【課題】高密度の荷電粒子小ビームを用い、高精度で荷電粒子小ビームを操作することのできる粒子光学システムを提供する。
【解決手段】粒子光学装置であって、荷電粒子ビームを発生させる少なくとも１つの荷電粒子源３０１と、複数の開孔を有し、その下流側で荷電粒子ビーム３０９から複数の荷電粒子小ビーム３が形成され、その集束領域に荷電粒子小ビームのそれぞれが焦点３２３を有する少なくとも１つの多孔プレート３１３と、荷電粒子小ビームの焦点が形成される多孔プレートの集束領域で視野レンズの効果を有する焦点レンズ装置３０７と、粒子光学装置の物体面内に位置決め可能な物体上に多孔プレートの集束領域をおおむね結像させるための対物レンズ１０２とを備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子顕微鏡装置及び電子リソグラフィ装置などの、荷電粒子の複数の小ビー
ム（beamlet）を用いる粒子光学システムに関する。
【０００２】
本発明はさらに、荷電粒子の複数の小ビームを使用する粒子光学システムに使用される
粒子光学部品及び装置に関する。但し、前記粒子光学部品は、複数の小ビームを使用する
システムへの適用に限定されるものではない。かかる粒子光学部品は、荷電粒子の１つの
ビームのみを使用する粒子光学システムや、荷電粒子の複数のビーム又は小ビームを使用
する粒子光学システムに使用することもできる。
【０００３】
本発明は、電子、陽電子、ミュー粒子（myon）、イオン等の、いかなるタイプの荷電粒
子にも適用することができる。
【背景技術】
【０００４】
従来の粒子光学システムは、米国特許第６，２５２，４１２号明細書（特許文献１）に
より公知である。そこに開示されている電子顕微鏡装置は、半導体ウェハなどの物体を検
査するために使用される。複数の一次電子ビームが互いに平行に物体に集束され、複数の
一次電子ビームスポットがその物体上に形成される。一次電子によって生成され各一次電
子ビームスポットから発する二次電子が検出される。それぞれの一次電子ビームのために
、独立した電子ビームカラム（electron beam column）が設けられている。複数の独立し
た電子ビームカラムは、近接して束ねられている。物体上に形成される一次電子ビームス
ポットの密度は、電子顕微鏡装置を形成する電子ビームカラムの残りの脚部サイズ（rema
ining foot step）によって制限される。このように、物体上に同時に見出される一次電
子ビームスポットの数は、実際上は制限されており、そのため、高い解像度で広い表面領
域の半導体ウェハを検査する場合の前記装置による処理数には限界があった。
【０００５】
米国特許第５，８９２，２２４号明細書（特許文献２）、米国特許出願公開第２００２
／０１４８９６１号明細書（特許文献３）、米国特許出願公開第２００２／０１４２４９
６号明細書（特許文献４）、米国特許出願公開第２００２／０１３０２６２号明細書（特
許文献５）、米国特許出願公開第２００２／０１０９０９０号明細書（特許文献６）、米
国特許出願公開第２００２／００３３４４９号明細書（特許文献７）、米国特許出願公開
第２００２／００２８３９９号明細書（特許文献８）により、検査対象である物体の表面
に集束された複数の一次電子小ビームを使用する電子顕微鏡装置が知られている。小ビー
ムは複数の開孔が形成された多孔プレートによって生成され、前記開孔を照射するために
、前記多孔プレートの上流側に、単一の電子ビームを生成する電子源が設けられている。
前記多孔プレートの下流側においては、前記開孔を通過した電子ビームの電子により、複
数の電子小ビームが生成される。複数の一次電子小ビームは、その一次電子小ビームのす
べてが通過するような口径を有する対物レンズによって物体上に集束される。このように
して、一次電子小ビームスポットのアレイが物体上に形成される。各一次電子小ビームス
ポットから発する二次電子は、各二次電子小ビームを形成するので、前記複数の一次電子
小ビームスポットに対応する複数の二次電子小ビームが生成される。前記複数の二次電子
小ビームは、前記対物レンズを通過し、前記装置は、各二次電子小ビームがＣＣＤ電子検
出器の複数の検出画素のそれぞれに供給されるような二次電子ビーム経路を与える。二次
電子ビーム経路を一次電子小ビームのビーム経路から分離するために、ウィーンフィルタ
が使用される。
【０００６】
前記複数の一次電子小ビームを有する１つの共通の一次電子ビーム経路と、前記複数の
二次電子小ビームを有する１つの共通の二次電子ビーム経路とが使用されるため、電子光
学カラムを１つだけ用いればよく、また、物体上に形成される一次電子ビームスポットの
密度が、電子光学カラムの脚部サイズによって制限されることはない。
【特許文献１】米国特許第６，２５２，４１２号明細書
【特許文献２】米国特許第５，８９２，２２４号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００２／０１４８９６１号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００２／０１４２４９６号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００２／０１３０２６２号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２００２／０１０９０９０号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２００２／００３３４４９号明細書
【特許文献８】米国特許出願公開第２００２／００２８３９９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記文献の実施の形態に開示された一次電子ビームスポットの数は、数十個程度である
。物体上に一度に形成される一次電子ビームスポットの数は、処理数を制限するので、大
きい処理数を達成するために一次電子ビームスポットの数を増やすことは有利である。し
かし、電子顕微鏡装置の所望の結像解像度を維持しながら、上記文献に開示された技術を
使用して、一度に形成される一次電子ビームスポットの数を増やすことや、一次電子ビー
ムスポットの密度を高めることは、困難であると考えられていた。
【０００８】
従って、本発明は、高密度の荷電粒子小ビームを用い、高精度で荷電粒子小ビームを操
作することのできる粒子光学システムを提供することを目的とする。
【０００９】
さらに、本発明は、高精度で荷電粒子のビーム及び小ビームを操作するための粒子光学
部品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】
以下に詳細に述べるように、本発明の粒子光学部品、粒子光学装置及び粒子光学システ
ムは、複数の荷電粒子小ビームを用い、それを高精度で操作することができる。
【００１１】
本発明の一実施の形態によれば、高い規則性を有するアレイパターン状に配置される複
数の荷電粒子小ビームを形成するための粒子光学装置が提供される。前記高い規則性を有
するアレイパターンは、前記荷電粒子小ビームのビーム経路に沿った所望の位置に前記荷
電粒子小ビームによって形成される。例えば、前記高い規則性を有するアレイパターンは
、各荷電粒子小ビームが焦点を形成する像平面又は中間像平面に形成されてもよい。
【００１２】
前記粒子光学装置は、少なくとも１つの荷電粒子ビームを発生させる少なくとも１つの
荷電粒子源を備える。前記荷電粒子小ビームは、前記多孔プレートに形成された開孔を通
過する前記荷電粒子ビームの粒子によって形成される。前記荷電粒子小ビームのビーム経
路中に１つ又は複数のさらに別の多孔プレートが配置され、前記１つ又は複数のさらに別
の多孔プレートに形成された開孔を前記荷電粒子小ビームが通過する。
【００１３】
前記粒子光学装置はさらに、前記少なくとも１つの荷電粒子ビーム及び／又は前記複数
の荷電粒子小ビームを操作するための少なくとも１つの集束レンズ又はその他の粒子光学
素子を備える。かかる粒子光学素子は、通常、前記粒子光学装置の光学的なゆがみに寄与
する。かかるゆがみは、前記荷電粒子小ビームを操作する際に達成可能な精度を低下させ
、前記荷電粒子小ビームのビーム経路の所望の位置に前記荷電粒子小ビームの所望の高い
規則性を有するアレイパターンを形成することを妨げる。
【００１４】
前記高い規則性を有するアレイパターンは、前記少なくとも１つの多孔プレートに形成
された開孔のアレイパターンと粒子光学的に対応している。前記多孔プレートの開孔の位
置は、おおむね前記荷電粒子小ビームの所望の高い規則性を有するアレイパターンが前記
少なくとも１つの多孔プレートの下流側に形成されるように決定される。前記多孔プレー
トの開孔のアレイパターンは、前記高い規則性を有するアレイパターンの規則性と比較し
て、低い規則性を有する。
【００１５】
但し、前記開孔の位置を高い規則性を有するパターンの位置から変移させて、低い規則
性を有するパターンを形成することは、何らかの粒子光学素子によってもたらされるゆが
みを補償する目的のみに限られるものではなく、他の目的のために行われてもよい。
【００１６】
規則性はパターンの全方向について高める必要はない。装置の対物レンズに対する物体
の動きに対して交差する方向など、１つの特定の方向のみについて規則性を高めれば十分
である。さらに、所定の方向のある一部の小ビームをある面に投射することにより、前記
所定の方向に電子光学的に対応する方向に投射された、対応する一部の開孔によって決定
される対応する規則性に比べて高い規則性を有するパターンを形成すれば十分である。
【００１７】
高い規則性を有する前記荷電粒子小ビームのアレイパターンの規則性と、それよりも低
い規則性を有する前記開孔パターンの規則性とは、例えば、開孔間の空間的相関関係を決
定する方法や、前記各荷電粒子小ビーム及び各開孔の中心位置に適用される一次元又は二
次元のフーリエ解析などの適切な数学的手法によって決定することができる。
【００１８】
前記少なくとも１つの粒子光学素子は、前記粒子光学装置の像平面に位置決め可能な物
体上に前記荷電粒子小ビームを集束させるための、対物レンズなどの集束レンズを備えて
いてもよい。
【００１９】
集束レンズの一般的なゆがみを補償するためには、前記多孔プレートの開孔によって形
成されるアレイパターンの中心から各開孔への距離が長くなるにつれて、前記多孔プレー
トの隣接する開孔間の距離は連続的に減少しているのが好ましい。
【００２０】
本発明の別の実施の形態によれば、前記の装置と同様に、少なくとも１つの荷電粒子源
と、少なくとも１つの多孔プレートとを有する粒子光学装置が提供される。前記装置は、
前記荷電粒子源によって生成される少なくとも１つ荷電粒子ビームを操作するための、又
は、複数の荷電粒子小ビームを操作するための、少なくとも１つの粒子光学素子をさらに
備えている。
【００２１】
かかる粒子光学素子は、一般的に、前記粒子光学装置の光学的な非点収差に寄与する。
かかる非点収差を補償するために、前記少なくとも１つの多孔プレートに形成された開孔
は、完全な円形状よりもむしろ楕円形状を有している。
【００２２】
但し、前記楕円形状の開孔を設けることは、何らかの粒子光学素子によってもたらされ
る非点収差を補償する目的のみに限られるものではなく、他の目的のために行われてもよ
い。
【００２３】
一実施の形態によれば、通常集束レンズによって引き起こされる非点収差を補償するた
めには、開孔パターンの中心から離れるにつれて前記開孔の楕円形状の楕円率が大きくな
るのが好ましい。
【００２４】
前記楕円形状の長軸は、前記開孔パターンの中心に対して放射状に方向づけされていて
もよく、又は、前記長軸は、半径方向に対してある角度で方向づけされていてもよい。前
記長軸が半径方向に対してある角度で方向づけされている場合、かかる角度は、前記開孔
パターンの中心から離れるにつれて大きくなってもよい。
【００２５】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記の装置と同様に、少なくとも１つの荷電
粒子源と、少なくとも１つの多孔プレートとを備えた粒子光学装置が提供される。前記装
置は、前記荷電粒子源によって生成される少なくとも１つの荷電粒子ビームを操作するた
めの、又は、複数の荷電粒子小ビームを操作するための、少なくとも１つの粒子光学素子
をさらに備えていてもよい。
【００２６】
前記粒子光学素子は、前記装置の光学的な像面湾曲に寄与する。
【００２７】
かかる像面湾曲を補償するために、前記多孔プレートに形成される開孔の直径は、前記
開孔パターンの中心から離れるにつれて変化する。前記直径の変化は、前記開孔の直径が
前記開孔パターンの中心から離れるにつれて大きくなるようなものでも、又は、小さくな
るようなものでもよい。
【００２８】
但し、前記開孔の直径を変えることは、何らかの粒子光学素子によってもたらされる像
面湾曲を補償する目的のみに限られるものではなく、他の目的のために行われてもよい。
【００２９】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、複数の荷電粒子小ビームを使用する粒子光学
システムに有利に使用され得る粒子光学部品が提供される。前記粒子光学部品は、前記粒
子光学システムの何らかの粒子光学素子によってもたらされる像面湾曲を補償するために
、かかる粒子光学システムに使用されてもよく、又は、他の適当な目的のためにかかる粒
子光学システムに使用されてもよい。
【００３０】
前記粒子光学部品は、通過する荷電粒子小ビームの粒子を操作するために、複数の開孔
を有する少なくとも１つの多孔プレートを備える。前記多孔プレートには、ほぼ単一の面
に配置された複数の層部分が形成され、前記複数の層部分のそれぞれに複数の開孔が形成
される。所望の用途に応じた十分な精度をもって、所定の電位で各開孔を規定する前記層
部分が維持されるように、前記層部分は、電気的に十分な導電性を有する材料で形成され
る。隣接する導電層部分は、互いに直接接続されていない。隣接する導電層部分を互いに
電気的に分離するためには、かかる隣接する導電層部分間に電気的に十分な抵抗性を有す
るギャップを形成するのが有利である。前記ギャップは、隣接する導電性層部分に異なる
電位が十分な精度をもって印加されることを可能とするように、十分な抵抗性を有する。
【００３１】
前記隣接する導電層部分が互いに直接接続されなくても、前記導電層部分を所望の電位
に維持するために、隣接する導電層部分同士を、又は、隣接していない導電層部分同士を
接続する所定の抵抗器が設けられていてもよい。
【００３２】
好適な実施の形態によれば、少なくとも２つのリング状部分が設けられてもよく、一方
のリング状部分は、他方のリング状部分の内側に配置される。
【００３３】
前記リング状導電層部分の半径方向の幅は、前記多孔プレートに形成された開孔パター
ンの中心から離れるにつれて小さくなるのが好ましい。
【００３４】
前述した前記多孔プレートは、そこに形成された開孔それぞれを通過する前記荷電粒子
小ビームの荷電粒子を操作するために設けられてもよい。かかる荷電粒子小ビームの操作
は、前記各開孔を規定する前記多孔プレートを適切な電位に維持することによって達成さ
れてもよい。前記荷電粒子小ビームの操作は、前記荷電粒子小ビームに対する集束、デフ
ォーカス、偏向効果、又はその他の効果、及びそれら効果の組み合わせを提供する工程を
含む。複数の開孔を規定する前記多孔プレートが前記電位に維持されることにより、その
電位が、前記多孔プレートから前記荷電粒子小ビームの上流側又は下流側の方向に延びる
電界を生成する。前記多孔プレートに複数の開孔が存在するため、かかる電界は、開孔が
形成されていないプレートによって生成される均一な電界から逸脱する。均一な電界から
の逸脱は、各開孔によって前記荷電粒子小ビームを操作する所望のタイプのものに対して
不利な効果をもたらす。 本発明のさらに別の実施の形態によれば、絶縁基板で形成され
貫通した複数の開孔を有する第１の多孔プレートを備えた粒子光学部品が提供される。前
記絶縁基板に形成された前記開孔の内部は導電層で覆われている。前記開孔の内部に設け
られたかかる導電層の利点は、前記層が隣接の、又は少し離れた開孔から発せられる漏電
界を遮蔽することに寄与することである。前記層の導電率は、十分な遮蔽機能が達成され
るように設計されていればよい。
【００３５】
簡略化されたデザイン・ルールによれば、前記多孔プレートの両主平面間の総抵抗は、
約２５０Ω〜８ＭΩの範囲、約２５０Ω〜４ＭΩの範囲、約４ＭΩ〜８ＭΩの範囲、約２
５０Ω〜８００Ωの範囲、約８００Ω〜１．５ＭΩの範囲、約１．５ＭΩ〜３ＭΩの範囲
、約３ＭΩ〜５ＭΩの範囲及び／又は約５ＭΩ〜８ＭΩの範囲内である。
【００３６】
前記第１の多孔プレートの片側又は両側に密着してさらに別の多孔プレートが設けられ
てもよい。
【００３７】
一実施の形態によれば、前記導電層はまた、前記第１の多孔プレートの片側主面又は両
側主面を被覆する。前記導電層は、前記第１の多孔プレートとの一体化部分を形成し、従
って、もし前記さらに別の多孔プレートが設けられるのであれば、それは前記導電層に接
して形成される。
【００３８】
前記さらに別の多孔プレートは、前記第１の多孔プレートの前記開孔内に設けられる導
電層の導電率よりも高い導電率を有する導電材料で形成されるのが好ましい。
【００３９】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、複数の開孔が形成された少なくとも１つの多
孔プレートを有する粒子光学部品が提供され、前記多孔プレートは、前記第１の多孔プレ
ートの両主平面間の電気抵抗が約２５０Ω〜８ＭΩの範囲、約２５０Ω〜４ＭΩの範囲、
約４ＭΩ〜８ＭΩの範囲、約２５０Ω〜８００Ωの範囲、約８００Ω〜１．５ＭΩの範囲
、約１．５ＭΩ〜３ＭΩの範囲、約３ＭΩ〜５ＭΩの範囲及び／又は約５ＭΩ〜８ＭΩの
範囲内となるような導電材料で形成される。前記基板材料の導電率は、前記開孔で生成さ
れる電界の遮蔽に寄与する。
【００４０】
前記基板を製造するための適切な材料は、イメージ・アンプリファイア用のマルチチャ
ンネルプレートの製造に使用されるような、ガラス材料から選択されてもよい。
【００４１】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、通過する荷電粒子小ビームを操作するための
複数のビーム操作開孔が形成された少なくとも１つの多孔プレートを備えた粒子光学部品
が提供され、前記複数のビーム操作開孔は所定のアレイパターン状に配置される。
【００４２】
さらに、前記多孔プレートによって生成される電界のゆがみを補正するために、前記多
孔プレートに電界補正開孔が形成される。前記ビーム操作開孔のアレイパターン中の電界
補正開孔の位置、及び、前記電界補正開孔のサイズや形状は、前記多孔プレートによって
生成される電界が前記多孔プレートの上流側及び／又は下流側の所望の電界にほぼ対応す
るように選択されればよい。
【００４３】
前記粒子光学部品が複数の荷電粒子小ビームを用いる粒子光学システムに使用される場
合、これらの荷電粒子小ビームは前記電界補正開孔ではなく前記ビーム操作開孔を通過す
る。但し、これは、中間小ビームが前記電界補正開孔を通過し、前記粒子光学システムが
使用しようとする荷電粒子小ビームの束から何らかの手段によって前記中間小ビームが除
去されるという構成を排除するものではない。前記電界補正開孔を通過する中間小ビーム
のかかる除去手段には、所望の荷電粒子小ビームの束を横切って適切な位置に配置される
ビーム絞りが含まれる。かかる絞りは、所望の小ビームを通過させる複数の開孔が形成さ
れ、中間小ビームのビーム経路に対応する位置に開孔が形成されていない別の多孔プレー
トによって形成されると有利である。
【００４４】
さらに、前記粒子光学部品自体において前記中間小ビームを遮断することが可能である
。
【００４５】
ここで、前記絞りは、前記多孔プレートの貫通孔ではない開孔の底部によって形成され
ると有利である。
【００４６】
前記ビーム操作開孔が前記多孔プレートに高密度で形成される場合、前記電界補正開孔
は、隣接した位置の前記ビーム操作開孔よりもサイズが小さいのが好ましい。
【００４７】
さらに、任意のビーム操作開孔の中心に関して周方向から見たときに、前記電界補正開
孔は、前記任意のビーム操作開孔とそれに隣接する他のビーム操作開孔との周方向の中間
位置に位置する。
【００４８】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前述した粒子光学部品と同様に、複数のビー
ム操作開孔が形成された少なくとも１つの多孔プレートを備えた粒子光学部品が提供され
る。前記多孔プレートによって生成される電界の、所望の電界からのずれを補償するため
に、前記電界操作開孔の基本形状に対して付加的な形状特徴が付与されるように前記ビー
ム操作開孔の形状が設計されてもよい。前記基本形状は、前記開孔を通過する小ビームに
対して所望のビーム操作効果がもたらされるように、電子光学デザイン・ルールに基づい
て設計される。例えば、前記基本形状は、円形レンズの効果をもたらす円形であってもよ
く、又は、非点収差レンズの効果をもたらす楕円形であってもよい。
【００４９】
前記形状特徴は、前記基本形状における半径方向の凹部又は凸部として設けられる。任
意の開孔の形状特徴は、前記基本形状の周囲に、前記任意のビーム操作開孔の周囲のビー
ム操作開孔の配置のた多重性又は対称性に対応する多重性又は対称性を有するように設け
られる。
【００５０】
例えば、任意のビーム操作開孔に対してそれに最も近接したビーム操作開孔が４つある
場合には、前記任意のビーム操作開孔の形状特徴は、前記任意のビーム操作開孔の上流側
又は下流側で非回転対称の電界構成を補償するために、前記任意のビーム操作開孔の中心
に関して四重の対称性を有する。かかる非回転対称の電界構成は、前記任意のビーム操作
開孔の周囲に位置するビーム操作開孔の対称性によってもたらされる。
【００５１】
任意の開孔に関して最も近接した開孔は、別の技術分野の技術として公知の方法によっ
て決定されてもよい。ある方法によれば、任意の開孔に最も近接した開孔は、まず前記任
意の開孔と異なるすべての開孔のうち、前記任意の開孔から最小距離の位置に配置されて
いる開孔を、最も近接した開孔として認定することによって決定される。その後、前記任
意の開孔と異なるすべての開孔のうち、前記任意の開孔からの距離が最短距離の約１．２
〜１．３倍よりも小さい距離の位置に配置されているものすべてを、近接した開孔として
認定する。
【００５２】
前記形状特徴の対称性を決定するために、例えば前記任意の開孔の周囲の第１のアレイ
パターンについてフーリエ解析を行うことにより、任意の開孔に関してより広い範囲の周
囲の対称性を検証することも可能である。前記任意の開孔は、前記任意のビーム操作開孔
の周囲の前記第１のアレイパターンの対称性に対応する少なくとも１つの対称要素を持つ
形状を有する。この方法によれば、開孔パターンの周囲近辺の開孔の境界効果も考慮に入
れられ、例えば、前記任意の開孔の周囲の半分のスペースが他の開孔によって占拠されて
いなくてもよい。
【００５３】
限定的なアレイパターンとして複数のビーム操作開孔が形成された多孔プレートにおい
て、前記多孔プレートは、前記ビーム操作開孔の前記アレイパターンを超えて広がってい
る。従って、前記多孔プレートの、開孔が形成されていない領域によって生成される電界
は、開孔パターンが形成されている領域から広がる電界とは異なり、均一な電界や、特に
パターンの周辺近傍の領域での所望の電界などから逸脱した電界になる。周辺では、通過
する各ビームに対し開孔によってもたらされる光学特性が、パターンの中央に位置する開
孔によってもたらされる光学特性と比較して劣っている。
【００５４】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前述した装置と同様に、複数の荷電粒子小ビ
ームを操作するための複数のビーム操作開孔を有する多孔プレートを備えた粒子光学装置
が提供される。前記ビーム操作開孔は、第１のアレイパターン状に配置され、前記多孔プ
レートの前記第１のアレイパターンに隣接した領域には電界補正開孔が形成されている。
【００５５】
前記電界補正開孔は、前記ビーム操作開孔の前記アレイパターンの拡張部を形成するア
レイ状に配置されてもよい。
【００５６】
前記粒子光学装置が提供しようとしている小ビームは、前記電界補正開孔を通過しない
。但し、これは、上記のように、前記電界補正開孔の下流側や前記電界補正開孔内で何ら
かの他の手段によって前記電界補正開孔を通過する前記中間小ビームが遮断される構成を
排除するものではない。
【００５７】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前述した粒子光学装置と同様に、少なくとも
１つの荷電粒子源と、複数の開孔が形成された少なくとも１つの多孔プレートと、前記複
数の開孔に所定の第１の電圧を供給する第１の電圧源と、前記多孔プレートの上流側又は
下流側に離間して配置された第１の単孔プレートと、前記第１の単孔プレートに所定の第
２の電圧を供給する第２の電圧源とを備えた粒子光学装置が提供される。
【００５８】
前記多孔プレートの前記開孔は、通過する荷電粒子小ビームを操作するために設けられ
ている。前記開孔の操作効果は、とりわけ、前記多孔プレートによってその上流側及び／
又は下流側に生成される電界により決定される。前記単孔プレートは、前記多孔プレート
の上流側と下流側のそれぞれに設けられ、前記電界を、前記開孔の操作効果が所望の依存
性に応じて前記開孔パターン中で変化するような所望の形状にする。
【００５９】
一実施の形態によれば、前記単孔プレートは、前記多孔プレートから７５ｍｍよりも小
さい距離、好適には２５ｍｍよりも小さい距離、さらに好適には１０ｍｍ又は５ｍｍより
も小さい距離の位置に配置される。
【００６０】
さらに別の実施の形態によれば、前記単孔プレートは、前記多孔プレートの前記開孔の
レンズ機能が通過する前記小ビームに与える焦点距離の半分よりも小さい距離、特に４分
の１よりも小さい距離の位置に配置される。
【００６１】
さらに別の実施の形態によれば、前記単孔プレートは、前記多孔プレート表面の電界が
１００Ｖ／ｍｍよりも高くなるような距離の位置、２００Ｖ／ｍｍよりも高くなるような
距離の位置、３００Ｖ／ｍｍよりも高くなるような距離の位置、５００Ｖ／ｍｍよりも高
くなるような距離の位置又は１ｋＶ／ｍｍよりも高くなるような距離の位置に配置される
。
【００６２】
さらに別の実施の形態によれば、前記多孔プレートと前記第１の単孔プレートとの間の
距離は、単孔の直径の５倍よりも小さい、単孔の直径の３倍よりも小さい、前記直径の２
倍よりも小さい、又は単孔の直径よりも小さい。
【００６３】
前記開孔アレイ全体での前記複数の開孔のビーム操作効果に対する強い依存性を与える
ために、前記多孔プレートと前記第１の単孔プレートとの間に第２の単孔プレートを設け
るのが好ましい。前記第２の単孔プレートに所定の第３の電圧を供給するために第３の電
圧源が設けられる。前記第３の電圧は、ほぼ前記第１の電圧の平均値以下となるように選
択されるか、又は、前記第２の電圧と前記第１の電圧の平均値との間の値となるように選
択される。
【００６４】
第１の単孔プレートは、前記多孔プレートの両面に設けられてもよい。
【００６５】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前述した装置と同様に、荷電粒子ビームを発
生させる少なくとも１つの荷電粒子源と、複数の開孔が形成された少なくとも１つの多孔
プレートとを備えた粒子光学装置が提供される。
【００６６】
前記荷電粒子源と前記多孔プレートとの間の、前記荷電粒子のビームのビーム経路中に
、第１の集束レンズが配置される。前記第１の集束レンズは、荷電粒子を前記多孔プレー
トに形成された前記複数の開孔に照射するために、前記荷電粒子源によって生成される前
記荷電粒子ビームの発散を低減する効果を有する。前記第１の集束レンズの下流側の前記
荷電粒子ビームは、発散ビーム又は平行ビームである。但し、前記荷電粒子ビームの発散
性又は平行性は、所望の発散性又は平行性に高精度に対応していなければならない。
【００６７】
実際には、開口誤差や色誤差などのレンズ誤差は、前記所望の発散性又は平行性からの
逸脱に寄与する。
【００６８】
前記第１の集束レンズと前記多孔プレートとの間の領域に減速電界を設けるための減速
電極が、前記第１の集束レンズを通過した後の前記荷電粒子を前記多孔プレートを通過す
るための所望の運動エネルギーまで減速させるために設けられている。このように、集束
電界を通過する前記荷電粒子の運動エネルギーは、前記多孔プレートを通過する前記荷電
粒子の所望の運動エネルギーよりも高い。
【００６９】
かかる装置の利点は、運動エネルギーが増大したときの前記第１の集束レンズの色誤差
への寄与が小さいことである。
【００７０】
本発明者らは、複数の開孔が形成された多孔プレートの集束効果を良好に制御すること
が可能であり、前記多孔プレートを通り抜ける電子の運動エネルギーが高い場合でも比較
的正確に調整されることを見出した。これにより、各開孔を横切る荷電粒子小ビームの色
収差を低減することができる。
【００７１】
このように、本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記多孔プレートに衝突し又は
前記多孔プレートを通過する電子の運動エネルギーは、５ｋｅＶよりも高いてもよく、１
０ｋｅＶよりも高くてもよく、２０ｋｅＶよりも高くてもよく、又は３０ｋｅＶよりも高
くてもよい。
【００７２】
さらに別の実施の形態によれば、本発明は、前述の装置と同様に、少なくとも１つの荷
電粒子源と、少なくとも１つの多孔プレートと、前記多孔プレートの上流側及び／又は下
流側の領域に集束電界を与える第１の集束レンズとを備えた粒子光学装置を提供する。前
記粒子光学装置は、前記多孔プレートの上流側及び／又は下流側の第２の領域で前記荷電
粒子ビームの荷電粒子の運動エネルギーを変更するエネルギー変更電極をさらに備えてい
る。前記第１の集束レンズによって誘発される誤差を低減するために、前記集束電界が設
けられる前記第１の領域と、前記エネルギー変更電界が設けられる前記第２の領域とは重
なり合っている。
【００７３】
一実施の形態によれば、前記エネルギー変更電界は、前記ビームの荷電粒子の運動エネ
ルギーを減少させる減速電界であり、前記重なり合った領域は、前記多孔プレートのほぼ
上流側に位置している。
【００７４】
さらに別の実施の形態によれば、前記エネルギー変更電界は、前記ビームの荷電粒子の
運動エネルギーを増加させる加速電界であり、前記重なり合った領域は、前記多孔プレー
トのほぼ下流側に位置している。
【００７５】
前記重なり合った領域における、前記エネルギー変更電界と前記集束電界との重なりは
、１％よりも大きくてもよく、５％よりも大きくてもよく、又は１０％よりも大きくても
よい。
【００７６】
前記エネルギー変更電界と前記集束電界との重なりは、前記集束電界の強さと前記エネ
ルギー変更電界の強さの両方を、それぞれ任意の単位の曲線とし両曲線のピーク値が同じ
レベルとなるように規格化してビーム軸に沿ってグラフ化することにより決定してもよい
。両曲線下の重なり合った領域を一方又は他方の曲線下の全面積で割ったものが、重なり
の測定値とされる。
【００７７】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前述の装置と同様に、少なくとも１つの荷電
粒子源と、少なくとも１つの多孔プレートと、前記荷電粒子源と前記多孔プレートとの間
の領域に集束電界を与える第１の集束レンズとを備えた粒子光学装置が提供される。
【００７８】
前記第１の集束レンズは、前記多孔プレートの上流側直近のビームが残留発散性を有す
るように、前記多孔プレートの上流側で前記荷電粒子源によって生成される前記荷電粒子
ビームの発散性を減少させるために設けられる。言い換えれば、前記多孔プレートに衝突
するときのビームの断面よりも、前記第１の集束レンズを通過するときのビームの断面の
方が小さい。
【００７９】
かかる装置により、前記第１の集束レンズを通過するときのビームの断面よりも大きい
所定の断面を有するビームによって多孔プレートの開孔を照射することが可能となる。そ
して、これにより、前記第１の集束レンズの開口誤差が、前記所定の断面を照射するため
にビームを平行化し、ほぼ平行なビームを形成する集束レンズの場合に比べて低減される
という利点が得られる。いくつかの実施の形態によれば、前記多孔プレートの上流側直近
でのビームの発散性は、０．５ｍｒａｄよりも高くてもよく、１．０ｍｒａｄよりも高く
てもよく、又は、２ｍｒａｄ、５ｍｒａｄ、又は１０ｍｒａｄよりも高くてもよい。
【００８０】
但し、いくつかの実施の形態によれば、前記多孔プレートの集束照射が有利である。か
かる集束照射は、特に電子リソグラフィの分野で使用される。実際には、前記多孔プレー
トに形成された開孔の隣接する中心間の距離は、さらに小さくすることのできない限定さ
れた距離である。かかる多孔プレートが平行ビームによって照射される場合、前記多孔プ
レートの下流側の小ビームの隣接する焦点間の距離は、前記多孔プレートの隣接する開孔
間の距離に対応する。但し、前記多孔プレートを集束ビームによって照射することにより
、前記多孔プレートの隣接する開孔間の距離を維持したまま、前記小ビームの隣接する焦
点間の距離を減少させることができる。そして、これにより、ビームスポット間の距離が
小さい、ビームスポット同士が接している、又は互いに重なり合っているようなビームス
ポットパターンを装置の物体平面に形成することができる。
【００８１】
照射ビームの集束性もまた、０．５ｍｒａｄよりも高い範囲、１ｍｒａｄよりも高い範
囲、又は、２ｍｒａｄよりも高い範囲にあればよい。
【００８２】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前述の装置と同様に、荷電粒子ビームを発生
させる少なくとも１つの荷電粒子源と、複数の開孔が形成された少なくとも１つの多孔プ
レートと、前記荷電粒子源と前記多孔プレートとの間の領域に集束電界部分を与える第１
の集束レンズとを備えた粒子光学装置が提供される。前記第１の集束レンズは磁界を与え
、前記荷電粒子源は前記第１の集束レンズによって与えられる磁界の中に配置される。前
記荷電粒子源が磁界中に浸漬されている構成により、前記集束電界部分によってもたらさ
れるレンズ誤差が低減される。
【００８３】
好適な実施の形態によれば、前記荷電粒子源が設けられた磁界部分は、ほぼ均一な磁界
を有する部分である。
【００８４】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前述の装置と同様に、荷電粒子ビームを発生
させる少なくとも１つの荷電粒子源と、複数の開孔を有し、その下流側で複数の荷電粒子
小ビームが形成され、その下流側の集束領域に前記荷電粒子小ビームのそれぞれが焦点を
有する少なくとも１つの多孔プレートとを備える粒子光学装置が提供される。
【００８５】
第２の集束レンズは、前記集束領域に集束電界を与え、前記集束電界は荷電粒子小ビー
ムの束に対して集束効果を有する。前記第２の集束電界の集束電界領域の位置を前記多孔
プレートの焦点領域と一致させることにより、前記集束領域の像が形成される前記第２の
集束レンズの下流領域で、例えば焦点における色誤差など、各小ビームの焦点における角
度誤差の小ビームへの影響が小さくなるという利点がある。
【００８６】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前述の装置と同様に、少なくとも１つの荷電
粒子源と、その下流側の集束領域に荷電粒子小ビームのそれぞれが焦点を有する少なくと
も１つの多孔プレートとを備えた粒子光学装置が提供される。
【００８７】
前記集束領域又はその中間像を装置の物体平面に位置決め可能な物体上に結像させるた
めに、対物レンズが設けられる。前記荷電粒子小ビームの焦点を前記物体上に結像させる
ことにより、比較的小さな直径のビームスポットを前記物体上に得ることができる。
【００８８】
さらに、前記少なくとも１つの多孔プレートの前記開孔は、焦点領域の前記小ビームの
直径よりもかなり大きい直径を有していてもよい。このように、比較的大きな開孔直径に
より、前記小ビームの小さな焦点を形成することができる。従って、前記開孔パターンの
全面積に対する前記開孔の全面積の比もまた比較的高い。この比が、小ビーム生成の効率
、すなわち、前記多孔プレートを照射するビームの流れの総量に対する全ての小ビームの
流れの総量の比を決定する。前記多孔プレートに形成された前記開孔の直径が大きいため
、かかる効率は比較的高い。
【００８９】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、ビーム経路スプリッタとビーム経路コンバイ
ナの機能をそれぞれ備えた電子光学装置が提供される。前記装置は、一次電子源から装置
の物体平面に位置決め可能な物体へ向けられた一次電子ビーム用の一次電子ビーム経路と
、前記物体から発する二次電子用の二次電子ビーム経路とを備えていてもよい。前記一次
及び二次電子ビーム経路は、単一又は複数の電子ビーム用のビーム経路であってもよい。
但し、前述のように使用するためには、前記一次及び二次電子ビーム経路は、複数の電子
小ビーム用のビーム経路であるのが好ましい。
【００９０】
前記装置は、第１、第２及び第３の磁界領域を有するマグネット装置を備えている。前
記第１の磁界領域は、一次及び二次電子ビーム経路の両方が通過し、これらの電子ビーム
経路を互いに分離させる機能を果たす。前記第２の磁界領域は、前記第１の磁界領域の上
流側の、一次電子ビーム経路中に配置され、二次電子ビーム経路はこれを通過しない。前
記第３の磁界領域は、前記第１の磁界領域の下流側の、二次電子ビーム経路中に配置され
、一次電子ビーム経路はこれを通過しない。
【００９１】
前記第１及び第２の磁界領域は、前記一次電子ビームをそれぞれ互いにほぼ反対の方向
に偏向し、前記第１及び第３の磁界領域は、前記二次電子ビーム経路をほぼ同じ方向に偏
向する。
【００９２】
前記装置は、３つという少ない数の磁界領域のみを必要とするが、一次電子の所定の運
動エネルギーと二次電子の所定の運動エネルギーのために、前記装置は、一次の非点収差
がほとんど無く、及び／又は、一次の歪みがほとんど無いような電子光学特性を与える。
【００９３】
好適な実施の形態によれば、一次電子ビーム経路用の第２の磁界領域の偏向角は、一次
電子ビーム経路用の第１の磁界領域の偏向角よりも大きい。ここでは、さらに、前記第１
の磁界領域と前記第２の磁界領域との間の前記一次電子ビーム経路中に中間像が形成され
ないのが好ましい。
【００９４】
さらに好適な実施の形態によれば、磁界の影響をおおむね受けない第１のドリフト領域
が、前記第２の磁界領域と前記第１の磁界領域との間の前記一次電子ビーム経路中に設け
られる。
【００９５】
さらに好適な実施の形態によれば、磁界の影響をおおむね受けない第２のドリフト領域
が、前記第１磁界領域と前記第３の磁界領域との間の前記二次電子ビーム経路中に設けら
れる。但し、前記第１の磁界領域と前記第３の磁界領域との間の前記二次電子ビーム経路
中に第２のドリフト領域がほとんど設けられない構成も可能である。前記第１及び第２の
ドリフト領域の両方が設けられる場合には、前記第２のドリフト領域は前記第１のドリフ
ト領域よりもかなり短いのが好ましい。
【００９６】
さらに好適な実施の形態によれば、前記第１の磁界領域と前記物体平面との間に集束レ
ンズが設けられ、前記一次及び二次電子ビーム経路が前記集束レンズを通過する。電子顕
微鏡の用途においては、前記集束レンズとして対物レンズが用いられる。
【００９７】
ここでは、少なくとも１つの電極が前記一次及び二次電子ビーム経路中に設けられ、前
記一次電子が前記物体に衝突する前に減速し、前記二次電子が物体から発した後に加速す
るのがさらに好ましい。かかる電極により、前記マグネット装置を通過する前記一次電子
の運動エネルギーが同じ値に維持される一方で、前記物体に衝突するときの前記一次電子
の運動エネルギーを変化させることが可能である。従って、前記ビーム経路スプリッタ／
コンバイナの電子光学特性をほぼ同じ電子光学特性に維持することが可能であり、また、
前記物体に衝突する前記一次電子の運動エネルギーを変化させることも可能である。よっ
て、前記物体に前記一次電子が衝突するときの当該一次電子の運動エネルギーの比較的広
い範囲にわたって、前記一次電子を前記物体に集束させる際の精度を高くすることができ
る。
【００９８】
ここでは、さらに、前記マグネット装置が、前記第３の磁界領域の下流側の、前記二次
電子ビーム経路中に第４の磁界領域を備え、前記第３の磁界領域の磁界の強さが、前記第
１の磁界領域の磁界の強さに対して調整可能であるのが好ましい。前記第４の磁界領域の
磁界の強さは、前記一対の電極に供給される電圧に応じて調整することができる。前記一
対の電極に供給される電圧の変化は前記マグネット装置に入る前記二次電子の運動エネル
ギーを変化させるので、前記二次電子ビーム経路用の前記第１の磁界領域の偏向角も変化
する。前記第３及び第４の磁界領域の磁界の強さを調整することが可能であれば、前記一
対の電極に供給される電圧の変化によって引き起こされる前記二次電子ビーム経路につい
てのかかる変化を補償することが可能である。実際、前記第４の磁界領域は、補償偏向器
の機能を果たす。
【００９９】
さらに、前記マグネット装置に入る前記二次電子の運動エネルギーが変化すれば、前記
第１及び第３の磁界領域によって引き起こされる、前記二次電子ビーム経路に対する四重
極効果の変化が起こる。四重極効果のかかる変化を補償するための少なくとも１つの電子
光学部品も、前記二次電子ビーム経路中に設けられるのが好ましい。かかる補償部品は、
前記二次電子ビーム経路中に設けられた１つ又は２つの付加的な磁界領域、あるいは前記
二次電子ビーム経路中に設けられた１つ又は２つの四重極レンズ、あるいは前記二次電子
ビーム経路中に設けられた付加的な磁界領域と四重極レンズとの組み合わせによって提供
される。
【０１００】
好適な実施の形態によれば、前記第４の磁界領域の下流側の、前記二次電子ビーム経路
中に第５の磁界領域が設けられ、前記第５の磁界領域の下流側に四重極レンズが設けられ
る。前記四重極レンズ及び／又は前記第５の磁界領域によって与えられる磁界の強さは、
前記少なくとも１つの電極に供給される電圧に応じて調整可能であるのが好ましい。
【０１０１】
さらに好適な実施の形態によれば、前記物体平面の中間像が、前記第１、第３、第４及
び第５の磁界領域を備えた領域に前記二次電子によって形成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１０２】
本発明の上記の、また他の有利な特徴は、添付の図面を参照した下記の本発明の好適な
実施の形態の詳細な説明からより明らかになる。
【０１０３】
図１は、本発明の一実施の形態に係る電子顕微鏡システムの基本的な特徴と機能を概略
的に示している。
【０１０４】
図２ａ〜２ｄは、図１の電子顕微鏡システムに使用される多孔装置の変形例の断面を概
略的に示している。
【０１０５】
図３は、多孔装置を照射し、多孔装置によって生成された電子の小ビームを操作するた
めの電子光学部品を示す概略図である。
【０１０６】
図４は、図１の電子顕微鏡システムに使用される一次電子小ビーム発生装置の一例を示
している。
【０１０７】
図５は、図４に示されるような装置によって与えられるビーム経路の複数の物理的特性
を示している。
【０１０８】
図６は、図１の電子顕微鏡システムに使用される一次電子小ビーム発生装置の一例を示
している。
【０１０９】
図７は、多孔プレートに形成される開孔のアレイパターンを示している。
【０１１０】
図８は、図７に示されるような開孔のパターン配列によって引き起こされる多重極効果
を補償するための付加的な形状的特徴を有する開孔の形状の詳細図である。
【０１１１】
図９は、多孔プレートに設けられた、開孔及び電界補正開孔の配列（aperture arrange
ment）を示している。
【０１１２】
図１０は、図９に示されるようなプレートの、図９に示される線Ｘ−Ｘに沿った断面図
である。
【０１１３】
図１１は、開孔の六角形のアレイパターンを示している。
【０１１４】
図１２は、一次電子ビームスポットのゆがんだパターンを示している。
【０１１５】
図１３は、図１２に示されるようなゆがみを補償するための開孔配列を示している。
【０１１６】
図１４は、非点収差によってゆがめられた一次電子ビームスポットパターンを示してい
る。
【０１１７】
図１５は、図１４に示されるような非点収差によるゆがみを補償するための開孔パター
ンの平面図である。
【０１１８】
図１６は、物体に焦点面を結像する際に使用される電子光学部品によって引き起こされ
る像面湾曲の影響を示している。
【０１１９】
図１７は、図１６に示されるような像面湾曲を補償するために適した多孔装置を示して
いる。
【０１２０】
図１８は、像面湾曲を補償するための多孔パターンの立面図である。
【０１２１】
図１９は、像面湾曲を補償するための、さらに別の多孔装置を示している。
【０１２２】
図２０ａ〜２０ｅは、像面湾曲を補償するための、さらに別の多孔装置を示している。
【０１２３】
図２１は、一次電子ビーム経路の概略図である。
【０１２４】
図２２は、図１に示されるような電子顕微鏡システムに対物装置と共に使用されるビー
ムスプリッタ／コンバイナ装置を概略的に示している。
【０１２５】
図２３は、本発明の一実施の形態に係る電子リソグラフィシステムを示している。
【０１２６】
以下の典型的な実施の形態においては、同様の機能及び構造を有する部品には可能な限
り同様の参照符号が付される。従って、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、別の実施の形態の説明及び「課題を解決するための手段」に記載された説明を
参照されたい。
【０１２７】
図1は、電子顕微鏡システム１の基本的な機能及び特徴を象徴的に示す概略図である。
電子顕微鏡システム１は、一次電子ビームスポット５を検査対象である物体７の表面に生
成するために複数の一次電子小ビーム３を用いる走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）タイプのも
のである。物体７の表面は、対物装置１００の対物レンズ１０２の物体平面１０１に配置
されている。
【０１２８】
図１の挿入図Ｉ₁は、一次電子ビームスポット５の正方形アレイ１０３が形成された物
体平面１０１の立面図を示している。図１においては、５×５アレイ１０３状に配置され
た２５個の一次電子ビームスポット５が示されている。この２５という一次電子ビームス
ポットの数は、電子顕微鏡システム１の原理を説明し易くするために、小さく設定した数
である。実際には、一次電子ビームスポットの数は、３０×３０、１００×１００など、
かなり大きな数値に設定される。
【０１２９】
図示された実施の形態において、一次電子ビームスポット５のアレイ１０３は、１μｍ
〜１０μｍのほぼ一定のピッチＰ₁を有するほぼ正方形のアレイである。但し、アレイ１
０３は、ゆがめられた規則的配列構造（regular array）でも、不規則的配列構造（irreg
ular array）でもよく、また、六角形配列構造などの別の対称形の配列構造とすることも
できる。
【０１３０】
物体平面１０１に形成された一次電子ビームスポットの直径は、５ｎｍ〜２００ｎｍの
範囲にあればよい。一次電子ビームスポット５を形成するための一次電子小ビーム３の集
束は、対物装置１００によってなされる。
【０１３１】
物体７に入射する一次電子のビームスポット５は、物体７の表面から発する二次電子を
生成する。二次電子は、対物レンズ１０２に入射する二次電子小ビーム９を形成する。
【０１３２】
電子顕微鏡システム１は、複数の二次電子小ビーム９を検出装置２００に供給するため
の二次電子ビーム経路１１を与える。検出装置２００は、検出器装置２０９の電子感度（
electron sensitive）検出器２０７の表面平面２１１に二次電子小ビーム９を投射するた
めの投射レンズ装置２０５を備えている。検出器２０７としては、固体ＣＣＤ又はＣＭＯ
Ｓ、シンチレータ装置、マイクロチャネルプレート、ＰＩＮダイオードアレイ等から選択
された１つ又は複数とすることができる。
【０１３３】
図１の挿入図Ｉ₂は、像平面２１１と二次電子ビームスポット２１３がアレイ２１７と
して形成される検出器２０７の表面の立面図を示している。アレイのピッチＰ₂は１０μ
ｍ〜２００μｍの範囲にあればよい。検出器２０７は、複数の検出画素２１５を備えた位
置感度（position sensitive）検出器である。画素２１５は、各画素２１５がそれに対応
する二次電子小ビーム９の強度を検出できるように、二次電子ビームスポット２１３によ
って形成されるアレイ２１７に対応するアレイ状に配置されている。
【０１３４】
一次電子小ビーム３は、電子源装置３０１、コリメータレンズ３０３、多孔装置３０５
及び視野レンズ３０７を備えた小ビーム発生装置３００によって生成される。
【０１３５】
電子源装置３０１は、発散電子ビーム３０９を発生させ、発散電子ビーム３０９は、コ
リメータレンズ３０３によって平行にされ、多孔装置３０５を照射するためのビーム３１
１となる。
【０１３６】
図１の挿入図Ｉ₃は、多孔装置３０５の立面図を示している。多孔装置３０５は、複数
の開孔３１５が形成された多孔プレート３１３を備えている。開孔３１５の中心３１７は
、物体平面１０１に形成される一次電子ビームスポット５のパターン１０３に電子光学的
に対応するパターン３１９状に配置されている。
【０１３７】
アレイ３１９のピッチＰ₃は５μｍ〜２００μｍの範囲にあればよい。開孔３１５の直
径Ｄは、０．２×Ｐ₃〜０．５×Ｐ₃の範囲、０．３×Ｐ₃〜０．６×Ｐ₃の範囲、０．４×
Ｐ₃〜０．７×Ｐ₃の範囲、０．５×Ｐ₃〜０．７×Ｐ₃の範囲、０．５×Ｐ₃〜０．６×Ｐ₃
の範囲、０．６×Ｐ₃〜０．７×Ｐ₃の範囲、０．７×Ｐ₃〜０．８×Ｐ₃の範囲及び／又は
０．８×Ｐ₃〜０．９×Ｐ₃の範囲にあればよい。
【０１３８】
開孔３１５を通過した照射ビーム３１１の電子は、一次電子小ビーム３を形成する。多
孔プレート３１３に衝突した照射ビーム３１１の電子は、そこで遮断されて一次電子ビー
ム経路１３に到達せず、一次電子小ビーム３の形成に寄与しない。
【０１３９】
前記のように、照射ビーム３１１から複数の一次電子小ビーム３を形成することは、多
孔装置３０５の機能の１つである。多孔装置３０５の別の機能は、焦点３２３が焦点領域
すなわち焦点面３２５に生成されるように各一次電子小ビーム３を集束することである。
【０１４０】
図１の挿入図Ｉ₄は、パターン３２７状に配置された焦点３２３を有する焦点面３２５
の立面図を示している。当該パターン３２７のピッチＰ₄は、下記の記載からも理解でき
るように、多孔プレート３１３のパターン３１９のピッチＰ₃と同じでもよいし、異なっ
ていてもよい。焦点３２３の直径は、１０ｎｍ〜１μｍの範囲にあればよい。
【０１４１】
視野レンズ３０７及び対物レンズ１０２は共に、焦点面３２５を物体平面１０１に結像
させる機能を果たし、物体７上に径の小さい一次電子ビームスポット５のアレイ１０３を
形成する。そして、検出器装置２０９によって二次電子小ビーム９の強度を検出すること
により、高解像度の二次電子像を生成することができる。
【０１４２】
ビームスプリッタ／コンバイナ装置４００は、小ビーム発生装置３００と対物装置１０
０との間の一次電子ビーム経路１３中、並びに、対物装置１００と検出装置２００との間
の二次電子ビーム経路１１中に設けられている。
【０１４３】
図２は、多孔装置３０５の複数の実施の形態のうちのいくつかの断面を示している。
【０１４４】
図２ａは、複数の開孔３１５が形成された単一の多孔プレート３１３を備えた多孔装置
３０５を示している。かかる単一の多孔プレート３１３は、照射ビーム３１１から一次電
子小ビーム３を生成する機能と、多孔プレート３１３の下流側で一次電子小ビーム３を集
束する機能との、両方の機能を果たしてもよい。各開孔３１５による焦点距離ｆは、Ｕを
多孔プレート３１３を通過する電子の運動エネルギー、ΔＥを多孔プレート３１３の上流
側と下流側での電界強度の差として、下記の式により推定できる。

ｆ＝−４Ｕ／ΔＥ

図２ｂは、一次電子ビーム経路１３の方向にそれぞれ離間して配置された４つの多孔プ
レート３１３₁、３１３₂、３１３₃、３１３₄を備えた多孔装置３０５を示している。各多
孔プレート３１３₁、・・・、３１３₄には複数の開孔３１５が形成されている。開孔３１
５は、一次電子ビーム経路１３の方向に延びた共通の中心軸３１７を中心とするように配
置されている。
【０１４５】
多孔プレート３１３₁は、照射ビーム３１１によって照射され、そこに形成された開孔
３１５は、照射ビーム３１１から一次電子小ビームを選択し生成するための直径を有して
いる。多孔プレート３１３₁には、照射ビーム３１１の電子の位置エネルギー又は運動エ
ネルギーにほぼ等しい電圧が供給されてもよい。
【０１４６】
多孔プレート３１３₂、３１３₃、３１３₄の各々に形成された開孔３１５の直径は、互
いに等しく、かつ、照射される多孔プレート３１３₁に形成された開孔３１５の直径より
も大きい。多孔プレート３１３₂、３１３₄は薄いプレートであり、多孔プレート３１３₃
は多孔プレート３１３₂、３１３₄よりも厚みが大きい。多孔プレート３１３₂、３１３₄に
は等しい電圧が供給され、多孔プレート３１３₃にはそれと異なる電圧が供給されてもよ
く、これにより、照射された多孔プレート３１３₁によって選択される各一次電子小ビー
ムに対してアインツェルレンズとしての機能が働く。
【０１４７】
図２ｃは、形成される一次電子小ビームを選択するための、径の小さい開孔３１５を有
する、照射される多孔プレート３１３₁を備えた多孔装置３０５を示している。照射され
る多孔プレート３１３₁よりも厚みの大きい２つの多孔プレート３１３₂、３１３₃は、各
一次電子小ビームに対して油浸レンズとして機能するように、照射される多孔プレート３
１３₁の下流側に設けられている。操作中に、多孔装置３０５に集束機能を発揮させるた
めに、異なる電圧が多孔プレート３１３₂、３１３₃に供給される。
【０１４８】
図２ｄは、図２ｃに示された油浸レンズ型の多孔装置の変形例を示している。図２ｃに
示された装置は、多孔プレート３１３₂、３１３₃に異なる電圧が印加されるために所定の
軸３１７に沿って生成される電界が、近接した又は離間した軸３１７に沿って生成される
電界に対応する漏電界によって影響されるという欠点を有する。これら漏電界は、通常、
油浸レンズ装置によって与えられる円形のレンズの機能に悪影響を及ぼすような、所定の
軸３１７に対する回転対称性を有さない。
【０１４９】
図２ｄの多孔装置３０５は、多孔プレート３１３₂と多孔プレート３１３₃との間に挟ま
れた絶縁スペーサ３３１を有し、導電層３３３が絶縁スペーサ３３１中の開孔３１５の内
部を覆っている。
【０１５０】
導電層３１５は、漏電界を生成し、かつ、隣接した開孔によって生成される他の漏電界
を遮蔽するための遮蔽機能を果たすのに十分な導電性を有している。
【０１５１】
一実施の形態によれば、図２ｄの多孔装置３０５は、以下のように製造されてもよい。
すなわち、プレート状のシリコン基板が絶縁スペーサ３３１として設けられる；酸化シリ
コン層が前記プレート状のシリコン基板の上面及び下面にそれぞれ形成される；上部金属
層３１３₂及び下部金属層３１３₃が上部及び下部の酸化シリコン層上にそれぞれ形成され
る；開孔３１５を規定するレジストパターンが上部金属層３１３₂上に設けられる；従来
のエッチング剤を使用した金属エッチングによって開孔３１５が上部金属層３１３₂に形
成される；従来のエッチング剤を使用した酸化シリコンエッチングによって対応する開孔
が上部の酸化シリコン層に形成される；従来のエッチング剤を使用したシリコンエッチン
グによって開孔３１５がシリコン基板に形成される；酸化シリコンエッチングによって対
応する開孔が下部の酸化シリコン層に形成される；金属エッチングによって開孔３１５が
下部金属層３１３₃に形成され、その結果、シリコン基板とその上に形成された酸化シリ
コン及び金属層の構造体を貫通する貫通孔が形成される。その後、酸化処理がなされ、上
部金属層３１３₂及び下部金属層３１３₃の表面に酸化被膜が形成され、かつ、前記貫通孔
の内面壁に酸化被膜が形成される。最後に、前記貫通孔の内面壁に形成された酸化被膜上
に抵抗層が形成される。前記抵抗層の形成には、スパッタリング法が使用されてもよい。
前記抵抗層は、上部金属層３１３₂と下部金属層３１３₃との間の抵抗が２５０Ω〜８ＭΩ
の範囲となるように形成される。酸化被膜の形成には急熱酸化反応（ＲＴＯ）法又は電気
化学酸化法を使用してもよい。
【０１５２】
図３は、小ビーム発生装置３００の一実施の形態の別の概略図である。
【０１５３】
図３に示すように、電子源装置３０１は、仮想線源（virtual source）３２９から発せ
られる発散性の大きい発散電子ビーム３０９を発生させる。図示された実施の形態におい
て、電子源は、１〜３ｍＡ／ｓｒの角強度（angular intensity）と１００ｍｒａｄの発
散半角を有する熱電界放出（ＴＦＥ）型である。
【０１５４】
コリメータレンズ３０３は、発散電子ビーム３０９のビーム経路に配置され、発散性の
大きい発散電子ビーム３０９を発散性の小さい照射ビーム３１１に変換するような集束力
を有している。発散照射ビーム３１１は、その後、多孔装置３０５の多孔プレート３１３
の照射領域Ｆ₁を照射する。多孔プレート３１３を発散照射ビーム３１１で照射すること
は、照射領域Ｆ₁を平行ビームで照射することに比べて、次のような利点がある。
【０１５５】
コリメータレンズ３０３においてビーム３０９、３１１によって横断される断面Ｆ₂は
、照射領域Ｆ₁よりもかなり小さい。平行ビームによる照射の場合に比べて小さい径を有
するコリメータレンズが使用されてもよく、それにより、コリメータレンズ３０３によっ
て生じる開口誤差（opening errors）を低減することができる。さらに、コリメータレン
ズ３０３の集束力は、同じくコリメータレンズ３０３によって生じる誤差を低減すること
に寄与する、発散電子ビーム３０９を平行ビームに変換するための集束レンズに比べて、
小さくてもよい。
【０１５６】
さらに、図３に交差斜線によって示されている減速電界（decelerating electrical fi
eld）領域３２１は、多孔プレート３１３の上流側に設けられている。照射ビーム３１１
の電子は、減速電界領域３２１で、一次電子小ビーム３の焦点が多孔装置３０５の下流側
の焦点面３２５で形成されるように設定された所望の運動エネルギーに減速される。その
結果、一次電子はコリメータレンズ３０３を通るときに大きな運動エネルギーを有し、コ
リメータレンズ３０３の色誤差（chromatic error）（ΔＥ／Ｅ）も低減される。
【０１５７】
視野レンズ３０７は、その集束効果の位置が、焦点面３２５、すなわち、一次電子小ビ
ーム３の焦点３２３が多孔装置３０５によって形成される焦点領域に一致するように配置
される。これには、視野レンズ３０７の色誤差等のレンズ誤差の、物体平面１０１に配置
された物体７に形成される一次電子ビームスポット５に対する影響を減少させる、という
利点がある。かかる視野レンズ３０７の色誤差は、焦点３２３を出発点とする電子ビーム
の角度誤差（angular error）となる。但し、焦点３２３は物体７上に結像されるため、
かかる角度誤差は影響せず、また、角度誤差を伴って焦点３２３から発する電子ビームは
、おおむね各焦点３２３の位置に対応する正しい像の位置で物体平面１０１に衝突する。
視野レンズ３０７によって生じる角度誤差は、物体７上に形成される一次電子ビームスポ
ット５での一次電子小ビーム３の入射角（landing angle）にのみ影響を及ぼす。ビーム
スポットの位置は、かかる誤差の影響を受けない。
【０１５８】
図４は、一次電子小ビーム発生装置３００のさらに別の構造を概略的に示している。仮
想線源３１９は、下流端フランジ電極３４０を備えたビームライナーチューブ３３９内の
Ｚ軸上に配置される。カップ状の電極３４１の中央には、多孔プレート３１３が搭載され
る。電子は、３０ｋＶの電圧で仮想線源３１９から抽出され、多孔プレート３１３の上流
側の、下流端フランジ電極３４０と電極３４１との間に約３５０Ｖ／ｍｍの減速電界（re
tarding field）が生成される。
【０１５９】
図５は、ｚ軸に沿って作図された図４の一次電子小ビーム発生装置３００の任意単位の
物理的性質を示している。曲線３４２は、電極３４０と電極３４１との間に生じた減速電
界を示している。図５においては、ｚ＝０ｍｍの位置に仮想線源３１９が置かれ、ｚ＝２
７０ｍｍの位置に多孔プレートが置かれている。
【０１６０】
仮想線源３１９は、コリメータレンズ３０３の磁界中に浸漬されている。図５中の曲線
３４３は、コリメータレンズ３０３によってｚ軸方向に生成される磁界の強さを、ｚ軸に
沿った位置について示している。図５から分かるように、仮想線源３１９は、コリメータ
レンズ３０３によって生成される磁界の、Ｂｚがほぼ一定となる位置に置かれている。か
かる一定の磁界は、仮想線源３１９から発せられる電子に対する集束効果が小さく、前記
電子を逸脱させる効果（aberration）も非常に小さい。主な集束効果は、磁界Ｂｚがかな
りの勾配を有する部分で得られる。図５から、コリメータレンズ３０３の集束機能は約２
００ｍｍ〜３００ｍｍのｚ位置で得られるように思われる。コリメータレンズ３０３の集
束力は、電極３４０、３４１によって生成される減速電界３４２と一致する。集束磁界と
減速電界がこのように一致することにより、一次電子ビームに対する集束機能を与えつつ
、そこに生ずる光学誤差を低く維持することが可能となる。このことは、光学装置の色誤
差Ｃｓのｚ軸に沿った発生（development）を表わす、図５に示された線３４４から明ら
かである。Ｃｓはｚ＝０でゼロとなり、ｚの値が大きくなるにつれて増加する。ｚ＝約２
３０ｍｍの位置３４５では、磁界領域と電界領域との重なりにより、Ｃｓをゼロに近い値
まで減少させることができる。位置３４５の下流側では、Ｃｓは再び連続的に増加する。
【０１６１】
図６は、コリメータレンズ３０３の磁界の値が一定の部分であって、下流端フランジ電
極３４０を有するビームライナーチューブ３３９中に浸漬された電子源３１９を有する一
次電子小ビーム発生装置３００のさらに別の例を示している。電極３４０は、さらに別の
ビームライナーチューブ３４８の上流側フランジとして設けられた電極３４１と対向して
いる。多孔装置３０５は、その下流側に近接したビームライナーチューブ３４８内に設け
られている。電極３４０と電極３４１との間には減速電界が生じており、これは、コリメ
ータレンズ３０３によって生成された集束勾配磁界と重なっている。
【０１６２】
多孔装置の表面では、残留している電界は比較的小さい。
【０１６３】
多孔装置３０５は、それぞれ焦点面３２５に焦点を有する複数の一次電子小ビーム（図
６には詳細を図示せず）を生成する。
【０１６４】
図７は、図１の挿入図Ｉ₃と同様に、多孔プレート３１３に形成された開孔３１５のパ
ターン３１９を示している。周辺に位置していない開孔“ａ”のそれぞれには、４つの開
孔“ｂ”、“ｃ”、“ｄ”及び“ｅ”が直接隣接し、また、４つの開孔“ｆ”、“ｇ”、
“ｈ”及び“ｉ”がその次に近接している。図７は、最も近く隣接している開孔のピッチ
で開孔３１５が配列された基本アレイベクトル［１０］を示し、図７はまた、その次に近
く隣接している開孔のピッチで開孔３１５が配列された基本アレイベクトル［１１］を示
している。図７から、所定の開孔“ａ”に隣接した開孔“ｂ”〜“ｉ”によって生成され
る漏電界は、前記所定の開孔の中心３１７について四重の対称性を有することが分かる。
これらの漏電界には、所定の開孔“ａ”を通る小ビームに対する集束をゆがませる効果が
ある。
【０１６５】
図８は、所定の開孔“ａ”に隣接した開孔によって生成されるこのような多重極漏電界
を補正するための実施の形態を示している。開孔“ａ”はほぼ円形であり、所定の開孔“
ａ”の中心３１７について四重の対称性を有する付加的な特徴が、開孔“ａ”の周辺に設
けられている。前記付加的な特徴は、開孔の突出部３５１として多孔プレート３１３に形
成されている。付加的な特徴３５１は、それが設けられた開孔によって生成される漏電界
に影響を及ぼす。付加的な特徴は、それが開孔“ａ”〜“ｉ”のそれぞれに設けられた場
合に所定の開孔“ａ”に対して生成される漏電界の多重極成分が低減されるように設計さ
れる。
【０１６６】
所定の開孔に最も近接した開孔と同じ対称性を有する付加的な特徴は、どのような基本
形状の開孔にも設けられる。例えば、前記基本形状は円形でも、楕円形でも、それ以外の
形状でもよい。
【０１６７】
図９は、多重極特性を有する漏電界の効果を低減するさらに別の実施の形態を示してい
る。ここでも、開孔３１５は正方形アレイパターン３１９状に配置されている。開孔３１
５（図９の例では５×５個の開孔）が設けられ、そこを通過する電子小ビームが制御され
る。開孔３１５の間の位置には、より小さい電界補正開孔３５３が形成されている。電界
補正開孔３５３もまた、格子３１９と同じピッチの正方形格子を形成する。電界補正開孔
３５３の格子は、ピッチの半分だけ、前記開孔の格子３１９からずれている。
【０１６８】
電界補正開孔３５３の直径は、電界補正開孔３５３が設けられていない図７に示される
場合と比べて、開孔３１５と電界補正開孔３５３の双方によって生成される漏電界の多重
極特性が低減されるように決定される。
【０１６９】
図１０は、図９に示す多孔装置３０５の断面を示している。多孔装置３０５は、２つの
多孔プレート３１３₁、３１３₂間に挟まれた絶縁スペーサ３３１を備えている。開孔３１
５は、多孔プレート３１３₁、３１３₂及び絶縁スペーサ３３１のすべてを貫通する貫通孔
として形成されているが、電界補正開孔３５３は、照射電子ビーム３１１に照射される上
部の多孔プレート３１３₁及び絶縁スペーサ３３１にのみ形成される。多孔プレート３１
３₂の、上部の多孔プレート３１３₁及び絶縁スペーサ３３１に形成される開孔３５３の位
置に対応する位置には開孔は形成されていない。
【０１７０】
一実施の形態によれば、図１０に示された多孔装置３０５は、リソグラフィ法などの方
法によって作製することができる。前記方法においては、単結晶シリコン基板など、基板
の（１１０）格子面に配向した面を有する基板によって絶縁スペーサ３３１が構成され、
その両面に、多孔プレート３１３₁、３１３₂となる金属層がそれぞれ設けられる。開孔３
１５を規定するレジストパターンが金属層３１３₁上に設けられ、金属をエッチングする
従来の第１のエッチング剤を使用して第１のエッチング工程が行われる。また、シリコン
をエッチングする従来の第２のエッチング剤を使用して第２のエッチング工程が行われ、
第１のエッチング剤を使用して第３のエッチング工程が行われ、全ての層３１３₁、３３
１及び３１３₂を貫通する開孔の貫通孔が形成される。その後、電界補正開孔３５３のパ
ターンに対応したレジストパターンが多孔プレート３１３₁上に設けられ、上部の層３１
３₁を通して第１のエッチング剤を使用してエッチングが行われる。その後、シリコンの
みをエッチングし金属はエッチングしない第２のエッチング剤を使用してエッチングが継
続される。このように、開孔３５３はシリコン基板３３１を貫通して形成され、エッチン
グはシリコン基板３３１の開孔３５３の底部で終了する。すなわち、下部金属層３１３₂
は、エッチング停止の機能を有している。
【０１７１】
図２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの１つ、及び図１０に示されるような多孔部材は、例えば、
ドイツの企業、Ｔｅａｍ Ｎａｎｏｔｅｃ ＧｍｂＨ（住所：７８０５２ Ｖｉｌｌｉｎ
ｇｅｎ−Ｓｃｈｗｅｎｎｉｎｇｅｎ、Ｇｅｒｍａｎｙ）製のものであってもよい。
【０１７２】
再度図７を参照する。
【０１７３】
開孔アレイ３１９の中央の開孔は、上下左右に隣接する開孔の２つの列に囲まれている
。それに対し、中段端部の開孔“ｇ”には、右側に隣接する開孔が無く、また、上段端部
の開孔“ｆ”には、上側と右側に隣接する開孔が無い。周囲の電界は、中央の開孔“ｈ”
と、中段端部の開孔“ｇ”と、上段端部の開孔“ｆ”とでは異なったものになる。このよ
うに、開孔“ｈ”、“ｇ”、及び“ｆ”は、そこを通過する小ビームのそれぞれに対し、
異なったビーム操作効果を有している。ビーム制御開孔のパターン３１９の周辺に近い開
孔ほど、このような相異がある。
【０１７４】
図９は、周辺ビーム操作開孔に対するかかる影響を低減する本発明の実施の形態を示し
ている。アレイパターン３１９（図示された例では５×５個の開孔を有する）は、付加開
孔３５４によって囲まれている。図９においては、付加開孔３５４が一列、アレイパター
ン３１９の周辺に形成されている。但し、付加開孔３５４はアレイパターン３１９の周囲
に二列以上設けることもできる。付加開孔３５４は、アレイパターン３１９の周辺開孔“
ｉ”、“ｂ”、“ｆ”、“ｃ”、“ｇ”が上下左右すべてに隣接する開孔を備えるように
し、これにより、上記した周辺の効果を低減する、という効果を有する。
【０１７５】
付加開孔３５４は、アレイパターン３１９に対して連続的に配置されていてもよく、す
なわち、アレイパターン３１９と同じピッチで設けられていてもよく、アレイパターン３
１９の周辺に位置する開孔“ｉ”、“ｂ”、“ｆ”、“ｃ”、“ｇ”、・・・と同じ直径
を有していてもよい。但し、開孔３１５のアレイパターン３１９の周囲に、他のパターン
や直径で付加開孔３５４を設けることも可能である。
【０１７６】
付加開孔３５４は、電界補正開孔３５３と同じ方法で形成することができる。すなわち
、図１０に示されているような多孔装置３０５を貫通する貫通孔として形成されなくても
よい。従って、一次電子小ビームが付加開孔３５４から発せられることはない。但し、付
加開孔３５４を開孔装置３０５を貫通する貫通孔として形成し、付加開孔３５４がその下
流側に一次電子小ビームを生成するものとすることも可能である。付加開孔３５４によっ
て生成される小ビームは、多孔装置３０５の下流側に設けられる適切な停止部材などの他
の手段によって遮断されてもよい。また、開孔３１５のアレイパターン３１９のみが照射
ビーム３１１によって照射され、付加開孔３５４は照射ビーム３１１によって照射されな
いように、照射ビーム３１１を生成することも可能である。
【０１７７】
図１１は、図７と同様に、複数のビーム操作開孔３１５が形成された多孔プレート３１
３の立面図である。開孔３１５は、正六角形アレイ（蜂の巣のような）であるアレイ３１
９状に配置されている。所定の開孔“ａ”は、６つの最も近接した開孔３１５によって囲
まれ、周囲の開孔３１５によって所定の開孔“ａ”の位置に生成される漏電界は、六重の
対称性を有している。図７の四重の対称性を有する正方形アレイと比較すると、六重の対
称性は高次であるため、正六角形アレイによって生成される漏電界の多重極効果は正方形
アレイの場合に比べてかなり低減される。
【０１７８】
再度図１を参照する。
【０１７９】
図１は、電子顕微鏡システム１の主な機能を説明するための概略概念図である。
【０１８０】
図１の挿入図Ｉ₃は、一定のピッチの正方形パターン３１９状に配置された、多孔装置
３０５の開孔３１５を示しており、従って、一次電子ビームスポット５も一定のピッチの
正方形パターン１０３状に配置される。一次電子ビーム経路１３が、パターン３１９に従
って生成された一次電子小ビーム３を電子光学部品によって基板７に供給し、物体上にパ
ターン１０３を形成するという意味において、パターン３１９とパターン１０３は、電子
光学的に互いに対応している。そこに関わる電子光学部品は、電子源装置３０１、コリメ
ータレンズ３０３、多孔装置３０５、視野レンズ３０７、ビームスプリッタ／コンバイナ
装置４００及び対物装置１００を備えている。実際のところ、これら電子光学部品は、正
方形パターンが正確な正方形パターン１０３とならないような結像誤差を生じさせる。
【０１８１】
図１２は、説明のために、図１の挿入図Ｉ₃における正方形パターン３１９から実際に
生成される一次電子ビームスポットの極端にゆがんだパターン１０３の例を示している。
ビームスポット５は、正方形状には配置されず、パターン１０３の格子線１０７は、隣接
するビームスポット５間のピッチがパターン１０３の中心１０９から離れるにつれて大き
くなるような曲線となっている。このように、図１の挿入図Ｉ₃におけるパターン３１９
と比較すると、パターン１０３は、各開孔がアレイ中心から離間するにつれて「低くなる
規則性」、すなわち、累進的に増大する開孔変位誤差を有している。
【０１８２】
図１３は、図１２に示されるビームスポット５のパターン１０３のゆがみを補正するた
めに使用され得る、多孔プレート３１３の開孔３１５のアレイ配列（array arrangement
）３１９の変形例を示している。多孔プレート３１３の開孔３１５は、図１２に示される
パターン１０３の格子線１０７の曲線と対向する曲線を有する格子線３５７に沿って配置
される。開孔３１５は、隣接する開孔から或るピッチ距離だけ離れて位置決めされる。当
該実施例において、ピッチ距離はパターン３１９の中心３５８から離れるにつれて減少す
る。
【０１８３】
パターン３１９は、このように生成された一次電子小ビームが、図１の挿入図Ｉ₁に示
されるように、物体平面１０１に形成されたビームスポット５の正方形パターン１０３と
なるように設計される。
【０１８４】
しかし、図１に示される電子顕微鏡システム１の一実施の形態において、ビームスポッ
トパターン１０３の規則性は、当該パターン１０３が完全な正方形アレイにならなくとも
、当該パターン１０３のゆがみが減少するか規則性が良くなる程度に改善されるようなも
のであれば十分である。例えば、水平方向のみや、それ以外の適切な方向のみなどの、パ
ターンの一方向のみ、規則性を改善してもよい。かかる方向の規則性は、例えば、当技術
分野で公知の、フーリエ解析などの数学的手法によって決定することができる。
【０１８５】
図１４は、物体平面１０１に形成されたビームスポット５のパターン１０３の別の例（
これも説明のために誇張されている）を示している。この例においては、パターン１０３
を形成する際に使用される電子光学部品は、小ビーム又はビームスポットがパターン１０
３の一次電子ビームスポット５それぞれについて小さな円形スポットとして形成されない
ような、非点収差（field astigmatis）をもたらす。さらに、ビームスポット５は、パタ
ーン１０３の中心１０９から離れるにつれて長軸が長くなるような楕円形状である。
【０１８６】
図１に示される電子顕微鏡システム１の望ましい高解像度は、ゆがんだビームスポット
では得られない。
【０１８７】
図１５は、非点収差のかかる影響を補償するために使用できる多孔プレート３１３の開
孔３１５のパターン３１９の変形例を示している。開孔３１５は、パターン３１９の中心
３５８から離れるにつれて長軸が長くなるような楕円形状であり、中心３５８に対する長
軸ｌの方向は、図１４に示されるようにビームスポット５の長軸ｌの方向と交差する。か
かる補償型の楕円形状により、電子光学部品によってもたらされる非点収差の影響を低減
し、物体平面１０１に形成されるビームスポット５の楕円率を小さくすることができる。
【０１８８】
図１に示されるように、電子顕微鏡システム１の特徴の１つは、一次電子小ビームの焦
点３２３が多孔装置３０５によって形成されるスポット面３２５が、検査対象の物体７の
表面が位置する物体平面１０１に結像することである。物体平面１０１は、物体７の表面
に一致するのが好ましい。
【０１８９】
実際には、図１６にＭという略号で示される電子光学部品は、電子光学システムの像面
湾曲に寄与し、焦点３２３の平面３２５が物体表面７に近接した曲面１０１に結像される
。そのため、曲面状の物体平面１０１が物体７の平坦な表面に一致することは不可能であ
り、従って、焦点３２３は、物体７の表面に完全に結像することはない。
【０１９０】
図１７は、焦点面３２５を物体表面７に結像する際に使用される電子光学部品Ｍの像面
湾曲の問題に対する１つの解決策を示している。多孔装置３０５は、一次電子小ビーム３
の焦点３２３が結ばれる面３２５が曲面であるように設計されている。物体平面７が平坦
な像平面１０１に一致するように位置決めできるように、電子光学部品Ｍが面３２５を平
坦な像平面１０１に結像させるように、焦点面３２５の曲率が選択される。
【０１９１】
図１８は、図１７に示されるように、湾曲した焦点面３２５上に小ビーム３の焦点３２
３を結ばせることによって像面湾曲を補償するための、多孔装置３０５の多孔プレート３
１３の一変形例を示している。かかる目的のために、開孔３１５の直径“ｄ”は、開孔パ
ターン３１９の中心３５８から離れるにつれて大きくなる。開孔の直径が大きくなること
により、各開孔３１５の集束力が減少し、各開孔３１５によって与えられるレンズ機能の
焦点距離が長くなる。従って、パターン３１９の中央の開孔による焦点距離は、パターン
３１９の周辺部の開孔３１５による焦点距離よりも短くなり、図１７に示されるように、
焦点３２３の位置する面３２５が湾曲した状態となる。
【０１９２】
尚、図１７及び図１８に示される例においては、像面湾曲の影響は、パターン３１９の
中心３５８から離れるにつれて大きくなる開孔の直径によって補償される。しかし、物体
平面１０１に焦点面３２５を結像させる際に使用される電子光学部品Ｍの光学特性によっ
ては、中心３５８から離れるにつれて小さくなる開孔直径“ｄ”を有するのが有利である
。また、中心３５８から離れるにつれて前記中心からの所定の距離までは直径が大きくな
り、それ以降は小さくなるようにするのも有利である。さらに、パターン３１９の中心３
５８に対して対称的に直径が変化する必要はない。また、パターン３１９の左から右へ行
くにつれて、又は上から下へ行くにつれて、又はその逆、又はそれらの組み合わせで、直
径を変化させることも可能である。
【０１９３】
さらに、開孔３１５の直径の変更は、照射ビーム３１１での電子密度のばらつきを補償
するために使用することもできる。例えば、もし照射ビーム３１１が中心部で最も密度が
高い非均一のビームであれば、図１８に示すような構成により、一次電子小ビーム３がす
べてほぼ同じビーム強度又はビーム電流を有するように、周辺の小ビーム３のビーム強度
を中央のビームに比べて増強する。
【０１９４】
図１９は、図１７に示されるような湾曲した焦点面３２５を与えるために使用される多
孔装置３０５のさらなる変形例である。多孔プレート３１３は、中央の円形プレート部分
３６２₀と、複数の同心のリング状、すなわち環状のプレート部分３６２₁、３６２₂、・
・・とに分割されている。隣接するプレート部分３６２は互いに電気的に絶縁され、各プ
レート部分３６２には複数の開孔３１５が形成されている。電圧源３６１が、各プレート
部分３６２₀、３６２₁、３６２₂、・・・に所定の電圧Ｕ₀、Ｕ₁、Ｕ₂、・・・を供給する
ために設けられる。一実施の形態によれば、電圧源３６１は、定電流源３６３と、複数の
抵抗Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、・・・と、固定電圧点３６４とを備え、電圧Ｕ₀、Ｕ₁、Ｕ₂が互いに
異なるようになっている。定電流Ｉと抵抗Ｒ₁、Ｒ₂、・・・は、各開孔３１５によって与
えられるレンズ機能の焦点距離が開孔パターン３１９の中心３５８から離れるにつれて大
きくなるように選択される。別の実施の形態によれば、電圧Ｕ₀、Ｕ₁、Ｕ₂、・・・をプ
レート部分３６２₁、３６２₂、・・・に供給するために別々の電圧源が設けられてもよい
。
【０１９５】
リング状のプレート部分３６２₁、３６２₂、・・・は、図１９の挿入図Ｉに示される絶
縁ギャップ３６５によって互いに電気的に絶縁されている。絶縁ギャップ３６５は、隣接
する開孔３１５の間をジグザグ線状に延設されている。
【０１９６】
尚、多孔プレートの開孔の形状及び設計の上記特徴は、互いに組み合わせられてもよい
。例えば、開孔は、図１５に示されたような楕円形状であって、かつ、図８に示されたよ
うな付加的な形状特徴を有していてもよい。さらに、開孔のアレイ配列は、より高い規則
性を有するスポットパターンがウェハ上に形成され、図１８に示されるようにかかるアレ
イの各開孔が楕円形状であるか又は異なる開孔径を有し、かつ、図８に示されるように付
加的な形状特徴を有するように、開孔の位置が選択されていてもよい。上記したような特
性を有する多孔プレートは、当業者に公知であるＭＥＭＳ技術によって作製することがで
きる。かかる技術は、反応性イオンエッチングを含む。本発明の一実施の形態による多孔
プレートは、例えば、Ｔｅａｍ Ｎａｎｏｔｅｃ ＧｍｂＨ（住所：７８０５２ Ｖｉｌ
ｌｉｎｇｅｎ−Ｓｃｈｗｅｎｎｉｎｇｅｎ、Ｇｅｒｍａｎｙ）製のものであってもよい。
【０１９７】
図２０ａ〜２０ｅは、湾曲した焦点面３２５で電子小ビーム３が焦点を結ぶようにする
多孔装置３０５のさらなる変形例を示している。
【０１９８】
図２０ａに示される多孔装置３０５は、複数の開孔３０５を有し、電子小ビーム３を生
成して、曲面である焦点面３２５上の焦点３２３に前記電子小ビームを集束させる多孔プ
レート３１３を備えている。多孔プレート３１３を通過するときの照射ビーム３１１の電
子の運動エネルギーをＵとし、かつ、Ｅ₁が多孔プレート３１３の上流側直近の各開孔の
位置での電界強度であり、Ｅ₂が多孔プレート３１３の下流側直近の同じ位置での電界強
度であるときにＥ₁−Ｅ₂と書き表される値をΔＥとすると、開孔３０５の焦点距離は、下
記のように算出される。

ｆ＝−４Ｕ／ΔＥ

照射ビーム３１１の断面全体で運動エネルギーＵはほぼ一定であるので、多孔プレート
３１３に近接する電界Ｅ₁及びＥ₂は、各開孔３１５によってもたらされる焦点距離ｆが照
射ビーム３１１における開孔の位置に依存するように形成される。かかる電界Ｅ₁と電界
Ｅ₂の形成は、多孔プレート３１３から上流側又は下流側に離間して位置する１つ又は複
数の単孔プレート３６７によって可能となる。図２０ａにおいては、１つの単孔プレート
３６７が多孔プレート３１３の上流側に離間して配置され、単孔プレート３６７₁に形成
された開孔３６８は、照射ビーム３１１が開孔３６８を通過して多孔プレート３１３に形
成された開孔３１５を照射するように選択される。
【０１９９】
別の単孔プレート３６７₂が多孔プレート３１３の下流側に離間して配置され、さらに
別の単孔プレート３６７₃が単孔プレート３６７₂の下流側に離間して配置されている。単
孔プレート３６７₂、３６７₃に形成される開孔３６８は、多孔プレート３１３によって生
成される小ビーム３が開孔３６８を通過するように設計されている。
【０２００】
３０ｋＶの電圧を単孔プレート３６７₁に供給し、９ｋＶの電圧を多孔プレート３１３
に供給し、９ｋＶの電圧を単孔プレート３６７₂に供給し、３０ｋＶの電圧を単孔プレー
ト３６７₃に供給するために、電圧源（図２０には図示せず）が設けられている。この例
においては、前記のような電圧を単孔プレート及び多孔プレートに供給したが、適当な別
の値の電圧であってもよい。多孔プレート３１３とその上流側の単孔プレート３６７₁に
よって生成される電界Ｅ₁の電気力線、及び多孔プレート３１３とその下流側の単孔プレ
ート３６７₂、３６７₃によって生成される電界Ｅ₂の電気力線が図２０ａに示されている
。電界Ｅ₁は、多孔プレート３１３に近接した位置では照射ビーム３１１の断面全体でほ
ぼ一定である。電界Ｅ₂は、単孔プレート３６７₂と単孔プレート３６７₃との間の領域か
ら多孔プレート３１３と単孔プレート３６７₂との間の領域に入り込む湾曲した形状の電
気力線３６９によって示されるように、多孔プレート３１３上の水平位置についての依存
性が大きい。開孔パターンの中心に位置する開孔３０５は、開孔パターンの周辺に位置す
る開孔３０５よりも短い焦点距離ｆを有するので、図２０ａの一点鎖線で示されるように
、小ビーム３の焦点３２３が湾曲した焦点面３２５上に結ばれることになる。
【０２０１】
図２０ｂは、図２０ａに示された構造と同じ構造の多孔装置３０５を示している。異な
るのは、単孔プレート３６７₁には多孔プレート３１３と同じ９ｋＶの電圧が供給され、
多孔プレート３１３の上流側の電界Ｅ₁がほぼゼロである点である。多孔プレート３１３
の下流側の不均一な電界Ｅ₂により、開孔３１５の焦点距離は図２０ｂに示されるように
変化し、焦点面３２５が曲面となる。
【０２０２】
図２０ｃに示された多孔装置３０５は、１つの多孔プレート３１３と、多孔プレート３
１３の上流側に位置する２つの単孔プレート３６７₁、３６７₂とを備えている。１つの単
孔プレート３６７₃が多孔プレート３１３の下流側に設けられている。
【０２０３】
３０ｋＶの電圧が単孔プレート３６７₁、３６７₃に供給され、９ｋＶの電圧が単孔プレ
ート３６７₂と多孔プレート３１３に供給される。上流側の電界Ｅ₁は、多孔プレート３１
３に近接した位置では非常に不均一であり、各開孔３１５の焦点距離は照射ビーム３１１
中では水平位置についての依存性が大きく、従って、焦点面３２５は、図１７に示される
ように、像面湾曲を補正するために適宜湾曲されたものとなる。
【０２０４】
図２０ｄに示された多孔装置３０５は、図２０ｃに示された装置と同様の構造を有する
。但し、下流側の単孔プレート３６７₃には９ｋＶの電圧が供給され、ほとんど消えそう
な電界Ｅ₂が多孔プレート３１３の下流側に生成される。さらに、多孔プレート３１３の
上流側に生成される不均一な電界Ｅ₁により、照射ビーム断面中で各開孔の焦点距離が所
望のばらつきとなる。
【０２０５】
図２０ａ〜図２０ｄにおいて、多孔プレート３１３は、外側の単孔プレート３６７₁、
３６７₃それぞれ（３０ｋＶ）と比べて低い電位（９ｋＶ）である。これにより、開孔３
１５は、実焦点３２３が多孔プレート３１３の下流に生成されるという集束効果を呈する
。
【０２０６】
これに対し、図２０ｅに示された多孔装置３０５は、３０ｋＶの電圧が供給される多孔
プレート３１３を備え、多孔プレート３１３の上流側の単孔プレート３６７₁と下流側の
単孔プレート３６７₃には、それよりも低い電位である９ｋＶが供給される。その結果、
多孔プレートの上流側の湾曲した焦点面３２５上で、照射ビーム３１１のビーム経路内に
位置する虚焦点３２３が生成されるという、多孔プレート３１３に形成された開孔３１５
のデフォーカス効果（defocusing effect）が得られる。図２０ｅに示された焦点３２３
が虚焦点であったとしても、これらの虚焦点３２３を検査対象である物体上に結像させる
ことは可能であり、このとき、図１７に示されるように、焦点面３２５の曲率は、像面湾
曲が補償されるように設計される。
【０２０７】
図２０に示す上記変形例において、９ｋＶと３０ｋＶの電圧は単なる例示であり、それ
とは別の電圧をプレート３１３、３６７に供給することも可能である。例えば、多孔プレ
ート３１３に供給される電圧は、図２０ａや図２０ｃではプレート３６７₁、３６７₃に供
給され、図２０ａ、２０ｂ、２０ｃではプレート３６７₃に供給される高電圧よりも低い
が、その多孔プレート３１３に供給される電圧よりもさらに僅かに低い電圧が単孔プレー
ト３６７₂に供給されてもよい。
【０２０８】
図２１は、焦点面３２５と物体表面７が位置する物体平面１０１との間の一次電子ビー
ム経路１３の概略図であり、ビームスプリッタ中のビーム経路は、図示を簡便にするため
に、折り曲げないで示されている。焦点面３２５と重なる視野レンズ３０７の下流側では
、一次電子ビーム経路１３は、対物レンズ１０２の上流側で、かつ、ビームスプリッタ／
コンバイナ装置４００の下流側である中間平面１１１で交差する集束ビーム経路であり、
前記ビーム経路は下記に示すように上流磁界部分４０３と下流磁界部分４０７とを通過す
る。
【０２０９】
図２２は、ビームスプリッタ／コンバイナ装置４００と対物レンズ１０２の概略図であ
る。複数の一次電子小ビームを備えた一次電子ビーム経路１３がビームスプリッタ／コン
バイナ装置４００の第１の磁界部分４０３に入る。第１の磁界部分４０３には、一次電子
ビーム経路１３を左へ角度αだけ偏向させる均一な磁界がある。その後、一次電子ビーム
経路１３は、ドリフト領域４０５を通り、当該ドリフト領域４０５では一次電子ビーム経
路１３は磁界からほとんど影響を受けず、従って、直線状に進む。その後、一次電子ビー
ム経路１３は、磁界部分４０７に入る。磁界部分４０７には、一次電子ビーム経路１３を
右へ角度βだけ偏向させる均一な磁界がある。その後、一次電子ビーム経路１３は、物体
平面１０１に位置する物体７の表面に一次電子小ビームを集束させるための対物レンズ１
０２に入る。
【０２１０】
対物装置１００は、磁界集束機能を有する磁界レンズ群と、一次電子小ビームに対する
電界集束機能を有する電界レンズ群１１５とを備えている。さらに、電界レンズ群１１５
は、上部電極１１７と下部電極１１９とを備え、一次電子が物体表面７に衝突する前に一
次電子を減速させるための、上部電極１１７と下部電極１１９との間に生ずる電界により
、一次電子に対して減速機能を働かせる。
【０２１１】
コントローラ１２１は、下部電極１１９に供給される電圧を変更して、一次電子が物体
に衝突する運動エネルギー、すなわち、入射エネルギー（landing energy）が約０．３ｋ
ｅＶ〜２．０ｋｅＶの範囲に調整されるようにするために設けられている。一次電子がビ
ームスプリッタ／コンバイナ装置４００を通る際の運動エネルギーは、物体表面に一次電
子が衝突するときの入射エネルギーに依存せず一定であり、この例においては、その数値
は３０ｋｅＶである。
【０２１２】
磁界部分４０３は、長さＬ₁にわたって延び、ドリフト領域４０５は長さＬ₂にわたって
延び、第２の磁界部分４０７は長さＬ₃にわたって延び、第２の磁界部分４０７の下縁と
物体平面１０１との間の距離は、この例においてはＬ₄である。Ｌ₁は約７５ｍｍ、Ｌ₂は
約９０ｍｍ、Ｌ₃は約６０ｍｍ、Ｌ₄は約８０ｍｍである。
【０２１３】
当業者であれば、上記のような複数の磁界部分を備えたビームスプリッタ／コンバイナ
装置４００を設計し構成するための技術に精通しているであろう。米国特許第６，０４０
，５７６号明細書、又は、“ＳＭＡＲＴ：Ａ Ｐｌａｎｎｅｄ Ｕｌｔｒａｈｉｇｈ−Ｒ
ｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ Ｆｏｒ ＢＥＳＳＹ ＩＩ
”ｂｙ Ｒ． Ｆｉｎｋ ｅｔ ａｌ， Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓ
ｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｐｈｅｎｏｍｅｎａ ８４， １９
８７， ｐａｇｅｓ ２３１ ｔｏ ２５０（「ＢＥＳＳＹ用超高解像分光顕微鏡」、Ｒ
．Ｆｉｎｋ ｅｔ ａｌ著、電子分光学及び関連現象ジャーナル８４号、１９８７年、２
３１〜２５０頁）、又は、“Ａ Ｂｅａｍ Ｓｅｐａｒａｔｏｒ Ｗｉｔｈ Ｓｍａｌｌ
Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎｓ” ｂｙ Ｈ． Ｍｕｌｌｅｒ ｅｔ ａｌ， Ｊｏｕｒｎａ
ｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ ４８ （３）， １９９９， ｐ
ａｇｅｓ １９１ ｔｏ ２０４（「収差の小さいビーム分割器」、Ｈ． Ｍｕｌｌｅｒ
ｅｔ ａｌ著、電子顕微鏡ジャーナル４８号（３）、１９９９年、１９１〜２０４頁）
を参照されたい。
【０２１４】
磁界部分４０３、４０７の磁界の強さの絶対値はほぼ等しく、磁界部分４０３、４０７
の長さＬ₁、Ｌ₃は、左へ角度αだけ偏向させ、さらに右へ角度βだけ偏向させることによ
って誘発される空間分散がほとんどゼロとなるように選択される。さらに、ビームスプリ
ッタ／コンバイナ装置４００によって一次電子ビーム経路１３に対して誘発される偏向が
、一次の非点収差（stigmatic）がほとんど無く、かつ、一次の歪み（distortion）がほ
とんど無い状態となるように、磁界部分４０３、４０７及びドリフト領域４０５が選択さ
れる。このため、多孔装置３０５によって生成される焦点３２３のパターン３２７は、物
体平面１０１に質の高い状態で結像される。この結像の質は、物体７上の一次電子の入射
エネルギーとはほぼ無関係に維持される。
【０２１５】
複数の二次電子小ビーム９を備えた二次電子ビーム経路１１は、二次電子ビーム経路１
１を右へ角度γだけ偏向させる磁界領域４０７によって一次電子ビーム経路１３から離間
される。
【０２１６】
約０ｅＶ〜１００ｅＶの幅の運動エネルギーを有する物体７から発せられる二次電子は
、上部電極１１７及び下部電極１１９によって生成される電界により加速され、一次電子
の入射エネルギーを調整するためにコントローラ１２１によって与えられる設定に応じた
運動エネルギーを有するようになる。このように、磁界領域４０７に入る二次電子の運動
エネルギーは、一次電子の入射エネルギーに応じて変化する。
【０２１７】
電界を生成するための上部電極１１７及び下部電極１１９を使用する代わりに、下部電
極１１９を省略し、電界の主要部分を生じさせるための下部電極として物体７を使用する
こともできる。この場合、対応する電圧が物体７に印加される。
【０２１８】
磁界領域４０７によってもたらされる二次電子ビーム経路１１の偏向角γは、適宜変化
する。磁界領域４０７を出ると、二次電子ビーム経路１１は、二次電子ビーム経路１１を
さらに右に偏向する均一な磁界をもたらす別の磁界領域４１１に入る前に、磁界の影響を
ほとんど受けないドリフト領域４０９を通過する。磁界領域４１１の磁界の強さは、コン
トローラ４１３によって調整することができる。磁界領域４１１を出るとすぐに、二次電
子ビーム経路１１は、均一な磁界をもたらす別の磁界領域４１５に入る。この磁界領域４
１５の磁界の強さもまた、コントローラ４１３によって調整することができる。コントロ
ーラ４１３は、一次電子ビームの入射エネルギーの設定に応じて作動し、一次電子の入射
エネルギーと偏向角γのそれぞれから独立した所定の位置と所定の方向で一次電子ビーム
経路１３が磁界領域４１５を出るように、磁界領域４１１、４１５における磁界の強さを
調整する。このように、２つの磁界領域４１１、４１５は、二次電子ビームが磁界領域４
１５を出るときに所定の二次電子ビーム経路１１に一致するように調整することを可能に
する、２つの連続したビーム偏向器の機能を果たす。
【０２１９】
コントローラ４１３によって引き起こされる、磁界領域４１１、４１５の磁界の強さの
変化は、これらの電子光学素子４１１、４１５が二次電子にもたらす四重極効果の変化を
引き起こす。かかる四重極効果の変化を補償するため、別の磁界領域４１９が磁界領域４
１５のすぐ下流に設けられている。磁界領域４１９においては、均一な磁界がもたらされ
、その磁界の強さは、コントローラ４１３によって制御される。さらに、磁界領域４１９
の下流側には、四重極レンズ４２１が設けられている。四重極レンズ４２１は、一次電子
の異なる入射エネルギーについてビーム経路を補償する際に、磁界領域４１９と共に、磁
界部分４１１、４１５によって誘発される残留四重極効果を補償するように、コントロー
ラ４１３によって制御される。
【０２２０】
二次電子ビーム経路１１に設けられた電子光学部品４０７、４０９、４１１、４１５、
４１９及び４２１は、一次電子の入射エネルギーの特定の設定について、ビームスプリッ
タ／コンバイナ装置４００を通過した二次電子ビーム経路１１が一次の非点収差がほとん
ど無く、一次の歪みがほとんど無く、一次の分散が補正されるように構成される。２ｋＶ
以外の入射エネルギーの設定については、結像の質は維持されるが、分散補正は限定され
た量に低減される。
【０２２１】
尚、物体平面１０１の中間像は、磁界部分４０７、４１１、４１５及び４１９の領域に
形成される。従って、中間像の位置は、一次電子の入射エネルギーと二次電子の運動エネ
ルギーの設定に応じて、ビーム軸に沿って変化する。
【０２２２】
また、磁界領域４０３、４０７から離れると、電子顕微鏡システム１の一次電子ビーム
経路１３には、これ以外のビーム偏向磁界領域は設けられていない。「これ以外のビーム
偏向磁界領域」という用語は、一次電子ビームに実質的な偏向角を与える磁界領域を備え
るが、単に他の目的で存在する磁界、例えば、一次電子ビーム経路の微調整を可能にする
ための磁界を備えていなくてもよいことを意味する。従って、実質的な偏向角を与えるビ
ーム偏向磁界領域は、５°よりも大きい、又は１０°よりも大きい偏向角を与える磁界領
域であってもよい。すでに述べたとおり、かかる「これ以外のビーム偏向磁界領域」は、
一次電子ビーム経路には存在せず、ビームスプリッタ／コンバイナ装置４００は、そこを
通る複数の一次電子小ビームに好適な設定の光学特性を与えるように構成され、質の高い
一次電子ビームスポットパターン１０３が物体平面１０１に形成されるようになっている
。特に、一次電子ビーム経路には、一次の非点収差も歪みも無い。
【０２２３】
図２３を参照しながら、電子リソグラフィ装置について説明する。
【０２２４】
図２３に示される電子リソグラフィシステムは、小ビーム発生装置３００と、対物装置
１００とを備えている。小ビーム発生装置３００は、複数の書き込み電子小ビーム３を生
成し、それらは対物装置１００によって物体７に向けられる。半導体ウェハ等の物体は、
書き込み電子小ビーム３によって露光される荷電粒子感受性のレジストにより被覆されて
いる。レジストを現像した後、書き込み電子小ビーム３による露光に応じて基板にエッチ
ング構造が形成されてよい。
【０２２５】
書き込み電子小ビーム３は、電子顕微鏡システムについて示されたような一次電子小ビ
ームの生成と同様に、小ビーム生成装置３００で生成される。電子源装置３０１は、発散
電子ビーム３０９を発生させ、発散電子ビーム３０９は、コリメータレンズ３０３によっ
て平行にされ、多孔装置３０５を照射するためのビーム３１１となる。多孔装置３０５の
下流には、書き込み電子小ビーム３の焦点３２３のアレイが形成される。
【０２２６】
焦点３２３が形成される焦点面３２５には、複数の書き込みビームを選択的にＯＮ／Ｏ
ＦＦに切り替えるためのビーム遮断（blanking）装置３４０が設けられている。ビーム遮
断装置３４０は、さらに別の多孔プレート（図２３にはす図示せず）を備えており、当該
多孔プレートは、各焦点３２３が各開孔に形成されるように配置されている。各開孔は、
開孔の両側の２つの電極によって形成されるようなビーム偏向器の機能を与える。電極に
は、コンピュータによって制御される電圧が供給される。開孔の電極に電圧が印加されな
い場合には、そこを通過する小ビームは直線に沿って通過する。すなわち、小ビームは偏
向されない。適当な電圧が電極に供給されると、開孔に電界が生じ、各小ビームは適当な
角度だけ偏向する。
【０２２７】
一実施の形態によれば、ビーム遮断装置３４０は、「Ａ Ｍｕｌｔｉ−Ｂｌａｎｋｅｒ
Ｆｏｒ Ｐａｒａｌｌｅｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ（
平行電子ビームリソグラフィ用多孔遮断装置）」Ｇ． Ｉ． Ｗｉｎｏｇｒａｄ博士号論
文、スタンフォード大学 ２００１年に示されたタイプのものであってもよい。当該文献
をここに参照することにより本明細書に包含するものとする。
【０２２８】
焦点３２３が形成される焦点面３２５の下流には、複数の開孔を有するさらに別の多孔
プレート（図２３には図示せず）が設けられている。開孔は、偏向装置によって各書き込
み電子小ビームが偏向されない場合には書き込み電子小ビームが開孔を通過し、各書き込
み電子小ビームが偏向される場合には書き込み電子小ビームがほとんど開孔を通過しない
ように、位置決めされている。
【０２２９】
従って、当該多孔プレートの下流側では、各偏向器が電圧を供給されるか否かに応じて
、書き込み電子小ビームが選択的にＯＮ／ＯＦＦに切り替えられる。図２３に示された状
態では、書き込みビームが１つだけビーム遮断装置３４０を通過している。すなわち、１
つのビームのみがＯＮに切り替えられている。
【０２３０】
ビーム遮断装置３４０の下流側には、ビーム偏向器４５１、４５２が順次設けられてお
り、ビーム偏向器４５１、４５２は、当該ビーム偏向器４５１、４５２を横断する前のビ
ーム経路に対して書き込み電子小ビーム３を距離ｄだけ変移させる。
【０２３１】
対物装置１００は、米国特許出願公開第２００３／００６６９６１号明細書に開示され
ているような、「櫛型レンズ（comb lens）」と呼ばれるタイプの対物レンズ１０２を備
えている。
【０２３２】
対物レンズ１０２は、一次電子ビーム経路を横切る方向に延びた電界源部材の２つの列
１１３を備えている。電界源部材の２つの列１１３の間の空間の所望の位置に所望の電界
構成が与えられるように、電界源部材１１５が励起される。従って、複数の一次電子小ビ
ームが物体上に集束するように構成された正確なビーム操作電界が、変移された書き込み
小ビーム３が対物装置１００に入射する領域に与えられる。櫛型レンズを対物レンズ１０
２として使用することにより、集束レンズ機能の他に、ビーム偏向器４５１、４５２によ
ってもたらされる走査偏向の機能をも有するようにすることができるので、精度良く焦点
が合った書き込み電子ビームスポットが基板の表面に形成される。
【０２３３】
各書き込み電子小ビームをＯＮ／ＯＦＦに切り替え、基板の表面で書き込み電子ビーム
スポット５を走査することにより、制御コンピュータに記憶された所定の露光パターンに
従って、物体上に設けられたレジストを露光することができる。
【０２３４】
以上説明したように、本願の開示は特に以下の項目（１）〜（１０６）を含むことが分
かる。
【０２３５】
（１）少なくとも１つの荷電粒子ビームを発生させる少なくとも１つの荷電粒子源と、
前記少なくとも１つの荷電粒子ビームのビーム経路中に配置された少なくとも１つの多
孔プレートとを備え、
前記少なくとも１つの多孔プレートは、所定の第１のアレイパターン状に形成された複
数の開孔を有し、
前記少なくとも１つの多孔プレートの下流側で前記少なくとも１つの荷電粒子ビームか
ら複数の荷電粒子小ビームが形成され、
前記複数の荷電粒子小ビームにより、第２のアレイパターン状に配置された複数のビー
ムスポットが粒子光学装置の像平面に形成される粒子光学装置であって、
前記粒子光学装置は、さらに、前記少なくとも１つの荷電粒子ビーム及び／又は前記複
数の荷電粒子小ビームを操作するための少なくとも１つの粒子光学素子を備え、
前記第１のアレイパターンは、第１の方向に少なくとも１つの第１のパターン規則性を
有し、前記第２のアレイパターンは、前記第１の方向に電子光学的に対応する第２の方向
に少なくとも１つの第２のパターン規則性を有し、前記第２のパターン規則性は、前記第
１のパターン規則性よりも高いことを特徴とする、粒子光学装置。
【０２３６】
（２）前記少なくとも１つの粒子光学素子のゆがみを補償するために、前記第１のアレ
イパターンの前記第１のパターン規則性が前記第２のアレイパターンの前記第２のパター
ン規則性に比べて小さくされている、項目（１）に記載の粒子光学装置。
【０２３７】
（３）前記少なくとも１つの粒子光学素子が、前記像平面に位置決め可能な物体に前記
荷電粒子小ビームを集束させるための対物レンズを備える、項目（２）に記載の粒子光学
装置。
【０２３８】
（４）前記多孔プレートの前記第１の方向に隣り合う開孔間の距離は、前記第１のアレ
イパターンの中心からの距離に応じて連続的に減少している、項目（１）〜（３）のいず
れかに記載の粒子光学装置。
【０２３９】
（５）単一の第１の方向のみにおいて、前記第２のアレイパターンが前記第１のパター
ン規則性よりも高い第２のパターン規則性を有する、項目（１）〜（４）のいずれかに記
載の粒子光学装置。
【０２４０】
（６）単一の第１の方向において、前記第２のパターンがほぼ一定のピッチのパターン
である、項目（５）に記載の粒子光学装置。
【０２４１】
（７）相互に交差し合う２つの第１の方向において、前記第２のアレイパターンが前記
第１のパターン規則性よりも高い前記第２のパターン規則性を有する、項目（１）〜（６
）のいずれかに記載の粒子光学装置。
【０２４２】
（８）少なくとも１つの荷電粒子ビームを発生させる少なくとも１つの荷電粒子源と、
前記少なくとも１つの荷電粒子ビームのビーム経路中に配置された少なくとも１つの多
孔プレートとを備え、
前記少なくとも１つの多孔プレートは、所定の第１のアレイパターン状に形成された複
数の開孔を有し、
前記多孔プレートの下流側で前記少なくとも１つの荷電粒子ビームから複数の荷電粒子
小ビームが形成され、
前記複数の荷電粒子小ビームにより、複数のビームスポットが粒子光学装置の像平面に
形成される粒子光学装置であって、
前記粒子光学装置は、さらに、前記少なくとも１つの荷電粒子ビーム及び／又は前記複
数の荷電粒子小ビームを操作するための少なくとも１つの粒子光学素子を備え、
前記多孔プレートの前記開孔の直径が前記第１のアレイパターンの中心から離れるにつ
れて変化することを特徴とする、特に項目（１）〜（７）のいずれかに記載の粒子光学装
置と組み合わされる粒子光学装置。
【０２４３】
（９）前記少なくとも１つの粒子光学素子の像面湾曲を補償するために、前記多孔プレ
ートの前記開孔の直径が前記第１のアレイパターンの中心から離れるにつれて大きくなる
か又は小さくなる、項目（８）に記載の粒子光学装置。
【０２４４】
（１０）前記少なくとも１つの荷電粒子ビームの断面における電流の不均一性を補償す
るために、前記多孔プレートの前記開孔の直径が前記第１のアレイパターンの中心から離
れるにつれて大きくなる、項目（８）又は（９）に記載の粒子光学装置。
【０２４５】
（１１）前記多孔プレートの前記開孔の直径が前記第１のアレイパターンの中心から離
れるにつれて大きくなる、項目（８）又は（１０）に記載の粒子光学装置。
【０２４６】
（１２）少なくとも１つの荷電粒子ビームを発生させる少なくとも１つの荷電粒子源と
、
前記少なくとも１つの荷電粒子ビームのビーム経路中に配置された少なくとも１つの多
孔プレートとを備え、
前記少なくとも１つの多孔プレートは、所定の第１のアレイパターン状に形成された複
数の開孔を有し、
前記多孔プレートの下流側で前記少なくとも１つの荷電粒子ビームから複数の荷電粒子
小ビームが形成され、
前記複数の荷電粒子小ビームにより、複数のビームスポットが粒子光学装置の像平面に
形成される粒子光学装置であって、
前記粒子光学装置は、さらに、前記少なくとも１つの荷電粒子ビーム及び／又は前記複
数の荷電粒子小ビームを操作するための少なくとも１つの粒子光学素子を備え、
前記複数の開孔の少なくとも１つの群の開孔形状が楕円形状であることを特徴とする、
特に項目（１）〜（１１）のいずれかに記載の粒子光学装置と組み合わされる粒子光学装
置。
【０２４７】
（１３）少なくとも１つの集束レンズの非点収差を補償するために、前記複数の開孔の
少なくとも１つの群の開孔形状が楕円形状にされている、項目（１２）に記載の粒子光学
装置。
【０２４８】
（１４）前記開孔の楕円形状の楕円率は、前記開孔の前記第１のアレイパターンの中心
からの距離に応じて大きくなる、項目（１１）又は（１３）に記載の粒子光学装置。
【０２４９】
（１５）前記開孔の楕円形状の長軸は、前記第１のアレイパターンの中心に対して放射
状に方向づけされている、項目（１２）〜（１４）のいずれかに記載の粒子光学装置。
【０２５０】
（１６）前記開孔の楕円形状の長軸は、前記第１のアレイパターンの中心からの半径方
向に対する角度で方向づけされている、項目（１２）〜（１５）のいずれかに記載の粒子
光学装置。
【０２５１】
（１７）前記角度は、前記各開孔の前記第１のアレイパターンの中心からの距離に応じ
て大きくなる、項目（１６）に記載の粒子光学装置。
【０２５２】
（１８）前記少なくとも１つの多孔プレートに少なくとも１つの電圧を供給するための
少なくとも１つの電圧源をさらに備えた、項目（１）〜（１７）のいずれかに記載の粒子
光学装置。
【０２５３】
（１９）通過する荷電粒子小ビームの粒子を操作するための開孔を複数有する少なくと
も１つの多孔プレートを備えた粒子光学部品であって、
前記多孔プレートは、ほぼ単一の面に配置された複数の導電層部分を備え、前記複数の
導電層部分のそれぞれに複数の開孔が形成され、隣接した前記導電層部分間に抵抗性ギャ
ップ（resistant gap）、特に非導電性ギャップ（non-conductive gap）が形成されてい
ることを特徴とする、粒子光学部品。
【０２５４】
（２０）前記隣接した導電層部分が異なる電位であるように構成された、項目（１９）
に記載の粒子光学部品。
【０２５５】
（２１）複数の導電層部分に所定の電圧を供給するための少なくとも１つの電圧源をさ
らに備えた、項目（１９）〜（２０）のいずれかに記載の粒子光学部品。
【０２５６】
（２２）異なる導電層部分を電気的に結合する少なくとも１つの抵抗器をさらに備えた
、項目（１９）〜（２１）のいずれかに記載の粒子光学部品。
【０２５７】
（２３）前記少なくとも１つの多孔プレートに形成された前記複数の開孔の第１のパタ
ーンの中心から第１の距離の位置にある隣接した導電層部分の第１の対を接続する第１の
抵抗器の抵抗は、前記第１のパターンの中心からの前記第１の距離よりも小さい第２の距
離の位置にある隣接した導電層部分の第２の対を接続する第２の抵抗器の抵抗よりも高い
、項目（２２）に記載の粒子光学部品。
【０２５８】
（２４）前記複数の導電層部分は、第２の導電層部分をおおむね取り囲む第１の導電層
部分を備える、項目（１９）〜（２３）のいずれかに記載の粒子光学部品。
【０２５９】
（２５）前記複数の導電層部分は、第１のパターンの中心に対して対称に配置された複
数のリング状部分を備える、項目（１９）〜（２４）のいずれかに記載の粒子光学部品。
【０２６０】
（２６）前記リング状導電層部分の半径方向の幅は、前記第１のパターンの中心から離
れるにつれて小さくなる、項目（２５）に記載の粒子光学部品。
【０２６１】
（２７）少なくとも１つの荷電粒子ビーム又は複数の荷電粒子小ビームを発生させる少
なくとも１つの荷電粒子源と、
項目（１９）〜（２６）のいずれかに記載の少なくとも１つの粒子光学部品とを備えた
、特に項目（１）〜（１８）のいずれかに記載の粒子光学装置と組み合わされる粒子光学
装置。
【０２６２】
（２８）前記多孔プレートの下流側で前記少なくとも１つの荷電粒子ビームから複数の
荷電粒子小ビームが形成され、前記複数の荷電粒子小ビームによって複数のビームスポッ
トが前記粒子光学装置の物体平面に形成される粒子光学装置であって、
前記装置はさらに、前記多孔プレートの上流側の、前記少なくとも１つの荷電粒子ビー
ムのビーム経路中、及び／又は、前記多孔プレートの下流側の、前記複数の荷電粒子小ビ
ームのビーム経路中に配置された少なくとも１つの集束レンズとを備え、
前記隣接した導電層部分が、前記少なくとも１つの集束レンズの像面湾曲を補償するた
めに、異なる電位であるように構成された、項目（２７）に記載の粒子光学装置。
【０２６３】
（２９）各小ビームに対する前記開孔による集束効果は、第１のパターンの中心から離
れるにつれて小さくなる、項目（２７）〜（２８）のいずれかに記載の粒子光学装置。
【０２６４】
（３０）貫通した複数の開孔を有する絶縁基板で形成された第１の多孔プレートを備え
た粒子光学部品であって、
前記絶縁基板に形成された前記開孔の少なくとも内部が導電層で覆われていることを特
徴とする、特に項目（１９）〜（２６）のいずれかに記載の粒子光学部品。
【０２６５】
（３１）前記第１の多孔プレートの少なくとも１つの主平面上に、前記導電層がさらに
形成されている、項目（３０）に記載の粒子光学部品。
【０２６６】
（３２）前記第１の多孔プレートの主平面上に少なくとも１つの第２の多孔プレートが
設けられ、前記第１の多孔プレートに形成された開孔と、前記第２の多孔プレートに形成
された開孔とが、前記第１及び第２の多孔プレートによる構造を貫通する共通の貫通孔を
形成する、項目（３０）又は（３１）に記載の粒子光学部品。
【０２６７】
（３３）前記導電層の導電率が前記第２の多孔プレートの導電率よりも小さい、項目（
３２）に記載の粒子光学部品。
【０２６８】
（３４）前記第１の多孔プレートの両主平面間の電気抵抗が、約２５０Ω〜８ＭΩの範
囲、約２５０Ω〜４ＭΩの範囲、約４ＭΩ〜８ＭΩの範囲、約２５０Ω〜８００Ωの範囲
、約８００Ω〜１．５ＭΩの範囲、約１．５ＭΩ〜３ＭΩの範囲、約３ＭΩ〜５ＭΩの範
囲、及び／又は約５ＭΩ〜８ＭΩの範囲にある、項目（３０）〜（３３）のいずれかに記
載の粒子光学部品。
【０２６９】
（３５）第１及び第２の主平面と、貫通した複数の開孔とを有する第１の多孔プレート
を備えた粒子光学部品であって、
前記多孔プレートは、その両主平面間の電気抵抗が約２５０Ω〜８ＭΩの範囲、約２５
０Ω〜４ＭΩの範囲、約４ＭΩ〜８ＭΩの範囲、約２５０Ω〜８００Ωの範囲、約８００
Ω〜１．５ＭΩの範囲、約１．５ＭΩ〜３ＭΩの範囲、約３ＭΩ〜５ＭΩの範囲、及び／
又は約５ＭΩ〜８ＭΩの範囲となるような導電率を有する材料で形成されたことを特徴と
する、特に項目（１９）〜（３４）のいずれかに記載の粒子光学部品。
【０２７０】
（３６）少なくとも１つの荷電粒子ビーム、又は、複数の荷電粒子小ビームを発生させ
る少なくとも１つの荷電粒子源と、項目（３０）〜（３５）のいずれかに記載の少なくと
も１つの粒子光学部品とを備えたことを特徴とする、特に項目（１）〜（２９）のいずれ
かに記載の粒子光学装置と組み合わされる粒子光学装置。
【０２７１】
（３７）通過する荷電粒子小ビームを操作するためのビーム操作開孔が複数形成された
少なくとも１つの多孔プレートを備えた粒子光学部品であって、
前記複数のビーム操作開孔は、所定の第１のアレイパターン状に配置され、
前記ビーム操作開孔の少なくとも１つは、前記多孔プレートに形成された複数の電界補
正開孔と対応していることを特徴とする、特に項目（１９）〜（３５）のいずれかに記載
の粒子光学部品と組み合わされる粒子光学部品。
【０２７２】
（３８）各ビーム操作開孔と対応する前記電界補正開孔の各々は、前記各ビーム操作開
孔よりもサイズが小さい、項目（３７）に記載の粒子光学部品。
【０２７３】
（３９）前記電界補正開孔は、前記多孔プレートを貫通する貫通孔として形成されてい
る、項目（３７）又は（３８）に記載の粒子光学部品。
【０２７４】
（４０）前記電界補正開孔は、前記多孔プレートに形成された底面を有する止り孔とし
て形成されている、項目（３７）又は（３８）に記載の粒子光学部品。
【０２７５】
（４１）前記対応する前記複数の電界補正開孔を有する前記少なくとも１つのビーム操
作開孔の特定の１つには、その周りに数個の最も近接したビーム操作開孔が周方向に離間
して設けられ、前記電界補正開孔の少なくとも１つは、周方向から見たときに、周方向に
隣接し、かつ、最も近接した２つのビーム操作開孔の間に位置している、項目（３７）〜
（４０）のいずれかに記載の粒子光学部品。
【０２７６】
（４２）少なくとも１つの荷電粒子ビームを発生させる少なくとも１つの荷電粒子源と
、項目（３５）〜（３７）のいずれかに記載の少なくとも１つの粒子光学部品とを備えた
ことを特徴とする、特に項目（１）〜（３６）のいずれかに記載の粒子光学装置と組み合
わされる粒子光学装置。
【０２７７】
（４３）前記電界補正開孔に荷電粒子があたらないように前記複数の荷電粒子小ビーム
を前記荷電粒子ビームから生成するための多孔絞り（multi-aperture stop）をさらに備
え、前記多孔絞りは前記粒子光学部品の上流側に位置している、項目（４２）に記載の粒
子光学装置。
【０２７８】
（４４）前記電界補正開孔を通過した荷電粒子を遮断するための多孔絞りをさらに備え
、前記多孔絞りは前記粒子光学部品の下流側に位置している、項目（４２）に記載の粒子
光学装置。
【０２７９】
（４５）通過する荷電粒子小ビームの粒子を操作するためのビーム操作開孔が複数形成
された少なくとも１つの多孔プレートを備えた粒子光学部品であって、
前記複数のビーム操作開孔は、所定の第１のアレイパターン状に配置され、
前記ビーム操作開孔の少なくとも１つには、その周りにＮ個の最も近接したビーム操作
開孔が周方向に離間して設けられ、前記少なくとも１つのビーム操作開孔の形状の対称性
はＮ重の対称性であることを特徴とする、特に項目（１９）〜（４１）のいずれかに記載
の粒子光学部品と組み合わされる粒子光学部品。
【０２８０】
（４６）通過する荷電粒子小ビームの粒子を操作するためのビーム操作開孔が複数形成
された少なくとも１つの多孔プレートを備えた粒子光学部品であって、
前記複数のビーム操作開孔は、所定の第１のアレイパターン状に配置され、
前記ビーム操作開孔の少なくとも１つは、前記少なくとも１つのビーム操作開孔の周囲
の前記第１のアレイパターンの対称性に対応した少なくとも１つの対称要素を有する形状
を有していることを特徴とする、特に項目（１９）〜（４１）のいずれかに記載の粒子光
学部品と組み合わされる粒子光学部品。
【０２８１】
（４７）前記第１のアレイパターンはほぼ四角形のアレイパターンであり、前記対称性
は四重の対称性である、項目（４５）又は（４６）に記載の粒子光学部品。
【０２８２】
（４８）前記第１のアレイパターンはほぼ六角形のアレイパターンであり、前記対称性
は六重の対称性である、項目（４５）又は（４６）に記載の粒子光学部品。
【０２８３】
（４９）少なくとも１つの荷電粒子ビーム又は複数の荷電粒子小ビームを発生させる少
なくとも１つの荷電粒子源と、項目（４５）〜（４８）のいずれかに記載の少なくとも１
つの粒子光学部品とを備えたことを特徴とする、特に項目（１）〜（４０）のいずれかに
記載の粒子光学装置と組み合わされる粒子光学装置。
【０２８４】
（５０）少なくとも１つの荷電粒子ビーム又は複数の荷電粒子小ビームを発生させる少
なくとも１つの荷電粒子源と、
前記少なくとも１つの荷電粒子ビーム及び前記複数の荷電粒子小ビームのビーム経路中
に配置された少なくとも１つの多孔プレートとを備え、
前記少なくとも１つの多孔プレートは、所定の第１のアレイパターン状に形成された複
数の開孔を有し、
前記多孔プレートの下流側の物体平面に、第２のアレイパターン状に配置された複数の
ビームスポットが形成される粒子光学装置であって、
前記ビームスポットの数は、前記多孔プレートに形成された前記開孔の数よりも少ない
ことを特徴とする、特に項目（１）〜（４９）のいずれかに記載の粒子光学装置と組み合
わされる粒子光学装置。
【０２８５】
（５1）前記ビームスポットの形成に寄与しない開孔が、前記多孔プレートの止り孔と
して形成されている、項目（５０）に記載の粒子光学装置。
【０２８６】
（５２）前記ビームスポットを形成する小ビームが前記第１のアレイパターンの中心領
域の前記開孔を通過し、
前記第１のアレイパターンの周辺領域の前記開孔は、前記ビームスポットの形成に寄与
しない、項目（５０）又は（５１）に記載の粒子光学装置。
【０２８７】
（５３）前記周辺領域の前記開孔に荷電粒子があたらないように前記複数の荷電粒子小
ビームを前記荷電粒子ビームから生成するための多孔絞りをさらに備え、前記多孔絞りは
前記粒子光学部品の上流側に位置している、項目（５０）〜（５２）のいずれかに記載の
粒子光学装置。
【０２８８】
（５４）前記周辺領域の前記開孔を通過した荷電粒子を遮断するための多孔絞りをさら
に備え、前記多孔絞りは前記粒子光学部品の下流側に位置している、項目（５０）〜（５
３）のいずれかに記載の粒子光学装置。
【０２８９】
（５５）荷電粒子ビームを発生させる少なくとも１つの荷電粒子源と、
複数の開孔が第１のパターン状に形成され、その下流側で前記荷電粒子ビームから複数
の荷電粒子小ビームが形成される少なくとも１つの多孔プレートと、
前記複数の開孔に所定の第１の電圧を供給する第１の電圧源と、
前記多孔プレートの上流側又は下流側に離間して配置され、前記荷電粒子ビーム又は前
記複数の荷電粒子小ビームを通過させる、単一の開孔を有する第１の単孔プレートと、
前記第１の単孔プレートに所定の第２の電圧を供給する第２の電圧源とを備えた粒子光
学装置であって、
前記多孔プレートと前記第１の単孔プレートとの間の距離が、前記第１の単孔プレート
の前記単一の開孔の直径の５倍よりも小さく、好適には前記直径の４倍よりも小さく、好
適には前記直径の２倍よりも小さく、さらに好適には前記直径よりも小さいことを特徴と
する、特に項目（１）〜（５４）のいずれかに記載の粒子光学装置と組み合わされる粒子
光学装置。
【０２９０】
（５６）荷電粒子ビームを発生させる少なくとも１つの荷電粒子源と、
複数の開孔が第１のパターン状に形成され、その下流側で前記荷電粒子ビームから複数
の荷電粒子小ビームが形成される少なくとも１つの多孔プレートと、
前記複数の開孔に所定の第１の電圧を供給する第１の電圧源と、
前記多孔プレートの上流側又は下流側に離間して配置され、前記荷電粒子ビーム又は前
記複数の荷電粒子小ビームを通過させる、単一の開孔を有する第１の単孔プレートと、
前記第１の単孔プレートに所定の第２の電圧を供給する第２の電圧源とを備えた粒子光
学装置であって、
前記多孔プレートと前記第１の単孔プレートとの間の距離が、７５ｍｍよりも小さく、
好適には５０ｍｍよりも小さく、さらに好適には２５ｍｍよりも小さく、さらに好適には
１０ｍｍよりも小さく、さらに好適には５ｍｍよりも小さいことを特徴とする、特に項目
（１）〜（５５）のいずれかに記載の粒子光学装置と組み合わされる粒子光学装置。
【０２９１】
（５７）少なくとも１つの荷電粒子ビームを発生させる少なくとも１つの荷電粒子源と
、
複数の開孔が第１のパターン状に形成され、その下流側で前記少なくとも１つの荷電粒
子ビームから複数の荷電粒子小ビームが形成される少なくとも１つの多孔プレートと、
前記複数の開孔に所定の第１の電圧を供給する第１の電圧源と、
前記多孔プレートの上流側又は下流側に離間して配置され、前記荷電粒子ビーム又は前
記複数の荷電粒子小ビームを通過させる、単一の開孔を有する第１の単孔プレートと、
前記第１の単孔プレートに所定の第２の電圧を供給する第２の電圧源とを備えた粒子光
学装置であって、
前記多孔プレートと前記第１の単孔プレートとの間の距離が、前記多孔プレートの前記
開孔の平均焦点距離の半分よりも小さくなるように選択されることを特徴とする、特に項
目（１）〜（５６）のいずれかに記載の粒子光学装置と組み合わされる粒子光学装置。
【０２９２】
（５８）荷電粒子ビームを発生させる少なくとも１つの荷電粒子源と、
複数の開孔が第１のパターン状に形成され、その下流側で前記荷電粒子ビームから複数
の荷電粒子小ビームが形成される少なくとも１つの多孔プレートと、
前記複数の開孔に所定の第１の電圧を供給する第１の電圧源と、
前記多孔プレートの上流側又は下流側に離間して配置され、前記荷電粒子ビーム又は前
記複数の荷電粒子小ビームを通過させる、単一の開孔を有する第１の単孔プレートと、
前記第１の単孔プレートに所定の第２の電圧を供給する第２の電圧源とを備えた粒子光
学装置であって、
前記多孔プレートと前記第１の単孔プレートとの間の距離は、前記多孔プレートの中心
の表面における平均電界が１００Ｖ／ｍｍ、又は２００Ｖ／ｍｍ、又は３００Ｖ／ｍｍ、
又は５００Ｖ／ｍｍ、又は１ｋＶ／ｍｍよりも高くなるように選択されることを特徴とす
る、特に項目（１）〜（５７）のいずれかに記載の粒子光学装置と組み合わされる粒子光
学装置。
【０２９３】
（５９）前記多孔プレートと前記第１の単孔プレートとの間に、それらにほぼ平行に配
置された第２の単孔プレートと、
前記第２の単孔プレートに所定の第３の電圧を供給する第３の電圧源とをさらに備えた
粒子光学装置であって、
前記第３の電圧は、前記第１の電圧の平均値以下であるか、又は、前記第２の電圧と前
記第１の電圧の平均値との間の値である、項目（４８）〜（５８）のいずれかに記載の粒
子光学装置。
【０２９４】
（６０）荷電粒子ビームを発生させる少なくとも１つの荷電粒子源と、
複数の開孔が第１のパターン状に形成され、その下流側で前記荷電粒子ビームから複数
の荷電粒子小ビームが形成される少なくとも１つの多孔プレートと、
前記複数の開孔に所定の第１の電圧を供給する第１の電圧源と、
前記多孔プレートの上流側又は下流側に離間して配置され、前記荷電粒子ビーム又は前
記複数の荷電粒子小ビームを通過させる、単一の開孔を有する第１の単孔プレートと、
前記第１の単孔プレートに所定の第２の電圧を供給する第２の電圧源と、
前記多孔プレートと前記第１の単孔プレートとの間に配置された第２の単孔プレートと
、
前記第２の単孔プレートに、前記所定の第２の電圧とは異なる所定の第３の電圧を供給
する第３の電圧源とを備えた粒子光学装置であって、
前記多孔プレートと前記第１及び第２の単孔プレートの配置、及び前記第１、第２及び
第３の電圧の設定は、前記多孔プレートの表面に電界が発生し、前記第３の電圧が前記第
１の単孔プレートに供給されるような前記第１の単孔プレートに供給される電圧の変化に
よって、前記電界の強さに１％、５％、又は１０％よりも大きい変化が起こるように決め
られていることを特徴とする、特に項目（１）〜（５９）のいずれかに記載の粒子光学装
置と組み合わされる粒子光学装置。
【０２９５】
（６１）前記多孔プレートから離間して平行に配置された第３の単孔プレートと、
前記第３の単孔プレートに所定の第４の電圧を供給する第４の電圧源とをさらに備え、
前記多孔プレートは、前記第１の単孔プレートと前記第３の単孔プレートとの間に位置
し、前記第３の単孔プレートは前記荷電粒子ビーム又は前記複数の荷電粒子小ビームを通
過させる単一の開孔を有し、
前記多孔プレートと前記第３の単孔プレートとの間の距離は、前記第３の単孔プレート
の前記単一の開孔の直径の５倍よりも小さく、好適には前記直径の４倍よりも小さく、好
適には前記直径の２倍よりも小さく、さらに好適には前記第３の単孔プレートの前記単一
の開孔の直径よりも小さい、項目（５５）〜（６０）のいずれかに記載の粒子光学装置。
【０２９６】
（６２）少なくとも１つの荷電粒子ビームを発生させる少なくとも１つの荷電粒子源と
、
第１のアレイパターン状に配置された複数の開孔を有し、その下流側で前記少なくとも
１つの荷電粒子ビームから複数の荷電粒子小ビームが形成される少なくとも１つの多孔プ
レートと、
前記荷電粒子源と前記多孔プレートとの間の第１の領域に集束電界（focusing field）
を与える第１の集束レンズと、
前記第１の集束レンズを通過する荷電粒子の運動エネルギーが前記多孔プレートを通過
する荷電粒子の運動エネルギーよりも高くなるように、前記第１の集束レンズと前記多孔
プレートとの間の第２の領域に減速電界（decelerating field）を与える減速電極とを備
えたことを特徴とする、特に項目（１）〜（６１）のいずれかに記載の粒子光学装置と組
み合わされる粒子光学装置。
【０２９７】
（６３）荷電粒子ビームを発生させる少なくとも１つの荷電粒子源と、
第１のパターン状に配置された複数の開孔を有し、その下流側で前記荷電粒子ビームか
ら複数の荷電粒子小ビームが形成される少なくとも１つの多孔プレートとを備えた粒子光
学装置であって、
前記多孔プレートの上流側直近での前記荷電粒子ビームの運動エネルギーが５ｋｅＶよ
りも高い、特に１０ｋｅＶよりも高い、特に２０ｋｅＶよりも高い、又は特に３０ｋｅＶ
よりも高いことを特徴とする、特に項目（１）〜（６２）のいずれかに記載の粒子光学装
置と組み合わされる粒子光学装置。
【０２９８】
（６４）少なくとも１つの荷電粒子ビームを発生させる少なくとも１つの荷電粒子源と
、
複数の開孔を有し、その下流側で前記荷電粒子ビームから複数の荷電粒子小ビームが形
成される少なくとも１つの多孔プレートと、
前記少なくとも１つの荷電粒子ビームの方向の前記多孔プレートに隣接した第１の領域
に集束電界を与える第１の集束レンズと、
前記多孔プレートの上流側及び／又は下流側の第２の領域に、前記ビームの荷電粒子の
運動エネルギーを変更する電界を与えるエネルギー変更電極とを備え、
前記集束電界が与えられる前記第１の領域と、前記エネルギー変更電界が与えられる第
２の領域とは、重なり合っている領域であることを特徴とする、特に項目（１）〜（６３
）のいずれかに記載の粒子光学装置と組み合わされる粒子光学装置。
【０２９９】
（６５）前記重なり合っている領域は、前記多孔プレートのほぼ上流側に位置している
、項目（６４）に記載の粒子光学装置。
【０３００】
（６６）前記重なり合っている領域は、前記多孔プレートのほぼ下流側に位置している
、項目（６４）に記載の粒子光学装置。
【０３０１】
（６７）前記エネルギー変更電界は、前記ビームの荷電粒子の運動エネルギーを減少さ
せる減速電界である、項目（６４）〜（６６）のいずれかに記載の粒子光学装置。
【０３０２】
（６８）前記エネルギー変更電界は、前記ビームの荷電粒子の運動エネルギーを増加さ
せる加速電界である、項目（６４）〜（６６）のいずれかに記載の粒子光学装置。
【０３０３】
（６９）前記エネルギー変更電界と前記集束電界との重なりは１％、特に５％、又は１
０％よりも大きい、項目（６４）〜（６６）のいずれかに記載の粒子光学装置。
【０３０４】
（７０） 少なくとも１つの荷電粒子ビームを発生させる少なくとも１つの荷電粒子源
と、
第１のパターン状に配置された複数の開孔を有し、その下流側で前記荷電粒子ビームか
ら複数の荷電粒子小ビームが形成される少なくとも１つの多孔プレートと、
前記荷電粒子源と前記多孔プレートとの間の領域に集束電界を与える第１の集束レンズ
とを備えた粒子光学装置であって、
前記荷電粒子ビームが、前記多孔プレートの上流側直近の領域で発散ビーム又は集束ビ
ームであることを特徴とする、特に項目（１）〜（６９）のいずれかに記載の粒子光学装
置と組み合わされる粒子光学装置。
【０３０５】
（７１）少なくとも１つの荷電粒子ビームを発生させる少なくとも１つの荷電粒子源と
、
第１のパターン状に配置された複数の開孔を有し、その下流側で前記荷電粒子ビームか
ら複数の荷電粒子小ビームが形成される少なくとも１つの多孔プレートと、
前記荷電粒子源と前記多孔プレートとの間の領域に集束電界部分を有する磁界を与える
第１の集束レンズとを備えた粒子光学装置であって、
前記第１の集束レンズによって与えられる前記磁界内に、前記少なくとも１つの荷電粒
子源が配置されていることを特徴とする、特に項目（１）〜（７０）のいずれかに記載の
粒子光学装置と組み合わされる粒子光学装置。
【０３０６】
（７２）前記少なくとも１つの荷電粒子源が配置される前記磁界は、ほぼ均一な磁界で
ある、項目（７１）に記載の粒子光学装置。
【０３０７】
（７３）荷電粒子ビームを発生させる少なくとも１つの荷電粒子源と、
第１のパターン状に配置された複数の開孔を有し、その下流側で前記荷電粒子ビームか
ら複数の荷電粒子小ビームが形成され、その下流側の集束領域に前記荷電粒子小ビームの
それぞれが焦点を有する少なくとも１つの多孔プレートと、
前記集束領域に集束電界を与える第２の集束レンズとを備えたことを特徴とする、特に
項目（１）〜（７２）のいずれかに記載の粒子光学装置と組み合わされる粒子光学装置。
【０３０８】
（７４）荷電粒子ビームを発生させる少なくとも１つの荷電粒子源と、
第１のパターン状に配置された複数の開孔を有し、その下流側で前記荷電粒子ビームか
ら複数の荷電粒子小ビームが形成され、その下流側の集束領域に前記荷電粒子小ビームの
それぞれが焦点を有する少なくとも１つの多孔プレートと、
その物体平面に位置決め可能な物体上に前記集束領域をおおむね結像させるための対物
レンズとを備えたことを特徴とする、特に項目（１）〜（７３）のいずれかに記載の粒子
光学装置と組み合わされる粒子光学装置。
【０３０９】
（７５）２つの多孔プレートが絶縁スペーサの両側に設けられ、前記２つの多孔プレー
トの開孔と前記絶縁スペーサの開孔とで複数の貫通孔を形成する、項目（１）〜（７４）
のいずれかに記載の粒子光学装置。
【０３１０】
（７６）中央の多孔プレートが２つの絶縁スペーサに挟まれ、２つの外側の多孔プレー
トにはそれぞれ絶縁スペーサが設けられ、前記中央及び外側の多孔プレートの開孔と前記
絶縁スペーサの開孔とで複数の貫通孔を形成する、項目（１）〜（７４）のいずれかに記
載の粒子光学装置。
【０３１１】
（７７）前記多孔プレートの前記開孔はほぼ四角形のパターン状に配置されている、項
目（１）〜（７６）のいずれかに記載の粒子光学装置。
【０３１２】
（７８）前記多孔プレートの前記開孔はほぼ六角形のパターン状に配置されている、項
目（１）〜（７６）のいずれかに記載の粒子光学装置。
【０３１３】
（７９）一次電子源から装置の物体平面に位置決め可能な物体へ向かう方向に向けられ
た一次電子ビームの一次電子ビーム経路と、前記物体から発する二次電子の二次電子ビー
ム経路とを与える電子顕微鏡装置であって、
前記電子顕微鏡装置は、
前記一次電子ビーム経路と前記二次電子ビーム経路とが互いに分離されるように、前記
一次電子ビーム経路と前記二次電子ビーム経路とが通過する第１の磁界領域と、
前記第１の磁界領域の上流側の、前記一次電子ビーム経路に配置され、前記二次電子ビ
ーム経路が通過せず、前記第１の磁界領域とほぼ反対の方向に前記一次電子ビームを偏向
する第２の磁界領域と、
前記第１の磁界領域の下流側の、前記二次電子ビーム経路に配置され、前記一次電子ビ
ーム経路が通過せず、前記第１の磁界領域とほぼ同じ方向に前記二次電子ビーム経路を偏
向する第３の磁界領域とを有するマグネット装置を備えていることを特徴とする、特に項
目（１）〜（７８）のいずれかに記載の粒子光学装置と組み合わされる電子顕微鏡装置。
【０３１４】
（８０）前記第１及び第２の磁界領域以外には、前記一次電子ビーム経路に前記一次電
子ビームを５(よりも、とりわけ１０°よりも大きい角度で偏向する磁界領域が設けられ
ていない、項目（７９）に記載の電子顕微鏡装置。
【０３１５】
（８１）前記第２の磁界領域の前記一次電子ビーム経路に対する偏向角は、前記第１の
磁界領域の前記一次電子ビーム経路に対する偏向角よりも大きい、項目（７９）又は（８
０）に記載の電子顕微鏡装置。
【０３１６】
（８２）前記第１の磁界領域の前記二次電子ビーム経路に対する偏向角は、前記第２の
磁界領域の前記一次電子ビーム経路に対する偏向角よりも小さい、項目（７９）〜（８１
）のいずれかに記載の電子顕微鏡装置。
【０３１７】
（８３）磁界の影響をおおむね受けない第１のドリフト領域が、前記第２の磁界領域と
前記第１の磁界領域との間の前記一次電子ビーム経路に設けられた、項目（７９）〜（８
２）のいずれかに記載の電子顕微鏡装置。
【０３１８】
（８４）磁界の影響をおおむね受けない第２のドリフト領域が、前記第１の磁界領域と
前記第３の磁界領域との間の前記二次電子ビーム経路に設けられた、項目（７９）〜（８
３）のいずれかに記載の電子顕微鏡装置。
【０３１９】
（８５）前記第１の磁界領域と前記物体平面との間に設けられた対物レンズをさらに備
え、前記一次及び二次電子ビーム経路が前記対物レンズを通過する、項目（７９）〜（８
４）のいずれかに記載の電子顕微鏡装置。
【０３２０】
（８６）前記第１の磁界領域と前記物体平面との間に設けられた少なくとも１つの電極
をさらに備え、前記物体に衝突する前に前記一次電子を減速するために前記一次電子ビー
ム経路が前記少なくとも１つの電極を横断し、前記物体から発した後の前記二次電子を加
速するために前記二次電子ビーム経路が前記少なくとも１つの電極を通過する、項目（７
９）〜（８５）のいずれかに記載の電子顕微鏡装置。
【０３２１】
（８７）前記少なくとも１つの電極に調整可能な電圧を供給するための駆動装置をさら
に備えた、項目（８６）に記載の電子顕微鏡装置。
【０３２２】
（８８）前記少なくとも１つの電極に供給される電圧に応じて、前記第１の磁界領域の
磁界の強さに対して第３の磁界領域の磁界の強さを変更するためのコントローラをさらに
備えた、項目（８７）に記載の電子顕微鏡装置。
【０３２３】
（８９）前記マグネット装置は、前記第３の磁界領域の下流側の、前記二次電子ビーム
経路中に第４の磁界領域をさらに備え、前記第４の磁界領域の磁界の強さは、前記第３の
磁界領域の磁界の強さに対して調整可能である、項目（８８）に記載の電子顕微鏡装置。
【０３２４】
（９０）前記少なくとも１つの電極に供給される電圧に応じて、前記第３の磁界領域の
磁界の強さに対して第４の磁界領域の磁界の強さを変更するためのコントローラをさらに
備えた、項目（８９）に記載の電子顕微鏡装置。
【０３２５】
（９１）前記第３及び第４の磁界領域は、前記二次電子ビーム経路中でおおむね相互に
直接隣接して配置されている、項目（８９）又は（９０）に記載の電子顕微鏡装置。
【０３２６】
（９２）前記第３の磁界領域の下流側の、前記二次電子ビーム経路中に配置された少な
くとも１つの四重極レンズをさらに備えた、項目（８７）〜（９１）のいずれかに記載の
電子顕微鏡装置。
【０３２７】
（９３）前記少なくとも１つの電極に供給される電圧に応じて、前記四重極レンズの電
界の強さ（field strength）を変更するためのコントローラをさらに備えた、項目（９２
）に記載の電子顕微鏡装置。
【０３２８】
（９４）前記第４の磁界領域と前記四重極レンズとの間の前記二次電子ビーム経路中に
配置された第５の磁界領域をさらに備えた、項目（８９）〜（９３）のいずれかに記載の
電子顕微鏡装置。
【０３２９】
（９５）前記少なくとも１つの電極に供給される電圧に応じて、前記第３の磁界領域の
磁界の強さに対して前記第５の磁界領域の磁界の強さを変更するためのコントローラをさ
らに備えた、項目（９４）に記載の電子顕微鏡装置。
【０３３０】
（９６）前記第４及び第５の磁界領域は、前記二次電子ビーム経路中でおおむね相互に
直接隣接して配置されている、項目（９４）又は（９５）に記載の電子顕微鏡装置。
【０３３１】
（９７）前記第１、第３、第４及び第５の磁界領域を含む領域に、前記二次電子によっ
て前記物体平面の中間像が形成される、項目（７９）〜（９６）のいずれかに記載の電子
顕微鏡装置。
【０３３２】
（９８）前記第３の磁界領域の下流側の、前記二次電子ビーム経路中に配置された検出
器をさらに備えた、項目（７９）〜（９７）のいずれかに記載の電子顕微鏡装置。
【０３３３】
（９９）前記検出器の上流側の、前記二次電子ビーム経路中に配置された転写レンズ（
transfer lens）装置をさらに備えた、項目（７９）〜（９８）のいずれかに記載の電子
顕微鏡装置。
【０３３４】
（１００）前記第１及び／又は第２及び／又は第３及び／又は第４及び／又は第５の磁
界領域にそれぞれ、ほぼ均一な磁界が与えられている、項目（７９）〜（９９）のいずれ
かに記載の電子顕微鏡装置。
【０３３５】
（１０１）一列に配置された複数の電界源部材を有する櫛型レンズ装置と、前記櫛型レ
ンズ装置によってもたらされる電子光学特性が前記列に沿って変移可能であるように前記
電界源部材を励起するコントローラとをさらに備えた、項目（１）〜（１００）のいずれ
かに記載の電子光学装置。
【０３３６】
（１０２）前記装置の物体平面に位置決め可能な物体を検査するための電子顕微鏡シス
テムであって、
前記電子顕微鏡システムは、
前記物体上に集束される複数の一次電子小ビームを発生させる、項目（１）〜（１０１
）のいずれかに記載の粒子光学装置と、
前記物体から発する二次電子を検出するための検出器とを備えていることを特徴とする
、電子顕微鏡システム。
【０３３７】
（１０３）複数の二次電子小ビームが、前記物体から発する前記二次電子から形成され
る、項目（１０２）に記載の電子顕微鏡システム。
【０３３８】
（１０４）前記検出器によって検出される二次電子小ビームの数は、前記物体上に集束
される一次電子小ビームの数よりも少ない、項目（１０３）に記載の電子顕微鏡システム
。
【０３３９】
（１０５）電子感受性基板（electron sensitive substrate）に電子を当てる電子リソ
グラフィシステムであって、
前記基板上に集束される複数の書き込み電子小ビームを発生させる、項目（１）〜（１
０１）のいずれかに記載の粒子光学装置を備えていることを特徴とする、電子リソグラフ
ィシステム。
【０３４０】
（１０６）前記物体から発する二次電子を検出するための検出器をさらに備えた、項目
（１０５）に記載の電子リソグラフィシステム。
【０３４１】
従って、最も実施可能及び好適であると考えられる実施の形態によって本発明を示し、
記載したが、本発明の範囲内で発展させることができ、それらは、開示された詳細に限定
されるべきものではなく、同等の方法や装置を全て包含するような特許請求の範囲の全範
囲に適合させて解釈すべきものである。
【図面の簡単な説明】
【０３４２】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態に係る電子顕微鏡システムの基本的な特徴と機能を概略的に示している。
【図２ａ】図２ａは、図１の電子顕微鏡システムに使用される単一の多孔プレートを備えた多孔装置の断面を概略的に示している。
【図２ｂ】図２ｂは、図１の電子顕微鏡システムに使用される４つの多孔プレートを備えた多孔装置の断面を概略的に示している。
【図２ｃ】図２ｃは、図１の電子顕微鏡システムに使用される３つの多孔プレートを備えた多孔装置の断面を概略的に示している。
【図２ｄ】図２ｄは、図１の電子顕微鏡システムに使用される、図２ｃに示される多孔装置の変形例を示している。
【図３】図３は、多孔装置を照射し、多孔装置によって生成された電子の小ビームを操作するための電子光学部品を示す概略図である。
【図４】図４は、図１の電子顕微鏡システムに使用される一次電子小ビーム発生装置の一例を示している。
【図５】図５は、図４に示されるような装置によって与えられるビーム経路の複数の物理的特性を示している。
【図６】図６は、図１の電子顕微鏡システムに使用される一次電子小ビーム発生装置の一例を示している。
【図７】図７は、多孔プレートに形成される開孔のアレイパターンを示している。
【図８】図８は、図７に示されるような開孔のパターン配列によって引き起こされる多重極効果を補償するための付加的な形状的特徴を有する開孔の形状の詳細図である。
【図９】図９は、多孔プレートに設けられた、開孔及び電界補正開孔の配列を示している。
【図１０】図１０は、図９に示されるようなプレートの、図９に示される線Ｘ−Ｘに沿った断面である。
【図１１】図１１は、開孔の六角形のアレイパターンを示している。
【図１２】図１２は、一次電子ビームスポットのゆがんだパターンを示している。
【図１３】図１３は、図１２に示されるようなゆがみを補償するための開孔配列を示している。
【図１４】図１４は、非点収差によってゆがめられた一次電子ビームスポットパターンを示している。
【図１５】図１５は、図１４に示されるような非点収差によるゆがみを補償するための開孔パターンの平面図である。
【図１６】図１６は、物体に焦点面を結像する際に使用される電子光学部品によって引き起こされる像面湾曲の効果を示している。
【図１７】図１７は、図１６に示されるような像面湾曲を補償するために適した多孔装置を示している。
【図１８】図１８は、像面湾曲を補償するための多孔パターンの立面図である。
【図１９】図１９は、像面湾曲を補償するための、さらに別の多孔装置を示している。
【図２０ａ】図２０ａは、像面湾曲を補償するための、さらに別の多孔装置を示している。
【図２０ｂ】図２０ｂは、図２０ａの多孔装置において、多孔プレートの上流側の電界がほぼゼロである場合を示している。
【図２０ｃ】図２０ｃは、像面湾曲を補償するための、さらに別の多孔装置を示している。
【図２０ｄ】図２０ｄは、図２０ｃの多孔装置において、多孔プレートの下流側にほとんど消えそうな電界が生成される場合を示している。
【図２０ｅ】図２０ｅは、像面湾曲を補償するための、さらに別の多孔装置を示している。
【図２１】図２１は、一次電子ビーム経路の概略図である。
【図２２】図２２は、図１に示されるような電子顕微鏡システムに対物装置と共に使用されるビームスプリッタ／コンバイナ装置を概略的に示している。
【図２３】図２３は、本発明の一実施の形態に係る電子リソグラフィシステムを示している。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子光学装置であって、
荷電粒子ビームを発生させる少なくとも１つの荷電粒子源と、
複数の開孔を有し、その下流側で前記荷電粒子ビームから複数の荷電粒子小ビームが形成され、その集束領域に前記荷電粒子小ビームのそれぞれが焦点を有する少なくとも１つの多孔プレートと、
前記荷電粒子小ビームの焦点が形成される前記多孔プレートの前記集束領域で視野レンズの効果を有する焦点レンズ装置と、
前記粒子光学装置の物体面内に位置決め可能な物体上に前記多孔プレートの前記集束領域をおおむね結像させるための対物レンズとを備えたことを特徴とする、粒子光学装置。
【請求項２】
前記多孔プレートに形成された前記複数の開孔がパターン状に配置され、前記複数の開孔のパターンは、前記粒子光学装置の光学的なゆがみによる前記荷電粒子小ビームのアレイの質の低下を低減するように配置されている、請求項１に記載の粒子光学装置。
【請求項３】
前記多孔プレートに形成された前記複数の開孔がパターン状に配置され、前記多孔プレートの前記開孔の直径が前記複数の開孔のパターンの中心から離れるにつれて変化する、請求項１に記載の粒子光学装置。
【請求項４】
前記複数の開孔の少なくとも１つの群の開孔の形状が楕円形状である、請求項１に記載の粒子光学装置。
【請求項５】
前記多孔プレートは、ほぼ単一の面に配置された複数の導電層部分を備え、前記複数の導電層部分のそれぞれに複数の開孔が形成され、隣接した前記導電層部分間に抵抗性ギャップが形成されている、請求項１に記載の粒子光学装置。
【請求項６】
前記多孔プレートは、貫通して形成された前記複数の開孔を有する絶縁基板によって形成され、前記絶縁基板に形成された前記開孔の少なくとも内部が導電層で覆われている、請求項１に記載の粒子光学装置。
【請求項７】
前記多孔プレートは、導電性を有する材料によって形成され、前記多孔プレートの両主平面間の電気抵抗が、２５０Ω〜８ＭΩ、２５０Ω〜４ＭΩ、４ＭΩ〜８ＭΩ、２５０Ω〜８００Ω、８００Ω〜１．５ＭΩ、１．５ＭΩ〜３ＭΩ、３ＭΩ〜５ＭΩ、及び５ＭΩ〜８ＭΩの範囲のうちの少なくとも１つの範囲内にある、請求項１に記載の粒子光学装置。
【請求項８】
前記多孔プレートに形成された前記複数の開孔がパターン状に配置され、前記多孔プレートは、前記パターンの各開孔に対応した少なくとも１つの電界補正開孔を備え、前記物体に入射する前記荷電粒子小ビームは前記電界補正開孔を横断しない、請求項１に記載の粒子光学装置。
【請求項９】
前記開孔の少なくとも１つは、前記少なくとも１つの開孔の周囲のアレイパターンの対称性に対応した少なくとも１つの対称要素を有する非円形である、請求項１に記載の粒子光学装置。
【請求項１０】
前記荷電粒子源と前記多孔プレートとの間の第１の領域に集束磁界を与える第１の集束レンズと、
前記第１の集束レンズを通過する前記荷電粒子ビームの運動エネルギーが前記多孔プレートを通過する前記荷電粒子ビームの運動エネルギーよりも高くなるように、前記第１の集束レンズと前記多孔プレートとの間の第２の領域に減速電界を与える減速電極とをさらに備えた、請求項１に記載の粒子光学装置。
【請求項１１】
前記多孔プレートの上流側直近での前記荷電粒子ビームの運動エネルギーが１０ｋｅＶよりも高い、請求項１に記載の粒子光学装置。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの荷電粒子ビームの方向の前記多孔プレートに隣接した第２の領域に集束磁界を与える第２の集束レンズと、
前記少なくとも１つの荷電粒子ビームの方向の前記多孔プレートに隣接した第３の領域に、前記荷電粒子ビームの運動エネルギーを変更するエネルギー変更電界を与えるエネルギー変更電極とをさらに備え、
前記集束磁界が与えられる前記第２の領域と、前記エネルギー変更電界が与えられる前記第３の領域とは、重なり合っている領域である、請求項１に記載の粒子光学装置。
【請求項１３】
検査対象となる物体を載せるための載置台と、
少なくとも１つの電子ビームを発生させる少なくとも１つの電子源と、
複数の開孔を有し、その下流側で前記少なくとも１つの電子ビームから電子小ビームのアレイが形成され、その集束領域に前記電子小ビームのそれぞれが焦点を有する少なくとも１つの多孔プレートと、
前記電子小ビームの焦点が形成される前記多孔プレートの前記集束領域で視野レンズの効果を有する焦点レンズ装置と、
前記物体上に前記多孔プレートの前記集束領域をおおむね結像させるための対物レンズと、
前記電子小ビームのアレイによって生成された前記物体からの二次電子を検出し、前記電子小ビームのアレイ中のほぼ単一の電子小ビームによって生成された前記二次電子に対応する信号のアレイを生成する検出器装置とを備えたことを特徴とする、マルチ電子小ビーム検査システム。
【請求項１４】
前記物体に集束された前記電子小ビームの数、及び前記生成された信号の数の少なくとも１つは、前記多孔プレートのパターン状に形成された前記開孔の数よりも少ない、請求項１３に記載のマルチ電子小ビーム検査システム。
【請求項１５】
レジスト被覆物体を載せるための載置台と、
少なくとも１つの荷電粒子ビームを発生させる少なくとも１つの荷電粒子源と、
複数の開孔を有し、その下流側で前記少なくとも１つの荷電粒子ビームから荷電粒子小ビームのアレイが形成され、その集束領域に前記荷電粒子小ビームのそれぞれが焦点を有する少なくとも１つの多孔プレートと、
前記荷電粒子小ビームの焦点が形成される前記多孔プレートの前記集束領域で視野レンズの効果を有する焦点レンズ装置と、
前記レジスト被覆物体上に前記集束領域を結像させて、荷電粒子ビームスポットのアレイを形成するための対物レンズとを備えたことを特徴とする、レジスト被覆物体上にパターンを書き込むための荷電粒子マルチ小ビームリソグラフィシステム。
【請求項１６】
前記荷電粒子ビームスポットの数が、前記多孔プレートのパターン状に形成された前記開孔の数よりも少ない、請求項１５に記載の荷電粒子マルチ小ビームリソグラフィシステム。
【請求項１７】
少なくとも１つの電子ビームを発生させる工程と、
前記少なくとも１つの電子ビームから電子小ビームのアレイを生成する工程と、
各電子小ビームを集束し、電子小ビームの焦点のアレイを集束領域に形成する工程と、
前記集束領域に配置された焦点レンズ装置を用いて、前記電子小ビームの焦点のアレイを基板上に結像する工程とを含むことを特徴とする、基板のマルチ電子小ビーム検査の方法。
【請求項１８】
少なくとも１つの電子ビームを発生させる工程と、
前記少なくとも１つの電子ビームから電子小ビームのアレイを生成する工程と、
各電子小ビームを集束し、電子小ビームの焦点のアレイを集束領域に形成する工程と、
前記集束領域に配置された焦点レンズ装置を用いて、前記電子小ビームの焦点のアレイをレジスト被覆物体上に結像する工程とを含むことを特徴とする、レジスト被覆物体にパターンを書き込む方法。

【図１】

【図２ａ】

【図２ｂ】

【図２ｃ】

【図２ｄ】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

【図７】

【図８】

【図９】

【図１０】

【図１１】

【図１２】

【図１３】

【図１４】

【図１５】

【図１６】

【図１７】

【図１８】

【図１９】

【図２０ａ】

【図２０ｂ】

【図２０ｃ】

【図２０ｄ】

【図２０ｅ】

【図２１】

【図２２】

【図２３】

【公開番号】特開２０１３−８０７２０（Ｐ２０１３−８０７２０Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２８５３４８（Ｐ２０１２−２８５３４８）
【出願日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【分割の表示】特願２００８−９９０１０（Ｐ２００８−９９０１０）の分割
【原出願日】平成１６年９月７日（２００４．９．７）
【出願人】（５０３２６３３５５）カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー (435)
【出願人】（５０６０７５２１８）
【Ｆターム（参考）】