KR20090038023A

KR20090038023A - 다중 빔 대전 입자 광학 시스템

Info

Publication number: KR20090038023A
Application number: KR1020097003925A
Authority: KR
Inventors: 피에터 크루잇; 양시아 장; 브루겐 마틴 제이 반; 스틴 윌렘 허만 카렐 스틴브링크
Original assignee: 마퍼 리쏘그라피 아이피 비.브이.
Priority date: 2006-07-25
Filing date: 2007-07-13
Publication date: 2009-04-17
Also published as: CN101496129B; TW200823954A; TWI412053B; JP5340930B2; KR101464388B1; JP2009545118A; CN101496129A; EP2050118A1; EP2405458A1; EP2405459A1; WO2008013442A1

Abstract

본 발명은 다중 빔 대전 입자 광학 시스템에 관한 것으로서, 이 시스템은 개구가 마련된 적어도 하나의 전극을 구비하는 정전기 렌즈 구조물을 포함하고, 상기 개구에서 상기 전극에 의해 영향을 받는 렌즈 필드의 유효 크기는 매우 작게 만들어진다. 이 시스템은 렌즈 구조물이 포함되는 발산 대전 입자 빔 부분을 포함할 수 있다. 렌즈의 물리적 치수는 매우 작게, 구체적으로 1 밀리미터보다 작게, 보다 구체적으로 수십 마이크로미터보다 작게 만들어진다. 추가적으로, 상기 구조물의 렌즈와 관련하여 상기 렌즈의 상기 전류 제한 개구에 의해 영향을 받는 가상 개구(VA)가 수차 전체를 최소화하기 위한 최적화 위치에 배치되도록 렌즈가 전류 제한 개구(CLA)와 조합된다.

Description

다중 빔 대전 입자 광학 시스템{A MULTIPLE BEAM CHARGED PARTICLE OPTICAL SYSTEM}

본 발명은 전자빔 노출 시스템, 스캐닝 및 비스캐닝(non-scanning) 전자 현미경 등과 같은 대전 입자 빔 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 제로 필드 만곡(zero field curvature)을 가지며 코마 및 비점수차와 같은 기하학적 수차가 최소화된 화상 장치 또는 대전 임자 빔 노출에 있어서 상이한 입사각을 가진 빔을 포커싱하거나 복수의 포커싱된 빔렛(beamlet)을 발생시키기 위한 마이크로 렌즈 어레이를 제공하고, 복수의 대전 입자 빔렛을 발생시키는 전류 제한 개구와, 평탄 이미지 평면(flat image plane)에 모든 빔렛을 포커싱하기 위해 전류 제한 개구에 정렬된 렌즈 어레이를 포함한다. 이는 특히 다중 빔렛 마스크리스(maskless) 리소그래피 시스템에서와 같이 거리를 조준하기 위해 제한된 소스에서 요구되는, 다중 빔렛 조사 시스템에서와 같은 발산 빔 시스템에서 어떻게 수차를 최소화하면서 복수의 포커싱된 빔렛을 발생시키는지에 관한 문제를 해결한다.

마이크로일렉트로닉스, 마이크로가공 및 재료 과학의 진보는 대전 입자 빔 리소그래피 및 조사에서 공간 분해능 및 처리량의 증가를 요구한다. 종래 단일 빔 시스템은 쿨롱 블러(coulomb blur) 및 적은 처리량의 문제가 있다. 다중 빔, 다중 컬럼 및/또는 다중 소스를 구성하는 몇몇 대전 입자 빔 시스템이 모순된 요구를 해결하기 위해 개발중이다. 그러나, 대전 입자 빔 시스템의 처리량을 증가시키고 쿨롱 블러를 피하기 위해 큰 노출 필드를 필요로 하고, 이는 대전 입자 방출 소스로부터 방출되는 발산빔의 축방향 빔 뿐만아니라 탈축(off-axial) 빔의 사용을 필요로 한다. 복수의 포커싱된 빔을 발생시킬 수 있는, 즉, 상이한 입사각을 갖는 빔을 포커싱할 수 있는 렌즈 어레이를 도입함으로써 이하에서 언급되는 출원인의 선행 특허공보에 의해 개시된 바와 같이 쿨롱 블러가 방지될 수 있다. 동시에 탈축방향 수차의 엄밀한 제어가 요구된다.

JP60031225, JP60039828 및 1986년 9월/10월 J.Vac.Sci.Techno.B 4(5)에서, 수차가 감소된 전자 매트릭스 렌즈가 개시되어 있으며, 여기서 전류 제한 개구의 중앙이 상기 개구와 관련된 렌즈의 광학 축으로부터 최적 위치로 이동된다. 별도 플레이트에 제조된 전류 제한 개구의 위치는 광학 축을 따라 대칭인 가상 개구가 탈축 렌즈에 대한 전체 수차를 최소화하는 위치에 있도록 선택된다. 특허 공보 JP60042825는 보정 렌즈 매트릭스를 이용하여 초점을 변경시킴으로써 각 렌즈에 대한 필드 만곡을 위한 보정 수단을 개시한다. 그러나, 비점수차가 입사각 증가로 두드러지고, 결국 최대 입사각을 30mrad 미만으로 제한하므로, 시스템의 처리량이 제한된다. 또한, 시스템의 처리량은 허용되는 렌즈의 작은 채움 인자(filling factor)로 인해 제한된다.

출원인 명의의 WO 2004/081910에는, 발산 브로드 빔(diverging broad beam) 으로부터 복수의 포커싱된 빔렛을 형성하는 렌즈 어레이가 개시되어 있다. 이 문헌의 도 10A는 렌즈 어레이의 개략적인 예시를 개시하나, 전극의 위치가 빔에 대해 어디여야 하는지 나타내지 않는다. 수차를 감소시키기 위해서 특정 실시예에 있어서 렌즈는 소스에 대해 오목하게 되므로, 탈축 빔렛이 광학 축을 따라 렌즈를 통과할 수 있다. 이러한 해결책에 있어서, 렌즈 플레이트의 만곡은 불요한 공학적 문제를 발생시킨다. 또한, 단점은 모든 빔렛에 대한 이미지 평면이 소스에 대한 오목면에 존재한다는 점을 포함한다. 더불어, "공간 필터", 실제로 전류 제한 개구 구조물로서, 이 공보에서 평면상에 있는 것으로 교시되어 있는 공간 필터와 렌즈 어레이 간의 정렬에 어려움이 있다.

본 발명의 특정 목적은 상기 WO 2004/081910에 개념적으로 개시된 바와 같은 마이크로 렌즈 구조물을 구현하는 것이다.

본 발명의 추가적인 목적은 JP60031225에 개시된 바와 같은 렌즈 구조물에 대한 대안적인, 특히 개선된 렌즈 구조물을 구현하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 발산빔 내에 위치하는 마이크로 렌즈에 대한 평탄 이미지 평면을 생성하는 것이다.

본 발명의 추가 목적은 구현된 렌즈 어레이에 대한 이미지 수차를 최소화하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 적어도 하나의 발산 대전 입자 빔을 가지는 소스로부터 시작된 대전 입자 빔 시스템의 분해능을 개선하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 이러한 대전 입자 빔 시스템의 처리량을 개선하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 빔의 균일성을 제어하는 것이다.

이러한 목적의 적어도 일부를 만족시키기 위해, 본 발명은 청구항 1에 기재된 대전 입자 광학 시스템과 관련된다. 본 발명에 따른 이러한 방식으로, 유효 전기장 높이의 크기는 선행 기술의 마이크로 렌즈 구조물에 비해 1000 정도 감소하고, 이미지 수차에 대해 유력한 차선 조건으로 빔렛이 렌즈 부분을 유효하게 통과하게 하는 기회를 크게 감소시킨다. 아마도 본 발명에 따른 방식을 최적화할 수 있지만, 본 발명에서 취해진 수단보다 효과 및 기본 원리에 있어서 전체적으로 상이한 신규 렌즈 및 유효 필드 크기 차수 내의 변화로(즉, 청구된 바와 같은 최종적인 작음의 차수 내에서 유지함) 렌즈를 치수화함으로써 수행된다.

또한, 추가적으로, 본 발명은 복수의 포커싱된 대전 입자 빔렛을 발생시키기 위한, 또는 대전 입자 빔 시스템에서 상이한 입사각을 가지는 빔을 포커싱하기 위한 장치에 관한 것으로서, 이 장치는

a) 렌즈 어레이 앞 또는 뒤에 배치되어 발산 대전 입자 빔을 복수의 대전 입자 빔렛으로 나누는 전류 제한 개구 어레이와;

b) 상이한 입사각을 가지는 빔렛을 평면에 포커싱하기 위한 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈 어레이

를 포함하고,

c) 가상 개구가 광학축을 따라 대칭이며 수차를 형성하는 것과 관련하여 렌즈를 최적화하도록 예컨대, 필수적인 것은 아니지만 중앙 위치에 배치되도록 상기 전류 제한 개구가 특정 입사각을 가진 빔렛에 대해 렌즈 어레이의 렌즈와 정렬된다.

이러한 방식에 있어서, 타겟의 표면 상의 충분한 면적당 빔렛을 가진 소스로부터 방출된 발산 전류를 최대한 이용함으로써 처리량을 개선할 수 있다. 또한, 충분히 큰 빔렛당 전류를 가지는 것은 각각의 렌즈에 대한 수차를 최소화함으로써 가능한 본 발명의 통찰 및 목적에 따른 것이다. 전체 수차를 최소화하는 것은 바람직하게 전류를 증가시키는 빔렛의 개구 각을 증가시는 것을 허용한다. 또한, 수차 및 전류와 관련하여 빔렛의 균질성이 렌즈 어레이에서 렌즈의 파라미터를 조절함으로써 제어될 수 있다.

실시예에 있어서, 전류 제한 개구는 렌즈 어레이의 렌즈 각각과 정렬된다. 본 발명에 따른 전류 제한 개구는 바람직하게는 첫번째 또는 마지막 렌즈 전극과 동일한 플레이트 상에 제조되지만, 별개의 플레이트 상에 있을 수 있다. 전류 제한 개구는 필드 자유 영역(field free region)에 배치되지만, 전류 제한 개구의 직경(보다 일반적으로는 크기)의 큼(largeness) 또는 사용 표면적의 크기는 빔 전류의 균질성을 위해, 특히 렌즈 어레이의 중앙에 대한 전류 제한 개구의 거리의 함수로서 변화할 수 있다.

추가적으로, 렌즈 어레이는 두 개 평면 전극을 포함하고 이 전극들은 수십 미크론 미만으로 이격되어 있다. 두 개 전극은 서로에 대해 정렬된다. 두 개 전극에서 보어 직경, 일반적으로 보어 크기는 동일하며 전극의 두께보다 작아서 렌즈 필드가 (대안적으로 렌즈 개구로 언급되는) 렌즈 구멍 내로 깊이 침투하는 것을 제한한다. 렌즈 크기(원통형 개구의 특정 실시예에서 직경)은 필드 만곡 보정을 위해 탈축 렌즈에 대해 증가한다.

다른 실시예에 있어서, 렌즈 어레이는 렌즈 구멍에 면하는 적어도 두 개, 바람직하게는 세 개의 매크로 전극을 가지는 단일 평면 전극을 포함한다. 첫번째 전극은 개구 렌즈 전극과 동일하거나 더 높은 전위를 가지나, 두번째 전극은 첫번째 전극보다 더 높은 전위를 가지고, 세번째 전극은 두번째 전극보다 낮은 전위를 가진다. 개구 렌즈의 직경은 렌즈 전극의 두께보다 작아서 렌즈 필드가 렌즈 구멍 내로 깊이 침투하는 것을 제한한다. 추가적으로, 매크로 전극으로부터 진행하는 필드가 개구 렌즈 구멍에서 개구 렌즈 효과를 형성도록 구현하여 개구 렌즈 어레이에서 탈축 개구 렌즈의 강도는 중앙 렌즈의 강도보다 약한 개구 렌즈의 전방에 필드를 가짐으로써 약하게 만들어 진다. 이러한 방식에 있어서, 탈축 렌즈에서 더 큰 초점 길이를 이용함으로써 필드 만곡이 보정되고, 즉, 이미지 평면이 평면으로 된다. 바람직하게는 렌즈 직경은 필드 만곡 보정을 위해 탈축 렌즈에 대해 증가한다.

추가 실시예에 있어서, 렌즈 어레이는 세 개 평면 전극을 포함하고, 개구 각도 제한 개구는 별개 플레이트 상에 만들어진다. 세 개 전극은 특정 입사각을 가진 빔의 중앙이 각 전극의 중앙을 통과하도록 정렬된다. 예컨대 직경으로 표현되는 렌즈 구멍의 횡단면의 크기는 바람직하게는 필드 만곡 보정을 위해 탈축 렌즈에 대해 더 크게 만들어진다.

임의의 특정 실시예와 무관하게 추가적으로, 렌즈 구멍은 비점수차의 보정을 위해 타원형으로 만들어진다. 원칙적으로 언급된 것과 관련하여 본 명세서에서 실시예로서 기재되거나 또는 그렇지 않은 구성 중 모두가 아니라면 대부분은 조합될 수 있다.

렌즈 어레이의 각각 형식에 있어서, 상이한 마이크로제조 가공 공정이 여기서 상세히 기재되지 아니한 높은 생산성 및 나은 렌즈 성능을 목표로 개발되었다. 또한, 본 발명은 대안적으로 다음 단락의 기재와 같의 정의될 수도 있다.

제한된 렌즈 필드를 가진 마이크로 렌즈 어레이로서, 두 개 전극 렌즈 어레이의 경우 두 전극 사이의 간격은 수십 미크론보다 작고, 렌즈 보어 직경(타원형의 경우 가장 작은 직경)은 렌즈 전극의 두께보다 작으며; 개구 렌즈 어레이의 경우 렌즈 직경은 전극의 두께보다 작다. 이러한 방식에서 3차 수차, 특히 코마 및 비점수차는 탈축 빔렛에 대해 최소화된다.

탈축 빔렛에 대해 긴 대물 거리로 인해 1차 필드 만곡은 탈축 렌즈 구멍의 반경을 증가시킴으로써 보완되므로, 렌즈 어레이의 렌즈 각각은 동일한 이미지 평면에 빔렛을 포커싱한다.

대안적으로, 개구 렌즈 어레이에 있어서 필드 만곡은 렌즈 개구와 면하는 세 개 매크로 전극을 추가함으로써 보정될 수 있고, 여기서 첫번째 매크로 전극은 개구 렌즈 어레이와 동일하거나 더 높은 전위를 가진다. 이러한 구성은 개구 렌즈 어레이의 전방에 만곡된 등전위면을 유도한다. 등전위면의 만곡은 중앙 렌즈의 강도보다 탈축 렌즈에 대한 더 작은 개구 렌즈 강도를 유도하고, 이러한 방식으로 필드 만곡은 보정될 수 있다.

상술한 장치는 이동된 전류 제한 개구를 가지는 개구 렌즈로서, SOI 웨이퍼로 만들어진 두 개 전극 마이크로렌즈 어레이 또는 두 개 웨이퍼의 접합으로써 만들어진 두 개 전극 마이크로렌즈 어레이를 가질 수 있다.

대안적으로, 세 개 전극 렌즈 어레이가 복수의 빔렛을 발생시키거나 상이한 입사각을 가진 빔을 포커싱하기 위해 이용될 수 있고, 여기서 렌즈 전극은 빔의 중앙이 각각의 전극의 중앙을 통과하도록 비스듬히 배치된다. 필드 만곡은 렌즈 어레이에 있어서 탈축 렌즈에 대한 렌즈 반경을 증가시킴으로써 보정될 수 있다. 타원형 렌즈 구멍이 비점수차를 보정하기 위해 이용될 수 있다. 이 경우에 있어서, 전류 제한 개구는 별도 플레이트 상에 만들어진다.

상술한 기재에서 전류 제한 개구와, 첫번째 또는 마지막 렌즈 전극은 원피스의 웨이퍼로 만들어지고, 정렬은 광학 리소그래피로 이루어진다. 상술한 전류 제한 개구는 렌즈 보어 직경을 전극 두께보다 작도록 제한함으로써 필드 자유 영역 내에 있다. 전류 제한 개구의 직경은 빔렛 전류의 균질성을 위해 변화할 수 있다.

본 발명을 예시의 방법으로써 본 발명에 따른 대전 입자 광학 시스템의 다음 실시에에서 더 설명한다.

도 1은 렌즈 및 빔 전류 제한 개구를 가지는 시스템을 통과하는 대전 입자 또는 광학 빔의 개략도.

도 2는 여기서 두 개 웨이퍼의 접합에 의해 생성된 두 개 전극 마이크로 렌 즈로서 이동된 개구를 도시.

도 3은 SOI 웨이퍼로 제조된 전극을 가짐으로써 도 2의 실시예의 대안을 도시.

도 4는 이동된 전류 제한 가구를 가지는 두 개 등가 통합 개구 렌즈의 개략도.

도 5 및 도 6은 세 개 매크로 랜즈와 조합된 개구 렌즈 어레이의 실시예로서, 이로써 도 6은 등전위선의 작용과, 렌즈 어레이의 위치에서 등전위선을 고려하기 위해 필요한 것을 설명한다.

도 7은 이동된 전극을 가지는 마이크로 아인젤 렌즈(micro-einzel-lens)를 도시.

도 8은 필드 만곡 보정 수단을 가진 마이크로 아인젤 렌즈 어레이를 도시.

도 9는 선행 기술의 렌즈와 본 발명에 따른 렌즈 간의 크기 및 구성의 차이를 도시.

도면에 있어서, 대응하는 구조적 구성, 즉, 적어도 기능적으로 대응하는 구조적 구성은 동일한 참조 번호로써 참조된다.

도 1은 전류 제한 개구(CLA; current limiting aperture) 및 렌즈(2)의 정렬을 도시하고, 상기 전류 제한 개구는 보통 이러한 개구들(CLA)의 어레이의 일부이며 개구 플레이트(AP; aperture plate)에 포함된다. 렌즈의 전류 제한 개구(CLA)는 어느 정도 입사각(α)을 가진 대전된 입자 빔과 같은 빔(3)에 대해 가상 개 구(VA; virtual aperture)가 렌즈(2)의 중앙부에 위치하며 렌즈의 광학 축(OA; optical axis)을 따라 대칭인 위치에 있다. 여기서, 중간, 즉, 렌즈의 중앙은 렌즈의 기하학적 중앙을 의미한다. 두 개 전극 렌즈의 경우에 렌즈의 중간은 두 개 전극의 중간에 있고, 세 개 전극 렌즈의 경우에 렌즈의 중간은 중앙 전극의 중간에 있으며, 개구 렌즈의 경우에 렌즈의 중간은 개구의 끝평면(end plane)에 있다. 또한, 도면은 이미지 평면(IP)를 도시한다.

도 2 및 도 3에 있어서, 두 개 전극 렌즈의 두가지 예시가 간략히 렌즈로도 언급되는 렌즈 구조물(5, 6)의 형태로 나타나 있다. 채움 인자가 통상적으로 10%인 종래 대전 입자 렌즈와 비교할 때, 본 발명의 두 개 전극 렌즈의 채움 인자는 코마, 비점수차 및 필드 만곡(field curvature)의 상당한 증가없이 85%이거나 이보다도 높을 수 있다. 이들 렌즈 구조물은 여기서 하나의 전극과 통합된 개구 플레이트(AP)를 포함하고, 이로써 소위 통합 개구 렌즈 어레이(integrated aperture lens array)을 형성한다. 렌즈 구조물에 있어서, 두 개 전극은 서로 정렬된다. 렌즈는 원통형 구멍(Hl)을 나타내고, 이 구멍의 직경(dl)은 첫번째 전극의 두께(De)보다 작다. 이러한 치수의 효과로 도 9에 도시된 렌즈의 유효 전기장(Ef)이 렌즈 구멍(Hl) 안으로 깊이 침투하는 것이 방지된다. 전류 제한 개구(CLA)는 첫번째 렌즈 전극 상에 제조되고, 필드 자유 영역 내에 배치된다. 탈축 렌즈 구멍(Hl)의 반경은 1차 필드 만곡을 보정하기 위해 증가하고, 놀랍게도 반경의 변화는 1차 필드 만곡을 보정하기에 충분한 정도 이상으로 렌즈 강도에 큰 영향을 주는 것으로 나타난다. 이렇게 함으로써, 렌즈 어레이에 의해 형성된 이미지의 크기는 서로 동 일하며 추가의 수차를 유발하지 않는다.

도 4에는 개구 렌즈의 개략도가 도시되어 있으며, 여기서 전류 제한 개구(CLA) 및 렌즈 구멍(Hl)을 구비하는 개구 플레이트(AP)는 웨이퍼의 피스로 만들어 진다. 전류 제한 개구(CLA)는 가상 개구(VA)가 전극(E)의 끝평면에 있으며 광학축을 따라 대칭인 위치에 있다. 렌즈의 보어 직경(dl)은 관련 렌즈 필드(Ef)가 렌즈 구멍(Hl) 안으로 깊이 침투하는 것을 제한하기 위해 전극의 두께(De)보다 작다. 도 4의 오른편에는 렌즈 개구 또는 전극과 전류 제한 개구 어레이의 순서가 입사 빔렛(beam let)의 방향에 대해 역으로 된 등가 버전을 도시한다.

도 5에는 개구 렌즈와 면하는 세 개 매크로 전극(ME1, ME2 및 ME3)을 구비하는 개구 렌즈 어레이로서, 통합 개구 렌즈 어레이(IAL; integrated aperture lens array)를 도시하고, 즉, 개구 렌즈 어레이를 통과한 모든 빔이 매크로 전극 세트(ME1, ME2 및 ME3)를 그 중앙부에서 통과한다. 첫번째 전극(ME1)은 개구 렌즈(IAL)에서의 전위(V0)와 동일하거나 더 높은 전위(V1)에 있지만(즉, V0≤V1), 두번째 전극(ME2)은 V1보다 더 높은 전위(V2)에 있다(즉, V2>V1). 세번째 큰 전극(ME3)은 ME2의 V2보다 작은 전위(V2)에 있다(즉, V3≤V2). 도면은 이러한 대안 실시예에 대한 등전위선(EPL)을 도시한다. 여기서 개구 렌즈는 렌즈 구멍(Hl) 또는 보어의 하단에 형성된다. 국부적으로 서로 근접하며 개구 렌즈(AL)에 근접한 등전위선을 가지는 중앙 개구 렌즈 또는 많은 실시예에 있어서 렌즈들은 비교적 탈축 개구 렌즈보다 강하다. 따라서, 중앙 개구 렌즈는 탈축 렌즈보다 강하며, 이 현상은 여기에서 필드 만곡 보정에 이용된다. 실제로, 탈축 렌즈 구멍에서 증가된 초점 길이는 정상적으로 만곡된 이미지 평면을 적어도 가상적으로 평탄하게 한다. 또한, 대안적으로, 그리고 필요한 경우 추가적으로 필드 만곡은 탈축 개구 렌즈(AL)에 대해 렌즈 크기를 증가시켜, 여기서는 원형으로 형상화된 개구로서 반경(dl)을 증가시킴으로써 보정된다. 본 발명의 개구 렌즈 어레이(IAL)에 의해 형성된 이미지는 평탄 이미지 평면(FIP; flat image plane) 상에 투사된다.

도 6은 대부분 역으로 배치된 기능적으로 등가인 예시를 제공하며, 여기서 전류 제한 개구는 빔렛(3)의 주방향에 대해 매크로 렌즈(ME1 내지 ME3)로부터 하향으로 배치되며 적절히 조절된 전압을 가진다. 도 5의 실시예는 빔렛 상에서 매크로 렌즈의 효과를 시준하는 것을 제공하고, 본 예시에 있어서 배치는 작동의 제로 강도 모드(zero strength mode) 및 비제로 강도 모드(non-zero strength mode)로 설정될 수 있다. 여기서 비제로 모드는 도 5의 배치인 경우와 같이 대응하는 포커싱 효과를 제공하나 도시되지 아니한 제로 강도 모드에 있어서는 필드 만곡 보정 기능을 하도록 복수의 포커싱된 빔을 발생시키기 위해 필드가 단독으로 가해진다. 수차는 렌즈의 굴절력에 비례하므로, 매크로 렌즈가 제로 강도 모드에서 작동할 때, 수차, 특히 필드 만곡 및 색 편향 오차(chromatic deflection error)는 작고, 즉, 제로 강도 매크로 렌즈는 추가의 수차를 유발하지 않는다.

도 6은 상기 세 개 매크로 렌즈 렌즈 구조물에서 등전위선의 효과를 보다 상세하게 추가로 도시하고, 또한 매크로 렌즈(ME1 내지 ME3)의 전기장 효과를 도시한다. 특히, 도면은 어떻게 등전위선이 가장 중앙의 렌즈 구멍에서 서로 가장 가까이에 있는지, 그리고 탈축 렌즈 구멍에서 서로 약간 더 멀리인는지를 설명한다.

도 7은 별개의 개구 플레이트(AP)에 만들어진 전류 제한 개구(CLA)와 3 전극(Es1 내지 Es3)을 포함하는 3 전극 렌즈를 도시한다. 전류 제한 개구(CLA)는 가상 개구(VA)가 중간 전극의 중앙부에 있으며 각 렌즈의 광학축을 따라 대칭이도록 세 개 전극(Es1 내지 Es3)에 대해 정렬된다. 세 개 전극(E1 내지 E3)은 빔의 중앙이 각 전극 구멍(Hl)의 중앙을 통과하도록 비스듬히 배치된다.

도 8에 있어서, 3 전극 렌즈 어레이는 필드 만곡을 보정하기 위해 탈축 렌즈에 대하여 렌즈 반경이 증가된 것으로 도시되어 있다. 각 렌즈의 이미지는 이러한 렌즈 구조물에 의해 평탄 이미지 평면 상에 투사된다. 이러한 방식과 더불어, 본 발명에 따른 타원형 렌즈 구멍(Hl)이 나머지 비점수차에 대한 보정을 위해 이용될 수 있다.

도 9는 상부 도면 부분에서 예컨대, 앞서 1986년 9월/10월 J.Vac.Sci. Techno.B 4(5)에서와 같은 선행 기술의 렌즈 구조물의 크기와 구성을, 원으로 표시된 도면 부분에서 스케일에 맞춰 도시되며 하부 도면 부분에 분해도로 제공된 본 발명에 따른 구조물의 크기와 구성과 비교하여 그 크기 및 구성의 차이에 대한 설명을 제공한다. 렌즈 구멍(HL)의 횡단면에서 가장 큰 치수(dl)은 렌즈 전극의 두께와 동일하거나 바람직하게는 더 작은 반면, 렌즈 필드는 전극의 두께 내로 한정되는 것을 하부 도면 부분으로부터 명확히 알 수 있다.

상술한 바와 같은 사상 및 모든 관련 상세 내용으로부터 벗어나, 본 발명은 다음의 청구범위에 기재된 모든 구성과 관련될 뿐만 아니라, 첨부된 도면의 모든 상세 내용과 관련되며, 당업자에 의해 직접적으로 그리고 명백하게 유도될 수 있는 구성과 관련된다. 다음의 청구범위에 있어서, 도면의 구조물에 대응하는 임의의 참조 번호는 선행 용어의 의미를 고정하기 보다 청구범위의 가독성을 돕기 위한 목적으로 단지 선행 용어의 설명적인 의미를 지시하기 위해 기재된 것이므로, 괄호 안에 기재되어 있다.

Claims

렌즈 개구가 마련된 적어도 하나의 전극을 구비하는 정전기 렌즈 구조물을 포함하고, 상기 개구에서 상기 전극에 의해 달성되는 렌즈 필드의 유효 크기는 매우 작게 만들어지는 것인 다중 빔 대전 입자 광학 시스템.
청구항 1에 있어서, 분기 대전 입자 빔 부분을 포함하고, 상기 빔 부분 내에 상기 렌즈 구조물이 포함되는 것인 다중 빔 대전 입자 광학 시스템.
청구항 1에 있어서, 렌즈의 물리적 치수는 매우 작게 만들어지고, 특히 1 ㎜ 보다 작게, 보다 구체적으로는 수십 마이크론보다 작게 만들어지는 것인 다중 빔 대전 입자 광학 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 렌즈에서 상기 전류 제한 개구에 의해 달성되는 가상 개구가 수차 전체를 최소화하기 위한 최적 위치로 배치되도록 렌즈가 상기 구조물의 렌즈에 대해 정렬된 전류 제한 개구와 조합되는 것인 다중 빔 대전 입자 광학 시스템.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가상 개구는 상기 렌즈 필드 내에 중심이 맞추어져 위치하는 것인 다중 빔 대전 입자 광학 시스템.
청구항 1에 있어서, 적어도 하나의 렌즈 개구의 직경은 상기 전극의 두께보다 작게 만들어지는 것인 다중 빔 대전 입자 광학 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 렌즈 구조물은 상기 개구의 직경보다 작은 상호 거리에서 통합된 두 개의 전극을 포함하는 것인 다중 빔 대전 입자 광학 시스템.
청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극들 사이의 거리는 1 밀리미터보다 작고, 특히 수십 마이크론보다 작은 것인 다중 빔 대전 입자 광학 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 렌즈 필드와 연관된 렌즈 개구의 직경은 상기 전극의 중심점에 대한 관련 렌즈 개구의 거리의 함수인 것인 다중 빔 대전 입자 광학 시스템.
청구항 1에 있어서, 렌즈 구조물은 전류 제한 개구 플레이트와 조합되고, 상기 전류 제한 개구 플레이트의 전류 제한 개구의 위치는 조합된 렌즈 개구의 축방향 투사의 한도 내에서 상기 조합된 전극의 중심점에 대한 관련 렌즈 개구의 거리의 함수인 것인 다중 빔 대전 입자 광학 시스템.
청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전류 제한 개구는 상기 전극의 중앙으로부터의 상기 전류 제한 개구의 거리가 증가되도록 관련 렌즈 개구의 중앙에 대한 상기 조합된 전극의 중심점을 향해 오프셋되어 있는 것인 다중 빔 대전 입자 광학 시스템.
청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전류 제한 개구 플레이트는 상기 렌즈와 통합된 구조물을 형성하는 것인 다중 빔 대전 입자 광학 시스템.
청구항 4에 있어서, 상기 시스템에서 전류 제한 개구 플레이트의 전류 제한 개구의 적어도 일부는 상기 시스템의 빔렛에 걸친 균일한 전류 발산을 위해 수정되는 것인 다중 빔 대전 입자 광학 시스템.
청구항 4에 있어서, 전류 제한 개구의 표면적의 크기는, 특히 상기 시스템의 빔렛에 걸친 균일한 전류 발산을 위해, 상기 어레이를 포함하는 개구 플레이트에서 전류 제한 개구의 어레이의 중심점에 대한 관련 개구의 거리의 함수인 것인 다중 빔 대전 입자 광학 시스템.
청구항 1에 있어서, 격리 웨이퍼(isolater wafer) 상의 실리콘으로 만들어진 두 개의 전극을 포함하는 것인 다중 빔 대전 입자 광학 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 전극은 구조적으로 적어도 하나의 매크로 렌즈, 바람직하게는 세 개의 큰 렌즈의 세트와 조합되는 것인 다중 빔 대전 입자 광학 시스템.
청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조합은 시준 장치를 형성하도록 설정되는 것인 다중 빔 대전 입자 광학 시스템.
청구항 1 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조합은 제로 렌즈 효과, 즉, 제로 필드 강도를 가지도록 설정되는 것인 다중 빔 대전 입자 광학 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 전극은 전류 제한 개구 플레이트와 통합된 구조물을 형성하고, 이 통합 구조물은 상기 통합 개구 렌즈 어레이를 통과할 수 있는 대전 입자 빔(3)을 둘러싸는 세 개의 매크로 전극과 추가로 통합되는 것인 다중 빔 대전 입자 광학 시스템.
청구항 1 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서, 상기 통합 개구 렌즈 어레이와 바로 인접하는 상기 매크로 전극은 상기 통합 어레이로부터 보다 멀리 위치한 상기 매크로 전극의 전위보다 낮은 전위로 유지되고, 상기 입사 빔의 주방향으 로 향하는 상기 세번째 매크로 전극은 두번째 전극, 즉, 중간 매크로 전극의 전위보다 낮은 전위로 유지되는 것인 다중 빔 대전 입자 광학 시스템.
청구항 1 내지 청구항 20 중 어느 한 항에 있어서, 상기 통합 어레이 구조물은 상기 바로 인접한 매크로 렌즈의 전위와 대응하거나 이보다 낮은 전위로 유지되는 것인 다중 빔 대전 입자 광학 시스템.
각각 개구 어레이가 마련된 적어도 두 개의 전극을 구비하는 렌즈 구조물을 포함하고, 상기 구조물에 의해 영향을 받는 빔의 방향에서 두번째 전극의 개구는 상기 어레이의 중앙 축에 대해, 상기 첫번째 전극의 개구에 비해 반경방향 외측 방향으로 이동하고, 상기 첫번째 및 두번째 전극의 개구는 상기 개구를 통과하는 공통 빔렛에 의해 상호 연관되는 것인 다중 빔 대전 입자 광학 시스템.
청구항 1 내지 청구항 22 중 어느 한 항에 있어서, 세번째 전극이 상기 첫번째 및 두번째 전극을 구비하는 조립체에 포함되고, 상기 세번째 전극은 상기 첫번째 전극에 대한 상기 두번째 전극의 관계에 대응하는 방식으로 상기 두번째 전극에 구조적으로 관련되는 것인 다중 빔 대전 입자 광학 시스템.
청구항 1 내지 청구항 23 중 어느 한 항에 있어서, 예컨대 직경으로 표현되는 개구의 크기는 상기 개구를 포함하는 어레이의 중심점에 대한 상기 개구의 거리 의 함수인 것인 다중 빔 대전 입자 광학 시스템.
청구항 1 내지 청구항 24 중 어느 한 항에 있어서, 상기 두 개 전극의 관련된 개구는 대응하는 표면적의 양을 이용하며 대응하는 형상을 가지는 것인 다중 빔 대전 입자 광학 시스템.
청구항 1 내지 청구항 25 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개구(Hl)의 형상은 상면으로 보았을 때, 또는 입사빔의 주 방향에 대한 횡단면으로 보았을 때 타원형인 것인 다중 빔 대전 입자 광학 시스템.
청구항 22에 있어서, 상기 전극들의 조립체에서 상기 전극들에는 정렬 구멍이 마련되고, 상기 구멍은 함께 상기 전극의 중앙을 연결하는 가상선의 방향으로 개구를 형성하는 것인 다중 빔 대전 입자 광학 시스템.
청구항 7에 있어서, 상기 두 개 전극 렌즈에 대한 채움 인자는 10% 이상인 것인 다중 빔 대전 입자 광학 시스템.
청구항 7에 있어서, 상기 두 개 전극 렌즈에 대한 채움 인자는 85% 이상인 것인 다중 빔 대전 입자 광학 시스템.
특히 청구항 1의 시스템과 관련된 방법으로서, 상기 시스템은 개구가 마련된 적어도 하나의 전극을 구비하는 정전기 렌즈 구조물을 포함하고, 상기 개구에서 상기 전극에 의해 달성되는 렌즈 필드의 유효 크기는 매우 작게 설정되는 것인 방법.
청구항 30에 있어서, 상기 개구에서 상기 전극에 의해 달성되는 렌즈 필드의 유효 크기는 상기 전극 및 상기 개구의 적합한 치수에 의해 매우 작게 설정되는 것인 방법.