JPH10106467A - 電子レンズおよび無回転レンズ系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 荷電粒子線露光装置における焦点調節の際
に、像の回転や倍率変化が生じない電子レンズおよび無
回転レンズ系の提供。 【解決手段】 電磁レンズ１は、主レンズ１ａと、補助
レンズ１ｂ，１ｃと、主レンズ１ａの光軸をｚ軸とした
ときに、補助レンズ１ｂ，１ｃによって形成されるポテ
ンシャル場が主レンズ１ａが光軸上に形成するポテンシ
ャル場φ（ｚ）の１階微分｛ｄφ（ｚ）／ｄｚ｝に比例
するように補助レンズ１ｂ，１ｃを制御する制御装置１
１とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路等
のリソグラフィーに用いられる荷電粒子線露光装置の電
子レンズおよび無回転レンズ系に関する。

【０００２】

【従来の技術】荷電粒子線露光装置等に用いられる従来
の電子光学系では、荷電粒子線が照射される試料面の位
置が変化した場合には、対物レンズである電磁レンズの
励磁を変化させたり対物レンズの焦点補正レンズの励磁
を変えたりする等の焦点距離調整により対応している。
図５は電磁レンズの励磁を変化させたときの結像を定性
的に説明する図であり、（ｂ）は（ａ）より電磁レンズ
の励磁を大きくした場合を示す。７は電磁レンズ５の物
面側の像であり、図５（ａ）では電磁レンズ５により像
８ａが像面側に結像される。ここで、ｈ１は電磁レンズ
５の主面と像７との距離を、ｈ２は電磁レンズ５の主面
と像８ａとの距離を示しており、レンズの公式より倍率
はｈ２／ｈ１となる。一方、図５（ｂ）の場合には電磁
レンズ５の励磁を大きくしているため、電磁レンズ５の
主面と像８ｂとの距離ｈ３はｈ２＞ｈ３であって、この
ときの倍率ｈ３／ｈ１は図３（ａ）の場合（ｈ２／ｈ
１）より小となる。また、像８ａ，８ｂの回転は電磁レ
ンズ５の軸上磁場の積分値に比例しており、図５（ｂ）
に示す電磁レンズ５の方が磁場の強さが大きいので積分
値が大きくなり、像８ｂの方が像８ａより回転角が大き
い。すなわち、電磁レンズ１の励磁を変えると、像の倍
率および回転角が変化する。

【０００３】従来の荷電粒子線露光装置では、投影され
るフィールドサイズはせいぜい数μｍ程度であり、対物
レンズの励磁を変えて焦点調節を行う際の倍率誤差が１
％で、回転誤差が１０ｍｒａｄであったとしても、それ
らによって生じるフィールドサイズ誤差は数１０ｎｍ程
度であって許容誤差範囲内であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近で
は、荷電粒子線露光装置の高スループット化を図るため
に、一度に露光できるフィールドサイズを従来の数μｍ
から数１００μｍ程度に大きくすることが検討されつつ
ある。このようにフィールドサイズが大きくなった場
合、将来要求されるであろう線幅精度をも考慮すると、
上述した倍率誤差，回転誤差は従来より１００〜１００
０倍も厳しいものとなる。そのため、上述したような従
来の焦点調節方法ではこの要求を満足することができな
いという問題点があった。

【０００５】本発明の目的は、荷電粒子線露光装置にお
ける焦点調節の際に、像の回転や倍率変化が生じない電
子レンズおよび無回転レンズ系を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による電子レンズ
は従来の電子レンズを主レンズとし、それに補助レンズ
を加えて成る。そして、主レンズのポテンシャル場に補
助レンズのポテンシャル場を重ね合わせることによって
主レンズのポテンシャル場を光軸方向に移動させ、主レ
ンズの主面位置を光軸方向に移動する。

【０００７】主レンズが光軸（ｚ軸）上に作るポテンシ
ャル場をφ（ｚ）としたとき、式（１）に示すようなφ
（ｚ）の１階微分ｄφ（ｚ）／ｄｚに比例する場を補助
レンズのポテンシャル場とする。

【数１】−｛ｄφ（ｚ）／ｄｚ｝・Δｚ …（１） 主レンズおよび補助レンズのポテンシャル場を重ね合わ
せたポテンシャル場は次式（２）で表され、

【数２】 φ（ｚ）−｛ｄφ（ｚ）／ｄｚ｝・Δｚ …（２） この式はφ（ｚ−Δｚ）と近似することができる。ポテ
ンシャル場φ（ｚ−Δｚ）はφ（ｚ）の場をｚ軸正方向
にΔｚだけ移動したものであり、ｚ軸正方向をレンズか
ら像点側に向う方向とすれば、主レンズの主面は像点側
にΔｚ移動したことになる。

【０００８】なお、上述した主レンズの主面の移動は、
Δｚに関する高次の項、

【数３】 （１／２）・｛ｄ²φ（ｚ）／ｄｚ²｝・Δｚ²， （１／６）・｛ｄ³φ（ｚ）／ｄｚ³｝×Δｚ³， … を加えることによってより精度良く行うことができる。
なお、｛ｄ²φ（ｚ）／ｄｚ²｝，｛ｄ³φ（ｚ）／ｄ
ｚ³｝はφ（ｚ）の２階および３階微分である。

【０００９】このような原理による本発明の実施の形態
を図２，４に対応付けて説明する。 （１）図２に対応付けて説明すると、請求項１の発明
は、荷電粒子線露光装置等に用いられる電子レンズに適
用され、主レンズ１ａと、補助レンズ１ｂ，１ｃと、主
レンズ１ａの光軸をｚ軸としたときに、補助レンズ１
ｂ，１ｃによって形成されるポテンシャル場が主レンズ
１ａが光軸上に形成するポテンシャル場φ（ｚ）の１階
微分｛ｄφ（ｚ）／ｄｚ｝に比例するように補助レンズ
１ｂ，１ｃを制御する制御装置１１とを備えて上述の目
的を達成する。 （２）図４に対応付けて説明すると、請求項２の発明
は、荷電粒子線露光装置等に用いられ、複数の電磁レン
ズ２０，２１から成る無回転レンズ系に適用され、複数
の電磁レンズ２０，２１は、それぞれ主レンズ２００
ａ，２１０ａおよび補助レンズ（２００ｂ，２００
ｃ），（２１０ｂ，２１０ｃ）から成り、主レンズ２０
０ａ，２１０ａの光軸をｚ軸としたときに、各主レンズ
２００ａ，２１０ａに対応する補助レンズ（２００ｂ，
２００ｃ），（２１０ｂ，２１０ｃ）によって形成され
る磁場が、それぞれ対応する主レンズ２００ａ，２１０
ａの光軸上磁場Ｂz（ｚ）の１階微分｛ｄＢz（ｚ）／ｄ
ｚ｝に比例するように各補助レンズ（２００ｂ，２００
ｃ），（２１０ｂ，２１０ｃ）を制御する制御装置１５
を備えて上述の目的を達成する。 （３）請求項３の発明は、請求項２に記載の無回転レン
ズ系において、一対の電磁レンズ２０，２１に含まれる
一対の主レンズが対称磁気ダブレットを構成する。 （４）請求項４の発明は、請求項２または３に記載の無
回転レンズ系において、制御装置１５は、一対の電磁レ
ンズ２０，２１の焦点距離をそれぞれ変える際に、主レ
ンズ２００ａ，２１０ａおよび補助レンズ（２００ｂ，
２００ｃ），（２１０ｂ，２１０ｃ）の各々の励磁電流
の大きさが同一割合で変化するように制御する。

【００１０】（１）請求項１の発明では、補助レンズ１
ｂ，１ｃのポテンシャル場を加えることによって主レン
ズ１ａのポテンシャル場を光軸方向に移動する。その移
動量は、補助レンズ１ｂ，１ｃのポテンシャル場の大き
さを変化させることにより任意に変えることができる。 （２）請求項２および３の発明では、電磁レンズ２０，
２１の主面は、それぞれの補助レンズ（２００ｂ，２０
０ｃ），（２１０ｂ，２１０ｃ）の形成する磁場により
光軸方向に移動する。このとき、補助レンズ（２００
ｂ，２００ｃ），（２１０ｂ，２１０ｃ）の磁場を加え
ても、像は回転しない。 （３）請求項４の発明では、主レンズ２００ａ，２１０
ａおよび補助レンズ（２００ｂ，２００ｃ），（２１０
ｂ，２１０ｃ）の各々の励磁電流の大きさを同一割合で
変化させるため、像の回転および倍率の変化が生じな
い。

【００１１】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が発明の実施の形態に限定されるものではない。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図１〜４を参照して本発明
の実施の形態を説明する。 −第１の実施の形態− 図１は本発明の電子レンズの原理を電磁レンズに適用し
た場合を説明する図であり、（ａ）および（ｂ）は電磁
レンズによる結像を示す図で、（ｃ），（ｄ）はそれぞ
れ（ａ），（ｂ）の場合の電磁レンズの磁場を説明する
図である。図１（ａ）に示すように電磁レンズ１は主レ
ンズ１ａと補助レンズ１ｂ，１ｃとからなり、電磁レン
ズ１の磁場は主レンズ１ａおよび補助レンズ１ｂ，１ｃ
の磁場を重ね合わせたものである。図１（ａ）では、補
助レンズ１ｂ，１ｃは励磁電流＝０であって電磁レンズ
１の場は主レンズ１ａの場のみからなり、７を電磁レン
ズ１の主面（すなわち主レンズ１ａの主面）からｈ１の
距離にある物面側の像とすると、主面から距離ｈ２の位
置に像１８ａを結像する。一方、図１（ｂ）の場合に
は、主レンズ１ａの励磁は図１（ａ）と同様であるが、
補助レンズ１ｂ，１ｃには後述するような磁場を与え
る。このとき、電磁レンズ１の主面位置は図１（ａ）の
場合に比べてΔｚだけ上方（ｚ軸に関して負方向）に移
動し、像１８ｂの光軸方向位置は図１（ａ）に比べてΔ
ｈだけ上方に結像される。また、電磁レンズ１の主面と
像７および像１８ｂとの距離はそれぞれｈ４，ｈ５であ
る。

【００１３】図１（ｃ），１（ｄ）は電磁レンズ１の主
面の移動および焦点距離の変更を説明する図であり、横
軸は磁場の大きさ、縦軸はｚ軸である。図１（ｃ）の
２，３は主面の移動を行う際の主レンズおよび補助レン
ズの軸上磁場分布を概念的に示す図である。図１（ｃ）
の分布３で示した補助レンズ１ｂ，１ｃによる磁場Ｂ２
（ｚ）は、分布２で示した主レンズ１ａの軸上磁場をＢ
z（ｚ）とすると、次式（３）で表される。

【数４】 Ｂ２（ｚ）＝−｛ｄＢz（ｚ）／ｄｚ｝・（−Δｚ） …（３） ここで、ｄＢz（ｚ）／ｄｚはＢz（ｚ）の１階微分であ
る。−Δｚは電磁レンズ１の主面の移動距離であり、マ
イナス符号は移動がｚ軸の負方向であることを示してい
る。図１（ａ）の場合には、上述したように補助レンズ
１ｂ，１ｃは励磁電流＝０であるので、電磁レンズ１の
軸上磁場分布は図１（ｃ）の主レンズ１ａの軸上磁場分
布２となる。一方、図１（ｄ）に示す４は分布２と分布
３とを重ね合わせたときの軸上磁場分布であり、この軸
上磁場分布４は次式（４）となり、

【数５】 Ｂz（ｚ）＋Ｂ２（ｚ）＝Ｂz（ｚ）＋｛ｄＢz（ｚ）／ｄｚ｝・Δｚ…（４） 上述したポテンシャル場φ（ｚ）の場合と同様に、Ｂz
（ｚ＋Δｚ）と近似できる。すなわち、図１（ｄ）に示
す電磁レンズ１の軸上磁場分布４は図１（ａ）の電磁レ
ンズ１（すなわち主レンズ１ａ）の軸上磁場分布２と同
一形状をしており、補助レンズ１ｂ，１ｃを用いて式
（３）で示す磁場Ｂ２（ｚ）を加えることによって電磁
レンズ１の主面がｚ軸負方向にΔｚだけ移動する。

【００１４】さらに、分布４で示される状態から、主レ
ンズ１ａと補助レンズ１ｂ，１ｃとの間の電流の大きさ
の比を一定に保ったままそれぞれの励磁電流を大きくす
る。このとき、図１（ｄ）に示すように、分布４は主面
位置を一定に保ったまま分布５のように変化する。この
ことは電磁レンズ１の焦点距離を変化させる（短くす
る）ことを意味し、図１（ａ），１（ｂ）に示すように
主面と像１８ａ、１８ｂとの距離がｈ２からｈ５（ｈ２
＞ｈ５）へと変化する。

【００１５】例えば、像１８ａが結像されるウエハ（不
図示）の位置がΔｈだけ図示上方（−ｚ方向）にずれた
場合には、電磁レンズ１の主面をΔｚ上方へ移動すると
ともに、ウエハ上に像１８ｂが結像されるように補助レ
ンズ１ｂ，１ｃの励磁電流を変えて焦点距離を変化させ
る。このとき、倍率が変化しない条件は

【数６】ｈ１：ｈ４＝ｈ２：ｈ５ …（５） である。さらに、図１（ｂ）より

【数７】ｈ１＋ｈ２＝ｈ４＋ｈ５＋Δｈ …（６） ｈ５＋Δｈ＝ｈ２＋Δｚ …（７） であるから、

【数８】 ｈ５＝（ｈ１＋ｈ２−Δｈ）・（ｈ２／（ｈ１＋ｈ２）） …（８） ｈ４＝ｈ１・ｈ５／ｈ２ …（９） Δｚ＝（ｈ１＋ｈ２−Δｈ）・（ｈ１／（ｈ１＋ｈ２）） …（１０） となる。

【００１６】よって、ウエハがΔｈだけ上方に移動した
場合には、式（３）におけるΔｚを式（１０）のように
設定し、ｈ４およびｈ５が式（８），（９）を満たすよ
うに主レンズ１ａおよび補助レンズ１ｂ，１ｃの励磁電
流を同じ割合で変化させれば像点が図示上方にΔｈだけ
移動するとともに、倍率が変化しない。このように、式
（３）のような磁場を与える補助レンズ１ｂ，１ｃを設
けることによって、電磁レンズ１の主面の光軸方向移動
と焦点距離の変更とを独立に制御することができる。そ
して、本実施の形態の電磁レンズ１では、従来のように
電磁レンズ１の焦点距離を変えるだけでなく、電磁レン
ズ１の主面位置も変えて焦点調節をしているため、像の
倍率を一定に保つことができる。

【００１７】なお、式（３）で表される補助レンズ１
ｂ，１ｃの磁場Ｂ２（ｚ）による像の回転は、回転角を
θとすれば次式（１１）で与えられる。

【数９】 ここで、ｚ１，ｚ２はそれぞれ物点，像点のｚ座標であ
り、ｋは比例定数である。よって、像７（物点ｚ１）お
よび像１８ｂ（像点ｚ２）が図１（ｃ）に示す分布２の
外側、すなわちＢz（ｚ）＝０となる領域にある限りθ
＝０となる。すなわち、補助レンズ１ｂ，１ｃによって
式（３）で表される磁場を付け加えても、それによって
像の回転が生じることはない。よって、図１（ａ）の状
態から図１（ｂ）の状態へと電磁レンズ１の励磁を変化
させても、像の回転の変化は主レンズ１ａの励磁変化に
のみ依存し、補助レンズ１ｂ，１ｃの磁場による回転は
生じない。ただし、像７，像１８ｂのいずれかがＢz
（ｚ）≠０なる領域にある場合には、像の回転が生じ
る。

【００１８】図２は上述した主レンズ１ａおよび補助レ
ンズ１ｂ，１ｃの制御を説明するブロック図であり、１
０ａ、１０ｂ、１０ｃはそれぞれ主レンズ１ａおよび補
助レンズ１ｂ，１ｃを駆動するドライバである。１２は
像点の移動量であるΔｈが入力される入力装置であり、
このΔｈは制御装置１１へ送られる。制御装置１１はΔ
ｈに基づいて上述したようなΔｚ，ｈ４，ｈ５を算出す
るとともに、これらの算出値に基づきドライバ１０ａ〜
１０ｃを制御して電磁レンズ１の主面の移動および焦点
距離の変更を行う。

【００１９】−第２の実施の形態− 図３は本発明の電子レンズの第２の実施の形態を説明す
る図であり、対称磁気ダブレット（Symmetric Magnetic
Doublet，以下ではＳＭＤと略す）光学系に適用した例
を示す。２４はマスク、２５はウエハ、２０および２１
は互いにＳＭＤ対称性を有する電磁レンズであり、電磁
レンズ２０，２１は図示しないが図１（ａ）の電磁レン
ズ１と同様にそれぞれ主レンズおよび補助レンズから成
る。図示上方から荷電粒子線がマスク２４に照射され、
マスク２４を通過した荷電粒子線が電磁レンズ２０，２
１によりウエハ２５上に投影されることによってマスク
２４に形成されたパターンがウエハ２５に投影される。

【００２０】まず、ＳＭＤ対称性について説明する。こ
こで、図３（ａ）に示すように光軸をｚ軸とし、点２６
をｚ軸の原点とする。図３（ａ）の状態では補助レンズ
は励磁せず、電磁レンズ２０，２１の磁場はそれぞれ主
レンズの磁場によって形成される。そして、電磁レンズ
２０，２１が互いにＳＭＤ対称性を有する場合には、電
磁レンズ２１の軸上磁場をＢ４z（ｚ）としたとき、電
磁レンズ２０の軸上磁場Ｂ３z（ｚ）は次式（１２）

【数１０】 Ｂ３z（ｚ）＝−（１／ｎ）・Ｂ４z（−ｚ／ｎ） …（１２） で表される。ｎは任意の実数であり、このときのＳＭＤ
光学系の倍率は１／ｎである。電磁レンズ２１の焦点距
離をｆ１とするとＳＭＤ対称性から電磁レンズ２０の焦
点距離はｎ・ｆ１となり、マスク２４，電磁レンズ２０
および２１，ウエハ２５の配置はそれぞれ原点２６に関
して図３（ａ）に示すような関係にある。すなわち、電
磁レンズ２０はマスク−ウエハ間を、

【数１１】（ｎ・ｆ１）：（ｎ・ｆ１＋２ｆ１） に内分する位置に設けられ、電磁レンズ２１は

【数１２】ｆ１：（２ｎ・ｆ１＋ｆ１） に内分する位置に設けられる。

【００２１】次いで、電磁レンズ２０，２１の動作を説
明する。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すＳＭＤ光学系
においてウエハ２５の位置が上方（ｚ軸の負方向）にΔ
ｈずれた場合を示す。この場合には、電磁レンズ２０，
２１が図３（ｂ）の符号２０ｄ，２１ｄで示す状態（主
面位置、焦点距離）となるように、電磁レンズ２０，２
１を構成する主レンズおよび補助レンズの励磁が調整さ
れる。状態２０ｄ，２１ｄでは、電磁レンズ２０ｄ，２
１ｄはｚ軸上の点２７を原点として互いにＳＭＤ対称性
を有しており、焦点距離はそれぞれｎ・ｆ２，ｆ２であ
る。このとき、ｆ２は次式（１３）のようになる。

【数１３】 ｆ２＝ｆ１−Δｈ／２（ｎ＋１） …（１３）

【００２２】ここで、電磁レンズ２０，２１を構成する
主レンズおよび補助レンズの励磁の調整方法について説
明する。図３（ａ）に示す状態では、各補助レンズは励
磁されず、電磁レンズ２０および２１の主レンズの軸上
磁場をそれぞれ上述したＢ３z（ｚ），Ｂ４z（ｚ）とす
る。このＢ３z（ｚ），Ｂ４z（ｚ）の間には、点２６を
原点として（１２）式で表されるＳＭＤ条件が成り立っ
ている。一方、図３（ｂ）の状態では、点２７を原点と
するｚ'軸に関して電磁レンズ２０，２１がＳＭＤ条件
を満足している。そのため、電磁レンズ２０の状態２０
ｃへの変化は、電磁レンズ２０の主面位置をｚ'軸にお
いて原点２７方向（すなわち、ｚ'軸の正方向）にΔｚ1
＝ｎΔｈ／２（ｎ＋１）だけ移動することを意味する。
一方、電磁レンズ２１の状態２１ｃへの変化は、電磁レ
ンズ２１の主面位置をｚ'軸において原点２７方向（す
なわち、ｚ'軸の負方向）にΔｚ2＝Δｈ／２（ｎ＋１）
だけ移動することを意味する。

【００２３】よって、状態２０ｃ，２１ｃでは電磁レン
ズ２０，２１の軸上磁場が式（１４），（１５）に示す
Ｂ５z（ｚ'），Ｂ６z（ｚ'）となるように励磁する。

【数１４】 Ｂ５z（ｚ'）＝Ｂ３z（ｚ'）−｛ｄＢ３z（ｚ'）／ｄｚ'｝・Δｚ1 …（１４） Ｂ６z（ｚ'）＝Ｂ４z（ｚ'）＋｛ｄＢ４z（ｚ'）／ｄｚ'｝・Δｚ2 …（１５） 式（１４），（１５）において、第１項は主レンズの磁
場であり、第２項は補助レンズの磁場である。第１の実
施の形態で説明したように、式（１５）は次式（１６）
のように近似できる。

【数１５】 Ｂ６z（ｚ'）＝Ｂ４z（ｚ'＋Δｚ2） …（１６） 一方、主レンズ同士はＳＭＤ条件を満足しているので、

【数１６】 Ｂ３z（ｚ'）＝−（１／ｎ）Ｂ４z（−ｚ'／ｎ） …（１７） が成立し、 ｄＢ３z（ｚ'）／ｄｚ'＝−（１／ｎ）｛ｄＢ４z（−ｚ'／ｎ）／ｄｚ'｝ ＝（１／ｎ）²｛ｄＢ４z（ｕ）／ｄｕ｝…（１８） である。ただし、ｕ＝−ｚ'／ｎとした。式（１７），
（１８）およびΔｚ1＝ｎΔｚ2であることを用いると、
式（１４）のＢ５z（ｚ'）は次式（１９）のように変形
できる。

【数１７】 Ｂ５z（ｚ'）＝−（１／ｎ）［Ｂ４z（ｕ）＋｛ｄＢ４z（ｕ）／ｄｕ｝Δｚ2］ ＝−（１／ｎ）Ｂ４z（ｕ＋Δｚ2） ＝−（１／ｎ）Ｂ４z｛（−ｚ'／ｎ）＋Δｚ2｝ ＝−（１／ｎ）Ｂ６z（−ｚ'／ｎ） …（１９） すなわち、電磁レンズ２０，２１の磁場が状態２０ｃ，
２１ｃに変化しても、原点２７に関してＳＭＤ条件が成
立していることが分かる。

【００２４】次に、状態２０ｃ，２１ｃにある電磁レン
ズ２０，２１の主レンズの電流と補助レンズの電流の比
を一定に保ったまま、すなわち、ｆ２＝ｆ１−Δｈとな
るように主レンズおよび補助レンズの励磁電流をそれぞ
れα倍（αは任意の実数）して、電磁レンズ２０，２１
を状態２０ｃ，２１ｃから焦点距離がそれぞれｎ×ｆ
２，ｆ２の状態２０ｄ，２１ｄへ変化させる。この場
合、励磁電流をそれぞれα倍しているので、状態２０
ｄ，２１ｄの電磁レンズ２０，２１はＳＭＤ対称性が保
たれる。このようにして、ＳＭＤ対称性を有する電磁レ
ンズ２０，２１は、同様にＳＭＤ対称性を有する状態２
０ｄ，２１ｄに調整される。

【００２５】図４は電磁レンズ２０，２１の制御を説明
するブロック図であり、図２と同様の図である。図４に
おいて、２００ａは電磁レンズ２０の主レンズであって
２００ｂ，２００ｃが補助レンズであり、同様に２１０
ａは電磁レンズ２１の主レンズであって２１０ｂ，２１
０ｃが補助レンズである。１３ａ〜１３ｃはレンズ２０
０ａ〜２００ｃのドライバ、１４ａ〜１４ｃはレンズ２
１０ａ〜２１０ｃのドライバ、１５は制御装置、１６は
入力装置であり、それぞれ図２の対応する要素と同様の
動作を行うので、ここでは説明を省略する。

【００２６】上述した実施の形態では電磁レンズ２０，
２１がＳＭＤ対称性を有する場合について説明したが、
電磁レンズ２０および２１のＡＴ数（アンペア・ターン
数）が等しく電流の向きが互いに逆向きである無回転レ
ンズ系であれば同様のことが成り立つ。すなわち、
（ａ）無回転レンズ系の電磁レンズ２０，２１をそれぞ
れ主レンズおよび補助レンズで構成し、補助レンズの磁
場を主レンズの光軸上磁場の光軸方向の１階微分に比例
する場とすることにより、電磁レンズ２０，２１の主面
位置を移動させ、（ｂ）かつ、電磁レンズ２０，２１の
主レンズおよび補助レンズの励磁電流の大きさを同じ割
合で変化させることにより、像の回転および倍率を一定
に保ったまま像点の位置を変えることができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、補助レンズにより主レンズが光軸上に形成する
ポテンシャル場φ（ｚ）の１階微分｛ｄφ（ｚ）／ｄ
ｚ｝に比例するポテンシャル場を加えることによって電
子レンズの主面位置を変えることができるので、像の倍
率を変化させることなく像点を光軸方向に移動すること
ができる。その結果、フィールドサイズを大きくするこ
とができるため、荷電粒子線露光装置の高スループット
化を図れる。さらに、請求項２〜４の発明によれば、主
レンズの光軸上磁場Ｂz（ｚ）の１階微分｛ｄＢz（ｚ）
／ｄｚ｝に比例する磁場を補助レンズで形成することに
より、無回転レンズ系を構成する電磁レンズの主面を移
動することができるため、像の倍率変化や回転を生じる
ことなく像点を光軸方向に移動することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電磁レンズの動作を説明する図であり、（ａ）
および（ｂ）は電磁レンズによる結像を示し、（ｃ）お
よび（ｄ）は磁場の分布を示す。

【図２】電磁レンズ１の制御を説明するブロック図。

【図３】ＳＭＤ光学系を説明する図。

【図４】電磁レンズ２０，２１の制御を説明するブロッ
ク図。

【図５】電磁レンズの励磁を変化させた場合を説明する
図であり、（ｂ）は（ａ）より励磁が大きい場合を示
す。

【符号の説明】

１，２０，２１ 電磁レンズ １ａ，２００ａ，２１０ａ 主レンズ １ｂ，１ｃ，２００ｂ，２００ｃ，２１０ｂ，２１０ｃ
補助レンズ ２〜５ 軸上磁場分布 １１，１５ 制御装置 ２４ マスク ２５ ウエハ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷電粒子線露光装置等に用いられる電子
   レンズにおいて、 主レンズと、 補助レンズと、 前記主レンズの光軸をｚ軸としたときに、前記補助レン
   ズによって形成されるポテンシャル場が前記主レンズが
   光軸上に形成するポテンシャル場φ（ｚ）の１階微分
   ｛ｄφ（ｚ）／ｄｚ｝に比例するように前記補助レンズ
   を制御する制御装置とを備えることを特徴とする電子レ
   ンズ。
2. 【請求項２】 荷電粒子線露光装置等に用いられ、複数
   の電磁レンズから成る無回転レンズ系において、 前記複数の電磁レンズの少なくとも一対の電磁レンズ
   は、それぞれ主レンズおよび補助レンズから成り、前記
   主レンズの光軸をｚ軸としたときに、前記各主レンズに
   対応する補助レンズによって形成される磁場が、それぞ
   れ対応する主レンズの光軸上磁場Ｂz（ｚ）の１階微分
   ｛ｄＢz（ｚ）／ｄｚ｝に比例するように前記各補助レ
   ンズを制御する制御装置を備えることを特徴とする無回
   転レンズ系。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の無回転レンズ系におい
   て、 前記一対の電磁レンズに含まれる一対の主レンズが対称
   磁気ダブレットを構成することを特徴とする無回転レン
   ズ系。
4. 【請求項４】 請求項２または３に記載の無回転レンズ
   系において、 前記制御装置は、前記一対の電磁レンズの焦点距離をそ
   れぞれ変える際に、前記主レンズおよび補助レンズの各
   々の励磁電流の大きさが同一割合で変化するように制御
   することを特徴とする無回転レンズ系。