(57)【要約】　　　（修正有）【課題】歪み、エネルギー分散及び非点収差が少ないビームスプリッタの機能を備えた粒子光学装置を提供する。電子ビームが通るビーム経路が互いに離れている電子顕微鏡や電子リソグラフィーシステムを提供する。【解決手段】ビームスプリッタを通過する少なくとも１つの粒子ビームのために設けられた、場の強度が異なる磁界を有する、少なくとも３つのビーム操作領域を備えた粒子光学ビームスプリッタが開示されている。第１および第２のビームを適切な方向および角度に偏向させるための磁界領域をもたらす複数のサブコンポーネントからなる粒子光学装置である。該ビームスプリッタは、まず第１に、分散、非点収差および歪みを起こさない。【選択図】　図２
2004134386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面（５１）と３つの端子（２１、２７、４９）とを有するビームスプリッタ（２３）と、
　荷電粒子の第１のビーム（９）および第２のビーム（４７）を前記ビームスプリッタ（２３）に近づくように、また離れるように案内し、前記第１および第２のビームのうち一方（４７）は第１の端子（２７）を通って前記ビームスプリッタに入り、前記第１および第２のビームのうち他の一方（９）は前記第１の端子（２７）を通って前記ビームスプリッタ（２３）から出て行くようにしたビームガイドシステム（１９、３１、５１）とを含む、粒子光学配置であって、
　前記ビームスプリッタ（８）は、少なくとも２つのフィールド領域（６３0、６３1、６３2、６３3）を備え、略一定の強度を持つ磁界領域（Ｂ0、Ｂ1、Ｂ2、Ｂ3）が前記少なくとも２つのフィールド領域のそれぞれに設けられ、前記少なくとも２つのフィールド領域の内の少なくとも１つは、前記磁界を発生させるための電流コンダクタ（５５、５７）によって囲まれており、
　前記ビームスプリッタは、前記第１のビーム（９）のために、前記第１のビーム（９）が通過する、少なくとも３つの連続するビーム操作領域（６１1、６１02、６１2 、６１20、６１3）を備え、前記少なくとも３つのビーム操作領域のそれぞれは、前記少なくとも２つのフィールド領域のそれぞれ１つのフィールド領域の一部をなし、前記第１のビームのビーム経路に沿って、互いに直接隣接したビーム操作領域に異なる磁界が供給され、
　前記ビームスプリッタの主面上への映像を見たとき、前記第１のビームのビーム経路が、前記少なくとも１つの前記フィールド領域を囲む前記電流コンダクタと、第１および第２の交差位置において交差しており、
　前記ビームスプリッタおよび前記ビームガイドシステムは、それぞれの交差位置の両側の前記電流コンダクタの湾曲方向が同じになるように構成されている、
　粒子光学配置。
【請求項２】
前記ビームスプリッタの前記主面上への映像を見たとき、前記第１のビームのビーム経路が、それぞれのフィールド領域を囲む複数の電流コンダクタと、それぞれの交差位置において交差しており、全ての交差位置の両側における電流コンダクタの湾曲方向が同じである、請求項１に記載の粒子光学配置。
【請求項３】
前記電流コンダクタによって囲まれている前記少なくとも１つのフィールド領域（６３1、６３2、６３3）が、同じ湾曲方向で、かつ、前記電流コンダクタの湾曲方向が変化することなく、前記電流コンダクタによって完全に囲まれている、請求項１または２に記載の粒子光学配置。
【請求項４】
前記ビーム操作領域（６１02、６１03）の少なくとも１つが、前記磁界の場の強度が略ゼロとなる、前記ビームスプリッタ（２３）のフィールドフリーフィールド(field-free field)領域（６３0）である、請求項１から４のいずれか１項に記載の粒子光学配置。
【請求項５】
特に請求項１〜４のいずれか１項に記載の粒子光学配置であって、前記配置は、
　主面（５１）と３つの端子（２１、２７、４９）とを有するビームスプリッタ（２３）と、
　荷電粒子の第１のビーム（９）および第２のビーム（４７）を前記ビームスプリッタ（２３）に近づくように、また離れるように案内し、前記第１および第２のビームのうち一方（４７）は第１の端子（２７）を通って前記ビームスプリッタに入り、前記第１および第２のビームのうち他の一方（９）は前記第１の端子（２７）を通って前記ビームスプリッタ（２３）から出て行くようにしたビームガイドシステム（１９、３１、５１）とを含む、粒子光学配置であって、
　前記ビームスプリッタ（８）は、少なくとも２つのフィールド領域（６３0、６３1、６３2、６３3）を備え、略一定の強度を持つ磁界領域（Ｂ0、Ｂ1、Ｂ2、Ｂ3）が前記少なくとも２つのフィールド領域のそれぞれに設けられ、前記少なくとも２つのフィールド領域の内の少なくとも１つは、前記磁界を発生させるための電流コンダクタ（５５、５７）によって囲まれており、
前記ビームスプリッタは、前記第１のビーム（９）のために、前記第１のビーム（９）が通過する、少なくとも３つの連続するビーム操作領域（６１1、６１02、６１2 、６１20、６１3）を備え、前記少なくとも３つのビーム操作領域のそれぞれは、前記少なくとも２つのフィールド領域のそれぞれ１つのフィールド領域の一部をなし、前記第１のビームのビーム経路に沿って、互いに直接隣接したビーム操作領域に異なる磁界が供給され、
　少なくとも３つのフィールド領域は、前記フィールド領域において場の強度がゼロではない磁界を生成する、異なる電流コンダクタによってそれぞれ完全に囲まれている、粒子光学配置。
【請求項６】
３つのフィールド領域は、正確に、前記フィールド領域の場の強度がゼロではない磁界を生成する、異なる電流コンダクタによってそれぞれ完全に囲まれており、ビームスプリッタの上流および下流の第１のビームのビーム経路には偏向角度が２０度よりも大きい偏向磁界領域がない、請求項５に記載の粒子光学配置。
【請求項８】
特に請求項１〜７のいずれか１項に記載の粒子光学配置であって、前記配置は、
　主面（５１）と３つの端子（２１、２７、４９）とを有するビームスプリッタ（２３）と、
　荷電粒子の第１のビーム（９）および第２のビーム（４７）を前記ビームスプリッタ（２３）に近づくように、また離れるように案内し、前記第１および第２のビームのうち一方（４７）は第１の端子（２７）を通って前記ビームスプリッタに入り、前記第１および第２のビームのうち他の一方（９）は前記第１の端子（２７）を通って前記ビームスプリッタ（２３）から出て行くようにしたビームガイドシステム（１９、３１、５１）とを含む、粒子光学配置であって、
　前記ビームスプリッタ（８）は、少なくとも２つのフィールド領域（６３0、６３1、６３2、６３3）を備え、略一定の強度を持つ磁界領域（Ｂ0、Ｂ1、Ｂ2、Ｂ3）が前記少なくとも２つのフィールド領域のそれぞれに設けられ、前記少なくとも２つのフィールド領域の内の少なくとも１つは、前記磁界を発生させるための電流コンダクタ（５５、５７）によって囲まれており、
　前記ビームスプリッタは、前記第１のビーム（９）のために、前記第１のビーム（９）が通過する、少なくとも３つの連続するビーム操作領域（６１1、６１02、６１2 、６１20、６１3）を備え、前記少なくとも３つのビーム操作領域のそれぞれは、前記少なくとも２つのフィールド領域のそれぞれ１つのフィールド領域の一部をなし、前記第１のビームのビーム経路に沿って、互いに直接隣接したビーム操作領域に異なる磁界が供給され、
　前記ビーム操作領域（６１02、６１03）の少なくとも１つが、前記磁界の場の強度が略ゼロとなる前記フィールドフリーフィールド領域（６３0）であり、
　前記ビームスプリッタおよび前記ビームガイドシステムは、主面上への映像を見たとき、前記第１のビームが、前記フィールドフリーフィールド領域に入るときは、第１の角度（δ10、δ20）で電流コンダクタと交差し、前記フィールドフリーフィールド領域から出ていくときは、前記第１の角度とは異なる第２の角度（δ02、δ03）で電流コンダクタと交差する、粒子光学配置。
【請求項９】
前記ビームスプリッタ（２３ｂ）は、前記第１および第２のビームに対して略等しい偏向角を提供する、請求項１から８のいずれか１項に記載の粒子光学配置。
【請求項１０】
前記ビームスプリッタ（２３；２３ｂ）の前記ビーム操作領域が、前記ビームスプリッタの前記主面に対して垂直に伸びる対称面（６２；６２ｂ1）に対して対称に配置されている、請求項１から９のいずれか１項に記載の粒子光学配置。
【請求項１１】
特に、クレーム１から１０のいずれか１項に記載の、粒子光学装置であって、前記装置は、
　主面（５１）と３つの端子（２１、２７、４９）とを有するビームスプリッタ（２３）と、
　荷電粒子の第１のビーム（９）および第２のビーム（４７）をビームスプリッタ（２３）に近づくように、また離れるように案内し、前記第１および第２のビームのうち一方（４７）は第１の端子（２７）を通ってビームスプリッタに入り、前記第１および第２のビームのうち他の一方（９）は前記第１の端子（２７）を通って前記ビームスプリッタ（２３）から出て行くようにしたビームガイドシステム（１９、３１、５１）とを含む、粒子光学配置であって、
　前記ビームスプリッタ（８）は、少なくとも２つのフィールド領域（６３0、６３1、６３2、６３3）を備え、略一定の強度を持つ磁界領域（Ｂ0、Ｂ1、Ｂ2、Ｂ3）が前記少なくとも２つのフィールド領域のそれぞれに設けられ、前記少なくとも２つのフィールド領域の内の少なくとも１つは、前記磁界を発生させるための電流コンダクタ（５５、５７）によって囲まれており、
　前記ビームスプリッタは、前記第１のビーム（９）のために、前記第１のビーム（９）が通過する、少なくとも３つの連続するビーム操作領域（６１1、６１02、６１2 、６１20、６１3）を備え、前記少なくとも３つのビーム操作領域のそれぞれは、前記少なくとも２つのフィールド領域のそれぞれ１つのフィールド領域の一部をなし、前記第１のビームのビーム経路に沿って、互いに直接隣接したビーム操作領域に異なる磁界が供給され、
　前記ビームスプリッタ（２３ａ）および前記ビームガイドシステムは、前記少なくとも３つのビーム操作領域を通る第１のビームのビーム経路が、前記主面に対して垂直に方向付けられた軸（６５）に略対称となるように構成されている、粒子光学配置。
【請求項１２】
前記第１のビームは、前記第１の軸に沿って第１の端子を通って前記ビームスプリッタ（２３ａ）から出て行き、前記第１のビームは、第２の軸に沿って第２の端子を通って前記ビームスプリッタに入り、前記第１の軸は前記第２の軸に略重なる、請求項１１に記載の粒子光学配置。
【請求項１３】
少なくとも３つの連続するビーム操作領域の磁界が連続して反対方向に伸びている、請求項１１または１２に記載の粒子光学配置。
【請求項１４】
少なくとも前記第１のビームが、歪み、分散および非点収差の少なくとも１つが１次元的および２次元的の少なくとも１つにおいて実質的に生じない前記ビームスプリッタを通過するように、前記ビームスプリッタが構成されている、請求項１から１３のいずれか１項に記載の粒子光学配置。
【請求項１５】
前記ビームスプリッタ（２３；２３ａ；２３ｃ）が第２のビームに分散を起こさない、請求項１４に記載の粒子光学配置。
【請求項１６】
前記第２のビーム（４７ｂ；４７ｄ）が歪み、エネルギー分散および非点収差の少なくとも１つが実質的に生じない前記ビームスプリッタを通過するように、前記ビームスプリッタ（２３ｂ；２３ｄ）が構成されている、請求項１４に記載の粒子光学配置。
【請求項１７】
前記ビーム（２３ｂ）は、５つのビーム操作領域を備えており、それらは３つの異なるフィールド領域（６３ｂ0、６３ｂ1、６３ｂ2）の部分である、請求項１６に記載の粒子光学配置。
【請求項１８】
前記３つのフィールド領域のうち１つのフィールド領域（６３ｂ0）は、磁界の強度が略ゼロであるフィールドフリーフィールド領域である、請求項１７に記載の粒子光学配置。
【請求項１９】
前記３つのフィールド領域のそれぞれが電流コンダクタによって囲まれており、前記３つのフィールド領域が、中心フィールド領域（６３ｂ0）と、前記中心フィールド領域を囲む中間フィールド領域（６３ｂ1）と、前記中間フィールド領域を囲む外側フィールド領域（６３ｂ2）とで形成されている、請求項１７または１８に記載の粒子光学配置。
【請求項２０】
前記ビームスプリッタは、第１のビームと第２のビームが略同じ運動エネルギーを有しているとき、それらに対して異なる偏向角を提供する、請求項１６から１９のいずれか１項に記載の粒子光学配置。
【請求項２１】
前記ビームスプリッタは、第１のビームと第２のビームとが実質的に異なる運動エネルギーを有しているとき、それらに対して異なる偏向角を提供する、請求項１６から１９のいずれか１項に記載の粒子光学配置。
【請求項２２】
前記ビームガイドシステムは、ビームスプリッタ（２３ｂ）の下流に、前記第２のビーム（４７ｂ）のビーム経路に配置された分散部材（７１）をさらに備えており、前記分散部材は前記第２のビームを分散させる、請求項１６から２１のいずれか１項に記載の粒子光学配置。
【請求項２３】
前記第２のビームのビーム経路に配置された位置感度検出器（５３ｂ；５３ｃ；５３ｄ）をさらに含む、請求項１から２２のいずれか１項に記載の粒子光学配置。
【請求項２４】
前記ビームガイドシステムは、前記第１のビームを生成するための荷電粒子源（１１）を含む、請求項１から２３のいずれか１項に記載の粒子光学配置。
【請求項２５】
前記荷電粒子源（１）は、前記第１の端子を通ってビームスプリッタから出て行くとき、前記第１のビームの方向に対してある角度で方向付けられた方向に、第１のビームを形成する荷電粒子を放出する、請求項２４に記載の粒子光学配置。
【請求項２６】
前記ビームガイドシステムは、前記ビームスプリッタの前記第１の端子の下流の前記第１のビームのビーム経路内に配置された対物レンズシステム（７）を含み、前記対物レンズ配置の物体面（５）に第１のビームを集束させ、第２の電子を第２のビームとして前記物体面（５）の周りの領域からビームスプリッタの前記第１の端子へ案内する、請求項１から２５のいずれか１項に記載の粒子光学配置。
【請求項２７】
前記ビームガイドシステムは、前記ビームスプリッタ（２３ｃ）の前記第１の端子（２７ｃ）の下流の第２のビーム（９ｃ）の前記ビーム経路中に配置された対物レンズ配置（７ｃ）を含み、第２のビームを前記対物レンズ配置の物体面上に向け、第２の電子を第１のビーム（４７ｃ）として、前記ビームスプリッタの第１の端子の物体面の周りの領域から前記ビームスプリッタの前記第１の端子へ案内する、請求項１から２５のいずれか１項に記載の粒子光学配置。
【請求項２８】
請求項１から２７のいずれか１項に記載の粒子光学配置を含む粒子光学システムであって、前記ビームガイドシステムは荷電粒子源と、少なくとも１つの集束レンズとを含む、粒子光学システム。
【請求項２９】
前記システムが、物体を検査するための電子顕微鏡システムであって、少なくとも１つの集束レンズが、物体表面を位置づけるための物体面を備えた対物レンズを含む、請求項２８に記載の粒子光学システム。
【請求項３０】
前記システムが、パターンを物体上に転写するための電子リソグラフィーシステムであり、前記少なくとも１つの集束レンズが物体表面をそこに位置づけるための物体面を備えた対物レンズを含み、前記少なくとも１つの集束レンズはさらに、電子光学的に物体面の像を検出器に映像するための像映像レンズを含む、請求項２８に記載の粒子光学システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、粒子光学配置、およびそのような粒子光学配置を含む、電子顕微鏡システムや電子リソグラフィーシステム等の粒子光学システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
　物体を検査するための電子顕微鏡においては、１次電子ビームは物体に向けられ、物体から発散される２次電子は、２次電子ビームとして、検出器に向けられる。
【０００３】
　本願の範囲において、「２次電子」という語は、とりわけ、以下に述べるものを含む。
【０００４】
　・「ミラー電子」、すなわち、物体で反射し、完全には物体表面に到達しない１次電子、
　・「後方散乱電子」、すなわち、そのエネルギーが物体に向けられた１次電子のエネルギーと実質的に等しい、物体から放出された電子（弾性散乱電子）、および
　・「狭義の２次電子」、すなわち、その運動エネルギーが１次電子の運動エネルギーよりも実質的に低い、物体から放出された電子（非弾性散乱電子）。
【０００５】
　電子顕微鏡においては、１次電子ビームと２次電子ビームとを独立して操作することができるようにするために、１次電子ビームのビーム経路と２次電子ビームのビーム経路とを分離させる必要がある。したがって、１８０度反射させて操作する電子顕微鏡、すなわち、物体近くで１次電子ビームと２次電子ビームとが重なる電子顕微鏡においては、双方のビームは、ビームスプリッタの偏向場を通過しなければならない。ビームスプリッタによってもたらされるビームの偏向は、１次電子ビームと２次電子ビームに、歪み、エネルギー分散および非点収差を引き起こしうる。
【０００６】
　通過する荷電粒子のビームの歪み、エネルギー分散および非点収差が低いビームスプリッタを備えた粒子光学システムが、米国特許第５，３１９，２０７号より公知である。そのような有利な光学特徴を得るためには、ビームスプリッタを通過する１ビームについて、このビームのビーム経路中に、１つだけの磁界領域を設けるだけでは十分ではない。有利な光学特徴を得るために必要な補償を備えたビームは、少なくとも３つの続くビーム操作磁界領域を通過することが必要であろう。
【０００７】
　それでもなお、米国特許第５、３１９、２０７号より公知の磁性ビームスプリッタには、有利な光学特徴が得られるようにビームスプリッタを通るビーム経路を調節する際に所望の正確さを得るという点からは、いくつかの欠点がある。
【特許文献１】米国特許第５、３１９、２０７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
　したがって、本発明は、特に、歪みおよび／またはエネルギー分散および／または非点収差が少ないという点に関して、有利な光学特性を持つビームスプリッタの機能を備えた粒子光学配置を提供することを目的とする。
【０００９】
　さらに、本発明は、電子ビームが通るビーム経路が互いに離れている、電子顕微鏡システムや電子リソグラフィーシステム等の粒子光学システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
　第１の局面によれば、本発明はビームスプリッタと、荷電粒子の第１および第２のビームをビームスプリッタへ、およびビームスプリッタから案内するビームガイドシステムとを備えた粒子光学配置を提供する。
【００１１】
　ビームスプリッタは、以下により詳細に示すように、第１および第２のビームを適切な方向および角度に偏向させるための磁界領域を提供するための複数のサブコンポーネントを有する粒子光学コンポーネントである。
【００１２】
　ビームスプリッタは、３つの端子を持ち、それらには３つのあらかじめ定められた断面があり、そこから第１および第２のビームがビームスプリッタに入り、また出て行く。ビームガイドシステムは、第１および第２のビームを操作し、それらがそれぞれの端子に、あらかじめ定められた位置において、かつビームスプリッタに対してあらかじめ定められた方向で入るように操作する機能をもつ。さらに、ビームガイドシステムは、あらかじめ定められた受光位置およびあらかじめ定められた受光角度で、それぞれの端子において、ビームスプリッタを出て行く第１および第２のビームを受光し、その後ビームが所望の機能を果たすようにさらに操作してもよい。
【００１３】
　ビームスプリッタは、少なくとも２つのフィールド領域にそのコンポーネントが設けられ、実質的に一定の均一な強度の磁界が少なくとも２つのフィールド領域に提供され、少なくとも２つのフィールド領域のうちの少なくとも１つは、実質的に一定の強度の磁界を発生させるための電流コンダクタによって囲まれている。
【００１４】
　ビームスプリッタを通過する第１のビームのビーム経路は、ビーム経路が、少なくとも３つの、磁界の異なる、連続するビーム操作領域を通過するようになっている。この３つのビーム操作領域は、前記少なくとも２つのフィールド領域によって形成されている。
【００１５】
　ビームスプリッタの主面への映像を見たとき、第１のビームのビーム経路は、第１および第２の交差位置において少なくとも１つのフィールド領域を包囲する電流コンダクタと交差する。第１および第２の交差位置は、以下の特徴を有している。それぞれの交差位置の両側の電流コンダクタは同じ方向に湾曲している。このことは、電流コンダクタがそれに沿って伸びる湾曲部は、交差する位置の近くでは、湾曲方向が変化しないことを意味する。特に、交差位置は、そのような曲面の直線部分には位置しておらず、ここで、該曲面は異なる湾曲方向で直線部分の両端から更に伸びている。
【００１６】
　本発明者らは、上で引用された文献から公知の従来のビームスプリッタにおいては、直線部分の両端の反対方向の湾曲を持つ電流コンダクタの直線部分は、ビームスプリッタを通過する第１のビームの光学特性に不正確さをもたらす原因となることを認識した。
【００１７】
　交差位置が電流コンダクタの一部に位置付けられているとき、それが同じ湾曲方向で交差位置から伸びている場合、交差位置に近い領域内での電流コンダクタの位置をより正確に定義することができる。この結果、第１のビームに設けられたそれぞれのビーム操作領域をより正確に定義できる。そのようなより正確な定義は、交差位置が電流コンダクタの直線部分に位置付けられているときにも達成される。しかしながら、そのような直線部分の両端では、電流コンダクタはさらに、同じ湾曲方向で伸びている。
【００１８】
　一実施形態によれば、少なくとも１つのフィールド領域を囲む電流コンダクタは，少なくとも１つのフィールド領域の全周辺部の周りの湾曲方向が同じである。この実施形態は、同じ湾曲方向の湾曲部分の間に配置された電流コンダクタの直線部分を含んでもよい。
【００１９】
　一実施形態によれば、少なくとも１つのビーム操作領域は、そこに設けられた磁界の強度が略ゼロのフィールドフリーフィールド領域の一部をなす。そのような領域は、ビームスプリッタの設計者に更なる自由度を提供する、いわゆる浮遊領域であるとみなすことができる。
【００２０】
　さらに別の実施形態によれば、上記一般的な機能を有するビームスプリッタとビームガイドシステムとを備えた粒子光学配置を提供する。ビームスプリッタには少なくとも３つのフィールド領域が設けられ、それぞれは、場の強度が略一定でゼロではない磁界を生成する、完全に分離された電流コンダクタによって囲まれている。これによって、有利な光学特性が達成される粒子光学配置の設計を可能にする。
【００２１】
　本発明の更に別の局面によれば、上記一般的な機能を有するビームスプリッタとビームガイドシステムとを備えた粒子光学配置を提供する。少なくとも１つのビーム操作領域は、磁界の強度が略ゼロであるフィールドフリー領域の一部をなす。
【００２２】
　ビームスプリッタとビームガイドシステムは、ビームスプリッタの主面への映像を見た場合、第１のビームは電流コンダクタに対する様々な交差角度でフィールドフリー領域に入り、そこから出て行くように構成されている。この様々な角度によって、フィールドフリー領域がビームスプリッタのエネルギー分散を引き起こさない限り、ビームスプリッタは自由に設計できるようになる。
【００２３】
　一実施形態によれば、ビームスプリッタのビーム操作領域は、ビームスプリッタの平面に垂直に伸びる対称面に対して対称に配置されている。
【００２４】
　更に別の局面によれば、本発明は、上記一般的な機能を有するビームスプリッタとビームガイドシステムとを備えた粒子光学配置を提供する。ビームスプリッタおよびビームガイドシステムは、少なくとも３つのビーム操作領域を通る第１のビームのビーム経路がビームスプリッタの主面を通って垂直に伸びる軸に関して略対照的となるように構成される。
【００２５】
　第１のビームのそのような高度な対称性によって、歪みまたはエネルギー分散または非点収差等を低くした、比較的良好な光学特性が達成できる。
【００２６】
　一実施形態によれば、第１のビームは、ビームがビームスプリッタから出て行くのと略同じ軸に沿ったビームスプリッタに入る。
【００２７】
　ビーム操作領域に隣接した磁界は、反対方向に伸びることが好ましい。
【００２８】
　本発明の好ましい実施形態によれば、第１および第２のビームは、実質的に歪み、エネルギー分散、非点収差がないビームスプリッタを通過する。
【００２９】
　ここで、ビームスプリッタは、略一定の強度を持つ磁界を供給する３つのフィールド領域の一部である５つのビーム操作領域を備えていることが好ましい。その後、３つのフィールド領域のうちの１つのフィールド領域が、それぞれのビームに浮遊領域を提供するフィールドフリー領域であることが好ましい。
【００３０】
　好ましい実施形態によれば、３つのフィールド領域は、中間フィールド領域によって囲まれ、したがって外側フィールド領域によって囲まれている中心フィールドとして配置されることが好ましい。
【００３１】
　好ましい実施形態によれば、ビームガイドシステムは、ビームスプリッタの下流の第２のビームのビーム経路内に配置された分散部材を備えている。分散部材は第２のビームに分散を起こすものである。これによって、第２のビームに含有される荷電粒子の運動エネルギーの高解像度試験を可能にする。この目的のために、位置感度検出器が分散部材の下流に設けられていることが好ましい。
【００３２】
　さらに好ましい実施形態によれば、ビームガイドシステムは、第１のビームを生成するための荷電粒子源を含む。
【００３３】
　実施形態によれば、荷電粒子源は、第１の端子を通ってビームスプリッタを出て行くとき、第１のビームの方向に対して横方向に方向付けられた方向に第１のビームを生成するための荷電粒子を放出する。
【００３４】
　さらに好ましい実施形態によれば、ビームガイドシステムは、第１の端子の下流の第１のビームのビーム経路に配置された対物レンズ配置を含む。対物レンズ配置は、対物レンズ配置の物体面に第１のビームを集束させ、物体面の周りから発散される２次電子を第２のビームとして、ビームスプリッタの第１の端子へ案内するために設けられている。そのような配置は、走査電子顕微鏡タイプ（ＳＥＭ）の電子顕微鏡において有利に用いることができ、そこでは、第１のビームのために設けられたビームスプリッタの有利な光学特性によって、比較的小さな主電子ビームスポットを物体上に形成することを可能とする。小さな１次電子ビームスポットによって、高解像度のシステムが可能となる。
【００３５】
　一方、好ましい実施形態によれば、ビームガイドシステムは、ビームスプリッタの第１の端子の下流の第２のビームのビーム経路に配置することができ、そこでは、対物レンズ配置は、第２のビームを対物レンズ配置の物体面に向け、物体から発散される第２の電子を第１のビームとして、ビームスプリッタの第１の端子へ案内するために設けられている。そのような装置は、低エネルギー発散性顕微鏡タイプ（ＬＥＥＭ）の電子顕微鏡システムまたは第２の電子発散性顕微鏡タイプ（ＳＥＥＭ）の顕微鏡システムにおいて有利に使用される。物体面の大きなフィールドは、第２のビームによって供給される１次電子によって照明され、照明されたフィールドの第２の電子像は、２次元位置感度検出器上に結像される。ビームスプリッタによって提供される有利な光学特性によって、検出器によって検出された物体の高品質な電子−光学像の形成が可能となる。
【００３６】
　更に好ましい実施形態によれば、粒子光学配置は、リソグラフィー工程においてパターンを物体に転写するためのリソグラフィーシステムに用いられている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
　本発明の上記および他の有利な特徴を、下記の詳細な好ましい実施形態において、添付の図面を参照しながら明らかにする。
【００３８】
　図１は、電子顕微鏡システム１の対物レンズ配置７の物体面５に位置付けられた物体３を検査するためのＳＥＭタイプの電子顕微鏡システム１を示す。
【００３９】
　１次電子ビーム９は、図１の水平方向にビーム９を放出する電子源１１によって生成される。電子源１１の下流において、ビームを所望のエネルギーに加速するため、およびビームが１次電子ビーム経路の更に下流に位置付けられたコンポーネントを正確に通過することができるようにその方向と位置を調整するための、加速／偏向配置２が１次電子ビーム経路に配置されている。加速／偏向配置２の下流では、ビームがビーム管１３に入る。ビーム管１３の周りには集束レンズ１５および屈折計１７が配置されており、１次電子ビーム９の更なるビーム形状生成を行っている。ビーム管９の下流では、１次電子ビームが絞り１８を通過する。それは、絞り１９の下流に設けられた、更なるビーム管２１と組み合わせることによって、アインセルレンズ(Einzel-lens)の機能を果たすことができ、また、ビームスプリッタ２３に入る１次電子ビーム９のための入口端子を形成している。
【００４０】
　ビームスプリッタ２３は、３つの磁極片２５1、２５2、２５3を備えており、１次電子ビームがこの順序で通過する。磁極片２５1は、ビームを右へ偏向させ、磁極片２５2は、ビームを左へ偏向させ、磁極片２５3は、１次電子ビームを右へ偏向させる。それによって、１次電子ビームは、ビーム管２７を通ってビームスプリッタを出て行く時は、１次電子ビームが３つ全ての磁極片２５1、２５2、２５3の組合せによって、その方向に対して右に約９０度偏向されるように偏向され、ビームスプリッタ２３に入るときは、１次電子ビーム９のビーム経路が図１の垂直方向に下へ伸びるように偏向される。ビーム管２７は、１次電子ビーム９のために、ビームスプリッタ２３の出口端子を形成している。
【００４１】
　端子２７を通ってビームスプリッタを出た後、１次電子ビームは、対物レンズ配置９中を下に伸びるビーム管３１に入る前に、アインセルレンズ２９によって加速される。ビーム管３１に沿って、図１に模式的に示され、符号３２〜３６で示された、１次電子ビームが対物レンズ配置７に入る前に、それらを形状生成し、一直線に並べるための、複数のビーム形状生成電子光学素子、四重極素子および六重極素子が配列されている。
【００４２】
　対物レンズ配置７は、１次電子ビームのための集束磁界を供給する磁極片ギャップ４３を形成する磁極片４１を備えた磁気コイル３９を含む。対物レンズ配置７はさらに、ビーム管３１と物体３との間に、電界を供給する電極４５を含む。これらの電界は更に、１次電子ビームに対して集束効果を及ぼし、ビーム管３１と磁極片ギャップ４３を通る１次電子を高い運動エネルギーから低い運動エネルギーで減速させ、物体３に対する所望の着陸エネルギーが得られるようにしている。
【００４３】
　ビーム管１３、２１、２７、３１および電極１９、２９および４５に供給される電圧および物体３に供給される電圧は、コントローラ（図１に図示せず）によって個別に制御してもよい。そのような制御下において、１次電子ビームは、ビーム管１３およびその領域に配置されたビーム形成素子１５、１７、およびビーム管３１、ビーム形状生成素子（beam shaping element）３２〜３６およびその領域に配置された対物レンズ配置を高い運動エネルギーで通過することができ、ビームを形成する電子間のクーロン相互作用のそのような効果は、顕微鏡システム１の解像度を劣化させる効果を減少させることができる。さらに、１次電子がスプリッタ２３を通過するための運動エネルギーは、磁極片２５1、２５2、２５3を備えたビーム分割機能を行うのに好適なエネルギー、即ち、ビームスプリッタ２３の性能が最適化されるエネルギーに調整することができる。さらに、物体３の１次電子の着陸エネルギーは、そのような制御下においては、ユーザの需要に応じて調整および変更してもよい。
【００４４】
　物体３から発散される２次電子は、電極４５によって加速され、２次電子を平行にし、２次電子ビーム４７を形成する対物レンズ配置７に入る。２次電子ビーム４７のビーム経路は、ビーム管３１内のビーム形状生成素子３２〜３６を通過して、２次電子ビームのためのビームスプリッタ２３の入口端子を形成するビーム管２７を通過してビームスプリッタ２３に入る。２次電子ビームはその後、端子２７と対物レンズ配置の間の２次電子ビーム経路と重なる２次電子ビーム経路が１次電子ビーム経路から分離するように同じ方向から右方向に偏向させる磁極片２５3を通過する。２次電子ビームはその後、２次電子ビームのためのビームスプリッタ２３の出口端子を形成するビーム管４９に入る。ビーム管４９の下流には、２次電子ビームを検出器５３へ投影するためのレンズ配置５１が設けられている。
【００４５】
　図２は、ビームスプリッタ２３を通過する１次電子ビーム経路のより詳細な図であり、図３は、図２の線ＩＩＩ(ＩＩＩでビームスプリッタ２３を切った断面図である。
【００４６】
　ビームスプリッタ２３は主面５１を有しており、１次および２次電子ビーム９、４７がビームスプリッタを通過する。主面５１と対称的に、そこから一定の距離をおいて、溝５４が形成された磁極片プレート５３が存在する。主電流コンダクタ５５が溝５４に挿入されている。主電流コンダクタ５５は、電流源（図示せず）から励磁電流が供給され、磁極片プレート５３間のギャップ５６に磁界Ｂを供給する。さらに、補償電流コンダクタ５７が、ギャップに設けられた磁界Ｂの微調整を行うための溝５４に挿入されている。このため、主電流コンダクタ５４を励磁する電流源は、低精度の高い電流源としてもよい。また、補償コンダクタ５７を励磁する電流源は、高精度の低い電流源となるだろう。磁界Ｂは、高精度で所望の場の強度に調整すればよい。
【００４７】
　１次電子ビームは、ビームスプリッタ２３内の複数の磁界領域６３によって設けられた複数のビーム走査領域６１を通過する。溝５４に設けられた電流コンダクタの内部には、磁極片２５1によって設けられた磁界領域６１1を含む４つの異なるフィールド領域６３が存在する。同様に、磁極片２５2は、領域６３2を包囲するそれぞれの電流コンダクタの内部に磁界領域６３2を設けており、また、磁極片２５3は領域６３3を設けている。磁界領域６３0は、磁界領域６３1、６３2、６３3を規定する、閉じられた電流コンダクタの外側に設けられている。フィールドフリー領域６３0においては、場の強度が略ゼロの磁界が形成され、磁界領域６３1、６３2、６３3内においては、そこに供給された磁界が略均一な磁界であり、磁界領域６３1および６３3に設けられた磁界領域は略同じ、場の強度を持ち、図２の紙面に垂直な方向と同じ方向に方向付けられている。一方、フィールド領域６２2に設けられた磁界領域Ｂ2は、それと反対方向に方向付けられている。
【００４８】
　端子２１を通ってビームスプリッタ２３に入った後、１次電子ビーム９はまず、ビームスプリッタ２３のフィールドフリー領域６３0によって設けられたビーム操作領域６１01を通過する。実際、ビーム操作領域６１01はビームの方向を変化させず、ビームのための浮遊空間とみなすことができ、全く操作が行われない。しかしながら、本願の用語においては、そのような浮遊空間６１01も、ビーム操作領域とも称される。なぜなら、その長さおよびビームが隣接するフィールド操作領域の境界を通過する角度には自由度があり、ビームスプリッタの設計者がビームスプリッタ２３の所望の光学特性を得るために用いることができるからである。
【００４９】
　ビーム操作領域６１01を通過後、１次電子ビームは、磁界領域６３1によって設けられた通過ビーム操作領域６１1に入る。領域６１01と領域６１1の間の境界において、溝５４内の電流コンダクタは、ビーム経路に対して垂直に伸びる。ビーム操作領域６１1内において、１次電子ビームは、角度φ１、曲率半径ｒ１で偏向される。その後、１次電子ビームは、溝５４内の電流コンダクタの延長部に対する角度φ１０でビーム操作領域６１1を出て、長さｄ12の浮遊領域を形成するビーム操作領域６１02に入る。このビームは領域６１02を出て、領域６１02と６１2の間の境界の延長部に対する角度δ02で、フィールド領域６３2によって設けられたビーム操作領域６１2に入る。領域６１2においては、ビームは角度δ2、曲率半径ｒ２で左へ偏向される。その後ビームは、領域６１2を出て、フィールドフリー領域６３0によって設けられたビーム操作領域６１03に、領域６１2および６１03の間の境界の延長部の方向に対する角度δ20で入る。その後、ビームは領域６１03を出て、フィールドフリー領域６３3によって設けられたビーム操作領域６１3に、領域６１03および６１3の間の境界の延長部の方向に対する角度δ03で入る。ビーム操作領域６１3において、ビームは角度ψ３、曲率半径ｒ３で偏向される。その後、ビームは領域６１3を出て、フィールドフリー領域６３0によって設けられたビーム操作領域６１03に、領域６１3および６１03の間の境界の延長部の方向に対する角度δ30９０度で入る。ビーム操作領域６１03は、１次電子が出口端子２７を通ってビームスプリッタ２３を出る前に浮遊空間を提供する。
【００５０】
　図２に示されたパラメータの物理的値を、図２のビームスプリッタの実施形態のために下記表１に示す。
【００５１】
【表１】
2004134386.tif 000003
　上記パラメータからわかるように、ビームスプリッタ２３は、主面５１に対して横方向に方向づけられた対称面６１に対して高い対称性を有する。
【００５２】
　ビームスプリッタ２３は、１次電子ビーム経路にとって下記の有利な光学特性を備えるように設計できる。即ち、まず第１に、ビームスプリッタは、分散、非点収差および歪みがなく、ここで、これらの特性は、まず第１に、ビームスプリッタの上流（または下流）において１次電子ビーム中に形成された像もしくは中間像の位置の変化による影響を受けない。
【００５３】
　図２に示された各溝５４は、完全に凸形状、即ち、全く凹曲面部を持たない、そのそれぞれのフィールド領域６３を包囲する。溝の延長部の直線部分があるが、直線部分で曲率の変化が生じないように、そのような直線部分の端部には凸部が続いている。溝がそのように伸びていることによって、高精度に加工しうる内部側壁に近接もしくは連続して接触する溝内に電流コンダクタを位置付けることができる。したがって、電流コンダクタは、内部側壁の伸びに正確に追従し、それによって高精度に位置付けられる。したがって、その結果、それぞれの磁界領域６３およびビーム操作領域６１を正確に規定する。
【００５４】
　磁界領域６３1、６３2、６３3は、そこに供給されたゼロではない磁界を有するビームスプリッタ２３の磁界領域を偏向させるビームにすぎない。また、電子顕微鏡システム１は、ビームスプリッタ２３に含まれたものとは別の、いかなるビーム偏向磁界領域をも含まない。「更なるビーム偏向磁界領域」という語は、ビームに対して実質的な偏向角度を提供するために設けられた磁界領域を含むものとし、いくつかの他の目的のために、例えば，それぞれのビーム経路の微調整を可能とするために存在するだけのフィールド領域を含まないものとする。したがって、実質的な偏向角を提供するビーム偏向磁界領域とは、５度よりも大きい、特に１０度よりも大きい、特に１５度よりも大きい偏向角を提供する磁界領域とする。
【００５５】
　以下に、更なる実施形態について述べる。ここで、図１〜３に関して示した実施形態のコンポーネントと、機能的もしくは構造的に対応するコンポーネントには、同じ符号番号を付すが、区別するための文字を補足している。符号は明細書全体に付けられている。
【００５６】
　図４および５は、１次電子ビーム９ａのビーム経路と２次電子ビーム４７ａのビーム経路とを分離するためのビームスプリッタ２３ａを備えたＳＥＭ型の電子顕微鏡システム１ａのさらに別の実施形態を示す。ビームスプリッタ２３ａは、１次電子ビーム９ａに、４つの連続するビーム操作領域６１ａ1、６１ａ2、６１ａ3、６１ａ4を設けることによって、高い光学的性質を提供している。ビーム操作領域６１ａは、磁界領域６３ａ1、６３ａ2、６３ａ3、６３ａ4のそれぞれによって形成されており、それらは、磁界領域６３ａ内に磁界Ｂ1、Ｂ2、Ｂ3およびＢ4を生成するためのそれぞれの電流コンダクタを受ける各溝５４ａにそれぞれ囲まれている。フィールド領域６３ａ1の磁界はそれぞれビームスプリッタ２３ａの主面に対して横方向に位置づけられた、略均一の磁界である。直接隣接する磁界領域６３ａの磁界は反対方向に方向付けられている。
【００５７】
　ビーム操作領域６１ａ1は、１次電子ビームを角度φ１で左へ偏向させる。その後１次電子ビームは領域６１ａ1を出て、領域６１ａ1と６１ａ2の間の境界の方向に対する角度δ12で、隣接する領域６１ａ2に入る。ビーム操作領域６１ａ2は、１次電子ビームを角度φ２、曲率半径ｒ２で左へ偏向させる。１次電子ビームはその後、磁界領域６１ａ2を出て、角度δ23で隣接する領域６１ａ3に入る。その後１次電子ビームは、ビーム操作領域６１ａ3によって角度φ３で左へ偏向され、続いて、ビーム操作領域６１ａ4によって角度φ４で右へ偏向され、それによってビームスプリッタ２３ａを出るときの１次電子ビーム９ａの軸とビームスプリッタ２３ａへ入るときの１次電子ビーム９ａの軸とは共通の線となる。
【００５８】
　図５に示されたビームスプリッタ２３ａの実施形態の物理的パラメータを下記表２に示す。
【００５９】
【表２】
2004134386.tif 000004
　図５および表２から、ビームスプリッタ２３の配置がビームスプリッタ２３ａ主面に垂直に伸びる軸６５に対して反対対称であることがわかる。ビームスプリッタ２３の対称な配置によって、１次電子ビーム９ａに関して以下の光学特性が提供される。即ち、ビームスプリッタは、第一に、分散、非点収差および歪みがなく、これらの特性は、まず第１に、ビームスプリッタの上流（または下流）において１次電子ビーム中に形成された像もしくは中間像の位置の変化による影響を受けない。
【００６０】
　図１および２に示されたビームスプリッタと比較すると、ビームスプリッタ２３ａは、隣接する磁界領域６３ａ1、６３ａ2、６３ａ3、６３ａ4の内部／間に位置づけられる磁界領域を偏向させない実質的な浮遊領域を備えていない。その結果、設計に自由度がなくなる。これは、図１および図２のビームスプリッタに設けられた３つの領域ではなく、ビームスプリッタに４つの磁界領域を備えるように１つの磁界領域を追加することによって補償されている。
【００６１】
　さらに、電子顕微鏡システム１ａは容易に調整することができる。ビームスプリッタ２３ａとは別のコンポーネントの調整は、ビームスプリッタ２３ａ自体が調整されていないときに、すでに行うことが可能だからである。第１の領域６３ａが励磁されていない場合、１次電子ビームはビームスプリッタをすでに通過しているであろう。そして、例えば、その後対物レンズ配置を容易に調整することができる。
【００６２】
　図４はまた、物体３ａから発射される２次電子のビーム経路４７ａ1、４７ａ2および４７ａ3を示している。特に運動エネルギーの低い２次電子ビームは、ビームスプリッタ２３ａに到達するだけにして、２次電子ビームに形成しなくてもよい。それらは、対物レンズ配置７ａとビームスプリッタ２３ａの内部／間に位置づけられた検出器の検出位置５３ａ1に入射してもよい。中程度の運動エネルギーをもつ２次電子は、磁界部分６３ａ4によって右へ偏向され、それによって磁界部分６３ａ3とさらに相互作用することなく、ビームスプリッタを出ていく。検出器の位置感度検出位置５３ａ2は２次電子４７ａ2を検出するために設けられており、２次電子のエネルギー感度検出が位置感度検出器５３ａ2によって達成される。
【００６３】
　さらに高い運動エネルギーをもつ２次電子４７ａ3は、磁界部分６３ａ4によってある角度で右へ偏向される。その結果、それらは直接ビームスプリッタを出て、それらを左へ偏向させる、続く磁界部分６３ａ3に入らなくてもよい。それらはその後、それらを右へ偏向させる磁界部分６３ａ2、左へ偏向させる磁界部分６３ａ1へ入る。１次電子ビームのビーム経路とは異なり、２次電子ビーム４７ａ3のビーム経路は、軸６５に反対対称でないため、ビーム４７ａ3は、ビームスプリッタへ入る時と同じ軸に沿ってビームスプリッタから出て行かなくてもよい。更なる検出器部分５３ａ3が、検出のため２次電子ビーム４７ａ3がそこに入射するように配置されている。
【００６４】
　磁界領域６３ａ1、６３ａ2、６３ａ3および６３ａ4とは別に、ビームスプリッタ２３ａと電子顕微鏡システム１ａは、上で定義された実質的な偏向角を提供する更なる磁界領域を１次電子ビームのビーム経路中に含まない。
【００６５】
　ビームスプリッタ２３ｂを備えた更なる電子顕微鏡システム１ｂを図６、７および８に示す。ここでも、ビームスプリッタ２３ｂは、１次電子ビーム９ｂのビーム経路と２次電子ビーム４７ｂのビーム経路とを分離させるために設けられている。ビームスプリッタ２３ｂは、略均一で場の強度が略ゼロである磁界を供給する中心フィールドフリー磁界領域６３ｂ0を設けている。中心磁界領域６３ｂ0は、図６および７の紙面に対して横方向に方向づけられた略均一な磁界が設けられた中間磁界領域６３ｂ1によって囲まれている。さらに、中間磁界領域６３ｂ1は、中間フィールド領域６３ｂ1の磁界Ｂ１とは反対方向の略均一な磁界が供給される外側磁界領域６３ｂ2によって囲まれている。
【００６６】
　磁界領域６３ｂの配置は、図６および７の紙面に対して横方向に伸びる対称面６２ｂ1に対して略対称となり、ビームスプリッタ２３ｂの下流の１次電子ビームのビーム９ｂの経路内で略重なる。磁界領域６３ｂの配置はさらに、対称面６３ｂ2および６３ｂ3に対して部分的に対称性を有し、磁界領域６３ｂの一部のみが、部分的に対称性を有する対称面６３ｂ2および６３ｂ3に近接して対称に配置されている。
【００６７】
　１次電子ビームおよび２次電子ビームの双方はビームスプリッタ６３ｂによって類似の反対の角度で偏向される。その結果、ビームスプリッタ２３ｂは、１次電子ビーム９ｂおよび２次電子ビーム４７ｂの双方にとって有利な光学的特性をもつ。
【００６８】
　図７は、ビームスプリッタ２３ｂを通過するとき、１次電子ビーム９ｂおよび２次電子ビーム４７ｂのビーム経路において生じるエネルギー分散を示す。線９ｂ´、９ｂ´´、９ｂ´´´は、ビームスプリッタ内の、１次電子ビーム９ｂのエネルギー分散されたエネルギーを示す。ここでは、エネルギー分散ビーム経路は、１次電子ビーム９ｂが出口窓を通ってビームスプリッタ２３ｂから出て行く前に重なるため、ビームスプリッタを出て行く１次電子ビーム９ｂは実質的に非エネルギー分散ビームとなる。
【００６９】
　同様に、図７中の線４７ｂ´、４７ｂ´´、４７ｂ´´´は、２次電子ビーム４７ｂのエネルギー分散ビーム経路を示す。そこでは、２次電子ビーム４７ｂも、実質的にエネルギーを分散しないビームとして、そのそれぞれの端子を通ってビームスプリッタを出て行くように、磁界領域６３ｂが形成されている。
【００７０】
　ビームスプリッタ２３ｂの下流の２次電子ビーム４７ｂのそのような高い光学的性質によって、図８に模式的に示された２次電子ビーム４７ｂにおける高解像度のエネルギー分析が可能となる。電子顕微鏡システム１ｂの検出器５３ｂは、分散磁界領域７１および位置感度検出器７３を含み、それによって、２次電子ビーム４７ｂは、磁界領域７１によって分散され、図８において４７ｂ´、４７ｂ´´、４７ｂ´´´で示される、異なるエネルギーをもつ位置感度検出器７３に異なる位置で入射するエネルギー分散ビームとなる。そのため、２次電子ビーム４７ｂのエネルギースペクトルは、検出器７３によって検出される位置依存電子束とは無関係に分析してもよい。
【００７１】
　図８は、ビームスプリッタ２３ｂの磁界領域６３ｂの配置をより詳細に示す。１次電子ビーム９ｂはまず、外側磁界領域６３ｂ2によって形成されるビーム操作領域６１ｂ21を通過し、ビーム操作領域６１ｂ21において角度δ21、曲率半径ｒ２１で右へ偏向される。ビーム９ｂはその後、中間磁界領域６３ｂ1によって設けられたビーム操作領域６１ｂ11に、領域６１ｂ21と６１ｂ11の間の境界の延長部に対する角度δ21で入る。ビーム操作領域６１ｂ11において、ビームは角度φ11、曲率半径ｒ１１で左へ偏向される。ビームはその後、中心磁界領域６３ｂ0によって設けられたビーム操作領域６１ｂ0に、領域６１ｂ11と６１ｂ0の間の境界の延長部に対する角度δ10で入る。ビームはビーム操作領域６１ｂ0中に設けられた長さｄ0の浮遊領域を通過し、その後、中間磁界領域６３ｂ1によって形成されたビーム操作領域６１ｂ12に、領域６１ｂ21と６１ｂ11の間の境界に対する角度δ01で入る。１次電子ビームは、領域６１ｂ12において、角度δ12、曲率半径ｒ１２で偏向される。ビームはその後、外側磁界領域６３ｂ2によって設けられたビーム操作領域６１ｂ22に、領域６１ｂ12と６１ｂ22の間の境界に対する角度δ12で入る。ビームは、領域６１ｂ22において、角度φ２2で曲率半径ｒ２2で偏向され、対称面６１ｂ1上のビームスプリッタ２３ｂから出て行く。
【００７２】
　電子顕微鏡システム１ｂの実施形態の図８に示されたパラメータの物理的値を、下記表３に示す。
【００７３】
【表３】
2004134386.tif 000005
　ビームスプリッタ２３ｂを通過する２次電子ビーム４７ｂのビーム経路は、１次電子ビーム９ｂのそれに類似する。２次電子ビームは、ビームを右へ偏向させる外側磁界領域６３ｂ2によって設けられたビーム操作領域６１ｂ´21、ビームを左へ偏向させる中間磁界領域６３ｂ1によって設けられたビーム操作領域６１ｂ´11、中心磁界領域６３ｂ0によって設けられたビーム浮遊領域６１ｂ´0、ビームを左へ偏向させる中間磁界領域６１ｂ1によって設けられたビーム操作領域６１ｂ´12、およびビームを右へ偏向させる外側磁界領域６３ｂ2によって設けられたビーム操作領域６１ｂ´22を続けて通過する。
【００７４】
　１次電子ビームの経路または２次電子ビームの経路と、磁界領域６３ｂのあるものと別のものとを規定する電流コンダクタとの各相互作用は、電流コンダクタが湾曲方向の変化を示さない、それぞれの電流コンダクタの交差位置で行われる。特に、中間磁界領域６１ｂ2を包囲する電流コンダクタの湾曲方向の変化は、交差位置から遠い電流コンダクタに沿って生じる。各交差位置の両側の領域において、電流コンダクタは凹状に湾曲しているため、それぞれの湾曲中心は中間磁界領域６３ｂ1から離れて外側に位置づけられる。
【００７５】
　尚、磁界領域６３ｂ2、６３ｂ1および６３ｂ0（実質的にゼロの磁界がそこに囲まれるように電流コンダクタによって囲まれた磁界領域）とは別に、ビームスプリッタ２３ｂと電子顕微鏡システム１ｂは、磁界領域が上で定義された実質的な偏向角を提供する１次電子ビームのビーム経路中に、別の磁界領域を何も含まない。
【００７６】
　図９は、ＬＥＥＭタイプの電子顕微鏡システム１ｃの一実施形態を示す。電子顕微鏡システム１ｃは、１次電子ビーム９ｃのビーム経路と２次電子ビーム４７ｃの電子経路とを分離するビームスプリッタ２３ｃを含む。ビームスプリッタ２３ｃは、上記図１および２に関連して示されたビームスプリッタの構成と類似の構成を持つ。しかしながら、ビームスプリッタ２３ｃは、２次電子ビームに高品質の光学特性を提供する。それによって、２次電子ビームは続いて、それぞれ異なる磁界領域６３ｃ1、６３ｃ2、６３ｃ3によって設けられ、無磁界領域(magnetic field-free region)６３ｃ0によって設けられたそれぞれの浮遊領域６１ｃ01および６１ｃ02によって互いに分離された、ビーム操作領域６１ｃ1、６１ｃ2、６１ｃ3を通過する。
【００７７】
　このような高品質のビームスプリッタによって、２次元的位置感度２次電子検出器５３ｃの電子感度検出表面上に物体面５ｃを結像することが可能となる。その結果、検出器５３ｃは、その表面が、同時に、１次電子ビーム９ｃを走査することなく、物体面５ｃに重ねられた物体３ｃの拡大領域の電子光学画像を検出してもよい。
【００７８】
　電子顕微鏡システム１ｃにおいては、１次電子ビーム９ｃは、物体３ｃ上の拡大された領域を照明する。物体３ｃの十分な照明を１次電子ビーム９ｃによって行うため、ビームスプリッタは、２次電子ビーム４７ｃに提供される光学特性と比較すると、実質的に劣る光学特性を１次電子ビーム９ｃに提供する。
【００７９】
　磁界領域６３ｃ1、６３ｃ2および６３ｃ3とは別に、ビームスプリッタ２３ｃと電子顕微鏡システム１ｃは、上で定義された実質的な偏向角度を提供する２次電子ビーム４７ｃのビーム経路中に更なる磁界領域を含まない。
【００８０】
　図１０は、書き込みビーム９ｄを生成する電子ビーム源１１ｄを含む電子リソグラフィーシステム１ｄを示す。書き込みビーム９ｄは、コリメートオプティクス(collimating optics)によって平行光にされ、対物レンズ配置７ｄの物体面５ｄに配置されたウエハ３ｄ上に、書き込みビーム９ｄによって結像されるパターンが形成された焦点板７１に入射する。焦点板７１は、ウエハ上に結像されるパターンを表すための、散乱マスクもしくはステンシルマスクもしくは、いくつかの他のタイプのマスクを備えていてもよい。
【００８１】
　リソグラフィーシステム１ｄはさらに位置感度検出器５３ｄを含む。その上に物体３ｄの領域が電子光学的に結像され、焦点板７１によって形成されたパターンが結像される。そのような検出器への結像は、物体３ｄから発散される２次電子ビーム４７ｄによって行われる。したがって、書き込みビーム９ｄの電子は、電子露出に対して感度のあるレジストが塗布されたウエハ３ｄ上にパターンを結像する機能を果たす。それによってレジストは更なるリソグラフィーステップにおいて現像できる。さらに、書き込みビームの電子は、ＬＥＥＭタイプの顕微鏡内で１次電子の機能を果たす。すなわち、それらはレジストもしくはウエハの深い層に２次電子を生成し、それは検出器上にレジストを結像するために使用される。
【００８２】
　リソグラフィーシステム１ｄによれば、検出器５３ｄによって受け取られた電子像を分析することによって、ウエハ３ｄ上に書き込まれたパターンの質を直接検出することができる。検出器によって検出された像を分析することによって、露出プロセスのリアルタイムでのコントロールが可能となる。
【００８３】
　システム１ｄにおいては、書き込みビーム９ｄと２次電子ビーム４７ｄの双方の光学的質への需要がかなり高い。書き込みビームは、焦点板によってウエハ３ｄ上に形成されたパターンの略正確な像を投影しなければならず、また、２次電子ビームはしたがって、略正確な２次電子像を検出器５３ｄに提供しなければならないためである。書き込み電子ビームのビーム経路と２次電子ビームのビーム経路を分離するためのビームスプリッタは、図１に示された書き込み電子ビーム９ｄおよび図９に示されたビーム４７ｄの構成と類似の構成をもつ。
【００８４】
　ビームスプリッタ２３ｄは、磁界フリー領域６３ｄ0と、磁界領域６３ｄ1、６３ｄ2、６３ｄ3とを、書き込みビームのビーム経路にこの順で含み、ここでフィールド領域６３ｄ3および更なるフィールド領域６３ｄ4および６３ｄ5が２次電子ビーム４７ｄのビーム経路にこの順で含む。書き込み電子ビーム９ｄは、磁界領域６３ｄ1において、角度φ１、曲率半径ｒ１で右に偏向され、磁界領域６３ｄ2において、角度φ２、曲率半径ｒ２で左に偏向され、磁界領域６３ｄ3において、角度φ３、曲率半径ｒ３で右に偏向される。長さｄ12およびｄ23の浮遊領域が領域６３ｄ1と６３ｄ2の間および領域６３ｄ2と６３ｄ3の間にそれぞれ形成される。
【００８５】
　２次電子ビームは、磁界領域６３ｄ3において、角度φ´３、曲率半径ｒ´３で右に偏向され、磁界領域６３ｄ2内において、角度φ２、曲率半径ｒ２で左に偏向され、磁界領域６３ｄ4において、角度φ４、曲率半径ｒ４で左に偏向され、磁界領域６３ｄ5において、角度φ５、曲率半径ｒ５で右に偏向される。長さｄ34およびｄ34の浮遊領域が領域６３ｄ3と６３ｄ4の間および６３ｄ4と６３ｄ5の間にそれぞれ形成される。
【００８６】
　図１１に示されたビームスプリッタ２３ｄの物理的特性の値を下記表４に示す。
【００８７】
【表４】
2004134386.tif 000006
　磁界領域６３ｄ1、６３ｄ2、６３ｄ3、６３ｄ4および６３ｄ5とは別に、ビームスプリッタ２３ｄとリソグラフィーシステム１ｄは、実質的な偏向角を書き込み電子ビーム９ｄおよび２次電子ビーム４７ｄに供給する更なる磁界領域を含まない。
【００８８】
　要約すれば、本発明は、ビームスプリッタの機能を果たす粒子光学装置ならびにそのようなビームスプリッタを備えた電子顕微鏡を提供する。該ビームスプリッタは、少なくとも第１の電子ビームを実質的に分散なく、非点収差なく、照明すべき物体、またはそこから離れて検出器に向ける。そうすることによって、それを反対方向に案内された２次電子ビームから分離させる。
【００８９】
　したがって、本発明は、最も実用的かつ好ましい実施形態と思われる形態でここに説明したが、本発明の範囲内において、そこから逸脱することができると認められる。したがって、ここに開示された詳細に限定されず、あらゆる全ての等価な方法および装置を含むように請求項の全範囲を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】有利な光学特性を一次電子ビーム経路に提供するためのビームスプリッタを備えたＳＥＭタイプの電子顕微鏡を模式的に示す図である。
【図２】図１に示されたビームスプリッタの磁界領域の配置の詳細を模式的に示す図である。
【図３】ビームスプリッタのフィールド領域の、図２の直線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図を模式的に示す図である。
【図４】ビームスプリッタを備えたＳＥＭタイプの電子顕微鏡を模式的に示す図である。
【図５】図４に示されたビームスプリッタの磁界領域の配置の詳細を模式的に示す図である。
【図６】１次および２次電子ビーム経路間を対称にする、ビームスプリッタを備えたＳＥＭタイプの電子顕微鏡を模式的に示す図である。
【図７】図６に示されたビームスプリッタの磁界領域の配置の詳細を模式的に示す図である。
【図８】図６および７に記載の電子顕微鏡の変形例の詳細を模式的に示す図である。
【図９】２次電子ビーム経路に対して、有利な光学特性を提供するためのビームスプリッタを備えたＬＥＥＭタイプの電子顕微鏡を模式的に示す図である。
【図１０】書き込み電子ビームに対して、有利な光学特性を提供するためのビームスプリッタを備えたリソグラフィー装置を模式的に示す図である。
【図１１】図１０に示されたビームスプリッタの磁界領域の配置の詳細を模式的に示す図である。
【図１】
2004134386.tif 000007
【図２】
2004134386.tif 000008
【図３】
2004134386.tif 000009
【図４】
2004134386.tif 000010
【図５】
2004134386.tif 000011
【図６】
2004134386.tif 000012
【図７】
2004134386.tif 000013
【図８】
2004134386.tif 000014
【図９】
2004134386.tif 000015
【図１０】
2004134386.tif 000016
【図１１】
2004134386.tif 000017
【外国語明細書】
2004134386000001.pdf