JP2011023126A - Charged particle beam irradiating device, lithography apparatus, analyzer microscope, charged particle beam emitter, and lens unit for charged particle beam - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、対象物上に荷電粒子線を照射する荷電粒子線照射装置、当該荷電粒子線照射装置を有する描画装置および分析顕微鏡、荷電粒子線を出射する荷電粒子線出射装置、並びに、荷電粒子線用のレンズ装置に関する。 The present invention relates to a charged particle beam irradiation apparatus that irradiates a charged particle beam onto an object, a drawing apparatus and an analysis microscope having the charged particle beam irradiation apparatus, a charged particle beam emission apparatus that emits a charged particle beam, and charged particles The present invention relates to a lens device for a line.
半導体素子の微細化に伴い、露光光源の短波長化及び高品質化に対する要求が高まっている。近年、投影レンズと半導体基板の間に液体を満たした状態で露光を行う液浸露光装置が広く用いられているが、液浸露光法による微細化には、現実的な課題が数多く存在する。例えば、高屈折率の液体が光を吸収することによるレジスト表面での光強度の低下、それに伴うスループットの低下、また液体の熱分解、気泡の発生等が挙げられ、これらの課題を克服可能な高屈折率液体が、研究開発の目標の中心となっている。一方で、基礎研究レベルでは、例えば15ナノメートル(nm)未満の半導体素子が電子ビームを用いる電子ビーム露光法により試作されている。電子ビームは、加速電圧により、その波長制御が可能であり、容易に1nm未満の波長を得ることが可能な波動である。 With the miniaturization of semiconductor elements, demands for shorter wavelengths and higher quality of the exposure light source are increasing. In recent years, an immersion exposure apparatus that performs exposure in a state where a liquid is filled between a projection lens and a semiconductor substrate has been widely used, but there are many practical problems in miniaturization by the immersion exposure method. For example, it is possible to overcome these problems by reducing the light intensity at the resist surface due to the absorption of light by the liquid with a high refractive index, the resulting decrease in throughput, thermal decomposition of the liquid, generation of bubbles, etc. High refractive index liquids are central to R & D goals. On the other hand, at the basic research level, for example, semiconductor devices having a size of less than 15 nanometers (nm) are prototyped by an electron beam exposure method using an electron beam. The wavelength of the electron beam can be controlled by an acceleration voltage, and the electron beam is a wave that can easily obtain a wavelength of less than 1 nm.
電子ビームを用いてパターンを描画する描画装置としては、電子源から電子ビームを出射し、この電子ビームの照射位置を基板上にて走査することによりパターンを描画する方式が一般的である。しかしながら、いわゆる一筆書きにてパターンを描画する上記装置では、基板全体へのパターンの描画に多大な時間を要し、半導体装置の製造コストが増大してしまうため、半導体製造装置としては実用化されてない。 As a drawing apparatus that draws a pattern using an electron beam, a method of drawing a pattern by emitting an electron beam from an electron source and scanning the irradiation position of the electron beam on a substrate is generally used. However, in the above apparatus for drawing a pattern by so-called one-stroke writing, it takes a lot of time to draw the pattern on the entire substrate, and the manufacturing cost of the semiconductor device increases, so that it is put to practical use as a semiconductor manufacturing apparatus. Not.
そこで、近年、形成すべきパターンに応じた空孔を有するレチクルに電子ビーム(実際には、一度に広範囲に照射される電子ビームであるため、電子ビーム要素の集合と捉えることができる。)を照射し、空孔を通過した電子ビームを基板上に照射することにより、基板上にパターンを描画する描画装置が提案されており、例えば、特許文献1では、このような描画装置において可変軸レンズを用いる手法(PREVAIL(Projection Reduction Exposure with Variable Axis Immersion Lenses)方式として知られている。)が開示されている。PREVAIL方式の描画装置では、レチクル上において光軸を実質的にシフトすることにより、光学系の本来の光軸から外れたレチクル上の位置において、当該光軸に沿って電子ビームを進行させることが可能となる。すなわち、装置の中心軸から外れた領域でも近軸光線を得ることができ、収差低減の役割を果たす。
Therefore, in recent years, an electron beam (actually, it can be regarded as a set of electron beam elements since it is an electron beam irradiated over a wide range at once) is applied to a reticle having holes corresponding to a pattern to be formed. A drawing apparatus that draws a pattern on a substrate by irradiating the substrate with an electron beam that has been irradiated and passed through a hole has been proposed. For example,
一方、特許文献2では、複数のマイクロチャネルの束の一端側に2次元の光パターンを入射させ、他端側から光パターンに基づく電子ビームアレイを出射させることにより、2次元の描画パターンの形成を、2次元一括露光により迅速に実現する手法が開示されている。なお、特許文献3では、上記と同様の複数のマイクロチャネルから観察対象である試料に電子ビームアレイを照射し、2次電子検出器にて2次電子を検出することにより電子顕微鏡画像を生成する際に、観察領域に含まれる全てのピクセル数と等しい数の2次元パターンを、互いに独立した2次元パターンとなるように時系列で設定し、時系列の2次元パターンと、上記2次電子検出器において検出された時系列の検出信号とに基づいて、高いS/N比の電子顕微鏡画像を得る手法が開示されている。
On the other hand, in
ところで、上記特許文献1ないし3の装置のように、一回の描画動作にて対象物上の比較的大きい領域に電子ビーム(実際には、複数の電子ビーム要素の集合となっている。)を照射する場合には、電子光学系のレンズにおいて光軸に平行に入射する複数の電子ビーム要素のうち、光軸(PREVAIL方式の描画装置では、シフトした光軸)近傍の電子ビーム要素がレンズの作用により光軸上を通過する位置と、光軸から離れた電子ビーム要素がレンズの作用により光軸上を通過する位置とが相違する現象である球面収差が生じる。これにより、対象物上に電子ビーム要素を精度よく照射することが困難となる。このような問題は、電子ビーム以外の荷電粒子線を対象物上に照射する場合においても同様に生じ、電子顕微鏡や電子線露光装置などにおいて、その解像度は波長よりむしろ収差によって支配的に決められていることが多い。また、対象物上に荷電粒子線要素をより精度よく照射するには、一定の速度にて進行する荷電粒子線要素を出射部から出射することも求められる。
By the way, as in the devices disclosed in
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、レンズにて球面収差が生じることを防止して、対象物上に荷電粒子線要素を精度よく照射することを主たる目的とし、一定の速度にて進行する荷電粒子線要素を出射することも目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and it is a main object to prevent spherical aberration from occurring in a lens and irradiate a charged particle beam element onto an object with high accuracy, at a constant speed. Another object is to emit a traveling charged particle beam element.
請求項1に記載の発明は、対象物上に荷電粒子線を照射する荷電粒子線照射装置であって、出射方向に垂直な平面上に2次元的に配列された複数の出射源から、強度制御およびタイミング制御可能な複数の荷電粒子線要素をそれぞれ出射する荷電粒子線出射部と、前記出射方向に平行な中心軸に対して回転対称のポテンシャルを生成するレンズを有し、前記複数の荷電粒子線要素を対象物上に導く荷電粒子光学系と、前記中心軸を中心としてリング状に出射される荷電粒子線要素群を、リング半径を変更しつつ前記荷電粒子線出射部から順次出射させるとともに、前記リング半径に関わらず前記荷電粒子線要素群が前記中心軸上の同一の位置を通過するように、前記レンズにより前記荷電粒子線要素群に作用する場を前記リング半径に応じて変更する制御部とを備える。
The invention according to
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の荷電粒子線照射装置であって、前記レンズに入射する前記荷電粒子線要素群の経路が前記中心軸に平行となっており、前記荷電粒子光学系が、前記中心軸に対して回転対称のポテンシャルを生成するとともに、前記中心軸上の前記同一の位置を通過した前記荷電粒子線要素群の経路が前記中心軸に平行となるように、前記リング半径に応じて前記荷電粒子線要素群に作用する場を変更する他のレンズをさらに有する。
Invention of
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の荷電粒子線照射装置であって、前記荷電粒子線出射部が、前記出射方向に垂直な平面上に2次元的に配列された前記複数の出射源にて前記複数の荷電粒子線要素を生成しつつ出射する荷電粒子線生成部と、複数の開口が前記複数の出射源と同様の配列にて形成された少なくとも1つのアパーチャ板を前記出射方向に配列して有し、前記荷電粒子線生成部から出射された前記複数の荷電粒子線要素の進行方向を一定の方向に制限する方向制限部と、前記方向制限部を通過した前記複数の荷電粒子線要素の進行速度を均一化する速度均一化部とを備え、前記速度均一化部が、前記複数の出射源と同様の配列にて形成された複数の開口を有する1対の電極板を有し、前記1対の電極板の互いに対応する2つの開口の周囲の部位が1つの静電レンズとなっており、前記出射方向において前記2つの開口が前記少なくとも1つのアパーチャ板のうちの前記荷電粒子線生成部から最も離れたアパーチャ板のいずれかの開口と部分的に重なるシフト静電レンズアレイと、複数の開口が前記複数の出射源と同様の配列にて形成されるとともに、前記シフト静電レンズアレイの各静電レンズの作用を受けた荷電粒子線要素の一部が、前記複数の開口のいずれかを通過する中間アパーチャ板と、前記複数の出射源と同様の配列にて形成された複数の開口を有する1対の電極板を有し、前記1対の電極板の互いに対応する2つの開口の周囲の部位が1つの静電レンズとなっており、各静電レンズの前側焦点が前記中間アパーチャ板のいずれかの開口の中央となる補正静電レンズアレイとを備える。 A third aspect of the present invention is the charged particle beam irradiation apparatus according to the first or second aspect, wherein the charged particle beam emitting portions are two-dimensionally arranged on a plane perpendicular to the emitting direction. A charged particle beam generation unit configured to generate the plurality of charged particle beam elements by the plurality of emission sources, and at least one aperture plate in which a plurality of openings are formed in the same arrangement as the plurality of emission sources. Are arranged in the emission direction and pass through the direction restriction unit and the direction restriction unit for restricting the traveling direction of the plurality of charged particle beam elements emitted from the charged particle beam generation unit to a certain direction. A pair of speed uniformizing sections that uniformize the traveling speed of the plurality of charged particle beam elements, and the speed uniformizing section includes a plurality of openings formed in the same arrangement as the plurality of emission sources. Electrode pairs, and the pair of electrode plates A portion around the two apertures is one electrostatic lens, and the two apertures of the aperture plate farthest from the charged particle beam generation unit of the at least one aperture plate in the emission direction. A shift electrostatic lens array that partially overlaps one of the openings, and a plurality of openings are formed in the same arrangement as the plurality of emission sources, and the action of each electrostatic lens of the shift electrostatic lens array A pair of electrode plates in which a part of the received charged particle beam element has an intermediate aperture plate that passes through any of the plurality of openings and a plurality of openings formed in the same arrangement as the plurality of emission sources. A portion around the two openings corresponding to each other of the pair of electrode plates is an electrostatic lens, and the front focal point of each electrostatic lens is the opening of any one of the intermediate aperture plates. During ~ And a correcting electrostatic lens array becomes.
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の荷電粒子線照射装置であって、前記速度均一化部が、前記シフト静電レンズアレイ、前記中間アパーチャ板および前記補正静電レンズアレイの組合せである最初の速度均一化ユニットと同様の構造の少なくとも1つの速度均一化ユニットを前記出射方向に配列して有し、前記少なくとも1つの速度均一化ユニットのそれぞれのシフト静電レンズアレイの互いに対応する2つの開口が、前記出射方向において直前の速度均一化ユニットの補正静電レンズアレイのいずれかの開口と少なくとも一部にて重なる。 A fourth aspect of the present invention is the charged particle beam irradiation apparatus according to the third aspect, wherein the speed uniformizing unit includes the shift electrostatic lens array, the intermediate aperture plate, and the correction electrostatic lens array. At least one velocity equalizing unit having a structure similar to that of the first velocity equalizing unit that is a combination, arranged in the emission direction, and each of the shift electrostatic lens arrays of each of the at least one velocity equalizing unit is mutually connected Two corresponding apertures overlap at least partially with any aperture of the correction electrostatic lens array of the velocity uniformizing unit immediately before in the emission direction.
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の荷電粒子線照射装置であって、前記少なくとも1つの速度均一化ユニットが2以上の速度均一化ユニットであり、前記最初の速度均一化ユニットおよび前記2以上の速度均一化ユニットによる各荷電粒子線要素の経路が前記出射方向に沿っておよそ螺旋状となる。
The invention according to
請求項6に記載の発明は、請求項3ないし5のいずれかに記載の荷電粒子線照射装置であって、前記荷電粒子線生成部が、空間変調された光を出射する光出射部と、それぞれが前記出射方向に伸びるとともに、内部にて電子を増幅する複数のマイクロチャネルを前記複数の出射源として有し、前記光出射部からの光の入射に起因して前記複数の荷電粒子線要素を出射する変換部とを備える。
Invention of
請求項7に記載の発明は、対象物上に荷電粒子線を照射してパターンを描画する描画装置であって、請求項1ないし6のいずれかに記載の荷電粒子線照射装置と、描画データを記憶する記憶部とを備え、前記荷電粒子線照射装置が前記描画データに従って対象物上への荷電粒子線の照射を制御する。
The invention described in
請求項8に記載の発明は、対象物上に荷電粒子線を照射して対象物の画像を取得する分析顕微鏡であって、請求項1ないし6のいずれかに記載の荷電粒子線照射装置と、荷電粒子線の照射により対象物から放出される粒子線または電磁波を検出する検出器とを備える。
The invention described in
請求項9に記載の発明は、荷電粒子線を出射する荷電粒子線出射装置であって、出射方向に垂直な平面上に2次元的に配列された複数の出射源にて複数の荷電粒子線要素を生成しつつ出射する荷電粒子線生成部と、複数の開口が前記複数の出射源と同様の配列にて形成された少なくとも1つのアパーチャ板を前記出射方向に配列して有し、前記荷電粒子線生成部から出射された前記複数の荷電粒子線要素の進行方向を一定の方向に制限する方向制限部と、前記方向制限部を通過した前記複数の荷電粒子線要素の進行速度を均一化する速度均一化部とを備え、前記速度均一化部が、前記複数の出射源と同様の配列にて形成された複数の開口を有する1対の電極板を有し、前記1対の電極板の互いに対応する2つの開口の周囲の部位が1つの静電レンズとなっており、前記出射方向において前記2つの開口が前記少なくとも1つのアパーチャ板のうちの前記荷電粒子線生成部から最も離れたアパーチャ板のいずれかの開口と部分的に重なるシフト静電レンズアレイと、複数の開口が前記複数の出射源と同様の配列にて形成されるとともに、前記シフト静電レンズアレイの各静電レンズの作用を受けた荷電粒子線要素の一部が、前記複数の開口のいずれかを通過する中間アパーチャ板と、前記複数の出射源と同様の配列にて形成された複数の開口を有する1対の電極板を有し、前記1対の電極板の互いに対応する2つの開口の周囲の部位が1つの静電レンズとなっており、各静電レンズの前側焦点が前記中間アパーチャ板のいずれかの開口の中央となる補正静電レンズアレイとを備える。
The invention according to
請求項10に記載の発明は、荷電粒子線用のレンズ装置であって、それぞれが中心軸を中心とするとともに、前記中心軸に沿って配列される複数のリング部材と、前記中心軸に垂直な平面上に2次元的に配列された複数の出射源から出射されて前記複数のリング部材内に入射する複数の荷電粒子線要素が通過する前記複数のリング部材内の空間において、前記複数のリング部材よりも十分に大きいレンズにて生成されるポテンシャルと同等のポテンシャルが生成されるように、前記複数のリング部材に電位を付与する電圧源とを備える。
The invention according to
請求項1ないし8、並びに、請求項10の発明では、レンズにて球面収差が生じることを防止して、対象物上に荷電粒子線要素を精度よく照射することができる。 According to the first to eighth and tenth aspects of the present invention, spherical aberration can be prevented from occurring in the lens, and the charged particle beam element can be accurately irradiated onto the object.
また、請求項2の発明では、両側テレセントリック光学系を構成する2つのレンズにて球面収差が生じることを防止することにより、対象物上の荷電粒子線要素群の照射領域の光軸方向の座標が変化しても倍率が一定に保たれるようにしつつ、荷電粒子線要素を精度よく照射することができる。 According to the second aspect of the present invention, spherical aberration is prevented from occurring in the two lenses constituting the double-sided telecentric optical system, so that the coordinate in the optical axis direction of the irradiation region of the charged particle beam element group on the object is obtained. It is possible to irradiate the charged particle beam element with high accuracy while keeping the magnification constant even if changes.
請求項3ないし6、並びに、請求項9の発明では、一定の方向に一定の速度にて進行する荷電粒子線要素を出射することができる。
In the inventions according to
また、請求項4および5の発明では、荷電粒子線出射部において、荷電粒子線要素の速度をさらに一定にすることができ、請求項7の発明では、パターンを精度よく描画することができ、請求項8の発明では、対象物の画像を精度よく取得することができる。
Further, in the inventions of
図1は、本発明の一の実施の形態に係る描画装置1の構成を示す図である。描画装置1は、基板9上に電子ビームを照射して、基板9(の電子ビームレジスト92)にパターンを描画するものであり、電子ビーム露光装置とも呼ばれる。基板9の一の主面上には、金属薄膜、半導体膜、絶縁膜等の薄膜91および電子ビームレジスト92が順に形成されている。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a
描画装置1は、基板9が載置されるステージ21、電子ビームを出射する電子ビーム出射部3、電子ビーム出射部3からの電子ビームを所定の中心軸J1に沿ってステージ21上の基板9に導く電子光学系4、電子ビームの照射により基板9から放出される2次電子を検出する検出器5、電子ビーム出射部3および電子光学系4に対してステージ21を基板9の主面に沿って移動する移動機構22、並びに、描画装置1の全体制御を担う制御部6を備える。制御部6は、電子ビームの出射制御を担う電子出射制御部61、電子ビームの出射時に後述する光パターンの信号を生成する光パターン生成部62、電子光学系4の静電レンズ41,42を制御する静電レンズ制御部63、静電レンズ41,42に印加する電圧を求める印加電圧演算部64、検出器5からの信号を処理する検出信号処理部65、並びに、移動機構22を制御するステージ駆動制御部66を備える。電子出射制御部61は、基板9上に描画されるパターンを示す描画データ612を記憶する記憶部611、および、後述の動作にて基板上の画像を取得する際に所定の信号を発生する符号化信号発生部613を備える。
The
描画装置1は、ステージ21、電子ビーム出射部3、電子光学系4、検出器5および移動機構22を内部に収容するチャンバ本体11をさらに備え、チャンバ本体11の内部は、図示省略の真空ポンプにより、例えば10−6トル(Torr)(133.3×10−6パスカル(Pa))以下の圧力(本実施の形態では、10−8Torr)に減圧されている。
The
図1に示すように、電子ビーム出射部3は、チャンバ本体11内の頂部近傍に設けられるとともに空間変調された光を出射する光出射部31、入射する光に応じて電子ビームを出射する変換部32、および、電子光学系4に入射する電子ビームを進行方向および進行速度が一定のものに制限する電子ビーム制限部34を備える。光出射部31は、例えば、光を出射する光源、および、液晶シャッタ等の空間光変調デバイスを有し、描画すべきパターンに合わせて変調された光(2次元の光パターン)が中心軸J1に平行な出射方向に出射される。なお、光出射部31は、DMD(デジタルマイクロミラーデバイス)により光源からの光を変調するものや、複数の光源が2次元に配列されたものであってもよい。
As shown in FIG. 1, the electron
変換部32は、厚い円板状のマイクロチャネルプレート(以下、単に「MCP」という。)33を有し、光出射部31から出射された光は、MCP33の光出射部31側に設けられる光電膜332に入射する。光電膜332は中心軸J1に垂直な方向に広がっており、実際には、光学レンズ311により光出射部31の出射面の像が光電膜332上に形成され、入射した光が電子に変換されてMCP33内に放出される。
The
図2はMCP33の一部を破断して示す斜視図である。図2に示すように、MCP33は、それぞれが出射方向(すなわち、中心軸J1方向)に伸びるとともに、内部にて電子を増幅する複数のマイクロチャネル331を有し、互いに平行な複数のマイクロチャネル331は、中心軸J1(図1参照)を中央に配置しつつ出射方向に垂直な方向に密に配列形成される。各マイクロチャネル331の内周面には、電子の衝突により2次電子を放出する半導体膜が形成されており、図1の変換部32では、光出射部31からの光が複数のマイクロチャネル331の一端側に光電膜332を介して入射することにより、各マイクロチャネル331の他端側から電子ビーム要素が出射される。図2では、符号B1を付す矢印にて示すように、MCP33から図2の上側(正確には、左上側)に向かって電子ビーム要素が進行するものとしているが、実際の描画装置1では、MCP33からの電子ビーム要素は図1の下側に向かって進行する(後述の図3、図4、図6、図7および図22において同様)。光出射部31からの光の入射に起因して変換部32から出射される複数の電子ビーム要素は、電子ビーム制限部34に入射する。
FIG. 2 is a perspective view showing a part of the
以上のように、描画装置1では、各マイクロチャネル331が電子ビーム要素の出射源となっており、出射方向に垂直な平面上に2次元的に配列された複数の出射源にて複数の電子ビーム要素を生成しつつ出射する電子ビーム生成部が、光出射部31および変換部32により実現される。なお、MCP33は、鉛ガラスを主成分とし、主面に垂直な方向に伸びる複数の貫通孔(マイクロチャネル)を形成し、両面に電極を形成することにより作製される。MCP33におけるマイクロチャネル331は必ずしも規則的に配列される必要はない。
As described above, in the
図3は、電子ビーム制限部34の一部の構成を示す図である。図3に示すように、電子ビーム制限部34は、MCP33から出射された複数の電子ビーム要素の進行方向を一定の方向に制限する(コリメートする)方向制限部35、および、方向制限部35を通過した複数の電子ビーム要素の進行速度を均一化する速度均一化部36を備える。
FIG. 3 is a diagram showing a partial configuration of the electron
方向制限部35は、それぞれが出射方向(図3中の縦方向)に垂直な方向に広がる複数のアパーチャ板351を出射方向に配列して有し、各アパーチャ板351では、複数の開口352が複数のマイクロチャネル331(図2参照)と同様の配列にて形成される。アパーチャ板351の各開口352は、MCP33のいずれか1つのマイクロチャネル331と出射方向において重なっており、各マイクロチャネル331から出射された電子ビーム要素では、複数のアパーチャ板351の互いに対応する複数の開口352を通過した成分(電子)のみが速度均一化部36へと導かれる。図3では、符号B2を付す矢印にて電子ビーム要素の成分の進行方向を示している。
The
複数のアパーチャ板351は、例えば、MCP33を作製する際に、複数の貫通孔を形成した直後の鉛ガラス板を主面に沿ってスライスし、必要に応じて表面に金属膜を蒸着することにより作製される(後述のシフト静電レンズアレイ37、中間アパーチャ板38および補正静電レンズアレイ39において同様)。このようなアパーチャ板351では、その主面上における複数の開口352の相対位置が、中心軸J1に垂直な面上における複数のマイクロチャネル331の相対位置と同じとなるとともに(すなわち、複数の開口352が複数のマイクロチャネル331と同様の配列となる。)、各開口352の大きさもマイクロチャネル331と同一となり、アパーチャ板351の開口352の全体を、MCP33のいずれか1つのマイクロチャネル331の開口全体と出射方向において正確に重ねることが可能となる。本実施の形態では、複数のアパーチャ板351間にて電圧は付与されないが、描画装置1の設計によっては、複数のアパーチャ板351間にて電圧が付与されてもよい。
For example, when the
速度均一化部36は、方向制限部35を通過した複数の電子ビーム要素において、およそ一定の進行速度を有する成分(電子)のみを抽出する複数の速度均一化ユニット360(図3では、1つの速度均一化ユニットに符号360aを付している。)を有し、複数の速度均一化ユニット360,360aは出射方向に配列して設けられる。各速度均一化ユニット360,360aは、複数の電子ビーム要素に作用する電場をそれぞれ形成する複数の静電レンズが配列されたシフト静電レンズアレイ37、シフト静電レンズアレイ37の各静電レンズの作用を受けた電子ビーム要素のうちの一部の成分のみが通過する中間アパーチャ板38、および、中間アパーチャ板38を通過した各電子ビーム要素の進行方向を中心軸J1に平行な出射方向へと戻す補正静電レンズアレイ39を有する。
The
図4は、方向制限部35に隣接する最初の速度均一化ユニット360aの一部を拡大して示す図である。シフト静電レンズアレイ37は、複数のマイクロチャネル331(図2参照)と同様の配列にて形成された複数の開口372を有する1対の電極板371を有し(図4では、各電極板371の1つの開口372のみを図示している。中間アパーチャ板38および補正静電レンズアレイ39において同様。)、1対の電極板371は図示省略の電圧源に接続される。一方の電極板371の各開口372は他方の電極板371のいずれかの開口372と出射方向(図4中の縦方向)において正確に重なっており、1対の電極板371の互いに対応する2つの開口372の周囲の部位が1つの静電レンズとなっている。電子ビーム制限部34では、各静電レンズに対応する2つの開口372が、方向制限部35におけるMCP33から最も離れたアパーチャ板351のいずれかの開口352と出射方向において部分的に重なるように、当該静電レンズの出射方向に平行な光軸J3が、アパーチャ板351の当該開口352の中央を通るとともに出射方向に平行な軸J2とずれた状態にてシフト静電レンズアレイ37が配置される。なお、図4では、図4中の横方向における軸J2と光軸J3とのずれ量を符号W1を付す矢印にて示している(光軸J3と後述の軸J4とのずれ量W2において同様)。
FIG. 4 is an enlarged view showing a part of the first
中間アパーチャ板38においても、複数の開口381が複数のマイクロチャネル331と同様の配列にて形成されており、各開口381がシフト静電レンズアレイ37のいずれかの静電レンズにおける開口372と出射方向において部分的に重なるように、当該開口381の中央を通るとともに出射方向に平行な軸J4が、当該静電レンズの光軸J3とずれた状態にて(図4では、静電レンズの光軸J3の位置から見て、アパーチャ板351の開口352の軸J2とは反対側にずれた状態にて)中間アパーチャ板38が配置される。
Also in the
このとき、既述のように、静電レンズの光軸J3とアパーチャ板351の開口352の軸J2とがずれていることにより、当該静電レンズの作用を受けた電子ビーム要素では、各成分の進行速度に応じて進行方向が相違する。具体的には、図4中に長い矢印B2にて示すように、進行速度が速い成分は進行方向の変化が小さくなり、図4中に短い矢印B2にて示すように、進行速度が遅い成分は進行方向の変化が大きくなり、およそ一定の進行速度を有する成分のみが中間アパーチャ板38のいずれかの開口381を通過することとなる。中間アパーチャ板38を通過した電子ビーム要素の成分は補正静電レンズアレイ39へと向かう。
At this time, as described above, since the optical axis J3 of the electrostatic lens and the axis J2 of the
補正静電レンズアレイ39は、シフト静電レンズアレイ37と同様の構造となっており、複数のマイクロチャネル331と同様の配列にて形成された複数の開口392を有する1対の電極板391を有し、1対の電極板391の互いに対応する2つの開口392の周囲の部位が1つの静電レンズとなっている。電子ビーム制限部34では、各静電レンズの前側焦点が中間アパーチャ板38のいずれかの開口381の中央となるように、補正静電レンズアレイ39が配置されており、出射方向に平行な静電レンズの光軸は、中間アパーチャ板38の開口381の軸J4と一致している。これにより、中間アパーチャ板38を通過して補正静電レンズアレイ39の静電レンズに入射する電子ビーム要素の進行方向が出射方向におよそ平行となる。
The correction
実際には、既述のように、複数の速度均一化ユニット360,360aが出射方向に配列され、最初の速度均一化ユニット360a以外の残りの速度均一化ユニット360も、シフト静電レンズアレイ37、中間アパーチャ板38および補正静電レンズアレイ39の組合せである図4の速度均一化ユニット360aと同様の構造となっている。これらの速度均一化ユニット360(すなわち、2番目以降の速度均一化ユニット360)のそれぞれでは、シフト静電レンズアレイ37の互いに対応する2つの開口372が、出射方向において直前の速度均一化ユニット360(すなわち、MCP33側(図4の下側)に隣接する速度均一化ユニット360)の補正静電レンズアレイ39のいずれかの開口392と部分的に重なっており、開口392を通過した電子ビーム要素は、シフト静電レンズアレイ37の静電レンズの光軸(開口372の中央)から外れた位置に入射し、当該静電レンズを通過した各成分の進行方向がその進行速度に応じて相違することとなる。したがって、各速度均一化ユニット360においても、電子ビーム要素における一定の進行速度を有する成分の抽出が行われる。
Actually, as described above, the plurality of
なお、補正静電レンズアレイ39の開口392の全体と、これに隣接するシフト静電レンズアレイ37の開口372の全体とが、出射方向において正確に重なる場合であっても、電子ビーム要素は、軸J4に対して傾斜した方向に進行しつつ中間アパーチャ板38の開口381を通過するため、その後、開口392を通過した電子ビーム要素は、シフト静電レンズアレイ37の開口372の中央から外れた位置に入射し、当該シフト静電レンズアレイ37を有する速度均一化ユニット360での電子ビーム要素の進行速度の制限が可能となる。したがって、補正静電レンズアレイ39の開口392とこの補正静電レンズアレイ39に隣接するシフト静電レンズアレイ37の開口372とは少なくとも一部にて重なっておればよい。
Even when the
図5は、出射方向に沿って見た場合における複数の速度均一化ユニット360,360aの補正静電レンズアレイ39の静電レンズ(開口392)の位置を示す図である。また、図5では、方向制限部35の複数のアパーチャ板351のうちのMCP33から最も離れたアパーチャ板351(すなわち、最後のアパーチャ板351)の開口352も破線にて図示している。実際には、開口392と開口352とは同じ大きさとなっている。
FIG. 5 is a diagram showing the position of the electrostatic lens (opening 392) of the corrected
ここで、図5に示すように、複数の速度均一化ユニット360,360aに含まれる複数の補正静電レンズアレイ39の静電レンズを構成する開口392(正確には、2つの開口392であるが、図5では1つの開口392のみを図示している。)およびアパーチャ板351の開口352を出射方向に垂直な面上に投影した場合を考える。また、最後の速度均一化ユニット360を除く速度均一化ユニット360,360aの1つに含まれる補正静電レンズアレイ39の各静電レンズに注目する。以下、この静電レンズを「注目静電レンズ」という。
Here, as shown in FIG. 5, openings 392 (more precisely, two openings 392) constituting the electrostatic lenses of the plurality of correction
この場合に、注目静電レンズの中央(すなわち、開口392の中央)を始点とし、次の速度均一化ユニット360の静電レンズの中央を終点とする出射ベクトルが示す方向が、注目静電レンズの直前の速度均一化ユニット360,360aの静電レンズ(注目静電レンズが最初の速度均一化ユニット360aに含まれる場合には、最後のアパーチャ板351の開口352)の中央を始点とし、注目静電レンズの中央を終点とする入射ベクトルが示す方向に対して(360/n)度(ただし、nは3以上の整数であり、図5の例ではnは4となっている。)だけ、反時計回り(時計回りであってもよい。)に傾斜するように、速度均一化ユニット360,360aが配置される。電子ビーム制限部34では、各速度均一化ユニット360,360aと、当該速度均一化ユニット360,360aに隣接する(すなわち、上下の)速度均一化ユニットとが、上記と同様の位置関係となっており、これにより、複数の速度均一化ユニット360,360aによる各電子ビーム要素の経路が出射方向に沿っておよそ螺旋状となり、電子ビームの進行方向が装置の中心軸から外れることが抑制される。なお、描画装置1の設計によっては、各注目静電レンズにおいて入射ベクトルが示す方向が、出射ベクトルが示す方向に対して180度(すなわち、(360/2)度)だけ傾斜するように、複数の速度均一化ユニット360が配置されてもよい。
In this case, the direction indicated by the emission vector starting from the center of the electrostatic lens of interest (that is, the center of the opening 392) and ending at the center of the electrostatic lens of the next
本実施の形態における描画装置1では、最後の速度均一化ユニット360に含まれる補正静電レンズアレイ39の静電レンズ(開口392)が、最後のアパーチャ板351の開口352と出射方向において正確に重なっており、複数の速度均一化ユニット360,360aを通過した複数の電子ビーム要素の出射方向に垂直な面上における中心が中心軸J1上となる。
In the
図6は、MCP33を示す斜視図である。図1の電子ビーム出射部3の光出射部31では、制御部6による一度の出射制御にて、中心軸J1に垂直な光束断面が中心軸J1を中心とするリング状(環状)となる光が出射され、MCP33において中心軸J1を中心とする同一半径に位置するマイクロチャネル331から電子ビーム要素がリング状に出射される(以下、一度の出射制御に応答して出射される電子ビーム要素の集合を「電子ビーム要素群」という。)。
FIG. 6 is a perspective view showing the
実際には、図6に示すように、光出射部31から順次出射される光パターン(図6中にて符号L1〜L5を付す。)の半径を出射制御毎に変更することにより、電子ビーム要素群の中心軸J1に垂直な面上における半径(以下、「リング半径」という。)を変更しつつ複数の電子ビーム要素群(図6では、リング半径r1の光パターンL1に対応する電子ビーム要素群を符号E1を付して示している。)が順次出射される。ここでは、各電子ビーム要素群に対応する全ての出射源がONとされると仮定して電子ビーム要素群がリング状に出射されるものとしているが、実際には、描画データ612に従って制御部6により出射源のON/OFFが制御されるため、一度の出射制御に対応する電子ビーム要素群は、必ずしも正確なリング状となる訳ではない。なお、図6では、中心軸J1に垂直なMCP33の両主面上の電極間に電圧を付与する電圧源333も矩形にて図示している(後述の図7および図22において同様)。
Actually, as shown in FIG. 6, by changing the radius of the light pattern (symbols L1 to L5 in FIG. 6) sequentially emitted from the
図7は、MCP33および1つの静電レンズ41を示す斜視図である。なお、図7では、静電レンズ41とMCP33との間に設けられる電子ビーム制限部34(図1参照)の図示を省略している。
FIG. 7 is a perspective view showing the
図7に示すように、電子光学系4の静電レンズ41は中心軸J1を中心とする2つのリング部材411の組合せとされ、金属等の導電性材料にて形成されるこれらのリング部材411間に電圧源333により電圧を付与することにより、中心軸J1に対して回転対称のポテンシャル(すなわち、中心軸J1に垂直な面上における各位置の静電ポテンシャルが中心軸J1を中心とする回転方向に依存せず、中心軸J1からの距離のみに依存する軸対称の電場)が生成される。電子ビーム制限部34を通過した電子ビーム要素群は、加速管部49(図1において図示を省略している。)により加速されて中心軸J1に平行な経路に沿って静電レンズ41に入射する。このとき、描画装置1では、静電レンズ41により電子ビーム要素群に作用する電場が、リング半径に応じて変更される。
As shown in FIG. 7, the
図8および図9は電子ビーム要素群の軌道を示す図であり、図9は、図8中の符号A1を付す円にて囲む部分を拡大したものである。図8および図9では、縦軸は中心軸J1に垂直な一の方向(リング状の電子ビーム要素群の半径方向であり、図8および図9中にてr方向として示す。)の位置を示し、横軸は中心軸J1方向(図8および図9中にてz方向として示す。)の位置を示し、z軸は中心軸J1と一致している(後述の図11、図12、図19および図20において同様)。 8 and 9 are diagrams showing the trajectory of the electron beam element group, and FIG. 9 is an enlarged view of a portion surrounded by a circle labeled A1 in FIG. 8 and 9, the vertical axis indicates the position in one direction perpendicular to the central axis J1 (the radial direction of the ring-shaped electron beam element group, indicated as the r direction in FIGS. 8 and 9). The horizontal axis indicates the position in the direction of the central axis J1 (shown as the z direction in FIGS. 8 and 9), and the z axis coincides with the central axis J1 (FIGS. 11, 12, and 12 described later). 19 and FIG. 20).
描画装置1では、電子ビーム出射部3にて図8中の符号E1〜E9を付す線にて軌道を示す電子ビーム要素群が順次出射される際には、制御部6の制御により異なる電圧V1〜V9を静電レンズ41に付与して、電子ビーム要素群E1〜E9に作用する電場を、電子ビーム要素群E1〜E9のリング半径に応じて変更することにより、図9に示すように、全ての電子ビーム要素群E1〜E9(ただし、図9では一部の電子ビーム要素群の軌道のみに符号を付している。)がリング半径に関わらず中心軸J1上(z軸上)のほぼ同一の位置を通過する。静電レンズ41を通過した電子ビーム要素群E1〜E9は図1に示すもう1つの静電レンズ42へと入射する。
In the
静電レンズ42も図7の静電レンズ41と同様の構成となっており、中心軸J1に対して回転対称のポテンシャルが生成される。また、MCP33側の静電レンズ41の後側焦点にステージ21側の静電レンズ42の前側焦点が配置され、中心軸J1に沿って配置される2つの静電レンズ41,42により両側テレセントリック光学系が構成されている。静電レンズ42においても、静電レンズ41と同様に、電子ビーム要素群E1〜E9毎に異なる電圧が付与されることにより電子ビーム要素群E1〜E9に作用する電場がリング半径に応じて変更される。これにより、静電レンズ41の作用により中心軸J1上の同一の位置を順次通過する電子ビーム要素群の経路が、静電レンズ42により精度よく中心軸J1に平行とされて、電子ビーム要素群が基板9上へと導かれる。実際には、MCP33の出射面における像は、縮小して基板9上に形成され、描画データ612に従って変調される複数の電子ビーム要素群の照射により基板9上に微細なパターンが形成される。なお、電子光学系4では、必要に応じて他の光学要素が設けられてもよい。
The
次に、各電子ビーム要素群の出射時に静電レンズ41,42に付与する電圧を演算により決定する手法について説明する。図10は、静電レンズに付与する電圧を決定する処理の流れを示す図である。以下、MCP33側に設けられる静電レンズ41に着目して説明を行う。また、以下の説明では、z軸に垂直な2軸をx軸およびy軸として規定する。
Next, a method for determining the voltage to be applied to the
印加電圧演算部64では、まず、電子ビーム要素の成分である電子が静電レンズ41に入射する速度が、電子ビーム出射部3における制御パラメータの設定値を用いて求められるとともに、静電レンズ41の印可電圧の初期値が設定される(ステップS11)。ここでは、リング半径rj(ただし、jは正の整数)の1つの電子ビーム要素群に着目し、印可電圧をVj,iと表記する。後述するように、印可電圧は必要に応じて更新され、添え字のiは更新回数を示している。
In the applied
続いて、印可電圧Vj,iを静電レンズ41に付与した際における3次元ポテンシャル分布Pj,i(x,y,z)が演算により求められ(ステップS12)、その後、数1に基づいて電子ビーム要素群の軌道が算出される(ステップS13)。数1において、mは電子の質量を示し、rvは電子の位置ベクトルを示し、nは電子の電苛を示している。また、rv (2)はrvの時間についての2回微分(すなわち、加速度ベクトル)を示している。
Subsequently, a three-dimensional potential distribution P j, i (x, y, z) when the applied voltage V j, i is applied to the
電子ビーム要素群の軌道が算出されると、当該軌道がz軸(中心軸J1)と交わる位置zj,iが求められ、予め定められた目標位置zAとの差Δzが算出される(ステップS14)。差Δzは、所定の閾値βと比較され、閾値βよりも大きい(すなわち、(Δz>β)である)場合には(ステップS15)、iが1だけインクリメントされるとともに印加電圧Vj,iが更新される(ステップS16)。例えば、更新後の印加電圧Vj,iは、直前の印加電圧をVj,i−1として、差Δzを用いて数2にて表される。なお、αは所定の係数である。
When the trajectory of the electron beam element group is calculated, a position z j, i at which the trajectory intersects with the z axis (center axis J1) is obtained, and a difference Δz from a predetermined target position zA is calculated (step). S14). The difference Δz is compared with a predetermined threshold value β. If the difference Δz is larger than the threshold value β (that is, (Δz> β)) (step S15), i is incremented by 1 and the applied voltage V j, i Is updated (step S16). For example, the updated applied voltage V j, i is expressed by
印加電圧Vj,iが更新されると、上記と同様に、3次元ポテンシャル分布Pj,i(x,y,z)が求められるとともに(ステップS12)、電子ビーム要素群の軌道が算出され(ステップS13)、当該軌道がz軸(中心軸J1)と交わる位置zj,iと目標位置zAとの差Δzが算出される(ステップS14)。印加電圧演算部64では、差Δzが閾値β以下となるまで、印加電圧Vj,iを更新しつつ(ステップS16)、上記ステップS12〜S14の処理が繰り返される(ステップS15)。
When the applied voltage V j, i is updated, the three-dimensional potential distribution P j, i (x, y, z) is obtained (step S12) and the trajectory of the electron beam element group is calculated as described above. (Step S13), a difference Δz between a position z j, i where the trajectory intersects the z-axis (center axis J1) and the target position zA is calculated (step S14). In the applied
上記繰り返し処理により、図11中に符号B3を付す矢印にて示すように、電子ビーム要素群の軌道がz軸と交わる位置zj,iと目標位置zAとの差を小さくする印加電圧が取得可能となる。なお、図11では、更新回数が1、2、3(すなわち、iが1、2、3)である場合における電子ビーム要素群の軌道がz軸と交わる位置をそれぞれz1,z2,z3として示している。そして、差Δzが閾値β以下(すなわち、(Δz≦β))となると(ステップS15)、現在の印加電圧が最適印加電圧Vj,ieとして決定される(ステップS17)。 By the above iterative process, an applied voltage that reduces the difference between the position z j, i where the trajectory of the electron beam element group intersects the z axis and the target position zA is obtained, as shown by the arrow labeled B3 in FIG. It becomes possible. In FIG. 11, the positions where the trajectory of the electron beam element group intersects the z-axis when the number of updates is 1, 2, and 3 (that is, i is 1, 2, and 3) are shown as z1, z2, and z3, respectively. ing. When the difference Δz becomes equal to or less than the threshold value β (that is, (Δz ≦ β)) (step S15), the current applied voltage is determined as the optimum applied voltage V j, ie (step S17).
実際には、各リング半径の電子ビーム要素群に対して上記ステップS11〜S17の処理が行われて最適印加電圧が求められ、各電子ビーム要素群が静電レンズ41に入射する際に、当該最適印加電圧が静電レンズ41に付与される。これにより、図12に示すように、各リング半径r1,r2,r3,r4,r5の電子ビーム要素群の出射時に、P1,ie(x,y,z)、P2,ie(x,y,z)、P3,ie(x,y,z)、P4,ie(x,y,z)、P5,ie(x,y,z)のポテンシャルが生成され、各電子ビーム要素群が目標位置zA近傍を通過することとなる。静電レンズ42においても同様に、中心軸J1上のおよそ同一の位置を通過した電子ビーム要素群の経路が中心軸J1に平行となるように最適印加電圧が決定される。
Actually, the processing of steps S11 to S17 is performed on the electron beam element groups having the respective ring radii to obtain the optimum applied voltage, and when each electron beam element group enters the
次に、描画装置1におけるキャリブレーション処理について説明する。本実施の形態では、図13に示すように、所定位置から放射状に広がるパターンが形成された参照基板が予め準備される。図13の参照基板上のパターンにおいて、平行斜線を付す部分は白色の部分よりも例えば10nmだけ突出しており、図14の上段に示すように、当該位置を中心とする周方向(任意の半径位置における周方向であり、図14においてθ方向として示す。)において、同じ幅の凸部911と凹部912とが繰り返されることとなる。
Next, calibration processing in the
図1の描画装置1では、参照基板がステージ21上に載置されるとともに、放射状のパターンの中心が中心軸J1上に位置するようにステージ21が配置される。続いて、電子ビーム出射部3からの電子ビームを電子光学系4を介して参照基板上に照射しつつ、参照基板から放出される2次電子が検出器5にて検出される。
In the
ここで、電子ビームを参照基板上に照射しつつ参照基板から放出される2次電子を検出する際における基本動作について説明する。以下の説明では、電子ビーム出射部3がM個の出射源(マイクロチャネル331)を有しているものとする。
Here, a basic operation in detecting secondary electrons emitted from the reference substrate while irradiating the reference substrate with the electron beam will be described. In the following description, it is assumed that the electron
基本動作では、M個の出射源において、1つの出射源のみをONとし、残りの出射源をOFFとして、ONとされた出射源からの電子ビーム要素の参照基板への照射により参照基板から放出された2次電子が検出器5にて検出される。このとき、各静電レンズ41,42のリング部材の間に付与する電圧が、ONとする出射源からの電子ビーム要素が含まれる電子ビーム要素群のリング半径に応じた最適印加電圧に変更される。描画装置1では、上記動作が、ONとする出射源を切り替えつつ繰り返されることにより、M個の出射源のそれぞれをONとした場合における検出器5の出力値が取得される。M個の出射源からの電子ビーム要素は、参照基板上においてM個の出射源と同様の配列となるM個の位置にそれぞれ照射されるため、これらの位置のそれぞれに検出器5の出力値を対応付けることにより、参照基板の画像(以下、「電子顕微鏡画像」という。)が取得される。
In the basic operation, in one of the M emission sources, only one emission source is turned on, the remaining emission sources are turned off, and the reference substrate is emitted from the reference substrate by irradiation of the electron beam elements from the turned-on emission sources. The secondary electrons thus detected are detected by the
既述のように、実際の電子ビーム出射部3には多数の出射源が設けられているため、電子顕微鏡画像を短時間に取得するには、各出射源のON時間を短くして、ONとする出射源を高速に切り替える必要がある。しかしながら、出射源のON時間を短くすると、参照基板から放出される2次電子量が少なくなるため、ノイズの影響が大きくなってしまい、検出器5における検出感度が低下して、電子顕微鏡画像を精度よく取得することが困難となる可能性がある。
As described above, since the actual electron
そこで、電子ビームを参照基板上に照射しつつ参照基板から放出される2次電子を検出する際における好ましい動作では、上記の特開2007−141797号公報(特許文献3)と同様の手法が用いられ、パターン描画の際にリング状に出射される各電子ビーム要素群に対応する複数の出射源において、1回の出射制御にて2以上の出射源をONとしつつ検出器5にて2次電子が検出され、ONとする出射源の組合せを所定の規則に基づいて変化させて複数回の電子ビーム要素の出射制御が行われる。例えば、図15に示すように、リング状に出射される一の電子ビーム要素群が、a1,a2,・・・,ak,・・・anのn個の電子ビーム要素を含む場合には、符号化信号発生部613の制御により、当該電子ビーム要素群に含まれる電子ビーム要素を出射するn個の出射源のうち、特定の2以上の出射源をONとしつつ検出器5にて2次電子を検出する動作が、ONとする出射源をn通りに変更してn回繰り返される。
Therefore, in a preferable operation when detecting the secondary electrons emitted from the reference substrate while irradiating the reference beam on the reference substrate, a method similar to that of JP 2007-141797 A described above (Patent Document 3) is used. In a plurality of emission sources corresponding to each electron beam element group emitted in a ring shape at the time of pattern drawing, the
ここで、1回の出射制御において、ONとされる出射源を1とし、OFFとされる出射源を0として、図16に示すように、a1からanまでの電子ビーム要素に対応するn個の出射源のON/OFFの状態を番号順にn次元の行ベクトルにて表し、n回の出射制御にそれぞれ対応するものを列方向(図16中の縦方向)に並べることにより、n行n列の電子ビーム照射行列Bを設定する。また、各出射源からの電子ビーム要素のみに起因して参照基板から放出される2次電子量(検出器5にて検出される電子量の一部であり、当該出射源がONとされる場合には常に同じ量であると考えられる。)を番号順に列方向に並べたn次元の列ベクトルをAとし、検出器5における出力値を時系列に列方向に並べたn次元の列ベクトルをSとし、検出器5における出力値に重畳されるノイズ(機器ノイズ)を時系列に列方向に並べたn次元の列ベクトルをCとすると、電子ビーム照射行列B、列ベクトルA、列ベクトルSおよび列ベクトルCの関係は(BA+C=S)として表される。
Here, in one emission control, the emission source to be turned on is set to 1, and the emission source to be turned off is set to 0. As shown in FIG. 16, n pieces corresponding to electron beam elements from a1 to an are obtained. The ON / OFF states of the emission sources are represented by an n-dimensional row vector in numerical order, and those corresponding to n emission controls are arranged in the column direction (vertical direction in FIG. 16), so that n rows n A column electron beam irradiation matrix B is set. Further, the amount of secondary electrons emitted from the reference substrate due to only the electron beam element from each emission source (a part of the amount of electrons detected by the
本動作例では、列ベクトルSは検出器5における出力値として取得され、列ベクトルCも電子ビームを参照基板に照射していない状態において取得されるため、電子ビーム照射行列Bの逆行列が存在する場合、すなわち、電子ビーム照射行列Bが正則行列である場合には、各出射源からの電子ビーム要素のみに起因して参照基板から放出される2次電子量を示す列ベクトルAが算出可能となる。このとき、1回の出射制御にて参照基板から放出される総電子量を多くしてノイズの影響を小さくするには、電子ビーム照射行列Bの全ての行にて値1が占める割合を多くすることが好ましく、このような条件を満たすものの一例として、アダマール行列があげられる。これにより、各出射源からの電子ビーム要素のみに起因して参照基板から放出される2次電子量を高S/N比(基本動作に比べて近似的に(n/2)の平方根倍だけ増大する。)にて取得することができる。そして、全てのリング半径(r=r1,r2,・・・,rj,・・・)の電子ビーム要素群に対して上記動作を行うことにより、出射源におけるON時間を短くしつつ参照基板の電子顕微鏡画像を精度よく取得することが可能となる。なお、上記基本動作では、電子ビーム照射行列Bが単位行列となっていると捉えることができる。
In this operation example, the column vector S is acquired as an output value in the
既述のように、参照基板では、所定位置から放射状に広がるパターンが形成されており、図14の上段に示すように、参照基板上において各電子ビーム要素の照射領域の径(スポット径)D1,D2が広がっている場合には、図14の下段に示すように、電子顕微鏡画像における対応する部分がぼけてしまう。したがって、描画装置1では、参照基板の電子顕微鏡画像において、各リング半径rjに対応する凸部911および凹部912の繰り返しが正確に表現されるまで、電子ビーム出射部3等の制御パラメータを変更しつつ電子顕微鏡画像を取得する動作が繰り返される。これにより、電子ビーム出射部3等の制御パラメータの最終的な値が、電子ビーム要素群のリング半径毎に決定されて、キャリブレーション処理が完了する。また、電子ビーム照射行列を用いる場合には、キャリブレーション処理を短時間にて行うことが実現される。
As described above, the reference substrate has a pattern that spreads radially from a predetermined position. As shown in the upper part of FIG. 14, the diameter (spot diameter) D1 of the irradiation region of each electron beam element on the reference substrate. , D2 spreads, the corresponding part in the electron microscope image is blurred as shown in the lower part of FIG. Therefore, in the
ところで、図17に示すように、1つの電子ビーム要素(図17中にて符号94を付す線にて示す。図18において同様。)のみを用いる場合には、静電レンズ93による球面収差の影響を考慮する必要はない。しかしながら、図18に示すように、複数の電子ビーム要素94が静電レンズ93を同時に通過する場合には、球面収差の影響を考慮する必要が生じる。すなわち、光軸(中心軸)に平行な複数の電子ビーム要素が入射する静電レンズ93において、光軸から離れた位置では、急峻なポテンシャル勾配により光軸に向かって大きな静電気力が電子ビーム要素に作用するため、図19および図19中の符号A2を付す円にて囲む部分を拡大した図20に示すように、静電レンズ93に入射する際に光軸(z軸)から離れている電子ビーム要素が静電レンズ93の作用により光軸上を通過する位置が、静電レンズ93に入射する際に光軸近傍となっている電子ビーム要素が静電レンズ93の作用により光軸上を通過する位置よりも静電レンズ93に近くなる(進行方向の後側になる)現象、すなわち、球面収差が生じる。これにより、基板上に照射される電子ビーム要素の位置精度が低下し、描画の目標とするパターンが、光軸(中心)から離れるに従って歪んで描画されてしまう。
Incidentally, as shown in FIG. 17, when only one electron beam element (indicated by a line denoted by
これに対し、図1の電子ビーム出射部3、電子光学系4および制御部6が実現する電子ビーム照射装置では、中心軸J1を中心としてリング状に出射される電子ビーム要素群が、リング半径を変更しつつ電子ビーム出射部3から順次出射されるとともに、リング半径に関わらず電子ビーム要素群が中心軸J1上の同一の位置を通過するように、電子光学系4の静電レンズ41により電子ビーム要素群に作用する場がリング半径に応じて変更される。これにより、静電レンズ41にて球面収差が生じることを防止して、基板9上に変調可能な(すなわち、強度制御およびタイミング制御可能な)電子ビーム要素を精度よく照射することができる。
On the other hand, in the electron beam irradiation apparatus realized by the electron
電子ビーム照射装置を有する描画装置1では、パターンの描画の際に、当該電子ビーム照射装置が描画データ612に従って基板9上への電子ビームの照射を制御することにより、パターンを精度よく描画することができる。また、両側テレセントリック光学系を構成する2つの静電レンズ41,42の双方にて球面収差が生じることを防止することにより、電子光学系4と基板9との間の距離が変化した場合であっても基板9上の電子ビーム要素群の照射領域のサイズ(基板9上におけるリング半径)が変化することを防止しつつ(すなわち、照射領域の光軸方向の座標が変化しても倍率が一定に保たれるようにしつつ)、電子ビーム要素を精度よく照射することができる。
In the
また、図1の描画装置1では、上記電子ビーム照射装置および検出器5により電子顕微鏡としての機能が実現されており、所定のパターンが形成された基板9(電子ビームレジスト92は形成されていなくてもよい。)をステージ21上に載置し、各静電レンズ41,42のリング部材間の電圧をリング半径に応じて変更しつつ、電子顕微鏡画像の取得に係る上記基本動作、または、図16の電子ビーム照射行列を用いる動作を行うことにより、基板9上に電子ビーム要素を精度よく照射して基板9の画像を精度よく取得することができる。また、電子ビーム照射行列を用いる動作にて電子顕微鏡画像を取得する電子顕微鏡では、基板9の画像を高速に取得することが可能となる。
Further, in the
ところで、全ての電子ビーム要素が静電レンズの光軸近傍を通過する場合には、静電レンズによる球面収差の影響を考慮する必要がないため、図21に示すように、複数の電子ビーム要素94が出射される場合に、巨大な静電レンズ93a(例えば、静電レンズに入射する複数の電子ビーム要素94の束の光軸に垂直な面上の領域が直径数十cmの円である場合には、直径数m〜10mのリング部材にて構成される静電レンズ)を設けるときには、これらの電子ビーム要素94が静電レンズ93aの光軸(中心軸)近傍を通過していると捉えることができ、球面収差の影響を無視することが可能となる。ただし、このようなサイズの静電レンズ93aを描画装置にて用いることは、その設置スペースや製造コスト、あるいは、調整の困難性等の観点から現実的ではない。
By the way, when all the electron beam elements pass through the vicinity of the optical axis of the electrostatic lens, it is not necessary to consider the influence of spherical aberration caused by the electrostatic lens. Therefore, as shown in FIG. When 94 is emitted, the region on the surface perpendicular to the optical axis of the bundle of a plurality of
そこで、巨大な静電レンズ93aが生成するポテンシャルと同等のポテンシャルを小型のレンズ装置にて生成する手法について説明する。図22は、他の例に係る描画装置1にて用いられるレンズ装置4aを示す斜視図である。レンズ装置4aは、図1の静電レンズ41(および静電レンズ42)に代えて用いられるものである。なお、図22では、電子ビーム出射部3のMCP33も図示している。
Therefore, a method for generating a potential equivalent to the potential generated by the huge
ここでは、まず、図22中にて二点鎖線にて示す巨大な静電レンズ93aが生成するポテンシャルの3次元分布が計算により求められ、MCP33からの全ての電子ビーム要素が通過する空間(すなわち、中心軸J1からの距離が所定値となる円柱状の空間)におけるポテンシャルが特定される。また、レンズ装置4aでは、図22に示すように、それぞれが中心軸J1を中心とするとともに中心軸J1方向に薄い複数のリング部材431(好ましくは、4以上のリング部材431であり、より好ましくは、10以上のリング部材431)が中心軸J1に沿って配列して設けられており、上記計算にて特定されたポテンシャルが生成されるように、電圧源333により複数のリング部材431に所定の電位を付与することにより、巨大な静電レンズ93aが設けられている場合と同等のポテンシャル(すなわち、巨大な静電レンズ93aの光軸近傍のポテンシャル(近軸ポテンシャルとも呼ばれる。))が生成される。
Here, first, a three-dimensional distribution of the potential generated by the giant
これにより、中心軸J1に垂直な平面上に2次元的に配列された複数の出射源である複数のマイクロチャネル331(図2参照)から同時に出射されて複数のリング部材431内に中心軸J1に平行に入射する複数の電子ビーム要素が、中心軸J1からの距離に関わらず中心軸J1上のほぼ同一の位置を通過することとなる。
Accordingly, the central axis J1 is emitted simultaneously from the plurality of microchannels 331 (see FIG. 2) which are a plurality of emission sources two-dimensionally arranged on a plane perpendicular to the central axis J1 and into the plurality of
以上のように、レンズ装置4aでは、複数の電子ビーム要素が通過する複数のリング部材431内の空間において、複数のリング部材431よりも十分に大きい静電レンズ93a(例えば、直径がリング部材431の直径の5倍以上100倍以下の静電レンズ)にて生成されるポテンシャルと同等のポテンシャルが生成されるように、複数のリング部材431に電位を付与することにより、複数のリング部材431により構成されるレンズにて球面収差が生じることを防止して、基板9上に電子ビーム要素を精度よく照射することができる。
As described above, in the
もちろん、図22のレンズ装置4aが、電子顕微鏡に用いられてもよい。既述のように、レンズ装置4aでは、光軸からある程度離れた領域においても球面収差が抑制されるため、このような電子顕微鏡では、小型化を図りつつ電子顕微鏡画像を精度よく取得することができる。また、この場合に、図16の電子ビーム照射行列を用いる手法を採用するときには、全ての出射源に対する1つの電子ビーム照射行列が設定され、高S/N比にて高速に電子顕微鏡画像が取得される。
Of course, the
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made.
図1の変換部32では、MCP33上に光電膜332が設けられるが、光出射部31から出射される光のエネルギーや波長によっては、入射する光によりマイクロチャネル331内にて電子が放出されるため、光電膜332を省略することも可能である。また、光電膜332およびMCP33の組合せに代えてHARP(high-gain avalanche rushing amorphous photoconductor)膜が用いられてもよい。さらに、光出射部31および変換部32の組合せに代えて、例えば図23に示す電子ビーム出射部7が用いられてもよい。図23の電子ビーム出射部7では、エミッタ71から放出される電子が、引き出し電極72に形成された開口721を介して出射される。
1, the
描画装置1の設計によっては、図3の方向制限部35において1つのアパーチャ板351のみが設けられてもよい。電子ビーム制限部34では、複数の開口352が複数のマイクロチャネル331と同様の配列にて形成された少なくとも1つのアパーチャ板351が出射方向に配列して設けられることにより、MCP33から出射された複数の電子ビーム要素の進行方向を一定の方向に制限することが可能となる。
Depending on the design of the
また、上記実施の形態における電子ビーム制限部34では、3以上の速度均一化ユニット360,360aが設けられるが、1つの速度均一化ユニット360aのみが設けられる場合であっても、一定の方向に一定の速度にて進行する電子ビーム要素を出射することは可能である。ただし、電子ビーム制限部34において、電子ビーム要素の速度をさらに一定にするには、最初の速度均一化ユニット360aに加えて、少なくとも1つの速度均一化ユニット360が設けられることが好ましい。
Further, in the electron
電子光学系4において、回転対称のポテンシャルを生成するレンズは、静電レンズ以外に電磁レンズ(磁界レンズ)であってもよい。この場合においても、リング状の電子ビーム要素群を順次出射させつつ、電子ビーム要素群が中心軸J1上の同一の位置を通過するように、電磁レンズにより電子ビーム要素群に作用する磁場をリング半径に応じて変更することにより、電磁レンズにて球面収差が生じることを防止して、基板上に電子ビーム要素を精度よく照射することができる。
In the electron
図1の描画装置1では、レチクル等を用いることなく(すなわち、マスクレスにて)、描画データ612からダイレクトに、かつ、リング状の領域に対して一括に描画を行うことが可能であるため、多品種の半導体装置を短時間に、かつ、低コストにて製造することが可能となるが、描画装置1における電子ビーム照射装置は、例えば、米国特許第5,466,904号明細書(特許文献1)におけるレチクルを用いる描画装置にて用いられてもよい。ただし、この装置では、電子ビームの照射領域をレチクル上にて走査させる必要がある、あるいは、周囲が空孔となった部位(すなわち、孤立した島状の部位)を有するレチクルの作製ができない等の問題点があるため、電子ビーム照射装置は、マスクレスにて一括に近い露光を実現する図1の描画装置1に特に適している。
The
電子ビームが照射される対象物は、レジストが形成された基板以外であってもよい。また、上記の電子ビーム照射装置、電子ビーム出射部3である電子ビーム出射装置、および、レンズ装置4aは、電子ビーム以外の荷電粒子線を出射する装置(例えば、イオンビームを出射する集束イオンビーム装置等)において用いることも可能である。このように、電子ビーム照射装置は、対象物上に荷電粒子線を照射する荷電粒子線照射装置の一形態であり、電子ビーム出射装置は、荷電粒子線を出射する荷電粒子線出射装置の一形態であり、レンズ装置4aは荷電粒子線用のレンズ装置の一形態であるといえる。同様に、上記描画装置1および電子顕微鏡において電子ビーム以外の荷電粒子線が用いられてもよく、描画装置1は、対象物上に荷電粒子線を照射してパターンを描画する装置の1つであり、電子顕微鏡は、対象物上に荷電粒子線を照射して対象物の画像を取得する分析顕微鏡の1つであるといえる。
The object irradiated with the electron beam may be other than the substrate on which the resist is formed. In addition, the electron beam irradiation apparatus, the electron beam emission apparatus that is the electron
また、分析顕微鏡における検出器5は、対象物からの2次電子を検出するもののみならず、荷電粒子線の照射により対象物から放出される粒子線または電磁波を検出するものであればよく、これにより、対象物の画像を精度よく取得することができる。
Further, the
1 描画装置
3 電子ビーム出射部
4 電子光学系
4a レンズ装置
5 検出器
6 制御部
7 電子ビーム出射部
9 基板
31 光出射部
32 変換部
35 方向制限部
36 速度均一化部
37 シフト静電レンズアレイ
38 中間アパーチャ板
39 補正静電レンズアレイ
41,42 静電レンズ
331 マイクロチャネル
333 電圧源
351 アパーチャ板
352,372,381,392 開口
360,360a 速度均一化ユニット
371,391 電極板
431 リング部材
611 記憶部
612 描画データ
E1〜E9 電子ビーム要素群
J1 中心軸
L1〜L5 光パターン
r1〜r5,rj リング半径
DESCRIPTION OF
Claims (10)
出射方向に垂直な平面上に2次元的に配列された複数の出射源から、強度制御およびタイミング制御可能な複数の荷電粒子線要素をそれぞれ出射する荷電粒子線出射部と、
前記出射方向に平行な中心軸に対して回転対称のポテンシャルを生成するレンズを有し、前記複数の荷電粒子線要素を対象物上に導く荷電粒子光学系と、
前記中心軸を中心としてリング状に出射される荷電粒子線要素群を、リング半径を変更しつつ前記荷電粒子線出射部から順次出射させるとともに、前記リング半径に関わらず前記荷電粒子線要素群が前記中心軸上の同一の位置を通過するように、前記レンズにより前記荷電粒子線要素群に作用する場を前記リング半径に応じて変更する制御部と、
を備えることを特徴とする荷電粒子線照射装置。 A charged particle beam irradiation apparatus that irradiates a target with a charged particle beam,
A charged particle beam emitting section for emitting a plurality of charged particle beam elements capable of intensity control and timing control from a plurality of emission sources arranged two-dimensionally on a plane perpendicular to the emission direction;
A charged particle optical system having a lens that generates a rotationally symmetric potential with respect to a central axis parallel to the emission direction, and guiding the plurality of charged particle beam elements onto an object;
The charged particle beam element group emitted in a ring shape around the central axis is sequentially emitted from the charged particle beam emission unit while changing the ring radius, and the charged particle beam element group is emitted regardless of the ring radius. A control unit that changes a field acting on the charged particle beam element group by the lens according to the ring radius so as to pass through the same position on the central axis;
A charged particle beam irradiation apparatus comprising:
前記レンズに入射する前記荷電粒子線要素群の経路が前記中心軸に平行となっており、
前記荷電粒子光学系が、前記中心軸に対して回転対称のポテンシャルを生成するとともに、前記中心軸上の前記同一の位置を通過した前記荷電粒子線要素群の経路が前記中心軸に平行となるように、前記リング半径に応じて前記荷電粒子線要素群に作用する場を変更する他のレンズをさらに有することを特徴とする荷電粒子線照射装置。 The charged particle beam irradiation apparatus according to claim 1,
The path of the charged particle beam element group incident on the lens is parallel to the central axis,
The charged particle optical system generates a rotationally symmetric potential with respect to the central axis, and a path of the charged particle beam element group that has passed through the same position on the central axis is parallel to the central axis. As described above, the charged particle beam irradiation apparatus further includes another lens that changes a field acting on the charged particle beam element group according to the ring radius.
前記荷電粒子線出射部が、
前記出射方向に垂直な平面上に2次元的に配列された前記複数の出射源にて前記複数の荷電粒子線要素を生成しつつ出射する荷電粒子線生成部と、
複数の開口が前記複数の出射源と同様の配列にて形成された少なくとも1つのアパーチャ板を前記出射方向に配列して有し、前記荷電粒子線生成部から出射された前記複数の荷電粒子線要素の進行方向を一定の方向に制限する方向制限部と、
前記方向制限部を通過した前記複数の荷電粒子線要素の進行速度を均一化する速度均一化部と、
を備え、
前記速度均一化部が、
前記複数の出射源と同様の配列にて形成された複数の開口を有する1対の電極板を有し、前記1対の電極板の互いに対応する2つの開口の周囲の部位が1つの静電レンズとなっており、前記出射方向において前記2つの開口が前記少なくとも1つのアパーチャ板のうちの前記荷電粒子線生成部から最も離れたアパーチャ板のいずれかの開口と部分的に重なるシフト静電レンズアレイと、
複数の開口が前記複数の出射源と同様の配列にて形成されるとともに、前記シフト静電レンズアレイの各静電レンズの作用を受けた荷電粒子線要素の一部が、前記複数の開口のいずれかを通過する中間アパーチャ板と、
前記複数の出射源と同様の配列にて形成された複数の開口を有する1対の電極板を有し、前記1対の電極板の互いに対応する2つの開口の周囲の部位が1つの静電レンズとなっており、各静電レンズの前側焦点が前記中間アパーチャ板のいずれかの開口の中央となる補正静電レンズアレイと、
を備えることを特徴とする荷電粒子線照射装置。 The charged particle beam irradiation apparatus according to claim 1 or 2,
The charged particle beam emitting portion is
A charged particle beam generation unit that emits the plurality of charged particle beam elements while generating the plurality of charged particle beam elements at the plurality of emission sources arranged two-dimensionally on a plane perpendicular to the emission direction;
The plurality of charged particle beams emitted from the charged particle beam generation unit having a plurality of apertures arranged in the emission direction and having at least one aperture plate formed in the same arrangement as the plurality of emission sources. A direction limiter that limits the travel direction of the element to a certain direction;
A speed uniformizing unit that uniformizes the traveling speed of the plurality of charged particle beam elements that have passed through the direction limiting unit;
With
The speed uniformizing unit is
A pair of electrode plates having a plurality of openings formed in the same arrangement as the plurality of emission sources, and a portion around the two openings corresponding to each other of the pair of electrode plates has one electrostatic A shift electrostatic lens that is a lens and in which the two openings partially overlap with any one of the aperture plates of the at least one aperture plate that is farthest from the charged particle beam generator in the emission direction. An array,
A plurality of apertures are formed in the same arrangement as the plurality of emission sources, and a part of the charged particle beam element subjected to the action of each electrostatic lens of the shift electrostatic lens array An intermediate aperture plate that passes through either
A pair of electrode plates having a plurality of openings formed in the same arrangement as the plurality of emission sources, and a portion around the two openings corresponding to each other of the pair of electrode plates has one electrostatic A correction electrostatic lens array in which the front focal point of each electrostatic lens is the center of one of the openings of the intermediate aperture plate,
A charged particle beam irradiation apparatus comprising:
前記速度均一化部が、前記シフト静電レンズアレイ、前記中間アパーチャ板および前記補正静電レンズアレイの組合せである最初の速度均一化ユニットと同様の構造の少なくとも1つの速度均一化ユニットを前記出射方向に配列して有し、
前記少なくとも1つの速度均一化ユニットのそれぞれのシフト静電レンズアレイの互いに対応する2つの開口が、前記出射方向において直前の速度均一化ユニットの補正静電レンズアレイのいずれかの開口と少なくとも一部にて重なることを特徴とする荷電粒子線照射装置。 The charged particle beam irradiation apparatus according to claim 3,
The speed uniformizing unit emits at least one speed uniformizing unit having the same structure as the first speed uniformizing unit that is a combination of the shift electrostatic lens array, the intermediate aperture plate, and the correction electrostatic lens array. Arranged in a direction,
Two corresponding apertures of each shift electrostatic lens array of each of the at least one velocity uniformizing unit are at least partly one of the apertures of the correction electrostatic lens array of the previous velocity uniformizing unit in the emission direction. Charged particle beam irradiation apparatus characterized by overlapping with each other.
前記少なくとも1つの速度均一化ユニットが2以上の速度均一化ユニットであり、
前記最初の速度均一化ユニットおよび前記2以上の速度均一化ユニットによる各荷電粒子線要素の経路が前記出射方向に沿っておよそ螺旋状となることを特徴とする荷電粒子線照射装置。 The charged particle beam irradiation apparatus according to claim 4,
The at least one speed leveling unit is two or more speed leveling units;
The charged particle beam irradiation apparatus, wherein a path of each charged particle beam element by the first velocity uniformizing unit and the two or more velocity uniformizing units is approximately spiral along the emission direction.
前記荷電粒子線生成部が、
空間変調された光を出射する光出射部と、
それぞれが前記出射方向に伸びるとともに、内部にて電子を増幅する複数のマイクロチャネルを前記複数の出射源として有し、前記光出射部からの光の入射に起因して前記複数の荷電粒子線要素を出射する変換部と、
を備えることを特徴とする荷電粒子線照射装置。 The charged particle beam irradiation apparatus according to any one of claims 3 to 5,
The charged particle beam generator is
A light emitting section for emitting spatially modulated light;
Each of the plurality of charged particle beam elements has a plurality of microchannels each extending in the emission direction and amplifying electrons therein as the plurality of emission sources, and is caused by incidence of light from the light emission unit. A conversion unit that emits light,
A charged particle beam irradiation apparatus comprising:
請求項1ないし6のいずれかに記載の荷電粒子線照射装置と、
描画データを記憶する記憶部と、
を備え、
前記荷電粒子線照射装置が前記描画データに従って対象物上への荷電粒子線の照射を制御することを特徴とする描画装置。 A drawing apparatus for drawing a pattern by irradiating a target with a charged particle beam,
The charged particle beam irradiation apparatus according to any one of claims 1 to 6,
A storage unit for storing drawing data;
With
A drawing apparatus, wherein the charged particle beam irradiation apparatus controls irradiation of a charged particle beam onto an object according to the drawing data.
請求項1ないし6のいずれかに記載の荷電粒子線照射装置と、
荷電粒子線の照射により対象物から放出される粒子線または電磁波を検出する検出器と、
を備えることを特徴とする分析顕微鏡。 An analysis microscope that acquires an image of an object by irradiating the object with a charged particle beam,
The charged particle beam irradiation apparatus according to any one of claims 1 to 6,
A detector for detecting a particle beam or electromagnetic wave emitted from an object by irradiation of a charged particle beam;
An analysis microscope comprising:
出射方向に垂直な平面上に2次元的に配列された複数の出射源にて複数の荷電粒子線要素を生成しつつ出射する荷電粒子線生成部と、
複数の開口が前記複数の出射源と同様の配列にて形成された少なくとも1つのアパーチャ板を前記出射方向に配列して有し、前記荷電粒子線生成部から出射された前記複数の荷電粒子線要素の進行方向を一定の方向に制限する方向制限部と、
前記方向制限部を通過した前記複数の荷電粒子線要素の進行速度を均一化する速度均一化部と、
を備え、
前記速度均一化部が、
前記複数の出射源と同様の配列にて形成された複数の開口を有する1対の電極板を有し、前記1対の電極板の互いに対応する2つの開口の周囲の部位が1つの静電レンズとなっており、前記出射方向において前記2つの開口が前記少なくとも1つのアパーチャ板のうちの前記荷電粒子線生成部から最も離れたアパーチャ板のいずれかの開口と部分的に重なるシフト静電レンズアレイと、
複数の開口が前記複数の出射源と同様の配列にて形成されるとともに、前記シフト静電レンズアレイの各静電レンズの作用を受けた荷電粒子線要素の一部が、前記複数の開口のいずれかを通過する中間アパーチャ板と、
前記複数の出射源と同様の配列にて形成された複数の開口を有する1対の電極板を有し、前記1対の電極板の互いに対応する2つの開口の周囲の部位が1つの静電レンズとなっており、各静電レンズの前側焦点が前記中間アパーチャ板のいずれかの開口の中央となる補正静電レンズアレイと、
を備えることを特徴とする荷電粒子線出射装置。 A charged particle beam emitting device for emitting a charged particle beam,
A charged particle beam generator that emits a plurality of charged particle beam elements while generating a plurality of charged particle beam elements at a plurality of emission sources arranged two-dimensionally on a plane perpendicular to the emission direction;
The plurality of charged particle beams emitted from the charged particle beam generation unit having a plurality of apertures arranged in the emission direction and having at least one aperture plate formed in the same arrangement as the plurality of emission sources. A direction limiter that limits the travel direction of the element to a certain direction;
A speed uniformizing unit that uniformizes the traveling speed of the plurality of charged particle beam elements that have passed through the direction limiting unit;
With
The speed uniformizing unit is
A pair of electrode plates having a plurality of openings formed in the same arrangement as the plurality of emission sources, and a portion around the two openings corresponding to each other of the pair of electrode plates has one electrostatic A shift electrostatic lens that is a lens and in which the two openings partially overlap with any one of the aperture plates of the at least one aperture plate that is farthest from the charged particle beam generator in the emission direction. An array,
A plurality of apertures are formed in the same arrangement as the plurality of emission sources, and a part of the charged particle beam element subjected to the action of each electrostatic lens of the shift electrostatic lens array An intermediate aperture plate that passes through either
A pair of electrode plates having a plurality of openings formed in the same arrangement as the plurality of emission sources, and a portion around the two openings corresponding to each other of the pair of electrode plates has one electrostatic A correction electrostatic lens array in which the front focal point of each electrostatic lens is the center of one of the openings of the intermediate aperture plate,
A charged particle beam emitting apparatus comprising:
それぞれが中心軸を中心とするとともに、前記中心軸に沿って配列される複数のリング部材と、
前記中心軸に垂直な平面上に2次元的に配列された複数の出射源から出射されて前記複数のリング部材内に入射する複数の荷電粒子線要素が通過する前記複数のリング部材内の空間において、前記複数のリング部材よりも十分に大きいレンズにて生成されるポテンシャルと同等のポテンシャルが生成されるように、前記複数のリング部材に電位を付与する電圧源と、
を備えることを特徴とする荷電粒子線用のレンズ装置。 A lens device for charged particle beams,
A plurality of ring members each centered on the central axis and arranged along the central axis;
Spaces in the plurality of ring members through which a plurality of charged particle beam elements that are emitted from a plurality of emission sources two-dimensionally arranged on a plane perpendicular to the central axis and enter the plurality of ring members pass. A voltage source for applying a potential to the plurality of ring members so that a potential equivalent to a potential generated by a lens sufficiently larger than the plurality of ring members is generated;
A lens apparatus for charged particle beams, comprising:
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