KR20080112189A

KR20080112189A - 입자 광학 구성요소

Info

Publication number: KR20080112189A
Application number: KR1020087015748A
Authority: KR
Inventors: 라이너 크니펠마이어; 슈테판 슈베르트
Original assignee: 칼 짜이스 에스엠테 아게; 어플라이드 머티리얼즈 이스라엘 리미티드
Priority date: 2005-11-28
Filing date: 2006-11-28
Publication date: 2008-12-24
Also published as: US11527379B2; US20090159810A1; EP2267755A2; WO2007060017A3; EP2267753A2; US20170294287A1; JP2009517816A; EP2211368A1; JP5663722B2; EP2270835A2; US20160181054A1; EP2270835B1; CN102103966A; CN102103967A; EP2270836B1; EP2270835A3; WO2007060017A2; EP2267755A3; ATE464647T1; EP2267754B1

Abstract

본 발명의 대물 렌즈 배열체는 사실상 회전 대칭인 제1, 제2 및 제3 극편을 포함한다. 제1, 제2 및 제3 극편은 대물면과 동일한 측에 배치된다. 제1 극편의 단부는 제1 갭을 형성하기 위해 제2 극편의 단부로부터 분리되고, 제3 극편의 단부는 제2 갭을 형성하도록 제2 극편의 단부로부터 분리된다. 제1 여기 코일은 제1 갭에서 포커싱 자기장을 생성하고, 제2 여기 코일은 제2 갭에서 상쇄 자기장을 생성한다. 제1 및 제2 전원은 각각 제1 및 제2 여기 코일에 전류를 공급한다. 제2 극편에 의해 생성된 자속은 제2 극편에서 생성된 자속과 동일한 방향으로 배향된다.

제1 극편, 제2 극편, 제1 여기 코일, 제2 여기 코일, 자속, 포커싱 자기장

Description

입자 광학 구성요소 {PARTICLE-OPTICAL COMPONENT}

본 발명은 입자 광학 시스템에 사용하기 위한 대물 렌즈 배열체에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 입자 광학 비임 시스템뿐만 아니라 입자 광학 검사 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 전자, 양전자, 뮤온(muon), 이온(대전된 원자 또는 분자) 등과 같은 임의의 형식의 대전된 입자에 적용될 수 있다.

보다 작고 보다 복잡한 미세구조 장치에 대한 증가하는 요구와 제조 및 검사 프로세스에서 처리량의 증가에 대한 계속되는 요구는 단일 대전 입자 비임 대신에 다중 대전 입자 비임렛(beamlet)을 사용하는 입자 광학 시스템의 개선에 대한 동기가 되어, 이러한 시스템의 처리량을 상당히 개선시켰다. 다중 대전 입자 비임렛은 이하에서 보다 상세히 설명하는 바와 같이, 예를 들어 다중 개구 어레이를 이용하는 단일 컬럼에 의해, 다중 개별 컬럼에 의해 또는 이들의 조합에 의해 제공될 수 있다. 다중 비임렛의 사용은 현미경 및 리소크래피 시스템과 같은 입자 광학 구성요소, 배열체 및 시스템의 설계에 대한 새로운 도전의 전반에 걸쳐 관련된다.

종래의 입자 광학 시스템은 미국 특허 제6,252,412 B1호에 공지되어 있다. 여기에 개시된 전자 현미경 장치는 반도체 웨이퍼와 같은 대상물의 검사에 사용된 다. 복수의 1차 전자 비임은 대상물 상에 복수의 1차 전자 스폿을 형성하도록 대상물에 서로 평행하게 포커스된다. 1차 전자에 의해 생성되어 각각의 1차 전자 스폿으로부터 방출되는 2차 전자가 검출된다. 각각의 1차 전자 비임에 대해, 개별 전자 비임 컬럼이 제공된다. 복수의 개별 전자 비임 컬럼은 조밀하게 패킹된다. 대상물에 형성된 1차 전자 비임 스폿의 밀도는 전자 현미경 장치를 형성하는 전자 비임 컬럼의 잔류 풋스텝(footstep) 크기에 의해 제한된다. 따라서, 대상물에 동시에 형성될 수 있는 1차 전자 비임 스폿의 수도 사실상 제한되고, 고해상도로 고표면적(high surface)의 반도체 웨이퍼를 검사할 때 장치의 처리량이 제한된다.

미국 특허 제5,892,224호, 미국 특허 공개 제2002/0148961 A1호, 미국 특허 공개 제2002/0142496 A1호, 미국 특허 공개 제2002/0130262 A1호, 미국 특허 공개 제2002/0109090 A1호, 미국 특허 공개 제2002/0033449 A1호, 미국 특허 공개 제2002/0028399 A1호에서, 검사되는 대상물의 표면상에 포커스되는 복수의 1차 전자 비임렛을 사용하는 전자 현미경 장치가 공지되었다. 비임렛은 복수의 개구가 형성된 다중 개구 플레이트에 의해 생성되고, 단일 전자 비임을 생성하는 전자 공급원은 다중 개구 플레이트 상에 형성된 개구를 조사하기 위해 다중 개구 플레이트의 상류에 제공된다. 다중 개구 플레이트의 하류에는 개구를 통과하는 전자 비임의 전자에 의해 복수의 전자 비임렛이 형성된다. 복수의 1차 전자 비임렛은 모든 1차 전자 비임렛이 통과하는 개구를 갖는 대물 렌즈에 의해 대상물에 포커스된다. 따라서 1차 전자 스폿 어레이가 대상물에 형성된다. 복수의 1차 전자 비임 스폿에 대응하는 복수의 2차 전자 비임렛이 생성되도록 각각의 1차 전자 스폿으로부터 방 출되는 2차 전자는 개별적인 2차 전자 비임렛을 형성한다. 복수의 2차 전자 비임렛은 또한 대물 렌즈를 통과하고, 상기 장치는 각각의 2차 전자 비임렛이 CCD 전자 검출기의 복수의 검출기 픽셀 각각에 공급되도록 2차 전자 비임 경로를 제공한다. 빈 필터(Wien-filter)가 1차 전자 비임렛의 비임 경로로부터 2차 전자 비임 경로를 분리하기 위해 사용된다.

복수의 1차 전자 비임렛을 포함하는 하나의 공통 1차 전자 비임 경로와, 복수의 2차 전자 비임렛을 포함하는 하나의 공통 2차 전자 비임 경로가 사용되기 때문에, 하나의 단일 전자 광학 컬럼이 채용될 수 있고, 대상물에 형성된 1차 전자 비임 스폿의 밀도는 단일 전자 광학 컬럼의 풋스텝 크기에 의해 제한된다.

전술한 문헌의 실시예들에 개시된 1차 전자 비임 스폿의 수는 대략 수십 스폿 정도이다. 동시에 대상물에 형성된 1차 전자 비임 스폿의 수가 처리량을 제한하기 때문에, 더 많은 처리량을 달성하기 위해 1차 전자 비임 스폿의 수를 증가시키는 것이 바람직하다. 그러나, 전자 현미경 장치의 원하는 이미지 해상도를 유지하면서 이들 문헌에 개시된 기술을 채용하여 동시에 형성되는 1차 전자 비임 스폿의 수를 증가시키거나, 또는 1차 전자 비임 스폿 밀도를 증가시키는 것이 어렵다는 것이 밝혀졌다.

전자를 참조하여 상기에서 설명된 것이 다른 대전된 입자에 유사한 방식으로 적용된다.

따라서, 본 발명의 목적은 개선된 입자 광학 특성을 갖는 입자 광학 시스템뿐만 아니라 대물 렌즈 배열체를 제공하는 것이다.

본 발명은 대전된 입자의 다중 비임렛을 이용하는 입자 광학 시스템에 적용 가능하지만, 본 발명은 다중 비임렛을 이용하는 시스템으로의 적용으로 제한되지 않고, 대전된 입자의 하나의 단일 비임만을 이용하는 입자 광학 시스템에도 동일하게 적용 가능하다.

제1 태양에 따라, 본 발명은 대물면(object plane)과 대칭축을 갖는 대물 렌즈 배열체를 제공하고, 대칭축에 대해 사실상 회전 대칭이고 대물면과 같은 측에 배치되는 제1, 제2 및 제3 극편(pole piece)을 포함한다. 제1, 제2 및 제3 극편은 제1, 제2 및 제3 극편의 반경 방향 내측 단부가 대전된 입자의 하나 이상의 비임의 비임 경로에 의해 횡단되는 보어를 각각 형성하도록 대칭축을 향해 연장한다. 제1 극편의 반경 방향 내측 단부는 그 사이에 제1 갭을 형성하도록 제2 극편의 반경 방향 내측 단부로부터 소정 거리에 배치되고, 제3 극편의 반경 방향 내측 단부는 그 사이에 제2 갭을 형성하도록 제2 극편의 반경 방향 내측 단부로부터 소정 거리에 배치된다.

상술한 대칭축은 일반적으로 입자 광학 시스템의 광축과 일치하고, 두 개의 용어가 본 명세서에서 동일한 효과에 사용되도록 대물 렌즈 배열체에 포함된다. 대물 렌즈 배열체는 또한 대칭축이거나 대칭축이 아닐 수 있는 중심축을 갖는 것으로 개시될 수 있고, 중심축은 일반적으로 대물 렌즈 배열체가 포함되는 시스템의 광축과 일치하고, 따라서 용어 "광축"과 동의어로 사용된다.

제1 여기 코일은 제1 갭의 영역에 자기장을 생성하기 위해 제공되고, 제2 여기 코일은 제2 갭의 영역에 자기장을 생성하기 위해 제공된다. 제1 전원은 제1 여기 코일에 여기 전류를 공급하기 위해 제공되고, 제2 전원은 제2 여기 코일에 여기 전류를 공급하기 위해 제공된다. 제1 및 제2 전원은 동일한 전원의 두 부분일 수 있다. 제1 및 제2 전원은 제1 및 제2 여기 코일에 전류를 공급하도록 구성되고, 따라서 제2 극편의 제1 여기 코일에 의해 생성된 자속(magnetic flux)이 제2 극편의 제2 여기 코일에 의해 생성된 자속과 동일하거나 또는 상이한 방향으로 배향되도록 여기 전류를 발생시킨다.

일반적으로, 제1 여기 코일은 제1 및 제2 극편 사이에 배치되고, 제2 여기 코일은 제2 및 제3 극편 사이에 배치된다.

극편의 형상, 구성 및 위치와, 여기 코일의 위치 및 구성 및 여기 전류에 따라, 갭 영역에서 생성된 자기장은 상기한 자기장 강도와 상이한 치수를 가질 수 있다. 예로써, 자기장은 갭에 근접한 영역 상에서만 연장될 수 있거나 또는 대물면까지 연장될 수 있다. 자기 렌즈가 포커싱 효과를 제공하기 위해 검사 광학 시스템에서 일반적으로 채용되기 때문에, 우수한 포커싱 효과를 달성하고 대물면 이전에 디포커싱을 방지하고 입자 광학 수차를 방지하기 위해, 포커싱 자기장은 일반적으로 대물면만큼 멀리 연장한다.

본 발명의 제1 태양에 따른 대물 렌즈 배열체는 제1 갭의 자기장이 포커싱 자기장을 횡단하는 대전 입자의 하나 이상의 비임에 포커싱 효과를 제공하면서 제2 갭에서 생성된 자기장이 대물면 또는 적어도 대물면에 근접한 위치로 제1 갭으로부터 연장하는 포커싱 자기장을 상쇄하도록 구성되도록 제1 및 제2 갭의 자기장을 조절하도록 한다.

제1 및 제2 갭은 예로서 서로 각도를 갖고 배치될 수 있다. 제1 및 제2 반경 방향 갭 사이에 형성된 각도는 예를 들어 10도 내지 약 170도의 범위일 수 있고, 예를 들어, 45도 내지 135도, 또는 60도 내지 120도의 범위일 수 있다. 달리 말하면, 예시적인 실시예에서, 제2 갭과의 대칭축 사이에 형성된 각도와 상이하게 제1 갭은 대칭축과의 사이에 각도를 갖고 배치된다. 갭 사이의 각도를 결정하기 위해, 갭을 형성하는 각각의 극편의 반경 방향 내측 단부들을 연결하는 직선이 갭을 나타내기 위해 채용될 수 있다.

예시적인 실시예에서, 제1 갭은 사실상 축방향으로, 즉 대칭축에 대해 사실상 평행하거나 비교적 작은 각도로 배향되어, 축방향 갭을 형성한다. 축방향 갭은 갭을 형성하는 극편의 반경 방향 최내측 단부가 대칭축으로부터 동일한 거리를 가질 필요성이 필수적으로 수반될 뿐만 아니라, 또한 최내측 단부가 대칭축으로부터 상이한 거리를 갖고, 서로 가장 근접하게 배치된 극편의 반경 방향 내측 단부의 지점들 사이에 형성된 갭이 대칭축에 대해 45°미만, 예로서 30°미만 또는 15°미만의 각도를 형성하는 이들 실시예를 포함한다. 제2 갭은 대물 렌즈 배열체에 대해 사실상 반경 방향으로 즉, 대칭축에 직각으로 배향될 수 있어서, 반경 방향 갭을 형성할 수 있다. 반경 방향 갭은 또한 극편의 반경 방향 내측 단부 사이의 가장 근접한 거리(가장 근접한 거리를 따르는 직선)로 한정된 갭이 대칭축에 대해 대칭축에 대해 약 80°내지 90°와 같이, 약 50°내지 90°의 각도로 배치되는 이들 실시예를 포함한다.

예시적인 실시예에 따라, 대물면의 영역과 그리고 광축에 대한 전체 자기장이 사실상 0이 되는 정도로, 달리 말하면, 상쇄 자기장이 대물면의 영역에서 포커싱 자기장을 사실상 없애는 정도로, (제1 갭에서 생성된) 포커싱 자기장은 제2 갭에서 생성된 자기장에 의해 상쇄된다.

이러한 구성은 대물 렌즈 배열체를 이용하여 유리한 영상화 특성을 얻게 한다. 특히, 포커싱 자기장에 의해 야기된 이미지 회전이 대물면의 부근에서 제거될 수 있다. 이는 특히 대물 렌즈 배열체를 이용하여 검사되고/되거나 처리되는 구성된 대상에 대해 시스템의 전체 성능의 개선을 달성한다.

특히, 제2 극편의 반경 방향 내측 단부가 대물면에 근접하여 배치되며, 포커싱 자기장이 대물면에 근접하여 생성되도록 극편이 배열될 수 있기 때문에, 축방향 갭인 제1 갭과 반경 방향 갭인 제2 갭을 갖는 실시예의 구성이 특히 유리하다. 한편, 제1 갭의 하단부를 형성하는 제2 극편의 반경 방향 내측 단부와 제3 극편 사이에 형성된 반경 방향 갭은, 반경 방향 갭이 제1 갭에 근접하게 배치되도록 하고, 포커싱 자기장이 대물면에 근접하여 생성되도록 하여서, 대물면의 근접한 부근에서 자기장 상쇄 효과를 제공한다. 제2 갭의 반경 방향 배향은 또한 대물 렌즈 배열체의 하류에서 상쇄 자기장을 생성하여, 대물 렌즈 배열체의 내측에서 포커싱 자기장과 간섭하지 않고, 이에 의해 발생된 포커싱 효과를 손상시키지 않는다. 따라서 이러한 실시예는 유리하게는 포커싱 자기장의 주요부가 영향받지 않게 유지되고 대물면에/대물면에 근접하여 상쇄 자기장이 작용하도록 할 수 있다.

따라서, 예시적인 실시예에서, 제3 극편의 반경 방향 내측 단부와 제2 극편의 반경 방향 내측 단부는 사실상 동일한 면에 배치되고, 이러한 면은 대물면에 대해 사실상 평행하게 배치된다.

다른 예시적인 실시예에서, 대물 렌즈 배열체는 추가적으로 대칭축에 대해 사실상 회전 대칭인 제4 극편과 제3 여기 코일을 추가적으로 포함할 수 있고, 제3 갭이 제4 극편과 제1 극편 사이에 형성되고, 제3 갭이 제1 갭보다 대물면으로부터 먼 거리에 배치되고, 제3 여기 코일은 제3 갭에서 조절 자기장을 생성하기 위한 것이다.

조절 자기장은 그 강도, 위치, 치수 및 다른 파라미터로서 포커싱 자기장을 조절하기 위해 사용될 수 있다. 조절 자기장은 예로서 포커싱 자기장 강도를 증가 또는 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 제4 갭은 예를 들어 축방향 갭일 수 있다. 제4 극편의 반경 방향 내측 단부는 예를 들어 제1 극편의 반경 방향 내측 단부와 대칭축 사이의 거리보다 크거나, 이와 동일하거나 이보다 작은, 대칭축으로부터의 소정 거리에 배치될 수 있다.

극편은 예를 들어, 제2 및 제3 극편이 서로 전기적으로 접속되고 제1 극편이 제2 및 제3 극편으로부터 절연층을 이용하는 것과 같이 전기적으로 절연되도록 배치되고 구성될 수 있다.

이들 예시적인 실시예에서, 절연층은 제1 극편의 외측 원통형 부분 또는 일체식으로 형성되는 외측 원통형 부분과 제2 및 제3 극편을 연결하여 형성된 사실상 원통형 요크 사이에 제공될 수 있다. 외측 원통형 부분은 예를 들어, 절연층이 축방향으로 사실상 연장되도록 요크 둘레에서 연장되고 대칭축과 마찬가지로 사실상 평행할 것이다. 부가로 또는 선택적으로, 제1 극편은 환형의 사실상 디스크 형상 또는 디스크형 부분을 포함할 수 있거나, 일체식으로 형성된 환형 디스크 형상 또는 디스크형 부분을 가질 수 있다. 이들 예시적인 실시예에서, 절연층은 제1 극편과 일체식으로 형성된 외측 환형 디스크형 부분과 제2 극편의 외측 부분 사이에 제공될 수 있다. 이들 예시적인 실시예에서, 환형 디스크 형상 또는 디스크형 부분과 외측 부분은 적어도 일부에서 평행한 표면을 갖도록 구성된다.

다른 예시적인 실시예에서, 제1 극편은 절연층에 의해 서로 전기적으로 절연된 두 개의 개별 부품인 내측 부재와 외측 부재를 포함한다. 본 명세서에서 사용된 내측 및 외측은 대칭축으로부터의 반경 방향 거리, 즉, 대칭축에 직교하는 면에서 대칭축으로부터 거리를 지칭한다. 이들 예시적인 실시예에서, 부가의 절연층이 제1 극편의 외측 부재와 제2 극편의 외측 부분 사이에 제공될 수 있다. 본 발명에 따른 대물 렌즈 배열체의 예시적인 실시예에서 제1 극편의 외측 부재는 제1 여기 코일을 수용하도록 구성될 수 있다. 제1 극편의 내측 부재는 대칭축을 향해 연장하는 사실상 원추형 부분을 포함하거나 이것으로 구성될 수 있다. 외측 부재는 예로서 사실상 환형 형상을 갖거나 이를 포함할 수 있다.

제2 태양에 따라, 본 발명은 대물면과 대칭축을 갖고, 대칭축에 대해 회전 대칭인 제1 및 제2 극편을 포함하고, 대전된 입자의 하나 이상의 비임 경로를 횡단하도록 구성된 각각의 보어를 형성하는 제1 및 제2 극편의 내측 단부를 갖는 대물 렌즈 배열체를 제공한다. 제1 극편의 반경 방향 내측 단부는 그 사이에 (제1) 갭을 형성하기 위해 제2 극편의 반경 방향 내측 단부로부터 소정 거리에 배치되고, 제2 극편은 제1 극편보다 대물면에 근접하게 배치된다. 제1 및 제2 극편은 서로 전기적으로 절연된다. 제1 여기 코일이 제1 갭의 포커싱 자기장을 생성하도록 제공되고, 비임 튜브는 제1 극편의 반경 방향 내측 단부에 의해 형성된 보어를 통해 연장된다.

제2 태양에 따른 대물 렌즈 배열체는 또한 처리되는 대상물이 대물면에 배치되도록, 대상물을 장착하기 위한 대상물 장착부를 포함한다. 대상물 장착부는 처리되는 대상물에 전압을 공급하기 위한 전기 커넥터를 포함한다.

본 명세서에서 사용되는 "처리되는 대상물"은 대전된 입자 비임 또는 복수의 대전된 입자 비임렛에 의해 검사되고, 영상화되고/되거나 취급되는 대상물을 포함하는 것으로 이해된다.

본 발명의 제2 태양에 따른 대물 렌즈 배열체는 비임 튜브가 접지 전위 위로 약 15 ㎸ 보다 더 크도록 비임 튜브에 전압을 공급하도록 구성된 제1 전압원을 추가로 포함한다. 제2 전압원은 전기 커넥터가 접지되거나 접지 전위보다 낮게 되도록 전기 커넥터에 전압을 공급하기 위해 제공 및 구성된다. 예시적인 실시예에서, 제2 전압원은 전기 커넥터가 접지 전위 아래로 약 15 ㎸보다 더 크도록 전압을 공급하도록 구성될 수 있다.

예시적인 실시예에서, 본 발명의 제2 태양에 따른 대물 렌즈 배열체는 제2 극편의 전위가 전기 커넥터의 전위 위로 약 0.1 ㎸ 내지 약 10 ㎸가 되도록 제2 극편에 전압을 공급하도록 구성된 제3 전압원을 추가로 포함한다. 제1 내지 제3 전압원은 개별 전압원일 수 있거나 또는 동일한 전압원의 일부일 수 있다.

이러한 구성은 예를 들어 대물 렌즈 배열체를 사용하는 전자 현미경 시스템에서 유리한 광학 특성을 얻게 하는데, 그 이유는 특히 높은 운동 에너지를 갖는 1차 전자 비임이 생성되어 전자 현미경 시스템의 비임 형상화 구성요소에 의해 형성될 수 있고, 비임의 1차 전자가 대물면 위에서 단지 곧 원하는 운동 에너지로 감속되어 1차 전자들 사이의 쿨롱(Coulomb) 상호작용을 크게 감소시키기 때문이다. 또한, 대물면에 배치된 대상물과 제2 극편 사이에 생성된 전기장은 대상물로부터 방출되는 2차 전자를 가속시킬 것이다.

예시적인 실시예에서, 제1 또는 제2 전압원에 의해 공급된 전압은 20 ㎸, 25 ㎸, 30 ㎸ 이상이거나, 예를 들어 45 ㎸ 이상일 수 있는 전압을 포함한다.

제3 전압원에 의해 공급된 전압은 예를 들어 대물면 바로 위에서 전기장의 원하는 값으로의 정밀한 조절을 허용하는 조절 가능한 전압일 수 있다. 마찬가지로, 예시적인 실시예에서 제1 및/또는 제2 전압원은 조절 가능한 전압원일 수 있다.

예시적인 실시예에서, 비임 튜브는 제1 극편으로부터 전기적으로 절연된다.

다른 예시적인 실시예에서, 제1 극편은 사실상 접지 전위이다.

다른 예시적인 실시예에 따르면, 제3 전압원은 그 커넥터들 중 하나가 제2 극편에 접속되고, 그 커넥터들 중 다른 하나가 대상물 장착부의 전기 커넥터에 접속되는데, 즉 제2 극편과 전기 커넥터 둘 모두에 접속된다.

다른 예시적인 실시예에서, 제1 극편은 박형 절연층에 의해 제2 및 제3 극편으로부터 전기적으로 절연된다. 유리한 실시예에서, 큰 중첩 영역이 일측의 제1 극편과 타측의 제2 또는 제3 극편 사이에 제공되는데, 달리 말하면, 각각의 극편의 대향 표면이 서로 부근에, 그리고 바람직하게는 서로 평행하거나 거의 평행하게 배열되는 큰 영역이 제공된다. 이는 제1 갭의 포커싱 자기장을 생성하기 위해 충분히 낮은 자기 저항을 유지하면서 제1 극편과 제2 및 제3 극편 사이의 충분한 전기 절연을 제공한다.

일반적으로, 이들 예시적인 실시예에서 절연층은 바람직하게는 제1 극편의 외측 부분과 제2 극편의 외측 부분 사이에 제공된다.

제1 극편이 일체식으로 형성된 외측 원통형 부분을 갖는 이들 예시적인 실시예에서, 절연층은 바람직하게는 제1 극편의 원통형 부분과 제2 극편의 외측 부분 사이에 제공된다.

제2 태양에 따른 대물 렌즈 배열체의 다른 예시적인 실시예에서, 대물 렌즈 배열체는 제2 갭을 형성하기 위해 제2 극편의 반경 방향 내측 단부로부터 소정 거리에 배치되는 반경 방향 내측 단부를 갖는 제3 극편을 추가로 포함할 수 있고, 제1 극편은 절연층에 의해 제2 및 제3 극편 둘 모두로부터 전기적으로 절연된다.

제1 태양에 따른 대물 렌즈 배열체의 실시예 및 특성은 제2 태양에 따른 대물 렌즈 배열체에도 동일하게 적용 가능하다.

다른 예시적인 실시예에서, 제1 극편은 절연층에 의해 서로 전기적으로 절연되는 두 개의 개별 부품인 내측 부재와 외측 부재를 포함한다. 외측 부재는 또한 일반적으로 제2 극편의 외측 부분과 대면하도록 배치된 극편의 외측 부분을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 극편의 외측 부재는 제1 여기 코일을 수용하도록 구성되고, 제1 극편의 내측 부재는 대칭축을 향해 연장하는 사실상 원추형 부분을 포함한다. 이들 실시예는 제1 극편의 내측 부재가 비임 튜브 부근에 배치되고 전기적으로 이에 접속될 때에 특히 유리하다.

제1 극편을 내측 부재와 외측 부재로 분할하고, 내측 부재와 내측 부재에 의해 형성된 보어를 통해 연장하는 비임 튜브를 전기 접속시키는 것은 비임 튜브에 전력을 제공하는 것이 용이해진다는 장점을 갖는다. 비임 튜브 자체에 전기 배선을 제공하지 않고, 전기 접속을 위해 보다 용이하게 접근 가능한 극편의 내측 부재를 통해 전력이 제공된다. 또한, 제1 극편을 두 개의 부재로 분할하고, 두 개의 부재를 서로 전기 절연시키는 것은 크리프 전류(creep current) 등을 방지하기 위한 복잡한 레이아웃이 필요로 하게 되는 비임 튜브와 제1 극편 사이의 전기 절연층을 제공할 필요가 없게 한다.

제3 태양에서, 본 발명은 제2 극편 및 제3 극편과, 제2 여기 코일과, 제2 전원 및 제3 전압원을 포함하고, 제2 및 제3 극편이 대칭축에 대해 사실상 회전 대칭되고, 제2 및 제3 극편이 대물 렌즈 배열체의 대물면과 동일한 측에 배치되고, 제3 극편의 반경 방향 내측 단부가 제2 갭을 형성하기 위해 제2 극편의 반경 방향 내측 단부로부터 소정 거리에 배치되고, 제2 및 제3 극편이 서로 전기적으로 접속되고, 제2 여기 코일은 제2 갭에서 자기장을 생성하기 위한 것이고, 제2 전원은 제2 여기 코일로 여기 전류를 공급하도록 구성되고, 제2 전원은 사실상 접지 전위이고, 제3 전압원은 제2 극편이 약 15 ㎸ 초과, 특히 20 ㎸ 초과, 특히 25 ㎸ 초과, 특히 30 ㎸를 초과하는 만큼 제2 여기 코일의 전위와 상이한 전위를 갖기 위해 제2 극편에 전압을 공급하도록 구성된다.

본 발명의 이러한 태양에 따른 대물 렌즈 배열체의 극편은 편의상 단순히, 그리고 다른 실시예 및 전술한 본 발명의 태양에 대한 보다 용이한 참조를 제공하기 위해 (제1 및 제2가 아니라) "제2" 및 "제3" 극편으로 지칭되고, 전원의 번호 부여에도 동일하게 적용된다.

이러한 구성에서, 제2 극편은 유리하게는 대물면에 근접한 영역에서 전기장을 형상화하면서, 동시에 높은 전기 전위에서 제2 여기 코일에 여기 전류를 공급하기 위한 전원이 작동하는 것을 방지하는 데 사용될 수 있다.

예시적인 실시예에서, 본 발명의 제3 태양에 따른 대물 렌즈 배열체는 또한, 제1 극편과, 제1 여기 코일을 포함하고, 제1 극편은 대칭축에 대해 사실상 회전 대칭이고, 제1 극편은 제2 및 제3 극편과 같이 대물 렌즈 배열체의 대물면과 동일한 측에 배치되고, 제1 극편의 반경 방향 내측 단부는 제1 갭을 형성하기 위해 제2 극편의 반경 방향 내측 단부로부터 소정 거리에 배치되고, 제1 극편은 제2 및 제3 극편으로부터 전기적으로 절연되고, 상기 제3 전압원은 또한 제2 극편이 제1 극편의 전위와는 약 15 ㎸ 초과, 특히 20 ㎸ 초과, 특히 25 ㎸ 초과, 특히 30 ㎸ 초과만큼 상이한 전위에 있도록 제2 극편으로 전압을 공급하도록 구성되고, 제1 여기 코일은 제1 갭에서 자기장을 생성시킨다.

다른 예시적인 실시예에 따라, 제2 여기 코일로 냉각 매체를 공급하기 위한 냉각 매체 공급부를 포함하는 냉각 시스템이 제공된다. 유리하게는, 냉각 매체 공급부는 접지 전위 또는 근 접지 전위로 설정될 수 있다. 냉각 매체는 예를 들어 물일 수 있다.

본 발명의 제4 태양에 따라, 대물 렌즈 배열체는, 제2 극편과 제3 극편을 갖고, 제2 및 제3 극편은 사실상 대칭축에 대해 회전 대상이고, 제2 및 제3 극편은 대물 렌즈 배열체의 대물면과 동일한 측에 배치되고, 제3 극편의 반경 방향 내측 단부는 제2 갭을 형성하기 위해 제2 극편의 반경 방향 내측 단부로부터 소정 거리에 배치되고, 제2 및 제3 극편은 서로 전기적으로 접속된다. 제4 태양에 따른 대물 렌즈 배열체는 또한 제2 갭에서 자기장을 생성하기 위한 제2 여기 코일과, 제3 전압원을 포함하고, 제3 전압원은 제2 극편이 상쇄 코일의 전위와는 약 15 ㎸ 초과, 특히 20 ㎸ 초과, 특히 25 ㎸ 초과, 특히 30 ㎸ 초과, 특히 45 ㎸ 초과만큼 상이한 전위에 있도록 제2 코일에 전압을 공급하도록 구성된다.

본 발명의 이러한 태양에 따른 대물 렌즈 배열체의 제2 여기 코일은 복수의 절연 와이어 권선부(winding)를 포함하고, 적어도 하나의 절연층이 제2 및 제3 극편 중 적어도 하나에 대해 제2 여기 코일을 지지하기 위해 제공된다.

개별 권선부를 형성하는 와이어를 둘러싸는 절연층과는 다른 이러한 다른 절연층은 제2 및 제3 극편으로부터 제2 여기 코일의 전체를 효율적으로 절연하도록 하여서, 제2 여기 코일에 적절한 전류를 공급하는 전원이 제2 및 제3 극편의 전위와는 상이한 전위에서 유지되도록 한다.

절연층은 예를 들어 세라믹 재료 또는 주조 수지로 제조될 수 있다.

본 발명의 이러한 태양에 따른 대물 렌즈 배열체의 극편들은 단순히 명확성을 위해 그리고 본 명세서에서 설명된 본 발명의 다른 실시예 및 태양에 대한 보다 용이한 참조를 위해 제3 태양과 유사하게 ("제1" 및 "제2"가 아니라) "제2" 및 "제3" 극편으로 표시된다. 이는 전압원(들)에도 유사하게 적용된다.

예시적인 실시예에서, 제4 태양에 따른 대물 렌즈 배열체는 제1 극편과, 제1 여기 코일을 포함하고, 제1 극편은 대칭축에 대해 사실상 회전 대칭이고, 제1 극편은 제2 및 제3 극편과 같이 대물 렌즈 배열체의 대물면과 동일한 측에 배치되고, 제1 극편의 반경 방향 내측 단부는 제1 갭을 형성하도록 제2 극편의 반경 방향 내측 단부로부터 소정 거리에 배치되고, 제1 극편은 제2 및 제3 극편으로부터 전기적으로 절연되고, 상기 제3 전압원은 또한 제2 극편이 제1 극편의 전위와는 약 15 ㎸ 초과, 특히 20 ㎸ 초과, 특히 25 ㎸ 초과, 특히 30 ㎸ 초과만큼 상이한 전위에 있도록 제2 극편으로 전압을 공급하도록 구성되고, 제1 여기 코일은 제1 갭에서 자기장을 생성시킨다.

제1 태양에서, 본 발명은 처리되는 대상물이 대물 렌즈 배열체의 대물면에 배치되도록 대상물을 장착하기 위한 대상물 장착부를 포함하고, 대상물 장착부는 대상물에 전압을 전달하기 위한 전기 커넥터를 포함한다. 대물 렌즈 배열체는 본 발명의 다른 태양의 용어에 따라 제3 극편으로 지칭되는 극편을 추가로 포함하고, 제3 극편은 대물 렌즈 배열체의 대칭축에 대해 사실상 회전 대칭이고 대칭축에 대해 사실상 횡방향으로 연장한다. 이하에서 제3 전압원으로 지칭되는 전압원은, 제3 극편이 전기 커넥터의 전위와는 약 0.1 ㎸ 내지 약 10 ㎸만큼 상이한 전위에 있도록 제3 극편으로 전압을 공급하도록 제공 및 구성된다. 대물 렌즈 배열체는 또한 제3 극편과 대물면 사이에 배치되고, 제3 극편으로부터 전기적으로 절연된 차폐 전극을 포함한다.

제3 극편에 인가되는 전압은 처리되는 영역 내의 대상물의 표면에 전기장을 생성하도록 제공되는 반면, 차폐 전극의 제공은 처리되는 영역의 외측의 대상물의 영역을 이러한 전기장으로부터 차폐하게 한다. 따라서 이러한 차폐 효과는 대상물에 대한 대전 효과를 방지하거나 감소시킨다.

예시적인 실시예에 따라, 차폐 전극은 대물면과 차폐 전극 사이의 공간에 사실상 자기장이 존재하지 않도록 대상물 장착부의 전기 커넥터에 전기적으로 접속된다.

다른 예시적인 실시예에 따라, 차폐 전극은 시스템의 광축 또는 대물 렌즈 배열체의 대칭축과 각각 사실상 동심인 내측 개구를 갖는 링형상을 사실상 갖는다.

제3 극편은 대상물 장착부의 방향으로 대면하는 표면을 갖는다. 예시적인 실시예에서, 제3 극편은 이러한 표면이 대물면으로부터 제1 거리에서 대물면에 사실상 평행하게 연장하는 반경 방향 내측 환형부와, 이러한 표면이 대물면으로부터 제2 거리에서 대물면에 사실상 평행하게 연장하는 반경 방향 외측 환형부를 갖고, 제2 거리는 제1 거리보다 크다. 반경 방향 내측 환형부는 제3 극편의 내주 에지와 일치하는 반경 방향 내측 단부와, 내측 환형부보다 대물면에 대해 상이한 각도로 배치된 제3 극편의 표면과 일치할 수 있는 반경 방향 외측 단부를 갖는다. 따라서, 내측 환형부는 외측 환형부보다 대물면에 더 근접하게 배치된다. 또한, 이러한 예시적인 실시예에서, 전술한 바와 같이 제3 극편의 대칭축에 대해 동심일 수 있는 내측 개구를 갖고, 제3 극편의 내측 환형부는 그 반경 방향 외측 단부가 차폐 전극의 내측 개구 내에 배치되도록 배치 및 구성된다. 달리 말하면, 이러한 예시적인 실시예에서, 내측 개구의 직경은 제3 극편의 내측 환형부의 직경보다 커서, 내측 환형부는 차폐 전극의 내측 개구 내에 전체가 수용될 수 있고, 내측 환형부는 차폐 전극과 동일한 면에 배치될 수 있다. 따라서, 차폐 전극은 또한 대물면으로부터 대략 제1 거리에 배치될 수 있다. 이들 예시적인 실시예에서, 제3 극편의 외측 환형부의 제2 거리는 차폐 전극이 동일면에 배열되도록 하고, 제3 극편, 특히 환형 외측 부분과 차폐 전극 사이에 갭이 유지될 수 있도록 선택될 필요가 있다.

이들 예시적인 실시예에서, 내측 환형부와 외측 환형부는 서로 바로 인접하도록 배치될 수 있어서, (대물면과 대면하는) 제3 극편의 표면은 제1 거리로부터 제2 거리까지의 천이부를 수용하도록 단차부를 가질 수 있거나, 내측 환형부와 외측 환형부는 제1 거리로부터 제2 거리까지의 천이부를 수용하도록 대물면에 각도를 갖고 배치되는 중간 환형부에 의해 서로 결합될 수 있다. 중간 환형부는 예를 들어, 제3 극편의 표면의 대부분이 대물면에 사실상 평행하게 배치될 수 있는 대상물에 대향하도록, 그리고 이들 실시예에서, 제3 극편이 중간 환형부의 작은 굴곡부를 포함하도록 다른 환형부에 비해 비교적 작을 것이다.

본 명세서에서 사용된 사실상 평행하다는 것은 또한 반경 방향 외측 환형부의 표면이 대물면에 대해 예를 들어 최대 30°의 각도로, 또는 다른 예로서 최대 20°의 각도로 배치되고/되거나 반경 방향 내측 환형부가 대물면에 대해 최대 20°의 각도로, 또는 다른 예에서 최대 10°의 각도로 배치되는 실시예를 포함한다.

본 발명의 이러한 태양에 따른 대물 렌즈 배열체는 또한 본 발명의 다른 태양에 관련하여 본 명세서에서 설명된 부가의 구성요소 및 특징을 포함할 수 있다. 특히, 예시적인 실시예에서, 대물 렌즈 배열체는 또한 제2 극편을 추가로 포함하고, 제3 극편의 반경 방향 내측 단부와 제2 극편의 반경 방향 내측 단부는 그 사이에 갭을 형성한다. 다른 예시적인 실시예에서, 제2 극편은 제3 극편과 대면하는 표면을 갖는 내측 각도부(angular portion)를 갖고, 제3 극편은 제2 극편과 대면하는 표면을 갖는 각도부를 갖고, 서로 대면하는 제3 및 제2 극편의 표면은 그 사이에서 40° 미만, 예를 들어, 35° 미만의 각도를 형성한다. 갭은 사실상 반경 방향 갭일 것이다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 제2 극편은 내측 환형부를 갖고, 제3 극편과 대면하는 표면은 제2 극편과 대면하는 제3 극편의 내측 환형부의 표면에 대해 약 3°내지 약 35°의 각도로 배치된다.

본 발명의 제6 태양에 따라, 대물 렌즈 배열체는 대물면에 처리되는 대상물을 장착하기 위한 대상물 장착부와, 대물 렌즈 배열체의 대칭축에 대해 사실상 회전 대칭인 제1 및 제2 극편을 포함하여 제공된다. 제1 및 제2 극편은 제1 및 제2 극편의 반경 방향 내측 단부가 대전된 입자의 하나 이상의 비임에 의해 횡단되도록 구성된 보어를 형성하도록 대칭축을 향해 연장된다. 제1 여기 코일이 제1 극편의 반경 방향 내측 단부와 제2 극편의 반경 방향 내측 단부 사이에 형성된 제1 갭에 포커싱 자기장을 생성하도록 제공된다. 대전된 입자의 하나 이상의 비임을 안내하도록 구성된 비임 튜브는 제1 극편의 반경 방향 내측 단부에 의해 형성된 보어를 통해 연장된다. 이러한 태양에 따른 실시예에서, 제1 극편의 보어는 일반적으로 제1 극편의 전방 표면부가 배치되는 제2 면에 대해 보어의 직경이 최소 직경인 제1 면으로부터 연장된다. 보어의 직경은 제1 면의 최소 직경으로부터 제2 면의 전방 직경까지 약 10 ㎜ 초과만큼 증가하고, 제1 및 제2 면 사이의 거리는 약 5 ㎜를 초과하여서, 테이퍼 형상을 이룬다.

제1 극편의 이러한 테이퍼 또는 원추형 형상은 대물 렌즈의 원하는 광학 특성이 달성될 수 있도록 입자 광학 시스템의 광축과 대체로 일치하는 대칭축 상에 자기장 강도의 분포를 형상화한다.

본 발명의 제7 태양에 따라, 대전된 입자 비임 시스템은 대전된 입자의 비임을 생성하기 위한 대전 입자원과, 대전된 입자에 의해 횡단되도록 구성된 적어도 하나의 비임 형상화 렌즈와, 대전된 입자에 의해 횡단되도록 구성된 대물 렌즈를 포함하고, 대물 렌즈는 대칭축과 이에 연관된 대물면을 갖는다.

적어도 하나의 비임 형상화 렌즈와 대물 렌즈는 대물면의 각각의 위치에서 대전된 입자가 입사되는 모든 방향에 걸친 평균이 광축을 둘러싸는 대상물의 링형 내측 부분의 광축으로부터 멀리 배향되는 것으로서 평균 입사 방향이 정의될 수 있고, 링형 내측 부분을 둘러싸는 대물면의 일부의 링형 외측 부분 내의 위치에서의 평균 입사 방향이 광축을 향해 배향되도록 구성된다.

이러한 구성은 대물면에서 상당량만큼 3차 텔리센트리시티 에러(telecentricity error)를 감소시키도록 한다.

예시적인 실시예에 따라, 링형 내측 부분 내의 위치에서 평균 입사 각도의 최대 평균 각도(θ_i)는 이하의 식으로 정의된 바와 같이 링형 외부 내의 위치에서의 평균 입사 각도의 최대 평균 각도(θ₀)와 관련된다.

예시적인 실시예에서, 최대 평균 각도(θ_i)는 최대 평균 각도(θ_o)의 절대값의 최대 30%만큼, 예를 들어, 최대 20%만큼 최대 평균 각도(θ₀)와 상이하다. 이는 15% 이하 또는 심지어 10% 이하만큼 적게 상이할 수도 있다.

다른 예시적인 실시예에 따라, 링형 외측 부분 내의 위치에서의 입사 평균 각도의 최대 평균 각도는 약 1 mrad를 초과한다.

이러한 구성은 전술한 바와 같이 테이퍼 형상을 갖는 극편을 포함하는 대물 렌즈 배열체를 이용하여 유리하게 실행될 수 있다. 이러한 구성의 다른 장점은 대물 렌즈 배열체와 관련된 상면 만곡(field curvature)을 감소시키도록 한다.

본 발명의 제8 태양에 따라, 대물면에서 처리되는 대상물을 장착하는 대상물 장착부와, 대물면으로부터 소정 거리에 배치되며 대물 렌즈 배열체의 대칭축과 동심인 제1 직경의 개구를 갖는 제1 전극과, 대물면으로부터 제2 거리에 배치되고 제1 전극과 대물면 사이에 있으며 대칭축과 동심인 제2 직경의 개구를 갖는 제2 전극을 포함하는 대물 렌즈가 제공된다.

제1 전압원이 제1 전극에 접속되고, 제1 전극은 처리되는 대상물에 대해 제1 전위로 설정되도록 구성되어 작동될 수 있고, 제2 전압원이 제2 전극에 접속되고, 제2 전극은 처리되는 대상물에 대해 제2 전위로 설정되도록 구성되어 작동될 수 있다.

제1 및 제2 거리, 제1 및 제2 직경, 그리고 제1 및 제2 전압은 대물면 바로 위에서 생성된 전기장에 대한 제1 전극의 기여도(contribution)가 상기 전기장에 대한 제2 전극의 기여도와 동일한 정도의 크기를 갖도록 조절된다. 생성된 전기장에 대한 제1 또는 제2 전극의 기여도는 제1 및 제2 설정의 두 개의 설정을 비교함으로써 평가 및 시험될 수 있다.

제1 설정에서, 제1 전극은 전기 커넥터에 대해 제1 전위이고, 따라서 대상물과 제2 전극은 전기 커넥터와 동일한 전위에 있다. 제2 설정에서, 제1 전극은 전기 커넥터에 대해 제1 전위를 갖고, 제2 전극은 제1 전극과 동일한 전위에 있다.

예시적인 실시예에 따라, 이하의 관계가 성립된다.

여기서, E₁은 제1 설정의 대물면에서의 전기장이다.

E₂는 제2 설정의 대물면에서의 전기장이다.

예시적인 실시예에서, 상기에서 정의된 비율 (E₁-E₂)/2(E₁+E₂)은 0.2 이하 또는 0.1 이하 또는 0.05 이하일 수 있다.

이러한 태양은 특히 전자 비임 시스템에 적용된다. 이러한 관계가 달성되는 구성은 특히 대물면에 전기장을 생성시키는 대물면에 인접한 전극의 큰 개구와, 대물면에서의 대응하는 큰 전기장이 적용될 때 특히 유리하다. 대물면의 영역의 균질 전기장은 2차 전자용의 개선된 2차 전자 수율 및/또는 우수한 수차 계수(aberration coefficient)를 달성하는 2차 전자용 균질 여기장을 제공한다.

제9 태양에서, 본 발명은 제1 극편 및 제2 극편과, 제1 여기 코일과, 비임 튜브 및 제1 전압원을 포함하고, 제1 및 제2 극편은 대칭축에 대해 사실상 회전 대칭이고, 제1 극편의 반경 방향 내측 단부는 그 사이에 제1 갭을 형성하도록 제2 극편의 반경 방향 내측 단부로부터 소정 거리에 배치되고, 제1 극편은 대칭축을 향해 각도를 갖고 연장하는 내측 부분을 갖고, 제1 및 제2 극편은 서로 전기 절연성이고, 제1 여기 코일은 제1 갭의 영역에서 포커싱 자기장을 생성하고, 비임 튜브는 제1 극편의 반경 방향 내측 단부에 의해 형성된 보어를 통해 연장하고, 제1 전압원은 비임 튜브에 전압을 공급하도록 구성되는 대물 렌즈 배열체를 포함하는 입자 광학 검사 시스템이며, 입자 광학 검사 시스템은 적어도 하나의 자기장 배열체를 포함하는 비임 경로 분할 배열체를 포함하고, 비임 경로 분할 배열체의 적어도 하나의 자기장 배열체의 하단부는 대물면으로부터 제1 거리에 배치되고, 제1 여기 코일의 상단부는 대물면으로부터 제2 거리에 배치되고, 제1 거리는 제2 거리보다 짧은 입자 광학 검사 시스템을 제공한다. 달리 말하면, 비임 경로 분할 배열체는 적어도 부분적으로 대물 렌즈 배열체 내로 삽입된다.

위에서 사용된 하부(lower)는 대물면에 대한 방향을 나타내는데, 즉 하부는 상부(upper)에서보다 대물면에 대해 더 근접한 거리를 나타낸다.

비임 분할 배열체는 그 전체 내용이 본 명세서에 참고로 포함된, 동일한 양수인의 WO 2005/024881 A2호(미국 가출원 제60/500,256호)에서 예를 들어 설명된 것과 같은 다중 비임 검사 시스템에 유리하게 사용된다. 비임 분할 배열체는 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명된다.

비임 경로 분할 배열체가 대물면에 근접하게 배치되는 것이 바람직하다는 것이 알려졌다. 비임 분할 배열체를 채용한 종래의 시스템에서는, 이러한 구성은 통상적으로 이들 두 구성요소 사이의 임의의 중첩 없이 대물 렌즈 배열체의 상류에 배치된다. 이에 반해, 본 발명의 본 태양에 따르면, 비임 분할 배열체의 하부, 즉 대물면에 근접하게 배치되어 이에 대면하는 비임 분할 배열체의 일부는 대물 렌즈 배열체 내로 사실상 삽입된다. 이는 검사되는 대상에 전자를 충돌시킴으로써 생성된 2차 전자의 이미지가 일반적으로 대물면 위에 근접하게 형성되기 때문에, 대전된 입자로서 전자를 이용하는 검사 시스템에서 특히 유리하다. 따라서, 대물 렌즈 배열체 내로의 비임 분할 배열체의 삽입은 2차 전자의 이미지와 검사 시스템의 가장 근접한 포커싱 광학 소자 사이의 경로를 단축시키고, 따라서 검사 성능을 개선시키는 것이 가능하다.

본 발명의 본 태양에 따른 검사 시스템의 예시적인 실시예에서, 제1 극편의 내측 부분은 제1 극편의 반경 방향 내측 단부가 제1 극편의 반경 방향 외측 단부가 아니라 대물면에 근접하게 배치되도록 대칭축을 향해 연장하여, 제1 구성의 적어도 하나의 자기장 배열체의 하부 단부가 제1 극편의 내부로 한정된 보어 또는 공간 내에 배치되도록 한다.

이러한 실시예에서, 입자 광학 검사 시스템은 제1 극편에 부착될 수 있는 장착 구조체를 추가로 포함할 수 있고, 비임 경로 분할 배열체의 자기장 배열체를 장착하기 위해 제1 극편에 부착될 수 있는 장착 구조체, 보다 일반적으로 비임 경로 분할 배열체의 하부 부분을 추가로 포함할 수 있다. 장착 구조체는 또한, 적어도 하나의 제1 극편에 대해 비임 분할 배열체의 자기장 배열체의 위치를 조절하도록 할 수 있다.

예를 들어, 제1 극편의 내측 부분은 반경 방향 외측 단부보다 대물면에 근접하게 배치된 제1 극편의 반경 방향 내측 단부와 함께 사실상 원뿔형 형상을 가질 수 있고, 자기장 배열체의 하부 단부는 제1 극편의 내측 부분에 의해 형성된 코너스(conus) 내측에 배치된다. 이들 실시예에서, 제1 극편의 내부에 의해 형성된 코너스는 예를 들어 20°내지 약 70°의 범위에서 코너스 개방 각도(α)를 가질 수 있다.

다른 예시적인 실시예에서, 내측 부분은 두 개의 원통 형상을 포함할 수 있는데, 두 개의 원통부들 중 하부 원통부는 상부 원통부보다 작은 직경을 갖는 보어를 형성한다. 이들 실시예에서, 비임 경로 분할 배열체의 하부 부분은 상부 원통부에 의해 형성된 보어 내에 적어도 부분적으로 배치될 수 있다. 그러나, 하부 원통부의 보어가 작을 필요는 없고, 이는 또한 상부 원통부의 보어와 동일하거나 클 수 있다. 다른 구성이 또한 가능하며, 해당 기술 분야의 종사자들에 대해 자명한 것이다.

명확하게 설명하고 있지 않지만, 본 발명의 특정 태양과 관련하여 본 명세서에서 설명한 대물 렌즈 배열체와 시스템의 실시예의 개별 특성 또는 개별 특성과의 조합은 본 발명의 다른 태양의 대물 렌즈 배열체와 시스템의 실시예에 적용될 수 있다.

예시적인 실시예에서, 본 발명에 따른 대물 렌즈 배열체는 적어도 하나의 여기 코일 내에 배치된 가열 시스템을 포함하고, 가열 시스템은 적어도 하나의 여기 코일의 부근에 배치된 가열 코일과, 가열 코일을 통과하는 전류를 제어하고 조절하기 위한 제어부를 포함한다. 적어도 하나의 여기 코일은 전술한 실시예의 제1, 제2 및/또는 제3 여기 코일일 수 있다. 예를 들어, 가열 코일은 여기 코일 내에, 즉 여기 코일 내의 공동(cavity)에 배치되거나 이와 함께 인터레이스되는(interlaced) 방식으로 배치될 수 있다. 특히, 제어부는 필요하고 적용 가능하다면, 예를 들어 제1, 제2 및 제3 여기 코일 중 적어도 하나인, 적어도 하나의 여기 코일을 통과하는 적어도 하나의 전류(여기 전류)와, 제1, 제2 및 제3 극편 중 적어도 하나의 온도에 따라 가열 코일을 통과하는 전류를 조절하도록 구성될 수 있다. 또한, 제1, 제2 및 제3 극편 중 적어도 하나의 온도를 검지하기 위해 이들 실시예에서 온도 센서가 제공될 수 있다. 검지된 온도는 전원에 의해 가열 코일로 제공되는 전류를 제어하도록 제어부로 송신될 수 있다. 본 실시예는, 하나 이상의 극편의 온도를 사실상 일정하게 유지할 수 있는 장점을 갖는다. 따라서, 극편 재료의 팽창을 야기할 수 있어서 대물 렌즈 배열체의 치수와 형상의 바람직하지 않은 변화를 야기할 수 있는 극편의 가열에 의한 교란이 방지될 수 있다. 극편의 가열은 대물 렌즈 시스템의 작동 기간을 연장시킬 수 있고, 또한 인가 변화를 야기할 수 있고, 따라서 포커싱 힘의 변화와 관련된 여기 전류의 변화를 야기할 수 있다. 이러한 실시예는 자기장을 유지하고, 따라서 대물 렌즈 배열체의 포커싱 특성을 일정하고 우수하게 제어 가능하다. 대안적인 실시예에서, 가열 코일은 대칭축을 중심으로 한 거의 폐쇄된 링의 형상, 즉 단부가 접촉되지 않는 불완전한 원의 형상을 취할 수 있다. 이러한 실시예는 가열 코일에 의해 생성될 수 있는 바람직하지 않은 자기장이 방지될 수 있는 장점이 있다.

특히 제2 여기 코일을 냉각하기 위한 냉각 시스템의 사용은 본 발명의 제3 태양과 관련되어 이미 전술하였다. 본 발명의 임의의 태양에 따른 대물 렌즈 배열체의 다른 실시예는 유체 냉각 매체를 사용하지 않고, 특히 여기 코일에 의해 발생된 열을 전도시키기 위해 전적으로 고체 상태 재료에 기초하는 냉각 시스템을 사용할 수 있다.

제2 여기 코일을 참조하여 이하에서 설명되지만 임의의 다른 여기 코일에도 적용될 수 있는 예시적인 실시예에서, 제2 및 제3 극편은 사실상 일체형으로 형성되고 요크에 의해 접속되고, 이들의 외측 환형 영역들 중 소정 영역에서 이들 사이에 제2 여기 코일을 수용한다. 여기 코일은 일반적으로 전원에 접속된 절연 와이어의 다수의 권선부를 포함한다. 이러한 실시예에서, 와이어 권선부에 의해 형성된 여기 코일의 본체의 적어도 외측은 열전도성이고 전기 절연성 세라믹 재료의 하나 이상의 층에 의해 적어도 부분적으로 캡슐화된다. 이러한 세라믹 캡슐화는 제2 및 제3 극편을 연결하는 요크의 부분을 통과하여 연장되는 동일하거나 유사한 재료로 제조된 연결 부재와 연결되거나 또는 일체식으로 형성된다. 이들 연결부는 요크의 반경 방향 외측 단부 둘레 또는 이에 근접하여 배치된 열 전도성 고형 재료의 링에 열 전도 접촉을 성립하도록 요크의 주변에 규칙적인 간격을 갖고 분포될 수 있다. 열 전도성 재료의 링은 세라믹 재료, 구리로 제조될 수 있거나 또는 서로 접촉하는 구리 링과 세라믹 링을 둘 모두 포함한다. 이들 링은 예를 들어, 바람직하게는 구리 와이어를 통해 액체 냉각 기반의 냉각 시스템일 수 있는, 제2 극편과 제3 극편으로부터 더 이격된 냉각 시스템으로 연결된다. 고체 상태 냉각 시스템은 대물 렌즈 배열체에 포함되고 전압 부품으로부터 냉각 시스템을 절연하는 것이 액체 냉각의 경우보다 더 쉽게 달성되는 장점을 갖는다. 따라서, 이러한 실시예는 전기 도전성 재료가 극편의 내측의 여기 코일 부근으로 도입되지 않는다는 장점을 갖는다. 다른 적절한 열 전도성 재료가 사용될 수 있고, 이러한 종류의 냉각 시스템은 제1 및 제2 극편 또는 냉각이 필요한 시스템의 임의의 다른 부품용으로 또한 사용 가능하다는 것이 해당 기술 분야의 종사자에게는 명백할 것이다.

특히, 전술한 유형의 고체 상태 냉각 시스템과 관련된 본 발명의 다른 예시적인 실시예에서, 본 발명에 따른 대물 렌즈 배열체는 제2 및 제3 극편을 장착하기 위한 조절식 장착 구조체를 추가로 포함할 수 있다. 장착 구조체는 특히 제1 극편에 대해 제2 및 제3 극편의 위치를 조절하도록 한다. 조절식 장착 구조체는, 예를 들어 제1 및 제2 극편에 연결된 요크 둘레에 배치되고 이에 고정식으로 부착된 장착 링을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 장착 링은 3개 이상의 와이어, 또는 보다 일반적으로 가요성 요소에 의해 정위치에 보유된다. 와이어의 하단부는 예를 들어, 바람직하게는 장착 링의 주연부에 대해 등거리로 이격된 지점에서 장착 링에 고정되고, 와이어의 상단부는 유리하게는 제1 극편과 같이 제2 및 제3 극편의 상류에서 하나 이상의 구성요소에 부착된다. 이러한 장착 구조체는 임의의 거대한 보유 구성요소의 필요없이 정위치에 제2 및 제3 극편을 보유하도록 한다. 따라서, 제2 및 제3 극편은 진공 환경 내에 전적으로 보유될 수 있다. 제2 및 제3 극편의 위치, 특히 제1 극편에 대한 위치는 필요에 따라 하나 이상의 와이어를 적절하게 줄이거나 늘임으로써 조절될 수 있다.

다른 예시적인 실시예에서, 조절식 장착 구조체는 미세 조절 배열체를 추가로 포함한다. 미세 조절 배열체는 예를 들어 장착 링 또는 제2 및 제3 극편의 축방향 위치를 조절하기 위한 기구와, 보다 일반적으로 대물 렌즈 배열체에서 보다 일반적으로는 장착 링 또는 제2 및 제3 극편의 반경 방향 위치를 조절하기 위한 기구 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

장착 링, 따라서 제2 및 제3 극편의 축방향 위치를 조절하기 위한 기구는 고정되거나 고정가능한 위치를 갖는 대물 렌즈 배열체의 구성요소에 부착된 일단부를 갖는 스크류를 포함할 수 있고, 스크류는 스크류의 회전이 축방향 위치의 변화를 야기하도록 장착 링에 연결되는 권선부를 갖는다. 예를 들어, 제1 극편과 같은 대물 렌즈 배열체의 다른 구성요소에 대해 스크류의 회전은 예를 들어 장착 링을 상승 또는 하강시킬 수 있다.

웨지형 부재, 두 개의 볼(ball)을 내측에 구비한 챔버를 포함하는 베어링, 및 스크류의 조합을 포함하는 구성에 의해 반경 방향 위치의 조절을 위한 조절 기구가 제공될 수 있다. 챔버와 볼은 볼이 챔버의 각각의 4개의 측벽에 접촉하도록 구성되고, 챔버는 웨지의 뾰족한 측이 두 개의 볼 사이에서 접촉하도록 배열될 수 있도록 일측으로 개방된다. 스크류의 일단부는 스크류의 회전이 챔버의 내외부로 추가로 스크류의 하단부를 구동시키도록 그리고 선택적으로 상하 방향으로 챔버를 이동시키도록 챔버의 상부로 연장된다. 따라서 스크류의 회전은 두 개의 볼 사이의 거리를 변경시키고, 서로 접근하면서 웨지의 뾰족한 측을 외향으로 밀어낸다. 극편에 직접적으로 또는 간접적으로 연결된 웨지는 극편 상에서 이러한 운동을 전달하고, 따라서 예를 들어 제1 극편에 대해 대물 렌즈 배열체에서 그 반경 방향 위치를 변경시킨다. 해당 기술 분야에 공지된 다른 조절 기구가 사용될 수도 있다.

본 발명의 전술한 특성과 다른 유리한 특성은 첨부된 도면의 이하의 상세한 설명을 참조하여 보다 명백하게 될 것이다. 본 발명의 모든 가능한 실시예가 본 명세서에서 나타낸 장점들의 각각 및 모두 또는 임의의 장점을 반드시 나타낼 필요는 없다는 점에 주의한다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 전자 현미경 시스템의 기본 특성과 기능을 개략적으로 도시한다.

도2는 도1에 도시된 전자 현미경 시스템에 사용될 수 있는 대물 렌즈 배열체의 실시예의 개략도이다.

도3은 도2에 도시된 전기장 생성 구성요소의 기능을 도시하는 전극 구성을 도시한다.

도4는 도2에 도시된 대물 렌즈 배열체의 비임 튜브의 하부의 확대도를 도시한다.

도5는 광축을 따라 도2에 도시된 대물 렌즈 배열체의 실시예에 의해 제공된 복수의 물리적인 특성을 도시한다.

도6a 및 도6b는 도1에 도시된 전자 현미경 시스템의 대물면의 평균 입사 각도의 반경 방향 종속성을 나타내는 그래프를 도시한다.

도7은 본 발명에 따른 대물 렌즈 배열체의 다른 실시예를 개략적으로 도시한다.

도8은 본 발명에 따른 대물 렌즈 배열체의 다른 대안적인 실시예를 도시한다.

도9는 비임 경로 분할 배열체의 예시적인 실시예를 도시한다.

도10은 도8에 도시된 실시예에서 사용된 냉각 구조를 도시한다.

도11은 도8에 도시된 실시예에서 제2 및 제3 극편을 보유하기 위한 장착 구조체에 사용되는 조절 기구를 도시한다.

도12는 도8에 도시된 실시예 내에 합체된 가열 시스템을 도시한다.

도13은 도8에 도시된 실시예의 상세 사항을 도시한다.

후술하는 예시적인 실시예에서, 기능과 구조가 유사한 구성요소들은 가능한 유사한 도면부호로 지시된다. 따라서, 하나의 특정 실시예의 개별 구성요소의 특성을 이해하기 위해서는, 다른 실시예의 설명과 발명의 상세한 설명을 또한 고려하여 참조하여야 한다.

도1은 전자 현미경 시스템(1)의 기본 기능과 구성요소를 상징적으로 도시하는 개략도이다. 전자 현미경 시스템(1)은 대물 렌즈 배열체(100)의 대물면(101)에 배열된 검사되는 대상물의 표면에 1차 전자 비임 스폿을 생성하기 위한 복수의 1차 전자 비임렛(3')을 이용하는 주사 전자 현미경식(SEM)이다.

비임 스폿에서 대상물에 입사하는 1차 전자는 대상의 표면으로부터 방출되는 2차 전자를 생성한다. 2차 전자는 대물 렌즈 배열체(100)로 진입하는 2차 전자 비임렛을 형성한다. 전자 현미경 시스템(1)은 검출 배열체(200)로 복수의 2차 전자 비임렛을 공급하기 위한 2차 전자 비임 경로(4')를 제공한다. 검출 배열체(200)는 전자 감지식 검출기(203)의 표면에 2차 전자 비임렛(4')을 투사하기 위한 투사 렌즈 배열체(201, 202)를 포함한다. 검출기(203)는 고체 상태 CCD 또는 CMOS, 신틸레이터(scintillator) 배열체, 마이크로 채널 플레이트, PIN 다이오드 어레이 및 기타의 것으로부터 선택된 하나 이상의 것일 수 있다.

1차 전자 비임렛(3')은 전자 공급원(301), 비임 라이너 튜브(302), 시준 렌즈(collimating lens)(303), 다중 개구 플레이트 배열체(304) 및 필드 렌즈(field lens, 305)를 포함하는 비임렛 생성 배열체(300)에 의해 생성된다.

도1에 도시된 실시예에서, 전자 공급원(301)은 비임 라이너 튜브(302)의 시스템의 광축에 배열되고 시준 렌즈(303)에 의해 생성된 자기장 내에 추가적으로 수용된다. 전자는 전자 공급원(301)으로부터 추출되어, 다중 개구 배열체(304)를 조사하기 위한 비임(3)을 형성하기 위해 시준 렌즈(303)에 의해 시준되는 발산 전자 비임을 형성한다. 다중 개구 배열체(304)는 컵형 전극(304B)의 중심에 장착되는 다중 개구 플레이트(304A)를 포함한다. 전기장은 비임 라이너 튜브(302)의 단부의 플랜지와 컵형 전극(304B) 사이에서 생성될 수 있고 예를 들어 감속 또는 지연 전 기장일 수 있다. 다중 개구 배열체는 다중 개구 플레이트(304A)에 충돌하는 단일 조사 비임(3)으로부터 복수의 1차 전자 비임렛(3')을 형성한다. 다중 개구 배열체의 상세 사항은 예를 들어 도입부에서 인용된 참조 문헌과 동일한 양수인의 WO 2005/024881 A2호(미국 가출원 제61/500,256호)에서 알 수 있다.

필드 렌즈(305)와 대물 렌즈 배열체(100)는 복수의 1차 전자 비임렛의 비임 경로(3')에 제공되어, 대물면(101) 상으로 다중 개구 배열체(304)의 초점면의 이미지를 투사하여 대상물 상에 1차 전자 비임 스폿의 어레이를 형성한다.

비임 경로 분할/조합 배열체(400)가 또한 비임렛 생성 배열체(300)와 대물 렌즈 배열체(100) 사이의 1차 전자 비임 경로(3')에서, 그리고 대물 렌즈 배열체(100)와 검출 배열체(200) 사이의 2차 전자 비임 경로(4')에서 제공된다.

비임 분할 배열체(400)는 둘 모두 대물 렌즈 배열체(100)를 통과하는 1차 전자 비임렛(3')과 2차 전자 비임렛(4')의 빔 경로가 분리시킬 수 있어서, 2차 전자 비임렛은 검출 배열체(200)를 향해 배향된다. 예시적인 비임 분할 배열체는 도9를 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다.

도2는 도1에 도시된 전자 현미경 시스템에서 사용될 수 있는 대물 렌즈 배열체(100)의 예시적인 실시예의 개략 단면도를 도시한다. 대물 렌즈 배열체(100)는 대상물(7)의 표면이 전자 현미경 시스템(1)의 대물면(101) 내에 배치되도록 검사되는 대상물(7)을 장착하기 위해 대상물 장착부(121)를 포함한다. 대상물(7)은 예를 들어 결함 유무를 검사받는 반도체 웨이퍼일 수 있다.

대물 렌즈(102)는 대물 렌즈(102)의 광축(120)(또는 대칭축)에 대해 동심이 고 반경 방향 내측 단부(124)를 갖는 제1 극편(123)을 포함한다. 광축(120)에 대해 회전 대칭이고 동심인 제2 자기 극편(125)은 반경 방향 내측 단부(126)를 갖고, 사실상 축방향 갭이 반경 방향 내측 단부(124, 126) 사이에 형성되도록 제1 극편(123)의 반경 방향 내측 단부(124)로부터 소정 거리에 배치된다.

여기 코일(129)은 제1 및 제2 극편(123, 125) 사이에서 내측 단부(124, 126) 사이에 형성된 갭의 반경 방향 외측으로(즉, 갭으로부터 먼 거리로) 배치된다. 요크(130)는 제1 극편의 일부를 형성하고, 제1 극편으로부터 반경 방향 외측으로 연장하고, 제2 극편에 의해 형성되고 제2 극편(125)으로부터 반경 방향 외측으로 연장하는 요크(131)에 대향하여 배치된다. 요크(130) 또는 요크(130)에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이도록 배치되는 여기 코일(129) 각각과, 요크(130, 131)들이 서로 인접하여 배치되는 영역에서의 요크(131) 사이의 갭에 전기 절연 수지(133)가 제공된다. 요크(130)는 요크(131)의 대응하는 인접한 원통형 부분(136)으로부터 절연 수지(133)에 의해 분리된 원통형 부분(135)을 포함하고, 제1 극편(123)의 요크(130)의 원통형 부분(135)은 제2 극편(125)의 요크(131)의 원통형 부분(136)을 부분적으로 둘러싼다. 제1 요크(130)는 요크(131)의 인접한 대응 환형 디스크형 부분(138)으로부터 절연 수지(133)에 의해 분리된 환형 디스크형 부분(137)을 추가로 포함한다. 따라서, 제1 및 제2 요크(130, 131)는, 두 극편(123, 125)이 서로로부터 전기적으로 절연되어 유지되면서, 요크(130, 131) 사이의 영역 또는 보다 자세하게는 원통형 및 환형 디스크형 부분들 사이의 영역이 상당한 표면적을 제공하도록, 각각 극편(123, 125)의 형성부와 그로부터 연장하는 요크(130, 131) 사이의 자기 저항이 낮아지도록 구성 및 배열된다.

전원(141)은 제1 및 제2 극편(123, 125)의 반경 방향 내측 단부(124, 126) 사이의 갭에서 자기장을 생성하도록 제1 여기 코일(129)에 접속된다. 제1 여기 코일(129)에 의해 생성된 전기장은, 제1 및 제2 극편(123, 125) 각각의 반경 방향 내측 단부(124, 126) 사이에 형성된 제1 갭을 통해 자기 회로가 폐쇄되도록, 자기 극편(123, 125)과 요크(130, 131)에 의해 형성된 자기 회로에서 화살표(142)로 지시된 자속을 야기한다. 제1 여기 코일(129)에 의해 생성된 자기장은 광축(120)과 동축으로 배열된 비임 튜브(152)로부터 방출되는 1차 전자 비임렛의 전자에서 포커싱 효과를 갖는다.

비임 튜브(152)의 하단부는 제1 및 제2 극편(123, 125)의 반경 방향 내측 단부(124, 126) 사이의 제1 갭의 영역에 배치된다. 고전압원(153)은 이러한 실시예에서, 약 +30 ㎸의 전위로 비임 튜브(152)를 유지하도록 제공된다. 전압원(155)은 대상물 장착부(121)에 대해 약 -29.7 내지 -28 ㎸의 조절 가능한 고전압을 공급하도록 커넥터(156)를 통해 대상물 장착부(121)에 접속된다. 검사되는 대상물(7)은 대상물(7)이 약 -29.7 내지 28.0 ㎸의 조절 가능한 전위로 유지되도록 대상물 장착부(121)와 전기 접속되도록 구성된다.

전극 배열체의 캐소드(상류측, 도시 안함)는, 1차 전자가 비임 튜브(152)를 통해 진행할 때 약 60 내지 90 KeV의 운동 에너지를 갖도록, 약 -30 ㎸로부터 약 -45 ㎸까지의 전압으로 유지된다. 비임 튜브(152)의 하단부는 1차 전자가 비임 튜브(152)의 하단부와 대물면(101) 사이의 공간에서 전기장 감속을 경험하도록 대물 면(101)으로부터 소정 거리에 배치된다. 1차 전자는 약 50 eV로부터 약 3000 eV까지의 랜딩 에너지(landing energy)를 갖는 대상물(7)에 입사될 것이다.

게다가, 제1 극편(123)의 반경 방향 내측, 즉 제1 극편의 반경 방향 내측 단부(124)와 요크(130)의 반경 방향 내측 부분을 포함하는 부분은 여기 코일(127)이 배치되는 공동(124")을 포함한다. 여기 코일(127)은 전원(141)과 유사한 방식으로 도시되지 않은 다른 전원에 접속되고 요크(130)를 포함하는 제1 극편(123)으로부터 전기 절연된다. 다른 갭(124')이 제1 극편(123)의 반경 방향 내측 단부(124) 내에 형성되고 갭(124')은 공동(124")과 결합한다. 따라서, 제1 극편은 제4 극편과 제3 갭(124')을 형성하도록 기능적으로 분할되어 구성된다. 여기 코일(127)이 각각의 전원에 의해 여기되면, 제1 극편(123)과 제2 극편(125) 사이의 제1 갭의 여기 코일(129)에 의해 생성된 포커싱 자기장의 강도와 위치를 미세 조절하기 위해 제공되는 자기장이 갭(124')의 영역에서 생성된다.

비임 튜브(152)의 하단부와 대상물(7) 사이에서 생성된 전기장은 인가되는 전압과 그 위치에 의해 한정될 뿐만 아니라, 도시된 실시예에서는 제2 극편(125)에 인가되는 전압에 의해서도 영향을 받는다. 특히, 제2 극편(125)의 반경 방향 내측 단부(126)는 예를 들어 전기 커넥터(156)와 제2 극편(125) 모두에 커플링되는 고전압원(159)에 의해 대상물 장착부(121)의 전기 커넥터(159)에 대해 +3.9 kV의 전압이 유지되도록 할 수 있다. 그 효과는 이하에서 도5를 참조하여 보다 상세히 설명된다. 또한, 도2에 도시된 실시예에서, 차폐 전극(154)의 영역에서 전기장으로부터 대상물을 차폐하여 대상물의 바람직하지 않은 대전을 방지하도록, 차폐 전 극(154)은 전기 커넥터(156) 또는 대상물 장착부(121)에 대해 동일한 전압이 인가되는 것으로 도시된다. 차폐 전극은 내부 개구를 갖는 환형 형상을 갖고, 광축(120)에 대해 대칭이고, 대전된 입자가 대상물에 도달하기 위해 내부 개구를 통과할 수 있도록 배치된다.

도3에 도시된 바와 같이, 제2 극편(125)의 하부 에지는 그 반경 방향 내측 단부(126)에서 대물면(101)과 일치하는 대상물(7)의 표면으로부터 거리(d₁)에 배치된다. 비임 튜브(152)의 하단부는 대물면(101)으로부터 거리(d₂)에 배치된다. 극편(125)의 반경 방향 내측 단부(126)에 의해 한정된 보어의 직경은 D₁로 지시되고 그 하단부에서 비임 튜브(152)의 직경은 D₂로 지시된다.

거리(d₁, d₂), 직경(D₁, D₂) 및 대상물(7)에 대해 극편(125)과 비임 튜브(152)에 인가된 전압은 광축(120)에 근접한 영역에서 대물면(101) 바로 위에 생성된 전기장이 사실상 균질 전기장이 되도록 조절된다. 도3은 비임 튜브(152)의 하단부와 극편(125) 사이, 그리고 극편(125)과 대상물(7) 사이의 정전기장(electrostatic field)을 나타내는 몇몇의 전계선 또는 등전위선을 도시한다. 도3에 도시된 바와 같이, 대물면(101)에 가장 근접한 전자선(161)(field line)은 광축(120) 둘레 영역의 사실상 균질한 전기장을 나타내는 사실상 직선이다. 이러한 사실상 균질한 전기장은 바람직한 랜딩 에너지로 각각의 1차 전자 비임렛(3)을 감속시키기 위해 생성된다. 사실상 균질한 전기장은 또한 각각의 2차 전자 비임 렛(4')이 대물 렌즈(102)로 진입할 때 사실상 동일한 운동 에너지를 갖도록 대상물(7)로부터 발산되는 2차 전자용 추출 전기장을 제공할 수 있다.

도2에 도시된 바와 같은 대물 렌즈 배열체의 구성에서, 대물면(101)에서의 전기장은 두 개의 성분으로 분할될 수 있고, 이들 두 개의 성분은, 극편(125)과 대상물(7) 사이의 전위차에 의해 생성된 전기장의 제1 성분(E₁)과, 비임 튜브(152)와 대상물(7) 사이의 전위차에 의해 생성된 전기장의 제2 성분(E₂)이다. 두 성분은 광축(120) 둘레 영역의 대물면(101)의 전기장에서 사실상 동일한 효과를 갖는다. 이는 이하의 두 개의 설정에 따라 비임 튜브(152)와 극편(125)에 인가된 전압을 변경시킴으로써 나타날 수 있고, 제1 설정에서 비임 튜브(152)는 대상물(7)에 대해 59 kV의 전위로 설정되고 극편(125)은 대상물(7)과 동일한 전위로 설정된다. 대물면(101)과 광축(120)에서의 최종 전기장은 1.8 kV/㎜이다. 제2 설정에서, 극편(125)은 대상물(7)과 비임 튜브(152)에 대해 3.9 kV의 전위에 있고, 대물면(101)에서의 최종 전기장은 1.2 kV/㎜이다. 따라서, 이하의 요건이 만족된다.

도2에 도시된 실시예에서, 제3 극편(163)은 대물면에 대해 거의 평행하게 연장되고 반경 방향 내측 단부(164)를 갖는다. 제3 극편(163)의 반경 방향 내측 단부는 제2 극편(125)의 반경 방향 내측 단부(126)보다 광축(120)으로부터 먼 거리에 배치되고, 두 반경 방향 단부는 광축(120)에 직각인 동일면에 배치된다. 따라서 제3 극편(163)의 반경 방향 내측 단부(164)와 제2 극편(125)의 반경 방향 내측 단부(126) 사이에 반경 방향 갭이 형성된다. 극편(163)은 자기 회로가 극편(125), 요크(131) 및 극편(163)에 의해 형성되도록 요크(131)와 일체식으로 형성되고, 이러한 자기 회로는 각각의 극편(125, 163)의 내측 단부(126, 164) 사이에 형성된 갭을 통해 폐쇄된다. 이러한 자기 회로에서 화살표(166)로 지시된 자속은 전원(169)에 의해 전류가 공급되는 여기 코일(167)에 의해 생성된다. 극편(125, 163) 사이의 갭에 형성된 공간은 여기 코일(167), 극편(125, 163) 및 요크(131) 사이에 절연 재료의 층을 형성하도록 제공되는 절연 수지(170)로 충진된다. 따라서, 여기 코일(167)이 접지 전위로 동작할 수 있도록 극편(125, 163)으로부터 전기적으로 절연된다.

도2에서, 제3 극편(163)은 대상물(7)과 대면하는 제3 극편의 표면이 대상물(7)로부터 제1 거리에서 대물면에 배치된 대상물(7)에 사실상 평행하게 연장되는 반경 방향 내측 환형부(163IP)를 갖는 것으로 도시된다. 또한, 제3 극편(163)은 대상물(7)과 대면하는 제3 극편(163)의 표면이 대상물(7)로부터 제2 거리에서 대물면(101)에 사실상 평행하게 연장되는 반경 방향 외측 환형부(163OP)를 갖는다. 제2 거리는 제1 거리보다 큰데, 즉 외측 환형부(163OP)는 내측 환형부(163IP)보다 대상물(7)로부터 더 멀리 배치된다. 내측 및 외측 환형부(163IP, 163OP)는 대상물(7)에 대해 작은 각도로 배치될 수 있기 때문에, 제1 및 제2 거리는 평균적인 제1 및 제2 거리를 칭할 수 있다. 내측 및 외측 환형부(163IP, 163OP)는 제3 극편(163)의 두 내측 및 외측 환형부(163IP, 163OP)보다 대상물(7)에 대해서 보다 큰 각도로 배치되는 중간부(163MP)에 의해 결합된다. 또한 제3 극편의 내측 환형부의 반경 방향 외측 단부가 차폐 전극의 내부 개구 내에서 반경 방향으로 배치된다는 것을 도2에서 알 수 있다.

도2는 또한 여기 코일(167)의 냉각을 제공하기 위한 냉각수의 공급 라인(171)을 개략적으로 나타낸다. 라인(171)은 또한 접지 전위로 설정된 냉각수 공급원(172)에 의해 냉각수가 공급된다. 따라서, 냉각수 공급원(172)과 전원(169)은 여기 코일(167)과 극편(163, 125) 사이에 제공된 전기 절연의 결과로서 종래와 같이 접지 전위에서 동작할 수 있다.

전원(169)은 대물면(101)과 광축(120)에서, 극편(125, 163)의 내측 단부(126, 164) 사이의 갭에서 생성된 자기장이 극편(123, 125)의 내측 단부(124, 126) 사이의 갭에서 생성된 포커싱 자기장을 상쇄하도록 여기 전류를 공급하도록 조절된다. 이러한 상쇄 자기장에 의해, 포커싱 자기장은 유리하게는 0으로 상쇄될 수 있으며, 이는 대상물(7)에 입사하는 1차 전자 비임렛의 전자가 대상물(7) 바로 위에서 사실상 자기장을 겪지 않도록 한다. 이러한 영역에서의 자기장의 부재는 포커싱 자기장에 의해 유도될 수 있는 이미지 회전을 야기하는 에러뿐만 아니라 텔리센트리시티를 개선하도록 한다.

도5는 광축(120)을 따른 전기장 강도(E)와 자속 밀도 또는 자기장 강도(B)의 그래프를 도시한다. 대물면(101)에서 시작하여, 자기장 강도(B)는 도2에 도시된 실시예의 광축(120)의 위치(181)에서 최대로 가파르게 상승한다. 대물면(101)에서 시작하는 최대의 위치(181)로의 자기장(B)의 가파른 상승과 비교하여, 이때 자기 장(B)은 대물면(101)으로부터 추가의 거리 증가에 따라 완만한 감소만을 나타낸다. 대물면(101)으로부터 증가하는 거리에서의 B의 이러한 완만한 감소는 극편(123)의 반경 방향 내측 단부(124)(내측 부분)에 의해 형성된 보어의 테이퍼 형상에 의해 달성될 수 있다. 대물면(101)으로부터 약 28.4 ㎜의 거리에 배치된 제1 면(183)에서, 보어는 약 20 ㎜의 최소 직경을 갖는다. 대물면(101)에 가장 근접한 극편(123)의 전방 표면부는 제2 면(184)에서 약 20 ㎜의 거리에 배치되고, 이러한 부분에서의 보어의 직경은 약 41 ㎜(전방 직경)이다. 따라서, 극편(123)의 반경 방향 내측 단부(124)에 의해 형성된 보어의 직경은 면(184)에서 약 22 ㎜의 최소값으로부터 약 41 ㎜의 최대값까지 거리가 감소되면서 반경 방향으로 증가한다.

이러한 극편(123)의 반경 방향 내측 단부(124)(또는 내측 부분)의 특정 형상은 대물면(101)으로부터 증가하는 거리에서 포커싱 자기장 강도(B)의 비교적 완만한 감소를 달성하도록 한다.

도5는 또한 광축(120)으로부터 소정 거리에서 그리고 대물 렌즈의 포커스면에서 광축(120)에 평행하게 출발하는 광선을 나타내는 γ-광선을 표시한다. 이러한 γ 광선은 포커싱 자기장 강도(B)의 최대 위치인 위치(181)에 근접한 위치에서 광축(120)을 가로지른다. 이는 예를 들어 낮은 값의 상면 만곡을 야기한다.

도5는 또한 광축에 대해 각도로 대물면(101)을 가로지르는 γ 광선을 도시한다. 이는 광학 시스템에서 나타날 수 있는 선형 텔리센트릭 에러(telecentric error)를 나타낸다. 그러나, 작은 선형 텔리센트릭 에러는 용인될 수 있을 뿐만 아니라, 이하의 도6a 및 6b를 참조하여 도시된 바와 같이 3차 텔리센트릭 에러가 감소되도록 의도적으로 선택되기도 한다.

도6a는 1차 텔리센트릭 에러가 존재하지 않으면 대물 렌즈(102)가 제공할 수 있는 3차 텔리센트릭 에러의 종속성을 도시한다. 평균 입사각(θ), 따라서 3차 텔리센트릭 에러는 r³에 따라 각각 중심축 또는 광축(120)으로부터 증가하는 거리(r)로 증가된다. 도6a에서, 콘(cone, 191)은 위치(192)에서의 대물면(101)의 1차 전자 입사의 포커스 비임을 나타낸다. 방향(193)은 각각의 위치(192)에서 이들 포커스 비임의 1차 전자의 평균 입사 방향을 나타낸다. 이들 평균 방향(193)은 광축에 대해 평균 입사 각도(θ) 하에서 배향된다. 광축(120)으로부터 1차 전자 비임(191)의 최대 거리에서의 최대 평균 각도(θ)는 40 mrad만큼 클 수 있다.

도1에 도시된 필드 렌즈(305)는 예를 들어 대물 렌즈 배열체(100)로 진입하는 비임 경로가 텔리센트릭 비임 경로가 아니도록 선형 텔리센트릭 에러를 도입할 수 있도록 설계될 수 있다. 이는, 도6b에 도시된 바와 같은 3차 텔리센트릭 에러의 종속성을 야기하고, r = 0으로부터 시작하여 평균 입사각(θ)이 우선 최소 -10 mrad를 통과하고 다음에 r의 최대값에서 최대 +10 mrad에 도달한다. 따라서, 도6a에 도시된 상황에 비해, 3차 텔리센트릭 에러의 최대값은 충분히 감소된다.

도6b는 또한 다음과 같이 해석될 수 있는데, 이는 음의 최대 θ(r)이 위치되는 내부 링부(195)에서, 대물면(101)에 입사하는 전자 비임은 광축으로부터 발산되고(음의 평균 입사각, 음의 최대 θ_i), 내부 링부(195)를 둘러싸는 외부 링부(196)에서, 대물면(101)에 입사하는 1차 전자 비임은 광축에 대해 수렴한다(양의 입사 각, 최대 평균 입사각 θ_o). 이러한 시나리오는 다음과 같은 비율에 의해 적절하게 나타내질 수 있다.

도5의 라인(C_s)은 또한 상면 만곡의 종속성을 나타내고, 라인(E')은 광축(120)을 따른 전기장 강도(E)의 유도의 종속성을 나타낸다.

대물면(101)으로부터 먼 거리에서 시작할 때, 상면 만곡(C_s)은 E'가 음이고 포커싱 자기장(B)이 증가하는 영역을 제외하고 점진적으로 증가되는 것으로 나타난다. E'가 음이고 B가 증가하는 영역에서의 이러한 상면 만곡(C_s)의 감소는 대물면(101)에서 C_s의 값을 감소시키는 데 유리하다.

도4에서, 비임 튜브(152) 및 비임 튜브(152)와 제2 극편(123) 사이의 절연체(132)의 형상의 예시적인 실시예가 도시된다. 비임 튜브(152)는 가장 큰 부품으로, 하단부까지 사실상 일정한 벽 두께를 갖는 직선 파이프이다. 비임 튜브(152)의 하단부는 비임 튜브(152)의 반경 방향 외측의 방향으로 약 180°로 회전하는 비임 튜브(152)의 일부로 구성된다. 하단부는 둥근 림(rim)으로 형성되고, 비임 튜브(152)의 직선 섹션의 반경 방향 외측과 둥근 림(152') 사이에 갭(152")이 형성된다. 갭(152")은 사실상 직사각형 형상을 갖고, 비임 튜브(152)의 직선부의 벽에 평행하게 연장된다. 폭(t₄), 즉 갭(152")의 반경 방향 치수는 약 2 ㎜이다. 림(152')의 단면은 림(152')의 외부 표면에 끼워맞춤된 원의 반경, 즉 비임 튜브(152)의 직선부로부터 빗나간 표면에 의해 적절하게 설명될 수 있다. 림(152')의 최상부(152'a), 즉 대물면(101)으로부터 가장 멀리 이격된 부분에서, 림(152')의 표면 프로파일은 반경이 약 1.2 ㎜인 원(C1)의 반경으로 설명될 수 있고, 인접부(152'b)는 반경이 약 11 ㎜인 원(C4)의 반경에 의해 설명되고, 다른 인접부(152'c)는 반경이 약 3 ㎜인 원(C3)의 반경에 의해 설명되고, 림(152')의 반경 방향 외측 하단부(152'd)는 반경이 약 6 ㎜인 원(C5)의 반경에 의해 설명되고, 림(152')의 반경 방향 내측 하단부(152'e)는 반경이 약 1.2 ㎜인 원(C2)의 반경에 의해 설명된다. 림(152')의 최상부(152'a)는 제1 극편(123)의 반경 방향 내측 단부(124)로부터 약 5 ㎜ 떨어진 거리(t₂)로 이격된다. 림(152')의 반경 방향 하단부(152'd)는 제2 극편(125)에 배치된 전극(144)으로부터 약 10 ㎜ 떨어진 거리(t₃)로 이격된다.

비임 튜브(152)의 이러한 형상, 특히 림(152')의 설계는 전기장의 유리한 형상을 구현할 수 있다. 특히, 제1 극편(123)의 내측 단부(124)의 경사진 및/또는 테이퍼 가공된 영역은 광축(120)으로부터 효율적으로 분리된다.

절연 부재(132)는 비임 튜브(152)의 외측에 평행하게 연장하는 반경 방향 내측 단부(124)의 일부와 비임 튜브(152)의 외측 사이에 형성된 간격을 갖고 배치되고, 이러한 영역에서 약 4 ㎜의 두께 또는 폭(t₁)을 갖는다. 제1 극편(123)의 반경 방향 내측 단부(124)의 직경이 증가하기 시작하는 영역[제1 극편(123)의 경사 또는 테이퍼부의 시작부, 도2에서 면(183) 참조]에서, 절연 부재(132)는 두 개의 부분(132', 132")으로 분할되고, 부분(132')은 갭(152")의 하단부와 부분(132")이 제1 극편(123)의 경사부를 따라 짧은 경로로 연장할 때까지, 비임 튜브(152)의 반경 방향 외측을 따라 더 연장한다. 절연 부재(132)의 이러한 형상과 배열은 비임 튜브의 파이프 형상부로부터 림(152')뿐만 아니라 제1 극편(123)의 효율적인 전기 절연을 달성한다. 영역 내측 갭(152")은 임의의 전기장이 없어서, 전류의 크리핑(creeping)과 표면 누설의 발생을 방지하는 장점을 갖는다. 제1 극편(123)의 경사(또는 테이퍼)부의 일부는 전극 재료(140)로 커버된다.

도7은 본 발명에 따른 대물 렌즈 배열체의 다른 실시예를 도시한다. 도2의 대물 렌즈 배열체의 구성요소들의 번호 부여가 유지된다. 제1 극편(123)의 형상은 공동을 제공하지 않고 제4 극편이 없어서 부가의 조절 자기장이 제공되지 않는다는 점에서 도2에 도시된 실시예와 상이하다. 대신에, 정렬 소자(도시 안함)가 제1 극편(123)의 상부 반경 방향 내측 단부(124"')와 비임 튜브(152)의 절연체(132) 사이의 공간(149)에 배치된다. 비임 튜브(152)의 절연체(132)는 도4를 참조하여 상세히 설명되는 몇 개의 서브섹션(132, 132")을 포함한다. 공동(124")이 없는 것 이외에는, 제1, 제2 및 제3 극편의 구조뿐만 아니라 여기 코일 및 전원들의 구조는 도2에 도시된 실시예와 매우 유사하다. 대물면(101)으로부터 멀리 대면하는 제2 극편(125)의 표면은 반경 방향 내부 영역에서, 대물면(101)을 향해 대면하는 제3 극편(163)의 표면의 반경 방향 내측 부분에 배치된 전극 재료(144')에 접속되는 전극 재료(144)로 커버된다. 제1 극편(123)과 제2 극편(125) 사이의 절연체는 절연 수지(133)로 제공되고, 절연 수지(133)는 전극 재료(144)의 반경 방향 외부 에지까지 반경 방향 내측으로 연장한다. 제1 극편(123) 내측에 여기 코일(129)이 배치되는 공간은 절연 부재(143)를 통해 대물 렌즈 배열체의 내측으로부터 분리되고, 그 일단부는 스크류(145)에 의해 제1 극편(123)에 부착되고, 개스킷(146)이 절연 부재(143)의 일단부와 제1 극편(123) 사이에서 스크류에 인접하여 갭을 제공한다. 부가의 개스킷(146')은 절연 부재(143)의 타단부에 제공되고, 절연 부재(143)의 단부는 제1 극편(123)의 환형 디스크형 부분과 절연 수지(133) 사이에 개재된다. 수냉 시스템(173)이 대물면으로부터 비스듬히 위치된 여기 코일(129)의 측면에 바로 인접하게 배치되고, 수냉 시스템(173)은 제1 극편(123)의 요크(130)에 대해 전기 절연된 스크류(175)를 통해 부착된다. 수냉 시스템(173)은 대물 렌즈 배열체(102)의 외측에 배치된 냉각수 공급원(174)에 연결된다. 따라서, 수냉 시스템은 대략 대기압의 환경에서 종래와 같이 제공된다.

여기 코일(167)뿐만 아니라 냉각수 라인(171)은 제2 및 제3 극편(125, 167)으로부터 전기 절연을 제공할 뿐만 아니라 대략 대기압의 환경에서 냉각수 공급원(172)이 제공되도록 하기 위해 제2 및 제3 극편(125, 163)과 요크(131) 내측에 형성된 공간에서 주조 수지(170)(cast resin)에 매립된다. 개스킷(147)은 대물면(101)을 향해 대면하는 제2 극편(125)의 표면에 대해 가압되는 주조 수지(170)의 반경 방향 내측 단부에 인접하게 제공되어, 가압 밀봉을 제공한다.

대략 대기압의 환경에서 수냉 배열체(173, 174, 171, 172)를 갖는 것과는 별개로, 전술한 절연 배열체는 대물 렌즈 배열체 내측에 큰 간격이 비워지도록 배치 한다는 장점이 있다.

세라믹/주조 수지 부재(134)는 제3 극편(163)과 차폐 전극(154) 사이의 전기 절연과 가압 밀봉을 함께 제공하기 위해, 차폐 전극(154)과, 대물면(101)을 향해 대면하는 제3 극편(163)의 표면 사이에 제공된다. 주조 수지/세라믹 부재(134)의 반경 방향 내측 단부는 수지/세라믹 부재(134)의 박형부와 제3 극편(163)의 대상물 대면 표면 사이에 개스킷(148)을 수용하도록 감소된 두께부를 갖는다. 주조 수지/세라믹 부재(134)와 차폐 전극(154)은 차폐 전극(154)과 정렬되어 배치된 다른 링(180)에 차폐 전극을 연결하는 링(180')을 연결하도록 부착된다. 다른 링(180)은 그 위에 배치된 세라믹/수지 재료의 링(139)을 갖고, 차례로 스크류(179), 스크류(176)를 통해 요크(130)에 부착된 연결 부재(178) 및 연결 부재(177)를 통해 요크(130)와 주형 수지/세라믹 부재(134)에 연결된다.

도8에서, 본 발명에 따른 대물 렌즈 배열체의 다른 실시예가 도시된다. 극편 및 비임 튜브와 같은 주요 구성요소의 주요 레이아웃은 전술한 실시예의 것과 대체적으로 대응된다. 도2 및 도7에 도시된 실시예들과 도8에 도시된 실시예 사이의 큰 차이점은 비임 튜브에 대한 제1 극편의 구조체로서 주어진다. 전술한 두 개의 실시예에서 제1 극편(123)은 비임 튜브(152)로부터 전기적으로 절연되고 접지 전위이지만, 도8에 도시된 실시예에서는 제1 극편(1501)의 내측 부분은 비임 튜브(1152)에 전기적으로 접속된다. 특히, 비임 튜브(1152)는 제1 극편(1501)의 반경 방향 최내측에 부착된다. 이러한 구성은 전술한 실시예들에 비해 비임 튜브(1152)에 전압을 제공하는 것이 용이하다는 장점을 갖는다. 따라서, 본 실시예 에서 제1 극편은 비임 튜브와 동일한 전위로 설정된다. 이는 비임 튜브(1152)의 영역 내에서 정전기장 또는 자기장에 유해한 작용을 하지 않는다. 전압이 설정되는 제1 극편은 비임 튜브(1152)에 연결된 내측 부분(1501) 내로 제1 극편의 분기를 필요로 하고, 절연층(1503)에 의해 제1 극편의 제2 부분(1502)으로부터 전기적으로 절연된다. 제1 극편의 내측 부분(1501)으로부터 제1 극편의 외측 부분(1502)으로 자속이 통과하도록 하기 위해, 내측 부분(1501)은 제1 극편의 외측 부분(1502)의 원통형 부분(1502A)에 대면하여 평행하게 배열되는 원통형 부분(1501A)을 포함한다. 부가로, 제1 극편의 내측 부분(1501)은 원통형 부분(1501A)에 대해 반경 방향 외측으로 결합되는 편평 환형 섹션(1501B)을 포함하고, 폐쇄된 자기 회로를 가능하게 하는 것과 같이 제1 극편의 외측 부분의 환형 섹션(1502B)에 평행하게 대향되어 배열된다. 절연층(1503)은 제1 극편(1501)의 테이퍼 가공된 내측 부분 섹션을 따라 연장되고, 원통형 부분(1501A, 1502B)뿐만 아니라 환형부(1501B, 1502B) 사이에 형성된 갭을 충진한다.

도8에는, 또한 제1 극편의 내측 부분(1501)이 광축(1120)에 대해 코너스(conus) 개방 각도(α)를 갖는 코너스 형상 단면을 또한 포함하는 것이 나타나 있다.

또한, 여기 코일(1129) 둘레에 배치된 냉각수 라인(1173)이 도8에 또한 도시되어 있다.

전술한 실시예들과의 다른 차이점은 제2 및 제3 극편의 장착, 제2 및 제3 극편 사이에 배열된 여기 코일의 냉각, 및 다양한 구성요소 내측의 공간의 밀봉에 있 다.

여기 코일(1167)은 세라믹 절연 재료(1510) 내에서 3면이 둘러싸이는데, 세라믹 절연 재료(1510)뿐만 아니라 여기 코일(1167) 둘 모두는 주조 수지(1511)에 의해 제2 극편과 제3 극편 사이의 공간에 고정된다. 세라믹 절연 재료(1510)는 열 전도성 재료의 외부 링에 연결되고, 차례로 구리 배선을 통해 제1 극편에 연결된다. 이러한 구조는 편의상 도8에는 도시되지 않았지만, 도10을 참조하여 상세히 설명된다. 도8은 제2 및 제3 극편(1163, 1125)을 보유하기 위한 장착 구조체의 일부를 도시한다. 장착 구조체는 브라켓(1512)이 제2 극편(1125)의 상부측과 제3 극편(1163)의 하부측에 걸치도록 제2 및 제3 극편(1163, 1125)의 반경 방향 외측에 배치된 보유 브라켓(1512)을 포함한다. 브라켓(1512)과 극편(1163, 1125) 사이에서, 다른 절연층(1513)이 제공되고, 극편(1163, 1125)을 따라 연장한다. 브라켓(1512)은 장착 링(1514)에 고정된다. 장착 링(1514)은 연결 부재(1516)를 통해 제1 극편의 하부에 고정된 3개의 금속 와이어(1515)에 의해 정위치에 보유된다. 이러한 장착 구조체는 제1 극편과 대물면에 대해 극편(1125, 1163)의 위치를 조절하도록 한다. 부가로, 이러한 장착 구조체는 제2 및 제3 극편(1125, 1163)이 진공 환경 내에 전체적으로 배치되도록 하여, 두 개의 극편(1125, 1163)의 내측의 공간을 비울 필요를 제거하고, 복수의 밀봉부를 제거하여 동작 및 설치의 용이성을 증가시킨다.

다른 태양에서, 제1 극편의 내측 부분(1501)용으로 선택된 형상은 내측 부분(1501)에 의해 형성된 공간 또는 보어 내에서 대물 렌즈 배열체의 상류에 배치된 구성요소가 통합되도록 하여, 검사 시스템의 전체 공간 요구를 감소시키고 시스템의 광학 특성을 개선시킨다. 도8에 도시된 실시예에서, 비임 경로 분할 배열체(1400)의 하부가 도시되고, 그 외측은 외형선(1400')과 같이 개략적이고 단순화된 방식으로 도시된다. 또한, 자기장 배열체(1407)의 하부가 도시된다. 단차형 돌출부(1501C)는 제1 극편(1501)의 내측 부분의 내부 상에 형성되고, 그 내부는 대물면으로부터 멀리 대면한다. 부착된 절연층(1576)을 구비한 상부측을 갖는 보유 소자(1575)는 제1 극편의 내측 부분(1501)의 돌출부(1501C)에 의해 보유되어 고정된다. 비임 경로 분할 배열체의 외부(1400')는 유리하게는 그 외형선이 보유 소자(1575)와 절연층(1576)에 의해 형성된 것에 대응하도록 형성될 수 있다. 비임 경로 분할 배열체(1400)의 하부는 보유 소자(1575)로부터 이격되어 유지되도록, 또는 선택적으로 보유 소자(1575)[또는 절연층(1576) 각각)]에 보유되도록 배열될 수 있다. 따라서, 비임 경로 분할 배열체(1400)의 하부는 제1 극편의 원통형 부분(1501A)과 환형부(1501B)에 의해 형성된 공간 내에 삽입된다. 따라서, 비임 경로 분할 배열체의 하단부, 특히 자기장 배열체(1407)의 하단부(P1)는 대물면으로부터 제1 거리(D₁)에 배치되고, 제1 거리(D₁)는 여기 코일(1129)의 상부측(P2)과 대물면(1101) 사이의 제2 거리(D₂)보다 작다. 제1 극편의 내측 부분의 원추형 내부 하부와 원통형 상부 부분은 비임 분할 배열체의 일부를 수용한다.

도9에서, 예시적인 비임 경로 분할 배열체(400)의 개략도와 대물 렌즈 배열체(100)의 단순화된 실시예가 주어진다. 복수의 1차 전자 비임렛을 포함하는 1차 전자 비임 경로(3')는 비임 경로 분할 배열체(400)의 제1 자기장 부분(403)으로 진입한다. 자기장 부분(403)은 일측에 대해 각도(α)로 특히 도9에서 볼 때 전자의 진행 방향에서 좌측으로 1차 전자 비임 경로를 편향시키기 위한 균질 자기장을 제공한다. 1차 전자 비임 경로(3')는 사실상 자기장이 없는 드리프트(drift) 영역(405)을 후속적으로 통과하여, 1차 전자 비임 경로(3')가 드리프트 영역(405)에서 직선을 따르도록 한다. 이어서, 1차 전자 비임 경로(3')는 우측으로 각도(β)로 1차 전자 비임 경로(13)를 편향시키기 위해 균질 자기장이 제공되는 자기장 영역(407)으로 진입한다. 이어서, 1차 전자 비임 경로(3')는 대물면(101)에 위치된 대상물(7)의 표면상에 1차 전자 비임렛을 포커싱하도록 제공되는 대물 렌즈 배열체(100)로 진입한다. 대물 렌즈 배열체(100)의 축(120)은 전체 시스템의 광축(z)과 일치한다.

대물 렌즈 배열체(100)는 1차 전자 비임렛에서 정전 포커싱 기능을 갖는 정전 렌즈 그룹과 자기 포커싱 기능을 갖는 자기 렌즈 그룹을 포함한다. 본 발명에 따른 정전 렌즈 그룹의 가능한 구조는 예를 들어 도2 및 도8을 참조하여 전술되었다. 또한, 정전 렌즈는 대물면(7)에 충돌하기 전에 1차 전자를 감속하기 위한 전기장에 의해 1차 전자에 감속 효과를 부여하도록 구성될 수 있다. 이러한 도면의 설명의 내용을 참조하면 정전 렌즈 배열체는 전술한 바와 같은 임의의 적절한 실시예들로부터 선택될 수 있다.

컨트롤러(420)는, 대상물에 충돌하는 1차 전자의 운동 에너지, 랜딩 에너지가 조절될 수 있도록 정전 렌즈 배열체에 공급되는 전압을 예를 들어 0.3 keV 내지 2.0 keV의 범위로 변경하기 위해 제공된다. 1차 전자가 비임 경로 분할 배열체(400)를 통과하는 운동 에너지는 일반적으로 일정하고 대물면에서 1차 전자의 랜딩 에너지에 대해 독립적이다.

도시된 비임 경로 분할 배열체의 추가 상세 사항은 동일한 양수인의 WO 2005/024881 A2호(미국 가출원 제60/500,256호)에서 알 수 있다. 당업자는 위에서 예시된 바와 같은 복수의 자기장 영역을 포함하는 비임 스플리터를 설계하고 구성하기 위한 기술을 잘 알고 있을 것이다. 미국 특허 제6,040,576호 또는 전자 분광학 및 관련 현상 84(Electron Spectroscopy and Related Phenomena 84) 저널의 제231면 내지 제250면의 알. 핑크(R. Fink) 등의 "SMART: BESSY II용 계획된 초고해상도 분광현미경(A Planned Ultrahigh-Resolution Spectromicroscope For BESSY II)" 또는 1999년의 전자 현미경 저널 48(3)(Journal of Electron Microscopy 48(3))의 제191면 내지 제204면의 에이치. 뮐러(H. Meuller) 등의 "작은 수차를 갖는 비임 분리기(A Beam Separator With Small Aberrations)"를 참조한다.

자기장 부분(403, 407)의 자기장 강도의 절대값은 대략 동일하고, 자기장 부분(403, 407)의 길이는 좌측으로 각도(α)로 편향됨으로써 야기되는 공간 분산과 우측으로 각도(β)로 사실상 편향됨으로써 야기되는 공간 분산이 사실상 0이 되도록 선택된다. 또한, 자기장 부분(403, 407)과 드리프트 영역(405)은 1차 전자 비임 경로(3')의 비임 경로 분할 배열체(400)에 의해 야기된 편향이 1차의 사실상 무비점 수차(stigmatic)이고 1차의 사실상 왜곡이 없도록 선택된다. 따라서, 패턴이 대상물(7)의 표면 상에 고품질로 이미지화될 수 있다. 이러한 이미지화 품질은 대 상물(7) 상으로의 1차 전자의 랜딩 에너지와 사실상 무관하게 유지된다.

복수의 2차 전자 비임렛을 포함하는 2차 전자 비임 경로(4')는 2차 전자 비임 경로(4')를 우측으로 각도(γ)만큼 편향시키는 자기장 영역(407)에 의해 1차 전자 비임 경로(3')로부터 분리된다.

예를 들어 약 0 eV 내지 100 eV의 운동 에너지 범위로 대상물(7)로부터 방출되는 2차 전자는 1차 전자의 랜딩 에너지를 조절하기 위한 제어기(420)에 의해 제공된 설정에 종속적인 운동 에너지에 대한 대물 렌즈 배열체(100)의 정전 렌즈 배열체에 의해 생성된 전기장에 의해 가속될 수 있다. 따라서, 자기장 영역(407)으로 진입하는 2차 전자의 운동 에너지는 1차 전자의 랜딩 에너지에 따라 변경될 수 있다.

자기장 영역(407)에 의해 제공된 2차 전자 비임 경로(4')에 대한 편향 각도(γ)가 이에 따라 변경된다. 자기장 영역(407)을 떠난 후에, 2차 전자 비임 경로는 2차 전자 비임 경로(4')를 더 우측으로 편향시키는 균질 자기장을 제공하는 다른 자기장 영역(411)으로 진입하기 전에 사실상 자기장이 없는 드리프트 영역(409)을 통과한다. 자기장 영역(411)의 자기장 강도는 제어기(413)에 의해 조절될 수 있다. 자기장 영역(411)을 떠난 후에, 2차 전자 비임 경로는 균질 자기장을 제공하는 다른 자기장 영역(415)으로 바로 진입하고, 그 자기장 강도는 또한 제어기(413)에 의해 조절될 수 있다. 제어기(413)는 1차 전자 비임의 랜딩 에너지의 설정에 따라 동작하고, 1차 전자 비임 경로가 1차 전자의 랜딩 에너지와 편향 각도(γ)에 각각 독립적인 소정의 위치와 소정의 방향으로 자기장 영역(415)을 이탈 하도록 자기장 영역(411, 415)의 자기장 강도를 조절한다. 따라서, 두 개의 자기장 영역(411, 415)은 자기장 영역(415)을 이탈할 때 2차 전자 비임이 소정의 2차 전자 비임 경로(4')와 일치하도록 조절하는 사실상 두 개의 비임 편향기의 기능을 수행한다.

제어기(413)에 의해 야기되는 자기장 영역(411, 415)의 자기장 강도의 변화는 이들 전자 광학 소자(411, 415)가 2차 전자에 미치는 4중극 효과(quadrupole effect)의 변화를 야기한다. 이러한 4중극 효과의 변화를 상쇄하기 위해, 다른 자기장 영역(419)이 자기장 영역(415)의 인접한 하류에 제공된다. 자기장 영역(419)에서, 균질 자기장이 제공되고, 그 자기장 강도는 제어기(413)에 의해 제어된다. 또한, 자기장 영역(419)의 하류에서, 4중극 렌즈(421)가 제공되고, 이는 1차 전자의 상이한 랜딩 에너지에 대해 비임 경로를 상쇄할 때, 자기장 영역(419)과 협동하여, 자기장 부분(411, 415)에 의해 야기된 나머지 4중극 효과를 상쇄하기 위해 제어기(413)에 의해 제어된다.

2차 전자 비임 경로에 제공된 전자 광학 구성요소(407, 409, 411, 415, 419, 421)는, 1차 전자의 랜딩 에너지의 하나의 특정 설정을 위해, 비임 경로 분할 배열체(400)를 통한 2차 전자 비임 경로가 1차의 사실상 무비점 수차이고, 1차 왜곡이 없고, 1차 분산이 교정되도록 구성된다. 2 kV 미만의 랜딩 에너지의 다른 설정용으로, 이러한 이미지 품질이 유지될 수 있으나, 제한된 량으로의 분산 교정의 감소가 얻어진다.

대물면(101)의 중간 이미지는 자기장 부분(407, 411, 415, 419)의 영역에 형 성된다. 중간 이미지의 위치는 1차 전자의 랜딩 에너지, 따라서 2차 전자의 운동 에너지의 설정에 따라 비임축을 따라 변경될 수 있다.

도10에서는, 특히 도8에 도시된 실시예에서 사용하는 데 적합한 고형 재료에 의해 냉각하는 것에 전체적으로 기초한 냉각 구조의 실시예가 개략적으로 도시된다. 유사한 도면부호는 유사한 구성요소를 지칭한다. 여기 코일(1167)은 이러한 예시적인 실시예에서, 세라믹의 전기 절연층(1510)에 의해 사실상 모든 측면에서 둘러싸여진다. 여기 코일(1167)과 절연층(1510)은 모두 (외부 전원(도시 안함)에 연결된 세라믹 절연체를 통과하는 여기 코일의 전기 접속부를 제외하고) 광축 둘레에 완전한 원을 그리며 사실상 연속적으로 연장한다. 이러한 예에서 주조 수지인 전기 절연 재료의 다른 층(1511)은 여기 코일(1167)과 세라믹 절연체(1510)의 구조체의 3개의 측면에 제공된다. 세라믹 절연체(1510)는 연결 부재(1510A)를 통해, 세라믹 재료(1512)의 링과, 구리로 제조된 내부 코어(1510C)를 둘러싸는 외부 세라믹 덮개(1510B)를 갖는 링을 포함하는 외부 링에 연결된다. 두 링은 제2 및 제3 극편(1125, 1163)에 고정식으로 부착된 장착 링에 고정되고, 이는 도8을 참조하여 설명된다. 세라믹 연결 부재(1510A)는 여기 코일(1167)과 구리 코어 링(1510C) 둘레의 세라믹 절연체(1510)와 여기 코일(1167)에 의해 발생된 열을 제거하기 위한 세라믹 링(1512) 사이의 열 전도성 접촉을 제공한다. 구리로 제조된 코어 링(1510C)과 여기 코일(1167)을 둘러싸는 세라믹 절연체(1510)에 반해, 연결 부재(1510A)는 연속 링으로서 형성될 뿐만 아니라, 제2 및 제3 극편(1125, 1163)과 일체식으로 형성되고 이를 연결하는 요크의 주연부를 따라 배치된 작은 링 섹션으 로 형성되고, 이러한 작은 링 섹션은 요크의 제2 및 제3 극편(1125, 1163)의 반경 방향 외측을 통과한다. 구리 및 세라믹 링(1510A 내지 1510C)은 (도시되지 않은) 구리 와이어를 통해 대물 렌즈 배열체의 비워진 내측의 외부의 냉각 시스템에 연결된다. 이러한 연결은 예를 들어 장착 구조체에 연결된 도8에 도시된 와이어(1515)와 연결편(1516)과 유사하게 제1 극편 내에 수용된 여기 코일의 냉각 시스템에 연결되도록 제1 극편을 통해 연장하도록 구성될 수 있다. 따라서, 냉각 시스템은 여기 코일로부터 냉각 시스템의 전기 절연을 용이하게 하고 제2 및 제3 극편용의 가요성 장착 구조체를 허용하도록 제공된다.

도11에서, 도8에 도시된 바와 같은 장착 링(1514)에 의해 보유된 제2 및 제3 극편의 반경 방향 위치를 조절하기 위한 조절 배열체는 개략적이고 단순화된 방식으로 도시된다. 조절 스크류(1594)는 장착 링(1514)의 보어(1594')에 수용된다. 보어(1594')의 하단부, 따라서 스크류(1594)의 하단부는 서로의 상부에서 두 개의 볼(1597), 즉 상부 및 하부 볼을 포함하는 챔버(1595)의 상부에 대해 두 개의 볼(1597) 사이에 배치되는 웨지형 부재(1596)의 뾰족한 에지(1596')와 함께 작동식으로 연결된다. 이러한 배열체는 도11에서 화살표(1598)로서 그 작용에 대해서만 지시하고 있는 카운터 베어링을 추가로 포함할 수 있다. 챔버(1595)와 스크류(1594)의 상부는 또한 스크류(1594)의 회전이 스크류(1594)를 장착 링(1514)과 챔버(1595) 내로 구동시킬 뿐만 아니라 챔버의 저부와 함께 장착 링(1514)을 상승시키도록, 스크류(1594)의 회전 중에 상부 볼을 하향으로 밀어낼 뿐만 아니라 하부 볼을 상향으로 밀어내도록 연결된다. 두 개의 볼은 또한 함께 밀어져서, 이들은 함께 웨지형 부재(1596)가 반경 방향으로 이동하도록 웨지형 부재(1596) 상에 힘을 가한다. 웨지형 부재가 제2 및 제3 극편에 작동식으로 연결되기 때문에, 이러한 반경 방향 이동은 제2 및 제3 극편의 반경 방향 이동으로 변화된다. 동일한 원리가 다른 방향으로의 스크류(1594)의 회전에 적용되어, 볼(1597)이 멀리 이격되도록 이동하고, 웨지형 부재(1596)는 챔버 내로 이동하여, 다시 극편의 반경 방향으로 이동하도록 작용한다.

도12에 개략적으로 도시된 실시예는 크게는 도8에 도시된 것에 대응되지만, 도12에 도시된 실시예가 가열 시스템을 포함한다는 점에서 차이가 있다. 도시된 가열 시스템은 제2 여기 코일(1167)의 내측에 제공된 가열 코일(1199)을 포함한다. 가열 코일(1199)은 제2 여기 코일(1167)의 와이어와 동일한 재료로 제조된 와이어의 몇몇의 권선부들을 포함하고, 제2 여기 코일(1167)을 형성하는 와이어에 인접하여 배치된다. 가열 코일(1199)은 전원(PS)에 연결되고, 제2 및 제3 극편(1163, 1125)의 온도에 따라 전원(PS)에 의해 가열 코일(1199)로 공급되는 전류와, 제2 여기 코일(1167)로 공급되는 여기 전류를 조절하는 제어 유닛(C1)에 의해 제어된다. 제2 및 제3 극편(1163, 1125)의 온도는 온도 센서(T1, T2)에 의해 측정되고 측정된 온도의 데이터는 제어 유닛(C2)으로 공급된다. 제2 여기 코일(1167)로 공급된 여기 전류는 제어 유닛(C3)에 의해 제어된다. 제어 유닛(C2, C3)은 제2 및 제3 극편(1163, 1125)의 온도 데이터와 제2 여기 코일(1167)로 공급되는 여기 전류의 온도 데이터를, 공급된 데이터에 기초하여 가열 코일(1199)에 제공되는 여기 전류를 계산하는 가열 시스템의 제어 유닛(C1)으로 공급한다. 제어 유닛(C1, C2, C3)은 또한 단일 제어 유닛의 일부일 수 있다. 따라서, 극편과 대물 렌즈 배열체 내측의 환경은 일정한 온도로 유지되고 일정한 환경을 유지할 수 있다.

도13에서는, 도8에 도시된 실시예의 세부 사항이 제2 및 제3 극편(1163, 1125)의 내측 표면 사이에 형성된 각도를 보여주기 위해 도시된다. 제2 극편(1125)은 제3 극편(1163)과 대면하는 표면(1125S)을 갖고, 제3 극편(1163)은 제2 극편(1125)과 대면하는 표면(1163S)을 갖는다. 도13에서 도면부호 IPR1으로 지시된 광축(1120)에 대한 제1 환형부에서, 제2 및 제3 극편(1125, 1163)의 표면(1125S, 1163S)은 이들 사이에 대략 9°의 각도(β₁)를 형성한다. 도13에서 도면부호 IPR2로 지시된 광축(1120)에 대한 제2 환형부에서, 제2 및 제3 극편(1125, 1163)의 표면(1125S, 1163S)은 이들 사이에 대략 10°의 각도(β₂)를 형성한다. 도13에서 도면부호 IPR3으로 지시된 광축(1120)에 대한 제3 환형부에서, 제2 및 제3 극편(1125, 1163)의 표면(1125S, 1163S)은 이들 사이에 대략 15°의 각도(β₃)를 형성한다. 따라서, 대상물(7)에 대한 제2 및 제3 극편(1125, 1163)의 작은 각도와 관련하여, 극편의 상대적으로 넓고 편평한 배열체, 따라서 전체 대물 렌즈 배열체가 구현된다.

본 발명의 소정의 특정 실시예에 대해 설명되었지만, 당업자들에게는 다수의 대체물, 변경 및 변형이 명백할 것이다. 따라서, 본 명세서에서 설명된 본 발명의 예시적인 실시예들은 임의의 방식으로 도시되며 제한되지 않는 것으로 의도된다. 다양한 변경이 이하의 청구의 범위에서 한정한 바와 같은 본 발명의 사상과 범주로 부터 벗어남없이 이루어질 수 있다.

Claims

대물 렌즈 배열체이며,

대칭축에 대해 사실상 회전 대칭이고, 대물 렌즈 배열체의 대물면과 동일측에 배치되는 제1 극편, 제2 극편 및 제3 극편으로서, 상기 제1 극편의 반경 방향 내측 단부는 제1 갭을 형성하기 위해 제2 극편의 반경 방향 단부로부터 소정 거리에 배치되고, 제3 극편의 반경 방향 내측 단부는 제2 갭을 형성하기 위해 제2 극편의 반경 방향 내측 단부로부터 소정 거리에 배치되는 제1 극편, 제2 극편 및 제3 극편과,

상기 제1 갭에서 포커싱 자기장을 생성하기 위한 제1 여기 코일과,

상기 제2 갭에서 상쇄 자기장을 생성하기 위한 제2 여기 코일과,

상기 제1 여기 코일로 여기 전류를 공급하기 위한 제1 전원과,

상기 제2 여기 코일로 여기 전류를 공급하기 위한 제2 전원을 포함하고,

상기 제1 및 제2 전원은 상기 제2 극편에서 제1 여기 코일에 의해 생성된 자속이 제2 극편의 제2 여기 코일에 의해 생성된 자속과 동일한 방향으로 배향되도록 여기 전류를 생성하도록 구성되는 대물 렌즈 배열체.
제1항에 있어서, 상기 제1 전원은 대칭축 주위와 대물면 상의 영역에서 자기장이 사실상 0이도록 여기 전류를 발생시키도록 구성되는 대물 렌즈 배열체.
제1항 또는 제2항에 있어서,

대칭축에 대해 사실상 회전 대칭이고, 제1 극편과의 사이에 제3 갭이 형성되고, 상기 제3 갭은 상기 제1 갭보다 대물면으로부터 먼 거리에 배치되는 제4 극편과,

상기 제3 갭에서 조절 자기장을 생성하기 위한 제3 여기 코일을 추가로 포함하는 대물 렌즈 배열체.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 및 제3 극편은 서로 전기적으로 접속되고, 상기 제1 극편은 절연층에 의해 제2 및 제3 극편과 전기적으로 절연되는 대물 렌즈 배열체.
제4항에 있어서, 상기 절연층은 상기 제1 극편과 일체로 형성된 외측 원통형 부분과 상기 제2 및 제3 극편에 의해 형성된 요크 사이에 제공되는 대물 렌즈 배열체.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 절연층은 상기 제1 극편과 일체로 형성된 외측 환형 디스크형 부분과 제2 극편의 외측 부분 사이에 제공되는 대물 렌즈 배열체.
제4항에 있어서, 상기 제1 극편은 내측 부재 및 외측 부재를 포함하고, 상기 내측 및 외측 부재는 절연층에 의해 서로 전기적으로 절연되는 대물 렌즈 배열체.
제7항에 있어서, 상기 절연층은 상기 제1 극편의 외측 부재와 상기 제2 극편의 외측 부분 사이에 제공되는 대물 렌즈 배열체.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 제1 극편의 외측 부재는 제1 여기 코일을 수용하도록 구성되고, 상기 제1 극편의 내측 부재는 대칭축을 향해 연장하는 사실상 원추형인 부분을 포함하는 대물 렌즈 배열체.
제7항에 있어서, 상기 외측 부재는 사실상 환형인 대물 렌즈 배열체.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 갭은 사실상 축방향 갭이고, 상기 제2 갭은 사실상 반경 방향 갭인 대물 렌즈 배열체.
제11항에 있어서, 상기 제3 극편의 반경 방향 내측 단부와 상기 제2 극편의 반경 방향 내측 단부는 대물면에 사실상 평행하게 연장하는 사실상 동일한 면에 배치되는 대물 렌즈 배열체.
제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 제3 극편의 반경 방향 내측 단부와 상기 제2 극편의 반경 방향 내측 단부는 상기 제1 극편의 반경 방향 내측 단부보다 대물 면에 더 근접하게 배치되는 대물 렌즈 배열체.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 여기 코일 중 적어도 하나 내에 배치된 가열 시스템을 추가로 포함하고, 상기 가열 시스템은 상기 제1 및 제2 여기 코일 중 적어도 하나의 부근에 배치된 가열 코일과, 상기 가열 코일을 통과하는 전류를 제어하고 조절하기 위한 제어부를 포함하는 대물 렌즈 배열체.
제14항에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 및 제2 여기 코일 중 적어도 하나를 통과하는 전류, 상기 제3 극편의 온도 및 상기 제2 극편의 온도 중 적어도 하나에 따라 상기 가열 코일을 통과하는 전류를 조절하도록 구성되는 대물 렌즈 배열체.
대물 렌즈 배열체이며,

대상물에 전압을 공급하기 위한 전기 커넥터를 갖는, 대물면에 처리되는 대상물을 장착하기 위한 대상물 장착부와,

대칭축에 대해 사실상 회전 대칭인 제1 극편 및 제2 극편으로서,

상기 제1 극편의 반경 방향 내측 단부는 사이에 제1 갭을 형성하도록 제2 극편의 반경 방향 내측 단부로부터 소정 거리에 배치되고, 상기 제2 극편은 제1 극편보다 대상물 장착부에 더 근접하고, 상기 제1 및 제2 극편은 서로 전기 절연되는 제1 극편 및 제2 극편과,

상기 제1 갭에서 포커싱 자기장을 발생시키는 제1 여기 코일과,

상기 제1 극편의 반경 방향 내측 단부에 의해 형성된 보어를 통해 연장하는 비임 튜브와,

비임 튜브가 접지 전위 위로 적어도 약 15 kV, 특히 적어도 약 30 kV, 특히 적어도 약 45 kV에 있도록 비임 튜브에 전압을 공급하는 제1 전압원과,

전기 커넥터가 접지되거나 또는 접지 전위 아래로 적어도 0.1 kV, 특히 적어도 약 15 kV, 특히 적어도 약 30 kV, 특히 적어도 약 45 kV가 되도록 전기 커넥터에 전압을 공급하는 제2 전압원을 포함하는 대물 렌즈 배열체.
제16항에 있어서, 상기 제2 극편의 전위가 상기 전기 커넥터의 전위 위로 약 0.1 kV 내지 약 10 kV가 되도록 상기 제2 극편에 전압을 공급하기 위한 제3 전압원을 추가로 포함하는 대물 렌즈 배열체.
제17항에 있어서, 상기 제3 전압원은 조절 가능한 전압원인 대물 렌즈 배열체.
제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비임 튜브는 상기 제1 극편으로부터 전기적으로 절연되는 대물 렌즈 배열체.
제19항에 있어서, 상기 제1 극편은 사실상 접지 전위로 설정되는 대물 렌즈 배열체.
제17항에 있어서, 상기 제3 전압원은 전기 커넥터와 제2 극편에 접속되는 대물 렌즈 배열체.
제17항에 있어서, 제2 갭을 형성하도록 상기 제2 극편의 반경 방향 내측 단부로부터 소정 거리에 배치된 반경 방향 내측 단부를 갖는 제3 극편을 추가로 포함하고, 상기 제1 극편은 절연층에 의해 상기 제2 극편 및 제3 극편과 전기적으로 절연되는 대물 렌즈 배열체.
제22항에 있어서, 상기 절연층은 상기 제1 극편의 외측 부분과 상기 제2 극편의 외측 부분 사이에 제공되는 대물 렌즈 배열체.
제23항에 있어서, 상기 제1 극편은 내측 부재와 외측 부재를 포함하고, 상기 외측 부재는 외측 부분을 포함하고, 상기 내측 및 외측 부재는 절연층에 의해 서로로부터 전기적으로 절연되는 대물 렌즈 배열체.
제24항에 있어서, 상기 제1 극편의 외측 부재는 상기 제1 여기 코일을 수용하도록 구성되고, 상기 제1 극편의 내측 부재는 대칭축을 향해 연장하는 사실상 원 추형인 부분을 포함하는 대물 렌즈 배열체.
제24항 또는 제25항에 있어서, 상기 제1 극편의 내측 부재는 상기 비임 튜브에 인접하여 배치되고 전기적으로 접속되는 대물 렌즈 배열체.
대물 렌즈 배열체이며,

대칭축에 대해 사실상 회전 대칭이고, 상기 대물 렌즈 배열체의 대물면과 동일측에 배치되는 제2 극편 및 제3 극편으로서, 상기 제3 극편의 반경 방향 내측 단부는 제2 갭을 형성하도록 제2 극편의 반경 방향 내측 단부로부터 소정 거리에 배치되고, 상기 제2 및 제3 극편은 서로 전기적으로 접속되는 제2 극편 및 제3 극편과,

상기 제2 갭에서 자기장을 발생시키는 제2 여기 코일과,

상기 제2 여기 코일에 여기 전류를 공급하는 사실상 접지 전위인 제2 전원과,

상기 제2 극편이 제2 여기 코일의 전위와는 약 15 kV 초과할 만큼, 특히 20 kV 초과할 만큼, 특히 25 kV 초과할 만큼, 특히 30 kV 초과할 만큼 차이가 나는 전위에 있도록 상기 제2 극편에 전압을 공급하는 제3 전압원을 포함하는 대물 렌즈 배열체.
제27항에 있어서,

제1 극편 및 여기 코일을 추가로 포함하고,

상기 제1 극편은 대칭축에 대해 사실상 회전 대칭이고, 상기 제1 극편은 제2 및 제3 극편과 같이 대물 렌즈 배열체의 대물면의 동일측에 배치되고, 제1 극편의 반경 방향 내측 단부는 제1 갭을 형성하도록 제2 극편의 반경 방향 내측 단부로부터 소정 거리에 배치되고,

상기 제1 극편은 상기 제2 및 제3 극편으로부터 전기적으로 절연되고,

상기 제3 전압원은 상기 제2 극편이 상기 제1 극편의 전위와는 약 15 kV 초과할 만큼, 특히 20 kV 초과할 만큼, 특히 25 kV 초과할 만큼, 특히 30 kV 초과할 만큼 차이가 나는 전위에 있도록 상기 제2 극편에 전압을 공급하도록 추가로 구성되고,

상기 제1 여기 코일은 상기 제1 갭에서 자기장을 발생시키는 대물 렌즈 배열체.
제27항 또는 제28항에 있어서, 상기 제2 여기 코일에 냉각 매체를 공급하기 위한 냉각 매체 공급부를 갖는 냉각 시스템을 추가로 포함하고, 상기 냉각 매체 공급부는 사실상 접지 전위인 대물 렌즈 배열체.
대물 렌즈 배열체이며,

대칭축에 대해 사실상 회전 대칭이고, 상기 대물 렌즈 배열체의 대물면과 동일측에 배치되는 제2 및 제3 극편으로서, 상기 제3 극편의 반경 방향 내측 단부는 제2 갭을 형성하기 위해 제2 극편의 반경 방향 내측 단부로부터 소정 거리에 배치되고, 상기 제2 및 제3 극편은 서로 전기적으로 접속되는 제2 및 제3 극편과,

상기 제2 갭에 자기장을 발생시키기 위한 제2 여기 코일로서, 복수의 절연 와이어 권선부를 포함하고, 제2 및 제3 극편 중 적어도 하나에 대해 제2 여기 코일을 지지하기 위해 적어도 하나의 추가의 절연층이 제공되는 제2 여기 코일과,

상기 제2 극편이 상쇄 코일의 전위와는 약 15 kV 초과할 만큼, 특히 20 kV 초과할 만큼, 특히 25 kV 초과할 만큼, 특히 30 kV 초과할 만큼, 특히 45 kV 초과할 만큼 차이가 나는 전위에 있도록 상기 제2 극편에 전압을 공급하는 제3 전압원을 포함하는 대물 렌즈 배열체.
제30항에 있어서,

제1 극편 및 여기 코일을 추가로 포함하고,

상기 제1 극편은 대칭축에 대해 사실상 회전 대칭이고, 상기 제1 극편은 제2 및 제3 극편과 같이 대물 렌즈 배열체의 대물면의 동일측에 배치되고, 제1 극편의 반경 방향 내측 단부는 제1 갭을 형성하도록 제2 극편의 반경 방향 내측 단부로부터 소정 거리에 배치되고,

상기 제1 극편은 상기 제2 및 제3 극편으로부터 전기적으로 절연되고,

상기 제3 전압원은 상기 제2 극편이 상기 제1 극편의 전위와는 약 15 kV 초과할 만큼, 특히 20 kV 초과할 만큼, 특히 25 kV 초과할 만큼, 특히 30 kV 초과할 만큼 차이가 나는 전위에 있도록 상기 제2 극편에 전압을 공급하도록 추가로 구성 되고,

상기 제1 여기 코일은 상기 제1 갭에서 자기장을 발생시키는 대물 렌즈 배열체.
제30항 또는 제31항에 있어서, 상기 제2 여기 코일에 냉각 매체를 공급하기 위한 냉각 매체 공급부를 갖는 냉각 시스템을 추가로 포함하는 대물 렌즈 배열체.
대물 렌즈 배열체이며,

대상물로 전압을 공급하기 위한 전기 커넥터를 갖는, 대물면에 처리되는 대상물을 장착하기 위한 대상물 장착부와,

대칭축에 대해 사실상 회전 대칭이고, 대칭축에 대해 횡방향으로 연장하는 제3 극편과,

상기 제3 극편이 상기 전기 커넥터의 전위와는 약 0.1 kV 내지 약 10 kV만큼 차이가 나는 전위에 있도록 상기 제3 극편에 전압을 공급하기 위한 제3 전압원과,

상기 제3 극편으로부터 전기적으로 절연되고 상기 제3 극편과 대상물 장착부 사이에 배치되는 차폐 전극을 포함하는 대물 렌즈 배열체.
제33항에 있어서, 상기 차폐 전극은 상기 대상물 장착부의 전기 커넥터에 전기 접속되는 대물 렌즈 배열체.
제33항 또는 제34항에 있어서, 상기 차폐 전극은 사실상 환형 형상이고, 상기 대칭축은 상기 환형 형상에 의해 형성된 내부 개구를 통과하는 대물 렌즈 배열체.
제33항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 극편은 대상물 장착부에 대향하는 표면을 갖고, 상기 제3 극편은 상기 표면이 제1 거리에서 대물면에 사실상 평행하게 연장되는 반경 방향 내측 환형부를 갖고, 상기 제3 극편은 상기 표면이 제2 거리에서 대물면에 사실상 평행하게 연장하는 반경 방향 외측 환형부를 갖고, 상기 제2 거리는 상기 제1 거리보다 크고, 상기 차폐 전극은 내부 개구를 갖고, 상기 제3 극편의 내측 환형부의 반경 방향 외측 단부는 상기 차폐 전극의 내부 개구 내에 반경 방향으로 배치되는 대물 렌즈 배열체.
제36항에 있어서, 상기 반경 방향 외측 환형부는 상기 대물면에 대해 30°미만의 각도로 배치되는 대물 렌즈 배열체.
제36항 또는 제37항에 있어서, 상기 반경 방향 내측 환형부는 상기 대물면에 대해 20°미만의 각도로 배치되는 대물 렌즈 배열체.
제36항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 극편을 추가로 포함하고,

상기 제3 극편의 반경 방향 내측 단부와 상기 제2 극편의 반경 방향 내측 단 부는 사이에서 갭을 형성하고, 상기 제2 극편은 상기 제3 극편과 대면하는 표면을 갖는 내측 환형부를 갖고, 상기 제3 극편은 상기 제2 극편과 대면하는 표면을 갖는 환형부를 구비하고, 서로 대면하는 상기 제3 및 제2 극편의 표면들은 그 사이에서 40° 미만, 특히 35°미만의 각도를 형성하는 대물 렌즈 배열체.
제39항에 있어서, 상기 갭은 사실상 반경 방향 갭인 대물 렌즈 배열체.
제39항 또는 제40항에 있어서, 상기 제2 극편은 반경 방향 내측 부분을 갖고, 상기 제3 극편과 대면하는 표면은 상기 제2 극편과 대면하는 제3 극편의 내측 환형부의 표면에 대해 약 3°내지 약 35°의 각도로 배치되는 대물 렌즈 배열체.
대물 렌즈 배열체이며,

대물면에 처리될 대상물을 장착하기 위한 대상물 장착부와,

대칭축에 대해 사실상 회전 대칭인 제1 극편 및 제2 극편으로서, 상기 제1 극편의 반경 방향 내측 단부는 제1 갭을 형성하도록 제2 극편의 반경 방향 내측 단부로부터 소정 거리에 배치되고, 상기 제2 극편은 제1 극편보다 대상물 장착부에 더 근접하는 제1 극편 및 제2 극편과,

상기 제1 갭에서 포커싱 자기장을 발생시키는 제1 여기 코일과,

상기 제1 극편의 반경 방향 내측 단부에 의해 형성된 보어를 통해 연장하고, 상기 보어는 보어의 직경이 최소 직경인 제1 면으로부터 제1 극편의 전방 표면부가 배치되는 제2 면까지 연장하고, 상기 전방 표면부는 대물면에 가장 근접하게 배치된 상기 제1 극편의 일부이고, 상기 전방 표면부에서 보어의 직경은 전방 직경이고, 상기 전방 직경과 최소 직경과의 차이는 약 10 ㎜를 초과하고, 상기 제1 및 제2 면 사이의 거리는 약 5 ㎜를 초과하는 비임 튜브와,

비임 튜브가 제2 극편의 전위와는 상이한 전위에 있도록 비임 튜브에 전압을 공급하는 제1 전압원을 포함하는 대물 렌즈 배열체.
대전 입자 비임 시스템이며,

대전 입자의 비임을 생성하기 위한 대전 입자 공급원과,

상기 대전 입자가 횡단하는 적어도 하나의 비임 형상화 렌즈와,

상기 대전 입자가 횡단하는 대물 렌즈를 포함하고,

상기 대물 렌즈는 중심축 및 이와 관련된 대물면을 갖고, 대전 입자가 입사하는 대물면의 각각의 위치에서, 평균 입사 방향은 각각의 위치에서 대전 입자가 입사하는 모든 방향에 걸친 평균으로서 정의될 수 있고,

상기 적어도 하나의 비임 형상화 렌즈와 대물 렌즈는, 중심축을 둘러싸는 대물면의 링형 내측 부분 내에서의 평균 입사 방향이 중심축으로부터 멀리 배향되도록, 그리고 링형 내측 부분을 둘러싸는 대물면의 링형 외측 부분 내에서의 평균 입사 방향이 중심축을 향해 배향되도록 구성되는 대전 입자 비임 시스템.
제43항에 있어서,

관계
를 만족하는 대전 입자 비임 시스템으로서,

θ_i는 링형 내측 부분 내의 위치에서 평균 입사 각도의 최대 평균 각도이고,

θ_o는 링형 외측 부분 내의 위치에서 평균 입사 각도의 최대 평균 각도인 대전 입자 비임 시스템.
제44항에 있어서, │θ_o│ > 1 mrad인 대전 입자 비임 시스템.
제45항에 있어서, 상기 평균 입사 각도가 최대 평균 각도가 되는 외측 링형 부분의 위치가 중심축으로부터 30 ㎛를 초과하는 거리에 배치되는 대전 입자 비임 시스템.
대물 렌즈 배열체이며,

대상물로 전압을 공급하기 위한 전기 커넥터를 갖는, 대물면에 처리되는 대상물을 장착하기 위한 대상물 장착부와,

상기 대물면으로부터 제1 거리에 배치되고, 대물 렌즈 배열체의 중심축과 동심인 제1 직경의 개구를 갖는 제1 전극과,

상기 대물면으로부터 제2 거리에 그리고 제1 전극과 대물면 사이에 배치되고, 상기 중심축과 동심인 제2 직경의 개구를 갖는 제2 전극과,

상기 제1 전극이 전기 커넥터에 대해 제1 전위에 있도록 상기 제1 전극에 접속된 제1 전압원과,

상기 제2 전극이 전기 커넥터에 대해 제2 전위에 있도록 상기 제2 전극에 접속된 제2 전압원을 포함하고,

상기 제1 및 제2 거리와, 제1 및 제2 직경과, 제1 및 제2 전압은 이하의 관계가 만족되도록 구성되고,

여기서, E1은 제1 전극이 전기 커넥터에 대해 제1 전위에 있고 제2 전극이 전기 커넥터와 동일한 전위에 있는 상태에서의 대물면에서의 전기장이고,

E2는 제1 전극이 전기 커넥터에 대해 제1 전위에 있고 제2 전극이 제1 전극과 동일한 전위에 있는 상태에서의 대물면에서의 전기장인 대물 렌즈 배열체.
입자 광학 검사 시스템이며,

대물 렌즈 배열체를 포함하고,

상기 대물 렌즈 배열체는,

대칭축에 대해 사실상 회전 대칭인 제1 극편 및 제2 극편으로서, 상기 제1 극편의 반경 방향 내측 단부는 제1 갭을 형성하도록 제2 극편의 반경 방향 내측 단부로부터 소정 거리에 배치되고, 상기 제1 극편은 대칭축을 향해 경사지게 연장하는 내측 부분을 갖고, 상기 제1 및 제2 극편은 서로 전기 절연되는 제1 극편 및 제 2 극편과,

상기 제1 갭 영역에서 포커싱 자기장을 발생시키는 제1 여기 코일과,

상기 제1 극편의 반경 방향 내측 단부에 의해 형성된 보어를 통해 연장하는 비임 튜브와,

상기 비임 튜브에 전압을 공급하는 제1 전압원을 포함하고,

상기 입자 광학 검사 시스템은 적어도 하나의 자기장 배열체를 포함하는 비임 경로 분할 배열체를 추가로 포함하고,

상기 비임 경로 분할 배열체의 적어도 하나의 자기장 배열체의 하단부는 대물면으로부터 제1 거리에 배치되고, 상기 제1 여기 코일의 상단부는 상기 대물면으로부터 제2 거리에 배치되고, 상기 제1 거리는 상기 제2 거리보다 짧은 입자 광학 검사 시스템.
제48항에 있어서 상기 제1 극편의 반경 방향 내측 단부가 제1 극편의 내측 부분의 반경 방향 외측 단부보다 대물면에 더 근접하게 배치되도록, 상기 제1 극편의 내측 부분은 대칭축을 향해 연장하고, 제1 극편의 내측 부분에 의해 형성된 공간 내에 적어도 하나의 자기 렌즈의 하단부가 배치되는 입자 광학 검사 시스템.
제48항에 있어서, 상기 제1 극편의 내측 부분은 반경 방향 내측 단부가 반경 방향 외측 단부보다 대물면에 더 근접하게 배치되는 사실상 원추형인 형상부를 갖고, 상기 제1 극편의 내측 부분에 의해 형성된 코너스(conus) 내에 적어도 하나의 자기 렌즈의 하단부가 배치되는 입자 광학 검사 시스템.
제50항에 있어서, 상기 제1 극편에 의해 형성된 코너스는 약 20°내지 약 70° 범위의 코너스 개방 각도를 갖는 입자 광학 검사 시스템.