(57)【要約】ビーム軸に沿って入射する粒子ビームの所定の偏向角度により、エネルギー補正偏向を行うための装置及び粒子ビーム装置が開示され、粒子ビームは所定のエネルギー値の周囲に分布したエネルギー値を持つ荷電粒子からなる。本装置は、補正器を含み、この補正器は、第１の電界及びこれに重なった第１の磁界の手段により、それらのエネルギーに応じて荷電粒子を偏向させ、これにより、荷電粒子が通過する間、前記所定のエネルギー値を持つ荷電粒子の方向が維持される。本装置はまた補正器の後に配置された偏向器を含み、この偏向器は、第２の電界あるいは第２の磁界の手段により、前記所定のエネルギー値を持つ荷電粒子をビーム軸から離れた所定の偏向角度だけ偏向させ、これにより、偏向器は荷電粒子の焦点を結ばせる。さらに、本装置は、補正器及び偏向器を制御するコントローラを含む。【選択図】  図２ａ
2004527885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のエネルギー値の周囲に分布したエネルギー値を持つ荷電粒子の粒子ビーム（３）を生成するための粒子ビーム源（４０）と、
光軸（２０）を有し、該光軸（２０）に沿って前記所定のエネルギー値を持つ粒子ビームが通過する対物レンズ（７）と、
第１の電界（７０）及びこれに重なった第１の磁界（７３）の手段により、それらのエネルギーに応じて荷電粒子を偏向させ、荷電粒子が通過する間、前記所定のエネルギー値を持つ荷電粒子がその方向を維持するようにする補正器（５）と、
補正器（５）及び対物レンズ（７）の後に配置され、第２の電界（６０）あるいは第２の磁界（６３）の手段により、前記所定のエネルギー値を持つ荷電粒子を光軸（２０）から離れた所定の偏向角度（１２）だけ偏向させ、荷電粒子の焦点が合わされるようにする偏向器（１８）とを有する粒子ビーム装置（５０）。
【請求項２】
請求項１に記載の粒子ビーム装置において、
前記対物レンズ（７）は前記補正器（５）の後に配置されることを特徴とする粒子ビーム装置。
【請求項３】
請求項１に記載の粒子ビーム装置において、
前記補正器（５）は前記対物レンズ（７）の後に配置されることを特徴とする粒子ビーム装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の粒子ビーム装置において、
コントローラ（３０）は補正器（５）及び偏向器（１８）を制御し、補正器（５）については、荷電粒子が通過する間、前記所定のエネルギー値を持つ荷電粒子が前記所定の偏向角度（１２）とは無関係にその方向を維持するように制御し、偏向器（１８）については荷電粒子が前記所定の偏向角度（１）とは無関係にターゲット表面（２２）に焦点を結ぶように制御することを特徴とする粒子ビーム装置。
【請求項５】
ビーム軸（２１）に沿って入射する粒子ビーム（３）の所定の偏向角度（１２）により、粒子ビーム（３）が所定のエネルギー値の周囲に分布したエネルギー値を持つ荷電粒子からなるようにエネルギー補正偏向を行うための装置（１）であって、
第１の電界（７０）及びこれに重なった第１の磁界（７３）の手段により、これらのエネルギーにより荷電粒子を偏向させ、荷電粒子が通過する間、前記所定のエネルギー値を持つ荷電粒子がその方向を維持するようにする補正器（５）と、
補正器（５）の後に配置され、第２の電界（６０）あるいは第２の磁界（６３）の手段により、前記所定のエネルギー値を持つ荷電粒子をビーム軸（２１）から離れた所定の偏向角度（１２）だけ偏向させる偏向器（１８）と、
補正器（５）及び偏向器（１８）を制御するコントローラ（３０）であって、補正器（５）については、荷電粒子が通過する間、前記所定のエネルギー値を持つ荷電粒子が前記所定の偏向角度（１２）とは無関係にその方向を維持するように制御し、偏向器（１８）については荷電粒子が前記所定の偏向角度（１）とは無関係にターゲット表面（２２）に焦点を結ぶように制御するコントローラとを有することを特徴とする装置（１）。
【請求項６】
請求項５に記載の装置あるいは請求項１〜４のいずれかに記載の粒子ビーム装置において、
補正器（５）は、前記第１の電界（７０）を形成するための第１の多極電極（７１）または前記第１の磁界（７３）を形成するための第１の多極磁極（７４）を含むことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の装置あるいは請求項１〜４のいずれかに記載の粒子ビーム装置において、
偏向器（１８）は、前記第２の電界（６０）を形成するための第２の多極電極（６１）または前記第２の磁界（６３）を形成するための第２の多極磁極（６４）を含むことを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載の装置または粒子ビーム装置において、
前記第２の多極電極（６１）、前記第１の多極電極（７１）の少なくとも一方は２つの電極であり、前記第２の多極磁極（６４）、前記第１の多極磁極（７４）の少なくとも一方は、２つの磁極であることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項６または７に記載の装置または粒子ビーム装置において、
前記第２の多極電極（６１）、前記第１の多極電極（７１）、前記第２の多極磁極（６４）、前記第１の多極磁極（７４）の少なくとも一つは、８極の電極または磁極であることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれかに記載の装置または粒子ビーム装置において、
前記第１の多極磁極（７４）、前記第２の多極磁極（６４）の少なくとも一方は、サドルコイルまたはトロイドコイルを含むことを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項５〜１０のいずれかに記載の装置または請求項１〜４のいずれかに記載の粒子ビーム装置において、
前記第１の磁界（７３）、前記第２の磁界（６３）の少なくとも一方は、磁極片により集束されることを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項５〜１０のいずれかに記載の装置または請求項４に記載の粒子ビーム装置において、
コントローラ（３０）は、前記第１の多極電極（７１）、前記第１の多極磁極（７４）、及び前記偏向器（１８）を同期させて制御することを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項５〜１０のいずれかに記載の装置または請求項１〜４のいずれかに記載の粒子ビーム装置において、
前記荷電粒子は、電子ビーム源、特に、熱電子ビーム源で生成される電子であることを特徴とする装置。
【請求項１４】
ビーム軸（２１）に沿って入射する粒子ビーム（３）の所定の偏向角度（１２）により、粒子ビーム（３）が所定のエネルギー値の周囲に分布したエネルギー値を持つ荷電粒子からなるようにエネルギー補正偏向を行うための方法であって、
入射する粒子ビーム（３）の荷電粒子に対してそれらのエネルギーに応じて偏向（１５）を与えることで前記所定のエネルギー値を持つ荷電粒子の方向を維持するステップと、
前記所定のエネルギー値を持つ荷電粒子をビーム軸（２１）から離れた所定の偏向角度（１２）だけ偏向させることで荷電粒子が焦点を結ぶようにするステップと、
荷電粒子が前記偏向角度（１２）に応じて焦点を結ぶように偏向（１５）を制御するステップとを含む方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法において、
粒子ビーム（３）が焦点を結び、これにより、焦点エリア（２４）は、前記所定の偏向角度（１２）とは無関係に、偏向（１５）の位置における粒子ビーム（３）の断面の１０倍より小さく、好ましくは、偏向（１５）の位置における粒子ビーム（３）の断面の１倍より小さいことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は荷電粒子の粒子ビームのエネルギー補正偏向のための装置及び粒子ビーム装置、並びに粒子ビームのエネルギー補正偏向のための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
荷電粒子の粒子ビームの偏向のための装置は、例えば電子顕微鏡、電子またはイオンリソグラフィ装置のような粒子ビーム装置や表示装置に使用されている。このような使用のために、荷電粒子の粒子ビームは、ターゲット表面の異なった位置に到達するように、入射方向から可変の出射方向へ偏向される。
【０００３】
入射方向から出射方向への粒子ビームの偏向は、通常、粒子ビームに対して側方から力を与える電界または磁界を作用させることで得られる。電界または磁界は、例えば２極または４極のような多極電極または多極磁極を含む偏向器により生成される。これにより、粒子ビームに対して直角な均一の磁界強度Ｂによる入射方向と出射方向αmとの間の偏向角度は、以下の式（１）で与えられる。
【０００４】
αm＝ｋm／ＳＱＲＴ（Ｗ）                （１）
式（１）において、ＳＱＲＴ（Ｗ）は、荷電粒子の運動エネルギーＷの平方根、ｋmは、粒子の質量、粒子電荷、磁界強度、及び磁界と粒子ビーム方向との間の角度に基づく定数である。式（１）は、偏向角度が粒子ビームと磁界との間の角度に比べて小さい場合に特に有効である。
【０００５】
粒子ビームに対して直角な均一の電界強度Ｅによる入射方向と出射方向αeとの間の偏向角度は、以下の式（２）で与えられる。
【０００６】
αe＝ｋe／Ｗ                              （２）
式（２）において、ｋeは、粒子の質量、粒子電荷、電界強度、及び電界と粒子ビーム方向との間の角度に基づく定数である。式（２）は、偏向角度が粒子ビームと電界との間の角度に比べて小さい場合に特に有効である。
【０００７】
粒子エネルギーＷに基づく偏向角度により、所定のエネルギー値を持つ粒子のみが所定の偏向角度で偏向される。所定のエネルギー値より高いエネルギーを持つ粒子は小さく偏向され、低いエネルギーを持つ粒子はより大きく偏向される。実際には、粒子ビームの荷電粒子はある範囲のエネルギーを持つので、荷電粒子のエネルギーに基づく偏向角度は、偏向される際には粒子ビームのエネルギー依存分散性を持つ。粒子ビームのエネルギー依存分散性は、色収差あるいは色誤差”Ｆａｒｂｆｅｈｌｅｒ”とも呼ばれ、これは粒子ビーム装置、特に電子顕微鏡、電子あるいはイオンリソグラフィのための装置、及び表示装置の空間解像度を制限する可能性があるので、望まれていない。
【０００８】
荷電粒子の粒子ビームがエネルギー補正方法により所定の偏向角度で偏向される装置は、米国出願４，３６２，９４５（特許文献１）に開示されている。この中において、電界と磁界とが互いに直角に重ねられ、これにより、荷電粒子における電界の力が荷電粒子における磁界の力に反作用する。なお、磁界の力は、所定の磁界偏向角度αmが所定の電界偏向角度αeの２倍の大きさとなるという方法により大きさが決められ、これにより、所定の偏向角度からのエネルギー依存性ずれは、互いに補償しあう。このようにして、エネルギー依存性ずれが補償される場合には、偏向角度αは以下の式（３）で与えられる。
【０００９】
α＝αm−αe＝（１／２）αm                  （３）
粒子ビームのエネルギー依存分散性の補償は、式（１）と（２）から以下の式（４）、（５）を導く。
【００１０】
δαm／δＷ＝（−１／２）αm／Ｗ              （４）
δαe／δＷ＝−αe／Ｗ                        （５）
式（４）、（５）は同じ偏向角度αm、αeを示し、電界に起因する粒子ビームのエネルギー依存分散性は、実質上、磁界に起因するそれの２倍である。
【００１１】
さらに説明されるように、電界による粒子ビーム偏向位置と磁界による粒子ビーム偏向位置とが互いに接近した位置にあると、エネルギー依存性ずれの補償が改善される。偏向器の粒子ビーム偏向位置は、入射粒子ビームの光軸と電界、磁界を抜ける粒子ビームの軸との交差点で与えられる。
【００１２】
電界と磁界とが重なるエネルギー補正偏向器を持つ粒子ビーム装置を構築する際の複雑度は重要であり、これはこのような偏向器における電界、磁界はエネルギー補正機能を持たない偏向器より高くしなければならないからである。その理由は、電界、磁界は粒子ビームを変更させるのみならず、互いに補償し合うからである。その結果、このような電界、磁界を生成するための多極要素は大きく、より複雑にすることが必要とされ、より強い磁界の生成は、例えば粒子ビーム領域内で大きなコイルあるいは高いコイル電流を必要とし、それは付加的な冷却が必要になると思われる。
【００１３】
さらに、偏向器は、それを通して粒子ビームを大きな偏向角度でガイドできるようにすることを確実にするために大きな開口を必要とする。エネルギー補正偏向器における大きな開口は、しかしながら、大きな偏向板間隔、大きなコイル間隔を必要とする。粒子ビームのエリアに、要求される電界、磁界を与えるために、偏向板間における電位、コイルの電流は対応した高い値に設計しなければならない。これは、偏向器におけるコイル、電圧、コイル電流の少なくとも一つの拡大につながり、容積が更に増加し、可能な使用範囲を制限する。
【００１４】
【特許文献１】
米国出願４，３６２，９４５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
それ故、本発明の目的は、上記の欠点を持たない、粒子ビームのエネルギー補正偏向のための装置及び方法、粒子ビーム装置を提供することにある。
【００１６】
本発明の目的は、請求項１に記載の粒子ビーム装置、請求項５に記載の、粒子ビームのエネルギー補正偏向のための装置、及び請求項１４に記載の方法により達成される。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の更なる利点、実施例、詳細及び態様は、従属請求項、説明及び添付図面により明らかとなる。
【００１８】
本発明の粒子ビーム装置、装置及び方法は、上記欠点無しで所定角度だけ粒子ビームのエネルギー補正偏向を満足する。本発明によれば、補正器は入射粒子ビームに対して力を及ぼすことができ、それは、補正器のエネルギー依存性偏向が粒子ビームの焦点を結ばせるという方法で粒子ビームのエネルギーに応じて荷電粒子の方向を変化させるからである。この方法においては、補正器は、粒子ビームのエネルギー依存性分散を補償することができ、それは補正器を持たない偏向器が粒子ビームに作用するからである。
【００１９】
この方法においては、第１の電界及び第１の磁界を与える補正器は、小さな開口を有していても良く、本発明によれば、補正器の第１の電界及び第１の磁界は所定のエネルギー値を持つ荷電粒子がその方向を維持するように調整される。所定のエネルギー値からずれたエネルギーを持つ荷電粒子のみが偏向される。補正器の開口のサイズは、粒子ビームの最大偏向角で規定されのではなく、所定のエネルギー値の周囲の粒子エネルギーのずれで規定される。多くの粒子ビーム装置のためには、このようなずれは、補正器の開口を十分に小さくするために十分な小ささである。補正器の開口は、通常、偏向プレート間の距離または補正器のコイル間の距離で規定される。
【００２０】
本発明は、二つの空間的に分離されたユニット、つまり補正器と偏向器に対する偏向及びエネルギー補正の作用を配分することを可能にする。この方法では、両方の要素が、機能性、容積及びコストに関して互いに独立して最適化され得る。この方法では、例えば、補正器は高い電界強度あるいは磁界強度を与えるべく小さな開口を備えられることができる一方、低い電界強度あるいは磁界強度を与えなければならない偏向器は大きな開口を持つことができる。特に、偏向器の容積は、電界あるいは磁界のエネルギー補正を回避することにより小さくされ得る。このようにして、対物レンズとターゲット表面との間の作業距離が小さい場合であっても、粒子ビーム装置においては偏向器を（粒子ビームの方向から見て）対物レンズの後に配置することができる。
【００２１】
粒子ビームの偏向を対物レンズの後に位置付けることは、粒子ビームが光軸に沿って対物レンズを通過するように調整され得るので重要な効果である。これは、対物レンズの色収差あるいは球面収差を大きく低減する。さらに、この方法においては、例えばその穿孔径で与えられる対物レンズの開口は、大きく低減することができ、これはレンズの複雑さを大きく低減する。好ましくは、対物レンズの開口は、２０ｍｍより小さく、より好ましくは１０ｍｍより小さくされる。粒子ビームは、対物レンズを通過する間の光軸に対する距離が２ｍｍより小さいことが好ましく、より好ましくは０．５ｍｍより小さくなるように調整されることが好ましい。
【００２２】
本発明によれば、補正器は荷電粒子をそのエネルギーに応じて偏向する。偏向は、偏向器が第２の電界あるいは第２の磁界で荷電粒子の焦点を合わせるようにする。この方法においては、補正器は、偏向器が補正器を持たない場合に発生すると思われる粒子ビームのエネルギー依存性分散を補正する。
【００２３】
粒子ビーム源、対物レンズ、補正器及び偏向器を備えた粒子ビーム装置は、電子顕微鏡、電子またはイオンリソグラフィのための装置、あるいはまた荷電粒子の焦点合わせされた粒子ビームをターゲット表面に向けるためのその他の装置に使用される。ターゲット表面は、例えば、焦点合わせされた粒子ビームにより検査されるべきサンプルの表面あるいはサンプルであり、さらに、ターゲット表面は、例えば、マイクロ機構またはマイクロエレクトロニクスのためのウェハのように、焦点合わせされた粒子ビームで作成されるべきサンプル、あるいは生物学的サンプルであり、最終的には、ターゲット表面は、粒子ビームの照射により成長や切り替えのような何らかの反応が刺激されるべきサンプルである。
【００２４】
本発明による粒子ビーム装置の粒子ビーム源は、粒子ビームを生成する。荷電粒子は、好ましくは自由電子あるいは自由イオンである。好ましくは、粒子ビームは、開口、電界レンズまたは磁界レンズ及び他の手段により最大ビーム径に制限され、これにより、粒子ビーム方向及び粒子ビーム断面はビーム軸を規定する。好ましくは、粒子ビーム源で生成された粒子ビームのビーム軸は、偏向されるべき入射粒子ビームのビーム軸と基本的に同じであるか、あるいは対物レンズの光軸と基本的に同じである。
【００２５】
粒子ビームの荷電粒子は、好ましくは、粒子ビームが、対物レンズ、補正器または偏向器に到達した時、所定のエネルギー値の周囲に分布したエネルギーを持つ荷電粒子から成るように、所定のエネルギー値まで加速される。
【００２６】
粒子ビーム装置の対物レンズは、荷電粒子の粒子ビームに対して焦点合わせ作用を持つ、磁気、電気あるいは電磁レンズであることが好ましい。粒子ビームの焦点合わせ品質は、サンプルが１つあるいは他の方法で検査、作成あるいは処理される時の良好な空間解像度を提供するためのクリティカル形態である。
【００２７】
対物レンズの色収差あるいは球面収差による光学上の欠点を回避するために、荷電粒子ビームは光学軸に沿って対物レンズを通過する。このような粒子ビーム通路は、偏向器が対物レンズの後に配置されている場合に可能である。本発明は、補正器無しで対物レンズの後にコンパクトな方法で配置され得る偏向器の接近により作業距離が短い場合にもこのような配置を使用する。
【００２８】
粒子ビーム装置の最大空間解像度のためには、対物レンズをターゲット表面に対して非常に接近させて、つまり数ｍｍまで接近させて配置することが必要である。この場合、”短い作業距離”という語句が使用される。短い作業距離は、偏向器のような更なる要素が対物レンズとターゲット表面との間に設置されねばならない場合に重要な問題を引き起こす。それ故、対物レンズの前に偏向器を配置することを避けるために、偏向器の空間的な大きさをできるだけ小さくすることに大きな関心がある。
【００２９】
小さなサイズの偏向器の制限されたスペースにより、エネルギー補正要素を持つ偏向器を設置する可能性は制限される。本発明による装置は、第１の好ましい実施例においては補正器が対物レンズの前に配置される一方、偏向器は対物レンズの後に配置されるので、この問題を解消する。本発明による補正器は所定のエネルギー値を持つ荷電粒子の方向を一定に維持するので、所定のエネルギー値を持つ荷電粒子は対物レンズをその光学軸に沿って通過することを保証にする。所定のエネルギー値から外れたエネルギー値を持つ荷電粒子のみが、対物レンズの光学軸から離れるように偏向され、対物レンズの色収差あるいは球面収差を受けるようにされる。しかしながら、対物レンズの色収差あるいは球面収差の影響は、二次誤差のみであり、それは、収差は所定のエネルギー値から外れたエネルギーを持つ荷電粒子にのみ当てはまるからである。
【００３０】
大きな作業距離、例えば約３０ｍｍより大きな作業距離がある場合には、粒子ビームの方向から見て補正器と偏向器が対物レンズの後に配置される場合に有利である。この場合、すべての荷電粒子は対物レンズの光軸に沿って通過することができ、その結果、所定のエネルギー値から外れたエネルギーを持つ荷電粒子であっても色収差あるいは球面収差の作用は生じない。この場合、粒子ビームのエネルギー依存性分散を補償するために強い電界及び磁界を必要とする補正器は、小さな開口を備えれば良い一方、偏向のために大きな開口を必要とする第１の偏向器は、比較的低い電界及び磁界を与えることを必要とするだけである。
【００３１】
補正器は、粒子ビームが分散されるようにそのエネルギーに応じて荷電粒子を偏向する。所定のエネルギー値を持つ荷電粒子の方向のみが、補正器を通過する間維持される。これは、第１の磁界Ｂの強度とそれに直角な第１の電界Ｅの強度との比が、実質的に以下の式で与えられる場合に実現される。
【００３２】
Ｂ／Ｅ＝ＳＱＲＴ（ｍ／２Ｗ）          （６）
ここで、ＳＱＲＴ（ｍ／２Ｗ）は（ｍ／２Ｗ）の平方根、ｍは荷電粒子の質量、Ｅは粒子ビームに直角な電界強度、Ｂは粒子ビームに直角で電界に直角な磁界強度である。式（６）は、非相対性理論的な粒子エネルギーのための第１の近似式として有効であり、荷電粒子の相対性理論的なエネルギーの場合にも拡張される。
【００３３】
所定のエネルギー値を持つ荷電粒子の方向が補正器で維持されるので、補正器の開口は、粒子ビームの付加的な偏向のためではなく、粒子ビームの分散のためにのみマッチすべく非常に小さくなるように選択され得る。好ましくは、所定のエネルギー値を持つ荷電粒子の方向は、補正器を通過する間、３°以内、好ましくは１°以内に維持される。
【００３４】
荷電粒子に与えられた偏向は、次の偏向器が偏向された荷電粒子及び偏向されなかった荷電粒子の焦点を結ばせる。これは、偏向器の第２の電界あるいは第２の磁界による粒子ビームのエネルギー依存性偏向が補正器の第１の電界Ｅ及び第１の磁界Ｂによる粒子ビームの分散に反作用するという方法で、第１の電界Ｅ及び第１の磁界Ｂの強度及び方向を調整することにより実現される。
【００３５】
偏向器は所定のエネルギー値を持つ粒子ビームをビーム軸から偏向させるので、補正器がビーム軸上に所定のエネルギー値を持つ荷電粒子を残した後は、補正器の直後に配置された偏向器を備えることができる。”補正器の直後”というのは、粒子ビームを制御するための電界あるいは磁界を用いる要素が補正器と偏向器との間に配置されないことを意味する。このようにして、いくつかの光学要素とわずかなスペースを持つ補正器及び偏向器の手段によりエネルギー補正偏向を達成することができる。
【００３６】
偏向器は所定のエネルギー値を持つ粒子ビームをビーム軸から偏向させるので、対物レンズを補正器と偏向器との間に配置することができ、これにより、粒子ビームは光学軸に沿って対物レンズを通過する。この場合、偏向は対物レンズの後で粒子ビーム方向に行われる。
【００３７】
対物レンズは、偏向器と同じ位置に対して粒子ビームの焦点を結ばせる焦点距離を持つことが好ましい。この方法により、極力小さなサイズを持つ焦点が生成され得る。焦点が小さいほど、作成あるいはサンプリングのための粒子ビーム装置の解像度を大きくすることができる。
【００３８】
エネルギー補正偏向のための装置、また粒子ビーム装置もまた同様に、所定の偏向角とは無関係に偏向器及び補正器を制御するためのコントローラを含む。コントローラは、ある一つのもののためには、所定のエネルギー値を持つ荷電粒子の方向を、補正器を通過する間、所定の偏向角とは無関係にその方向を維持する作用を有し、しかも補正器が荷電粒子を所定の偏向角とは無関係にターゲット表面に焦点を結ばせるという作用を有する。ターゲット表面は、例えば、検査あるいは作成されるべきサンプルの表面、あるいは特に、試験されるべきサンプルの表面である。
【００３９】
ターゲット表面を作成あるいはサンプリングしている間の空間解像度は、粒子ビームの焦点エリアにより大きく制限される。焦点エリアは、ターゲット表面に対する偏向粒子ビームの断面により形成されるエリアである。焦点エリアは、偏向角とは無関係に、補正器に入射する粒子ビームの粒子ビーム断面の１０倍より小さいことが好ましい。この要求は、補正器の電界及び磁界の強度と方向、偏向器の電界及び磁界の強度と方向とが十分に調整される場合に実現される。
【００４０】
焦点エリアは、所定の偏向角とは無関係に、補正器に到達した粒子ビームの１つの粒子ビーム断面より小さいことが好ましい。この仕様は、特に、対物レンズの手段により実現され得る。
【００４１】
粒子ビームの荷電粒子に対してエネルギー依存性の偏向を行うために電界と磁界とを重ね合わせる装置は、ウィーン（Ｗｉｅｎ）フィルタとして良く知られている。しかしながら、ウィーンフィルタは、これまでは主に、偏向器のエネルギー依存性偏向誤差を補償するために条件を付加すること無く、エネルギー分析や、異なったエネルギーを持つ荷電粒子を分離するために使用されている。
【００４２】
補正器は、第１の電界を生成するための第１の多極電極、第１の磁界を生成するための第１の多極磁極を含むことが好ましい。第１の電界と第１の磁界は、互いに反対の方向を持つ荷電粒子に対して側面から力を作用させることが好ましい。反対向きの力は、所定のエネルギーを持つ荷電粒子の方向が変化しないように平均的に互いに補償し合うことが好ましい。
【００４３】
偏向電界における粒子ビームのエネルギー依存性分散は、同じ偏向角での磁界偏向に比べて２倍大きい（式（４）、（５）参照）ので、補正器における粒子ビームの分散は、比Ｂ／Ｅが一定のもとで電界強度Ｅ、磁界強度Ｂを変化させることにより自由に調整され得る。本発明によれば、電界強度Ｅ、磁界強度Ｂは、偏向器が分散された粒子ビームの荷電粒子の焦点を結ばせるという方法により、比Ｂ／Ｅが一定のもとで調整される。電界強度Ｅ、磁界強度Ｂは、荷電粒子がターゲット表面に焦点を結ぶようにするために、比Ｂ／Ｅが一定のもとで調整されることが好ましい。さらに、荷電粒子は、ターゲット表面における焦点エリアに焦点を結ぶようにされ、それは、所定の偏向角とは無関係に、補正器に入射する粒子ビームの断面の１０倍より小さいことが好ましく、より好ましくは、補正器に入射する粒子ビームの断面の１倍より小さいことが望ましい。
【００４４】
第１の電界と第１の磁界の重ね合わせは、第１の電界と第２の電界の粒子ビーム偏向点が互いに接近して配置されるという効果を持つ。第１の電界の粒子ビーム偏向点は、入射粒子ビームのビーム軸と第１の電界を出る粒子ビームの軸との交差点で与えられ、これにより第１の磁界はオフに切り替えられる。第１の磁界の粒子ビーム偏向点は、入射粒子ビームのビーム軸と第１の磁界を出る粒子ビームの軸との交差点で与えられ、これにより第１の電界はオフに切り替えられる。
【００４５】
第１の電界と第１の磁界は、第１の電界の粒子ビーム偏向点と第１の磁界の粒子ビーム偏向点が、互いに１０ｍｍ未満、５ｍｍ未満、より好ましくは１ｍｍ未満に接近するように重ね合わされるのが好ましい。この方法により、補正器は、所定のエネルギー値を持つ荷電粒子の方向を変化せずにそのままにするというだけでなく、これらの荷電粒子の平行なずれを防止する。
【００４６】
第１の好ましい実施例においては、偏向器は、第２の電界を生成するための第２の多極電極を含む。この場合、偏向器は、電界偏向器である。第２の好ましい実施例においては、偏向器は第２の磁界を生成するための第２の多極磁極を含む。この場合、偏向器は磁気偏向器である。更なる実施例においては、偏向器は第２の磁界と同様に第２の電界を生成する。しかしながら、偏向器は、第２の電界、第２の磁界のいずれか一方を含むのが好ましい。このようにして、偏向器は、電界偏向器、磁界偏向器のいずれかであることが好ましい。
【００４７】
更に他の好ましい実施例においては、第１の多極電極、第２の多極電極の少なくとも一方は、第１の電界、第２の電界の少なくとも一方を生成する、互いに対向する偏向プレートを持つ２つの電極である。この方法では、粒子ビームの所定の偏向が、粒子ビーム方向及び第１の電界の方法で規定される平面内で実現され得る。１つの平面内での粒子ビームの偏向により、変更された粒子ビームは、ターゲット表面上の１本の線に沿った各ポイントのみに向けられ得る。好ましくは、互いに対向する偏向プレート間の距離は偏向器の開口のサイズを規定し、これは補正器と同じであることがより好ましい。
【００４８】
更に他の好ましい実施例においては、第１の多極電極、第２の多極電極の少なくとも一方は、ビーム軸に関して好ましくは対称に配置された偏向プレートを含む、４つの電極あるいは８つの電極である。この場合、第１の電界、第２の電界の少なくとも一方は、ビーム軸に沿ったどの平面内でも粒子ビームを偏向させることのできる、互いに対向し合う偏向プレートのそれぞれに適切な電圧を加えることにより生成される。この方法では、変更された粒子ビームは、ターゲット表面上の１つのエリア内の各ポイントに向けられ得る。好ましくは、互いに対向する偏向プレート間の距離は偏向器の開口のサイズを規定し、これは補正器と同じであることがより好ましい。
【００４９】
更に他の好ましい実施例においては、第１の多極磁極、第２の多極磁極の少なくとも一方は、第１の磁界、第２の磁界、好ましくはビーム軸に直角な第１の磁界、第２の磁界の少なくとも一方を生成する２つの磁極である。好ましくは、第１の磁界、第２の磁界の少なくとも一方の磁界強度は、２つの磁極におけるコイル電流により制御される。この方法では、第１の磁界に直角な平面内での粒子ビームの所定の偏向が実現され、これにより、磁界の方向が２つの磁極の配向により決定される。この場合、ターゲット表面への粒子ビームの偏向の間、変更された粒子ビームは、ターゲット表面上の１本の線の各点にのみ向けられ得る。
【００５０】
更に他の好ましい実施例においては、第１の多極磁極、第２の多極磁極の少なくとも一方は、好ましくはビーム軸に関して対称に配置された４つの磁極あるいは８つの磁極である。好ましくは、第１の磁界、第２の磁界の少なくとも一方の磁界強度は、４つの磁極あるいは８つの磁極における複数のコイル電流により制御される。この場合、第１の磁界は、ビーム軸に沿ったどの平面内でも粒子ビームを偏向させることのできる、適切なコイル電流を流すことにより生成される。この方法では、粒子ビームは、偏向の間、ターゲット表面上における１つのエリア内の各点に向けられ得る。
【００５１】
偏向器が第２の多極電極を含む場合、第１、第２の多極電極は、互いに平行又は非平行に向けられた粒子ビームに電界を生成することのできる方法で、相互に並べられる。この方法では、エネルギー補正偏向が効果的な方法で行われ得る。
【００５２】
偏向器が第２の多極磁極を含む場合、第１、第２の多極磁極は、互いに平行又は非平行に向けられた粒子ビームに磁界を生成することのできる方法で、相互に並べられる。この場合、好ましくは、粒子ビームエリアにおける第２の磁界は、第２の電界に対して直角である。
【００５３】
十分な、そして粒子ビームのエリアにおける極力均一な磁界強度を持つ第１、第２の磁界の少なくとも一方を得るためには、多極磁極のコイルは、サドルコイルあるいはトロイドコイルであることが好ましい。更に、第１、第２の磁界の少なくとも一方は、磁極片により集束させられることが好ましい。
【００５４】
好ましくは、コントローラは、それぞれの所定の偏向角について、エネルギー補正偏向のために要求される第１の電界、第１の磁界と第２の電界又は第２の磁界が自動的に生成されるという方法で、所定の偏向角の入力に応じて自動的に偏向器及び補正器を制御する。制御は、エネルギー補正偏向がどのポイントでも時間的に継続するようにするために同時に行われることが好ましい。
【００５５】
コントローラは、それぞれの所定の偏向角について、補正器及び第１の偏向器を制御するために必要なパラメータを計算して提供する所定のアルゴリズムを含むことが好ましい。このアルゴリズムにより、多極電極の電極に対して要求される電圧及び多極磁極のためのコイル電流が、粒子ビームの所定の偏向角のそれぞれについて計算されることが好ましい。
【００５６】
粒子ビームの荷電粒子は、電子ビーム源により生成される電子であることが好ましい。特に、電子ビーム源は、フィラメントにおける電子の熱励起により電子を放出する熱電子源である。このような電子源は、例えば、タングステンフィラメント源、ＬａＢ6源、あるいは熱電界放出源を用いることができる。熱電子源は、容易に提供することができるとともに比較的低い真空度で動作させることができるという効果を持つ。欠点は、比較的高いエネルギー分散性を持つ粒子ビームを生成することであり、これは、この場合に、エネルギー補正偏向が特に重要である理由である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
図１ａは、本発明による粒子ビーム装置５０の第１の実施例を概略的に示す。本実施例においては、偏向器１８は、粒子ビーム方向において見られるように、対物レンズ７の後方にあり、補正器５は対物レンズ７の前方にある。本実施例は、対物レンズ７をターゲット表面２２の近くに配置することを許容するものであり、これは、偏向器１８を、補正のための光学要素無しで簡単な多極電極あるいは多極磁極で実現される得るからである。その結果、加工距離が小さい場合であっても、偏向器１８を対物レンズ７とターゲット表面２２との間に配置することができるように小さくし得る。
【００５８】
偏向器１８を対物レンズ７の後方に配置することは重要であり、これは、この方式では粒子ビーム３が常に対物レンズ７の光軸に沿って通過するようにされ得るからである。この方式は、色収差あるいは球面収差はわずかである。対物レンズ７の光軸は、ビーム軸２０に対して軸上で一致しているのが好ましい。図１ａにおいては、偏向器１８による偏向は対物レンズの後でのみ行われ、これにより、偏向器１８は、ターゲット表面２２への経路上において粒子ビーム３のための最後のビーム光学要素であることが好ましい。
【００５９】
粒子ビーム装置５０はさらに、減圧空間４４に荷電粒子を出射する粒子ビームソース１４を含む。この好ましい実施例においては、粒子ビームソース１４は熱電子源、例えばＬａＢ6源、タングステンフィラメント源あるいは熱電子電界放出源であり、これらは熱励起により電子を出射する。粒子ビーム源の種類による、出射動作のための典型的な温度は、１０００℃〜約４０００℃の範囲内であり、好ましくは１６００℃と３０００℃の間である。出射後、放出された電子は、所定の電位を印加するための陽極４１により所定のエネルギー値まで加速される。
【００６０】
加速及び開口を通し、加速された電子は、入射方向２を持つ粒子ビーム３を形成する。このような開口の例は、図１ａに陽極４１の開口４１ａにより示されている。この場合、粒子ビーム３は、所定のエネルギー値の周囲に分布したエネルギー値を持つ電子から成る。エネルギー値の分布は、例えば、陽極４１における電圧の安定性及び粒子ビーム源４０の種類による。熱粒子ビーム源は、冷陰極電界放出ソースよりも広いエネルギー値の分布を持つ粒子ビームを生成することが知られている。本実施例のために、粒子ビームのエネルギー分布は、２０ｋｅＶの所定のエネルギー値を中心としてその周囲に設定され、５ｅＶよりも小さく、さらには２ｅＶよりも小さいことが望ましい。非エネルギー補正の場合には、このようなエネルギー分布は、粒子ビームのエネルギー依存性分散に関して、粒子ビーム装置の空間解像度にダメージを与えるに十分なほど大きい。
【００６１】
本発明は粒子ビームにおける荷電粒子のエネルギーとは無関係である。本発明は５００ｅＶ〜１５ｋｅＶのエネルギー範囲を持つ粒子ビーム３による粒子ビーム装置に適用されるのが好ましく、より好ましくは、７００ｅＶ〜２００ｅＶあるいは６ｋｅＶ〜１０ｋｅＶの２つのエネルギー範囲内である。
【００６２】
補正器５に入る粒子ビームの断面は、使用形態により大きく相違するようにされ得る。好ましくは、この補正器５に入る粒子ビームの断面は、補正器５の開口及び偏向器１８の開口、対物レンズの開口より小さい。さらに、対物レンズの開口に比べて小さければ小さいほど、対物レンズ７による色収差及び球面収差の作用は小さい。好ましくは、焦点を結ばせるための対物レンズの位置における粒子ビーム断面の直径は、２００μｍより大きく、４００μｍより大きいのがより好ましい。
【００６３】
補正器５は、荷電粒子のエネルギーに基づいて荷電粒子の新規な偏向１５を行い、これにより補正器５は所定のエネルギーを持つ荷電粒子が３°以内、好ましくは１°以内のずれでその方向を維持するように調整される。粒子ビーム３は、そのエネルギー分布に起因して、そのエネルギーに応じて分散する。図１ａは、所定のエネルギー値を持つ荷電粒子による粒子ビーム９、所定のエネルギー値より小さい荷電粒子による粒子ビーム９ａ、所定のエネルギー値より大きい荷電粒子による粒子ビーム９ｂを示している。補正器５は、粒子ビーム３の荷電粒子のエネルギーを変化させることが無いことが好ましく、あるいは変化させても１％未満であることが好ましい。
【００６４】
本実施例においては、粒子ビーム３のエネルギー依存性分散は多極電極、例えば２極、４極、あるいは８極の電極（図１ａでは図示せず）による電界、及び多極磁極、例えば２極、４極、あるいは８極の磁極（図１ａでは図示せず）による磁界により実現される。これらの電界、磁界は、所定のエネルギーを持つ荷電粒子に、好ましくは各々の位置で、反対向きの同じ力が作用するように重ねられる。補正器５内の電界及び磁界の詳しい説明は、図４の説明で行われる。
【００６５】
補正器５を抜け出た後、分散した粒子ビーム３は対物レンズ７に入る。本実施例においては、対物レンズ７は粒子ビーム３の焦点をターゲット表面２２に結ばせるために用いられ、ターゲット表面というのは、例えば検査されるべきサンプル、作成されるべきサンプル、試験されるべきサンプルの表面である。対物レンズ７は、通常、良く知られている電気レンズ、磁気レンズ、あるいは電磁気レンズである。対物レンズ７は、好ましい実施例においてはターゲット表面２２から６０ｃｍ未満の位置に置かれ、他の好ましい実施例においてはターゲット表面２２から１０ｍｍ未満の位置に置かれる。荷電粒子は、所定のエネルギー９を有して光軸に沿って対物レンズ７を通過するのが好ましい。これにより、所定のエネルギー９を持つ荷電粒子のビームは、偏向を受けること無く対物レンズ７を通してガイドされ、これが、対物レンズ７による色収差、球面収差が起きないという理由である。所定のエネルギー値からずれたエネルギーを持つ荷電粒子のビーム、つまり９ａ、９ｂのみが対物レンズの中心軸からずれた位置に到達し、色収差及び球面収差の作用を受ける。粒子ビーム３のエネルギー拡散が十分に小さければ、これらの作用は、ターゲット表面２２上の粒子ビームの解像度にとって重要度は小さい。
【００６６】
対物レンズを通過すると、ビーム９、９ａ、９ｂを持つ粒子ビーム３は、偏向器１８に入る。偏向器１８は、所定のエネルギー値を持つ荷電粒子のビームを所定の偏向角１２だけ偏向する。偏向器１８に固有のエネルギー依存性の偏向力により、偏向器は荷電粒子のビームをターゲット表面２２に同時に焦点を結ばせ、これにより、ターゲット表面上の粒子ビームの断面は焦点エリア２４を形成する。補正器の第１の電界、第１の磁界は、偏向器１８が所定の偏向角で最小の焦点エリア２４を生成するように調整されるのが好ましい。対物レンズ７の付加的な焦点合わせにより、焦点エリア２４は、偏向にもかかわらず、補正器５での粒子ビームの断面より小さくすることができる。対物レンズ７は、入射する粒子ビーム３がターゲット表面２２に焦点を結ぶべく調整されるのが好ましい。
【００６７】
本実施例においては、偏向器１８は、多極電極（図１ａ、図１ｂには図示せず）を有し、これは粒子ビーム３を偏向するための第２の電界を与える。粒子ビームの偏向点４６は、所定のエネルギー値を持つ入射荷電粒子で与えられる直線と偏向器１８を抜ける所定のエネルギーを持つ荷電粒子で与えられる直線との交点で規定される。これに代えて、偏向器１８による偏向は、第２の磁界により行われ得る。
【００６８】
粒子ビーム３を最小の焦点エリア２４に焦点を結ばせるために、補正器５により粒子ビームのエネルギー依存性分散を所定の偏向角１２にマッチさせるのが都合が良い。好ましくは、本実施例は、補正器５の電界及び磁界、制御入力２６を通して入力される所定の偏向角１２に基づいて最適な焦点合わせを要求される第１の偏向器１８の電界及び磁界を計算し、駆動部を通して電界及び磁界を与えるコントローラ３０を含む。特に、コントローラ３０は、補正器５及び第１の偏向器１８の電界及び磁界を、ターゲット表面２２上の焦点エリア２４が最小になる方法で計算することができる。
【００６９】
コントローラ３０はまた、対物レンズ７をそれが粒子ビーム３をターゲット表面２２に焦点を結ぶように制御することが好ましい。この場合、粒子ビームの空間での拡張を減少させる対物レンズ７の焦点は、粒子ビーム３のエネルギー的に分散したビームを再度焦点を合わせる偏向器１８の焦点に一致する。この場合、焦点エリア２４は、所定の偏向角１２が大きくても、補正器での粒子ビームの断面より非常に小さくされ得る。それ故、焦点エリア２４、そして粒子ビーム装置５０の空間解像度は、対物レンズ７の前に偏向器を持つ従来の荷電粒子ビーム装置の状態に比べて非常に小さくされ得る。
【００７０】
図１ｂは、図１ａと同様の粒子ビーム装置の実施例を示すが、対物レンズ７が偏向器５の前に配置されているという相違点を持つ。本実施例は、粒子ビーム３がエネルギーに応じて光軸に沿って対物レンズ７を通過するという利点を持つ。この例はさらに、図１ａの例に比べて、対物レンズの色収差及び球面収差を低減する。しかしながら、制限されたスペースの故に、補正器５と偏向器１８とをターゲット表面と対物レンズ７との間に配置することは常に可能ではない。
【００７１】
図１ｂにおける新規な補正器５及び新規な偏向器１８によるエネルギー補正偏向のさらなる利点は、エネルギー依存補正のために要求される強い第１の電界及び第１の磁界を、小さな開口を持つ補正器において生成可能であることであり、これは粒子ビーム３が補正器５において偏向ではなく分散されるからである。これにより、大きな開口で強い第１の電界及び磁界を生成する構造的な複雑さを避けることができる。偏向器１８のみが大きな開口を必要とし、粒子ビーム３の偏向のために比較的弱い電界及び磁界が要求されるのみである。
【００７２】
図２ａ、図２ｂは、例えば図１ａあるいは図１ｂの粒子ビーム装置５０に包含され得る新規な装置１の実施例を示す。図２ａ、図２ｂは、入射方向２に沿って入射し、２つの所定の偏向角１２だけエネルギー依存的に偏向される粒子ビーム３による装置１を示す。入射方向２に沿って入射する粒子ビーム３は、最初に、第１の多極電極７１及び第１の多極磁極７４を含む補正器５に入る。第１の多極電極７１は、入射する粒子ビーム３に対して側面からの力で作用する第１の電界１７を生成する。第１の多極磁極７４は、入射する粒子ビーム３に対して側面からの力で作用する第１の磁界７３を生成し、これにより、第１の電界１７の側面側の力に対向する。
【００７３】
２つの電界強度の比は、所定のエネルギー値を持つ粒子ビームに作用する力が平均して補償するように調整される。それ故、所定のエネルギー値を持つ入射粒子ビームの方向は、補正器５を通過する間は変化せずに維持する。さらに、第１の電界７０及び第１の磁界７３の方向は、所定のエネルギー値より小さいエネルギーを持つ荷電粒子が所定の偏向角１２とは反対側の方向に偏向されるように調整される。図２ａにおいては、このような荷電粒子のビームは９ａで示されている。同じ電界及び磁界で、所定のエネルギー値より高いエネルギーを持つ荷電粒子のビームは、所定の偏向角１２で示されている回転角度に等しい回転角度だけ偏向される。図２ａにおいては、このような荷電粒子のビームは９ｂで示されている。
【００７４】
第１の多極電極７１及び第１の多極磁極７４は、粒子ビーム３における第１の電界７０が粒子ビーム３に対して直角であり、しかも粒子ビーム３における第１の磁界７３が粒子ビーム３に対して直角でかつ第１の電界７０に直角であるような形態で配置されるのが好ましくい。好ましい実施例によれば、第１の多極電極７１及び第１の多極磁極７４は２極である。これは、簡単な配置である。しかしながら、この場合、粒子ビーム３は、２極の方向で規定される１平面内で分散され得るのみである。
【００７５】
好ましい実施例においては、第１の電極７１及び第１の磁極は、４極あるいは８極である。この実施例においては、粒子ビーム３が分散される平面は、多極電極７１の電極における電圧及び多極磁極７４におけるコイルの電流を適切な値に選択することにより自由に調整することができる。この方法は、エネルギー補正偏向を、電界及び磁界強度の適切な制御を通してビーム軸２０に沿う所望の平面において行うことができる。
【００７６】
補正器５で分散された粒子ビーム３は、偏向器１８に入る。好ましい実施例においては、偏向器１８は、第２の電界を生成する第２の多極電極６１を含む。補正器５と同様に、第２の多極電極６１は、第１の多極電極７１が２極、４極、８極のいずれであるかに対応して、２極、４極、８極のいずれかにされるのが好ましい。第２の多極電極６１は、ビーム軸に関して対称に配置されることが好ましい。この方法で、偏向器の第２の電界１６が補正器５０の第１の電界７０に対して平行あるいは非平行であることが保証され得る。これは、所定の偏向角１２による偏向が、補正器５による粒子ビーム３の偏向１５と同じ平面内で行われることを保証し、所定の偏向のための十分なエネルギー補正のために必要不可欠である。
【００７７】
大きなエネルギーを持つ荷電粒子に比べて小さなエネルギーを持つ荷電粒子に対しては電界は大きく方向変化させるように作用するので、所定のエネルギー９ａより小さなエネルギーを持つ荷電粒子のビームは、所定のエネルギー９ｂよりも大きなエネルギーを持つ荷電粒子のビームよりも偏向される。これは、なぜ荷電粒子がターゲット表面において焦点エリア２４を形成するように焦点を結ぶのかという理由である。
【００７８】
さらに、図２ａは、補正器５及び偏向器１８の相互の電界及び磁界の強度を調整するコントローラ３０を示している。これは、所定の偏向角１２が連続的に変化される場合に特に必要であり、それは、それぞれの偏向角１２のためには、異なる電界及び磁界が補正器５及び第１の偏向器１８に適用されなければならないからである。特に、ターゲット表面２２上の焦点エリア２４が小さくされなければならない場合、補正器５及び第１の偏向器１８の電界及び磁界強度は相互に正確に調整されなければならない。この調整は、所定のアルゴリズムを用いてコントローラ３０で行われる計算に基づいて行われることが好ましい。
【００７９】
図２ｂは、所定の偏向角１２が拡大されている点において図２ａと異なる装置１を示す。偏向角１２の大きな変化のためには偏向のためにより強い第２の電界６０を必要とし、同時に、ターゲット面での粒子ビームの焦点エリア２４を最小化するために補正器５における粒子ビーム３のより大きな分散を必要とする。補正器５における粒子ビーム３のより大きな分散は、第１の電界７０及び第１の磁界７３の強度を増加させることにより実現され、同時に、電界強度及び磁界強度の比が一定に維持される。
【００８０】
図３ａ、図３ｂは、第２の磁界６３を生成するための第２の多極磁極６４を含む偏向器１８という相違点を持つ、図２ａ、図２ｂと同様の装置１を示す。この実施例においては、粒子ビームは電界では偏向されず、第２の多極磁極６４で生成された第２の磁界６３により偏向される。第２の磁界６３の方向は、偏向において最適なエネルギー補正を実現するために、第１の磁界７３の方向と同じであることが好ましい。第２の多極磁極６４は、第１の多極磁極７４が２極、４極あるいは８極のいずれであるかに対応して２極、４極あるいは８極であることが好ましい。
【００８１】
図３ａ、図３ｂにおける装置１には、各々の所定の偏向角１２のために、補正器５の電界及び磁界がターゲット表面２２上において焦点エリア２４を最小化すべく調整されることが必要である。このようにして、補正器５による粒子ビーム３の分散は、非常に大きな偏向角１２により粒子ビームを偏向するととともに比較的大きな焦点エリア２４上に粒子ビームの焦点を合わせることができるようにするために、図３ｂにおいては非常に大きい。
【００８２】
図４ａ、図４ｂは、４極の電極及び４極の磁極を持つ補正器５の概略を示す。図４ａは、ビーム軸２０に対して直角な平面における補正器５に沿った断面を示す。図５ｂは、同じ補正器５をビーム軸２０に沿った側面図で示す。
【００８３】
ハウジング１１６内には、４つの極片１１０により４つのコイル１０８が設けられ、これらは周方向に９０度の角度間隔を持ち、４極の磁極を形成している。４つの極片１１０及び４つのコイル１０８は、ビーム軸２０に対して対称に配置されるのが好ましい。４つのコイル１０に適切な電流を流すことにより、ビーム軸２０の周囲に任意の回転角度でビーム軸２０に直角な第１の磁界が生成され得る。４つの極片１１０に対称に、４つの電極を形成する偏向プレート１０６が設けられる。これらの４つの偏向プレート１０６に適切な電圧を加えることにより、ビーム軸２０の周囲に任意の回転角度でビーム軸２０に直角な第１の電界が生成され得る。さらに、４つの偏向プレート１０６に適切な電圧を加えることにより、ビーム軸２０に直角で第１の磁界の方向に直角に第１の電界を配向することができる。これにより、補正器５は、偏向器１８の手段により、粒子ビーム３をエネルギー補正的にどの方向にも偏向させるべくビーム方向に沿ったどのような平面内でも粒子ビームを分散させることができる。
【００８４】
ビーム軸２０に関する４つの磁極片１１０と４つの偏向プレート１０６との間の高度な幾何学的な対称性により、第１の磁界と第２の電界は、高精度でビーム軸２０において互いに直角に配向され、さらに、粒子ビーム通路の位置に関する磁極片１１０に関する偏向プレート１０６の類似した配置により、４つの電極の粒子ビーム偏向点は、４つの磁極の粒子ビーム偏向点から１０ｍｍ未満だけ、好ましくは５ｍｍ未満だけずれるようにされることができる。この距離が小さいほど、補正器５に到達する粒子ビームと補正器５を抜ける粒子ビームの間の平行なずれが小さくなる。図４ｂにおいては、第２の電界及び第２の磁界に共通の粒子ビーム偏向点４６が示され、これにより、２つの粒子ビーム偏向点の間の距離は１０ｍｍより小さい。
【００８５】
本実施例における開口１１４の直径は、対向し合う偏向プレート１０６の間の距離で与えられる。補正器５は粒子ビームを偏向させず、粒子ビームを分散させるだけであるので、開口１１４の直径は小さくする維持することができ、それは、要求される第１の電界及び第１の磁界を生成するための複雑さを大幅に低減させる。
【００８６】
４つの電極あるいは磁極を持つ補正器５は、補正器をどのように構成するかを示す一例にすぎない。多くの応用のためには、４極に代えて、２極の電極及び磁極の使用で十分である。このような２極の場合には、４つの極片、４つのコイル及び偏向プレートが９０度の角度間隔をおいて配置されている図４ａ、図４ｂに示されているような形態に代えて、２つの極片、２つのコイル及び偏向プレートだけが１８０度の角度間隔をおいて配置されるように設計される。
【００８７】
同様の方法で、補正器は、２極あるいは４極に代えて８極の電極及び磁極を含むことができる。８極の電極及び磁極の場合は、４つの極片、４つのコイル及び偏向プレートが９０度の角度間隔をおいて配置されるのに代えて、８つの極片、８つのコイル及び偏向プレートが４５度の角度間隔をおいて配置される。８極によれば、ビーム軸２０の周囲での２極の電界及び磁界の回転においてビーム軸２０で第１の電界及び磁界をより強く均一に与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１ａ】補正器の後方に対物レンズを持つ粒子ビーム装置の、本発明による第１の実施例を示す。
【図１ｂ】補正器の前方に対物レンズを持つ粒子ビーム装置の、本発明による第２の実施例を示す。
【図２ａ】本発明による２つの異なった所定の偏向角度を持つエネルギー補正偏向のための装置の第１の実施例を示す。
【図２ｂ】本発明による２つの異なった所定の偏向角度を持つエネルギー補正偏向のための装置の第１の実施例を示す。
【図３ａ】本発明による２つの異なった所定の偏向角度を持つエネルギー補正偏向のための装置の第２の実施例を示す。
【図３ｂ】本発明による２つの異なった所定の偏向角度を持つエネルギー補正偏向のための装置の第２の実施例を示す。
【図４ａ】本発明による補正器の実施例を示す。
【図４ｂ】本発明による補正器の実施例を示す。
【国際公開パンフレット】
2004527885.tif 000003
2004527885.tif 000004
2004527885.tif 000005
2004527885.tif 000006
2004527885.tif 000007
2004527885.tif 000008
2004527885.tif 000009
2004527885.tif 000010
2004527885.tif 000011
2004527885.tif 000012
2004527885.tif 000013
2004527885.tif 000014
2004527885.tif 000015
2004527885.tif 000016
2004527885.tif 000017
2004527885.tif 000018
2004527885.tif 000019
2004527885.tif 000020
2004527885.tif 000021
2004527885.tif 000022
2004527885.tif 000023
2004527885.tif 000024
2004527885.tif 000025
2004527885.tif 000026
2004527885.tif 000027
2004527885.tif 000028
2004527885.tif 000029
2004527885.tif 000030
2004527885.tif 000031
2004527885.tif 000032
2004527885.tif 000033
2004527885.tif 000034
2004527885.tif 000035
2004527885.tif 000036
2004527885.tif 000037
2004527885.tif 000038
2004527885.tif 000039
2004527885.tif 000040
2004527885.tif 000041
2004527885.tif 000042
2004527885.tif 000043
2004527885.tif 000044
2004527885.tif 000045
2004527885.tif 000046
2004527885.tif 000047
2004527885.tif 000048
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004527885.tif 000049
2004527885.tif 000050
【国際調査報告】
2004527885.tif 000051
2004527885.tif 000052
2004527885.tif 000053
2004527885.tif 000054