線４１がそれぞれ反対向きの磁界を生成するように電流パターンが印加されている。その結果、図５に概略的に示すような磁界構成が、磁界線４５によって櫛型レンズ１１の開口部において生成される。この磁界構成は、互いに離間した対称軸１７を介して互いに隣接して中心軸１５に沿って配置された複数の四重極電界の構成とほぼ同じである。
【００５５】
　ロッド部材３５および指部材３７を構成する材料は、好ましくは、例えばフェライト材料などの高透磁率材料である。磁界源部材を小型に製造するために、データ記憶ハードディスク用の書き取り／読み取りヘッドの製造に用いられている技術を利用することができる。
【００５６】
　図５に示す櫛型レンズは、本願による本発明の独立した局面を構成しているため、これに応じて構成されたビーム変形装置は、磁束体を支持する支持体のみをその特徴として含み、この支持体上では、コイルは支持体の長軸方向において離間して配置され、コイル間において磁界源部材がはり出している。２つの支持体を互いに離間して平行に設け、上記突出する磁界源部材を互いに対向させることが可能である。
【００５７】
　例えば指部材３７を金属化し、調整可能な電圧を印加することが可能な電極としてこれを設けることにより、櫛型磁界レンズと櫛型電界レンズを１つの構造的装置において組み合わせることもできる。そうすれば、２列の指部材の間の開口部において電界と磁界を重畳し、荷電粒子ビームに作用することが可能になる。
【００５８】
　図６は、櫛型レンズ１１および電極３を含むビーム変形装置１のさらなる動作モードを示している。図を簡略化するため、図６においては櫛型レンズ１１の指電極は図示せず、これらの指電極によって生成する電界のみをその等電位線３１によって示す。上記電界は、ｚ方向に伸びる対称軸１７を有する四重極電界である。図３とは異なり、対称軸１７にそってこの電界に進入するのは、１つのビームではない。代わりに、４つのビームがこの電界に進入し、各ビームは、ビームのｘ方向の距離が指電極面に向かって減少するようにｘｚ面内に伸びている。これらのビームは、中心軸１５上に配置され、かつ互いに離間してそこに配置された地点４９において面４７を横切る。
【００５９】
　ビーム２１は四重極電界の対称軸１７に沿って伸びていないので、これらのビームは、対称軸１７からの距離が大きくなるにつれて強度が増す偏向電界にさらされる。したがって、ビーム列のうちｘ方向において外側に配置された２つのビーム２１は、ビーム列の中間の２つのビーム２１よりも強く偏向される。電界の位置依存性および強度、ならびにビーム２１が面４７を横切る地点４９は、面４７の上方で収束されるビームが面４７の下方において互いに平行に伸びるように互いに調整される。したがって、櫛型レンズ１１は、ビーム２１に対して発散レンズの効果を有する。
【００６０】
　しかし、個々のビームを櫛型レンズに対して平行に供給し、ビームが互いに発散してレンズを出るようにすることも可能である。
【００６１】
　図７は、図６の変形例を示している。ここでもまた、電極３および櫛型レンズ１１は、ｚ方向において互いに上下に配置されている。櫛型レンズ１１の指電極１３には、指電極１３の列の間にある櫛型レンズ１１の開口部において四重極電界が形成されるように電圧が印加されている。図７に、櫛型レンズ１１のｘｙ方向におけるこの電界の等電位線３１を概略的に示す。図６とは異なり、このようにして形成されたビーム変形装置１に供給されているのは複数のビーム２１ではない。代わりに、１つのビーム２１が、これが櫛型レンズ１１の中心軸１５と交差し、かつこの中心軸１５に沿って距離ｍ分だけ平行に変位可能となるようにｚ軸に対して平行に向けられている。図７において、参照符号２１’は、ビームの最も左側の変位位置を示し、参照符号２１”は、ビームの最も右側の変位位置を示している。ビーム２１’は、四重極電界の対称軸１７の左側においてｘｙ面に衝突し、これによりビームは角度αで左側に偏向されるため、物体面２５の地点２９’に集束される。ビーム２１”は、ｘｙ面において対称軸１７の右側に衝突し、これに応じて右側に角度αで偏向されるため、物体面２５の地点２９”に集束される。２つの地点２９’と２９”との間の距離Ｍは、ビーム２１が上記装置１に進入する前に平行に変位される距離ｍよりもかなり大きい。したがって、入射ビームをｍ分だけわずかに変位させることにより、物体面２５の距離Ｍに沿ったかなり大きな領域を走査することが可能である。
【００６２】
　図８は、走査型電子顕微鏡装置５１を概略的に示している。同装置は、電子を放出するための複数のカソード５７、カソード５７から電子を引き出すためのアノード５９および複数の絞り開口６３を有する上記複数のビーム５５を整形するための開口絞り６１を含む複数の１次電子ビーム５５を発生させるための放射線源５３を含む。図８においては、３つの電子ビーム５５を発生させるための上記装置５１が示されている。しかし、同様に、単に２つまたは３つ以上のビームを発生させることも可能である。
【００６３】
　上記顕微鏡装置５１は、被検物体、例えば、半導体ウェーハ６７が配置された物体面２５に１次電子ビーム５５を集束するための対物レンズ装置６５をさらに含む。上記物体６７に向けられた１次電子ビーム５５（プローブビーム）は、同物体から２次電子６９を引き出す。この動きを、いくつかの例示的な軌道により示す。２次電子は、対物レンズ装置６５と物体６７との間に印加された適切な電界によって加速されてビーム７０に整形され、このビームは、対物レンズ装置を通過して開口絞り６１の下方に配置された検出器７３に衝突する。
【００６４】
　検出器７３と対物レンズ装置６５との間には、第１の偏向装置７５および第２の偏向装置７７が連続的に配置されている。偏向装置７５および７７は、各１次ビーム電子に対して一対の偏向電極７９および８０を含み、これらには、１次電子ビーム５５を偏向するための一対の電極７９および８０の間に電界を発生させるため、制御装置１０３によって電圧が印加されている。図８の左手側に示すビーム５５の場合、両偏向装置７５および７７の上記電極７９および８０には電圧が印加されていないため、左側の１次電子ビーム５５は偏向装置７５および７７をまっすぐに横切っている。
【００６５】
　図８の中央部に示す１次電子ビーム５５の場合、上部の偏向装置７５の電極７９および８０には、１次電子ビーム５５が、まず最初に、ある角度で右側に偏向されるように電圧が印加されている。下部の偏向装置７７の電極７９および８０には、１次電子ビーム５５が、偏向装置７７を通過後、対物レンズ装置６５に向かってｚ軸に対して再び平行に伸びるような角度で左側に偏向されるように逆の電圧が印加されている。したがって、２つの偏向装置７５および７７は、物体６７がプローブビームによって走査され得るように、物体面２５に集束された１次電子ビーム５５を同物体面において平行に変位させる働きをしている。
【００６６】
　対物レンズ装置６５は、図１〜図３を参照して説明したような１つのビーム変形装置１を有し、上部の電極７、下部の電極３およびこれらの間に配置された櫛型レンズ１１を含む。電極３および７ならびに櫛型レンズ１１は、ｘ方向においてコヒーレントであり、かつ全ての１次電子ビーム５５および２次電子ビーム７０が横切る開口部をそれぞれ含む。
【００６７】
　櫛型レンズ１１の指電極１３（図８において個々に図示せず）には、図３を参照して説明したような四重極電界が各１次電子ビーム５５に対して形成されるように、制御装置１０３によって電圧が供給されている。各１次電子ビームに対して付与されたこの四重極電界は、対物レンズ装置６５に進入する際に１次電子ビーム５５の主軸と一致する対称軸１７を有する。したがって、上記四重極電界は、電極３および７によって付与された円筒レンズ電界とともに、ビームに対して図３に示したような集束効果を有する。
【００６８】
　偏向装置７５および７７によって生じるビーム変位Ｍの大きさに関わらず、各１次電子ビーム５５を、これに割り当てられた櫛型レンズ１１の四重極電界において確実に実質的に中央に衝突させるために、制御装置１０３は、偏向装置７５および７７の偏向電極７９および８０を制御するとともに、対物レンズ装置６５の指電極に印加された電圧パターンをｘ方向に変位させる。したがって、図３を参照して上記に説明したような物体面２５における集束が実質的に確実に行われる。
【００６９】
　したがって、図８に示す顕微鏡装置５１によると、複数の１次電子ビーム５５を用いて同時に物体を走査し、それに割り当てられた２次電子信号を、それに割り当てられた検出器７３を用いて検出することができる。その結果、物体の電子顕微鏡像を得ることができる。
【００７０】
　図９に概略的に示す顕微鏡装置５１は、図８に示す顕微鏡装置５１に構造的に類似している。しかし、図８に示す顕微鏡装置５１と異なり、図９に示す顕微鏡装置５１は、共通の平行化装置８３を用いて各１次電子ビーム５５を平行化するビーム整形装置５３を含む。平行化装置８３もまた、図１および図３を参照して説明したようなビーム変形装置１を含み、これも対物レンズ装置６５のビーム変形装置に構造的に類似している。したがって、平行化装置８３は、上部および下部の電極７および３ならびにこれらの間に配置された櫛型レンズ１１を含み、これらのそれぞれには、全ての１次電子ビームが共通して通過するｘ方向に伸びる開口部が形成されている。平行化装置８３の櫛型レンズ１１は、グローカソード５７の電子放出域と一直線に並んだ対称軸１７に対する四重極電界を各１次電子ビーム５５に付与している。グローカソード５７によって発散的に放出された電子は、電気円筒レンズと四重極電界の複合効果によって平行化され、実質的に平行な１次電子ビーム５５を形成する。
【００７１】
　上記ビーム変形装置１の使用は、いくつかのビームを平行化するためにも有利である。なぜなら、各１次電子ビーム５５に対して別個に構成された複数の平行化レンズと異なり、個々の１次電子ビーム５５を短い距離をおいて互いに離間させることができるからである。さらに、所望のビーム軸およびビーム源ならびにグローカソード５７に対する個々のレンズ電界の調整を電気的に行うことができる。したがって、複数の別個の平行化レンズを機械的に調整する工程が不必要となる。
【００７２】
　図１０は、更なる顕微鏡装置５１を概略的に示している。複数の１次電子ビーム５５を生成するために、同装置もまた、複数の電子源５７および開口絞り６１を有する複数のビーム５５を整形するためのビーム整形装置５３を含む。被検物体６７が配置された物体面２５に１次電子ビーム５５を集束するための対物レンズ装置６５は、図１〜図３を参照して上記に説明したような２つのビーム変形装置１を含む。これらの２つのビーム変形装置は、物体に近接して配置されたビーム変形装置９３および物体に近接したビーム変形装置９３とビーム源装置５３との間に物体から離れて配置されたビーム変形装置９１である。ビーム変形装置９１および９３は、上部の電極７、下部の電極３およびこれらの間に配置された櫛型レンズ１１をそれぞれ含む。図１０においては、櫛型レンズ１１の指電極は詳細に図示されていない。
【００７３】
　物体から離れたビーム変形装置９１の櫛型レンズ１１の指電極には、各ビーム源５７と実質的に一直線に並んだ対称軸１７を有する四重極電界が各１次電子ビーム５５に付与されるように、制御装置（図１０に図示せず）によって電圧が印加されている。したがって、櫛型レンズ１１は、電極３および７により付与された円筒レンズ電界とともに、上記絞り５９の開口部から発散的に放出する１次電子ビーム５５に対して集束効果を有する。
【００７４】
　さらに、物体から離れたビーム変形装置９１の櫛型レンズ１１の指電極は、図４を参照して上記に説明したような対称軸１７を有する個々の四重極電界に偏向電界が重畳されるように制御されている。これらの偏向電界は、図１０の左手側に示すビームが右側に偏向され、図１０の中央のビームが偏向されず、かつ図１０の右手側に示すビームが左側に偏向され、その結果、１次電子ビーム５５がビーム変形装置９１を通過した後、集束されてｘｚ面において互いに集中するように、各１次電子ビーム５５に対して別々に調整される。
【００７５】
　物体に近接したビーム変形装置９３の櫛型レンズ１１の指電極には、図６を参照して上記において既に説明したような四重極電界が上記櫛型レンズの開口部において個々の１次電子ビーム５５に対して付与されるように、制御装置によって電圧が印加されている。四重極電界は、対称軸１７に対して実質的に対称である。図１０の中央に示す１次電子ビーム５５は、物体に近接したビーム変形装置９３に進入する前は、同装置の櫛型レンズ１１によって付与された四重極電界の対称軸１７と実質的に一直線に並んでいる。左側および右側の１次電子ビーム５５は、下部のビーム変形装置９３の櫛型レンズ１１のｘｙ面上において、対称軸１７の左側および右側にそれぞれ衝突し、図６の外側のビーム２１と同様に、同装置を通過後、全ての１次電子ビーム５５がｚ軸に対して再び実質的に平行に向けられ、地点２９において物体面２５に集束されるように、四重極電界によって偏向される。
【００７６】
　したがって、図１０に示す顕微鏡装置５１によると、複数の１次電子ビーム５５を検査中の物体６７に対して互いに極めて近くに隣接するように向けることができる。したがって、物体６７における１次電子ビーム５５の間の距離は、個々のビーム源５７に必要とされる構造的空間や１次電子ビーム５５の整形に必要とされる部品によって制限されない。
【００７７】
　共通の電界領域に付与された四重極電界は、個々のビームに対してｘ方向において若干のデフォーカス効果を有している。しかし、これは、しかるべき方向に向けられた四重極電界を、ビーム変形装置９３のデフォーカスを補正するようにビーム集束装置９１によって形成することにより補正することができる。
【００７８】
　図１０に示す電子顕微鏡層装置５１は、１次電子ビーム５５が物体面２５に集束される位置２９をｘ方向に変位させることも可能にする。この目的のため、まず、上記絞り５９と物体から離れたビーム変形装置９１との間には、上部の偏向装置７５および下部の偏向装置７７が設けられている。物体から離れたビーム変形装置９１により付与された四重極電界の対称軸１７に対して１次電子ビーム５５を平行に変位させるために、これらの偏向装置は顕微鏡装置５１の制御装置により制御可能になっている。これにより、図７を参照して説明したのと同様に１次電子ビームの偏向角度を調整することが可能となる。
【００７９】
　さらに、物体から離れたビーム変形装置９１によって付与される偏向電界（図４を参照）の強度は可変であるため、ここでもまた、物体から離れたビーム変形装置９１の偏向角度を個々の１次電子ビーム５５に対して調節することが可能である。
【００８０】
　したがって、一方においては偏向装置７５および７７が、他方においてはビーム変形装置９１が、物体から離れたビーム変形装置９１と物体に近接したビーム変形装置９３との間における上記ビーム５５の方向を変更する２つの独立した可能性を実用的範囲内において提供している。
【００８１】
　したがって、物体に近接したビーム変形装置９３の櫛型レンズ１１のｘｙ面を１次電子ビーム５５が横切る位置２９全体を、ｘ方向に変位させることができる。これらの位置の変位に応じて、物体に近接したビーム変形装置９３の櫛型レンズ１１の指電極に印加された電圧の電圧パターンが移動されるため、物体に近接したビーム変形装置９３の対称軸１７は同様に移動され、１次電子ビーム５５は、物体に近接したビーム変形装置９３から常に互いに実質的に平行に出て再び物体面に集束される。但し、同ビームは、図１０に示す位置２９に対して変位される。
【００８２】
　図１０は、物体に近接したビーム変形装置９３と被検物体６７との間に２次電子６９の引出し電界を付与するための電圧源９５も示している。さらに、図１０は、被検物体６７から放出する２次電子を集束し、これを物体に近接したビーム変形装置９３に実質的に分離した２次電子ビーム７０として進入させるための被検物体６７を貫通する磁界を形成するヘルムホルツコイル９７の装置を示している。物体に近接したビーム変形装置９３は、１次電子ビーム５５に対してと同様に、２次電子ビーム７０に対しても発散レンズのような働きをするため、２次電子ビーム７０は、物体に近接したビーム変形装置９３を横切った後、ｘｚ面に発散的に伸びる。
【００８３】
　物体から離れたビーム変形装置９１の電極３の下方には、位置敏感型電子検出器７３が配置されており、同検出器は、電極３のｘ方向に細長い開口部と一直線に並んだ１次電子ビーム５５を通過させるための開口部を含む。２次電子ビーム７０の断面は１次電子ビーム５５よりも大きいため、相当な強度の２次電子ビーム７０が、検出器９３に設けられた開口部の両側において同検出器に衝突する。
【００８４】
　図１１は、図１０の電子顕微鏡装置５１の位置敏感型ビーム検出器７３の細部を概略的に示している。同位置敏感型検出器は、電子に敏感な複数の表面素子１０１を含む。各表面素子１０１によって一体的に検出された電子強度は、制御装置１０３によって読み出される。表面素子１０１の列はｘ方向に伸びている。図１１において、検出器７３に衝突する２次電子ビームの強度Ｉは、ｘ方向に対して曲線１０５ｌ、１０５ｍおよび１０５ｒとして概略的に示されている。ここで、曲線１０５ｌは、図１０の左手側に示す１次電子ビームによって生じた２次電子強度、曲線１０５ｍは、図１０の中央に示す１次電子ビーム５５によって生じた２次電子強度、曲線１０５ｒは、図１０の右の１次電子ビーム５５によって生じた２次電子強度をそれぞれ示している。曲線１０５ｌ、１０５ｍおよび１０５ｒの形状から、異なる１次電子ビーム５５に割り当てることが可能な２次電子が電子検出器７３の実質的に分離可能な空間領域に衝突することは明らかである。
【００８５】
　したがって、制御装置１０３は、表面素子１０１を別個のグループ１０７ｌ、１０７ｍおよび１０７ｒとそれぞれ組み合わせ、グループ１０７ｌ、１０７ｍおよび１０７ｒは、それぞれが１次電子ビーム５５のうちの１つに明確に割り当てられている。各グループ１０７ｌ、１０７ｍおよび１０７ｒの個々の表面素子１０１によって検出された２次電子強度は、各１次電子ビームによって生じる２次電子強度を測定するために制御装置１０３によって加算される。
【００８６】
　これらの２次電子強度は、ライン１０４ｌ、１０４ｍおよび１０４を介して、例えば装置全体を制御するコンピュータなどの中央制御装置に上記制御装置によって供給される。その結果、多数の１次電子ビームが存在する場合においても、中央制御装置に送信されるデータ速度は、比較的小さい。中央制御装置は、制御ライン１０６を介して制御装置１０３を構成し、これにより、強度を組み合わせるべき検出部材１０１のグループを決定することができる。この構成は、１次電子ビームの変位に応じて行われる。この点において、特に、図１１においてグループ１０７ｌ、１０７ｍおよび１０７ｒに対して示されている検出部材１０１よりも少ない数の検出器を含む検出部材１０１のグループを組み合わせることも可能である。例えば、各２次電子ビーム７０に対して、強度が組み合わされたグループを２つもしくは３つまたはそれ以上設けることが可能である。組み合わされた強度値を中央制御装置に送信するために、別個のライン１０４を各グループに設けた後、中央制御装置において個々のグループの合計を得ることができる。
【００８７】
　図１０から、１次電子ビーム５５および１次電子ビーム５５が物体面２５に集束される位置２９が変位されるとともに、２次電子ビーム７０が検出器７３に衝突する領域も同様にｘ方向に変位されることは明らかである。
【００８８】
　図１１において、位置２９がｘ方向に変位された後に１次電子ビーム５５が検出器７３に衝突する際に生じた２次電子強度は、曲線１０５’ｌ、１０５’ｍおよび１０５’ｒとして示されている。これらは、曲線１０５ｌ、１０５ｍおよび１０５ｒに対してｘ方向に変位されている。この場合、制御装置１０３は、表面素子１０１とグループ１０７’ｌ、１０７’ｍおよび１０７’ｒのそれぞれとの組み合わせを、これらのグループが互いに実質的に分離し、かつ個々の１次電子ビーム５５に割り当てられた検出器７３上の領域を再び示すように変更する。そして、グループ１０７’ｌ、１０７’ｍおよび１０７’ｒの表面素子１０１によって検出された強度は、１次電子ビーム５５のうちの１つにそれぞれ割り当てられた２次電子強度に加算される。制御装置１０３は、物体面２５における１次電子ビーム５５の変位に応じて検出器７３の表面素子１０１の組み合わせを変更する。
【００８９】
　図８および図９に示す顕微鏡装置に設けられている別個の検出器の代わりに、１つまたはそれ以上の位置敏感型検出器を同装置において用いることもできる。この点に関し、２次電子強度の変位のために必要な場合、制御装置は、検出部材とグループとの組み合わせを変更することも可能である。
【００９０】
　図１２は、例えば図８、図９および図１０を参照して上記に説明したような顕微鏡装置の対物レンズ装置６５の変形例を示している。ここでも、上記装置６５は、１次電子ビーム５５を物体面の位置２９に集束する働きをする。
【００９１】
　しかし、対物レンズ装置６５は、図５を参照して上記に説明したような磁界を付与する櫛型レンズ１１を有するビーム変形装置１を含む。図８、図９および図１０に示す顕微鏡装置が、複数のビームが互いにｘ方向にずれて共通のｘｚ面内に伸びるように１次電子および２次電子ビームの両方の誘導装置を含む一方、図１２の櫛型レンズ１１によって付与される磁界は、ビームをｘｚ面の外へ変位させる。１次電子ビーム５５と２次電子ビーム７０の移動方向が反対であるため、１次電子ビーム５５と２次電子ビーム７０のこのようなｘｚ面の外への変位もまた反対となる。
【００９２】
　その結果、１次電子ビーム５５と２次電子ビーム７０を互いに分離することが可能となり、電子検出器７３を、１次電子ビーム５５がこれを横切るように設ける必要がなくなる。図８、図９および図１０に示す顕微鏡装置の検出器７３にこの目的で設けられる凹部は、検出される２次電子強度が低減する結果をもたらす。これは、同じく位置敏感型２次電子検出器７３を用いた図１２に示す実施の形態において解消される。この検出器を、１次電子ビーム５５のｘ方向の変位に応じて、図１１を参照して上記に説明したような方法とは異なる方法で領域およびグループと組み合せることも可能である。
【００９３】
　図１２を参照して説明した実施の形態の代わりに、１次電子ビームを２次電子ビームから分離するために、磁気によって動作する櫛型レンズを省略すること、かつ／または１次電子ビームが物体面２５に集束される位置２９の列に対して磁界線がほぼ平行に向けられた実質的に均一な磁界を代わりに設けることも可能である。
【００９４】
　図１３は、図８、図９および図１０を参照して説明した顕微鏡装置のビーム源装置の変形例を概略的に示している。図１３に示す放射線源装置５３は、２つの１次電子ビーム５５を生成するが、１次電子ビームの数を増加させてもよい。
【００９５】
　放射線源装置５３は、例えば半導体材料等によって構成されたｘｙ面に向けられたカソード板５７を含み、その上には、２つの略ピラミッド形の凸部１１２が先端をカソード板５７からｚ方向に下にして突出するように形成されている。カソード板５７の上方には、例えばレーザ１１５などの２つの概略的に示された放射線源が配置されている。ここから放射される光ビーム１１７は、光子による電界放出によって電子が凸部１１２に放射されるように、上方から凸部１１２に向けられている。カソード板５７のｚ方向の下方においては、ビーム整形用凹部６３を有するアノード板が配置されており、これらの円形の凹部６３は、凸部１１２とｚ方向において一直線上に並んでいる。カソード板５７とアノード板５９との間の電圧源１２１によって印加された電界は、レーザビーム１１７により照射されたカソード板５７の領域の凸部１１２から光子による電界放出によって電子を引き出し、１次電子ビーム５５を整形する。
【００９６】
　上記実施の形態において、櫛型レンズは、ビームを櫛型レンズの中心軸１５に向かって変位させる働きをしている。しかし、中心軸１５に対して横方向に向けられた櫛型レンズの指電極の対向する列の間に電界を設け、櫛型レンズの長軸方向、すなわち図１〜図１３のｙ方向に対して横方向にビームを変位させることも可能である。
【００９７】
　図１４は、リソグラフィーシステム１２１を概略的に示している。その構造に関する限り、同装置は図１０の顕微鏡装置に類似している。しかし、リソグラフィーシステム１２１は、図１３を参照して上記に説明したような電子源を放射線源装置５３において含む。レーザ１１５によって放射された光は、平行化レンズ１２３により集束され、カソード板５７の凸部１１２に向けられる。電子はそこで光子による電界放出によって引き出され、１次電子ビーム５５が生成される。図１０に示すグローカソード以外に、図１４に示すリソグラフィーシステムにおいては、電子源は迅速にオンに切り替えることが可能であるため、１次電子ビーム５５のオン／オフ切替も迅速に行うことができる。
【００９８】
　物体面２５には、粒子放射線に敏感なラッカー（レジスト）で被覆されたウェーハ１２５の表面が配置されている。上記粒子に敏感なラッカー上にパターンを書き込むために１次電子ビーム５５を物体面２５の端から端まで移動するため、ビーム偏向装置７５、７７、９１および９３は制御装置１０３によって制御される。この目的を達成するために、レーザ１１５も、制御装置１０３によって同様に制御され、必要に応じて上記ビーム５５のオン／オフ切替が行われる。
【００９９】
　図１４に示すリソグラフィーシステム１２１においては、図１０に示す顕微鏡装置に関連して既に説明したように、書込みビーム５５によって上記粒子に敏感なラッカーから引き出された２次電子を検出器７３を用いて検出することが可能である。これは、書込みビーム５５によるウェーハ１２５上へのパターンの書込みを監視するために有利となる。したがって、書込み工程の際に書き込まれたパターンをこのように直接的に監視する必要がない場合は、検出器７３および２次電子を誘導するための上記磁気コイル９７をリソグラフィーシステム１２１において省略することができる。
【０１００】
　図８、図９および図１０を参照して説明した顕微鏡装置および図１４を参照して説明したリソグラフィー装置においては、ビーム偏向装置７５および７７は、一対の偏向電極７９および８０によって形成されており、各１次電子ビーム５５に対して一対の偏向電極７９および８０が別々に設けられている。この代わりに、図４を参照して説明したような偏向電界が各１次電子ビーム５５の領域において存在するように指電極が制御されたビーム変形装置１によって各偏向装置７５および７７を置き換えることもできる。
【０１０１】
　図８、図９および図１０を参照して説明した顕微鏡装置および図１４を参照して説明したリソグラフィー装置においては、櫛型レンズ１１は、それぞれビーム変形装置において用いられており、各レンズは、その開口部において電界を付与している。しかし、この代わりに、図５を参照して説明したような磁界をその開口部において付与する櫛型レンズを用いることもできる。
【０１０２】
　図３、図４、図６および図７において、ビーム路および電界構成は簡略化して示されており、電界がｘｙ面に概略的に限定され、それに応じてビームはこの面において「曲がって」おり、かつ上記面外にまっすぐ伸びていることが示されている。しかし、実際には、電界は上記面に関してｚ方向に伸びている。したがって、ビームは曲がった形状ではなく、安定した曲線状に偏向する。
【０１０３】
　上記装置は電子ビームに関連しているが、これに限定されるものではなく、例えばイオンビームやミューオンビーム等のその他の荷電粒子ビームにも用いることができる。
【０１０４】
　上記２次電子は、１次ビームによって物体から引き出すことが可能な、あるいはこのような１次ビームによって物体に発生させることが可能なあらゆる種類の電子を含む。特に、本願の範囲において、「２次電子」という用語は、物体において反射され、かつ物体に完全に到達しない１次電子であるミラー電子、物体表面から放出され、かつ物体に向けられた１次電子と実質的に同じ運動エネルギーを有する電子である後方散乱電子およびより狭い意味での２次電子、すなわち物体から放射され、かつ物体に向けられた１次電子よりも低い運動エネルギーを有する電子もさらに包含する。さらに、本願の範囲における２次電子は、例えばイオンやその他の粒子を照射することによって物体から引き出される電子でもある。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の実施の形態において用いられる櫛型レンズの破断透視図。
【図２ａ】図１に示す櫛型レンズの電磁界構成の概略図。
【図２ｂ】図１に示す櫛型レンズの電磁界構成の概略図。
【図２ｃ】図１に示す櫛型レンズの電磁界構成の概略図。
【図３】ビームに対して集束効果を有する櫛型レンズを通る粒子ビーム路を概略的に示す破断透視図。
【図４】ビームに対してデフォーカス効果を有する櫛型レンズを通る粒子ビーム路を概略的に示す破断透視図。
【図５】開口部において磁界を生成する櫛型レンズの概略図。
【図６】櫛型レンズの発散レンズとしての機能を示す概略図。
【図７】図６に示す動作モードの変形における櫛型レンズの機能に関する概略図。
【図８】本発明の実施の形態による電子顕微鏡装置を示す図。
【図９】本発明の別の実施の形態による電子顕微鏡装置を示す図。
【図１０】本発明の更に別の実施の形態による電子顕微鏡装置を示す図。
【図１１】図１０に示す電子顕微鏡装置における検出器の機能を示す図。
【図１２】図１０による電子顕微鏡装置の変形例の詳細を示す図。
【図１３】図８、図９および図１０に示す電子顕微鏡装置において用いられる放射線源装置の変形例を示す図。
【図１４】本発明の実施の形態によるリソグラフィーシステムを示す図。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【外国語明細書】
2004134380000001.pdf