KR20020020231A - 입자광학 부품 및 입자광학 부품을 구비한 시스템 - Google Patents

Abstract

하전 입자들의 빔에 대해 자기 편향장을 제공하는 자기렌즈 장치에 제공되는데, 이 장치는, 조립체의 대칭축(19)에 대해 거의 회전 대칭을 가지며, 자기장을 가로지르는 빔에 대해 광축을 갖는 초점 렌즈(7)로서 작용하는 상기한 자기장을 제공하는 초점 렌즈 장치(17)를 구비하고, 초점 렌즈 장치(17)에 의해 제공된 자기장 위에 중첩가능하며, 빔에 작용하여 광축이 조립체의 대칭축(19)에 평행하게 편이될 수 있도록 하는 교정 자기장을 제공하는 축 편이 장치(31, 33)를 구비하며, 축 편이 장치(29)가, 대칭축에 대해 동심을 이루어 배치되고 도전성을 갖지 않으며 높은 투자율을 갖는 재료로 제조된 축방향으로 이격된 복수의 링(55)으로 구성된 제 1 세트(53)를 구비하고, 적어도 한 개의 축 편이 코일(31, 33)에는 교정 자기장을 제공하기 위한 복수의 도전체 권선이 설치되며, 축 편이 코일(31, 33)의 도전체 권선은 제 1 링 세트(53)의 복수의 링(55) 중에서 적어도 한 개의 링 주위에 감겨 있다.

Description

입자광학 부품 및 입자광학 부품을 구비한 시스템{PARTICLE-OPTICAL COMPONENT AND SYSTEM COMPRISING A PARTICLE-OPTICAL COMPONENT}

본 발명은, 하전 입자들의 빔에 대한 상을 형성하거나 이 빔을 편향시키는입자광학(particle-optical) 부품에 관한 것이다. 더구나, 본 발명은 이와 같은 입자광학 부품을 구비한 시스템에 관한 것이다.

특히, 본 발명은, 그것의 광축이 장치의 기하학적 대칭축에 대해 편이(shift)될 수 있는 자기렌즈 장치에 관한 것이다. 더구나, 본 발명은, 특히, 하전 입자들의 빔을 사용하여 마스크 상에 정의된 패턴을 입자 감지 기판 상에 전사하는 투사 시스템, 특히 전자빔 투사 리소그래피 시스템에 관한 것이다.

더구나, 본 발명은, 특히 전자현미경 시스템에 관한 것이다.

초점거리 f를 갖는 렌즈와 같이, 일정한 에너지를 갖는 하전 입자에 작용하는 자기렌즈 구조가 종래 기술에 공지되어 있다. 즉, 이와 같은 자기렌즈를 사용하여, 평행한 입자 빔을 거리 f 만큼 렌즈에서 떨어져 놓인 상 평면에 초점을 맞출 수 있다. 자기렌즈의 대칭축의 중심을 통과하는 빔의 광속의 상 형성 품질은 비교적 양호하다. 그러나, 상을 형성하려는 빔의 광속이 중심을 벗어나 자기렌즈를 통과하면, 상 평면에의 상 형성은 특수한 실용적인 응용분야에 대해 너무 큰 수차를 발생하게 된다.

E. Goto 등의 논문 'MOL(Moving Objective Lens)', Optik 48(1997), page 255 et seq.에는, 렌즈의 광축이 중심을 벗어난 입자 빔과 일치하도록, 교정(corrective) 자기장을 사용하여 렌즈의 대칭축으로부터 렌즈의 광축을 편이시키는 기술이 제시되어 있다.

미국 특허 제4,376,249호에는, E. Goto에 의해 제안된 것과 같은 렌즈의 구체적인 구현예가 개시되어 있으며, 이 특허에서는 이것을 '가변 축 렌즈'로 부른다. 이 특허에 개시된 자기렌즈는, 렌즈의 기하학적 대칭축에 대해 서로 축방향으로 이격되며 대칭축을 반경방향의 안쪽에서 마주보는 2개의 자극 단부(pole ends)를 구비한다. 이들 자극 단부의 반경방향의 내측에는, 광축이 대칭축으로부터 멀어져 편이될 수 있도록 자기장을 발생하는 자석 구조가 각각 배치되어 있다. 이와 관련된 코일들의 길이와 직경은, 이들 코일이 대칭축을 따라 렌즈의 자기장의 축방향 성분의 1차 도함수에 비례하는 크기를 갖는 자기장을 대칭축에 가로질러 발생하도록 하는 치수를 갖는다.

그러나, 특정한 응용분야에 대해, 미국 특허 4,376,249에 공지된 종래의 조립체는 필요한 정밀도를 제공하지 않는다는 것이 밝혀졌다.

유럽 특허 출원 공개명세서 제0 969 326 A2호에는, 전자 투사 시스템을 사용하여 마스크 상에 정의된 패턴을 방사선 감지 기판에 전사하는 리소그래피 장치가 개시되어 있는데, 이 특허의 전체 내용은 본 명세서에 참조용으로 편입되어진다. 이를 위해, 마스크는 윤곽이 뚜렷한 빔 단면을 갖는 전자빔을 사용하여 스트라이프(stripe) 형태로 주사되며, 산란되지 않은 채 마스크를 통과한 빔의 일부분은 마찬가지로 스트라이프 형태로 기판 위에 상이 형성된다. 충분한 노출 품질을 확보하기 위해서는, 빔 단면이 마스크 평면에 충분한 정밀도를 갖고 정의되어야 한다. 그렇지 않은 경우에는, 기판이 특정한 지점에서 덜 노출되거나 과노출된다.

이러한 점에서 종래 기술의 장치는 개량이 필요하다는 것이 밝혀졌다.

결국, 본 발명의 목적은, 향상된 정밀도로 장치의 대칭축에 대해 편이된 하전 입자들의 빔을 조작할 수 있는 자기렌즈 장치를 제공함에 있다.

특히, 본 발명의 목적은, 장치의 광축이 그것의 대칭축으로부터 편이될 수 있는 자기렌즈 장치를 제공함에 있다.

더구나, 본 발명의 목적은, 하전 입자 빔을 빔 방향에서 측방향으로 편이시키고, 및/또는 측방향으로 편이된 빔을 조작하는 편향장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 하전 입자들의 빔을 사용하여 마스크 상에 정의된 패턴을 방사선 감지 기판에 전사하는 투사 시스템을 제공함에 있다.

더구나, 본 발명의 또 다른 목적은, 시료를 전자현미경적으로 검사하는 전자현미경 시스템을 제공함에 있다.

도 1은 본 발명에 따른 편향장치의 구조와 그것을 통해 연장되는 광 빔 경로를 개략적으로 나타낸 것이고,

도 2는 도 1에 도시된 편향장치 내부에 포함된 자기렌즈 장치를 개략적으로 나타낸 것이며,

도 3a, 도 3b 및 도 3c는 도 2에 도시된 축 편이 장치의 서로 다른 형태의 코일들을 나타낸 것이고,

도 4a, 도 4b 및 도 4c는 페라이트 링의 외주부 주위에 감긴 도 2에 도시된 축 편이 코일의 도전성 권선의 배치를 나타낸 것이며,

도 5는 도 1에 도시된 편향장치의 초점 렌즈에 의해 발생된 자기장의 축방향 성분의 장 세기 분포를 예시한 그래프이고,

도 6은 도 1의 편향장치의 다수의 코일을 구동하는 기능도를 나타낸 것이며,

도 7은 빔 정형 개구의 조사에 대한 예시를 포함하는 도 1에 도시된 편향장치를 개략적으로 나타낸 것이고,

도 8은 도 1의 자기렌즈들 사이에 배치된 빔 편이 장치를 상세히 도시한 것이며,

도 9는 본 발명에 따른 편향장치의 또 다른 실시예의 구조와 이를 통해 연장되는 광 빔 경로를 개략적으로 예시한 것이고,

도 10은 본 발명에 따른 편향장치의 다른 실시예를 그 내부에 일체화한 전자 현미경의 구조를 개략적으로 도시한 것이며,

도 11은 마찬가지로 본 발명에 따른 편향장치의 또 다른 실시예를 그 내부에 일체화한 전자 현미경을 개략적으로 도시한 것이고,

도 12는 마찬가지로 본 발명에 따른 편향장치의 실시예를 그 내부에 집적한 또 다른 전자 현미경을 나타낸 것이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1: 편향장치 3: 렌즈 쌍

5, 7: 자기렌즈 11: 빔 정형 개구

15: 마스크 18: 코일

25: 편향장치 29: 축 편이 장치

31, 33: 편향 코일 37: 무비점수차 코일

45: 동적 초점 코일 59: 제 1 링 세트

65: 제 2 링 세트

본원의 제 1 발명에 따르면, 본 발명은, 빔 단면이 장치의 물체 평면으로부터 상 평면으로 전사되고, 빔 방향으로의 투사시에, 물체 평면과 상 평면에 있는 빔 단면이 빔 방향을 가로질러 서로에 대해 편이가능하도록 설치된, 하전 입자들의 빔에 대한 편향장치에 관한 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해, 편향장치는 2개의 자기렌즈를 갖는 자기렌즈 쌍을 구비한다. 이 2개의 자기렌즈는, 시준렌즈로도 불리는 제 1 렌즈의 전방 초점 평면에 배치된 물체의 상이 무한대에서 형성되도록 서로에 대해 배치된다. 투사렌즈로도 불리는 제 2 렌즈는, 그것의 전방 초점 평면이 제 1 자기렌즈의 후방 초점 평면과 일치하도록 배치된다. 따라서, 제 2 자기렌즈는 제 1 자기렌즈에 의해 평행광으로 변환된 빔의 초점을 그것의 후방 초점 평면에 맞추게 되는데, 이에 따라 후방 초점 평면은 렌즈 쌍에 대한 상 평면에 해당하게 된다. 자기렌즈 쌍의 배율은 각각 제 1 자기렌즈와 제 2 자기렌즈의 초점 거리 f1 및 f2의 관계에서 얻어진다. 더구나, 물체 평면과 상 평면 사이의 거리는 2개의 초점 거리 f1과 f2의 합의 2배에 해당한다.

2개의 자기렌즈는, 제 1 자기렌즈의 초점 길이의 2배에 해당하는 거리만큼 물체 평면으로부터 떨어지고 제 2 가지렌즈의 초점 길이의 2배에 해당하는 거리만큼 상 평면으로부터 떨어진 대칭면에 대해 "대칭"을 이룬다. 2개의 자기렌즈는, 엄격한 수학적 의미에서는 대칭면에 대해 대칭이 아니지만, 배율을 고려대상에 넣으면서, 렌즈들을 통과하는 빔 경로와 관련해서는 대칭을 이룬다. 예를 들면, 렌즈의 크기는 그것의 초점 거리에 비례한다. 한편으로, 코일들을 통과하는 전류 및/또는 자기장은 크기가 동일하며, 특히 이들 전류는 반대방향으로 향하는 자기장을 발생하는데, 이에 따라 이것은 "반대칭 렌즈 쌍(antisymmetrical doublet)"으로 불린다.

본 발명에 따르면, 빔 편이 장치에 입사된 빔이 원래의 빔 방향에 평행하게 편이되어 빔 편이 장치로부터 출사되도록 하는 자기장을 제공하는 빔 편이 장치가 제 1 자기렌즈와 제 2 자기렌즈 사이에 배치된다.

이와 같은 빔 편이 장치는, 수학적인 의미에서 렌즈 쌍의 대칭면에 대해 대칭으로 배치되는 것이 바람직하며, 이때 빔 편이 장치의 부품들은 이와 같은 대칭면에 대해 유사한 기하학적 대칭성을 갖는다. 빔 편이 장치가 렌즈 쌍의 대칭면의 영역에 유리하게 배치될 때, 렌즈 쌍이 대칭면에 크로스오버점(crossover point)을갖기 때문에, 렌즈 쌍을 통과하는 모든 부분적인 빔에 거의 동일한 측방향의 편이가 부여된다.

대칭면의 영역에 배치된 빔 편이 장치로 인해, 자기렌즈 쌍은 자기렌즈의 (기하학적) 대칭축으로부터 편이된 빔을 조작할 수 있다. 예를 들면, 대칭축으로부터 편이되어 빔 편이 장치에 입사되는 빔이 대칭축으로 복귀되거나, 대칭축 상에서 빔 편이 장치에 입사된 빔이 대칭축으로부터 편이되고 빔 편이 장치로부터 출사되어 렌즈 쌍의 제 2 렌즈에 의해 상이 더 형성되거나, 빔 편이 장치에 입사된 편이된 빔이 다시 동일하거나 다른 편이량을 갖고 빔 편이 장치로부터 출사될 수 있다.

예를 들어, 빔이 대칭축으로부터 편이되어 편향장치로부터 출사되고 가능한한 수차가 없이 제 2 렌즈에 의해 상이 형성되는 것을 원하는 경우에, 상기한 제 2 초점 렌즈가 바람직하게는 종래기술에서 '가동 대물렌즈(moving objective lens)' 또는 '가변 축 렌즈'로 불리는 특성을 나타낸다. 특히, 제 2 자기렌즈는, 렌즈 쌍의 자기렌즈에 의해 발생된 초점 자기장 위에 중첩될 수 있는 교정 자기장을 제공하는 축 편이 장치를 구비한다. 중첩된 자기장은, 대칭축으로부터 편이되어 자기렌즈에 입사된 빔에 작용하여, 초점 자기렌즈의 광축이 마찬가지로 그것의 대칭축에 평행하게 편이되도록 한다.

렌즈 쌍이 대칭축으로부터 편이되어 편향장치에 입사되는 빔도 조작하기를 원하는 경우에는, 렌즈 쌍의 제 1 렌즈가 마찬가지로 이와 같은 축 편이 장치를 구비하는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 편향장치는, 하전 입자들의 빔을 사용하여 마스크 상에 정의된 패턴을 방사선 감기 기판에 전사하는 투사 시스템의 일부분을 구성한다. 이와 같은 투사 시스템은, 하전 입자들의 방사원과, 입자 빔의 단면을 정형하는 빔 정형 개구(beam shaping aperture)와, 마스크 위에 빔 정형 개구의 상을 형성하는 제 1 입자광학 상 형성 장치와, 기판 위에 마스크의 상을 형성하는 제 2 입자광학 상 형성 장치를 구비한다. 바람직하게는, 제 1 입자광학 상 형성수단은 본 발명에 따른 편향장치를 구비하고, 빔 정형 개구는 물체 평면에 놓이며, 마스크는 자기렌즈 쌍의 상 평면에 놓인다. 이와 같은 구성은, 빔 정형 개구에 의해 정의된 빔 단면에, 가장자리의 날카로움(edge sharpness)의 증가, 즉 빔 단면 내부의 높은 입자 강도로부터 빔 단면 밖에서 근본적으로 제로값을 갖는 입자 강도로의 가파른 전이를 제공할 수 있도록 한다.

더구나, 전자 현미경 시스템, 특히 주사 전자 현미경(scanning electron microscope: SEM) 및 투과 전자 현미경(transmission electron microscope: TEM)에 편향장치가 사용되는 것이 바람직하다. 주사 전자 현미경에서는, 전자 발생원에서 방출된 전자가 초점 조립체에 의해 시료 홀더 상에 장착된 시료에 초점이 맞추어지고, 시료에 초점이 맞추어진 전자의 상호작용으로 인해 시료에서 방출된 전자는 검출기에 의해 검출된다. 이때, 편향장치는 초점 조립체의 일부분을 구성하며, 전자빔에 의해 주사된 큰 면적, 즉 큰 관측가능한 상 필드(filed)가 제공되면서, 전자 빔이 정확히 시료에 초점이 맞추어질 수 있도록 한다.

투과 전자 현미경은, 시료 홀더 상에 장착된 시료의 대면적 조사를 위한 전자 발생원 이외에, 시료에서 방출된 투과 전자들의 상이 렌즈장치에 의해 그 위에형성되도록 하는 위치 감지 검출기를 구비한다. 이와 같은 경우에, 편향장치는 렌즈장치의 일부분을 구성하며, 대면적을 갖는 임의의 부분 필드의 시료로부터 방출된 전자들이 높은 상 형성 품질을 갖고 위치 감지 검출기에 상이 형성될 수 있도록 한다.

본원의 제 2 발명에 따르면, 본 발명은, 종래기술에서 '가동 대물 렌즈' 또는 '가변 축 렌즈'로 불리는 자기렌즈 장치에 관한 것이다. 이와 같은 자기렌즈장치는, 특히, 장치의 대칭축에 대해 거의 회전 대칭을 이루는 자기장을 제공하는 초점 렌즈장치를 구비하고, 상기 자기장은 상기 자기장을 통과하는 빔에 대해 광축을 갖는 초점 렌즈로 작용하며, 상기 자기렌즈 장치는, 바람직하게는, 초점 렌즈장치에 의해 제공된 자기장 위에 중첩가능하고 광축이 장치의 대칭축에 평행하게 편이될 수 있도록 빔에 작용하는 교정 자기장을 발생하는 축 편이 장치를 더 구비한다. 그 결과, 렌즈의 중심을 입사하는 입자 빔에 대한 것과 동일한 초점 작용이, 렌즈의 (기하학적) 대칭축으로부터 편이되어 렌즈에 입사하는 입자 빔에 가해지므로, 렌즈장치에의 중심을 벗어난 입사에 기인한 수차가 크게 억제된다.

본 발명에 따르면, 교정 자기장은, 초점 렌즈장치의 자기장 내부에 놓인 복수의 도전성 권선을 구비한 축 편이 코일에 의해 제공된다. 이와 관련하여, 축 편이가 시간의 항목으로 변화할 때 시간에 따라 변하는 교정 자기장이 초점 렌즈장치의 초점 자기장과 간섭하지 않는 것이 필수적이다. 이것은, 거의 도전성을 갖지 않으며 높은 투자율을 갖는 재질로 제조된 축방향으로 이격된 복수의 링의 제 1 세트가 대칭축과 동심을 이루면서 초점장치의 자기장 내부에 놓이도록 함으로써 달성된다. 상기한 재료의 투자율 μ_r은 바람직하게는 10보다 크고, 특히 100보다 크며, 더욱 바람직하게는 1000보다 크다, 이 재료의 전기저항은 바람직하게는 10³Ω/cm보다 크고, 더 바람직하게는 10⁶Ω/cm보다 크며, 보다 바람직하게는 10¹⁰Ω/cm보다 크다.

바람직하게는, 제 1 세트의 링들은 거의 동일한 직경을 가지며, 바람직하게는 동일한 거리만큼 서로 이격된다.

높은 투자율을 갖는 재료로 구성된 링들의 세트는, 초점 렌즈장치의 초점 자기장이 고품질로 입자 빔에 의해 가로지르는 위치에 있는 링 내부에 제공되도록 하는 정도로 반경방향 및 축방향의 대칭을 갖는 자기장 성분에 투과성을 갖는다. 축 편이 코일의 도전성 권선은 각각의 경우에 복수의 링으로 이루어진 세트의 한 개의 링 또는 복수의 링 주위에 감기고, 이때 높은 투자율은 마찬가지로 제한된 전류가 축 편이 코일을 통과하도록 하면서 충분한 크기를 갖는 교정 자기장을 제공하는데 기여한다.

바람직하게는, 축 편이 코일의 도전성 권선은 2개 또는 3개 또는 그 이상의 링 주위에 감긴다.

교정 자기장은, 바람직하게는 대칭축에 가로질러 향하는 자기 쌍극자 장에 해당하며, 대칭축을 가로지르는 그것의 성분은, 대칭축에 평행한 초점 렌즈장치의 자기장 성분의 1차 도함수에 대략 비례하는 장 세기 분포를 대칭축을 따라 갖는다. 이와 같은, 교정 자기장의 장 세기 분포는 링과 축 편이 코일이 치수를 적절히 선정함으로써 달성될 수 있다.

바람직하게는, 초점 렌즈장치는, 반경방향으로 대칭축을 향하는 2개의 축방향으로 이격된 자극 단부를 구비한다. 각각의 자극 단부에 결합된 것은, 이 자극 단부 내부에 반경방향으로 놓인 적어도 1개의 축 편이 코일이다. 바람직하게는, 한 개의 축 편이 코일이 각각의 자극 단부와 결합된다.

바람직하게는, 거의 도전성을 갖지 않으며 높은 투자율을 갖는 재질로 제조된 복수의 링의 제 2 세트가 복수의 링의 제 1 세트의 링들의 반경방향의 외부에 설치된다. 이들 복수의 링의 제 2 세트의 링들은 마찬가지로 대칭축에 대해 동심원을 이루면서 배치되며, 서로 축방향으로 이격된다. 제 2 세트의 링들은, 축 편이 코일에 의해 발생된 교정 자기장을 외부로부터 차단하여, 이 교정 자기장이 초점 렌즈장치에 거의 영향을 미치지 않도록 하는 역할을 한다. 이에 따라, 특히, 축 편이 코일에 의해 발생된 자기장이 초점 렌즈장치에 와전류를 일으키는 것이 방지된다. 복수의 링으로 이루어진 제 2 세트의 링들은 제 1 세트의 링의 링들과 동일하거나 유사한 재질로 제조된다.

자기렌즈 장치는, 바람직하게는 수차를 교정하는 무비점수차 코일(stigmator coil)을 구비하고, 이 무비점수차 코일의 도전성 권선은 마찬가지로 바람직하게는 제 1 세트의 링의 링들 위에 감긴다. 무비점수차 코일은, 초점 렌즈장치에 미치는 그것의 영향이 마찬가지로 바람직하게는 무비점수차 코일의 반경방향의 외부에 놓인 제 2 세트의 링의 링들에 의해 줄어드는 자기 4극자 장(magnetic quadrupole field)을 제공한다.

더구나, 자기렌즈 장치는, 대칭축 주위에 감기는 권선을 포함하는 동적 초점 코일들을 구비한다. 이들 권선은 바람직하게는, 무비점수차 코일의 도전성 권선의 반경방향의 안쪽에, 및/또는 제 1 세트의 링의 링들의 반경방향의 안쪽에 놓인다.

자기렌즈 장치는, 바람직하게는 하전 입자들의 빔을 사용하여 마스크 상에 정의된 패턴를 입자 감지 기판에 전사하는 투사 시스템이나. 전자 현미경 시스템에 사용된다.

이하, 본 발명을 예시적인 실시예와 첨부도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 편향장치(1)를 나타낸 것이다. 이 장치는, 그 각각이 100 keV의 에너지를 갖는 전자에 대해 180 mm의 초점 거리 f를 지닌 2개의 자기렌즈(5, 7)를 갖는 자기렌즈 쌍(3)을 구비한다. 자기렌즈 쌍(3)은, 렌즈 쌍(3)의 물체 평면(9)에 배치된 빔 정형 개구(11)의 상을 렌즈 쌍(3)의 상 평면(13)에 배치된 마스크(15) 위에 형성하는 역할을 한다. 빔 정형 개구(11)는 마스크(15) 위에 뚜렷하게 윤곽이 그려진 조사된 필드(16)를 정의한다. 자기렌즈(5, 7) 각각은, 그 각각이 초점 거리 f를 갖는 초점 자기장을 제공하기 위해 코일(18)과 자극편(pole piece)들(17)을 구비한다. 이들 자극의 구경 직경은 60 mm이고, 자극편의 간극은 40 mm이다.

자기렌즈(5, 7)는 2f의 거리만큼 서로 떨어져 배치되며, 렌즈 쌍(3)의 대칭축(19)에 대해 대칭적으로 둘러싸면서 배치된다. 빔 정형 개구(11)의 중심은 마찬가지로 대칭축(19) 위에 놓인다.

렌즈(5, 7)에 의해 발생된 자기장의 대칭축(19) 방향으로 향하는 축방향 성분 B_z의 장 세기 분포를 도 5에 임의의 단위로 나타내었다. 장 세기 분포는, 렌즈 쌍을 통과하는 빔에 대해 크로스오버점(23)이 렌즈 쌍(3)의 대칭면(21)에 형성되도록 하는 분포를 갖는다(반대칭 렌즈 쌍).

대칭면(21)의 영역에는, 렌즈 5의 중심을 통과하는 전자빔을 크기 M 만큼 대칭축(19)으로부터 측방향으로 편이시키는 편향장치(25)가 더 설치된다. 이에 따라, 편향장치(25)에 의해 크기 M 만큼 대칭축(19)으로부터 편이된 입자 빔(27)은, 크기 M 만큼 대칭축(19)으로부터의 편이를 유지한 상태로 렌즈쌍(3)의 렌즈 7에 중심을 벗어나 입사되어, 크기 M 만큼 마찬가지로 편이된 마스크(15) 상에 부딪친다. 그러나, 이 빔(27)은 그럼에도 불구하고 렌즈 7에 의해 상 평면(13) 상에 초점이 맞추어진다. 이와 같은 목적을 위해 필요한 자기장은, 교정 자기장이 코일(18)과 자극편(17)에 의해 주어진 렌즈 7의 초점 자기장에 중첩된다는 점에서 제공되며, 이때 상기한 교정 자기장은 축 편이 장치(29)에 의해 발생된다. 축 편이 장치(29)는, 그 각각이 렌즈 7의 자극편(17)의 단부들(35)의 반경방향의 안쪽에 배치된 2개의 편향 코일(31, 33)을 구비하고, 상기한 단부들은 대칭축(19)에 대해 반경방향의 안쪽으로 배치된다.

편향 코일(31, 33)은, 대칭축(19)을 가로질러 향하며, 렌즈 7에 의해 발생된 자기장의 도 5에 도시된 축방향 성분의 1차 도함수에 비례하는 크기를 갖는 자기장을 제공한다. 교정 자기장의 이와 같은 장 세기 분포는, 편향 코일(33, 35)의 기하구조의 적절한 선택에 의해 달성된다.

교정 자기장은 빔 편이 장치에 의해 발생된 축 편이량 M에 더 비례하며, 축 편이의 방향으로 향한다.

더구나, 렌즈(5, 7)의 각각은, 렌즈(5, 7)의 비점수차를 각각 교정하는 무비점수차 코일(37) 이외에, 렌즈(5, 7)의 상 필드 곡률의 초점이상을 각각 교정하는 동적 초점 코일(39)을 구비한다.

빔 편이 장치(25)는, 대칭면(21)에 대해 대칭을 이루는 2개의 편향 코일(41, 43) 이외에, 대칭면(21)에 놓인 또 다른 동적 초점 코일(45)을 구비한다.

상기한 편향 코일 31, 33, 41 및 43의 가능한 권취 구조를 도 3에 개략적으로 도시하였다. 도 3a는 토로이덜(toroidal) 코일로서의 권취 구조를 나타낸 것이고, 도 3b는 새들(saddle) 코일로서의 구조를 나타낸 것이며, 도 3c는 복합 새들 코일로서의 구조를 나타낸 것이다.

도 2에서 알 수 있는 것과 같이, 동일한 직경을 갖는 9개의 페라이트 링으로 이루어진 적층체(49)는, 렌즈 7의 자극들(17)의 자극 단부들(35)의 반경방향의 안쪽에 등간격으로 배치된다. 9개의 페라이트 링(51)으로 구성된 적층체(49)의 반경방향의 안쪽에는, 마찬가지로 동일한 직경을 갖는 유사한 9개의 페라이트 링(55)으로 구성된 또 다른 적층체(53)가 설치된다. 내부 세트(53)의 페라이트 링들(55)은 28 mm의 내부 반경 Ri와 32 mm의 외부 반경 Ra를 갖는다.

편향 코일(31, 33)의 각각은 내부 적층체(53)의 각각의 3개의 축방향의 최외측 페라이트 링들(55) 주위에 감기는 한편, 무비점수차 코일(37)은, 축방향에서 보았을 때, 적층체(53)의 중앙 페라이트 링(55)의 주위에 감긴다. 동적 초점 코일(39)은 페라이트 링들(55)의 내부 적층체(53)의 반경방향의 안쪽에 놓인다. 코일(31, 33)의 축방향의 중심의 각각은 23 mm의 축방향 거리 s 만큼 렌즈(7)의 대칭축(56)으로부터 이격되며, 각각의 코일(31, 33)의 축방향 거리는 마찬가지로 24 mm이다.

페라이트 링(55)의 주면 방향으로의 편향 코일(31, 33)의 권선의 분포는 도 4로부터 알 수 있다.

도 4a는 y-방향을 향하는 자기 쌍극자 장 B_y를 발생하는 역할을 하는 권선을 나타낸 것이고, 도 4b는 그것에 수직하게 향하는 쌍극자 장 B_x를 발생하는 역할을 하는 권선을 나타낸 것이다. 도 4c는 페라이트 링(55) 위에 있는 도 4a 및 도 4b에 도시된 권선의 조합을 나타낸 것이다.

2개의 렌즈 5 및 7을 가능한한 대칭적으로 구성하기 위해서는, 렌즈 7에 대해 위에서 설명하였지만 도면에는 도시하지 않은 9개의 페라이트 링으로 이루어진 2개의 적층체가 마찬가지로 렌즈 5의 자극 단부들(35)의 반경방향의 안쪽에 설치된다. 그러나, 2개의 적층체 중에서 반경방향으로 안쪽의 적층체에는 편향 코일(31, 33)이 감기지 않는다. 단지, 축방향에서 보았을 때, 렌즈 5의 무비점수차 코일(37)이 렌즈 5의 반경방향의 안쪽에 있는 적층체의 중앙 페라이트 링에 감긴다.

빔 편이 장치(25)의 코일 41 및 43의 배치를 도 8에 상세히 도시하였다. 빔 편이 장치(25)는, 축방향으로 등간격으로 배치되고 대칭면(21)에 대해 대칭을 이루면서 배치된 동일한 직경을 갖는 17개의 페라이트 링(61)의 세트(59)를 구비한다. 각각의 페라이트 링(61)의 반경방향의 바깥에는, 페라이트 링들의 제 2 세트(65)의 더 큰 직경을 갖는 페라이트 링(63)이 배치된다. 편향 코일 41 및 43은 반경방향의 안쪽에 있는 세트(59)의 페라이트 링들(61)에 감기는데, 이때 도 3a 내지 도 3c에 도시된 권선 배치가 다시 사용 가능하다. 주면 방향으로의 페라이트 링들(61) 주위에 있는 권선의 분포는, 마찬가지로 도 4에 도시된 구조에 해당한다. 이 편향 코일(41, 43)의 권선은, 축방향의 외부 방향에서 보았을 때, 2번째 내지 6번째 페라이트 링의 주위에 감긴다.

이들 페라이트 링(61)의 적층체(59)의 반경방향의 안쪽에는 또 다른 교정 코일(45)이 배치된다.

도 6은 도 1에 도시된 편향 장치(1)의 개별적인 코일을 구동하는 기능도를 나타낸 것이다. 렌즈 쌍(3)의 렌즈(5, 7)의 코일(18)은 정전류에 의해 구동되어, 렌즈들(5, 7) 각각이 전자에 대해 180 mm의 초점 거리 f를 제공한다. 대칭축(19)으로부터 전자빔의 편향 M을 얻기 위해, 빔 편이 장치(25)의 편향 코일(41, 43)이 편향 M에 비례하는 비례 성분(61)을 갖는 전류에 의해 구동된다. 이와 같은 경우에 비례 상수는 Cd1 및 Cd2로 불린다.

빔(27)의 편이 M에 대응하여 렌즈 7의 광축의 편이를 일으키기 위해, 렌즈 7의 코일(31, 33)이 비례 성분(61)을 갖는 전류에 의해 마찬가지로 구동되며, 이때 대응하는 비례 상수는 Cd3와 Cd4로 표시된다. 왜곡 오류를 피하기 위해, 편향 코일 41, 43, 31 및 33에 의해 공급된 전류는 3차 방정식 성분(63)을 더 포함한다.

무비점수차 코일(37) 뿐만 아니라, 교정 코일(35, 45)에 공급된 전류는 편향 M으로부터 2차 방정식의 의존성(65)을 나타내는데, 이때 각각의 비례 상수는 Cf1, Cs1, Cf2, Cs2 및 Cs3로 표시된다.

이 구조의 기하구조가 제조시에 이상적으로 관측되는 경우에, 비례 상수 Cd1, Cd2, Cd3 및 Cd4 사이의 관계는 관계식 ｜Cd1/Cd2｜ = ｜Cd3/Cd4｜ = 1을 만족하는 것이 바람직하다.

도 7은, 초점 렌즈(5, 7)의 렌즈 쌍(3)에 의해 조사된 필드(16)로서 마스크(15) 위에 상이 형성되는 빔 정형 개구(11)에 대한 조사 시스템(69)을 개략적으로 나타낸 것이다. 상 형성 시스템(69)은, 전자총(71)과, 전자총(71)에서 방출된 전자를 빔 정형 개구가 조사되도록 이 빔 정형 개구(11)로 향하게 하는 초점 자기렌즈(73)를 구비한다.

렌즈 쌍(3), 빔 편이 장치(25) 및 축 편이 장치(29)의 전술한 배치에 따라, 빔 정령 개구(11)의 상이 매우 적은 왜곡을 가지면서 마스크(15) 위의 조사된 필드(16) 상에 형성될 수 있으며, 조사된 필드(16)가 대칭축(19)으로부터 편이될 수 있다. 조사된 필드(16)의 가장자리에서 0.2 ㎛의 가장자리 기울기(20% 내지 80%의 강도 증가)가 얻어질 수 있다. 특히, 조사 빔(25, 27)은 필드 정형 개구(11)와 마스크(15) 모두를 직각으로 통과한다(텔레센트리시티(telecentricity)).

링 세트 49, 53, 59 및 65는 예를 들면 다음과 같이 제조될 수 있다:

먼저, 동일한 내경 및 외경과 동일한 축방향 높이를 갖는 원하는 수의 페라이트 링이 제조된다. 그후, 페라이트 링들과 동일한 직경을 갖고 동일한 축방향 길이를 갖는 대응하는 수의 세라믹 링들이 제조된다. 이들 페라이트 링과 세라믹 링을 교대로 적층체로 조립한다. 세라믹 링들에 사용되는 재료는 높은 비저항과 1에 가까운 투자율을 갖는 것이 유리하다. 예를 들면, Macor의 상품명으로 코닝사에 의해 시판되는 글래스 세라믹 재료가 사용될 수 있다.

이하에서는, 도 1 내지 도 8에 도시된 편향장치의 변형예를 설명한다. 구조와 가능에서 서로 대응하는 구성요소는 도 1 내지 도 8에서 사용된 것과 동일한 도면부호로 표시한다. 그러나, 이들을 구별하기 위해, 추가적인 문자를 덧붙인다. 예시를 위해, 상기한 발명내용 전체를 참조한다.

도 9는 초점 자기렌즈들 5b 및 7b로 구성된 자기렌즈 쌍(3b)을 나타낸 것이다. 이 렌즈 쌍(3b)은, 렌즈 쌍(3b)의 물체 평면(9b)에 놓인 마스크(15b)의 상을 렌즈 쌍의 상 평면(13b)에 놓인 반도체 웨이퍼(75) 위에 형성한다. 이와 같은 상 형성을 달성하기 위해, 전자 빔이 마스크(15b)로 향하는데, 이를 위해, 예를 들면 빔 정형 개구를 사용하여 마스크(15b) 상에 윤곽이 뚜렷한 필드를 조사하는 도 1에 도시된 장치가 사용될 수 있다. 조사된 필드를 마스크(15b) 전체에 걸쳐 균일하게 스트라이프 형태로 움직이기 위해, 전자 빔이 대칭축(19)에 대해 편향된다. 도 9에는 3가지 서로 다른 편향 위치 M에 대한 조사된 필드의 중앙 빔의 광 빔 경로가 도시되어 있다.

렌즈 쌍(3b)은 웨이퍼(75) 위에 크기가 1:4의 비율만큼 줄어든 마스크(15b)의 상을 제공한다. 이를 위해, 2개의 렌즈(5b, 7b)는 렌즈 쌍(3b)의 대칭면(21b)에 대해 '대칭을 이룬다'. 이와 같은 대칭성은 엄격한 기하학적 의미에서 이해되는 것이 아니라, 1:4의 크기 축소를 고려하여 이해되어야 하는데, 이때 2개의 렌즈(5b, 7b)의 크기 관계 이외에 대칭면(21b)으로부터 이들의 거리도 마찬가지로 1:4의 비율을 갖는다.

더구나, 도 9에 도시된 광 빔 경로에서 빔의 안내를 지원하기 위해 2개의 렌즈(5b, 7b) 사이에 2개의 편향장치(74)가 설치된다.

더욱이, 렌즈 쌍(3b)의 크로스오버점에 형성되는 위치인 대칭면(21b)에 개구 차단부(76)가 설치되어, 마스크에 의해 거의 산란되지 않은 전자들만이 마스크(15b)로부터 웨이퍼(75)에 부딪치게 된다. 이에 따라, 마스크(15b) 상에 산란 구조로서 제공된 패턴들이 웨이퍼로 전사된다.

크기 M 만큼 대칭축(19b)으로부터 편이된 전자빔이 렌즈 5b로 입사할 때, 상기한 렌즈는 2개의 축 편이 코일(31b, 33b)을 갖는 축 편이장치(29b)를 구비하므로, 렌즈 5b의 광축이 대칭면(19b)으로부터 편이되어, 렌즈 5b를 통과할 때 조사된 필드의 중심 빔이 렌즈 5b의 광축과 일치하게 된다. 그 결과, 조사된 필드의 부분 빔들에 대한 렌즈(5b)의 초점형성 효과가 유지되는 한편, 대칭축(19b)으로부터 빔의 편이에 기인한 수차가 억제된다.

렌즈 쌍(3b)의 크기를 축소시키는 상 형성으로 인해, 마스크 평면(15b)에서 크기 M 만큼 대칭축(19b)으로부터 편향된 빔이 편향도 M:4를 갖고 웨이퍼(75) 상에 부딪친다. 이에 따라, 빔은 렌즈 쌍(7b)의 렌즈 7b의 중심을 통과하지 않게 되며, 대칭축(19b)으로부터 렌즈 7b의 광축을 편이시켜 이 광축이 빔의 편향된 광속의 중심 빔과 일치시키기 위해, 이 렌즈(7b)도 마찬가지로 2개의 축 편이 코일(31b,33b)을 갖는 축 편이장치(29b)를 구비한다.

도 10은 주사 전자 현미경으로 동작하는 전자 현미경 시스템(81)을 도시한 것이다. 이 시스템은, 검사하고자 하는 시료 표면(87)의 영역이 현미경(81)의 주 축(19c)에 대해 중심이 놓이도록 시료 표면(87)을 갖는 시료(85)를 수납하는 시료 홀더(83)를 구비한다. 전자 발생원(89)은, 전자 발생원(89)의 크기 축소된 상이 산란된 전자 개구(95)의 평면에 형성되도록, 개구(91)에 의해 정의되고 렌즈(93)에 의해 초점이 맞추어진 발산하는 전자 빔(90)을 방출한다. 전자 발생원의 크기 축소된 상이 자기렌즈 쌍(3c)에 의해 시료 표면(87)에 형성되어, 시료 표면(87)의 가능한한 작은 스폿이 점(97)의 영역에 조사된다. 20 keV의 에너지를 갖고 시료 표면(87)에 부딪친 전자 발생원(89)의 전자들은, 예를 들면 그 위치에서 2차 전자들을 발생하고, 이들 전자들은 전자 검출기(99)에 의한 보조 장에 의해 끌려 검출기에 의해 검출된다.

자기렌즈 쌍(3c)의 구조는 도 1에 도시된 자기렌즈 쌍의 구조와 거의 동일하며, 전자에 의해 조사된 시료 표면(87)에 있는 점(97)을 대칭축(19c)으로부터 변화가능한 양 M 만큼 편향시키기 위해, 편향장치(25c)가 마찬가지로 설치된다. 렌즈 7도 마찬가지로 도 10에는 도시되지 않은 축 편이 장치를 구비하므로, 주 축(91c)으로부터 조사된 스폿(97)의 비교적 큰 값의 편향값 M으로, 평면(95) 내에서의 발생원(89)의 크기 축소된 상의 정밀하고도 미세하게 초점이 맞추어진 상 형성과, 이에 따른 전자 현미경(89)의 고해상도가 얻어질 수 있다.

렌즈 쌍(3c)은, 렌즈들(5c, 7c)이 동일한 초점 거리를 나타내는 대칭 렌즈쌍일 수 있다. 렌즈 5c 및/또는 7c의 특정한 수차가 보상되고 발생원의 매우 미세하게 초점이 맞추어진 상이 편향값 M에 거의 무관하게 시료 표면(87)에 형성될 수 있는 한, 이와 같은 구성이 유리하다. 특히, 초점을 맞추기 위해 대칭적인 자기렌즈 쌍(3c)을 사용하면, 코마수차(comatic aberration)가 거의 없는 상을 생성할 수 있다. 그러나, 렌즈 쌍은, 렌즈들(5c, 7c)의 초점 길이가 다른 비대칭적인 구조를 가질 수도 있다. 이때에도, 렌즈의 특정한 수차가 일부 보상된다. 특히, 이때에는 렌즈 7c가 렌즈 5c보다 작은 초점 길이를 가지므로, 개구(95)의 평면에서 형성된 전자 발생원(89)의 상의 추가적인 크기 축소가 시료 표면(87)에서 발생된다.

도 11은 도 10에 도시된 전자 현미경의 변형예를 나타낸 것이다. 도 10에 도시된 현미경과 비교할 때, 도 11의 전자 현미경(81)은, 전자 발생원(89d)에서 방출되고 개구(91d)에 의해 정형된 발산 빔(90d)을 시료 표면(87d)에 초점을 맞추기 위해 단지 한 개의 초점 렌즈(7d)를 갖는다. 초점 렌즈(7d)는, 빔(90d)이 전자 발생원(89d)으로부터 처음으로 방출되었을 때, 대칭축(19d)에 대해 중심이 맞추어진다. 빔(90d)을 대칭축(19d)에 평행하게 크기 M 만큼 편이시키기 위해, 개구(91d)와 초점 렌즈(7d) 사이에는 편향장치(25)가 설치된다. 이를 위해, 편향장치(25d)는 편향 코일(41d, 43d) 이외에, 동적 초점 코일(45d)을 구비한다.

그후, 크기 M 만큼 대칭축(19d)으로부터 평행하게 편이된 전자빔은, 마찬가지로 렌즈(7d)에 의해 제공된 편향 장(deflection field)의 중심이 변이된 전자 빔에 대응하여 대칭축(19d)으로부터 크기 M 만큼 편향시키기 위한 축 편이 장치(29d)를 구비한 초점 렌즈(7d)로 입사된다. 그 결과, 빔에 미치는 렌즈(7d)의 효과가 중심을 가로지르는 초점렌즈와 동일하게 되고, 빔의 초점이 맞추어지며 부딪치게 되는 시료 표면(87d) 위에 있는 점(97d)이 마찬가지로 대칭축으로부터 크기 M 만큼 편향된다. 전자 발생원(89d)이 이 점(97d) 주위의 영역에 있는 시료 표면(87d) 상에 크기가 축소되어 상이 형성되도록, 초점 렌즈(7d)로부터 전자 발생원(89d)의 거리 g는 초점 렌즈(7d)로부터 시료 표면(87d)의 거리 b보다 크게 선택된다.

도 12는 투과 전자 현미경으로 동작하는 전자 현미경 시스템(81e)을 나타낸 것이다. 이를 위해, 시료(85e)는 확장된 필드(16e)에서 한쪽에서 전자에 의해 조사되고, 필드(16e)에 있는 시료(85e)를 통과한 투과 전자들의 상이 상 형성 광학계(101)에 의해 위치 감지 검출기(99e) 위에 형성된다. 이 경우에, 물체(85e)는 리소그래피 공정에서 웨이퍼 상에 구조물(102)의 상을 형성하기 위한 리소그래피 마스크에 해당한다. 구조물(102)의 품질은 전자 현미경(81e)을 사용하여 검사된다. 상 형성 광학계(101)는, 전체의 조사된 필드(16e)의 상이 검출기(99e)에 형성되도록 설치된다. 더구나, 상 형성 광학계(101)는, 검출기(99e) 위에 상이 형성되는 필드(16e)가 현미경(81e)의 대칭축(19e)으로부터 조정가능한 양 M 만큼 편이될 수 있도록 설치된다. 따라서, 편향량 M이 변경된 후, 시료(85e)의 다른 영역들의 상이 시간상으로 연속적으로 검출기(99e) 위에 형성될 수 있으므로, 전체적으로 현미경(81e)에 대해 시료를 기계적으로 움직일 필요없이 시료(85e)의 비교적 큰 영역이 검사될 수 있다.

더구나, 검출기(99e) 위에 상이 형성된 영역(16e)을 조사하는 조사 시스템(103)은, 전자에 의해 동시에 조사되는 부분이 전체 시료 표면(85e)이 아니라, 단지 시간 상으로 한 시점에 검출기(9e) 위에 상이 형성되는 영역(16e)이 되도록 설치된다. 조사 광학계(103)는, 전자 발생원(89e)에 의해 방출되고 개구(91e)에 의해 정형된 전자 빔(90d)에 의해 연속적으로 가로지르는 초점 렌즈(5e, 7e)를 갖는 초점 렌즈 쌍(3e)을 구비한다. 빔(90d)을 대칭축(19e)으로부터 크기 M 만큼 편이시키기 위해, 2개의 렌즈(5e, 7e) 사이에 편향 코일(41e, 43e)을 구비한 편향장치(25e)가 설치된다. 그후, 대칭축(19e)으로부터 편이된 빔(90d)은, 제 2 초점 렌즈(7e)에 압사되고 이 렌즈에 의해 시료 표면(85e) 위로 향하게 되어, 마찬가지로 대칭축으로부터 크기 M 만큼 편이된 그것의 표면만이 조사되도록 한다. 이를 위해, 초점 렌즈 7e는 2개의 편향 코일(31e, 33e)을 갖는 축 편이 장치(29e)를 구비하고, 동적 초점 코일(45e)이 마찬가지로 설치된다.

영역(16e)으로부터 출사된 투과 전자의 상을 검출기(99e) 상에 형성하기 위한 상 형성 광학계(101)는, 렌즈 쌍(3e) 이외에 추가적인 확대를 위한 자기렌즈(105)를 구비한다. 렌즈 쌍(3e')은 시료에 대해 조사 광학계(103)의 렌즈 쌍(3e)의 부품들과 대칭을 이루어 배치된 부품들을 구비한다. 더구나, 편향장치 25e'는 렌즈 쌍(3e')의 렌즈 7e'과 5e' 사이에 배치되는데, 이 렌즈 쌍 부품들도 마찬가지로 시료(85e)에 대해 편향장치 25e의 부품들과 대칭을 이루어 배치된다. 이와 같은 대칭성으로 인해, 상 형성 광학계 101의 렌즈 쌍(3e')과 편향장치(25e')는 조사 광학계 103의 해당하는 부품과 동일한 도면부호에 아포스트로피를 붙인 도면부호로 표시하였다. 상 형성 광학계 101은 물체 크기(107)를 중간 상(109)을 거쳐 검출기(99e) 위의 상(110)으로 상을 형성한다. 도 12에 도시된 도면부호 112는,필드(16e)의 조사와 검출기(99e) 위에의 그것의 상 형성 모두가 고품질로 수행되는 한편, 필드(16e)가 대칭축(19e)으로부터 크기 M 만큼 변위되도록, 코일 41e, 43e, 31e, 33e, 45e와 33e', 31e', 45e', 43e' 및 41e' 내부의 전류를 조정하는 제어계를 나타낸다.

도 12에 도시된 투과 전자 현미경 구조에 대한 대안으로서, 조사되는 필드의 제어를 받는 편이를 생략하고, 전자들을 사용하여 검출기 위에 순간적으로 상이 형성되는 영역보다 큰 시료의 영역을 균일하게 조사하는 것도 가능하다. 이와 같은 구성은, 장치의 구조와 제어를 단순화시키기는 하지만, 시료의 열 부하를 증가시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 큰 수차를 발생하지 않으면서, 향상된 정밀도로 장치의 대칭축에 대해 편이된 하전 입자들의 빔을 조작할 수 있는 자기렌즈 장치 및 편향장치와, 이들 빔을 사용하여 마스크 상에 정의된 패턴을 방사선 감지 기판에 전사하는 투사 시스템과, 전자 현미경 시스템을 제공할 수 있다.

Claims (24)

1. 하전 입자들의 빔에 대해 자기 편향장을 제공하고,

   - 조립체의 대칭축(19)에 대해 회전 대칭을 가지며, 자기장을 가로지르는 빔에 대해 광축을 갖는 초점 렌즈(7)로서 작용하는 상기 자기장을 제공하는 초점 렌즈 장치(15, 17)와,

   - 초점 렌즈 장치(15, 17)에 의해 제공된 자기장 위에 중첩가능하며, 빔에 작용하여 광축이 조립체의 대칭축(19)에 평행하게 편이될 수 있도록 하는 교정 자기장을 제공하는 축 편이 장치(31, 33)를 구비한 자기렌즈 장치에 있어서,

   축 편이 장치(29)는, 대칭축에 대해 동심을 이루어 배치되고 도전성을 갖지 않으며 높은 투자율을 갖는 재료로 제조된 축방향으로 이격된 복수의 링(55)으로 구성된 제 1 세트(53)를 구비하고, 적어도 한 개의 축 편이 코일(31, 33)에는 교정 자기장을 제공하기 위한 복수의 도전체 권선이 설치되며, 축 편이 코일(31, 33)의 도전체 권선은 제 1 링 세트(53)의 복수의 링(55) 중에서 적어도 한 개의 링 주위에 감긴 것을 특징으로 하는 자기렌즈 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   대칭축을 가로지르는 교정 자기장의 성분은, 대칭축을 따라 초점 렌즈 장치에 의해 제공된 자기장의 대칭축에 평행한 성분의 1차 도함수에 비례하는 장 세기 분포를 대칭축을 따라 갖는 것을 특징으로 하는 자기렌즈 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   초점 렌즈 장치(15, 17)는 대칭축(35)을 향하는 2개의 축방향으로 이격된 자극 단부(35)를 구비하고, 축 편이 장치(25)는 각각의 자극 단부(35)에 결합되고 자극 단부와 대칭축 사이에 배치된 축 편이 코일(31, 33)을 구비한 것을 특징으로 하는 자기렌즈 장치.
4. 제 3항에 있어서,

   한 개의 축 편이 코일(31, 33)이 각각의 자극 단부(35)에 결합된 것을 특징으로 하는 자기렌즈 장치.
5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,

   축 편이 코일(31, 33)이 제 1 세트의 링(53)의 한 개 또는 그 이상의 링(55) 주위에 감긴 것을 특징으로 하는 자기렌즈 장치.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

   대칭축에 대해 동심을 이루어 배치되고, 도전성을 갖지 않으며 높은 투자율을 갖는 재료로 제조된 복수의 축방향으로 이격된 링으로 구성된 제 2 링 세트(49)의 복수의 링(51)이, 축 편이 코일(31, 33)이 그 주위에 감긴 제 1 링 세트(53)의 링들(55)의 반경반향의 바깥쪽에 설치된 것을 특징으로 하는 자기렌즈 장치.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

   제 1 또는 제 2 링 세트(53, 49)의 복수의 링(55, 51) 중에서 적어도 한 개의 링의 주위에 감긴 복수의 도전체 권선을 갖는 적어도 한 개의 무비점수차 코일(37)을 더 구비한 것을 특징으로 하는 자기렌즈 장치.
8. 제 7항에 있어서,

   무비점수차 코일(37)과 대칭축 사이에 놓인 동적 초점 코일(39)이 설치된 것을 특징으로 하는 자기렌즈 장치.
9. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,

   제 1 링 세트(53)의 복수의 링(55)의 반경방향의 안쪽에 배치된 동적 초점 코일(39)이 설치된 것을 특징으로 하는 자기렌즈 장치.
10. 제 1 평면(9)에 있는 하전 입자들의 빔의 제 1 단면(11)에 대한 입자광학 상을 제 2 평면(13)에 있는 빔의 제 2 단면에 형성하는 편향장치에 있어서,

    제 1 평면과 제 2 평면 사이에 놓인 제 1 초점 렌즈(5)와, 제 1 초점 렌즈(5)와 제 2 평면(13) 사이에 놓인 제 2 초점 렌즈(7)를 구비하되, 제 1 및 제 2 초점 렌즈가 공통 대칭축(19) 상에 놓이고, 렌즈 쌍(3)의 대칭면(21)이 제 1 및 제 2 초점 렌즈 사이에 놓이며, 제 1 평면(9)과 대칭면(21) 사이의 거리가 제 1 초점 렌즈(5)의 초점 거리(f)보다 2배 크고, 제 2 평면(13)과 대칭면(21) 사이의 거리가 제 2 초점 렌즈(7)의 초점 길이(f)보다 2배 큰 자기렌즈 쌍(3)과,

    제 1 및 제 2 초점 렌즈 사이에 놓이고, 빔이 가로질러, 빔 편이 장치(25)에 입사하는 빔과 이것으로부터 출사하는 빔 사이에 조정가능한 축방향 편이(M)를 제공하는 빔 편이 장치(25)를 구비하고,

    제 1 초점 렌즈 또는 제 2 초점 렌즈는, 초점 렌즈(5, 7)에 의해 제공되는 자기장 위에 중첩되며 빔에 작용하여 초점 렌즈의 광축이 그것의 대칭축(19)에 평행하게 편이가능하게 하는 교정 자기장을 제공하는 축 편이 장치를 구비한 편향장치.
11. 제 10항에 있어서,

    빔 편이 장치(25)는, 대칭면에 대해 대칭으로 놓이고 그 각각이 자기 편향장을 제공하는 2개의 편향부(41, 43)를 구비한 편향장치.
12. 제 11항에 있어서,

    복수의 도전체 권선을 구비하고, 대칭축(19)에 대해 동심을 이루어 배치되며 도전성을 갖지 않고 높은 투자율을 갖는 재료로 제조된 적어도 한 개의 링(61) 주위에 감긴 편향 코일(41)에 의해, 자기 편향장이 발생되는 편향장치.
13. 제 12항에 있어서,

    대칭축(19)에 대해 동심을 이루어 배치된 복수의 축방향으로 이격된 링(61)의 제 3 세트(59)가 설치되고, 상기 링들은 도전성을 갖지 않으며 높은 투자율을 갖는 재료로 제조되며, 편향 코일(41)의 도전성 권선은 제 3 링 세트(59)의 복수의 링(61) 중에서 적어도 한 개의 링 주위에 감긴 편향장치.
14. 제 13항에 있어서,

    자기장 차폐부가 편향 코일(41)이 그 주위에 감긴 제 3 링 세트(59)의 링들(61)의 반경방향의 바깥쪽에 설치되고, 상기 자기 차폐부는 도전성을 갖지 않고 높은 투자율을 갖는 재료를 포함하는 편향장치.
15. 제 14항에 있어서,

    자기장 차폐부는, 대칭축(19)에 대해 동심을 이루어 배치되고 도전성을 갖지 않으며 높은 투자율을 갖는 재료로 제조된 제 4 링 세트(65)의 축방향으로 연속적인 원통체 또는 복수의 축방향으로 이격된 링(63)을 구비한 편향장치.
16. 제 10항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,

    제 1 또는 제 2 초점 렌즈(5, 7)는 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 기재된 자기렌즈 장치를 구비한 편향장치.
17. 마스크 위에 정의된 패턴을 하전 입자들의 빔을 사용하여 입자 감지 기판에전사하고,

    - 하전 입자들의 발생원과,

    - 입자 빔의 단면을 정형하는 빔 정형 개구와,

    - 빔 정형 개구의 상을 마스크 위에 형성하는 제 1 입자광학 상 형성 장치와,

    - 마스크의 상을 기판 위에 형성하는 제 2 입자광학 상 형성 장치를 구비한 투사 시스템에 있어서,

    제 1 또는 제 2 입자광학 상 형성 장치가 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 기재된 자기렌즈 장치를 구비한 투사 시스템.
18. 마스크 위에 정의된 패턴을 하전 입자들의 빔을 사용하여 입자 감지 기판에 전사하고,

    - 하전 입자들의 발생원과,

    - 입자 빔의 단면을 정형하는 빔 정형 개구와,

    - 빔 정형 개구의 상을 마스크 위에 형성하는 제 1 입자광학 상 형성 장치와,

    - 마스크의 상을 기판 위에 형성하는 제 2 입자광학 상 형성 장치를 구비한 투사 시스템에 있어서,

    제 1 또는 제 2 입자광학 상 형성 장치가 청구항 10 내지 15 중 어느 한 항에 기재된 편향장치를 구비한 투사 시스템.
19. 제 18항에 있어서,

    빔 정형 개구는 자기렌즈 쌍의 제 1 평면에 놓이고, 마스크는 자기렌즈 쌍의 제 2 평면에 놓인 투사 시스템.
20. 제 18항에 있어서,

    마스크는 자기렌즈 쌍의 제 1 평면에 놓이고, 기판은 자기렌즈 쌍의 제 2 평면에 놓인 투사 시스템.
21. - 검사하고자 하는 시료를 수납하는 시료 홀더와,

    - 전자 발생원과,

    - 전자 발생원으로부터 방출된 전자들을 시료 위에 초점을 맞추는 초점 조립체와,

    - 시료 위에 초점이 맞추어진 전자들의 상호작용으로 인해 시료에서 방출된 전자들을 검출하는 검출기를 구비한 전자 현미경 시스템에 있어서,

    초점 조립체는 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 기재된 자기렌즈 장치를 구비한 전자 현미경 시스템.
22. - 검사하고자 하는 시료를 수납하는 시료 홀더와,

    - 전자 발생원과,

    - 전자 발생원으로부터 방출된 전자들을 시료 위에 초점을 맞추는 초점 조립체와,

    - 시료 위에 초점이 맞추어진 전자들의 상호작용으로 인해 시료에서 방출된 전자들을 검출하는 검출기를 구비한 전자 현미경 시스템에 있어서,

    초점 조립체는 청구항 10 내지 15 중 어느 한 항에 기재된 편향장치를 구비한 전자 현미경 시스템.
23. - 검사하고자 하는 시료를 수납하는 시료 홀더와,

    - 전자를 사용하여 시료를 조사하는 전자 발생원과,

    - 위치 감지 검출기와,

    - 시료 위에 초점이 맞추어진 전자들의 상호작용으로 인해 시료에서 방출된 전자들의 상을 위치 감지 검출기 위에 형성하는 렌즈 조립체를 구비한 전자 현미경 시스템에 있어서,

    렌즈 조립체는 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 기재된 자기렌즈 장치를 구비한 전자 현미경 시스템.
24. - 검사하고자 하는 시료를 수납하는 시료 홀더와,

    - 전자를 사용하여 시료를 조사하는 전자 발생원과,

    - 위치 감지 검출기와,

    - 시료 위에 초점이 맞추어진 전자들의 상호작용으로 인해 시료에서 방출된전자들의 상을 위치 감지 검출기 위에 형성하는 렌즈 조립체를 구비한 전자 현미경 시스템에 있어서,

    렌즈 조립체는 청구항 10 내지 15 중 어느 한 항에 기재된 편향장치를 구비한 전자 현미경 시스템.