JP2004538632A - 粒子ビームのスリット・レンズの配列 - Google Patents

Abstract

【課題】粒子ビーム、特に加工物素材上にマスクを投影するための粒子ビームのスリット・レンズの配列を提供する。
【解決手段】
円柱レンズと四重極レンズとから構成したレンズの光軸を互いに平行に伸長するように四重極レンズの光軸を平行に変位させて、四重極にその磁極片の間あるいはその電極に互いに同一の空間ができる開口を備えるようにしてある。従って、四重極レンズは円柱レンズの集束しない面に、円柱レンズは四重極レンズが集束しない面に集束する。二組の組み合わせたレンズは機能的に同一の要素を具備し、両レンズの光軸は互いに同軸上にあって、システム全体の中心軸を決定し、ビームの通路を望遠鏡式になるようにしてある。従って、影像の光軸は四重極の光軸によって決まり、システム全体の回折面は組み合わされたレンズの中間部にあり、中心軸上に交点となって固定され、しかも相互に非対称的に配列され、第一のレンズと第二の組み合わせレンズとの回折面からの距離と、機能的に同一な要素の組み合わせおよび／または磁場とを影像のスケールに該当する割合にする。
【選択図】図１

Description

【技術分野】
【０００１】
この発明は粒子ビームのスリット・レンズの配列、特に、加工物素材にマスクを投影するための前記レンズの配列に関するものであって、そのレンズの配列は円柱レンズと四重極レンズとの組み合わせであって、これらレンズの光軸が互いに平行をなしており、四重極レンズの光軸は互いに平行に変位することができ、円柱レンズと四重極レンズとは、磁極片の間、または電極の間に、細長い開口を備えていて、両者は相互に同一の空間的な配向をなしており、両レンズは互いに相対的に配列してあって、四重極レンズは円柱レンズが集束しない面に集束し、四重極レンズの焦点ぼけが円柱レンズの集束する面にできるようにしてある。
【背景技術】
【０００２】
微視的、すなわちミクロの構造物を製作するには、光学的および電子光学的な手段を使用する。この電子光学的手段は電子の波長がすこぶる小さいため、解像度が増加するという利益がある。つまり、物体の極めて近接している二点間の距離を結像の配列の像平面内の二点が、それぞれ個々の点として離すことができなくなる以前に、電子光学的手段で小さな値にとることができる。したがって、電子装置の製造や、円板状の半導体結晶（ウエハ）の表面に集積回路を製造する場合に、電子光学リソグラフィーによる技法が重要な役割を演ずるわけである。
【０００３】
電子投影リソグラフィーについては、焦点距離の短い電子レンズが必要とされる。それはウェハの表面上のマスクの面積を出来る限り広くすることができるからである。
【０００４】
先行技術では、電子光学円形レンズ・システムと言うのが周知になっている。このシステムでは、円形レンズのフィールドに補正フィールドを重ね合わせて、光軸をその光軸に対して垂直をなす方向に平行に移動させることができる。ここで、光軸の位置はウエハ上の書き込み点の位置を決定する。補正フィールドがダイナミックに重なり合うことによって、この配列によって平坦なウエハに書き込みをすることができるわけである。この手段の不利益な点は、書き込まれ面積の直径がレンズの磁極片の口径よりも遙かに小さいことである。そのために、加工物素材、例えばウエハに広い面積の書き込みをするためには、加工品を受け入れて、二方向の座標について垂直に移動することができるスライドを設ける必要がある。ところが、必要とする高度な精密さで、二次元に移動させることができるキャリッジは、そのデザインがすこぶる複雑であって、製作費が高額になる。また、移動する割合が少なく、位置決めをするのに、別個のチェックを必要とするので、その装置の効率に限界がある。
【０００５】
また、形式が異なる二種類の電子ビーム・リソグラフィーも周知ではあるが、これらの装置においては、非円形フィールドの電子光学要素を使用している。
【０００６】
その第一の形式のものは、ドイツ特許ＤＥ１９６ ３４ ４５６号に開示されている。この特許のリソグラフィーは静電円柱レンズと磁気四重極とを備えていて、その組み合わせで、円形レンズと同様に影像を形成する。四重極に磁気双極子の磁場を重ね合わせると、それによって、円柱レンズの間隙が長手方向に伸長する方向に光軸が変位し、その光軸の位置が、再度、ウエハ上への書き込む位置を決定する。このようにレンズを組み合わせた場合には、光軸を円柱レンズの間隙の全長を越えて移動しても、その影像の特性を保ったままである。これに類似して、その発明の非円形レンズ・システ厶は前述の円形レンズに比べて、ウエハの極めて広い面積に、機械的な変位を行うことなく、書き込みを行うことができるのである。しかし、その発明の不利益な点は、焦点の合った電子ビームによって、ウエハに次々と書き込みを行わなくてはならないので、通常の電子リソグラフィーでは、伸長したマスクの領域に平行に投影することはできないのである。
【０００７】
前述の第二の形式のものは、ドイツ特許ＤＥ １９６ ４４ ８５７号に開示されている。この特許の装置は、少なくとも三個の電極から構成した静電レンズを具備するもので、その中央の電極は長手方向に伸張する間隙状の開口を備えていて、各電極が相互に電気的に絶縁された（櫛型電極）になっている。このような構成により、中央の電極の各電極の部分には、それぞれ異なる電位が加わる。この第二の形式の装置では、電位の分布を、静電四重極ができるように選択される。前記第一の形式の装置と同様に、第二の装置は四重極レンズと組み合わせた円柱レンズを備えているが、それが電気的なものである点が第一の装置と異なるところである。この第二の装置の結像の性質は、前記第一の装置のそれと極めて類似していて、やはりすこぶる不都合なものであるといえる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上に述べた解決が求められている問題点を考慮して、この発明の目的は光軸を中心とする多重の大きな影像フィールドを被覆するウエハの表面に形成されるマスク影像と、ウエハの製造を簡易化し、高速化することのできる電子投射リソグラフィーに関するスリット・レンズの配列を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上に述べた課題を解決するために、この発明は二種類の異なるスリット・レンズの配列を提供する。その配列は：
− 各レンズの配列において、機能的に全く同一の要素である少なくとも二個の組み合わせたレンズ群を前後に設け、
− 前記組み合わせたレンズの光軸を互いに変位することができるようにし
− 物体面を貫通する軸と、物体の中心を決める影像面を貫通する軸の貫通点と互いに影像される影像フィールドと、
− 位置の異なる四重極レンズの誘導二重極フィールドによって生起する光軸の二重偏向と、
− 望遠鏡式に構成した装置全体を通過するビーム通路と、
− 二個の組み合わせレンズの間に配置し、中心軸上の一点を決定する装置全体の回折面（開口面）と、
− 組み合わせたレンズを互いに非対称的になるように配列し、同時に
− 第一の組み合わせレンズと第二の組み合わせレンズの回折面（開口面）からの距離および／または他方の組み合わせレンズから組み合わせレンズの機能的に同一な要素とを、いずれも結像スケール、好ましくは、その縮小スケールに該当するようにしたことと、
− 両方の組み合わせたレンズの四重極の光軸の変位を直径的に対向するようにすることと、
− 変位の大きさを相互に結像スケール、好ましくは、その縮小スケールに該当するようにしたこととから成っている。
【００１０】
この発明の第一のスリット・レンズの配列は、それ自体周知であって、先行技術文献に記載されている組み合わせレンズを基本とするものであって、静電円柱レンズと磁気または静電四重極レンズとを具備している。ここにおいて、四重極レンズの光軸は、それ自体平行に移動することができるようにしてある。光軸を移動する手段は、四重極のデザインの如何によって、静電場または磁場を備えるものにする。
【００１１】
この発明では、機能的に同一の要素を具備する二組の組み合わせレンズを備えていて、その両組み合わせレンズの光軸は互いに同一軸上にあって装置全体の中心軸になっている。組み合わせレンズは装置全体を通る光軸が望遠鏡式に伸縮するように配置してある。装置全体の回折面は、二組の組み合わせレンズの間にあって、中心軸について対称の点を決定している。この点について組み合わせレンズは、次のように配列してある。すなわち、
− 組み合わせレンズは相互に反対称をなすと同時に、
− 第一の組合わせレンズと第二の組み合わせレンズとは回折面（開口面）から離れていて、
− その構造
− および／または組み合わせレンズの機能的に同一な要素のフィールドは、いずれも相互に結像のスケール、好ましくはその縮尺に該当するという条件を満たすものである。
【００１２】
この発明の第二の態様においては、組み合わせレンズのうちの四重極のそれぞれの光軸が平行するように変位することができる。その変位は、通常、時間によって、二重電場が四重極レンズの四重極に重なり合うことによって生成される。この場合には、二重極電場は、円柱レンズの中心面内に四重極レンズの光軸が変位する。ここにおいて、この発明は二つの四重極レンズが直径方向に対して相互に反対の方向に結像のスケールに該当する割合で移動するのである。
【００１３】
この態様のスリット・レンズの配列は四重極レンズの光軸を広い範囲で変位させることができるという効果がある。磁極片と磁極片との間、または組み合わせレンズの電極の間に形成してある間隙状の開口の長手方向に変位するので、その変位の大きさは数センチメートルの範囲内である。ここで、装置全体の無非点収差の性質は、前記変位中にもそのまま保持されることが極めて重要なことである。この発明では収差の補正要素を備える円柱レンズを基本にする通常の電子投射リソグラフィー・システムについて投影範囲が８−１０の割合で重要であると考えている。
【００１４】
この発明の基本となる概念は、機能的に同一な要素である二組のレンズを（縮小スケールを考慮して）前後に配列し、互いに反対称的になるようにしてある。このように配列することによって、（ビームが全体の装置を通過するとき）ビームは第二の組み合わせレンズの機能的に同一な要素を第一の組み合わせレンズの機能的に同一な要素と反対の順序で通過し、その結果として、それぞれの組み合わせレンズに存在する収差が装置全体に現れない。この場合に置いては、等方的と非等方的成分における歪曲と、特に軸外色収差とは現れない。
【００１５】
これらの収差が除かれるので、比較的大きな有用画像フィールドが得られるという利益がある。すなわち、物体の明瞭な影像を形成させる大きな範囲が光軸の周りに得られる。このことはマスクを像平面に該当する比較的大きな部分でカバーできると言うことになる。つまり、広範囲な走査によって加工物素材に完全に影像を投影することができる。その結果、マスクを転送する時間が頗る短くなり、例えばウエハを極めて簡単に製作することができる。
【００１６】
この発明によるスリット・レンズの配列は電子またはイオン投射リソグラフィー、特にウエハの製作に使用するものである。この種の装置では、この発明のスリット・レンズが加工物素材、特にウエハの表面にマスクを投影する。加工物素材に書き込みをするには、通常、結像の光軸をイメージ・フィールドの明瞭な結像領域として加工物素材を被覆する。この場合に、イメージ・フィールドに再生されるマスク構造が加工物素材に転送される。このようにして、変位されるイメージ・フィールドの転送は平行に行われる。この過程において、万一、光軸が磁極片の間にできる間隙状の開口の長手方向、または組み合わせたレンズの電極において長手方向に移動するならば、この転送は頗る好都合である。これにより、転送に関して、最大の移動路を利用することができる。
【００１７】
これまでに述べた光軸の偏向サイクルにおいて、加工物素材に書き込まれる帯状部分の長さは組み合わせたレンズの間隙状の開口の長さにほとんど等しく、その幅は転送される影像フィールドの直径によって決まる。ここにおいて、この発明によるスリット・レンズの配列の場合には、前記の長さと幅との値が、従来技術のスリット・レンズの配列のものよりも遙かに大きいのである。
【００１８】
加工物素材に全てのマスクを転送するためには、マスクと加工物素材とを変位することができるようにして、偏向サイクルを繰り返し行うことができるようにすることが肝要である。書き込みビームは加工物素材の最初の端縁で再度スタートして、加工物素材上に新しい帯状部分を書き込む。各々の新しい帯状部がそれより前に書き込まれた帯状部分と隣接するようにするためには、前進速度と偏向速度とを適切に合わせることが必要である。したがって、この発明では、次のようにしてある。すなわち、
− 加工物素材の変位を間隙状の開口の長手軸線に対して垂直の方向に行い、これを一定の速度Ｖ１で行う、
− 前述した四重極レンズの光軸の変位を前進運動と後退運動とからなるものとすることと、
− 加工物素材に形成された影像フィールドを、前進運動の時に、加工物素材上を一定の速度Ｖ２で移動させることと、
− 前記速度の割合を次の関係、すなわちＶ１／Ｖ２をｄ／ｂと殆ど等しくなるようにすることと、
前記関係において、ｄは影像フィールドの直径を示し、ｂはその移動方向に対して横方向の加工物素材の幅を示すものとする。
【００１９】
ここに示した関係を保つことによって、加工物素材上に所望の書き込みを連続して行うことができる。
【００２０】
加工物素材の前進と光軸の偏向とは進行方向に垂直をなす方向から僅かな角度だけ逸れて、加工物素材に帯状部分を書き込む。この加工物素材について傾いた帯状部分ができることを回避するには、前進もしくは偏向の方向を交互に選択して、前述した四重極レンズの光軸の偏向を間隙状の開口の長手方向からごく僅かな角度だけ逸らせるか、あるいは加工物素材の変位を間隙状の開口の長手方向に対して垂直の方向よりごく僅か変更させる。この発明のレンズの配列はウエハに書き込みを行う構造体が前進方向に対して直角方向に伸長するものであると、特に好適な効果を発揮する。
【００２１】
この発明のスリット・レンズの配列の設計上の利点について説明する。
【００２２】
スリット・レンズの配列の好ましい実施態様においては、前述の円柱レンズを静電レンズとし、四重極レンズを静電レンズ、もしくは磁気レンズとする。このようにすることにより、スリット・レンズの配列の影像収差の計算を割合に簡単に行うことができる。結像の性質を効果的にし、特に影像フィールドのサイズを効果的にするためには、影像収差の知識が不可欠である。静電円柱レンズに決める理由は、磁気円柱レンズについて招かれるラーモアの歳差運動の結果に基づく解折計算に関する問題を回避することができるからである。
【００２３】
磁気四重極を使用するスリット・レンズの配列の変更態様として、四重極磁場を端縁が組み合わせたレンズの光軸と平行になるようにした高透磁率の物質の長方形開口から、四重極磁場を発生することができるようにすると頗る好都合である。ここにおいて、その導体の電束を開口と向かい合わせの端縁に対して平行にし、その端縁に対して垂直な端縁について反対方向にする。開口を通過する全ての電流の総量をゼロにすると、閉ループ磁場ラインになることを回避することができて好都合である。このような配列にするには、導体をヨークに巻き付けてコイルにし、これを開口の内部に取り付け、導体を光軸に対して平行になるようにする。
【００２４】
前述の四重極について、磁気二重極を重ね合わせることによって、光軸の変位を有効にすることができる。この場合、円柱レンズの電極に設けた間隙状の開口の長手方向の軸線に平行する二重極の磁場は、丁度、この方向に四重極の光軸を変位させる。二重極は透磁性物質で製作した二個のヨークで、しかもその両ヨークの間に間隙を設け、これらヨークにコイルを巻き付けることによって容易に製作することができる。電流によって二重極磁場を形成するには、励磁電流の強さを二重極の磁場の電場の強さに一致するように設定すればよい。さらに、四角形の開口の表面上に光軸を特に変位させるために、互いに直交し、光軸とも直交する二つの二重極電場を四重極電場に重ねることもできる。
【００２５】
静電四重極を備えるスリット・レンズの配列の第二の実施態様では、それぞれの場合に、長手方向の間隙状の開口内の内部電極とすることが好ましい円柱レンズの少なくとも一個を互いに電気的に絶縁したセグメントに構成することが好ましい間隙状の開口の長手方向の内部電極を相互に電気的に絶縁したセグメント（櫛形電極）に構成して、これらセグメントに異なる電位を加えるようにしてある。この実施態様では、間隙状の開口の方向にレンズを離散的に並進対称するようにしてある。電極のそれぞれのセグメントに印可する適当な電位によって、多重極電場と時間によって変わる電場とを提供することができる。
【００２６】
この発明の特色は、四重極電場を発生する電位のセグメントを利用することである。それによって生成される円柱レンズと四重極レンズとは、これまでに説明した電気的／磁気的対称物と同じ結像性を備えている。
【００２７】
この発明によれば、各セグメントの電位は時間に左右されて、あるセグメントから次のセグメントへと連続的に移動する。すなわち、四重極電場は間隙状の開口の長さに応じて、その電位が同時に転置し、それと共に結像の基礎となる光軸もこれに追従する。前述した混成フィールドのスリット・レンズの配列に比べると、この発明のレンズの配列は磁気の作用がないために、光軸の変位、つまり書き込みを行うビームの移動が極めて高速度に行われるという利点がある。
【００２８】
この発明の非円形方式によると、中心軸上の幾何学的な位置による非円形断面を示すものである。とくに、開口面において、異なる開口角度が二つの相互に垂直をなす断面に現れる。当業者が承知しているように、開口従属収差はこの面におけるダイアフラムによって縮小される。したがって、影像収差を制限するために、この発明のスリット・レンズの配列は、回折面（開口面）に、好ましくは楕円形または長方形の非円形ダイアフラムを設けることを提案している。この種のダイアフラムは、加工物素材の表面の像収差を方向には関係なく削減し、所定の解像度のために、最大の透過を行うことができる。また複数個の開口を一つの断面に直角に設けるようにした円形の開口ダイアフラムを使用することが考えられる。したがって、影像収差の制限は二つの部分で別々に発揮される。
【００２９】
高解像度の電子光学レンズについて重要なことは、電子ビー厶内に電子のエネルギーの広がりがあることである。ここにおいて、解像度は、エネルギーの広がりが小さければ小さいほど良好で（軸方向の）色収差もこれに追従する。
【００３０】
電子光学システムでは、そのビームの通路は、 （この発明のスリット・レンズの配列と同様に）電子の集まる点を備え、また電子のエネルギーの広がりは、特に、確率的にビームの相互作用に依存する。したがって、電子が前述した電子の集まる点を通過するときに、この領域において優勢になっている高い電流密度によって、電子が散乱して、光分解能を損傷させる散乱を招く。この欠陥を回避するために、この発明のスリット・レンズの配列では、電子を開口のダイアフラムの面の領域において、これに高電位を加えることを提案している。この電位は、開口のダイアフラム面の領域の電子のエネルギーがマスクの面および加工物素材の面におけるよりも大きくしなくてはならない。このようにすることによって、散乱の影響を軽減することができる。
【００３１】
単に静電レンズを用いたスリット・レンズを配列して、通常のように高いビー厶電圧を用いると、レンズの電極が破壊するという支障を生ずる。電子エネルギーを低くして、この問題を解決しようとすると、色収差が増加して光学分解能が減少してしまう。したがって、その解決に当たって、色収差を別個の方法で減少させることができれば、この電子エネルギーを低くする方法を採用することができる。この発明では、前述の支障を、マスクを自己支持構造体に構成することによって、解消したのである。一般に使用されるマスクに影像を加えるようにした構造体は、通常、金属の薄片が貼り付けてある。この種のマスクを電子ビーム・リソグラフィーに用いると、その金属の薄片が非弾性的に散乱して電子エネルギーの拡散を招き、色収差を増加する結果になる。そこで、金属の薄片を除去すると、電子エネルギーの拡散が消失する。
【００３２】
この発明は別の実施態様として、スリット・レンズの配列のビームの通路に別個の多重極電場を設けるようにしてある。この多重極電場は影像収差を効果的に補正し、さらに影像フィールドを拡大する。
【００３３】
ここにおいて、この発明の好ましい実施態様では、円柱レンズの電極および／またはさらに別個の円柱レンズの電極を櫛状に構成している。つまり、電極に長手方向に伸長する間隙を設けて、その間隙の部分を電気的に絶縁して、隣接する電極を互いに電気的に遮断して、各電極に異なる電位が加わるように構成してある。
【００３４】
この発明では、それぞれ別個の四重極電場を形成させるために、各電極に電位が加わるようにしてある。電位は時間によって変わるようにする。すなわち、別個の四重極電場を既存の間隙状の開口の全長にわたって二つの四重極電場について同期して移動するようにすることが望ましい。これら別個の四重極電場は中心軸から外れている位置に生ずる影像開口を補正するのに好都合である。
【００３５】
この発明の二個の組み合わせレンズを具備するスリット・レンズの配列に関する各実施態様においては、各態様とも、二個の円柱レンズと集積磁気四重極と、四個の櫛状の電極と、二個の隔離してない電極とを備えている。四個の櫛状の電極は別個の静電四重極を生成させるのに用いられていて、前述したように、二個の隔離してない電極は、磁気四重極を形成するのに用いられている。ここにおいて、磁気四重極は磁気二重極と相互に作用して、光軸を（時間に応じて）横方向に移動し、前述したように別個の静電四重極は影像収差の補正に役立つのである。
【００３６】
さらに、この発明では、高次の多重極電場、好ましくは六重極電場と八重極電場とを、それぞれ四重極電場に重ね合わせるようにしてある。ここで、磁場に比べて、静電場の方が磁力の作用を受けないし、また電場の強度を高速度に変更することができるので好ましいのである。この発明によると、これらの高次の多重極電場は、それらを並列に転移することができるので、光軸の移動に追従するように導くことができる。したがって、影像収差を一段と補正するための別個の四重極電場のような作動を行う。
【００３７】
以上に述べた課題解決手段とは別個に、他の実施態様としては、組み合わせたレンズの四重極磁場の代わりに、またはそれに付け加えて、二個の磁石から構成する組み合わせたレンズと、偏向磁石静電場を生成するようにする。このようにすると、影像の光軸を偏向する機能を果たす。その解決手段を詳細に述べると、次の通りである。すなわち、
− 二個の偏向磁石を第一と第二の組み合わせレンズの間に設け、
− 磁極片を磁石の一部とし、
−各々を同一の形状にし、
− 間隙状の開口の長手方向に面する円柱レンズの中心面について鏡面対称になるように配列することと、
− 両方の磁石の時定数磁場を次のようにすること、すなわち、
− スリット・レンズの配列の通路の方向の第一の磁石の磁場に平行に入る光線を回折面上の中心軸上の点に集まるようにし、その光線を第二の磁石から再度平行な光線として出て行くようにし、
− これら両光線の変位の大きさを結像の大きさ、好ましくはそれを縮小した大きさにする。
【００３８】
この発明のスリット・レンズの配列において、二元偏向磁石を介在させることは、一方の面の湾曲を決める配列の中心軸を定めるものである。この面に間隙状の開口の長手方向に面する円柱レンズの中心面がある。二個の偏向磁石の磁極片もまたこの中心面について鏡面対称になるようにしてある。したがって、この中心面はシステム全体の対称の面を示すものとなる。システム全体の回折面は二個の磁石の中間に存在する。
【００３９】
磁極片の形状は、偏向磁石を組み合わせレンズの磁場を偏向するのに使用する場合には、スリット・レンズの配列の通路方向の第一の磁石の磁場に対して平行に入る光線が回折面に存在する中心軸の点に集束されて、その光線は第二の磁石を平行な光線となって再び出て行く。
【００４０】
以上に述べたスリット・レンズの配列は偏向磁石を備える実施態様として用いることができる。しかし提案の偏向磁石は、また、この発明の課題解決手段の基本ともなるのである。その解決手段の構成は請求項２１に開示してある。
【００４１】
この解決手段では、組み合わせレンズは、いずれの場合でも、四個の変位可能な磁気四重極からなるものに置き換えることができる。したがって、そのシステム全体は、 （光線の通過する方向について）回折面の前方の四個の第一の偏向磁石グループと、回折面の後方の四個の第二の偏向磁石グループとから成る。この場合には、偏向することができる多重極を四重極レンズのコイル本体に巻き線を加えることによって生起させ、また影像収差の補正にも応用することができる。このスリット・レンズの配列の基本的な光学的特性は、この発明による課題解決の手段にも殆ど当てはまるのである。
【００４２】
この発明の利益とするところは、システムの作動が純粋に、磁気モードであることがわかる。したがって、電子について高加速電圧を加えることができ、色収差が少なく、レンズの配列システムの影像フィールドを拡大することができる。この発明によるシステムには、静電レンズは全く使用しないから、静電レンズに関する破壊の問題が真っ先に除かれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
この発明の粒子ビームのスリット・レンズの配列に関する詳細と、特徴と、その利点とをその最良の形態として、第一の実施例と第二の実施例について図を参照しながら、詳しく述べる。
【実施例１】
【００４４】
図１は、この発明の第一の実施態様のビームの通路を示すものであって、第一の組み合わせレンズのグループ１と第二の組み合わせレンズのグループ２とから成っており、両方の組み合わせレンズのグループ１と２とは装置全体の中心軸３について同一線上にある。各グループの組み合わせレンズは、静電円柱レンズ４と５とから構成してあって、組み合わせレンズの各グループは、いずれも３個の電極４ａ，４ｂ，４ｃと５ａ，５ｂ，５ｃと磁気四重極６と磁気四重極７とからなっていて、それぞれのグループの中央の電極４ｂと５ｂとに一体になるようにしてある。円柱レンズの電極の間隙状の開口は、その長手方向が図１の表面について平行になるように伸長していて、その間隙の中心の面は図面の表面上にある。つまり、これらレンズの両グループは電極のアウトラインで囲まれているわけである。
【００４５】
すべての場合において、外側の電極４ａ，４ｃと５ａ，と５ｃとは櫛形の電極にしてある。つまり、これらの電極は長手方向に伸長すると間隙が電極と電極との間に形成されていて、そこが電極と電極とを相互に絶縁するセグメントに形成してあって、いずれの場合にも、電位が電極の個々に印加される。その電位は櫛形電極の長手方向に移動する四重極電場、六重極電場、あるいは八重極電場ができるようにしてある。この種の電場は光学結像の収差を修正するのに好都合である。
【００４６】
図１の符号数字８は回折面の位置を示すもので、図でわかるように、回折面は第一の組み合わせレンズのグループ１と第二の組み合わせレンズのグループ２との間にある。マスクは符号数字９で、加工物素材は符号数字１０で示してある。
【００４７】
回折面８と中心軸３とが交わる交点１１について、組み合わせレンズの第一と第二のグループ１と２とが互いに反対称的になるように配置してあり、同時に回折面（開口面）から第一の組み合わせレンズのグループと第二組み合わせレンズのグループとに至る距離を条件にあわせ、組み合わせレンズの機能的に同一な要素の構造と電場とを相互に縮小するようにしてある。
【００４８】
符号数字１２と１３とは２本の光軸を示し、これら光軸は完全なビーム通路を示すもので、マスク・ポイント１４と１５とに結像させるために欠くことができない。このスリット・レンズの配列に関する四重極６と７のそれぞれの光軸は互に平行に移動するようにしてある。四重極の軸を移動するには磁気双極子（図には示してない）によって行う。この移動によって、それが共に四重極の位置に作用し、図面の表面において、中心軸３に対して垂直に整列される。
【実施例２】
【００４９】
図２はこの発明の第二の実施態様のスリット・レンズの配列を示す略図であって、この配列は第一の四重極のグループ２１と、第二の四重極のグループ２２と、第一の偏向磁石２３と第二の偏向磁石２４とから成っている。この実施態様の装置全体の中心軸２５は図面の表面上において湾曲した形をとっている。２個の偏向磁石２３，２４は図の表面の上方と下方とに鏡面対称に配置してある。それによって、第一の偏向磁石２３の磁場に入るビームは回折面２６上にある中心軸２５上の点２７に集まって、これらのビームは第二の偏向磁石２４から再び平行ビームとなって出てゆく。
【００５０】
全体のシステムの回折面２６上の点２７について、前記四個の四重極の第一のグループ２１と偏向磁石２３と、四個の四重極の第二のグループ２２と偏向磁石２４とは、相互に反対称的であって、同時に全体のシステムの（湾曲した）中心軸２５に沿って、第一の偏向磁石２３と第二の偏向磁石２４の機能的に同一な要素からと、回折面２６からとの距離と、偏向磁石の構造および／または磁場と、相互について四つのグループの機能的に同一な要素とをそれぞれ結像スケールに該当する割合にするための条件に合わせる。
【００５１】
符号数字２８と２９とは加工物素材上の異なるマスク領域の結像について不可欠な光軸の二箇所の位置を示すものである。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
この発明の粒子ビームのスリット・レンズの配列においては、専ら純粋な磁気モードの作動を示すが、図１に示す実施態様の配列では、電場と磁場とで作動する。第一と第二の両実施態様に記載の配列は、大きく有効な影像フィールドを提供することができる。すなわち、加工物素材に大きな影像として表示させることができる。それゆえに、完全にマスクを転送する場合には、専ら広範囲に亘る走査のみが必要であって、それによってウエハを製作する時間を極端に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】この発明の粒子ビームのスリット・レンズの配列の第一の実施態様を示す略図である。
【図２】この発明の粒子ビームのスリット・レンズの配列の第二の実施態様を示す略図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 第一の組み合わせレンズのグループ
２ 第二の組み合わせレンズのグループ
３ 装置全体の中心軸
４ 静電円柱レンズ
４ａ，４ｂ，４ｃ 電極
５ 静電円柱レンズ
５ａ，５ｂ，５ｃ 電極
６，７ 磁気四重極
８ 回折面
９ マスク
１０ 加工物素材
１１ 点
１２，１３ 光軸
１４，１５ マスク・ポイント
２１ 第一の四重極グループ
２２ 第二の四重極グループ
２３ 第一の偏向磁石
２４ 第二の偏向磁石
２５ 中心軸
２６ 回折面
２７ 点
２８，２９ 光軸

Claims (23)

1. 円柱レンズと四重極レンズとから成る組み合わせレンズと、
   − 前記組み合わせレンズの光軸が互いに平行に伸長するようにしたことと、
   − 前記四重極レンズの光軸を平行に変位することができるようにしたことと
   − 前記組み合わせレンズの磁極片の間または電極と電極との間に同一の空間部分を備える間隙状の開口を設けるようにしたことと、
   − 前記組み合わせレンズを相互に整列し、
   − 前記四重極レンズの集束を前記円柱レンズが集束しない部分に行わせ
   − 前記円柱レンズの集束を前記四重極レンズが集束しない部分に行わせるようにしたことと、
   から成る加工物素材上にマスクを投影するための粒子ビームのスリット・レンズの配列において、
   − 少なくとも二組の組み合わせレンズ（１，２）に、両者共に、機能的に同一の要素をその前後に配置したことと、
   − 前記組み合わせレンズ（１，２）の光軸を互に変位するようにすることと
   − 加工物素材の面と映像の面との各々に前記加工物素材の面の中心と前記影像の面の中心とを決定することと、
   − 変位された前記四重極レンズの誘導二重極フィールドによって光軸を二重に偏向することと、
   − システム全体を通過するビームの通路を望遠鏡式にすることと、
   − 前記二組の組み合わせレンズ（１，２）と中心軸上の点（１１）とを決定し、
   − 前記両組み合わせレンズ（１，２）を相互に反対称的に配置し、同時に次の条件、すなわち
   − 前記第一と第二の組み合わせレンズから回折面（開口面）（８）に至る距離と、前記組み合わせレンズの機能的に同一な要素の構造および／またはフィールドを影像のスケール、好ましくはその縮小スケールに該当するようにすることと、
   − 前記両組み合わせレンズ（１，２）の前記四重極レンズ（６，７）の光軸の変位を直径的に反対する方向に行うようにすることと、
   − 前記相互の変位の大きさを影像のスケール、好ましくはその縮尺に該当するようにすることと、
   を特徴とする、特に加工物素材にマスクを投影するための粒子ビームのスリット・レンズの配列。
2. 前記四重極レンズ（６，７）の光軸の変位を間隙上の開口の長手軸線の方向に行わせるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のスリット・レンズの配列。
3. − 前記加工物素材（１０）を全体のシステムの中心軸（３）について垂直に、そして前記間隙状の開口の長手軸線について垂直に変位することができるようにし、
   − 前記加工物素材（１０）の変位を一定の速度Ｖ１で行い、
   − 前記四重極レンズ（６，７）の光軸の変位を前進運動と後退運動とにし、
   − 前記前進運動中に前記加工物素材（１０）上に形成された影像を一定の速度Ｖ２で移動し、
   − 前記速度の割合を次の関係、すなわち、
   Ｖ１／Ｖ２をｄ／ｂに殆ど等しくし、
   前記関係において、ｄを影像フィールドの直径、ｂを前記移動の方向に対して横方向になる前記加工物素材（１０）の横幅とすることを特徴とする請求項１または２のいずれかの一項に記載のスリット・レンズの配列。
4. 前記四重極レンズ（６，７）の前記光軸の変位を前記間隙状の開口の長手方向から開始し、そして／または前記加工物素材の変位を前記間隙状の開口の長手方向に対して、好ましくは僅かな角度を付けて横方向に行うようにしたことを特徴とする請求項１または３のいずれかの一項に記載のスリット・レンズの配列。
5. 前記円柱レンズ（４，５）を静電レンズとし、前記四重極レンズ（６，７）を静電レンズまたは磁気レンズとすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかの１項に記載のスリット・レンズの配列。
6. 磁気四重極レンズ（６，７）を備え、前記四重極磁場を高透磁率の物質の開口から発生させ、前記加工物素材の端縁に前記組み合わせレンズの光軸と平行に伸長する前記導電体を流れる電流を前記開口の両端部に伸長する方向に平行に、前記開口の両端部に伸長する方向に対して垂直をなす端縁に対して反対方向に行わせることを特徴とする請求項５に記載のスリット・レンズの配列。
7. 磁気二重極磁場を前記四重極磁場に重なるようにしたことを特徴とする請求項６に記載のスリット・レンズの配列。
8. 円柱レンズの場合の少なくとも一つの電極、好ましくは内部レンズ（４ｂ，５ｂ）を、間隙状の開口の長手方向に、（櫛状電極）の相互が電気的に絶縁する部分を構成させ、前記絶縁部分に異なる電位を印可するようにしたことを特徴とする請求項５に記載のスリット・レンズの配列。
9. 前記絶縁部分に適当な電位を印加し、静電四重極を生ずるようにしたことを特徴とする請求項８に記載のスリット・レンズの配列。
10. 前記絶縁部分の電位を時間に従属するものとし、その一方の部分から次の部分にと連続的に移動するようにしたことを特徴とする請求項８または９のいずれかの一項に記載のスリット・レンズの配列。
11. 回析面（開口面）（８）に好ましくは楕円形または四角形の開口を設けたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかの一項に記載のスリット・レンズの配列。
12. 前記回折面（開口面）（８）の領域に電極を設け、前記電極に比較的高い電位を印可することができるようにしたことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかの一項に記載のスリット・レンズの配列。
13. 前記マスク（９）を自己支持構造体とすることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかの一項に記載のスリット・レンズの配列。
14. 前記円柱レンズの電極および／または追加円柱レンズの電極を櫛形の電極に構成したことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかの一項に記載のスリット・レンズの配列。
15. 前記電極に対して平行に変位することができるようにした、好ましくは時間に従属する四重極磁場を発生するようにしたことを特徴とする請求項１４に記載のスリット・レンズの配列。
16. 前記四重極フィールドに高次多重極フィールド、好ましくは、六重極フィールドおよび八重極フィールドを重ね合わせることができるようにしたことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかの一項に記載のスリット・レンズの配列。
17. 前記高次多重極フィールドを電場とすることを特徴とする請求項１６に記載のスリット・レンズの配列。
18. 前記六重極フィールドの光軸と前記八重極フィールドの光軸とを平行に変位できるようにしたことを特徴とする請求項１６乃至１７のいずれかの一項に記載のスリット・レンズの配列。
19. 電子ビームまたはイオン・ビーム・リソグラフィ、および特にウエハの製造に使用すること特徴とする前記請求項の各項のいずれかの一項に記載のスリット・レンズの配列。
20. 前記第一と第二の組み合わせレンズの間に、二個の偏向磁石（２３，２４）を設け、
    前記偏向磁石を磁石の磁極片について、
    各場合に、同一の形状のものとし、
    前記間隙状の開口の長手方向に面する前記円柱レンズの中心面に対して鏡面対称になるように配列し、
    前記偏向磁石（２３，２４）の時定数磁場を、スリット・レンズの配列の光線の透過する方向にある前記第一の偏向磁石（２３）の磁場に平行に入射する光線を偏向面上にある中心軸（２５）の点（２７）に集束させて、再度平行な光線として前記第二の偏向磁石（２４）より出て行くようにし、
    前記偏向磁石において偏向される影像の光軸を全く正反対の方向に変位し、
    各場合において相互の変位の大きさを影像のスケールに該当する割合、好ましくは縮小スケールのものにすることを特徴とする前記請求項中のいずれかの一項に記載のスリット・レンズの配列。
21. − 少なくとも二個の偏向磁石（２３，２４）と二つの四重極のグループ（２１，２２）とを、その各々の場合において、機能的に同一な要素を備えるものとし
    − その各々の場合において磁石の磁極片を同一の形状にし、
    − 平面について鏡面対称に配列し、
    − 二個磁石（２３，２４）の平面を相互に単一の面上にあるようにし、システム全体の中心面を限定するようにし、
    − 前記四重極レンズの光軸を前記中心面にあって、相互に平行に整列するようにし、
    − 前記四重極レンズの光軸を重ね合わされた二重極磁場によって平行に変位することができるようにし、
    − 前記システム全体を通過するビームを望遠鏡式にして、前記両偏向磁石（２３，２４）をスリット・レンズの配列の光線通路の方向における前記第一偏向磁石（２３）の磁場に入るようにし、平行なビームとして再び第二の偏向磁石（２４）から出て行くようにし、
    − 前記点（２７）を通る平面を前記回折面（２６）を形成する中心面に対して垂直になるようにし、
    − 前記第一と第二の四重極レンズのグループ（２１，２２）と前記偏向磁石（２３，２４）とを前記点（２７）について相互に反対称的にし、同時に次の条件、すなわち、
    − 前記第一の四重極レンズのグループ（２２）と第一の偏向磁石（２３）と第二の偏向磁石（２４）の機能的に同一な要素を前記全体のシステ厶の（湾曲した）中心軸（２５）に沿って前記回折面（２６）から測定した距離と、前記偏向磁石の構造および／または磁場を影像のスケール、好ましくはその縮小スケールに該当する割合にすること
    を特徴とする偏向磁石と、複数個の四重極レンズとを具備する特に加工物素材上にマスクを投影するための粒子ビームのスリット・レンズの配列。
22. 四重極のすべてのグループ（２１，２２）を、いずれの場合においても、四個の四重極レンズから成るものとする請求項２１に記載の粒子ビームのスリット・レンズの配列。
23. 前記四重極を四重極電磁石とする請求項２１に記載の粒子ビームのスリット・レンズの配列。

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