(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発散する荷電粒子ビームを発生させるための荷電粒子源と、
この発散する荷電粒子ビームを屈折させるための集束手段と、
複数のレンズを有し、前記荷電粒子源と、前記集束手段との間に位置されているレンズアレイとを具備し、前記集束手段は、実質的に平行な複数の荷電粒子小ビームを発生させるために、発散する荷電粒子ビームを実質的に平行な荷電粒子ビームに屈折させるように設定されている、複数の荷電粒子小ビームを生成させるための装置。
【請求項２】
前記荷電粒子源は、前記集束手段の焦平面に配置されている請求項１に係る装置。
【請求項３】
前記荷電粒子ビームを複数の荷電粒子小ビームに分割するための分割手段がさらに設けられている請求項１に係る装置。
【請求項４】
前記分割手段は、空間フィルタを有する請求項３に係る装置。
【請求項５】
前記分割手段は、開口アレイを有する請求項４に係る装置。
【請求項６】
前記空間フィルタは、前記発散させる荷電粒子ビームを複数の荷電粒子小ビームに分割するように、前記荷電粒子源と、前記レンズアレイとの間に位置されている請求項４に係る装置。
【請求項７】
前記空間フィルタは、前記粒子源に対して凹である請求項５に係る装置。
【請求項８】
前記空間フィルタの曲率は、前記荷電粒子ビームの起点に実質的に位置する焦点を有している請求項７に係る装置。
【請求項９】
前記レンズアレイは、前記粒子源に対して凹である請求項１に係る装置。
【請求項１０】
前記レンズアレイの曲率は、前記荷電粒子ビームの起点に実質的に位置している焦点を有している請求項９に係る装置。
【請求項１１】
前記分割手段は、各レンズに個々の小ビームを供給するように、前記レンズアレイと一列に整列されている請求項３に係る装置。
【請求項１２】
前記レンズアレイは、開口部プレートと、この開口部プレートから離れたところで、この開口部プレートと実質的に平行に、等ポテンシャル面を、この開口プレートのポテンシャルとは異なるポテンシャルで規定するための手段とを有する請求項１に係る装置。
【請求項１３】
前記開口プレートは、電気伝導性の表面と、この表面の静電ポテンシャルを規定するための手段とを有している請求項１２に係る装置。
【請求項１４】
前記等ポテンシャル面を規定するための手段は、小ビームの各々の位置で貫通した孔、特に、前記荷電粒子ビームの光軸に中心を有する円形の孔、を備えたプレートを有する請求項１２に係る装置。
【請求項１５】
前記等ポテンシャル面を規定するための手段は、前記粒子源と、前記レンズアレイとの間に位置されている請求項１２に係る装置。
【請求項１６】
前記等ポテンシャル面を規定するための手段は、集束素子のアレイと、前記集束手段との間に位置されている請求項１２に係る装置。
【請求項１７】
前記集束手段は、前記小ビームと一列に整列されている複数のデフレクタを備えた少なくとも１つのデフレクタアレイを有し、また、この集束手段は、前記デフレクタアレイの異なるデフレクタに異なる電圧を印加するためのコントローラをさらに有する請求項１に係る装置。
【請求項１８】
前記コントローラは、小ビームを偏向するように前記デフレクタアレイの各デフレクタに電圧を印加するように設定されており、このコントローラは、各々のデフレクタに前記ビームの光軸に対するデフレクタの距離に比例する偏向効果を及ぼさせるように、電圧を設定するように構成されている請求項１７に係る装置。
【請求項１９】
前記コントローラは、小ビームを偏向するように前記デフレクタアレイの各デフレクタに電圧を印加するように設定されており、このコントローラは、各々のデフレクタに前記集束手段のさらなる集束装置の収差を補償するように十分な偏向効果を及ぼさせるように、電圧を設定するように構成されている請求項１７に係る装置。
【請求項２０】
前記集束手段は、静電レンズである請求項１に係る装置。
【請求項２１】
前記レンズアレイは、前記静電レンズに第１の電極を与えている端部プレートを有している請求項２０に係る装置。
【請求項２２】
前記静電レンズを実質的に球面収差なしで動作させるために前記静電レンズの電極に電圧を印加するための第２のコントローラがさらに設けられている請求項２１に係る装置。
【請求項２３】
前記荷電粒子ビームは、イオンビームである請求項１に係る装置。
【請求項２４】
発散する荷電粒子ビームを発生させるための荷電粒子源と、
前記発散する荷電粒子ビームを屈折させるための集束手段と、
複数のレンズを有し、また、前記荷電粒子源と、前記集束手段との間に位置されているレンズアレイとを具備し、前記集束手段は、複数の実質的に平行な荷電粒子小ビームを発生させるように、発散する荷電粒子ビームを実質的に平行な荷電粒子ビームに屈折させるように設定されている、複数の荷電粒子小ビームを発生させるための装置を有する荷電粒子ビーム顕微鏡使用システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の荷電粒子の小ビーム（beamlet）を発生させるための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
荷電粒子の複数のビームは、リソグラフィや顕微鏡使用システムのような様々なシステムにおいて使用されている。これらのシステムのいくつかは、後で複数の小ビームに分割される１つのビームを発生させる単一のビーム源を用いている。これらのシステムで使用されている荷電粒子源は、所定の開き角度(opening angle)の荷電粒子のビーム、すなわち発散するビーム、を放射している。この発散するビームは、しばしば、コリメートされる、すなわち、平行なビームに変形される、必要がある。ほとんどの応用において、１つのレンズまたはレンズ集合体が、放射された前記発散するビームを屈折させるように用いられている。
【０００３】
しかしながら、荷電粒子の小ビームの角度の変更は、いわゆる色収差のために正確には定義されていない。結果として、ターゲットに露光されるまたは結像される小ビームのスポットのサイズは、また、増加している。
【０００４】
ＧＢ２３４０９９１と、ＵＳ−５８３４７８３と、ＵＳ−５９０５２６７と、ＵＳ−５９８１９５４と、ＵＳ−６１２４５９９と、ＵＳ−６１３７１１３と、ＵＳ−６１６６３８７と、ＵＳ−６２７４８７７と、Ｔｈｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｂ１８  （６）３０６１ページから３０６６ページにおいて、複数の荷電粒子ビームリソグラフィシステムが、開示されている。これらシステムは、発散するビームの平行ビームへの屈折のためのレンズ集合体を有している。屈折の後、ビームは、アレイの開口部を用いて複数の小ビームへと分離されている。これらのリソグラフィシステムにおいて、前記複数の開口部の像は、露光される表面に投影されている。前記スポットのサイズを減少するために、この像は、ファクタ２００だけ減少される。前記収差は、このシステムの最後のレンズの収差に支配され、コリメーション集合体の収差には支配されない。しかしながら、これらの収差は、このシステムのパフォーマンスに影響することになる。
【０００５】
このようなシステムのレンズ集合体は、色収差Δβ＝Ｃ・ΔＥ／Ｅ・βを有する。ここで、βは、前記レンズ集合体の法線に関しての入射線の角度で、Ｅは、入射荷電粒子のエネルギである。もし、Δβが、ビームの固有の角度に類似するならば、色収差は、スポットのサイズに寄与している。このスポットは、プロセスされる対象、すなわち、レジストを有するウェーハ、に形成されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、比較的良く規定された小ビームを発生させるように、複数の小ビームを発生させるための装置を改良することである。
【０００７】
本発明のさらなる目的は、複数の小ビームを発生させるための装置における小ビームのぼやけた状態を減少することである。
【０００８】
本発明のさらなる目的は、複数の小ビームを発生させるための装置におけるコリメータレンズまたはコリメータレンズ集合体により引き起こされる収差を無視できる値に減少することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、従って、
発散する荷電粒子ビームを発生させるための荷電粒子源と、
この発散する荷電粒子ビームを屈折させるための集束手段と、
複数のレンズを有し、また、前記荷電粒子源と、前記集束手段との間に位置されているレンズアレイとを具備している複数の荷電粒子小ビームを発生させるための装置を提供している。
【００１０】
前記レンズアレイの位置の結果として、各小ビームは、比較的良く規定されている。本発明の装置が、例えば、複数ビームのリソグラフィシステムに用いられる時、このシステムは、パターンを基板上に比較的高いビーム流と解像度とで移送することができる。この装置は、顕微鏡使用システムが、高い解像度で対象の像を生成することを可能にしている。
【００１１】
一実施の形態において、前記複数のレンズは、荷電粒子小ビームを集束させるために、静電レンズであり、実は複数の小レンズである。
【００１２】
各々の小ビームは、集束素子のアレイの前に位置されているビームスプリッタアレイの結果として生じることができる。このビームスプリッタアレイは、粒子源からの荷電粒子のビームを複数の小ビームに分割している。このビームを複数の小ビームに分割するために集束素子のアレイを用いることもまた可能である。
【００１３】
本発明の装置の実施の形態において、複数の実質的に平行な荷電粒子小ビームを発生させるために、前記集束手段は、発散する荷電粒子ビームを実質的に平行な荷電粒子ビームに屈折させるために設定されている。平行な小ビームを用いることは、前記装置をコントロールするのを用意にしている。さらに、多くの応用において、特にリソグラフィシステムにおいて、前記小ビームを実質的にターゲット平面に垂直にターゲットに衝突させることは望ましい。
【００１４】
本発明の装置の一実施の形態において、前記荷電粒子源は、前記集束手段の焦平面に配置されている。このように、実質的に平行な小ビームが生成されていることが確実にされる。
【００１５】
上述の装置の一実施の形態において、前記レンズアレイは、前記集束手段の主平面に前記粒子源の像を投影している。このことは、さらに、ぼやけを減少し、この装置を高解像度の応用で用いることを可能にしている。
【００１６】
ほとんどの応用において、前記集束手段は、このように、コリメータ、すなわち、発散するビームを実質的に平行な、または集束さえする、ビームに屈折させるレンズまたはレンズのシステムもしくは集合体、である。たいてい、この手段は、複数の静電レンズを有することになる。
【００１７】
前記装置の一実施の形態において、この装置には、さらに、前記荷電粒子ビームを複数の荷電粒子小ビームに分割するための分割手段が設けられている。このように、前記レンズアレイの熱負荷を減少することが可能であることが見出された。さらに、比較的良く規定され分割された小ビームが結果として生じた。分割手段の一実施の形態において、この分割手段は、空間フィルタを有する。特定の実施の形態において、前記分割手段は、開口部のアレイを有する。このことは、単純で頑丈な装置を可能にする。分割手段を有するこの装置のさらなる実施の形態において、この分割手段は、前記荷電粒子源と前記レンズアレイとの間に位置され、前記発散する荷電粒子ビームを複数の荷電粒子小ビームに分割している。このことは、良く規定された小ビームを得ることの可能性を与え、前記レンズアレイの熱負荷を減少し、これにより、このレンズアレイのパフォーマンスを改良している。
【００１８】
空間フィルタを有する前記装置の実施の形態において、この空間フィルタは、前記粒子源に対して凹である。この空間フィルタの好ましい実施の形態において、この空間フィルタの曲率は、前記荷電粒子ビームの起点に実質的に位置している焦点を有している。このように、この上さらに、ぼやけを減少し、比較的良く規定された小ビームを得ることが可能であることが証明された。
【００１９】
一実施の形態において、前記レンズアレイは、前記粒子源に対して凹である。このレンズアレイのさらなる実施の形態において、このレンズアレイの曲率は、前記荷電粒子ビームの起点に実質的に位置している焦点を有している。このことは、全ての前記小ビームにレンズの中心を通過させることを可能にし、このように、このレンズアレイにより引き起こされる追加の収差を避けることにより、この上さらに前記小ビームの歪みを減少している。
【００２０】
分割手段を有する前記装置の実施の形態において、この分割手段は、各々のレンズに個々の小ビームを供給するために、このレンズアレイと一列に整列されている。このように、各々のレンズは、このレンズアレイにおいて、前記分割手段により生成された１つの小ビームを受けている。
【００２１】
前記装置の実施の形態において、前記レンズアレイは、静電レンズのアレイである。この装置の実施の形態において、前記荷電粒子ビームは、電子ビームである。他の実施の形態において、この荷電粒子ビームは、イオンビームである。
【００２２】
前記装置の実施の形態において、前記レンズアレイは、開口プレートと、この開口プレートから離れた所でこの開口プレートに実質的に平行な等ポテンシャル面を規定するための手段とを有している。好ましくは、このポテンシャルは、この開口プレートそれ自身のポテンシャルと異なっているポテンシャルで規定されている。
【００２３】
前記装置の実施の形態において、前記開口プレートは、電気的伝導性の表面と、この表面の静電ポテンシャルを規定するための手段とを有している。この場合、結果として生じる等ポテンシャル面は、図６の詳細において示されているような形状を取られることになる。一実施の形態は、（金属の、または、金属で被覆された）小ビームの位置に貫通された孔を有するプレートである。
【００２４】
前記装置の実施の形態において、等ポテンシャル面を規定するための前記手段は、小ビームのビームの位置に貫通された孔、特に、中心が前記荷電粒子ビームの光軸の中心にある丸い孔、を有するプレートを有している。単純な実施の形態は、（金属、または、伝導性の層で被覆されている他の伝導性の金属もしくは材料）丸い孔を有するプレートである。
【００２５】
前記装置の実施の形態において、前記開口プレートから離れたところでこの開口プレートに実質的に平行な等ポテンシャル面を規定するための前記手段は、前記粒子源と、前記集束手段のアレイとの間に位置されている。
【００２６】
前記装置の実施の形態において、前記開口プレートから離れたところでこの開口プレートに実質的に平行な等ポテンシャル面を規定するための前記手段は、前記集束素子のアレイと、前記集束手段との間に位置されている。
【００２７】
前記装置の実施の形態において、前記集束手段は、デフレクタが前記小ビームと一列に整列している少なくとも１つのデフレクタアレイを有する。このようなデフレクタは、例えば、複数の孔を設けられたプレートであることができ、これらの孔は、これらの孔の端部または孔の中に（２つの）対向する電極を設けられている。詳細は、図７に示されている。
【００２８】
前記装置の実施の形態において、前記集束手段は、さらに、前記デフレクタアレイの異なるデフレクタに異なる電圧を印加するためのコントローラを有している。
【００２９】
前記装置の実施の形態において、前記コントローラは、小ビームを偏向するように前記デフレクタアレイの各デフレクタに電圧を印加するように設定されており、このコントローラは、各々のデフレクタに前記ビームの光軸に関するデフレクタの距離に比例する偏向効果を及ぼさせるように電圧を設定するように構成されている。各々のデフレクタの偏向効果が、前記ビームの光軸からの距離に比例している時、全てのデフレクタの正味の効果は、複数の発散する小ビームをこれら発散する小ビームの光軸がほとんど平行であるように偏向していることであることができる。
【００３０】
前記装置の実施の形態において、前記コントローラは、小ビームを偏向するように前記デフレクタアレイの各デフレクタに電圧を印加するように設定されており、このコントローラは、各々のデフレクタに前記集束手段のさらなる集束装置の収差を補償するために十分な偏向効果を及ぼさせるように、電圧を設定するように構成されている。この実施の形態において、前記集束手段は、（主）コリメータとして作用する静電レンズを有している。これらレンズは、たいてい球面収差を有する。
【００３１】
これら収差が測定され、このように正確に定義されると、前記アレイの各々のデフレクタの電圧は、このコリメータの局所的な効果を補償するように設定されることができる。
【００３２】
前記装置の実施の形態において、前記集束手段は、静電レンズである。この装置の実施の形態において、前記レンズアレイは、前記静電レンズにおいて第１の電極を与えている端部プレートを有する。この装置の実施の形態において、前記レンズアレイには、さらに、前記静電レンズを実質的に球面収差なしで動作させるために前記静電レンズの電極に電圧を印加するための第２のコントローラが設けられている。
【００３３】
前記装置の実施の形態において、前記集束素子のアレイは、このアレイの位置に実質的に平面状の等ポテンシャル面を規定するための手段を有する。実施の形態において、このアレイの表面の１つには、伝導性の（金属の）層が設けられており、電圧がこの層にかけられている。小ビームへのフォーカス効果だけを有する、図６に描かれている等ポテンシャル面に局所的な違いだけが残ることになる。
【００３４】
前記装置の実施の形態において、この装置は、さらに、前記アレイと、前記集束手段との間に等ポテンシャル面を規定するための第１の手段を有している。
【００３５】
前記装置の実施の形態において、前記第１の手段は、ビームまたは小ビームを囲んでいる周囲の縁を有する穴を設けられているプレートを有している。
【００３６】
前記装置の実施の形態において、前記プレートは、ビームの光軸と一直線に並べられた中心を有する円形の孔を備えている。実施の形態において、（時間的に）一定の電圧を供給する電圧源に取着されており、１つの貫通した孔を備えた金属のプレートが設けられている。
【００３７】
前記装置の実施の形態において、この装置には、前記プレートに静電ポテンシャルを印加するための手段がさらに設けられている。
【００３８】
前記装置の実施の形態において、この装置は、前記集束手段と、前記との後に問うポテンシャル面を規定するための第２の手段を有している。
【００３９】
前記装置の実施の形態において、この装置は、前記第２の手段は、小ビームを囲んでいる周囲の縁を有する孔を設けられたプレートを有する。
【００４０】
前記装置の実施の形態において、前記プレートは、ビームの光軸と一直線に整列された中心を有する円形の孔を有する。さらに、このプレートは、貫通した孔を有する（金属の）プレートであることができる。
【００４１】
前記装置の実施の形態において、この装置は、前記プレートに静電ポテンシャルを印加するための手段をさらに設けられている。
【００４２】
本発明は、開示されている効果を得るために、上で記述され添付されている図面の中にある様々な電圧を操作する方法にさらに属している。
【００４３】
本発明は、上述の発明の装置を有する荷電粒子ビームリソグラフィシステムに属する。本発明の装置は、とても多数の良く規定された小ビームを発生させることができ、１００ｎｍよりもさらに小さい高解像度を有するリソグラフィシステムを実現することを可能にしている。この高解像度は、高いスループット（ウェーハ／時）と組み合わされることができる。
【００４４】
本発明は、さらに、この荷電粒子ビームリソグラフィシステムで処理された基板に関する。
【００４５】
本発明は、さらに、上述の本発明の装置を有する荷電粒子ビーム顕微鏡使用システムに属する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
本発明は、本発明に係るマスクレスリソグラフィシステムの以下の実施の形態においてさらに明らかになるだろう。
【００４７】
図１は、発散する荷電粒子ビーム２を放射する任意の粒子源１を示している。様々なシステムにおいて、発散するビーム２ではなくて、コリメートされたビーム３、すなわち、実質的に平行なビーム、が、所望されている。そのため、図１Ｂに（概要的に）示されているようなコリメータレンズ４またはコリメーション集合体は、前記発散する荷電粒子ビーム２をコリメートするために、ビームの軌跡の中に位置されている。コリメーションは、図１Ｂにおいて点線で示されているコリメーション平面すなわち前記コリメータ４の主平面５で起こっている。コリメーションの後、（ほとんど）平行な荷電粒子ビームは、複数の小ビームに分割されることができ、これら小ビームは、この後、露光描画、検査、観察または他の目的のためにターゲットにフォーカスされている。
【００４８】
前記コリメーション平面すなわち主平面５において、入射荷電粒子ビームは、コリメートされたビームを形成するために屈折されている。図２は、前記発散する荷電粒子ビーム２のわずかな部分の軌跡を示している。この部分は、前記コリメータ平面内のコリメーション点６において屈折されている。初期方向と最終方向との間の角度は、βにより示されている。理想的な状況では、全ての放射された荷電粒子は、前記粒子源１の放射表面の単一の点から生じているように見える。
【００４９】
しかし、実際には、前記粒子源１から放射された荷電粒子の荷電粒子行程は、図２に示されているほど良く規定されていない。実は、粒子源のサイズは、前記粒子源を上向きに見て前記コリメーション点６から見られると、単一の点ではない。この粒子源は、図３Ａに示されているように有限のサイズを有する。この有限のサイズは、前記荷電粒子ビームの固有開き角度と呼ばれている有限の角度αを引き起こしている。さらに、前記荷電粒子ビームの中の固有のエネルギの広がりのために、前記コリメーション平面５における各々の荷電粒子の回折角度は、図２に示されているほどよく規定されていない。前記粒子源から放射されている荷電粒子のこのエネルギの広がりは、前記コリメーション点での色収差を引き起こす結果となり、このコリメーション点６での偏向角度の分散Δβの結果となる。このことは、図３に示されており、図３は、図３Ａの点６の周りの詳細を示している。
【００５０】
収差は、ビームが、例えば、リソグラフィシステムにおける露光のため、または、適用においてとても小さなスポットサイズが所望されている顕微鏡使用システムのためのターゲットに投影されている時、重要となるだろう。収差のために小ビームは、ぼやかされることになり、この小ビームのスポットのサイズは、もはや良く規定されていない。このことは、ぼやけたパターンすなわち像の結果となる。このことは、特に、角度Δβが、前記荷電粒子ビームの固有開き角度αのオーダーになっている時、あてはまる。粒子源サイズまたは粒子源像サイズは、（α＋Δβ）×ｌの大きさで、ここで、ｌは前記コリメーション平面５と、粒子源１との間の距離である。前記放射された荷電粒子ビームのフォーカスされたスポットサイズへの収差Δβの影響は、Δβ×ｌの大きさである。ここでもしΔβが、前記固有開き角度αと同じオーダーまたはこの固有開き角度αより大きいならば、解像度の大きな減少の結果となっている。
【００５１】
本発明の装置は、色収差の負の影響を克服するような解決を提供している。これら収差の影響は、図４に示されているように前記粒子源１とコリメータレンズ４との間に複数のレンズを有するレンズアレイ７を位置させることにより避けられている。実は、このレンズアレイ７は、このレンズアレイの各々のレンズが、前記粒子源の像を前記コリメーション平面５に投影するように、位置されている。
【００５２】
結果として、ビームにおける内部の開き角度は、前記レンズアレイにおける小ビームのサイズｄと、このレンズアレイと前記コリメーション平面との間の距離ｆとによりｄ／ｆとして決定されている。このように、ｄとｆとを選択することにより、前記固有角度αは、収差Δβよりも実質的に大きくされることができ、システムのぼやけは、したがって、増加しないことになる。このように本発明は、上述のように、発散する荷電粒子ビーム２を分割しコリメートすることにより複数の実質的に平行な小ビーム９の生成を提供している。
【００５３】
本発明は、システムの中に、好ましくは、前記粒子源１と、レンズアレイ７との間に位置されている追加の分割手段を加えることによりさらに改良されることができる。この分割手段は、前記発散する荷電粒子ビーム２を複数の発散する荷電粒子小ビーム１１へと分割している。ほとんどの実施の形態において、前記分割手段は、空間フィルタ、好ましくは、図５に示されているように、開口部のアレイ１０を有する。この位置で開口部のアレイ１０をシステムの中に追加することは、前記レンズアレイ７の熱負荷を減少する方法を提供している。開口部のアレイ１０の追加は、さらに、（前記荷電粒子の小ビームの工学的な行程に従った時）前記分割手段後に位置されている前記レンズアレイ７のパフォーマンスを向上させている。
【００５４】
本発明は、開き角制限手段、好ましくは、開口部のアレイ、を前記コリメータレンズ４またはコリメータレンズ集合体の後ろで、前記複数の荷電粒子の小ビームの光学的な行程に加えることにより、さらに改良されることができる。この開き角制限手段は、前記コリメーション平面を通過した小ビームの開き角を制限するように配置され、また、前記コリメーションレンズ４により引き起こされた追加の３次の収差を修正している。
【００５５】
前記レンズアレイのために、従来の荷電粒子用レンズのあらゆるアレイが用いられることができる。しかしながら、図６に示されている実施の形態を用いることも可能である。図６において、３つのプレートが各々自身のポテンシャルＶ１、Ｖ２、Ｖ３で設置されている。実は、レンズ効果を有するためには、Ｖ２の開口プレート７と共に、Ｖ１のまたはＶ３のプレートだけが、必要である。Ｖ１とＶ３との前記プレートは、前記ビーム２をこのビーム２を妨げることなく通過させるのに十分大きな孔を有している。
【００５６】
前記プレート７は、実は、事実上レンズアレイである。ここでのプレート７は、複数の小ビーム８が形成されるべき位置に孔を有するプレートである。図６には、このプレート７の孔の１つの拡大された詳細が示されている。この拡大図において、２つの荷電粒子の軌跡だけでなく、（Ｖ’、Ｖ’’、Ｖ’’’と示されている）等ポテンシャル面が加えられている。これら等ポテンシャル面の形状のために前記プレート７の結果として生じる前記荷電粒子小ビームへのフォーカス効果があることになる。
【００５７】
上で示された実施の形態と組み合わせられることさえできる図７に示されている他の実施の形態において、従来の荷電粒子コリメータレンズ４の代わりに、コリメートのためにデフレクタアレイが用いられている。図７において、このようなデフレクタアレイの実施の形態の拡大された詳細が示されている。このデフレクタは、前記小ビーム８の位置に孔と、（図示されている３つのデフレクタに対して）電圧Ｖ１からＶ６の電極を有する。これら電圧Ｖ１からＶ６が注意深く選ばれると、偏向が、荷電粒子ビーム２の光軸の距離に同等になるように設定されることができる。このように、このタイプの複数小ビームシステムのためのほとんど理想的なコリメータレンズを設計することができる。
【００５８】
事実上球面収差を全く有さない複数小ビームシステムを設計することさえ可能である。そのようなシステムのための配置は図８に示されている。この配置において、レンズアレイ７は、電圧Ｖ１をかけられている。図８に示されているスケールで巨視的には、このレンズアレイ７は、平面である等ポテンシャル面として扱われることができる。さらに、２つのプレートが、一方は、電圧Ｖ２で、他方は、電圧Ｖ３で加えられている。これらプレートは、小ビーム８を妨げないように、前記小ビームの位置に（貫通している）孔を有している。これらプレートのディメンジョンと、電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３とが正しく選ばれると、これで球面収差のないコリメータレンズを形成することが可能である。この分野では、このような収差のないレンズは、シェルザース（Scherzers）の定理によると、レンズの１つの電極がビームの内側にある場合のみ作られることができることが知られている。驚くべきことに、このタイプの配置を荷電粒子を用いるいかなる複数小ビームシステムにも用いることが可能であるように思われた。このタイプの配置は、Ｘ線源に対してさえ用いられることができる。図８において、コリメータレンズ４は、前記プレートのための代替予定として示されているだけであるということを銘記せよ。
【００５９】
図４、７に示されている実施の形態は、図９に示されている方法で組み合わされることができ、この方法で、この実施の形態は、追加の有利な点を導いている。この配置において、前記コリメータレンズ４は、図９の外側の小ビームの過剰なコリメーション（an over collimation）として描かれているいくらかの球面収差を伴ったコリメート効果を有している。このコリメータレンズ４の後ろで、デフレクタアレイが、位置されている。このデフレクタアレイは、小ビーム９と整列されたデフレクタを有している。これらデフレクタの電圧が適当に設定されている時、比較的低い電圧のみを用いて前記コリメータレンズ４の球面収差を修正することが可能である。このコリメータレンズ４の球面収差を補償するために、各デフレクタの電圧は、このデフレクタを通過する前記荷電粒子小ビームへのデフレクタの偏向効果が、このデフレクタの前記コリメータレンズ４の光軸からの距離の３乗に比例するように、設定されるべきである。
【００６０】
本発明で用いられているレンズアレイ７は、好ましくは、静電レンズアレイ１２である。図１０Ａは、そのようなレンズアレイ１２の例を概略的に示している。一実施の形態において、このレンズアレイ１２は、複数の孔を有し、互いに近接して位置されており、この近接において各プレートのこれら孔は実質的に互いに整列している、２つの伝導性のプレートを有している。電場は、前記２枚のプレートの間に図１０Ａに示されているような電圧差Ｖ１−Ｖ２を印加することにより、印加されている。
【００６１】
発散する荷電粒子ビームをフォーカスすることは、さらなる問題を引き起こし得る。平面状の静電レンズアレイ１２を通過している各ビームは、入射小ビームが、レンズ平面に垂直に（すなわち、レンズ軸に平行に）通過していないという事実のために、正しくフォーカスされていない。この困難な状態は、システムのパフォーマンスに影響を与えている。すなわち、追加の収差が導入されている。
【００６２】
この困難な点は、図１０Ｂに示されているように、凸レンズ１３を、この凸レンズの内面を粒子源にむけて適用することにより、避けられることができることが見出された。凸面が、ビームの発散と良く合わされている時、各小ビームは、実質的に両プレートの表面に垂直に孔を通って前記レンズアレイ１３を通過している。
【００６３】
使われている前記荷電粒子ビームは、この分野で既知のあらゆる荷電粒子ビームであることができる。しかし、好ましくは、電子ビームまたはイオンビームである。本発明は、リソグラフィシステムまたは顕微鏡使用システムにおいて使用されることができる。リソグラフィシステムにおいては、本発明は、パターン化される基板を高解像度でパターン化する方法を提供している。前記荷電粒子ビームのスポットサイズが小さく保たれているからである。さらに、顕微鏡使用システムにおいて、対象が、比較的高い解像度で結像されることができる。
【００６４】
上の記述は、好ましい実施の形態の動作を示すために含まれ、また、本発明の範囲を限定するために意図されているのではないことが、理解されるべきである。上の議論から、本発明の精神と範囲とによりさらに含まれているであろう多くの変形が当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１Ａ】発散するビームを放射している任意の粒子源を示している。
【図１Ｂ】ビームの中のコリメータの位置と共に図１Ａの粒子源を示している。
【図２】図１Ｂの荷電粒子ビームのごく一部の軌跡を示している。
【図３Ａ】ビームの固有開き角度αの結果となる粒子源のサイズの効果を示している。
【図３Ｂ】１つのコリメーション点を通過する荷電粒子の結果として生じる不確定さΔβを示している。
【図４】本発明に係るレンズアレイの位置取りを示している。
【図５】開口部のアレイを有する図４の装置を示している。
【図６】等ポテンシャル面の静電レンズ効果を有する図４の装置を示している。
【図７】コリメータレンズとしてのデフレクタアレイを用いている図である。
【図８】コリメートのための等ポテンシャル平面を用いている図である。
【図９】デフレクタアレイをコリメータレンズと組み合わせている図である。
【図１０Ａ】カーブしたレンズアレイの効果を示している。
【図１０Ｂ】カーブしたレンズアレイの効果を示している。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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