JP3210613B2

JP3210613B2 - 曲線軸補正装置

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Publication number: JP3210613B2
Application number: JP30698897A
Authority: JP
Inventors: グェンサー・オー・ラングナー; ポール・フランシス・ペトリック
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1996-12-18
Filing date: 1997-11-10
Publication date: 2001-09-17
Anticipated expiration: 2017-11-10
Also published as: US5793048A; JPH10188870A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的には電子ビ
ーム・レンズ等の粒子光学レンズ、特に曲線要素により
生じる収差の補正を含む該レンズの可変曲線光学軸に関
する。

【０００２】

【従来の技術】光学では、収差と歪みを抑えながら、像
を形成するためにレンズのかなりの領域を利用すること
は可能である。しかしながら、電子光学の場合は、一般
光学と同程度までレンズのフィールドを補正することは
実際的ではない。これは、電子光学レンズが実際には、
一片の光学ガラスではなく、磁気的または電気的フィー
ルドだからであり、そのフィールドを、一片のガラスが
形成できる所望の形または同じ精度に形成することは不
可能である。フィールドは、結局、レンズ内のラプラス
の方程式を満足しなければならない。この問題は、通常
は電子光学系で、レンズをできるだけ大きくする、また
は光学視界に対して実用的にしながら、焦点距離を適用
分野で有用な程度に短くすることによって解決される。
適用分野に対してレンズを大きくすることには、"理想
的"なレンズのフィールド形状を近似する効果があり、
これは、放物面を近似するため大きい球状面の小さい部
分が用いられるとき、一般光学で行われるものと似てい
る。これは、荷電粒子光学の場合は、レンズ中心または
光学軸（以下、ｚ軸と呼ぶ）の近くにとどまり、軸外の
歪みと収差を小さくしておくということである。通常こ
れは、軸上レンズ誤差が軸外誤差より小さく、軸外誤差
が、ｚ軸からの距離ｒの２乗または３乗に比例して増加
する場合である。より高次の誤差項が考慮される場合、
誤差は項の累乗に応じて増加する。

【０００３】電子ビームを電気的または磁気的に、また
はそれらの組み合わせでかなりの高速で偏向することは
可能である。従って、比較的大きい偏向フィールドの範
囲内で、かなり短時間に（マイクロ秒更にはナノ秒のオ
ーダ）任意の点をアドレス指定できる。ビームの最終位
置もまた、偏向の間に、装置の校正及び（または）ウエ
ハの位置合わせの間に得られた何らかの所定の歪みマッ
プに従って偏向アドレスを変更することによって補正で
きる。これは普通のやり方であるが、この方法は物体面
から像面に転送される点を画成する１つの電子線または
小さい電子線束のランディング位置を補正するだけであ
る。どのようなレンズ誤差であっても、この中心の電子
線の回りの局所領域を歪ませることには変わりない。こ
の局所的な像歪みのいくらかを補正する一般的な方法
は、焦点を合わせ直して、軸外ビームに無非点収差補正
を適用することである。ビームが中心のｚ軸から偏向す
ればするほど、偏向収差が大きくなる。ある点で更に偏
向すると、これは、レンズ収差が大きくなりすぎ、これ
までの方法では補正できないため無効である。ＶＡＬ
（可変軸レンズ）に関する米国特許番号第４８５９８５
６号及びＶＡＩＬ（可変軸界浸レンズ）に関する米国特
許番号第４５４４８４６号に開示された発明は、レンズ
の動径フィールド成分からプレーナ・フィールドを差し
引く手法を用いている。このプレーナ・フィールドは、
中心のｚ軸と、ビームが偏向される点をつなぐ動径ベク
トルｒに平行なすべてのフィールドである。"プレーナ"
とは、例えば偏向ヨーク（通常はボビンまたはヨーク上
にサドル状またはドーナツ形に巻かれた１組のコイル）
から得られるもの等のフィールドを意味する。ここでｘ
−ｙ面のフィールドは均一であるが、フィールドの大き
さは、ｚ軸に沿って移動するときのｚの円滑関数に従っ
て変化する。上記の発明で述べられているように、動径
レンズ・フィールドから差し引かれたプレーナ・フィー
ルドの強度は、軸位置ｚ及びレンズ・フィールドが径方
向にシフトされるべき距離ｒに関するこの成分の第１導
関数に比例する。プレーナ・フィールドを適用する代表
的な方法は、レンズの動径フィールド成分の累乗を展開
する際、第１項の負数に一致するよう大きさと位置が決
められた偏向ヨークによるものである。これは、結果と
して、あらかじめ偏向されたビームで光学軸を横方向に
シフトさせる。これにより、ビームからはまだ光学軸上
にあるように見える。この方法によれば、レンズと偏向
系の軸外誤差は大幅に縮小できる。

【０００４】この手法はしかし完璧な解決法ではない。
フィールドを展開するとき、第１次まで軸外誤差を補正
するだけだからである。これは誤差の最大の部分ではあ
るが。ただしこの方法はまた、シフトされたレンズの軸
が、基本的には直線であり、レンズの幾何軸でもある中
心のｚ軸に平行のままであることを想定している。電子
ビームは、レンズのフィールドに入る前に偏向されるの
で、ビームは、レンズを通過するときシフトされた軸
に、またはその付近にとどまる。これは電子ビームがシ
フトした軸から大きく離れないように、従って装置誤差
の許容範囲を超える誤差が生じないように行われる。こ
のような方法では、レンズと偏向ヨークの間にかなりの
間隔が必要になる。しかし現実に装置を設計する際に
は、ビームの偏向とレンズのフィールドが大きくオーバ
ーラップする。これは性能を損なうほかの要因が、ビー
ム経路を短くする大きな誘因になるからである。このよ
うなオーバーラップにより、事実上、レンズ・フィール
ド内で直線ではなく、曲がったビーム経路が生じる。

【０００５】粒子可変直線軸レンズの先の例に対する改
良例は、レンズの軸を、一定量ではなく、ヨークとレン
ズの両方によって偏向するとき、ビームの中心電子線を
辿り、事実上、偏向した電子ビームの所定の経路を辿
る、レンズのための可変曲線光学軸が作られるように、
ビーム経路に沿ったｚ軸から外れた位置の関数としてシ
フトさせる。これは、レンズにプレーナ・フィールドを
適用し、ｚ軸に沿った位置に依存した関数で、動径フィ
ールド成分の式の累乗を展開したときの第１項を消去す
ることによって達成される。この関数は、電子ビームの
中心電子線の軌道により与えられる。これはレチクルの
軸外点から始まる。ビーム経路の湾曲により、ビームの
中心電子線の方向と、レンズ・フィールドの対称軸の間
に可変角ができ、新たな収差群が生じる。これまで、基
本的には、物体のある点が粒子源により照射される条件
によって決定される、中心粒子線回りの円錐内に分布し
た粒子線束（"ビームレット"）の中心粒子線により画成
されるビームだけが考慮されてきた。しかし実際には、
ビームは多くのビームレットで構成され、それぞれが、
有限で、像が形成される物体の細部に対しては潜在的に
サイズの大きい物体の区分（以下、サブフィールドと呼
ぶ）内の点を表す。サブフィールドは全体として、その
中のすべてのビームレットを含めて同時に偏向され、ビ
ーム全体が、サブフィールドの中央から入るビームレッ
トの中心粒子線によって都合よく表される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、解決すべき問
題は、可変直線軸ではなく、可変的にシフトされる曲線
軸に沿って物体の像を形成することによって生じる付加
収差をどのように補正するかである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、ビームの方向
に一致するようにレンズのシフトされる軸を曲げ、ま
た、曲線軸回りに方位角的にほぼ対称なフィールド環境
を提供する、磁界または電界を印加する補正要素を有す
る可変曲線軸レンズ及び装置に関する。

【０００８】本発明の特徴は、ｚ軸に垂直な平面で動作
し、ｘ−ｙ面に対して傾斜した補正フィールドを生成す
る補正要素を加えることである。

【０００９】

【発明の実施の態様】通常、プローブ形成装置や投影画
像装置に用いられる電子光学レンズは、磁気軸対称のレ
ンズである。本発明の好適な実施例についての説明は、
この種のレンズと画像装置を考慮して行うが、考え方
は、本発明の他の異なる実施例にも応用できる。

【００１０】各図を、特に図４を参照する。図４には、
米国特許番号第４５４４８４６号に開示されている型の
従来の可変軸レンズ電子ビーム投影装置が示してある。
説明の便宜上、ＶＡＩＬ（可変軸界浸レンズ）が使用し
てあるが、一般的なＶＡＬ（可変軸レンズ）も１つの例
として等しく使用できる（特許番号第４３７６２４９
号）。ＶＡＩＬはＶＡＬの２分の１であり、単純さのた
め選択した。図の上部のボックス３は、図では下方に進
む電子ビームを発生する装置の最初の部分を示す。電子
ビームの最初の中心は、座標系のｚ軸でもあるハードウ
ェアの装置軸または物理軸１０１である。ボックス３
は、プローブ形成装置では電子銃、あるいは、電子ビー
ムを用いてレチクル・"パターン"をターゲット・ウエハ
に転写するためレチクルに電子ビームを通過させる投影
画像装置ではその上部である。図４に示した光学系の部
分は、ボックス３から出されるビームを平行化し、図の
右側に示したコントローラ手段により制御されるＸ及び
Ｙ位置にウエハまたはターゲット５９上でビーム焦点を
合わせる。汎用コンピュータまたは専用コントローラ６
０は、信号を電源６１及び６３並びに信号ジェネレータ
６５、６７及び７９（これらは制御手段と総称される）
に送る。光学系は、軸１０１に沿ってレンズ長を延長
し、磁極片４９及び５１を有する磁気レンズ１００を含
む。レンズ１００は、磁極片４９及び５１を通して集束
磁界を印加し、従来技術では知られているテレセントリ
ック機能を提供する励起コイル５３（フィールド生成手
段と総称）を含む。動的焦点補正コイル６９は、従来の
ように、装置許容度に応じて用いられ、レンズ１００に
対して高次の補正（例えばｒ²に比例）を行う。

【００１１】磁気偏向ヨーク４３及び４５の対は、投射
された電子ビームを、図の下側の部分の可変軸レンズ２
００に入る前に、コントローラ手段の制御によりあらか
じめ偏向し、ウエハ５９上の所望のＸ、Ｙ座標に向けら
れる。１つの例をあげると、このような装置により、レ
チクルの表面を走査し、レチクル・パターンを露光する
ことによってレチクルを作成することができる。このよ
うな装置はまた、レチクルを使用せずにウエハへの直接
書込みに使用できる。

【００１２】図４の下側の可変軸界浸レンズ２００は、
上磁極片１３及び下磁極片１４を含む。励起コイル４１
は界浸レンズ２００を活動させ、ビームが通過できる非
ゼロ孔（non-zero bore）を有する上磁極片１３から下
磁極片１４に流れる、磁界ラインを作る。界浸レンズ磁
気回路のレッグ１８は、レンズ２００の金属部分を、変
化するヨーク・フィールドからシールドしながら、レン
ズの磁力線の短絡を防ぐよう、磁性部分と非磁性部分が
交互になっている。磁気回路はまた、最小の磁気抵抗と
フリンジングで磁束がゼロ孔（zero bore）部分１４へ
通ることができるように下磁極片の部分１９が成形され
ている。１つの磁気補正ヨーク１１により、界浸レンズ
２００により生じる軸磁界の第１導関数に比例する磁界
が得られる。ヨーク１１とこれに関係する信号または電
流のジェネレータは、軸シフト手段と呼ぶこともでき
る。界浸レンズ２００の代わりにレンズ１００に似た非
界浸レンズも使用できるが、装置全体が大きくなる。

【００１３】図４はまた、ターゲットの保持、ハンドリ
ング、ステッピングを行うステージを示す。ターゲット
５９はターゲット・ホルダ１６に装着され、ターゲット
を電子ビーム投射装置内で正確に位置付ける。ターゲッ
ト・ハンドラ・アーム２０はターゲットをレンズ２００
に挿入する。ターゲット・ステッパ・テーブル１７はタ
ーゲットのｘ−ｙ移動のため用いられる。上磁極片１
３、下磁極片部分１４、及び励起コイル４１によって作
られる投射磁界は、ターゲット領域付近では傾斜が０な
ので、補正ヨーク１１により作られる補正磁界は、ター
ゲット領域付近で磁界強度が０である。従って、ターゲ
ット領域またはその回りで補正ヨーク１１により渦電流
は生じない。

【００１４】非点収差及びフィールドの湾曲は、動的補
正により補正される。図４に示すように、電源６１は励
起コイル５３に、電源６３は励起コイル４１に接続され
る。コンピュータ制御ドライバ６５は励起信号を偏向ヨ
ーク４３及び４５に供給する。偏向ヨーク４３及び４５
には、協動して、軸１０１に垂直なｘ−ｙ面に磁界を生
成し、電子ビームをＸ及びＹの両方向に偏向する磁気コ
イルが２セットある。偏向ヨーク４３及び４５は通常は
サドル状またはドーナツ状の複数のヨークで構成され
る。ドライバ６５はまた、ｘ−ｙ磁気偏向ヨーク対を含
む磁気補正ヨーク１１を駆動する。磁気補正ヨーク１１
は、偏向感度の同じドーナツ状ヨークに比べて外径が小
さいので簡単なサドル・コイルで構成できる。磁気補正
ヨーク１１に送られるｘ−ｙ電流は、偏向ヨーク４３及
び４５に送られるｘ−ｙ電流に比例し、同じドライバ６
５から供給できる。動的焦点補正コイル７１及び７３に
接続されたドライバ７９は、シフトした軸の偏向距離で
あるｒに比例する入力信号を受信し、ｒ²に比例した信
号を生成する。

【００１５】第１近似では、軸シフト・ヨーク１１のフ
ィールドにより、レンズの対称軸に平行で、ｘ−ｙ位置
が補正ヨークに流れる電流に比例するラインに沿ったレ
ンズ２００のフィールドの動径成分が補正される。この
ラインは、フィールドの動径成分がそこで０になってい
るので、シフトした電子光学軸を表す。

【００１６】動作時、ヨーク４３及び４５は駆動されて
ビームをウエハ５９上の選択された点に向ける。補正コ
イル１１は駆動されてレンズ２００の光学軸を、ウエハ
上の所望の位置の上に合わせる。

【００１７】可変軸レンズ：軸対称なレンズの磁界は、
レンズ内のどこでも、レンズの軸上の磁束密度の分布に
より一意に記述できる。レンズの機械的中心により画成
される通常のレンズ軸１０１はまた、装置軸とも呼ば
れ、シフトした軸は"可変軸"とも呼ばれる。フィールド
の動径成分Ｂ_rは、レンズのどこであれ、次の無限級数
により記述される。

【数１】

【００１８】ここでｚは装置軸に沿った位置である。軸
上では、ｒ＝０、従ってＢ_r＝０である。Ｂ_r（ｒ，ｚ）
が、式（１）のすべての項を０に等しくセットすること
によって、ある非ゼロのｒで０に等しくセットされる
と、レンズの軸はｒのこの新しい位置にシフトする。式
（１）の無限級数はかなり急速に収束し、第１項は無限
級数の支配項である。この無限級数の第１項は次のよう
になる。

【数２】

【００１９】従って、この第１項が、ｒがある特定の値
で、式（２）と大きさが等しく、符号は逆のプレーナ・
フィールドをｒの方向に追加することによって０に等し
くセットされる場合、事実上、レンズの軸は磁気的にこ
の新しいｒの位置にシフトする。図４に示すような従来
技術の可変軸電子光学レンズ装置では、ｒの値は定数
で、従って軸は、元の軸に平行な直線として横方向にシ
フトされる。このプレーナ・フィールドは、代表的な偏
向ヨーク・フィールドにより簡便に近似される。

【００２０】電子ビームが、結像レンズ２００に入る前
に偏向していて、ビームが装置軸に平行に通過している
とき、シフトした軸に入る電子は、引き続きこの軸上で
直線状に通過する。レンズの前のこの偏向は、実際には
簡単には実現できない。偏向磁界とレンズ磁界は、急激
には終わらず、比較的長い距離で値が徐々に小さくなる
ためであり、磁界がオーバーラップしないように偏向コ
イルを充分に離隔することは実際的ではないからであ
る。オーバーラップが大きければ大きいほど、電子ビー
ムはレンズのより長い部分を通して可変軸から離れる。
オーバーラップが大きくなると、レンズと偏向の誤差も
大きくなる。従って、所与の装置が小型になると、可変
軸レンズを使用することによる誤差縮小の利点はほとん
どなくなる。

【００２１】オーバーラップにより生じる問題に取り組
むため、シフトした軸が直線ではなく曲線にされてい
る。これはレンズ・フィールドに補正プレーナ・フィー
ルドを印加することによって達成される。これは、レン
ズ・フィールドの動径成分（radial component）の第１
項を、定数項ｒではなく式（２）のｚ位置の非定数関数
Ｂ（ｚ）を使用して消去するためである。この関数は、
電子ビームの中心電子線の軌道のｒ座標である。

【００２２】ｚ依存性の物理的な実現は、図４のコイル
１１と同じ型の補正ヨークを複数使用し、ビーム軌道を
辿るように、可変軸に連続的で円滑な変位を与えること
によってもたらされる。補正ヨークが多ければ多いほ
ど、所望の曲線軸を確立する磁界を得る近似が良好にな
る。

【００２３】図１を参照すると、本発明を採用した投影
電子ビーム装置が示してあり、下の部分は図４に対応す
る。本発明は、プローブ形成装置、成形ビーム装置、走
査電子顕微鏡等、任意の偏向レンズ系に適用できる。投
影装置はあくまで１つの例として示しているだけである
が、これを選択した理由は、単なるプローブや小さい成
形スポットとは異なり、大きな視野にわたって最大の画
像忠実度が求められるためである。図の上部のボックス
１は、エネルギーが例えば１００ＫｅＶで、ｚ軸１０１
に沿って進み、わずかに拡散するビームを生成する電子
銃を示す。コントローラ６０'と信号ジェネレータ７０
は、図４のボックス６０、６１、６３、６５、６７及び
７９に似ており、レンズのコイルと偏向器を制御する同
様の機能を実行する。偏向器５及び７は、共に従来と同
じく、ｚ軸１０１とのビーム軌道の補外交点が２つのヨ
ーク５及び７の間に位置するようにビームを偏向するた
め用いられる。この点は、後述する開口２７５の共役像
点である。ヨーク５及び７の電流はほぼ等しく、装置の
設定時に調整されるので、開口２７５でビームの横方向
の動きは観測されず、よってターゲット・ウエハ５９に
入射する電流の変動は減少する。１％未満のビーム電流
の変動でも、レチクルからウエハに転写される回路パタ
ーン内に許容不可能な寸法誤差が生じる。偏向器５、
７、５５、５７の組み合わせは、従来のとおりセットさ
れ、ほぼ垂直なランディング角度でレチクル面に入射す
る成形ビームでレチクル３７５のｎ番目のサブフィール
ドが照射される。

【００２４】レチクル３７５は、集積回路の層上のパタ
ーンを表し、サブフィールドに分けられる。サブフィー
ルドは、例えば１辺が１ｍｍのオーダで、図の下側のウ
エハ５９上に像が形成されるパターンを有する。ビーム
は、レチクル上のサブフィールドを通して順次にステッ
プする。レチクルの全体が集積回路のパターンを表す。
このような装置は、米国特許番号第５４６６９０４号に
述べられている。本発明に従った曲線軸や、従来の可変
軸レンズ等である照射レンズ５０は、偏向器５、７、５
５、５７により、ｎ番目のサブフィールド上に、電子源
またはカソードの射出面の像を形成する。その結果レチ
クル・パターンが照射される。ビームはレチクルを通過
して、レチクルからその焦点距離に等しい距離に、軸１
０１に沿って位置付けられた曲線可変軸コリメータ・レ
ンズ１００に届き、無限点または近無限点でレチクルの
像が形成されるため、ビーム電子間のクーロン相互作用
は最小になり、また偏向による色効果も最小になる。

【００２５】ビームは次に、レンズ１００の内側にあ
り、ビーム路に沿って軸方向（軸１０１に平行）に配置
された１組の組み合わせ偏向軸補正ヨーク１５０−１乃
至１５０−ｎの動作により、偏向されて軸１０１の方向
に戻り、開口２７５で軸を横切る。補正ヨークは、可変
軸をシフトして、中心のビーム軌道とその全長で一致す
るようにすると共に、必要に応じてビームの偏向を行
う。図ではヨーク１５０はレンズ１００の磁極片の内側
に径方向に置かれる。ヨークは、単純化のため図では離
して示してある。図の右側のボックス３０−１乃至３０
−ｎは、新しい誤差を補正する要素を表す。ヨーク１５
０−１乃至１５０−ｎはそれぞれ、偏向の大きさ及び軸
シフトのための他の補正ヨークのそれぞれに対する固定
された相対比の大きさに比例する制御電流で励起され、
また必要な偏向を与える電流で励起される。この固定相
対比は、レンズ、ヨーク、及び中心のビーム軌道の物理
的関係から、次に述べるように所望の補正フィールドの
適合性が最適になるように決定される。固定比を用いる
ことは、便宜上及び装置の簡易性を考慮した近似であ
る。最も一般的な場合では、レチクルの各サブフィール
ドについて適合化がなされ、結果はコントローラ手段に
保存される。コイルの電流比はそこでこの格納された値
により決定される。"固定"とは、第１次近似を用いたと
き、比がｘ、ｙの関数として変化しないことを意味す
る。

【００２６】レチクル３７５を通過したあと、照射ビー
ムを構成する電子の一部はわずかに散乱する。これはレ
チクルのパターン化部分を通過するためである。これら
散乱した電子は、開口２７５を有するプレートに吸収さ
れる。その間開口２７５は、ビームの散乱していない電
子を通し、これらの電子はウエハ５９まで下り、レチク
ル・パターンの像を形成する。レチクル３７５は照射ビ
ームが通過する開口を有する"ステンシル"・レチクルで
あるか、または米国特許番号第５４６６９０４号に述べ
られているように"差分"レチクルで、散乱が比較的大き
い断面領域と小さい断面領域を有するものである。

【００２７】レンズ２００は、ウエハ５９上でｎ番目の
サブフィールドの縮小像を形成する。本発明のこの実施
例の場合、レンズ２００は曲線可変軸レンズ（ＣＶＡ
Ｌ）であり界浸レンズではない。曲線可変軸界浸レンズ
（ＣＶＡＩＬ）には複数の軸シフト・コイルと、図４の
プレート１４に似たプレートがあるが、装置設計者が希
望するならばこのレンズを使用することもできる。当業
者には容易に理解されようが、界浸レンズを使用するこ
とでウエハ表面に強いフィールドが生じ、レンズ１００
及びレンズ２００の間の後述するダブレット条件を満足
することが難しくなる。また非界浸レンズを使用する
と、ウエハ表面に小さいフリンジ・フィールドが生じ、
ダブレット条件を満足することは容易になる。装置設計
者は、通常の設計上のトレードオフをどの程度考慮する
かに応じて装置の構成を選択することになろう。図の下
側のボックス１７'は、図４と同様の関連するウエハ支
持部、位置決め機構等を示す。縮小比は例えば３：１乃
至５：１の範囲で従来の大きさである。この縮小比は、
米国特許番号第５４６６９０４号に述べられたダブレッ
ト対をなすレンズ２００と１００の組み合わせによって
得られる。

【００２８】レンズ２００内で、偏向器２５０_iはビー
ムを開口２７５に、そしてウエハ５９上のｎ番目のサブ
フィールド位置まで案内する。またこれによりレチクル
３７５上のサブフィールドの有限分離を補正する必要の
あるとき、像が連続するように像をシフトさせることに
よって"ステッチング"が行われる。偏向器１５０_iのよ
うに軸シフト機能も得られる。本発明は、連続なサブフ
ィールドを有するレチクルにも、また非連続なサブフィ
ールドを有するレチクルにも採用できる。

【００２９】図３を参照する。１組の曲線が示してあ
る。曲線はレンズ・フィールド、軸シフト・フィール
ド、及びビーム軌道の関係を示す。ライン１６０は代表
的なダブレット・レンズ装置の軸束密度を表す。図のレ
ンズ系は、多様性を考慮して図１に記載したものと必ず
しも同じではない。図の両側のボックスは軸をシフトさ
せる補正コイルを表す。補正コイルの数を定める必要は
なく、補正コイルはレンズ磁極片により必ずしもｚ軸に
限定されない。コイル長さは、磁極片間のレンズ長さよ
り大きい、等しい、または小さい装置軸１０１に沿って
延長できる。第１レンズＬ１（図示なし）はマークＬ１
を中心として、第２レンズＬ２（図示なし）は図の右側
の対応するマークを中心とし、そのフリンジング・フィ
ールドの効果がわかる。磁束の大きさは、磁極片の位置
の中間でピークに達し、上下で縮小していく。破線１６
２は、ｚに対する軸束の第１導関数である。このレンズ
を本発明に従って可変曲線軸レンズ系として使用するた
め、ｚ軸に垂直な面内で均一であり、ｚ軸に沿って大き
さが変化する平面フィールドがレンズ・フィールドに印
加される。

【００３０】図３はまた実線１６５を示す。これは光学
系で有効な代表的な軌道の動径位置の例である。例とし
て用いられる軌道の数は任意である。この軌道は、投影
リソグラフィ装置に用いられる偏向した電子ビームの中
心電子線を表す。軌道上のｘは、対応するコイルの中心
点にある。簡単のため、コイル１５０_iまたは２５０_iの
中心の面は、装置軸に沿った軸シフト位置にある軸シフ
ト面と呼ぶ。レンズ・フィールド（ライン１６０）との
関係からわかるように、ｚ軸に平行な直線のシフト軸
は、最大でも、全長のうちかなり小さい部分のみ、また
は１点のみにて軸から同じ距離にある。しかしレンズの
第１導関数（破線）を軌道またはｚ軸からの距離Ｒ
（ｚ）により変調することで、曲線１６７の新しい関数
Ｙ（ｚ）が得られる（１点鎖線のライン１６７）。この
関数Ｙ（ｚ）は、次のように式（２）の第１項に置き換
えられる。

【数３】

【００３１】これはｚの関数であり、ｚの関数としてレ
ンズ・フィールドに混合されるフィールドの大きさを決
定する。先のとおり、このフィールドは代表的な偏向ヨ
ーク（サドル形かドーナツ形）で得られる。偏向ヨーク
または偏向コイル、及び補正ヨークまたは補正コイルと
いう用語はここでは同じ意味で用いられるが、それは、
フィールドを任意のＸ−Ｙ面に印加するため実現される
コイルが、単一コイルの各軸に印加される適切な制御信
号を使用してフィールドの重畳により、偏向や軸シフト
に使用できるからである。

【００３２】関数Ｙ（ｚ）は、レンズの軸を曲げて、レ
ンズを通るビーム経路を辿らせ、よって曲線軸レンズを
形成するために、レンズに印加される曲線軸ヨーク・フ
ィールドである。上位項はまた、精度が要求される場合
に適用でき、Ｒ（ｚ）、Ｒ（ｚ³）、Ｒ（ｚ⁵）の上位累
乗を含むｚの加法関数が作られる。ただし通常は、簡単
のため、また、ぬきん出た優先項なので、第１項だけが
適用される。一般に、続く項は例示投影系に用いられる
型の磁気レンズでは、それぞれ先の項より２桁小さい大
きさである。図３のライン１６７は、この例で実用的に
得られる実際のヨーク・フィールドを示す。関連ライン
１６５は、軌道が装置軸を通過するとき、導関数１６２
（従来技術で使用）がこの点でかなり大きくても、曲線
１６７が強制的に０にされることを示すため例として選
択されたものである。

【００３３】図３からわかるように、コイルを表すボッ
クスは接触している。実際の装置に適用される場合であ
るが、"隣接"という言葉は、接近しているかまたはほぼ
接触していることを意味する。というのは、コイルは単
純に突き合わせのできるボックスではないからである。
またライン１６５が０点を通過するところでコイルのラ
インに２つのギャップがあるのがわかる。補正フィール
ドが小さいときは（そのような点で）、補正フィールド
を省略することによるビームの累積誤差に対する影響は
ごく小さい。一般に、用途によってはコストを下げるこ
とは可能である。それにはコイルを、ライン１６７のも
う一方の曲線の大きさが、補正を有効にするに充分であ
るところにのみ配置する。このような分布はここでは"
不均一"と呼ばれる。コイルの位置が曲線１６７のピー
クとほぼ一致するように、特定の用途で誤差を減らすた
め必要なコイルの数と間隔については、装置設計者は容
易に計算できよう。

【００３４】磁気レンズでは、図１に示すように、像は
レンズを通過するときに回転する。この回転により、レ
ンズの通常のイメージング・プロセスが複雑になる。ま
た固定軸レンズでは、偏向フィールドの像が、固定軸回
りを回転する。ここでは、所望の結果を得るためには、
回転の効果、及びこれに関連した印加偏向フィールドの
調整を計算する必要がある。

【００３５】曲線軸が、本発明に従ってビームの偏向に
適用されるときは、装置軸回りの偏向フィールドの回転
は起こらない。ただし像またはビームはそれでも曲線軸
回りを回転する。従って、電子ビームが、像面で像を形
成し、ビームがレンズの軸にあった場合、これは、ある
程度は物体面に対して回転する。このビームが次に曲線
軸で偏向した場合、像はなお像面で回転するが、曲線軸
全体は、ｚ軸及びビームの偏向した中心電子線を含む面
内にある。

【００３６】レンズの可変軸がビームの中心電子線を辿
るという事実により、偏向フィールドと曲線軸ヨーク・
フィールドの印加は直接的になる。曲線軸は垂直面にあ
り、偏向フィールドと可変軸シフト・フィールドは互い
に直交する。ビームが例えばｘ−ｚ面を通る場合、可変
軸補正フィールドはＸ軸に平行で、偏向はＹ軸に平行で
ある。偏向フィールドはヨークの１軸に印加され、曲線
補正はもう一方に適用される（ヨークのコイルは通常Ｘ
−Ｙ面で２つの直交方向にフィールドを印加する）。一
般的に偏向は、ヨークの２つのフィールド軸を含む面以
外の面である。従ってフィールド、よってヨークの各軸
を付勢する電流は、ヨーク軸に対して偏向したビームの
方位角のサインとコサインに従って結合しなければなら
ない。

【００３７】関数Ｒ（ｚ）は、従来知られているよう
に、ある偏向ヨーク構成について電子軌道を計算するこ
とによって求められる。レンズ・フィールドをこの計算
に加える必要さえもない。偏向したビームの中心電子線
は曲線軸レンズ内のレンズによって影響を受けないから
である。レンズ軸フィールドとその導関数は普通はレン
ズのコンピュータ・シミュレーションにより求められ
る。ライン１６７の曲線軸関数Ｙ（ｚ）は次に、レンズ
・フィールドの導関数にＲ（ｚ）を掛けることによって
導くことができる。この関数はそこで、偏向ヨークの各
軸の偏向電流の大きさに比例してスケーリングされ、曲
線軸補正電流が偏向ヨークの直交軸またはこれに代えて
別々の補正ヨークに印加される。

【００３８】図１の例で、１組のヨークにより軸の補正
と偏向の両方が実現される。コントローラのコンピュー
タは、必要な正味のフィールドを生成するため、ヨーク
１５０−１乃至１５０−ｎ、２５０−１乃至２５０−ｎ
のそれぞれのＸコイルとＹコイルの両方に印加される組
み合わせ電流を計算する。

【００３９】ｚ軸に沿って複数のヨークが分布したこの
構成にはまた、複数の分布したコイルのそれぞれの小さ
い電流により、１つのコイルまたは数個のコイルの大き
い電流と同じ偏向が得られるという利点がある。これに
より偏向応答の速度が大きくなるよう、電流を減らした
り、巻き数（及びインダクタンス）を減らしたりするこ
とができる。また比較的小さい分散した偏向ヨークを多
数使用することで、補正フィールドを表す曲線に対する
近似がよくなる。特定の例では、１００ＫｅＶの電子系
を対象に設計されたレンズの全長は、６００ｍｍのｚ軸
に沿い、１３個の軸シフト・コイルが用いられた。

【００４０】収差補正：余分な詳細に立ち入る労は省
き、本発明をわかりやすく説明するため、ここでは、曲
線軸がビーム及びウエハ上に形成される像に与える影響
についても、基本的な特徴はそのままで簡単に説明す
る。図２を参照する。本発明による補正の前後の局所磁
界と電子ビーム軌道の関係が示してある。

【００４１】図の左で、装置軸１０１はｚ軸に沿って伸
びる。右側には、軸シフト・コイル１５０_i及び１５０
_i+1の右手側部分が示してある。コイルの左側は図の範
囲の外側にある。図の中央、短い垂直バー３７５_nは、
レチクル３７５（この図に示した装置の部分の上に位置
する）のｎ番目のサブフィールドを通過した電子のグル
ープの境界を表す。２つの垂直バーの間の水平ライン
は、電子の"スライス"を表し、これは電子が短時間にレ
チクルを同時に通過したときのレチクルのサブフィール
ドを表す。局所磁気レンズ軸１０１_nは、垂直線で表さ
れる。磁気軸は先に述べたようにｎ番目のサブフィール
ドの中央にシフトしているからである。レンズ・フィー
ルドＢ_n（ｘ，ｚ）は、従来技術に従ってヨーク１５０
−１、１５０−ｎによりシフトしたとき、軸１０１_nの
両側の、わずかに曲がった実線により表される。従来技
術の軸シフト・レンズでは、１５０−ｉと１５０−ｉ＋
１の電流は等しく、軸１０１_nは直線で軸１０１に平行
であった。局所磁界軸がビームを辿るようにするため、
ヨーク１５０の電流が変更される。図の例では、ヨーク
１５０_i+1の電流は１５０_iより小さい。これは局所軸を
軸１０１に近付けるためである。２つのヨークの組み合
わせ効果は、図の傾斜した軸１０１_n'及び曲がった破線
により示される。大きさは傾斜したベクトルＢ_n'（ｘ，
ｚ）として示してある。ここでプライムは軸が傾斜した
後のフィールドを示す。

【００４２】この傾斜により収差が付加されることが予
想外に観測されている。局所軸上の正味のフィールド
（すべてのフィールドの組み合わせを意味する）は、こ
こでは図のとおりＸ−Ｙ面に垂直ではないが、サブフィ
ールドを表す電子は引き続きＸ−Ｙ面に平行な面を通
り、よってこれらの電子を含む面は、対称局所軸１０１
_n'に垂直ではなくなる。その結果、局所軸１０１_n回り
の局所フィールドは、従来技術のように、基本的に方位
角上対称ではなくなる。

【００４３】全体の軸シフトと傾斜したヨーク・フィー
ルドのｘ成分は、次式により良好な近似として表すこと
ができる。

【数４】B_x(z_i)=B_a(z_i)-B_b(z_i)=B_a(z_i)-c(z_i)・{δBa(x,
y,z)/δz}_zi

【００４４】ここでＢ_aは軸シフト・フィールド、Ｂ_bは
傾斜したまたは曲がったフィールドである（いずれもｘ
軸に平行）。レンズ・フィールドの傾斜は、図２のｘ位
置のＸ₀でサブフィールド中心には影響を与えないが、
レンズ・フィールドＢ_n（ｘ₁，ｚ_i）及びＢ_n（ｘ₂，
ｚ_i）は、互いに反対の方向に変化する。サブフィール
ド３７５_nの右の電子は、Ｂ_n'（ｘ₂，ｚ_i−δ）により
近似できるフィールドＢ_n'（ｘ₂，ｚ_i）に直面する。同
様に、左の電子はＢ_n'（ｘ₁，ｚ_i＋δ）により近似でき
るフィールドＢ_n'（ｘ₁，ｚ_i）に直面する。

【００４５】当業者には先の説明から明らかなように、
局所軸のＸ−Ｙ面に対するこの傾斜によって、従来の装
置にはない収差が生じる。図２で、ビームの中心電子線
の軌道を表す破線１０１_n'と局所軸１０１_nの間にしき
い角より大きい有限角度αがある。"しきい角"という言
葉は、傾斜の影響が、装置に依存するしきい値を超え、
補正を要する収差をビームに与えるような角度をさして
用いている。局所軸１０１_n'のフィールドに、電子の速
度ベクトルに垂直な、無視できない成分が含まれる場
合、ベクトル式（ベクトルＦ）＝（ベクトルｖ）×（ベ
クトルＢ）には、直線可変軸を有する従来の装置にはな
かった成分が含まれ、曲線軸を使用することによる改良
は、新たな誤差を生じ得る。焦点合わせ操作と偏向のい
ずれも、ビームがｚ軸に平行な場合の状態から変更され
ることになる。

【００４６】前記の説明に照らして、当業者には直観的
に明らかになるように、ここで求められるのは、レンズ
・フィールドの傾斜を補正して、サブフィールド軸１０
１_nに対して局所的に垂直にする補助フィールドであ
る。これは、同じｚ座標で装置のｚ軸１０１に中心を持
ち、ｙ軸に平行で、大きさの異なる電流を同じ方向に流
す２本１組のワイヤーにより達成される。図５に示すと
おり、当業者には明らかなように、同じ極性で（つまり
紙面に対して両方とも内向きまたは両方とも外向き）に
流れる電流からのフィールドは、組み合わせられ、軸１
０１_nに対してある傾斜角で傾斜フィールドを与える。
傾斜軸は必ずしもビームの中心電子線と交わらないが、
補正ワイヤーの組のパラメータを、観測された収差にフ
ィットさせることによって傾斜フィールドの方位角が導
かれる。必要な、２つのワイヤー対（１つの対はｘ軸に
平行、もう１つはｙ軸に平行）を使用して、補助傾斜フ
ィールドを、所望の傾斜フィールド方位角で印加するこ
とができる。

【００４７】ワイヤーはそれぞれ、Ｘ−Ｙ面に均一では
ないフィールドを生成する。この組み合わせは、４つの
軸に関して互いに９０°で、例えば±４５°と±１３５
°で対称である。その結果、この４重補正フィールドか
ら、対称性が同じ収差が生じ、これは、Miklos Szilagy
iによるElectron and Ion Optics、1988 Plenum Pres
s、N．Y．、に述べられているような６極子により補正
する必要がある。

【００４８】補正可能な１８の収差のうち１１、偏向コ
マ半径、偏向コマ長さ、それらと同等なサブフィールド
歪み、及び３つの混合収差またはハイブリッド収差の補
正には、動径勾配（δＢ_z／δｒ）のｚ方向の補正フィ
ールドが必要である。

【００４９】勾配の動径勾配で動径フィールドを生成す
る装置も有効であるが、勾配のこのような勾配の複雑な
共役を生成する装置、つまり６極子、しか知られていな
い。これは４重収差を生成する（よって補正も可能）。

【００５０】図５を参照する。軸シフト・ヨーク・アレ
イ１５０の一部が示してあり、傾斜したワイヤー及び他
の補正要素が追加されている。要素３０−１Ａ、３０−
１Ｂは紙に対して垂直なワイヤーである。電流は、中心
軸から局所軸１０１_nへの径方向で、組み合わせフィー
ルドのｚ成分の勾配を生じるよう選択される。これは必
要な傾斜補正を与えるのに充分な大きさである。多様性
を考慮して、ワイヤーは紙の面に垂直に示してある。図
の装置はその面で動作するからである。図のワイヤー３
０−１Ａ、３０−１Ｂは、励起されて傾斜フィールドＢ
_Tをレンズ・フィールドＢ_Lに印加し、補正されたフィー
ルドＢ_Cが生じる。これはここで、ｎ番目のサブフィー
ルドの中央を通る中心電子線軌道１０１_nに平行に示し
てある。このほか、また別の補正ワイヤー対、可変軸６
極子３０−３、及び４極子３０−４があり、これらによ
り、あらかじめ存在する収差、及び潜在的に傾斜ワイヤ
ーにより生じる新しい収差が補正される。

【００５１】レンズ理論では、X．Zhu、H．Lin、及び
E．MunroによりOptik 61、121（1982）で述べられてい
るように誤差が分類されている。３次理論では、２７の
収差があり、それぞれ複素数で表される。１９の収差は
偏向に依存する。横方向色収差を除いて、これらのうち
１７は、原理的には完全に補正できる。１つの例では１
７の補正要素を使用する。すなわちワイヤー対が１１セ
ット（１セットは４ワイヤーで、２本がｘ軸とｙ軸それ
ぞれに平行）及び６つの６極子である。１９番目の収
差、偏向歪み、はビーム位置決め校正により補正され
る。実際には、装置が異なれば、誤差範囲も異なり、さ
まざまな収差に対する感度も異なる。設計者によって
は、すべての収差の補正は必要ないこと、従ってワイヤ
ー対は１１より少なくてよいことは明らかであろう。他
の設計者には、すべてのワイヤーを最適位置に合わせる
に充分なスペースがなく、最適数より少なくして済ませ
るしかないと思われるかもしれない。

【００５２】補正要素は、レンズや軸シフト・ヨークの
数ではなく装置全体の収差の関数である。各ヨーク１５
０_iに１組の傾斜ワイヤーを付加する必要はなく、必要
な補正要素の数は、２レンズ系で２倍（３レンズ系で３
倍）にはならない。

【００５３】補正要素（例えば２２）は、装置内に都合
のよい形で配置できる。ウエハ５９に届くとき補正され
る限りは、装置内全体を通してビームを補正する必要は
ない。確かに、補正フィールドは、装置の他の部分で、
特にウエハで、収差を抑えるために必要な場合は、局所
軸１０１_n'に対して意図的に非平行にすることもあろ
う。補正電流の大きさと要素の位置は、装置の詳細に大
きく依存し、かなりの幅がある。図１の特定の例では、
２２個のワイヤー対と６つの６極子を使用するのが望ま
しい。補正要素は、装置全長で均等にまたは不均等に離
隔するか、またはレンズその他の基本的な装置要素には
不要な利用可能位置でグループ分けすることができる。

【００５４】装置が設計され、要素の物理的な配置がわ
かれば、当業者には周知の従来の繰り返しプロセスは、
初期の所望の軌道（例えばｎ番目のサブフィールドを通
る）を設定するステップ、この軌道を作るため必要な偏
向を計算するステップ（集束フィールドはすでに第１次
までわかっている）、曲線軌道により生じる収差及び収
差を補正するための傾斜電流を計算するステップ、傾斜
電流を考慮して、解が許容誤差に収束するまで軌道を再
計算するステップ等である。従来のアルゴリズムとプロ
グラムは、このような計算を行うものとして周知であ
り、装置の設計に日常的に用いられる。

【００５５】図６を参照する。同じ極性（つまり両方と
も＋ｙまたは両方とも−ｙ方向）を有する電流で付勢さ
れるワイヤー対３０−１Ａ、３０−１Ｂが示してある。
一般に、２つの直交し交差したワイヤー対３０−１Ａ乃
至３０−１Ｄに、第１、第２、第３、及び第４の電流が
流れる。これは動径勾配を所望の傾斜フィールド方位角
に合わせるためである。ワイヤーの戻り経路からのフィ
ールドは、フィールドの付加ソースである。図の右下、
参照符号６２は３０−１Ａと３０−Ｄの戻りワイヤーを
示す。これらのワイヤーの電流は反対なので、ワイヤー
を近接させ平行にするか、またはツイスト対とすること
によって浮遊フィールドの影響を小さくすることができ
る。更に、参照符号６３で示される磁界も利用できる。
あるいは、戻りワイヤーを、図に示したワイヤーに近接
させ、すべてのフィールドを補正に利用することができ
る。その場合でも、サブフィールドのフィールドは所望
の勾配を生じるが、ｚ方向のフィールドは１／ｚ³の形
で低下する。従ってこの構成には、他のコイルのフィー
ルドとの干渉が少ないという利点がある。

【００５６】言うまでもなく、長いワイヤーからのフィ
ールドは１／ｒに比例する。勾配はワイヤー間距離に比
べて、軸から少し離れた動径距離について線形であるこ
とが確認されている。電流の比は、局所軸１０１_nでは
２つのフィールドが打ち消し合うが、軸からの相応の距
離では、組み合わせられて結果は線形になるように選択
される。

【００５７】図７を参照する。軸１０１から±５０ｍｍ
での１組のワイヤーからの正味のフィールドが示してあ
る。図の例はワイヤーの電流が等しい場合である。この
場合ワイヤーの面に線形フィールド勾配があり、ｚと共
に急激に低下する。他方、図８は電流比が約１．８の場
合で、どの半径についても、ｚの値を変えたとき負フィ
ールドが大きいことをを示す。この効果は、例えばｚ方
向に、図８の負のフィールド・ディプを補正するためセ
ットできるフィールドを印加する電流ループ３０−５を
追加することによって、装置の他のパラメータを調整し
て補正することができる。装置設計者は、先に述べた戻
りワイヤーに関して、負フィールドを大幅に縮小する別
の構成を採用することもできる。

【００５８】当業者には明らかなように、多くの環境
で、困難は増すとしても、磁気手段と同じ結果を得るた
めに静電手段も使用でき、偏向器、補正手段等の用語
は、静電偏向装置及び磁気装置を含む意味で用いられて
いる。

【００５９】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。

【００６０】（１）粒子光学レンズのための曲線軸補正
装置であって、装置軸回りに配置されたフィールド生成
手段を有し、レンズ長を該装置軸に沿って延長し、集束
フィールドを生成して粒子ビームの焦点合わせを行う、
レンズと、上記レンズ内に、上記装置軸に垂直な面にて
それぞれが実質的に均一である１組の軸補正フィールド
を生成する軸シフト手段であって、該軸補正フィールド
の組は、該装置軸に沿った位置の関数として大きさが変
化し、該位置の関数は、上記粒子ビームの中心粒子線の
軌道に依存し、該軸補正フィールドの組のそれぞれは、
大きさが上記集束フィールドの動径成分を打ち消すのに
充分であり、よって上記集束フィールドの可変軸が上記
粒子ビームの中心粒子線の軌道と実質的に一致する手段
と、を含み、軸シフト面で、上記集束フィールドの可変
軸を上記粒子ビームの中心粒子線の軌道に実質的に一致
させるように上記集束フィールドの可変軸を傾斜させる
角度が、補正を要する収差を上記粒子ビームに与えるし
きい値を超える場合に備えて、上記装置は更に少なくと
も１つの傾斜フィールド手段を含み、該手段は、上記装
置軸の両側で且つ上記装置軸に沿った同じ位置に設けら
れて、同じ極性の電流を流して少なくとも１つの傾斜フ
ィールドを印加する、傾斜補正ワイヤーの第１対を含
む、曲線軸補正装置。（２）上記少なくとも１つの傾斜フィールドはそれぞ
れ、動径勾配（δＢ_ｚ／δｒ）のｚ方向の補正フィール
ドを有し、上記装置は更に、上記装置軸回りに配置さ
れ、上記装置軸に沿って追加の補正フィールドを印加し
て上記ｚ方向の補正フィールドを抑制する、少なくとも
１つの補正手段を含む、上記（１）記載の曲線軸補正装
置。（３）上記少なくとも１つの傾斜フィールド手段は、上
記粒子ビームに４重収差を導入し、上記補正装置は更
に、上記４重収差を補正する少なくとも１つの６極子要
素のセットを含む、上記（２）記載の曲線軸補正装置。（４）上記少なくとも１つの傾斜フィールド手段は、上
記装置軸の両側で且つ上記装置軸に沿った同じ位置に設
けられて、同じ極性の電流を流し、上記傾斜補正ワイヤ
ーの第１対と共に、上記動径勾配（δＢ_ｚ／δｒ）のｚ
方向の補正フィールドを印加する傾斜補正ワイヤーの第
２の対を含む、上記（３）記載の曲線軸補正装置。（５）上記少なくとも１つの傾斜フィールド手段は、上
記粒子ビームに４重収差を導入し、上記補正装置は更
に、上記４重収差を補正する少なくとも１つの６極子要
素のセットを含む、上記（１）記載の曲線軸補正装置。（６）上記少なくとも１つの傾斜フィールド手段は、上
記装置軸の両側で且つ上記装置軸に沿った同じ位置に設
けられて、同じ極性の電流を流し、上記傾斜補正ワイヤ
ーの第１対と共に、上記動径勾配（δＢ_ｚ／δｒ）のｚ
方向の補正フィールドを印加する傾斜補正ワイヤーの第
２の対を含む、上記（５）記載の曲線軸補正装置。（７）上記装置は、少なくとも２つの傾斜フィールド手
段と少なくとも２つの６極子を含む、上位（３）記載の
曲線軸補正装置。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が実現される可変軸レンズ電子ビーム装
置の図である。

【図２】レンズ・フィールドの異空間配向、及び粒子ビ
ームの曲線軌道を示す図である。

【図３】レンズの軸束密度、及び軌道または曲線軸によ
り変調されたレンズ・フィールド導関数、及び光学系で
有益であり代表的な軌道を示す電子光学レンズの断面図
である。

【図４】従来技術に従った可変軸レンズ電子ビーム装置
の図である。

【図５】曲線軸により生じる収差を補正する補正要素を
示すレンズの断面図である。

【図６】本発明に従った２つの傾斜補正ワイヤー対の図
である。

【図７】非偏向ビームと偏向ビームについてワイヤー対
の軸フィールド分布と動径フィールド分布を示す図であ
る。

【図８】非偏向ビームと偏向ビームについてワイヤー対
の軸フィールド分布と動径フィールド分布を示す図であ
る。

【符号の説明】

５、７、５５、５７偏向器１１磁気補正ヨーク１３上磁極片１４、１９下磁極片１６ターゲット・ホルダ１７ターゲット・ステッパ１８レッグ２０ターゲット・ハンドラ・アーム４１、５３励起コイル４３、４５磁気偏向ヨーク４９、５１磁極片５０照射レンズ５９ウエハ６０専用コントローラ６０' コントローラ６１、６３電源６５、６７、７０、７９信号ジェネレータ６９補正コイル７１、７３動的焦点補正コイル１００磁気レンズ１０１物理軸２００可変軸界浸レンズ２７５開口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ポール・フランシス・ペトリックアメリカ合衆国10509、ニューヨーク州ブリュースター、イベス・ファーム、ブラドリイ・コート（番地なし) (56)参考文献特開昭60−10721（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−105953（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 37/153 H01J 37/141

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】粒子光学レンズのための曲線軸補正装置で
あって、装置軸回りに配置されたフィールド生成手段を有し、レ
ンズ長を該装置軸に沿って延長し、集束フィールドを生
成して粒子ビームの焦点合わせを行う、レンズと、上記レンズ内に、上記装置軸に垂直な面にてそれぞれが
実質的に均一である１組の軸補正フィールドを生成する
軸シフト手段であって、該軸補正フィールドの組は、該
装置軸に沿った位置の関数として大きさが変化し、該位
置の関数は、上記粒子ビームの中心粒子線の軌道に依存
し、該軸補正フィールドの組のそれぞれは、大きさが上
記集束フィールドの動径成分を打ち消すのに充分であ
り、よって上記集束フィールドの可変軸が上記粒子ビー
ムの中心粒子線の軌道と実質的に一致する手段と、を含
み、軸シフト面で、上記集束フィールドの可変軸を上記粒子
ビームの中心粒子線の軌道に実質的に一致させるように
上記集束フィールドの可変軸を傾斜させる角度が、補正
を要する収差を上記粒子ビームに与えるしきい値を超え
る場合に備えて、上記装置は更に少なくとも１つの傾斜
フィールド手段を含み、該手段は、上記装置軸の両側で
且つ上記装置軸に沿った同じ位置に設けられて、同じ極
性の電流を流して少なくとも１つの傾斜フィールドを印
加する、傾斜補正ワイヤーの第１対を含む、曲線軸補正装置。
【請求項２】上記少なくとも１つの傾斜フィールドはそ
れぞれ、動径勾配（δＢ _ｚ／δｒ）のｚ方向の補正フィ
ールドを有し、上記装置は更に、上記装置軸回りに配置
され、上記装置軸に沿って追加の補正フィールドを印加
して上記ｚ方向の補正フィールドを抑制する、少なくと
も１つの補正手段を含む、請求項１記載の曲線軸補正装置。
【請求項３】上記少なくとも１つの傾斜フィールド手段
は、上記粒子ビームに４重収差を導入し、上記補正装置
は更に、上記４重収差を補正する少なくとも１つの６極
子要素のセットを含む、請求項２記載の曲線軸補正装置。
【請求項４】上記少なくとも１つの傾斜フィールド手段
は、上記装置軸の両側で且つ上記装置軸に沿った同じ位
置に設けられて、同じ極性の電流を流し、上記傾斜補正
ワイヤーの第１対と共に、上記動径勾配（δＢ _ｚ／δ
ｒ）のｚ方向の補正フィールドを印加する傾斜補正ワイ
ヤーの第２の対を含む、請求項３記載の曲線軸補正装置。
【請求項５】上記少なくとも１つの傾斜フィールド手段
は、上記粒子ビームに４重収差を導入し、上記補正装置
は更に、上記４重収差を補正する少なくとも１つの６極
子要素のセットを含む、請求項１記載の曲線軸補正装置。
【請求項６】上記少なくとも１つの傾斜フィールド手段
は、上記装置軸の両側で且つ上記装置軸に沿った同じ位
置に設けられて、同じ極性の電流を流し、上記傾斜補正
ワイヤーの第１対と共に、上記動径勾配（δＢ _ｚ／δ
ｒ）のｚ方向の補正フィールドを印加する傾斜補正ワイ
ヤーの第２の対を含む、請求項５記載の曲線軸補正装置。
【請求項７】上記装置は、少なくとも２つの傾斜フィー
ルド手段と少なくとも２つの６極子を含む、請求項３記
載の曲線軸補正装置。