JP2014013759A - 粒子光学システム及び装置、並びに、かかるシステム及び装置用の粒子光学部品 - Google Patents

Abstract

【課題】所望の解像度を維持しながら、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ができる粒子光学装置を提供する。
【解決手段】少なくとも１つの荷電粒子ビームを発生する少なくとも１つの荷電粒子源と、複数開孔を形成し、その下流側で少なくとも１つの荷電粒子ビームから複数の荷電粒子小ビームを形成する、所定電圧を印加する少なくとも１つの多孔プレート３１３と、多孔プレート３１３の上流側又は下流側に離間して配置され、荷電粒子ビーム又は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、所定の電圧を印加する第１の単孔プレート３６７₃と、多孔プレート３１３と第１の単孔プレート３６７₃との間に、それらにほぼ平行に配置され、所定の電圧を印加する第２の単孔プレート３６７₂と、を備える。
【選択図】図２０ａ

Description

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。

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。

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。

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（remaining 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。

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２００２／０１４２４９６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。

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。

米国特許第６，２５２，４１２号明細書 米国特許第５，８９２，２２４号明細書 米国特許出願公開第２００２／０１４８９６１号明細書 米国特許出願公開第２００２／０１４２４９６号明細書 米国特許出願公開第２００２／０１３０２６２号明細書 米国特許出願公開第２００２／０１０９０９０号明細書 米国特許出願公開第２００２／００３３４４９号明細書 米国特許出願公開第２００２／００２８３９９号明細書

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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の範囲内である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、１０ｋｅＶ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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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は、開孔の六角形のアレイパターンを示している。 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は、一次電子ビーム経路の概略図である。 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。

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。

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〜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。

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 arrangement）を示している。

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。

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。

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〜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は、一次電子ビーム経路の概略図である。

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。

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。

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。

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。

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（irregular 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。

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。

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。

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ＣＭＯＳ、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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１００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。

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。

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３１５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。

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。

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。

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３１３₁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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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 field）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。

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。

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（retarding field）が生成される。

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＝２７０ｍｍの位置に多孔プレートが置かれている。

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２００ｍｍ〜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２３０ｍｍ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。

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。

多孔装置の表面では、残留している電界は比較的小さい。

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。

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。

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。

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。

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３１５（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。

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。

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３１５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。

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３１５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。

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 Ｖｉｌｌｉｎｇｅｎ−Ｓｃｈｗｅｎｎｉｎｇｅｎ、Ｇｅｒｍａｎｙ）製のものであってもよい。

再度図７を参照する。

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。

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。

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３１９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。

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。

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３１３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３１９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。

再度図１を参照する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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１０３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。

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。

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。

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。

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。

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。

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３２３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３１３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。

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３５８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。

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。

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。

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。

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 Ｖｉｌｌｉｎｇｅｎ−Ｓｃｈｗｅｎｎｉｎｇｅｎ、Ｇｅｒｍａｎｙ）製のものであってもよい。

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。

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。

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。

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。

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。

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３１３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。

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３１３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。

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。

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。

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。

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。

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。

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１０２に入る。

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。

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０．３ｋｅＶ〜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。

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。

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−Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ Ｆｏｒ ＢＥＳＳＹ ＩＩ”ｂｙ Ｒ． Ｆｉｎｋ ｅｔ ａｌ， Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｐｈｅｎｏｍｅｎａ ８４， １９８７， 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、２３１〜２５０頁）、又は、“Ａ Ｂｅａｍ Ｓｅｐａｒａｔｏｒ Ｗｉｔｈ Ｓｍａｌｌ
Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎｓ” ｂｙ Ｈ． Ｍｕｌｌｅｒ ｅｔ ａｌ， Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ ４８ （３）， １９９９， ｐａｇｅｓ 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。

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。

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１１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。

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。

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。

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４１５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４１５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。

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４１５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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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／ＯＦＦ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。

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。

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。

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。

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。

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。

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１０２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。

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。

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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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）〜（５３）のいずれかに記載の粒子光学装置。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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１０％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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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（８０）に記載の電子顕微鏡装置。

（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。

（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）〜（８２）のいずれかに記載の電子顕微鏡装置。

（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）〜（８３）のいずれかに記載の電子顕微鏡装置。

（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）〜（８４）のいずれかに記載の電子顕微鏡装置。

（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（７９）〜（８５）のいずれかに記載の電子顕微鏡装置。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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）〜（１０１）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。

（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。

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。

Claims (5)

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、
   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、
   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の電圧源とを備えた粒子光学装置であって、
   以下の条件（ａ）〜（ｄ）のうちの少なくとも１つが満たされ、かつ、以下の条件（ｅ）、（ｆ）のうちの１つが満たされることを特徴とする、粒子光学装置。
   （ａ）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倍よりも小さい、
   （ｂ）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よりも小さい、
   （ｃ）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、及び
   （ｄ）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中心の表面における平均電界が１００Ｖ／ｍｍ、２００Ｖ／ｍｍ、３００Ｖ／ｍｍ、５００Ｖ／ｍｍ及び１ｋＶ／ｍｍの少なくとも１つよりも高くなるように選択され、
   （ｅ）前記第３の電圧は、前記第１の電圧以下の値である、及び
   （ｆ）前記第３の電圧は、前記第２の電圧と前記第１の電圧との間の値である。
2. 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、
   前記多孔プレートから離間してほぼ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の電圧源とを備えた粒子光学装置であって、
   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、４倍、３倍、２倍及び１倍の少なくとも１つよりも小さく、
   以下の条件（ａ）〜（ｄ）のうちの少なくとも１つが満たされることを特徴とする、粒子光学装置。
   （ａ）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倍よりも小さい、
   （ｂ）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よりも小さい、
   （ｃ）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、及び
   （ｄ）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中心の表面における平均電界が１００Ｖ／ｍｍ、２００Ｖ／ｍｍ、３００Ｖ／ｍｍ、５００Ｖ／ｍｍ及び１ｋＶ／ｍｍの少なくとも１つよりも高くなるように選択される。
3. 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％及び１０％の少なくとも１つ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、粒子光学装置。
4. 検査対象となる物体を載せるための載置台と、
   前記多孔プレートの下流側で電子小ビームのアレイとなる電子ビームを少なくとも１つ発生させる少なくとも１つの電子源と、
   前記検査対象となる物体に前記電子小ビームのアレイを集束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二次電子にそれぞれ対応する複数の信号を生成する検出器装置とをさらに備え、
   前記粒子光学装置が、マルチ電子小ビーム検査システムとして使用できるように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の粒子光学装置。
5. レジスト被覆物体を載せるための載置台と、
   前記多孔プレートの下流側で荷電粒子小ビームのアレイとなる荷電粒子ビームを少なくとも１つ発生させる少なくとも１つの荷電粒子源と、
   前記レジスト被覆物体に前記荷電粒子小ビームのアレイを集束させるための対物レンズとをさらに備え、
   前記粒子光学装置が、前記レジスト被覆物体上にパターンを書き込むためのマルチ小ビームリソグラフィシステムとして使用できるように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の粒子光学装置。

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