JP2009543116A - 結像のための方法および装置 - Google Patents

Abstract

【解決手段】本発明は、動作中にビームを提供するビーム源の像を形成するための方法に関する。ビームをビームレットに分割するようにビームは分光され、転向器官を使用して各個別ビームレットを予め定められた程度に転向させ、転向器官による各ビームレットの転向の程度はそのビームレットからビームの中心軸線までの距離に依存し、ビーム源からのビームレットは転向器官に位置する焦点に集束し、これらの焦点から発するビームレットは共通結像点に集束して、ビームレットが共通結像点に収斂する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ビームを分光してビームをビームレットに分割するように構成された、動作中にビームを提供するビーム源の像を形成するための方法および装置に関する。

国際公開（ＷＯ）第９３／２０４７３号により、レンズのアレイ間の中心位置でその両側に配置されたダブルマイクロレンズスクリーンを使用して、像を形成するための装置が知られている。

米国特許ＵＳ−Ａ−５，２７０，８５９明細書は、同様の光学装置を示しており、該装置は、中央に配置されたマイクロレンズモジュールと、両側に位置する類似のマイクロレンズモジュールを図５に描いている。

本発明が関係する装置は、個々のビームレットを所望の方向に偏向（又は屈折）させるためにマクロレンズまたは一組の偏向器を備える。

ビーム源はイオン源、電子源だけでなく、光源とすることもできる。前段で言及する装置および方法は、種々の分野に、特にリソグラフィ、顕微鏡法、および電子顕微鏡法の分野に適用することができるが、それらに限定されない。

国際公開第９３／２０４７３号 米国特許ＵＳ−Ａ−５，２７０，８５９明細書

本発明の目的は、結像収差を可能な限り回避して、像の精度を改善することである。

この目的を達成するために、本発明に係る方法および装置は、添付の請求項の一つまたは幾つかによって特徴付けられる。

第一の観点では、本発明に係る方法は、各個別ビームレットを予め定められた程度に転向させる転向器官が使用され、転向器官による各ビームレットの転向の程度がそのビームレットからビームの中心軸線までの距離に依存し、ビーム源からのビームレットが転向器官に位置する焦点に集束し、かつこれらの焦点から発するビームレットが共通結像点に集束して、ビームレットが共通点に収斂するように構成されることを特徴とする。

この方法は好ましくは、さらに、結像点でビームレット間の位相差が０または２πまたは２πの整数倍となるように、ビームレットの偏向（屈折）が調整されることを特徴とする。これはコヒーレントな結像点をもたらす。好ましくは、ビームレットがビーム源と結像点との間で略均等な光路長関係を有するように、ビームレットの転向器官を調整することによって、最適な結果を達成することができる。

さらに、ビームの軸線から半径方向に見て、各ビームレットの大きさは、目立つ球面収差が残らないような大きさであることが望ましい。

該方法は、ビーム源およびビーム源から発するビームからビームレットを形成するためのビームスプリッタのみならず、ビームレットの転向のための転向器官をも備えた装置であって、集束手段の第１アレイが転向器官の前に設けられ、かつ集束手段の第２アレイが転向器官の後に設けられた装置で、好都合に実現することができる。

本発明によれば、この装置は、ビーム源から発するビームレットが転向器官の面内に位置する焦点に収斂するように、集束手段の第１アレイ、集束手段の第２アレイ、および転向器官が調整可能であるかまたは調整されること、転向器官がビームレットを転向させる程度が、各ビームレットからビームの中心軸線までの距離に依存すること、ならびに転向器官に位置する焦点から発するビームレットが共通結像点に集束し、そこにこれらのビームレットが収斂することを特徴とする。

本発明に係る装置の目的を果たし、かつそれ自体新しいものではない手段により容易に実現することのできる基本的実施形態は、集束手段の第１アレイおよび／または集束手段の第２アレイがマイクロレンズアレイを含むことを特徴とする。

本発明に係る装置に適用されるビームスプリッタは、それ自体新しいものではないことに留意されたい。この目的のために、例えばアパーチャアレイを使用することが可能である。しかし、本発明の文脈では、ビームスプリッタを集束手段の第１アレイとして、またはその一部として具現することが好ましい。第１集束手段がマイクロレンズアレイを含む場合、このマイクロレンズアレイはビームスプリッタとしても働くことができる。

本発明に係る装置の精度は、転向器官をマクロレンズとして具現することによって、さらに改善することができる。各ビームレットの経路でこのマクロレンズに偏向器を設けることはさらに好都合である。転向器官は、マクロレンズとしてではなく、偏向器の集合体として具現することもできる。

電子またはイオンのような荷電粒子に適用される場合、第１アレイおよび第２アレイの集束手段は、開口が設けられたプレートのシステムとして具現することができ、該プレートは、所望の集束度を実現するために相互に異なる電位に設定することができることに注目されたい。これらの開口の適切な実施形態は、穴のマトリクスおよび円形スロットを含む群から選択される。

以下では、本発明に係る方法および装置の幾つかの実施形態について、図面を参照しながら以下の通り考察することにより、本発明をさらに明瞭化する。

先行技術に係る装置を示す。 本発明に係る装置の第１実施形態を示す。 図２に示す装置の詳細を示す。 本発明に係る装置の第２実施形態を示す。 本発明に係る装置に使用することのできる２種類の集束手段を示す。 本発明に係る装置の別の可能な実施形態を示す。 本発明に係る装置の更なる可能な実施形態を示す。

図における同一参照符号は同じ部品を指し示す。

最初に図１を参照すると、ビーム源１と、ビーム源１を結像点４に結像させるためのマクロレンズ３の形の転向器官とを備えた、先行技術に係る装置が示されている。

この図は、レンズに対する入射位置が高ければ高いほど、ビーム源１から進行するビームレットが強く偏向（又は屈折）することを示す。その結果、ビーム源１の結像点４における像は焦点が合わない。

図２は、同じくビーム源１を含む本発明に係る装置の基本的構成を示す。ビーム源１から発するビームからビームレットを形成するためのビームスプリッタ２’も存在する。ビームレットの形成のために、ビームスプリッタはアパーチャアレイ（図示せず）を具備することができる。また、図２に示すように、マイクロレンズアレイ２’を後でさらに詳述する通りビームスプリッタとして使用することも可能である。装置はさらに、個々のビームレットを転向させるためのマクロレンズ３を備える。

図２は、集束手段の第１アレイが、マクロレンズ３の前に配置された前記マイクロレンズアレイ２’の形で提供されることだけでなく、集束手段の第２アレイ２’’が、マクロレンズ３の後に配置された同じくマイクロレンズアレイ２’’の形で提供されることも示す。次いで、集束手段の第１アレイ２’、集束手段の第２アレイ２’’、およびレンズ３は、ビームレットを集束させて最終的に共通結像点４で正確に収斂させることができるように、調整される（または調整可能である）。このようにして、マクロレンズ３で発生する球面収差および／または色収差はそれによって補償される。レンズ３が各個別ビームレットを転向させる程度は、ビームの中心軸線からそのビームレットまでの距離に依存する。

マイクロレンズアレイを形成する方法は当業者には周知であるので、これ以上の解説は省略する。

マイクロレンズアレイ２’、２’’の調整または調整可能性に関し、これは、マイクロレンズを適切に配置することによって、またはマイクロレンズを適切に制御することによって、実現することができることが注目される。これはまた、結像点４でビームレットが０または２πまたは２πの整数倍の相互位相差を有するように、ビームレットの偏向（又は屈折）を調整することをも可能にする。特殊な場合、これは、ビームレットがビーム源１と結像点４との間で略同一光路長を有することを達成することをも可能にする。

図３で、さらにマイクロレンズ２’、２’’の補正作用を詳細に説明する。この図は、マクロレンズ３におけるビームの経路の拡大図を表わす差込図を示す。

図３において、δはマクロレンズ３の角偏向誤差を示す。この角度δは、理想的なビーム経路を表わす実線とは対照的に、一点鎖線によって示される実際のビーム経路の収差を表わす。この偏向誤差δは、マイクロレンズ２’’が、実質的にマクロレンズ３内に位置する焦点９を、焦点９から来るビームの入射角に関係なく、所望の結像点４に結像させることによって補償される。破線で示されるビームがそれぞれのマイクロレンズ２’、２’’の開口角内にとどまる限り、マクロレンズ３の色収差および球面収差はマイクロレンズ２’、２’’によって完全に補償することができる。したがって、マイクロレンズ２’、２’’は、マクロレンズ３内、または実質的にマクロレンズ３内に共焦点像を結ぶ集束手段を形成することが重要である。

既述の通り、ビームレットはマイクロレンズアレイ２’、２’’によって形成することができる。これは図２のみならず、後述する図４にも示される。また、アパーチャアレイによりビームレットを形成し、このアパーチャアレイをビーム源１とマイクロレンズアレイ２との間で装置に追加することも可能である。

図４は、各ビームレットの経路でマクロレンズ３に偏向器５、６が設けられ、該偏向器が、コネクタ８、７を有し、それによりマクロレンズ３の焦点面で、このレンズの収差をさらに補正することができるように構成された、本発明に係る装置の実施形態を示す。また、所望の偏向を実現するために偏向器５、６を残して、マクロレンズ３を省くことも可能である。

図５は、集束手段を提供するべく、所望の集束効果を得るために各プレートに異なる電位が印加される可能性のある幾つかの実質的に同一のプレートが相互に前後に配置されることを示す。

図５（の上）には、プレートに開口のマトリクスが設けられた実施形態が示される。

図５（の下）には、プレートが円形スロットを有する実施形態が示される。

光像の形成を意図した装置の場合には、プレートに異なる電位を印加する代わりに、光を集束させるための適切なレンズが、マトリクスの穴の位置、または円形スロットの位置に設けられる。

装置を実現するために多くの実施形態が可能であることを示すために、図６及び図７は本発明に係る装置の幾つかの追加的実施形態を示す。

図６は、主マクロレンズ３の左右両側に、この主マクロレンズ３から見て最初に負レンズ（凹レンズ）３’または３’’がそれぞれ設けられ、その後にマイクロレンズアレイ２’または２’’がそれぞれ設けられ、最後にマイクロレンズアレイ２’または２’’それぞれとビーム源１または結像点４それぞれとの間に、別のマクロレンズ３’’’または３’’’’がそれぞれ設けられた、対称な構成の装置を示す。これは、各マイクロレンズアレイ２’、２’’が確実に平行なビームレットを受け取ることを可能にする。

最後に図７は、同じく対称に構成され、中央に配置された箔または微細格子５を有する、本発明に係る装置を示す。この箔または格子５から見て、負レンズ（凹レンズ）３’、３’’、マクロレンズ３’’’または３’’’’それぞれが、および、マイクロレンズアレイ２’、２’’が、その両側に設けられる。マイクロレンズアレイ２’、２’’の焦点は箔または格子５の面内に位置するので、個々のビームレットは収差をほとんど又は全く生じない。

Claims (13)

1. ビームを分光してそのビームをビームレットに分割するように構成された、動作中にビームを提供するビーム源（１）の像を形成するための方法であって、
   転向器官（３）を用いて各個別ビームレットを予め定められた程度に転向させ、前記転向器官（３）による各ビームレットの転向の程度がそのビームレットから前記ビームの中心軸線までの距離に依存するものであることで、その結果、前記ビーム源（１）からのビームレットが前記転向器官に位置する焦点（９）に集束し、これらの焦点（９）から発する前記ビームレットが共通結像点（４）に集束して、ビームレットが共通結像点（４）に収斂することを特徴とする方法。
2. 前記結像点（４）で前記ビームレット間の位相差が０もしくは２π、または２πの整数倍になるように、前記ビームレットの偏向が調整されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記ビームレットが前記ビーム源（１）と前記結像点（４）との間で略均等な光路長関係を有するように、前記ビームレットの偏向が調整されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記ビームの軸線から半径方向に見て、各ビームレットの大きさは、目立つ球面収差が残らないような大きさであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. ビーム源（１）と、該ビーム源（１）から発されるビームからビームレットを形成するためのビームスプリッタ（２’）と、前記ビームレットの転向のための転向器官（３）とを備え、集束手段の第１アレイ（２’）が前記転向器官（３）の前に設けられると共に、集束手段の第２アレイ（２’’）が前記転向器官（３）の後に設けられている装置であって、
   前記ビーム源（１）から発される前記ビームレットが前記転向器官（３）の面内に位置する焦点（９）に収斂し、前記転向器官（３）によるビームレットの転向の程度が各ビームレットから前記ビームの中心軸線までの距離に依存し、更には、前記転向器官（３）に位置する焦点（９）から発される前記ビームレットが、これらのビームレットが収斂するところの共通結像点（４）に集束するように、
   前記集束手段の第１アレイ（２’）、前記集束手段の第２アレイ（２’’）及び前記転向器官（３）が調整可能であるか、又は調整されていることを特徴とする装置。
6. 前記集束手段の第１アレイ（２’）および／または前記集束手段の第２アレイ（２’’）がマイクロレンズアレイを備えることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
7. 前記ビームスプリッタが、前記集束手段の第１アレイ（２’）又はその一部として具現されていることを特徴とする、請求項５又は６に記載の装置。
8. 前記転向器官（３）がマクロレンズ（３）として具現されていることを特徴とする、請求項５〜７のいずれか一項に記載の装置。
9. 各ビームレットの経路で前記マクロレンズ（３）に偏向器（５、６）が設けられていることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
10. 前記転向器官（３）が偏向器（５、６）の集合体として具現されていることを特徴とする、請求項５〜７のいずれか一項に記載の装置。
11. 前記集束手段の第１アレイ（２’）および／または前記集束手段の第２アレイ（２’’）が、開口を設けたプレート群のシステムとして具現され、動作中の前記プレート群は、所望の集束度を実現するように調節された電位を有することができることを特徴とする、
    電子またはイオンのような荷電粒子に適用するための、請求項５〜８のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記開口が、穴のマトリクスおよび円形スロットからなる群から選択されることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
13. 前記集束手段の第１アレイ（２’）および／または前記集束手段の第２アレイ（２’’）が、開口を設けたプレート群のシステムとして具現されており、そして、光を集束させるために前記開口にはレンズが設けられていることを特徴とする、
    光像を形成するための、請求項５〜８のいずれか一項に記載の装置。

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