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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024012118
(43)【公開日】2024-01-25
(54)【発明の名称】温度制御要素を有する調節可能永久磁石レンズ
(51)【国際特許分類】
H01J 37/143 20060101AFI20240118BHJP
H01J 37/12 20060101ALI20240118BHJP
H01J 37/305 20060101ALI20240118BHJP
H01L 21/027 20060101ALI20240118BHJP
G03F 7/20 20060101ALI20240118BHJP
【ＦＩ】
H01J37/143
H01J37/12
H01J37/305 B
H01L21/30 541B
H01L21/30 541W
G03F7/20 504
【審査請求】未請求
【請求項の数】22
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023106765
(22)【出願日】2023-06-29
(31)【優先権主張番号】22185177.7
(32)【優先日】2022-07-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(71)【出願人】
【識別番号】509316578
【氏名又は名称】アイエムエス ナノファブリケーション ゲーエムベーハー
(74)【代理人】
【識別番号】100080816
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 朝道
(74)【代理人】
【識別番号】100098648
【弁理士】
【氏名又は名称】内田 潔人
(72)【発明者】
【氏名】ディートマー プッフベルガー
(72)【発明者】
【氏名】ヨハネス ライトナー
(72)【発明者】
【氏名】パトリック マイルホーファー
(72)【発明者】
【氏名】クリストフ シュペングラー
(72)【発明者】
【氏名】エルマー プラッツグマー
【テーマコード（参考）】
5C101
5F056
【Ｆターム（参考）】
5C101AA27
5C101BB07
5C101EE03
5C101EE13
5C101EE14
5C101EE17
5C101EE57
5C101EE61
5C101EE64
5C101EE67
5C101EE69
5C101GG15
5F056AA03
5F056AA33
5F056CB31
5F056CB40
5F056EA05
(57)【要約】
【課題】永久磁石を含むがレンズの光学的性質を高精度で調節可能な荷電粒子レンズを提供する。
【解決手段】微調節可能な荷電粒子レンズ（１０）は永久磁石（２１）と縦軸（ｃｘ）に沿って延在する通路空間（１１）を包囲するヨークボディ（２５）とを含む磁気回路アセンブリ（２０）を含む。永久磁石はインナーヨーク要素（２５０）とアウターヨーク要素（２５１）の間に配置され、少なくとも２つのギャップ（２９０、２９１）を有する磁気回路を形成し、内方に向かって通路空間内に到達する磁界（６１）を形成する。通路空間内には、前記磁界と空間的に重畳可能な電界を形成し得る静電電極を有するスリーブインサート部材（５０）挿入可能である。ギャップ中の磁束従って磁界を修正するために、ヨークボディに配設された温度制御要素（３１）は磁気回路アセンブリの構成要素へ熱を導入し又は該構成要素から熱を除去し、以って、該構成要素の磁気的挙動を温度的に制御ないし調整する。
【選択図】図１
【解決手段】微調節可能な荷電粒子レンズ（１０）は永久磁石（２１）と縦軸（ｃｘ）に沿って延在する通路空間（１１）を包囲するヨークボディ（２５）とを含む磁気回路アセンブリ（２０）を含む。永久磁石はインナーヨーク要素（２５０）とアウターヨーク要素（２５１）の間に配置され、少なくとも２つのギャップ（２９０、２９１）を有する磁気回路を形成し、内方に向かって通路空間内に到達する磁界（６１）を形成する。通路空間内には、前記磁界と空間的に重畳可能な電界を形成し得る静電電極を有するスリーブインサート部材（５０）挿入可能である。ギャップ中の磁束従って磁界を修正するために、ヨークボディに配設された温度制御要素（３１）は磁気回路アセンブリの構成要素へ熱を導入し又は該構成要素から熱を除去し、以って、該構成要素の磁気的挙動を温度的に制御ないし調整する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
荷電粒子光学システム（１）の荷電粒子ビームを修正するよう構成された荷電粒子レンズであって、
前記レンズは、主として縦軸（ｃｘ）に沿って延伸しかつ荷電粒子ビーム（１００）の通過を可能にする通路空間（１１）を備え、
前記レンズは、
・少なくとも１つの永久磁石（２１；２１０、２１１）、及び
・ヨークボディ（２５；２５０、２５１）
を含む磁気回路アセンブリ（２０）を含むこと、
前記ヨークボディ（２５）は少なくとも２つのヨーク要素（２５０、２５１）から構成されており、前記少なくとも２つのヨーク要素のうち、第１ヨーク要素は前記通路空間（１１）を包囲するよう配置されたインナーヨークシェル（２５０）を構成し、第２ヨーク要素は前記インナーヨークシェル（２５０）を包囲するよう配置されたアウターヨークシェル（２５１）を構成し、前記少なくとも２つのヨーク要素は前記縦軸（ｃｘ）の周囲に配置されており、かつ、高透磁性材料を含むこと；
前記少なくとも１つの永久磁石（２１）は前記少なくとも２つのヨーク要素の間にかつ前記インナーヨークシェルの周囲に配置されており、前記少なくとも１つの永久磁石は、その２つの磁極が夫々のヨーク要素へ向けて磁気的に配向されている永久磁石材料（２１０、２１１）を含むこと；
前記磁気回路アセンブリ（２０）において、前記少なくとも１つの永久磁石と前記ヨークボディは閉磁気回路を形成するが、異なるヨーク要素の対応する軸方向面間に形成される少なくとも２つのギャップ（２９０、２９１）を有し、前記少なくとも１つの永久磁石から到来する磁束密度を前記ヨークボディを通して導くよう構成され、かつ、前記少なくとも２つのギャップに、内方に向かって前記通路空間内に到達する磁界（６１）を誘起すること、及び
前記荷電粒子レンズは、前記ヨークボディに配された少なくとも１つの温度制御要素（３１）を含む温度制御アセンブリ（３０）を備えること、
前記温度制御アセンブリは前記磁気回路における磁束の制御及び／又は修正のために前記磁気回路アセンブリ（２０）の少なくとも１つの構成要素の少なくとも一部分の温度を、該構成要素へ熱を導入し及び／又は該構成要素から熱を除去するために前記少なくとも１つの温度制御要素（３１）を用いて、制御及び／又はアクティブに変化するよう、構成されていること
を特徴とする、荷電粒子レンズ。
前記レンズは、主として縦軸（ｃｘ）に沿って延伸しかつ荷電粒子ビーム（１００）の通過を可能にする通路空間（１１）を備え、
前記レンズは、
・少なくとも１つの永久磁石（２１；２１０、２１１）、及び
・ヨークボディ（２５；２５０、２５１）
を含む磁気回路アセンブリ（２０）を含むこと、
前記ヨークボディ（２５）は少なくとも２つのヨーク要素（２５０、２５１）から構成されており、前記少なくとも２つのヨーク要素のうち、第１ヨーク要素は前記通路空間（１１）を包囲するよう配置されたインナーヨークシェル（２５０）を構成し、第２ヨーク要素は前記インナーヨークシェル（２５０）を包囲するよう配置されたアウターヨークシェル（２５１）を構成し、前記少なくとも２つのヨーク要素は前記縦軸（ｃｘ）の周囲に配置されており、かつ、高透磁性材料を含むこと；
前記少なくとも１つの永久磁石（２１）は前記少なくとも２つのヨーク要素の間にかつ前記インナーヨークシェルの周囲に配置されており、前記少なくとも１つの永久磁石は、その２つの磁極が夫々のヨーク要素へ向けて磁気的に配向されている永久磁石材料（２１０、２１１）を含むこと；
前記磁気回路アセンブリ（２０）において、前記少なくとも１つの永久磁石と前記ヨークボディは閉磁気回路を形成するが、異なるヨーク要素の対応する軸方向面間に形成される少なくとも２つのギャップ（２９０、２９１）を有し、前記少なくとも１つの永久磁石から到来する磁束密度を前記ヨークボディを通して導くよう構成され、かつ、前記少なくとも２つのギャップに、内方に向かって前記通路空間内に到達する磁界（６１）を誘起すること、及び
前記荷電粒子レンズは、前記ヨークボディに配された少なくとも１つの温度制御要素（３１）を含む温度制御アセンブリ（３０）を備えること、
前記温度制御アセンブリは前記磁気回路における磁束の制御及び／又は修正のために前記磁気回路アセンブリ（２０）の少なくとも１つの構成要素の少なくとも一部分の温度を、該構成要素へ熱を導入し及び／又は該構成要素から熱を除去するために前記少なくとも１つの温度制御要素（３１）を用いて、制御及び／又はアクティブに変化するよう、構成されていること
を特徴とする、荷電粒子レンズ。
【請求項2】
請求項１に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記少なくとも１つの温度制御要素は、前記磁気回路アセンブリ（２０）内に熱を生成することが可能な加熱装置、及び前記磁気回路アセンブリ（２０）から熱を除去して輸送することが可能な媒体によって作動する冷却装置の少なくとも１つを含むこと
を特徴とする、荷電粒子レンズ。
前記少なくとも１つの温度制御要素は、前記磁気回路アセンブリ（２０）内に熱を生成することが可能な加熱装置、及び前記磁気回路アセンブリ（２０）から熱を除去して輸送することが可能な媒体によって作動する冷却装置の少なくとも１つを含むこと
を特徴とする、荷電粒子レンズ。
【請求項3】
請求項１に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記荷電粒子レンズは、前記縦軸（ｃｘ）に沿って全体的に回転対称的な形状を有すること、
前記磁気回路アセンブリ（２０）の構成要素、即ち、
・少なくとも１つの永久磁石（２１）、
・ヨークボディ（２５）、及び
・少なくとも１つの温度制御要素（３１）
は前記縦軸と同心に配置されていること
を特徴とする、荷電粒子レンズ。
前記荷電粒子レンズは、前記縦軸（ｃｘ）に沿って全体的に回転対称的な形状を有すること、
前記磁気回路アセンブリ（２０）の構成要素、即ち、
・少なくとも１つの永久磁石（２１）、
・ヨークボディ（２５）、及び
・少なくとも１つの温度制御要素（３１）
は前記縦軸と同心に配置されていること
を特徴とする、荷電粒子レンズ。
【請求項4】
請求項３に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記磁気回路アセンブリ（２０）の構成要素は中空シリンダに対応する基本形状又は中空多角柱形状を有すること
を特徴とする、荷電粒子レンズ。
前記磁気回路アセンブリ（２０）の構成要素は中空シリンダに対応する基本形状又は中空多角柱形状を有すること
を特徴とする、荷電粒子レンズ。
【請求項5】
請求項１に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記少なくとも１つの温度制御要素（３１）は、熱を内部及び／又は外部へ輸送するよう構成された、前記荷電粒子レンズの外部への熱インタフェイス（３３）を備えること
を特徴とする、荷電粒子レンズ。
前記少なくとも１つの温度制御要素（３１）は、熱を内部及び／又は外部へ輸送するよう構成された、前記荷電粒子レンズの外部への熱インタフェイス（３３）を備えること
を特徴とする、荷電粒子レンズ。
【請求項6】
請求項５に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記熱インタフェイス（３３）は、前記アウターヨークシェルに形成された適切な孔を介して熱を内部及び／又は外部へ輸送するよう構成されていること
を特徴とする、荷電粒子レンズ。
前記熱インタフェイス（３３）は、前記アウターヨークシェルに形成された適切な孔を介して熱を内部及び／又は外部へ輸送するよう構成されていること
を特徴とする、荷電粒子レンズ。
【請求項7】
請求項１に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記温度制御アセンブリは、前記磁気回路アセンブリ（２０）の複数の異なる構成要素に夫々関係付けられた複数の異なる部位に位置付けられた２つ以上の温度制御要素（３１）を含み、前記磁気回路アセンブリにおいて前記縦軸（ｃ２）に沿って温度勾配を形成するよう構成されていること
を特徴とする、荷電粒子レンズ。
前記温度制御アセンブリは、前記磁気回路アセンブリ（２０）の複数の異なる構成要素に夫々関係付けられた複数の異なる部位に位置付けられた２つ以上の温度制御要素（３１）を含み、前記磁気回路アセンブリにおいて前記縦軸（ｃ２）に沿って温度勾配を形成するよう構成されていること
を特徴とする、荷電粒子レンズ。
【請求項8】
請求項１に記載の荷電粒子レンズにおいて、
少なくとも１つの温度制御要素（３１）は、磁気レンズが異なってアジマス的に変化する磁束密度を、従って前記縦軸（ｃ２）の周りでアジマス的に変化する磁界を有することを可能にするためのアジマス的温度勾配を形成するよう構成された２つ以上の副要素を含み、少なくとも部分的に磁気マルチポールのように動作するよう構成されていること
を特徴とする、荷電粒子レンズ。
少なくとも１つの温度制御要素（３１）は、磁気レンズが異なってアジマス的に変化する磁束密度を、従って前記縦軸（ｃ２）の周りでアジマス的に変化する磁界を有することを可能にするためのアジマス的温度勾配を形成するよう構成された２つ以上の副要素を含み、少なくとも部分的に磁気マルチポールのように動作するよう構成されていること
を特徴とする、荷電粒子レンズ。
【請求項9】
請求項８に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記副要素は、環状に形成された温度制御要素のセクタ（３５０、３５１）として形成されていること
を特徴とする、荷電粒子レンズ。
前記副要素は、環状に形成された温度制御要素のセクタ（３５０、３５１）として形成されていること
を特徴とする、荷電粒子レンズ。
【請求項10】
請求項８に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記副要素は、熱を内部及び／又は外部へ輸送するよう構成された、前記荷電粒子レンズの外部への個別の熱インタフェイス（３３）を備えること
を特徴とする、荷電粒子レンズ。
前記副要素は、熱を内部及び／又は外部へ輸送するよう構成された、前記荷電粒子レンズの外部への個別の熱インタフェイス（３３）を備えること
を特徴とする、荷電粒子レンズ。
【請求項11】
請求項１０に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記副要素の熱インタフェイスは、前記アウターヨークシェルに形成された適切な孔を介して熱を内部及び／又は外部へ輸送するよう構成されていること
を特徴とする、荷電粒子レンズ。
前記副要素の熱インタフェイスは、前記アウターヨークシェルに形成された適切な孔を介して熱を内部及び／又は外部へ輸送するよう構成されていること
を特徴とする、荷電粒子レンズ。
【請求項12】
請求項１に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記第２ヨーク要素（２５１）は、レンズアセンブリのハウジングボディ（１２）を構成すること、該ハウジングボディ（１２）は、他の全てのヨーク要素を含む前記レンズアセンブリの他の要素を包囲すること
を特徴とする、荷電粒子レンズ。
前記第２ヨーク要素（２５１）は、レンズアセンブリのハウジングボディ（１２）を構成すること、該ハウジングボディ（１２）は、他の全てのヨーク要素を含む前記レンズアセンブリの他の要素を包囲すること
を特徴とする、荷電粒子レンズ。
【請求項13】
請求項１に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記少なくとも１つの永久磁石（２１）は実質的に半径方向に配向された磁化を有すること
を特徴とする、荷電粒子レンズ。
前記少なくとも１つの永久磁石（２１）は実質的に半径方向に配向された磁化を有すること
を特徴とする、荷電粒子レンズ。
【請求項14】
請求項１に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記少なくとも１つの永久磁石（２１）は、少なくとも２つの副要素から構成されていること、即ち、
・縦軸（ｃ１）に沿って積重ねられた２つ以上の層（２２０）に従ってセグメント化されていること；
及び／又は
・縦軸（ｃ１）の周りに配置される２つ以上のセクタ（２４０）へ分割されていること
を特徴とする、荷電粒子レンズ。
前記少なくとも１つの永久磁石（２１）は、少なくとも２つの副要素から構成されていること、即ち、
・縦軸（ｃ１）に沿って積重ねられた２つ以上の層（２２０）に従ってセグメント化されていること；
及び／又は
・縦軸（ｃ１）の周りに配置される２つ以上のセクタ（２４０）へ分割されていること
を特徴とする、荷電粒子レンズ。
【請求項15】
請求項１４に記載の荷電粒子レンズにおいて、
少なくとも１つの温度制御要素（３１）は、前記少なくとも２つの副要素の夫々２つの間に配置されていること
を特徴とする、荷電粒子レンズ。
少なくとも１つの温度制御要素（３１）は、前記少なくとも２つの副要素の夫々２つの間に配置されていること
を特徴とする、荷電粒子レンズ。
【請求項16】
請求項１～１５の何れかに記載の荷電粒子レンズと、
前記縦軸（ｃｘ）に沿って前記通路空間（１１）内へ挿入されたスリーブインサート部材（５０）と
を含む、電磁レンズであって、
前記スリーブインサート部材（５０）は、前記荷電粒子レンズの通路空間（１１）の半径（ｒ２）よりも小さい半径（ｒ３）を有するビーム通路（５５）を包囲し、縦軸（ｃ３）に沿って延在すること、
前記スリーブインサート部材（５０）は、少なくとも１つの導電性部分（５１ａ）を有するマウントボディ（５１）と、少なくとも１つの導電性の電極要素（５２ａ、５３ａ、５２ｂ、５３ｂ）を含むこと、
前記少なくとも１つの電極要素は、前記ビーム通路内に静電界（６５）を生成するために、前記少なくとも１つの導電性部分（５１ａ）の電気ポテンシャルに対する電気ポテンシャルが電源（７０）を介して印加されるよう構成されていること、
前記電極要素は、前記少なくとも２つのギャップ（２９０、２９１）の少なくとも１つにおいて、前記ビーム通路（５５）内の磁界（６１）と共に粒子光学レンズを形成するよう、構成されていること、
荷電粒子光学レンズの焦点距離は、前記電極要素に印加される電気ポテンシャルを修正することによって調節可能であること
を特徴とする、電磁レンズ。
前記縦軸（ｃｘ）に沿って前記通路空間（１１）内へ挿入されたスリーブインサート部材（５０）と
を含む、電磁レンズであって、
前記スリーブインサート部材（５０）は、前記荷電粒子レンズの通路空間（１１）の半径（ｒ２）よりも小さい半径（ｒ３）を有するビーム通路（５５）を包囲し、縦軸（ｃ３）に沿って延在すること、
前記スリーブインサート部材（５０）は、少なくとも１つの導電性部分（５１ａ）を有するマウントボディ（５１）と、少なくとも１つの導電性の電極要素（５２ａ、５３ａ、５２ｂ、５３ｂ）を含むこと、
前記少なくとも１つの電極要素は、前記ビーム通路内に静電界（６５）を生成するために、前記少なくとも１つの導電性部分（５１ａ）の電気ポテンシャルに対する電気ポテンシャルが電源（７０）を介して印加されるよう構成されていること、
前記電極要素は、前記少なくとも２つのギャップ（２９０、２９１）の少なくとも１つにおいて、前記ビーム通路（５５）内の磁界（６１）と共に粒子光学レンズを形成するよう、構成されていること、
荷電粒子光学レンズの焦点距離は、前記電極要素に印加される電気ポテンシャルを修正することによって調節可能であること
を特徴とする、電磁レンズ。
【請求項17】
請求項１６に記載の電磁レンズにおいて、
前記インナーヨークシェル（２５０）は前記縦軸（ｃ３）に沿って延在し、前記スリーブインサート部材（５０）を周方向において包囲すること、
前記磁気回路の前記少なくとも２つのギャップ（２９０、２９１）は前記インナーヨークシェルの何れかの軸方向端部に配されていること、各ギャップは内方に向かって前記ビーム通路（１１、５５）の空間内に到達する定義された磁界（６１）を生成すること、前記スリーブインサート部材の複数の電極要素（５２ａ、５３ａ、５２ｂ、５３ｂ）の少なくとも１つによって生成される前記静電界（６５）は前記磁界と少なくとも部分的に重なるよう、構成されていること
を特徴とする、電磁レンズ。
前記インナーヨークシェル（２５０）は前記縦軸（ｃ３）に沿って延在し、前記スリーブインサート部材（５０）を周方向において包囲すること、
前記磁気回路の前記少なくとも２つのギャップ（２９０、２９１）は前記インナーヨークシェルの何れかの軸方向端部に配されていること、各ギャップは内方に向かって前記ビーム通路（１１、５５）の空間内に到達する定義された磁界（６１）を生成すること、前記スリーブインサート部材の複数の電極要素（５２ａ、５３ａ、５２ｂ、５３ｂ）の少なくとも１つによって生成される前記静電界（６５）は前記磁界と少なくとも部分的に重なるよう、構成されていること
を特徴とする、電磁レンズ。
【請求項18】
請求項１６に記載の電磁レンズにおいて、
複数の電極要素の少なくとも１つは静電マルチポール電極（５３）を含むこと、該静電マルチポール電極（５３）は周方向に沿って前記縦軸（ｃ３）の周りに一定間隔で配置された複数の副電極（５３０）を含むこと、該複数の副電極は各副電極に個別にポテンシャルを供給するマルチチャンネル電源ユニット（７２３）に接続可能であること
を特徴とする、電磁レンズ。
複数の電極要素の少なくとも１つは静電マルチポール電極（５３）を含むこと、該静電マルチポール電極（５３）は周方向に沿って前記縦軸（ｃ３）の周りに一定間隔で配置された複数の副電極（５３０）を含むこと、該複数の副電極は各副電極に個別にポテンシャルを供給するマルチチャンネル電源ユニット（７２３）に接続可能であること
を特徴とする、電磁レンズ。
【請求項19】
請求項１６に記載の電磁レンズにおいて、
複数の電極要素は、前記縦軸（ｃ３）の周りに定義された半径（ｒ４）を有する制限開口（５４０）を形成するビームアパーチャ要素（５４）を含むこと、
前記制限開口は、前記縦軸に沿って伝搬する荷電粒子ビーム（１００）の横幅を制限するよう、構成されていること、及び、
前記ビームアパーチャ要素は、前記ビームアパーチャ要素において吸収される荷電粒子ビームの量を測定するよう構成された電流測定装置（７１）に接続されていること
を特徴とする、電磁レンズ。
複数の電極要素は、前記縦軸（ｃ３）の周りに定義された半径（ｒ４）を有する制限開口（５４０）を形成するビームアパーチャ要素（５４）を含むこと、
前記制限開口は、前記縦軸に沿って伝搬する荷電粒子ビーム（１００）の横幅を制限するよう、構成されていること、及び、
前記ビームアパーチャ要素は、前記ビームアパーチャ要素において吸収される荷電粒子ビームの量を測定するよう構成された電流測定装置（７１）に接続されていること
を特徴とする、電磁レンズ。
【請求項20】
請求項１６に記載の電磁レンズにおいて、
前記スリーブインサート部材（５０）の前記縦軸（ｃ３）は前記荷電粒子レンズの縦軸（ｃｘ）と一致すること
を特徴とする、電磁レンズ。
前記スリーブインサート部材（５０）の前記縦軸（ｃ３）は前記荷電粒子レンズの縦軸（ｃｘ）と一致すること
を特徴とする、電磁レンズ。
【請求項21】
請求項１～１５の何れかに記載の荷電粒子レンズを含む荷電粒子光学装置であって、
前記荷電粒子光学装置は、前記荷電粒子レンズの縦軸（ｃｘ）に沿って前記荷電粒子レンズを通って伝搬する前記荷電粒子光学装置の荷電粒子ビーム（ｅ、ｆ）に影響を及ぼすよう構成されていること、
前記荷電粒子レンズは、前記荷電粒子光学装置の粒子光学システム（３、５）の部分であること
を特徴とする、荷電粒子光学装置。
前記荷電粒子光学装置は、前記荷電粒子レンズの縦軸（ｃｘ）に沿って前記荷電粒子レンズを通って伝搬する前記荷電粒子光学装置の荷電粒子ビーム（ｅ、ｆ）に影響を及ぼすよう構成されていること、
前記荷電粒子レンズは、前記荷電粒子光学装置の粒子光学システム（３、５）の部分であること
を特徴とする、荷電粒子光学装置。
【請求項22】
請求項２１に記載の荷電粒子光学装置において、
前記荷電粒子光学装置は、複数の粒子光学カラムを含むマルチカラムシステム（４０）として構成されていること、
各カラムは、夫々の粒子ビームを使用するよう構成されており、かつ、荷電粒子レンズ又は電磁レンズの夫々の構成を含む夫々の粒子光学システムを含むこと
を特徴とする、荷電粒子光学装置。
前記荷電粒子光学装置は、複数の粒子光学カラムを含むマルチカラムシステム（４０）として構成されていること、
各カラムは、夫々の粒子ビームを使用するよう構成されており、かつ、荷電粒子レンズ又は電磁レンズの夫々の構成を含む夫々の粒子光学システムを含むこと
を特徴とする、荷電粒子光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は２０２２年７月１５日に出願された欧州特許出願第２２１８５１７７．７号についてのパリ条約上の優先権の利益を主張するものであり、当該出願の全内容は引照を以って本書に繰り込みここに記載されているものとする。
【0002】
本発明は、ナノパターン形成を含むリソグラフィ描画等の処理目的のために使用されるよう設計された荷電粒子光学装置の荷電粒子ビームを修正するよう構成された永久磁石を含む荷電粒子レンズに関する。そのようなレンズは、荷電粒子ビーム自身の伝搬方向に対応する縦軸に沿った荷電粒子ビームのための通路を備え、かつ、通常は、当該レンズが使用される荷電粒子光学装置の光軸と同心に（concentrically）整列されることになる。
【0003】
本発明は、更に、荷電粒子レンズを含む電磁レンズ、並びに、前記のタイプのレンズを含む荷電粒子光学装置に関する。
【背景技術】
【0004】
本出願人は、１つ以上の上記のタイプのレンズを組み込み可能な荷電粒子マルチビーム装置を実現し、かつ、同時に複数の荷電粒子ビームについて適切な、対応する荷電粒子光学要素、パターン規定装置、及び描画方法を開発した；ｅＭＥＴ（electron Mask Exposure Tool：電子マスク露光ツール）又はＭＢＭＷ（multi-beam mask writer：マルチビームマスク描画機）と称される５０ｋｅＶ電子マルチビーム描画機が製品化されており、これは、１９３ｎｍ液浸リソグラフィのための任意のフォトマスク、ＥＵＶリソグラフィのためのマスク及びナノインプリントリソグラフィのためのテンプレートを実現するために使用される。本出願人のシステムは、基板に対し直接的に適用される電子ビーム直接描画機（ＥＢＤＷ）のために使用される、ＰＭＬ２（Projection Mask-Less Lithography：投影マスクレスリソグラフィ）とも称されている。
【0005】
とりわけマスクレスリソグラフィ及び基板（例えばウェハ）の直接描画について、工業的な大量生産においてスループットを向上するために、荷電粒子ナノパターン形成装置を通過する荷電粒子ビームによって伝えられる電流を増大する必要がある；これは、通常、荷電粒子間のクーロン力の相互作用による解像度の制限という代償を伴うものであり、他の機構を介する装置によって導入される光学収差の大きさの減少による対応する補償を必要とすることになる。このために、本出願人は、マルチカラム法において組み合わされた複数の並列光学カラムを含む荷電粒子マルチビーム装置を開発した。なお、各カラムは、ｅＭＥＴのようなより早期の描画機構成と比べて、減少された（「スリム」）断面直径を有する。
【0006】
そのようなマルチカラム装置（一例は以下において図１４を参照して議論される）は、荷電粒子ビームによって著しくより大きな電流を可能にする一方で、シングルカラムシステムにおいて見られる電流と光学収差の間のトレードオフによる制限を克服する。これは、ターゲットへ供給される全電流が複数の光軸へと分割される一方で、解像度の制限（限界）は光軸当たりの電流の大きさによって支配されるという事実に基づく。このタイプのシングルカラムは、本出願人のＵＳ６，７６８，１２５、ＥＰ２ １８７ ４２７ Ａ１（＝ＵＳ８，２２２，６２１）及びＥＰ２ ３６３ ８７５ Ａ１（＝ＵＳ８，３７８，３２０）のような、従来技術において周知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】ＵＳ６，７６８，１２５
【特許文献2】ＥＰ２ １８７ ４２７ Ａ１
【特許文献3】ＵＳ８，２２２，６２１
【特許文献4】ＥＰ２ ３６３ ８７５ Ａ１
【特許文献5】ＵＳ８，３７８，３２０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
典型的なマルチカラムシステムは複数の光学サブカラムを含み、各サブカラムは、幅広でテレセントリックな荷電粒子ビームをパターン規定（画定）システムへ、次いで、荷電粒子投射光学系へと供給する照射システムを含み、荷電粒子投射光学系は例えば多数の静電、磁気及び／又は電磁レンズを含む。
【0009】
ハイスループットウェハ直接描画機のようなそのようなシステムを使用するために、１つの半導体ウェハの上方に相当な数のカラムを、例えば１００のオーダーのカラムを、配置することが必要になろう。しかしながら、この構成は、各カラムの半径方向の寸法をウェハ全体の幅のほんの何分の一の直径に制限する；例えば典型的な３００ｍｍ（１２”（インチ））ウェハの場合、凡そ３０ｍｍの直径が使用され得る。他方、スリム径磁気レンズはコイル式磁気レンズによっては実現できない。なぜなら、カラム径の減少は、十分に強い磁界を生成するようコイル（複数）を駆動するために必要な大きな電流に基づく極めて大きなジュール熱発生に対応することになろうからである；しかしながら、従来のコイル式磁気レンズのために必要とされるであろう高精度センサ（複数）及び等方均一冷却装置を含む適切な温度制御システムための空間は不十分である。
【0010】
熱関連のかつ幾何学的（空間的）要求によってもたらされる上記の制限は厳しいが、本発明のあり得る形態のような、磁束を導き、従って磁界を生成するための透磁ヨークボディと一緒に、永久磁石に基づく磁気レンズを採用することによって克服可能ではある。しかしながら、そのような永久磁石は、製造及び組立の完了後は、あまり調整（チューニング）することができず、従って、磁気レンズにおけるそれらの使用は限定される。このことは、コイルを流れる電流を調節することによってその磁界が制御可能なコイル式磁気レンズに対する深刻な欠点を表す。とりわけ、製造及び組立に基づく目標とされた磁界（目標磁界）の精度に対する本来的な制限を考えると、磁石製造業者の正確性は、そのような磁石を含む磁気レンズの動作目的のために極めて重要である；現在の精度の制限（限界）は目標磁界に対し凡そ１％～５％のズレに相当する；磁界の強さは１Ｔのオーダーである。
【0011】
上記のズレは、製造の公差及び統計的不確実性に起因するが、これらは、大量生産について磁気レンズの合理的生産量を有する製造プロセスにとって事実上回避不能である。本発明は、上記レンズの組立（製造）中に磁界の調整（チューニング）を許容する付加的コンポーネントを含むことによって、これらのズレを補償するための新たなアプローチを提供する。本発明は、磁気レンズにおける使用のための永久磁石の製造における（非現実的な）精度の負担（制約）を除去し、高精度システムのために使用可能な永久磁石材料の使用範囲を実質的に増大する。というのは、本出願人の発明は所望の公称（定格）磁界強度からの実際の永久磁石（磁界強度）のズレを補償することができ、及び、システムの幾何学的パラメータが依然として仕様の範囲内にある限り、より大きいズレさえも許容できるからである。
【0012】
インサイチュで（in-situ）、即ち当該装置の運転中に、永久磁石に基づく荷電粒子レンズの調整（チューニング）は、典型的には、それらを１つ以上の付加的電気レンズと組み合わせて使用すること；即ち、永久磁石に基づく磁気レンズと微調節のための静電要素の組み合わせのような、荷電粒子電磁レンズを形成することによって、行われる。ＵＳ９，１６５，７４５は、微調節のためのコイル型磁気レンズと組み合わせた永久磁石型電磁レンズを記載している。しかし、これは、磁界を調整（チューニング）することは可能であるが、本発明の複数の形態のうちの少なくとも幾つかにとって適切ではない上記の発熱（加熱）及び幾何学（空間）の問題を少なくとも有する。更に、上記の従来技術の磁気レンズの磁界は荷電粒子レンズ自体の空間への制限（閉じ込め）が不十分であるが、これは、マルチカラムシステムにおいて多数のレンズが並置されている場合に深刻な交差効果（cross-effects）を引き起こす。
【0013】
上記の観点から、本発明の目的ないし課題は、永久磁石を含むが、レンズの光学的性質を高精度で調節可能な荷電粒子レンズを提供することである。同時に、このレンズ構成において使用可能な永久磁石の範囲を大きくすることが望まれる。更に、本発明のレンズは、スリム形状を有し、かつ、レンズ自体の直近（領域）内における磁界及び電界の制限（閉じ込め）を可能にし；かくして、クロストークが低減されたマルチカラム光学系を可能にする。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明の第１の視点により、荷電粒子光学システムの荷電粒子ビームを修正するよう構成された荷電粒子レンズが提供される。
前記レンズは、主として縦軸に沿って延伸しかつ荷電粒子ビームの通過を可能にする通路空間を備え、
前記レンズは、
・少なくとも１つの永久磁石、及び
・ヨークボディ
を含む磁気回路アセンブリを含むこと、
前記ヨークボディは少なくとも２つのヨーク要素から構成されており、前記少なくとも２つのヨーク要素のうち、第１ヨーク要素は前記通路空間を包囲するよう配置されたインナーヨークシェルを構成し、第２ヨーク要素は前記インナーヨークシェルを包囲するよう配置されたアウターヨークシェルを構成し、前記少なくとも２つのヨーク要素は前記縦軸の周囲に配置されており、かつ、高透磁性材料を含むこと；
前記少なくとも１つの永久磁石は前記少なくとも２つのヨーク要素の間にかつ前記インナーヨークシェルの周囲に配置されており、前記少なくとも１つの永久磁石は、その２つの磁極が夫々のヨーク要素へ向けて磁気的に配向されている永久磁石材料を含むこと；
前記磁気回路アセンブリにおいて、前記少なくとも１つの永久磁石と前記ヨークボディは閉磁気回路を形成するが、異なるヨーク要素の対応する軸方向面間に形成される少なくとも２つのギャップを有し、前記少なくとも１つの永久磁石から到来する磁束密度を前記ヨークボディを通して導くよう構成され、かつ、前記少なくとも２つのギャップに、内方に向かって前記通路空間内に到達する磁界を誘起すること、及び
前記荷電粒子レンズは、前記ヨークボディに配された少なくとも１つの温度制御要素を含む温度制御アセンブリを備えること、
前記温度制御アセンブリは、前記磁気回路における磁束の制御及び／又は修正のために前記磁気回路アセンブリの少なくとも１つの構成要素の少なくとも一部分の温度を、該構成要素へ熱を導入し及び／又は該構成要素から熱を除去するために前記少なくとも１つの温度制御要素を用いて、制御及び／又はアクティブに変化するよう、構成されていること
を特徴とする（形態１）。
本発明の第２の視点により、本発明の荷電粒子レンズと、前記縦軸に沿って前記通路空間内へ挿入されたスリーブインサート部材と
を含む、電磁レンズが提供される。該電磁レンズにおいて、
前記スリーブインサート部材は、前記荷電粒子レンズの通路空間の半径よりも小さい半径を有するビーム通路を包囲し、縦軸に沿って延在すること、
前記スリーブインサート部材は、少なくとも１つの導電性部分を有するマウントボディと、少なくとも１つの導電性の電極要素を含むこと、
前記少なくとも１つの電極要素は、前記ビーム通路内に静電界を生成するために、前記少なくとも１つの導電性部分の電気ポテンシャルに対する電気ポテンシャルが電源を介して印加されるよう構成されていること、
前記（少なくとも１つの）電極要素は、前記（少なくとも２つの）ギャップの少なくとも１つにおいて、前記ビーム通路内の磁界と共に粒子光学レンズを形成するよう、構成されていること、
荷電粒子光学レンズの焦点距離は、前記電極要素に印加される電気ポテンシャルを修正することによって調節可能であること
を特徴とする（形態１６）。
本発明の第３の視点により、本発明の荷電粒子レンズを含む荷電粒子光学装置が提供される。
前記荷電粒子光学装置は、前記荷電粒子レンズの縦軸に沿って前記荷電粒子レンズを通って伝搬する前記荷電粒子光学装置の荷電粒子ビームに影響を及ぼすよう構成されていること、
前記荷電粒子レンズは、前記荷電粒子光学装置の粒子光学システムの部分であること
を特徴とする（形態２１）。
前記レンズは、主として縦軸に沿って延伸しかつ荷電粒子ビームの通過を可能にする通路空間を備え、
前記レンズは、
・少なくとも１つの永久磁石、及び
・ヨークボディ
を含む磁気回路アセンブリを含むこと、
前記ヨークボディは少なくとも２つのヨーク要素から構成されており、前記少なくとも２つのヨーク要素のうち、第１ヨーク要素は前記通路空間を包囲するよう配置されたインナーヨークシェルを構成し、第２ヨーク要素は前記インナーヨークシェルを包囲するよう配置されたアウターヨークシェルを構成し、前記少なくとも２つのヨーク要素は前記縦軸の周囲に配置されており、かつ、高透磁性材料を含むこと；
前記少なくとも１つの永久磁石は前記少なくとも２つのヨーク要素の間にかつ前記インナーヨークシェルの周囲に配置されており、前記少なくとも１つの永久磁石は、その２つの磁極が夫々のヨーク要素へ向けて磁気的に配向されている永久磁石材料を含むこと；
前記磁気回路アセンブリにおいて、前記少なくとも１つの永久磁石と前記ヨークボディは閉磁気回路を形成するが、異なるヨーク要素の対応する軸方向面間に形成される少なくとも２つのギャップを有し、前記少なくとも１つの永久磁石から到来する磁束密度を前記ヨークボディを通して導くよう構成され、かつ、前記少なくとも２つのギャップに、内方に向かって前記通路空間内に到達する磁界を誘起すること、及び
前記荷電粒子レンズは、前記ヨークボディに配された少なくとも１つの温度制御要素を含む温度制御アセンブリを備えること、
前記温度制御アセンブリは、前記磁気回路における磁束の制御及び／又は修正のために前記磁気回路アセンブリの少なくとも１つの構成要素の少なくとも一部分の温度を、該構成要素へ熱を導入し及び／又は該構成要素から熱を除去するために前記少なくとも１つの温度制御要素を用いて、制御及び／又はアクティブに変化するよう、構成されていること
を特徴とする（形態１）。
本発明の第２の視点により、本発明の荷電粒子レンズと、前記縦軸に沿って前記通路空間内へ挿入されたスリーブインサート部材と
を含む、電磁レンズが提供される。該電磁レンズにおいて、
前記スリーブインサート部材は、前記荷電粒子レンズの通路空間の半径よりも小さい半径を有するビーム通路を包囲し、縦軸に沿って延在すること、
前記スリーブインサート部材は、少なくとも１つの導電性部分を有するマウントボディと、少なくとも１つの導電性の電極要素を含むこと、
前記少なくとも１つの電極要素は、前記ビーム通路内に静電界を生成するために、前記少なくとも１つの導電性部分の電気ポテンシャルに対する電気ポテンシャルが電源を介して印加されるよう構成されていること、
前記（少なくとも１つの）電極要素は、前記（少なくとも２つの）ギャップの少なくとも１つにおいて、前記ビーム通路内の磁界と共に粒子光学レンズを形成するよう、構成されていること、
荷電粒子光学レンズの焦点距離は、前記電極要素に印加される電気ポテンシャルを修正することによって調節可能であること
を特徴とする（形態１６）。
本発明の第３の視点により、本発明の荷電粒子レンズを含む荷電粒子光学装置が提供される。
前記荷電粒子光学装置は、前記荷電粒子レンズの縦軸に沿って前記荷電粒子レンズを通って伝搬する前記荷電粒子光学装置の荷電粒子ビームに影響を及ぼすよう構成されていること、
前記荷電粒子レンズは、前記荷電粒子光学装置の粒子光学システムの部分であること
を特徴とする（形態２１）。
【発明を実施するための形態】
【0015】
（形態１）上記本発明の第１の視点参照。
（形態２）形態１に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記少なくとも１つの温度制御要素は、前記磁気回路アセンブリ内に熱を生成することが可能な加熱装置、及び前記磁気回路アセンブリから熱を除去して輸送することが可能な媒体によって作動する冷却装置の少なくとも１つを含むことが好ましい。
（形態３）形態１に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記荷電粒子レンズは、前記縦軸に沿って全体的に回転対称的な形状を有すること、
前記磁気回路アセンブリの構成要素、即ち、
・少なくとも１つの永久磁石、
・ヨークボディ、及び
・少なくとも１つの温度制御要素
は前記縦軸と同心に配置されていることが好ましい。
（形態４）形態３に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記磁気回路アセンブリの構成要素は中空シリンダに対応する基本形状又は中空多角柱形状を有することが好ましい。
（形態５）形態１に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記少なくとも１つの温度制御要素は、熱を内部及び／又は外部へ輸送するよう構成された、前記荷電粒子レンズの外部への熱インタフェイスを備えることが好ましい。
（形態６）形態５に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記熱インタフェイスは、前記アウターヨークシェルに形成された適切な孔を介して熱を内部及び／又は外部へ輸送するよう構成されていることが好ましい。
（形態７）形態１に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記温度制御アセンブリは、前記磁気回路アセンブリの複数の異なる構成要素に夫々関係付けられた複数の異なる部位に位置付けられた２つ以上の温度制御要素を含み、前記磁気回路アセンブリにおいて前記縦軸に沿って温度勾配を形成するよう構成されていることが好ましい。
（形態８）形態１に記載の荷電粒子レンズにおいて、
少なくとも１つの温度制御要素は、磁気レンズが異なってアジマス的に変化する磁束密度を、従って前記縦軸の周りでアジマス的に変化する磁界を有することを可能にするためのアジマス的温度勾配を形成するよう構成された２つ以上の副要素を含み、少なくとも部分的に磁気マルチポールのように動作するよう構成されていることが好ましい。
（形態９）形態８に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記副要素は、環状に形成された温度制御要素のセクタとして形成されていることが好ましい。
（形態１０）形態８に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記副要素は、熱を内部及び／又は外部へ輸送するよう構成された、前記荷電粒子レンズの外部への個別の熱インタフェイスを備えることが好ましい。
（形態１１）形態１０に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記副要素の熱インタフェイスは、前記アウターヨークシェルに形成された適切な孔を介して熱を内部及び／又は外部へ輸送するよう構成されていることが好ましい。
（形態１２）形態１に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記第２ヨーク要素は、レンズアセンブリのハウジングボディを構成すること、該ハウジングボディは、他の全てのヨーク要素を含む前記レンズアセンブリの他の要素を包囲することが好ましい。
（形態１３）形態１に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記少なくとも１つの永久磁石は実質的に半径方向に配向された磁化を有することが好ましい。
（形態１４）形態１に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記少なくとも１つの永久磁石は、少なくとも２つの副要素から構成されていること、即ち、
・縦軸に沿って積重ねられた２つ以上の層に従ってセグメント化されていること；
及び／又は
・縦軸の周りに配置される２つ以上のセクタへ分割されていることが好ましい。
（形態１５）形態１４に記載の荷電粒子レンズにおいて、
少なくとも１つの温度制御要素は、前記少なくとも２つの副要素の夫々２つの間に配置されていることが好ましい。
（形態１６）上記本発明の第２の視点参照。
（形態１７）形態１６に記載の電磁レンズにおいて、
前記インナーヨークシェルは前記縦軸に沿って延在し、前記スリーブインサート部材を周方向において包囲すること、
前記磁気回路の前記少なくとも２つのギャップは（夫々）前記インナーヨークシェルの何れかの軸方向端部に配されていること、各ギャップは内方に向かって前記ビーム通路の空間内に到達する定義された磁界を生成すること、前記スリーブインサート部材の複数の電極要素の少なくとも１つによって生成される前記静電界は前記磁界と少なくとも部分的に重なるよう構成されていることが好ましい。
（形態１８）形態１６に記載の電磁レンズにおいて、
複数の電極要素の少なくとも１つは静電マルチポール電極を含むこと、該静電マルチポール電極は周方向に沿って前記縦軸の周りに一定間隔で（均一に）配置された複数の副電極を含むこと、該複数の副電極は各副電極に個別にポテンシャルを供給するマルチチャンネル電源ユニットに接続可能であることが好ましい。
（形態１９）形態１６に記載の電磁レンズにおいて、
複数の電極要素は、前記縦軸の周りに定義された（所定の）半径を有する制限開口を形成するビームアパーチャ要素を含むこと、
前記制限開口は、前記縦軸に沿って伝搬する荷電粒子ビームの横幅を制限するよう、構成されていること、及び、
前記ビームアパーチャ要素は、前記ビームアパーチャ要素において吸収される荷電粒子ビームの量を測定するよう構成された電流測定装置に接続されていることが好ましい。
（形態２０）形態１６に記載の電磁レンズにおいて、
前記スリーブインサート部材の前記縦軸は前記荷電粒子レンズの縦軸と一致することが好ましい。
（形態２１）上記本発明の第３の視点参照。
（形態２２）形態２１に記載の荷電粒子光学装置において、
前記荷電粒子光学装置は、複数の粒子光学カラムを含むマルチカラムシステムとして構成されていること、
各カラムは、夫々の粒子ビームを使用するよう構成されており、かつ、荷電粒子レンズ又は電磁レンズの夫々の構成（instance）を含む夫々の粒子光学システムを含むことが好ましい。
（形態２）形態１に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記少なくとも１つの温度制御要素は、前記磁気回路アセンブリ内に熱を生成することが可能な加熱装置、及び前記磁気回路アセンブリから熱を除去して輸送することが可能な媒体によって作動する冷却装置の少なくとも１つを含むことが好ましい。
（形態３）形態１に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記荷電粒子レンズは、前記縦軸に沿って全体的に回転対称的な形状を有すること、
前記磁気回路アセンブリの構成要素、即ち、
・少なくとも１つの永久磁石、
・ヨークボディ、及び
・少なくとも１つの温度制御要素
は前記縦軸と同心に配置されていることが好ましい。
（形態４）形態３に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記磁気回路アセンブリの構成要素は中空シリンダに対応する基本形状又は中空多角柱形状を有することが好ましい。
（形態５）形態１に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記少なくとも１つの温度制御要素は、熱を内部及び／又は外部へ輸送するよう構成された、前記荷電粒子レンズの外部への熱インタフェイスを備えることが好ましい。
（形態６）形態５に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記熱インタフェイスは、前記アウターヨークシェルに形成された適切な孔を介して熱を内部及び／又は外部へ輸送するよう構成されていることが好ましい。
（形態７）形態１に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記温度制御アセンブリは、前記磁気回路アセンブリの複数の異なる構成要素に夫々関係付けられた複数の異なる部位に位置付けられた２つ以上の温度制御要素を含み、前記磁気回路アセンブリにおいて前記縦軸に沿って温度勾配を形成するよう構成されていることが好ましい。
（形態８）形態１に記載の荷電粒子レンズにおいて、
少なくとも１つの温度制御要素は、磁気レンズが異なってアジマス的に変化する磁束密度を、従って前記縦軸の周りでアジマス的に変化する磁界を有することを可能にするためのアジマス的温度勾配を形成するよう構成された２つ以上の副要素を含み、少なくとも部分的に磁気マルチポールのように動作するよう構成されていることが好ましい。
（形態９）形態８に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記副要素は、環状に形成された温度制御要素のセクタとして形成されていることが好ましい。
（形態１０）形態８に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記副要素は、熱を内部及び／又は外部へ輸送するよう構成された、前記荷電粒子レンズの外部への個別の熱インタフェイスを備えることが好ましい。
（形態１１）形態１０に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記副要素の熱インタフェイスは、前記アウターヨークシェルに形成された適切な孔を介して熱を内部及び／又は外部へ輸送するよう構成されていることが好ましい。
（形態１２）形態１に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記第２ヨーク要素は、レンズアセンブリのハウジングボディを構成すること、該ハウジングボディは、他の全てのヨーク要素を含む前記レンズアセンブリの他の要素を包囲することが好ましい。
（形態１３）形態１に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記少なくとも１つの永久磁石は実質的に半径方向に配向された磁化を有することが好ましい。
（形態１４）形態１に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記少なくとも１つの永久磁石は、少なくとも２つの副要素から構成されていること、即ち、
・縦軸に沿って積重ねられた２つ以上の層に従ってセグメント化されていること；
及び／又は
・縦軸の周りに配置される２つ以上のセクタへ分割されていることが好ましい。
（形態１５）形態１４に記載の荷電粒子レンズにおいて、
少なくとも１つの温度制御要素は、前記少なくとも２つの副要素の夫々２つの間に配置されていることが好ましい。
（形態１６）上記本発明の第２の視点参照。
（形態１７）形態１６に記載の電磁レンズにおいて、
前記インナーヨークシェルは前記縦軸に沿って延在し、前記スリーブインサート部材を周方向において包囲すること、
前記磁気回路の前記少なくとも２つのギャップは（夫々）前記インナーヨークシェルの何れかの軸方向端部に配されていること、各ギャップは内方に向かって前記ビーム通路の空間内に到達する定義された磁界を生成すること、前記スリーブインサート部材の複数の電極要素の少なくとも１つによって生成される前記静電界は前記磁界と少なくとも部分的に重なるよう構成されていることが好ましい。
（形態１８）形態１６に記載の電磁レンズにおいて、
複数の電極要素の少なくとも１つは静電マルチポール電極を含むこと、該静電マルチポール電極は周方向に沿って前記縦軸の周りに一定間隔で（均一に）配置された複数の副電極を含むこと、該複数の副電極は各副電極に個別にポテンシャルを供給するマルチチャンネル電源ユニットに接続可能であることが好ましい。
（形態１９）形態１６に記載の電磁レンズにおいて、
複数の電極要素は、前記縦軸の周りに定義された（所定の）半径を有する制限開口を形成するビームアパーチャ要素を含むこと、
前記制限開口は、前記縦軸に沿って伝搬する荷電粒子ビームの横幅を制限するよう、構成されていること、及び、
前記ビームアパーチャ要素は、前記ビームアパーチャ要素において吸収される荷電粒子ビームの量を測定するよう構成された電流測定装置に接続されていることが好ましい。
（形態２０）形態１６に記載の電磁レンズにおいて、
前記スリーブインサート部材の前記縦軸は前記荷電粒子レンズの縦軸と一致することが好ましい。
（形態２１）上記本発明の第３の視点参照。
（形態２２）形態２１に記載の荷電粒子光学装置において、
前記荷電粒子光学装置は、複数の粒子光学カラムを含むマルチカラムシステムとして構成されていること、
各カラムは、夫々の粒子ビームを使用するよう構成されており、かつ、荷電粒子レンズ又は電磁レンズの夫々の構成（instance）を含む夫々の粒子光学システムを含むことが好ましい。
【0016】
上記の目的は、荷電粒子光学装置の荷電粒子ビームを修正する（例えば成形する、合焦（focus）／脱焦（defocus）する、又はその他の操作をする）よう構成されたレンズによって達成される。該レンズは主として縦軸に沿って延伸しかつ該荷電粒子ビームの通過を可能にする通路空間又はビーム通路を備え、更に、該レンズは、少なくとも１つの永久磁石と高透磁率の少なくとも２つの要素から構成されるヨークボディとを含む磁気回路アセンブリを含み、更に、ヨークボディ内に位置付けられた少なくとも１つの温度制御要素を含む温度制御アセンブリを含む。ヨークボディは、通路空間を包囲するよう配置され、インナーヨークシェルを構成可能な第１ヨーク要素と、インナーヨークシェルを包囲するよう配置され、アウターヨークシェルを構成可能な第２ヨーク要素を含む（ここで、用語「インナー」及び「アウター」はレンズアセンブリ内部及び中心軸における夫々の相対的位置に関する）；これらのヨーク要素は縦軸の周囲に配置されており、かつ、強磁性体又は強磁性材料のような高透磁性材料から適切に作られる。
【0017】
少なくとも１つの永久磁石は、少なくとも２つのヨーク要素の間に、即ちインナーヨークシェルの周囲にかつアウターヨークシェルの内部に配置され、かつ、その２つの磁極が主として夫々のヨーク要素へ向けて磁気的に配向されている永久磁石材料を含む。
【0018】
永久磁石とヨークボディは、異なるヨーク要素の対応する面間に形成されビーム通路に配設される（例えば軸方向端部の各々において、インナーヨークシェルの（軸方向端）面と当該面に夫々対応するアウターヨークシェルの面の間に位置付けられる）少なくとも２つのギャップを有することを除き、閉磁気回路を形成する；従って、磁気回路は、永久磁石によって生じる磁束をヨークボディを通して導き、ビーム通路内にも到達する磁界をギャップ（複数）に誘起する。縦軸に沿ってビーム通路内で伝搬する荷電粒子ビームのための磁気レンズを形成するために使用されるのは、ギャップ（複数）からのこの磁界である。当該磁気レンズの形成は、典型的には、目標値の上下の１％～５％の範囲内の磁界精度を達成する。温度制御アセンブリは、その少なくとも１つの温度制御要素によって、運転中に磁気回路の磁束を制御及び／又は修正するための磁気回路アセンブリの少なくとも１つの構成要素の少なくとも一部分の温度を、当該要素へ熱を導入し及び／又は当該要素から熱を除去するための少なくとも１つの温度制御要素を用いて、制御しかつアクティブに変化するよう構成されている。少なくとも１つの温度制御要素は、例えば、磁気回路アセンブリ内に、例えば（当該加熱装置に）供給される電気エネルギから、熱を生成可能な加熱装置、及び／又は、磁気回路アセンブリから熱を奪って輸送するよう（冷却液のような）媒体を用いて作動する冷却装置を含み得る。修正された磁束は、次いで、ギャップ（複数）内における磁界を調節（変調）するが、これは、ビーム通路の内部に当該ビーム通路を通過する粒子ビームに作用する磁気レンズ（複数）を形成するために使用される。従って、本発明は、より良好な精度で粒子レンズの性質（複数）の改善された制御を可能にする。そのような（温度制御された）レンズの精度は、磁界の所望値に対し０．１％～０．５％の範囲内であり得、そのため、そのような装置（温度制御アセンブリ）を備えない同じ磁気レンズの性能と比べて、ほぼ一桁より大きい効率で、即ち設計光学特性、例えば焦点距離、により近い、磁気レンズの形成をもたらす。本発明は、運転（作動）中の磁気回路の特性（複数）を、実際の状況に応じて、調節又は安定化することのように、制御することも可能にする。
【0019】
本発明の基礎をなす技術的解決策において、ヨーク要素（複数）と少なくとも１つの永久磁石は、一緒に、ビーム通路のそばに（next to）位置付けられる少なくとも２つのギャップを有する、但し任意的に３つ以上のギャップも有し得る、閉磁気回路を形成する；というのは、これらのギャップは、定義された（定められた）磁束密度、従ってビーム通路内へ到達する磁界を誘起するために役立ち、磁気レンズとして作用するからである。本発明の温度制御要素（複数）は、磁界の公称値からのズレを補償するためにも使用され得る。本発明の（１つの）温度制御要素は、（１つの）磁気回路要素の温度状態に影響を及ぼすために適切である（１つの）位置に位置付けられるが、選択された磁束に直接的には影響を及ぼさない。例えば装置を縦軸に沿ってシフトすることによって、磁気回路アセンブリの非対称性を導入し及び調整（チューニング）のためにも利用され得る。従って、所望の公称値からの強度及び部分的には更に方向におけるズレは減少可能である；かくして、初期設計に従うその特定の特性を達成し得るが、そうでなければ、永久磁石の製造プロセス及びその内在的（immanent）公差に適合しないであろう。
【0020】
本発明は、磁気回路の温度状態の改善された制御を可能にする。これは、所望の値（動作点：operation point）において磁界を維持するために、更には磁気回路の、従って磁気／電磁レンズの、動作（運転）を安定化するために使用可能である。更に、本発明は、磁気回路及びレンズのアクティブな修正を可能にするが、これは、磁気レンズ及び電磁レンズの調整（チューニング）を引き起こすために使用可能である。他の一効果は、温度調節は、磁石要素におけるバラツキを補償するために使用可能であること、従って、本発明の温度制御要素を用いて磁束を調節することによって、現在製造されており荷電粒子レンズに組み込み可能な永久磁石の使用を容易化することである。そのため、ギャップの位置におけるレンズ効果を定義する（定める）磁界は微調整される（fine-tuned）ことができる。従って、本発明は、永久磁石材料及び要素の製造における制限された精度の補償をもたらすことを可能にし、その効果（影響）の限定に明確に役立つ。本発明は漂遊磁界の減少ももたらす。
【0021】
更に、本発明（の枠）内において、以下に示すような、適切であれば組み合わせ可能な幾つかの任意的な発展形態が考えられる。
【0022】
例えば、１つのヨーク要素は、磁気回路の他の部分（部品）（複数）、とりわけ他のヨーク要素（複数）、更には（少なくとも１つの）永久磁石及び（少なくとも１つの）温度制御要素、を取り囲むレンズのハウジングボディ（筐体）を具現化（構成）し得る。一般的に、磁気回路の幾つかの部分（部品）は、レンズ、及び少なくとも１つの永久磁石及び／又は少なくとも１つの温度制御要素、これらは全てインナーヨークシェルの周囲に配置されるが、のハウジングを構成するために使用され得、及び／又は、すべてのヨーク要素はレンズのハウジングボディの部分でもあり得る。
【0023】
１つ以上の温度制御要素をその夫々の定義された位置において支持するために、ヨークボディの内部に適切なホルダ（複数）が設けられ得る。とりわけ、ヨークボディの少なくとも２つの要素間の（１つの）定義された（定められた）位置に温度制御要素を維持するよう構成されたホルダ要素が設けられ得るが、これは磁気回路アセンブリの対応する要素（複数）に対する熱的接触（コンタクト）を正確に定義する（定める）よう構成され得る。
【0024】
有利には、温度制御要素は、熱を内部及び／又は外部へ、好ましくはアウターヨークシェルに形成された適切な孔（複数）を介して、輸送するよう構成された、荷電粒子レンズの外部に対する熱インタフェイスを備え得る。
【0025】
更に、温度制御アセンブリは、磁気回路又は磁気回路アセンブリの異なる要素（複数）に関係付けられた異なる部位（複数）に位置付けられた２つ以上の温度制御要素を含み得る。これは、磁気回路アセンブリにおいて縦軸に沿った温度勾配を生成するために使用され得る。
【0026】
更に、（少なくとも１つの）温度制御要素（element）及び／又はその（少なくとも１つの）構成要素は複合的構造であり得、例えば縦軸の周りに配置された１つ以上のセクタから構成され及び／又は縦軸に沿って積重ねられる２つ以上の層へとセグメント化され得る。該副要素（セクタ、セグメント及び／又は層）は、磁束減少の局所的勾配を形成するために、異なる温度特性（熱容量、熱伝導率）を有する様々な（varying）材料から形成されることも可能である。従って、本発明の温度制御要素は、好ましくは環状に形成された温度制御要素のセクタ（複数）として形成された、２つ以上の副要素を含み得る。これは、磁気レンズが異なってアジマス（方位）的に（アジマス（方位）に応じて）変化する（varying）磁束密度を、従って縦軸の周りでアジマス（方位）的に（アジマス（方位）に応じて）変化する（varying）磁界を有することを可能にするためのアジマス（方位）的温度勾配を生成するよう構成され得る。従って、複合的（コンポジット）温度制御要素は、少なくとも部分的に磁気マルチポールのように動作し得る。これらの温度（制御要素の）副要素は、更に、例えばアウターヨークシェルに形成された適切な孔（複数）を介して、熱を内部及び／又は外部へ輸送するよう構成された荷電粒子レンズの外部に対する個別の熱インタフェイスを備え得る。
【0027】
多くの典型的形態では、（少なくとも１つの）永久磁石は実質的に半径方向に配向された磁化を有し得る。ここで、「実質的に半径方向に（substantially radial）」という表現は、配向が、永久磁石又は温度制御要素を通りヨーク要素に至る磁束が概ね半径方向に沿って流れる（相対的に内側のヨーク要素から相対的の外側のヨーク要素へ又はその逆方向へ流れる）よう、「動作上（実効的に）半径方向（operationally radial）」である場合を含むために使用されている。
【0028】
有利な一発展形態では、（少なくとも１つの）永久磁石は、縦軸に沿って積重ねられた２つ以上の層からも構成され得る；更に、縦軸の周りに周方向に沿って配置された３つ以上のセクタから構成された（少なくとも１つの）永久磁石を具現化（構成）することも好適であり得、この場合、好ましくは、磁石セクタ（複数）は、縦軸についての（を中心とするないし頂点とする）セクタ（複数）を形成する実質的に楔形要素である。
【0029】
本発明の更なる一視点は、本発明に応じた荷電粒子レンズと、縦軸に沿ってビーム通路内へ挿入されたスリーブインサート部材とを含む電磁レンズであって、該スリーブインサート部材がビーム通路開口のより小さい部分を包囲するが、縦軸に沿ってその両端間に延在する、電磁レンズに関し；好ましくは、少なくともヨーク要素のギャップと重なる。このスリーブインサート部材は１つ以上の導電性の電極要素を含み、該電極要素には、夫々の電気ポテンシャルが、そのビーム通路内に電界を生成するよう、電源を用いて印加可能である。有利には、電極要素は、通路開口内の（少なくとも１つの）ギャップにおける磁界との組み合わせで粒子光学レンズを形成するよう構成され得る。なお、当該粒子光学レンズの光学パラメータ、例えば焦点距離、は、電極要素へ印加される電気ポテンシャルを修正（変化）することによって更に一層調節可能である。
【0030】
好適な１つの幾何学的レイアウトによれば、ヨークボディは、上記ビーム通路の２つの軸方向端部の間に延在し、従って、（ビーム通路を）形成し得る；とりわけ、第１要素、例えばインナーヨークシェルは、通路の中心部分の始めから終わりまで延在し得るが、両端部において第２要素、例えばアウターヨークシェルへ向かって上記ギャップを開いた状態に維持する。なお、該アウターヨークシェルはインナーヨークシェルを半径方向及び軸方向において取り囲み、好ましくはその両側に延在する；従って、ヨーク要素は、同心円状に入れ子状に配置された、２つの中空シリンダの幾何学的構造体（geometry）を形成し得る。従って、インナーヨークシェルは、スリーブインサート部材の少なくとも一部分を包囲する；磁気回路のギャップ（複数）は、夫々、内方に向かって通路開口内に到達し、スリーブインサート部材の電極要素によって生成される電界と重なることになる磁界を誘起し、これにより、電磁レンズの形成が可能になる。そのような超微調整型電磁レンズは、設計（目標）特性に関し１ｐｐｍ～５ｐｐｍの精度範囲にまで精度を高めることができる。例えば、そのような電磁レンズの焦点距離は、電極要素に印加される電気ポテンシャルを修正することによって、運転中に、即ち、荷電粒子ビームが通過している時間中に、調節可能である。
【0031】
多くの形態では、スリーブインサート部材は、電極要素（複数）が夫々限定された形状及び範囲を有する導電性コーティングとして具現化（構成）されるセラミック体も含み得る。
【0032】
電極要素は、しばしば、少なくとも１つの単レンズを形成するよう（機械的及び電気的に）構成され得る；更に、本発明の多くの形態では、電極要素（複数）の少なくとも１つは、縦軸の周りに周方向に沿って均一に（一定間隔で）配置される複数の副電極を含む静電マルチポール電極を含み得る。これにより、レンズは、当該電極要素（複数）を横断（縦断）する荷電粒子ビームを偏向又は成形することができるが、この要素の副電極に印加される電気ポテンシャルはマルチポール電界を形成するよう定義され得る。
【0033】
本発明のレンズの多くの形態では、とりわけレンズがパターン定義（画定）システム（ＰＤ）と関連付けて（接続されて）使用されることが意図される場合、電極要素（複数）の間に、縦軸の周りに定義された半径を有する制限開口を形成するビームアパーチャ要素が設けられ得るが、該制限開口は通路を通って伝搬する荷電粒子ビームの横幅を制限する。この制限開口は、パターン定義システムにおいて意図的に偏向された粒子を含む粒子を収集（回収）するために動作可能にされる、較正アパーチャとして使用され得る；粒子が荷電粒子ビームのターゲットに到達することを阻止することが意図されている。更に、例えばビームアパーチャ要素は電流測定装置に接続され得るが、該装置はビームアパーチャ要素において吸収される荷電粒子の量を測定するために使用され得る。そのようなビームアパーチャ要素の前方において、即ち上流側において、複数の異なる適切な静電ポテンシャルを副電極（複数）に印加すること、従ってアパーチャにわたって（across）ビームをスキャンすることによって、縦軸に関してビームの横断位置を決定するよう構成された静電マルチポール電極を有すると有利である。
【0034】
好ましくは、荷電粒子レンズは、上記縦軸に沿って全体的に回転対称な形状を有し得る。この場合、磁気回路アセンブリの要素（複数）は当該縦軸とコアキシャルに（同心に）配置され、好ましくは、中空シリンダに対応する基本形状又は中空多角柱形状を有する。
【0035】
ＵＳ９，１６５，７４５に示されているような既知の磁気レンズとは異なり、本発明の電磁レンズは、ハウジングボディにおける複数の「エアギャップ」のみを除き完全に閉じた磁気ループ（閉回路）を有するが、これらは、光軸の所望の領域（複数）に磁界を配することを可能にし、そのため、荷電粒子マルチビームナノパターン形成（パターニング）装置において採用されるような電磁レンズのパフォーマンス（性能）に対し不利に作用する（アンペアの回路法則に従うシングルギャップシステムに存在する）漂遊磁界による影響を小さくする。従って、既述の従来技術のシステムに存在する漂遊磁界を最小化するためには、（少なくとも）２つのギャップを設けることは極めて有利である。尤も、ギャップの個数は、レンズの個別の適用に応じて、３つ又は４つ以上のようなより大きい数でもよいことは明らかであろう。
【0036】
少なくとも上記の理由（複数）のために、本発明及び（例えば基板の直接描画のための）マルチカラムマルチビーム荷電粒子パターン形成システムのような描画機ツールにおけるその適用は、集積回路のための高スループットの工業プロセスの展開に対し顕著なインパクトを与えることが期待される、磁気的要素、電気的要素及び較正要素のユニークな組み合わせを提供する。本発明は、描画機ツールの、とりわけマルチカラムマルチビームマスク描画機の制御のためのレイアウト、構築、微調整、更には超微調整をも顕著に容易にする。
【0037】
本発明の更なる一視点は、本発明に応じた荷電粒子レンズを含む（本発明に応じた電磁レンズを含む）荷電粒子光学装置に向けられており、その光軸に沿って該レンズを通って伝搬する当該装置の荷電粒子ビームに影響を及ぼすよう構成されているが、当該レンズは磁気レンズに適切な当該装置の粒子光学システムの部分である。とりわけ、本装置は、好ましくは、複数の荷電粒子光学カラムを含むマルチカラムシステムとして具現化（構成）され得る。但し、各カラムは夫々の粒子ビームを使用し、かつ、本発明の夫々のレンズを含む夫々の光学システムを含む。
【0038】
以下において、本発明を更に説明するために、図面に示されているような、例示的かつ非限定的な実施形態ないし実施例について議論する。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】本発明の第１形態に応じた荷電粒子レンズの一例。ここで、（紙面左側の）（Ａ）は本発明に応じた温度制御アセンブリを含む荷電粒子レンズの縦断面図であり、（Ｂ）は中心軸の位置において（Ａ）の縦座標の関数として測定された、温度制御要素がない場合（破線）とある場合（実線）における、磁界の軸方向成分の大きさの一例をプロットしたものである。
【図2】図１（Ａ）の磁気レンズを制御するよう構成された、対称的なリング形状の温度制御要素の一形態の一例；（Ａ）は該要素の一部切断切開図であり、（Ｂ）はその一（縦）断面を示し、任意的な温度センサを含む。
【図3】複数の積み重ね層から構成された温度制御要素の一形態の一例。
【図4】複数のセクタから構成された温度制御要素の一形態の一例。
【図5】温度制御要素が中心軸に関し非対称的な特性を有することを可能にする、変化する（異なる）温度特性（例えば熱伝導率、熱容量）の材料を有する複数のセクタから構成された温度制御要素の一形態の一例。
【図6】本発明の他の一形態に応じた荷電粒子レンズの一例。該レンズは、当該レンズの縦座標に関し非対称的に配置された温度制御要素を有する。（紙面左側の）（Ａ）は荷電粒子レンズの縦断面図であり、（Ｂ）は中心軸の位置において（Ａ）の縦座標の関数として測定された、温度調節がない場合（破線）及び非対称的な温度調節を有する場合（点線）における、磁界の軸方向成分の大きさの一例をプロットしたものである。
【図7】半径方向（ラジアル）磁化を有する複数のリング要素から構成された永久磁石の一形態の一例の斜視図（Ａ）及び縦断面図（Ｂ）。
【図8】永久磁石の幾つかの形態の各例の横断面図。これらのうち幾つか（（Ｂ）から（Ｄ））はセクタ化されている（複数のセクタに分割されている）好ましい磁化のバリエーションである。
【図9】スリーブインサート部材を含む本発明の更なる一形態に応じた荷電粒子レンズの一例。（紙面左側の）（Ａ）は荷電粒子レンズとその内部にある電気的スリーブインサート部材の縦断面図であり、これは静電レンズシステムを構成する；（Ｂ）は中心軸の位置において（Ａ）の縦座標の関数として測定された、当該温度調節型磁気レンズの磁界（実線）及び電界（破線）の軸方向成分の大きさの一例をプロットしたものである。
【図11】８つの副電極を有するマルチポール電極の一例の横断面図。
【図12】本発明の一形態の電磁レンズの一例のスリーブインサート部材の要素としての較正アパーチャ及び前置（上流側：preceding）マルチポールの拡大詳細図。
【図13】本発明の荷電粒子レンズの一例が組み込まれたスリムカラム型描画機ツールの一例の縦断面図。
【図14】本発明のレンズの複数の構成（具現化物：instances）が組み込まれたマルチカラム描画機ツールの一例。（Ａ）は該マルチカラム描画機ツールの縦断面図；（Ｂ）は当該レンズを含みかつマルチレンズホルダ装置の一形態の一例を含む部分の詳細図である。
【図15】永久磁石（（Ａ））及び磁気ヨーク（（Ｂ））についての温度に依存する磁化の基本的依存性の典型的一例。
【実施例0040】
以下に与えられる本発明の例示的実施形態（実施例）（複数）の詳細な議論は本発明の基本的思想、具現化及び更なる有利な展開を開示する。本発明の特定の適用に好適であると認められるようなここで議論される実施形態（複数）の幾つか又は全てを任意に組み合わせることは当業者には明らかなはずである。この開示全体において、「有利な」、「例示的な」、「典型的な」、「好ましくは」又は「好ましい」のような用語は、本発明又はその一実施形態に特に好適である―但し不可欠ではない―要素又は寸法を表し、当業者によって好適であると認められる場合であれば、明示的に必須とされない限り、修正可能である。本発明は、本発明の説明の目的のために与えられかつ単に本発明の好適な具体化例（複数）を提示するに過ぎない以下において議論される例示的実施形態（複数）に限定されるものではないことは当然である。この開示の範囲内において、「上」又は「下」のような垂直方向に関する用語は、中心軸（ないし縦軸）に沿って下方に（「垂直に」）進行すると考えられる、電磁レンズを横断する粒子ビームの方向に関して理解されるべきものである。この縦軸は、一般的には、Ｘ方向及びＹ方向と交差するＺ方向によって特定される（同視される）。
【0041】
荷電粒子レンズ
【0042】
図１（Ａ）は本発明の第１形態に応じた荷電粒子レンズ１０の一例を縦断面図で即ちその中心軸ｃｘを通る断面に沿って示す。より良好な明確性のために、構成要素は寸法どおりには示されていない。本レンズは、図１３の描画機ツール１又は図１４のマルチカラム描画機ツール４０のレンズ１０を具現化するために使用され得るものであり（下記参照）、この場合、対物レンズとして使用されるが、例えば本出願人のＵＳ９，４４３，６９９及びＵＳ９，４９５，４９９に開示されているような、シングルカラム又はマルチカラムアーキテクチャを具現化し得る他の多くの粒子光学装置における使用に好適であることは明らかであろう。なお、これらの文献の開示は引用を以って本開示に組み込まれているものとする。
【0043】
荷電粒子レンズ１０は、アセンブリを横断する荷電粒子ビーム１００のためのビーム通路１１と、磁気回路アセンブリ２０とを含み、磁気回路アセンブリ２０は、少なくとも１つの永久磁石２１０、２１１、少なくとも２つのギャップ２９０、２９１を有するヨークボディ２５、及び本発明に応じた温度制御アセンブリ３０を含む。上記の磁石は、典型的には凡そ１Ｔの残留磁化と、
として記号で表される磁束とを有する、永久磁石材料から作製される；ヨークボディ２５は２つのヨーク要素２５０、２５１を含み、これらのうち、アウターヨークシェル２５１はレンズのためのハウジングボディ１２としても役立ち（機能し）、（両者は）高透磁性材料で作られる；ヨーク要素（複数）は２つの異なる軸方向位置に少なくとも２つのギャップ２９０、２９１を形成し、該ギャップにおいて、磁気回路アセンブリを通って流れる磁束はビーム通路１１内に到達する磁界を誘導（誘起）することになる。更に、温度制御アセンブリ３０は、熱的接触（コンタクト）を介してその周囲へ及び／又はその周囲から熱を輸送することができる少なくとも１つの温度制御要素３１を含む。ヨークボディ２５の透磁率及び磁石２１の磁化はそれらの温度に依存する。このことを利用して、ビーム通路１１に到達する磁界の強さ（強度）は、ヨーク（複数）及び磁石（複数）の温度を調整することによって調節可能である。
【0044】
磁気レンズ効果の強さに依存して、荷電粒子ビーム１００は上記ビーム通路１１内にクロスオーバーｘｏも形成し得る、即ち、ビームは中心軸ｃｘを横切りつつ最小横幅を達成する；破線は、（図１３の描画機ツール１又は図１４のマルチカラム描画機ツール４０のような）例示的粒子ビーム露光システムに配された場合にレンズを通って伝搬する際の荷電粒子ビームの包絡線を象徴的に示す。
【0045】
典型的形態（複数）では、荷電粒子レンズ１０は、以下のような例示的寸法を取り得る：即ち、凡そ５０ｍｍ～１００ｍｍの全高ｈ１及び、典型的には全高ｈ１より小さい、凡そ１０ｍｍ～１００ｍｍの内部高ｈ２を有し得る；これにより（アウターヨークシェルとも称される）最外ヨーク要素２５１がレンズアセンブリのためのハウジング及びシールドボディとして役立つ（機能する）構成が可能になる；凡そ１０ｍｍ～２０ｍｍの外半径ｒ１を有し得る、これにより図１４のマルチカラム描画機ツール４０における配設が可能になる；及び、凡そ０．１ｍｍ～５ｍｍの即ち荷電粒子ビーム通路を可能にするために十分広いアパーチャ半径ｒ２を有し得る；更に、更なるインサート部材をも許容し得る（以下の図１０参照）。これらの磁石、ギャップ及び温度制御要素は、典型的には、凡そ１ｍｍ～５ｍｍの厚みを有し、ヨーク要素（複数）はほぼ同じ寸法の半径方向厚みを有し得る。該要素（複数）のサイズは夫々の適用及び荷電粒子装置にとって適切であるように選択されるが、図示の例では、幾何学的寸法は典型的には数（several）ミリメートルのオーダーである。
【0046】
荷電粒子レンズ１０は、通常、その中心軸ｃｘが露光システムの光軸ｃ５と一致するように（図１３参照）、粒子ビーム露光システムに配置される；尤も、本発明に応じた荷電粒子レンズの適用に依存して他の相対的配置も選択可能であることは、当業者であれば分かるはずである。
【0047】
磁気回路及び温度制御アセンブリ
【0048】
本発明に応じ、磁気回路アセンブリ２０及び対応する磁気レンズは、少なくとも１つの温度制御要素３１と給電及びその制御のための構成要素（複数）を含む温度制御アセンブリ３０を含む。既述のように、温度制御要素は、磁気回路アセンブリの隣接する要素（又はそれらの部分）の温度を修正し、これによって、そのようにして影響を及ぼされた要素の磁気的特性を調節し又は更には変化する機能を有し、次いで、ヨークギャップ２９０、２９１における磁束密度を変化する。
【0049】
永久磁石レンズに温度制御要素を付加する顕著な利点は、磁気回路における磁束のインサイチュ調節が可能であることである。従って、（磁石の経時変化のような）磁気レンズアセンブリの磁気的特性についての変化又は磁気レンズアセンブリの熱入力／出力における変化がある場合は何時でも、本発明は、そのような変化を少なくとも１つの温度制御要素を用いて補償することを提供する。
【0050】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されているように、温度制御要素３１はアセンブリ内において１つ以上の専用ホルダ装置（複数）３２によって支持される。温度制御要素３１及び（ホルダ装置のような）その関連構成要素は、基本的に対称的なリング形状を有することが好ましい。ホルダ装置（複数）３２は、ヨーク要素（複数）間の空間において該要素を位置決めするよう構成されている；これらは、温度制御要素３１と、隣接する永久磁石２１０、２１１のような、磁気回路アセンブリ２０の対応する構成要素との熱的接触（コンタクト）を正確に定義する（定める）機能も有する。温度制御要素の視認性をより良好にするために図２（Ａ）にはホルダ装置３２は１つだけ図示されている。
【0051】
加熱を可能にするために、温度制御要素３１は、抵抗性加熱によってその周囲を加熱するよう構成された電気回路を含み得る。この電気回路は、電気ライン３１０を通り、（その他の部分では電気的に絶縁性である）温度制御要素３１に埋設された電気抵抗性材料３１１を通って流れる、電流によって給電される。他方、冷却を可能にするために、温度（制御）要素３１は、その内部に形成され、その周囲を冷却するための冷却液の通過を可能にする１つ以上の管路（conduits）３１２を含み得る。冷却液は、少なくとも一対のインレット・アウトレット接続部３１３を介して循環する。冷却液における過剰の熱又は熱の不存在は、ヨーク（複数）及び／又は磁石（複数）への又はヨーク（複数）及び／又は磁石（複数）からのホルダ３２を介した熱エネルギの流れを引き起こす。ホルダは、所望の熱的挙動を達成するために適切に選択される、特定の熱伝導率を有する。温度制御要素３１の加熱及び／又は冷却力及び熱的に関連する要素（複数）の熱伝導率（伝導性）及び接触（コンタクト）面（複数）は、とりわけヨークにおける所望の温度の達成の遅延に関し、温度制御アセンブリの熱的挙動を定義する（定める）。
【0052】
温度制御要素の加熱回路３１１及び冷却管路３１２の両者、並びに電気ライン３１０は、温度制御アセンブリ（図１）の電源及び冷却機要素３４へ接続するために、磁気レンズアセンブリの外部に対するインタフェイス３３を介して供給（給電）される。電源は加熱回路のための電流を電気ライン３１０を介して供給し、他方、冷却機は冷却液を冷却し、少なくとも一対のインレット・アウトレット接続部３１３を介して温度制御要素の管路３１２へとポンプ輸送する。両サブシステムは、意図された温度制御のために十分な量のパワー（電力）を必要とする。有利には、インタフェイス３３は、共通の絶縁スリーブ中に導電体と冷却液（又は熱を輸送するための他の適切な媒体）のための管路とを含み得る。インタフェイス３３は外側ハウジング即ちアウターヨークシェル２５１を横断する。これを達成するために、幾つかの孔が異なる角度位置（複数）において半径方向内方へ穿孔され得る。非対称性が大きい一群の孔は生成される磁界に通常は望ましくない非対称的作用（効果）を引き起こし得るため、ヨークの磁気的挙動に対するこれらの孔の作用（効果）を考慮することは重要である。例えば、この問題に対処するための適切な一構成は、周の周りに一定間隔で配置される一セットの孔、例えば１６個の孔であって、これらの孔のサイズが冷却液管路及び電気ラインのための必要な横断面を確保しつつ可及的に小さいものを提供可能である。
【0053】
本発明の有利な一形態では、レンズ要素（複数）の温度をモニタするために、少なくとも１つの温度センサ３５が磁気レンズアセンブリ（図２（Ｂ）参照）の内部に設けられ得る。これは、温度状態と磁気的挙動に対する作用（効果）のモニタリングに役立ち、所望であれば、制御ループの具現化（一部の構成）を可能にする。少なくとも１つのセンサ３５は、センサライン３６によって温度制御インタフェイス（熱インタフェイス）３３を介して温度制御アセンブリ３０の外部の部分に接続され得る。これは、例えば１つ以上のセンサの位置における所望の設定値へ温度を制御することによって、動作（運転）の所望の状態における磁気回路の熱的及び磁気的特性を安定化するために使用され得る。
【0054】
本発明は温度に依存する磁気的特性の背後にある物理的コンセプトを利用する。一般的には鉄のような強磁性材料を含み、その温度がキュリー温度ＴＣ（例えば鉄のＴＣは１０４３ケルビン）未満である永久磁石の磁化は、自発磁化の効果（作用）によって十分に良好に記述される（磁石及びヨークのための適切な材料についての更なる詳細は以下において更に議論される）。その依存性はブロッホの法則（Neil W. Ashcroft, N. David Mermin著,“Solid State Physics”, Brooks Cole社刊行、１９７６年参照）によって以下のように記述可能である：
ここで、Ｍ（Ｔ）は温度依存性磁化、Ｍ（０）はゼロケルビンにおける基準磁化、Ｔは温度、ＴＣはキュリー温度である。図１５（Ａ）は、ｘ軸の比Ｔ／ＴＣとｙ軸の比
Ｍ（Ｔ）／Ｍ（０）
とによるこの関数依存性（関数的依存関係）を示す。常磁性体は、これは通常は磁気ヨークのために使用されるが、異なる法則によって支配される。高い磁界と小さい（small）温度（「小さい（small）」はキュリー温度と比べたもの）について、温度依存性は、概ね、ランジュバン（Langevin）関数Ｌ（ｘ）によって以下のように記述される（上掲“Solid State Physics”参照）：
ここで、Ｍ（Ｔ）はボーア磁子μＢを含む独立変数を有するランジュバン関数Ｌ（ｘ）に比例する温度依存性磁化、Ｂは磁界、ｋＢはボルツマン定数、Ｔは温度である。図１５（Ｂ）は、動作（運転）の典型的な温度範囲を含む室温付近の範囲の温度Ｔの関数としての磁化Ｍ（Ｔ）の比例関係を示す。ここで、温度は摂氏（℃）で与えられる。強磁性材料及び常磁性材料は何れも、温度がその材料の夫々のキュリー温度に近づくか又は到達すると、これらの記述から外れる。
Ｍ（Ｔ）／Ｍ（０）
とによるこの関数依存性（関数的依存関係）を示す。常磁性体は、これは通常は磁気ヨークのために使用されるが、異なる法則によって支配される。高い磁界と小さい（small）温度（「小さい（small）」はキュリー温度と比べたもの）について、温度依存性は、概ね、ランジュバン（Langevin）関数Ｌ（ｘ）によって以下のように記述される（上掲“Solid State Physics”参照）：
【0055】
ここで説明される磁気回路アセンブリの例示的形態（複数）では、永久磁石はフェライト材料で作られる。２５℃～３５℃の温度変化は１．８％の磁界強度の減少を引き起こすことになる。これに対し、ヨークは酸化鉄（主としてＦｅ２Ｏ３）で作られ、上記の温度変化は透磁率の５％の減少をもたらすことになる。図１（Ｂ）には、温度変化による中心軸ｃｘに沿った磁界Ｂｚの１つの例示的な減少が示されている。ここで、点線（破線）は２５℃の基本温度における基準磁界（曲線）６２を示し、他方、１０Ｋだけの、即ち３５℃への温度上昇は、図１（Ｂ）に実線で示されている減少された磁界（曲線）６１をもたらす。
【0056】
従来の永久磁石レンズは、そのようなシステムに配設される永久磁石の製造範囲（条件）のために、目標磁界強度の１％～５％の範囲内の精度を達成することができる。本発明に応じた温度制御アセンブリを使用することによって、この範囲を、目標効果の０．１％～０．５％の範囲内の精度へと小さくすることができ、これにより、一桁だけより小さい所望（目標）磁界からのずれ、従って、顕著により良好なパフォーマンス（性能）が提供される。それに加えて、温度制御アセンブリは、ギャップ（複数）における磁界をアクティブに変化及び修正するために、更には、磁気レンズの光学的特性を変化するために、使用されることも可能である。
【0057】
図２は、ホルダ３２に配置された温度制御要素３１の例示的形態の一例を示す。温度制御要素３１とホルダ３２はリング形状の要素であり（図２（Ａ）参照）、共通の中心軸ｃ２を有し、該中心軸ｃ２は好ましくはレンズアセンブリの中心軸ｃｘと一致する。温度制御要素は、典型的には、２つ以上の永久磁石２１０、２１１の直近かつ両ヨーク要素２５０、２５１の間に配設される（図２（Ｂ）参照）；なお、温度制御要素は、その位置が寧ろカプセル化（密閉）されるため、レンズの組立中に配設される必要があり得る；それにも拘らず、温度制御要素は、適切な技術的解決策、例えば部分的な分解、が使用される場合、或いは、当該要素がレンズ内部の交換可能なモジュール（複数）で構成されている場合、最初の組立後に付加されることも可能である。
【0058】
図３～図５を参照すると、本発明の幾つかの形態では、温度制御要素３１は、例えば完全なレンズアセンブリの中心軸ｃｘと一致する（重なる）ことができる共通の軸ｃ２に沿って又はその周りに配置される複数の副要素３３０、３４０、３５０～３５３から構成され得る。これらの副要素は複数の層（レイヤ）３３０（図３）であり得、この場合、複数の温度制御要素は積層体として構築される。或いは、これらの副要素は複数のセクタ３４０（図４）であり得、この場合、温度制御要素は複合的リング状要素として構築される。セクタ３５０～３５４は、異なる熱伝導率を有する異なる材料から構成されることもあり得る（図５）；これにより、変化する熱エネルギの出力又は入力を有する温度制御要素が可能になり、従って、組み立てられた温度制御要素３１における磁束密度の局所的変化が可能になる。そのような変化は、そのような方位（アジマス）依存性を意図的に導入するために使用され得る当該磁気レンズアセンブリにおける磁気マルチポールと関連付けられ得る；これは、例えば、マルチポールのような特徴を与える永久磁石に対し対抗作用するために使用され得る。他方、選択された領域（複数）は意図的に空（empty）に維持されることもあり得る。
【0059】
多くの形態では、対称的なレンズアセンブリは特に重要である。半径方向に（放射状に）対称的な磁気レンズ構造の各磁界は軸方向成分と半径方向成分を含む、即ち、
である；これに関し、半径方向成分
は重要性は小さく、その結果、磁界の軸方向成分
がレンズ効果のために使用される。中心軸ｃｘの位置における磁界の軸方向成分の強さ６１、６２が縦座標の関数として図１（Ｂ）に示されている（実線６１及び破線６２）；軸方向磁界
のピーク値の典型的な値は、荷電粒子が電子である適用においては、０．１Ｔのオーダーである。既述のように、磁気回路は、（比較的）高い磁界強度を有するギャップ２９０、２９１に近い２つの領域を生成することになるが、これらは、明確に定義された（well-defined）焦点距離（複数）と光学収差（複数）とを有しビーム通路１１内に続いて配された（consecutive）２つの磁気レンズとして動作する。共通のヨークボディ２５を介した２つのレンズの磁気的結合は他の任意の領域における漂遊磁界の効果を強く低減するが、その他の点では、従来のレイアウトの粒子レンズにおける永久磁石（の作用）と必然的に関連付けられるであろう。
【0060】
本発明の幾つかの形態では、磁石（複数）とヨーク（複数）の間の２つ以上の空間に１つ以上の温度制御要素を挿入し、以って、アセンブリに縦軸に沿った意図的な非対称性を導入することは有利であり得る。図６（Ａ）は縦軸に沿って非対称的に配置されたただ１つの温度制御要素を有する形態の一例を示し、他方、図９（Ａ）（以下参照）は、複数の異なる空間に配設された複数の温度制御要素を有する他の形態の一例を示す―これらの構成は何れも熱的な非対称性を形成することができる。そのような構成は、当該軸ｃｘに沿った熱関連部分（複数）における温度勾配を形成することができる。これは、２つの磁気レンズの局所化された変化を引き起こすために及び／又は磁石（複数）及び／又はヨーク（複数）の意図されていない本来的非対称性に対抗作用するために使用可能である。図６（Ｂ）は温度勾配の一例の効果、即ち、２つの磁気レンズの磁界強度に対する非対称的効果（作用）の形成を示す（曲線６２は温度調節がない場合を示し、曲線６３は非対称的に取り付けられた温度制御要素によって引き起こされる非対称的効果の例を示す）。
【0061】
マルチプル永久磁石２１０、２１１は多くの好適な形態において使用され得る。例えば、これらは、好ましくは、システムの縦軸に沿って積み重なる（上下に並ぶ）状態で配置され得るが、この場合、これらの形態の幾つかでは、マルチプル温度制御要素３１が使用され得るが、該要素はレンズの縦軸に沿ってマルチプル永久磁石（複数）の間の位置に配置され得る。
【0062】
永久磁石
【0063】
永久磁石２１０、２１１は、磁気回路アセンブリ２０において具現化される磁気回路における磁束Φのソース（磁束源）として機能する。
【0064】
図７は、（例えば図１（Ａ）の永久磁石２１０、２１１の１つとしての）本発明に応じたレンズの磁気回路アセンブリの一構成要素としての使用に好適な永久磁石２１の好ましい一形態を示す。磁石は、回転対称の磁石に関し主半径方向磁化を有する。図７において、（Ａ）は模式的斜視図であり、（Ｂ）は磁石２１の縦軸ｃ１に沿った模式的断面図である。
【0065】
多くの形態では、図８（Ａ）～（Ｄ）を参照すると、そのような磁石は複数のセクタ部分から構成されることが有用であり得る。図８（Ａ）～（Ｄ）は、夫々の模式的横断面図において正味のラジアル磁化を有するリング状磁石２１の４つの例示的バリエーションを示す。なお、リング状磁石の構成要素（複数）は、より良好な明確性のために、図８（Ｂ）～（Ｄ）においては分解されて示されている。このラジアル磁化方向（複数）は、磁石の何れかの磁極から磁束を取り込み、該磁束をヨーク要素（複数）間のギャップ２９０、２９１の設計された（意図された）位置へ向けるヨーク要素（複数）の好ましい位置（複数）、即ちそのようなリング状磁石の内側及び外側、も与える（図１（Ａ）参照）。磁石要素の各々は、図８（Ａ）～（Ｄ）に破線の矢印で示されているように、当該主として半径方向に配向された磁化を有することになり、そのため、例えば、「北」極Ｎはリング状磁石の内部空間へ向かって形成され、他方、（リング状磁石の）外側は磁化の「南」極Ｓを有する。図示のようなラジアル磁化を有する永久磁石要素は市場で入手可能であり、焼結ＮｄＦｅＢ、ＳｍＣｏ５又はフェライトのような強磁性材料で作製される。図８（Ｂ）～（Ｄ）の複合磁石の磁石要素２４０、２４１、２４２は接着又は締付又はその他の適切な手段で結合される。各リング状磁石を形成する磁石要素の個数は、複合要素の寸法（とりわけ高さ及び半径）及び永久磁石２１の所望の寸法に依存して任意の数、例えば１つ、２つ、３つ、４つ、６つ又は７以上であり得る。
【0066】
更に、再び図７を参照すると、多くの形態では、永久磁石２１は、リング形状の部品として具現化（構成）され、共通の中心軸ｃ１に沿って積重ねられた複数の層のリング形状セグメント磁石２２０を含み得る。そのようなセグメント型磁石では、各層ないし各セグメントは、ｎ層からなる磁石の全磁束
に対し一部分
を構成する。
【0067】
ハウジングボディ
【0068】
多くの形態では、ヨークボディ２５はレンズ１０のハウジング１２としても機能する。ヨークボディは、インナーヨーク要素２５０とアウターヨーク要素２５１とから構成され、インナーヨーク要素２５０は、アパーチャ半径ｒ２と、少なくとも積層型永久磁石及び温度制御要素の高さを上回るために十分な長さｈ２とを有する中空シリンダとしてしばしばかつ典型的に具現化（構成）され；アウターヨーク要素２５１は、この場合、アパーチャ半径ｒ２と、各ヨーク要素の厚み及び該ヨーク要素間に配設される磁石の厚みをカバーするために十分な幅の外半径ｒ１とを有する高さｈ１のシリンダ状に対称的な形状を有するようにも具現化（構成）され得る。該アウターヨークは有利には両側（double）「コ字」型の縦断面（図１（Ａ））を有し得る；換言すれば、アウターヨークは、インナーヨーク要素の中空シリンダとコンセントリック（同心）であり得る中空シリンダとして形成される中心ボディ部分を含み、更に、中央孔を有するディスク状形状の２つの終端部分を有する。そのため、ヨーク要素（複数）の中空空間は、縦軸ｃｘに沿って半径ｒ２及び高さｈ１のビーム通路１１を包囲する。磁気回路のギャップ２９０、２９１は、インナーヨーク要素の軸方向外側端面（複数）と、アウターヨーク要素のこれらに対応する軸方向内側面（複数）との間に設けられるが、これらは、磁気回路２０の夫々のポール（磁極）ピースを代表する。中空シリンダの半径方向厚みは、典型的には、但し一般性を失うことなく、数ミリメートルのオーダーであり、アセンブリの高さは数十ミリメートルのオーダーである。レンズのハウジングボディを形成するインナーヨーク要素及びアウターヨーク要素は、それらの形状のために、磁石によって生成される磁束を増強し、集束することができる。最も外側のヨーク要素は、空間的形状及び材料が半径ｒ１と高さｈ１の寸法の範囲内に磁束を集中することになるため、半径方向及び軸方向における磁束に対するシールドとしても機能する。
【0069】
電気的インレー（インサート部材）
【0070】
図９に示されているような本発明の更なる一視点に応じ、荷電粒子レンズ１０は、好都合には、光軸ｃｘに沿ってビーム通路１１内に挿入されるスリーブインサート部材ないしインレー５０（図９（Ａ））を含み得る。これに応じて、インレーの物理的寸法は、例えばレンズの半径ｒ２及び高さｈ１以内のような、上記において議論した寸法に対して適切に選択される。インレーは、ビーム通路内の磁界６１（図９（Ｂ）の実線の曲線）に重なる調節可能な電界６５（図９（Ｂ）の破線の曲線）を生成するよう採用される１つ又は幾つかの電気的活性（active）要素を含む、複数のビーム制御要素５２～５４を含み得る。電界の軸方向成分（即ち縦方向に沿った）ＥＺの強さは、１０５Ｖ／ｍのオーダーのピーク値の典型的な値を有するであろう。
【0071】
インレーの多くの形態では、ビーム制御要素５２～５４は、一般的に、電気的活性要素として役立つ（機能する）リング形状の構成要素であり、中心軸ｃ３に沿って積重ねるように配置され、それらの幾何学的軸はレンズの中心軸ｃｘに対し同心かつ平行に配向される。本発明の多くの形態では、すべての制御要素は共通の内半径ｒ２を有することが有用である；そのため、これらは、レンズを縦断しかつ荷電粒子レンズの運転中に荷電粒子ビーム１００のためのチャンネルとして役立つ（機能する）通路孔５５を定義する。更に、ビーム較正のためにより小さいアパーチャ（孔）５４（以下参照）を挿入（導入）することも有用であり得る。
【0072】
図９（Ａ）に示した形態では、ビーム制御要素（複数）は２つの単レンズ（Einzel lenses）５２ａ、５２ｂと、２つのマルチポール電極５３ａ、５３ｂ―これらはすべて導電性材料で作られている―を具現化（構成）する。例えば、マルチポール電極の各々は、等しい弧長を有する複数のセクション、例えば、一般性を喪失することなく、４つ、６つ又は８つのセクション（図１１参照）から構成される、複合金属リングとして具現化（構成）可能である；これらの（半径方向の）厚みは典型的には２ｍｍ未満であり、それらの長さは５ｍｍ～２０ｍｍである。更に、好ましくは、導電性リング形状アパーチャ５４が２つのマルチポール電極５３ａ、５３ｂの間に配設される；この構成要素は、ここでは、「較正アパーチャ」と称される。電気的活性要素は、好ましくは、図１０に示されているようなそれらの独自の電源ユニット７２２ａ、７２２ｂ、７２３ａ、７２３ｂに接続され得るが、そのため、それらの静電ポテンシャルは個別に調節可能である；一バリエーションでは、電源（複数）は、個別供給電圧（複数）を提供する共通のマルチチャンネル電源装置７０において組み合わせられ得る。較正アパーチャは、電源装置７０又は別個の専用電気制御装置７１によって制御され得る。最後に、電気的活性要素は、互いに対し電気的に分離されており、フィールド（電界）終端キャップ５１ａと称される要素によって両端において終端処理されるが、その電気ポテンシャルは「ローカルアース」即ち基準点を表す。フィールド終端キャップは、電界をインレーの通路空間に制限する（閉じ込める）ために役立つ（機能を有する）；従って、フィールド終端キャップは、（他の粒子光学カラム４００、図１４参照、のような）周囲の構成要素に対するインレーの明確に定義された（定められた）「フィールド（電界）境界」を提供する。フィールド終端キャップ（複数）と他の電気的構成要素との間のインレー取付ボディ５１上の幾つかの（some）空間は電気的に絶縁性であることも可能であり、これは、例えば、真空、又は、セラミックスのような非導電性の、好ましくは電圧耐性の、材料を用いるフィラー材料によって具現化（構成）される。
【0073】
本発明の多くの形態では、インレー５０の種々の要素５２～５４は、中空シリンダ形状（例えば内半径ｒ３、外半径ｒ２及び高さｈ１）のマウントボディ５１によって支持されかつ一緒に保持されるが、これは、一般的には、例えばセラミック又はプラスチックのような電気的絶縁材料で作製可能である；しかしながら、少なくとも荷電粒子ビームに面する部分５１ａは、帯電（チャージアップ）を回避するために、導電性材料で被覆（カバー）されかつ「ドレイン」に接続され得る。電極要素は、例えば、ボディ内において結合されかつ一緒に保持される個別のリング形状要素５２ａ、５２ｂ、５３ａ、５３ｂ、５４として、又は、夫々限定された形状及び面積（領域）を有するよう、リングボディの内周面に形成される導電性コーティング（複数）５１ａとして具現化（構成）され得る。
【0074】
インレーによって、（永久磁石の製造の精度、組立正確性で制限され及び少なくとも１つの温度制御要素による調節可能性の制限を受ける）光学特性、例えば荷電粒子レンズの焦点距離、の精度は、目標値の上下１ｐｐｍ～５ｐｐｍの精度に到達可能である―従って、「超高精度」調整（チューニング）が可能である。本発明の幾つかの形態は、電界はレンズの使用中に分解なしでｐｐｍ（百万分率）レジームの精度で調節及び制御可能である、即ち「インサイチュ・チューニング」可能であるので、例えば磁石の経時劣化（時効）効果に関する制限を克服するために使用可能な組込型修正（ないし補正）手段も含み得る。更に、ビーム制御要素の電圧は、例えば収差、像面等のような光学的特性に関し、粒子ビーム露光装置１の特性を変化するために、システムの他の光学的及び電気的活性要素と組み合わせて調節されることが可能である。
【0075】
図１１は、インレーのマルチポール電極の一例の横断面を示す。マルチポール電極は（横断面において部分円環状の）複数のロッド（ないし帯材）５３０を含み、これらのロッド５３０は、それらの各自の外部電源ユニット７０によって個別の電気ポテンシャルで制御可能である。更に、これらを付加的な静電レンズとして挙動（動作）させるために、グローバルオフセット電圧が印加され得る。個別のロッドに異なる電圧を印加することによって、光軸の夫々対応する横断部分（transversal section）で交差する粒子ビームを整形する目的で、二極式、四極式又はより高次の静電界の種々のフィールド（電界）構成を具現化することができる。図１０の形態に照らした典型的適用に関し、ロッド（複数）に印加される電圧（複数）は、典型的には、数１０ボルトまでのオーダーである。そのようなビーム整形は、磁気的不均一性、機械的製造及び／又は組立正確性（精度）のような、光学システムの不完全性に起因するエラーを補償するために使用可能である。これに関し、マルチポールは、二極式（ダイポール）として使用される場合、光軸ｃ３に対するビーム位置を補正することができるが、Ｘ軸及びＹ軸（図１１）によって定義される面におけるその方向（複数）は、少なくとも４つの異なる電圧即ち＋Ｖ１（紙面の右側で（線状）ハッチングされたロッド）、－Ｖ１（紙面の左側で（線状）ハッチングされたロッド）、＋Ｖ２（紙面の上側で格子状ハッチングされたロッド）及び－Ｖ２（紙面の下側で格子状ハッチングされたロッド）がこれらのロッドに印加されるのであれば、任意とすることができる。更に、マルチポールが四極式又はより高次の多極式として使用される場合、二極式の場合と同様の仕方で個別ロッドに適切な電圧を印加することにより、当該マルチポールによって非点収差又は他のより高次の歪曲を補償することができる。
【0076】
なお、任意のマルチポール電極が、適用（対象）に依存して、（準）静的要素として又は動的、即ち時間変化する電圧を有する、要素としても使用可能であることに注意すべきである。ビーム制御要素の上記の使用は例示的な適用（複数）として記載されたものであり、本発明によって達成可能な機能に対する制限として記載されたものではないことは、当業者であれば分かるはずである。
【0077】
図１０及び図１２を参照すると、既述のように、本発明の幾つかの形態では、インレー５０は、粒子ビーム１２０の逸れた部分を偏向させる（除去する）ためのストップ要素として作動し（機能し）、「較正アパーチャ（calibration aperture）」と称される受動要素５４を含み得る。図１２は較正アパーチャの一例の縦断面を拡大して詳細に示す。較正アパーチャは、軸ｃ３に沿って小さい半径ｒ４を有するアパーチャである較正ボア５４１を包囲する本体５４０を含む。アパーチャは、該アパーチャの外側を進行するビームの部分１２０を吸収することによって、荷電粒子レンズを縦断するビーム１００のサイズを限定（制限）する機能を有し、そのため、（アパーチャの内側のビームの）部分１１０のみがアパーチャを通過することができる。本発明の好ましい一形態では、前置される（上流側の）インレー要素（複数）の１つ、例えばマルチポール電極５３ａは、例えばダイポール電界（electric dipole field）を形成するマルチプル電極の選択された電極に印加される電圧を変化することによって、縦軸に対する、ビームの横方向位置を変化させることができる。マルチポールは、ビームアラインメントのためにも使用可能である。荷電粒子レンズ１０は、有利には、較正アパーチャ５４の縦方向における部位に、又はその近傍に（例えば１０ｍｍ以下）、クロスオーバーｘｏを形成するよう、構成される。このため、ビーム径は該アパーチャ付近で最も小さい。
【0078】
本発明の多くの形態では、とりわけ、マルチビーム描画ツール、例えばシングルカラムツール１又はマルチカラムツール４０（後者については下記参照）として使用される粒子ビーム装置において、荷電粒子ビームは、パターン規定（画定）システム４、４３によって導入される、付加的な横方向の逸れを伴わずにｅ又は伴ってｆ（図１３）、当該パターン規定システムを選択的に通り抜けることが可能な、複数のビームレットへ分割される。そのような逸れは、（所定の）ビームレット（複数）がターゲットに到達することを阻止するために、従って、個別の（discrete）描画パターンを規定（画成）するために、導入される。逸らされたビームレットは、較正ボア５４１を通り抜けるのではなく、較正ボア５４１の脇の（から外れた）、「較正アパーチャ」の本体５４０の領域に到達し、そこで吸収されることになる；ビーム１２０の吸収は、構成要素における帯電（electric charge-up）の発生を引き起こすであろうが、これは、例えば吸収されるビームの量のモニタリングを可能にする測定装置７１４への、ビームアパーチャの電気的接続によって、除去、即ち排出（drained off）され得る（図１０）。「較正アパーチャ」に衝突するビームレット（複数）も「較正アパーチャ」へ、その結果、これを包囲するインレー要素へ、最終的には磁気レンズアセンブリへも熱エネルギの伝達を引き起こす。このことは、磁気レンズの調整（チューニング）のために少なくとも１つの温度制御要素によって考慮される必要がある。
【0079】
リソグラフィ装置
【0080】
図１３はシングルカラム描画機ツール１の一例の模式的縦断面図である。該ツールは、本発明のレンズの例示的一形態を含み；例えば当該ツールの対物レンズ１０として本発明の一形態に応じた荷電粒子レンズを含んでいる。描画機ツールは、電子又はイオン（例えば正電荷のイオン）であり得る荷電粒子ビームを使用する。描画機ツール１は、マルチカラム荷電粒子光学系のための真空ハウジング４８０、マルチカラム荷電粒子光学系が取り付けられるベース部材４７０を含む。Ｘ－Ｙステージ４６０、例えばレーザ干渉計制御式エアベアリング真空ステージの上部には、ターゲット４５０が、好ましくはリソグラフィ目的のためのマスク又は直接描画機ツールの場合のシリコンウェハが、適切な操作システムを用いて取り付けられる。そして、ターゲットは、これは例えばレジスト層を含むが、描画機の荷電粒子ビームによって露光され得る。
【0081】
この形態のシングルカラム光学系は、好ましくは、中心軸ｃ５と、荷電粒子源７を含む照明光学系３と、幅の広いテレセントリックな荷電粒子ビームｉｂをパターン規定（画定）システム４へ供給するコンデンサ８（但しパターン規定システム４はビームを複数のアパーチャのみを通過させるよう適合化されており、該複数のアパーチャは当該アパーチャ（ビーム成形装置）を通り抜けるサブビーム（「ビームレット」）（複数）の形状を規定する）と、典型的には縮小を行い、更にはエネルギを与える荷電粒子投射光学系５（該投射光学系５は続けて（順次的に）配設された複数の荷電粒子レンズから構成され、該荷電粒子レンズは好ましくは静電及び／又は磁気レンズ（複数）を、場合によっては他の粒子光装置を含む）とを含む。図１３に示した形態では、投射光学系は、例えば第１荷電粒子レンズ９、例えば静電液浸レンズを含み、他方、第２レンズ１０は、これは第１レンズの下流に配置されるが、本発明の一形態に応じた荷電粒子レンズ（例えば図９（Ａ））を用いて具現化（構成）される。該荷電粒子レンズ１０の内部には、「較正アパーチャ」５４が、象徴的に示されているように、具現化（構成）されている；上記のように、パターン規定装置４によって偏向されたビームの或る部分ｆは吸収され、他方、他の部分ｅは光学カラムを妨げられることなく縦断し、パターンをターゲット４５０に露光する。
【0082】
パターン規定装置４は、粒子ビームから、ターゲットに転写されるべきパターンの情報を含む複数のいわゆるビームレットを形成する機能を有する。パターン規定装置４及びその制御装置４０４の構造、運転及びデータ処理については、本出願人のＵＳ９，４４３，６９９及びＵＳ９，４９５，４９９に開示されているが、これらの文献の内容はこの引用を以って本開示に含まれているものとする。
【0083】
図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）はマルチカラム描画機ツール４０の一例を示す。該ツール４０は、各カラムに、本発明のレンズの例示的一形態の各構成（具現化物：instance）を含む；例えば当該ツールにおける対物レンズとして本発明の一形態に応じた荷電粒子レンズを含む。描画機ツールは、電子又はイオン（例えば正電荷のイオン）であり得る複数の荷電粒子ビームを使用する。マルチカラム描画機ツール４０の模式的縦断面図を示す図１４（Ａ）において見出すことができるように、描画機ツール４０は、マルチカラム荷電粒子光学系のための真空ハウジング４８、マルチカラム荷電粒子光学系が取り付けられるベース部材４７を含む。Ｘ－Ｙステージ４６、例えばレーザ干渉計制御式エアベアリング真空ステージのベースの上部には、ターゲット４５が、好ましくはリソグラフィ目的のためのマスク又は直接描画機ツールの場合のシリコンウェハが、適切な操作システムを用いて取り付けられる。そして、ターゲットは、これは例えばレジスト層を含むが、描画機の荷電粒子ビームによって露光され得る。
【0084】
この形態のマルチカラム光学系は、複数のサブカラム４００（図示のカラムの個数は、より良好な明確性のために図においては減少されており、実際の具現化におけるマルチカラム装置に存在する遥かにより多くの個数のカラムを代表している）を含む。好ましくは、サブカラム（複数）は、同じ構成を有し、かつ、互いに平行な軸（複数）ｃ５が並置されるように設置されている。各サブカラムは、荷電粒子源４１を含み、幅の広いテレセントリックな荷電粒子ビームをパターン規定（画定）システム４３へ供給する照明システム４２（但しパターン規定システム４３はビームを複数のアパーチャのみを通過させるよう適合化されており、該複数のアパーチャは当該アパーチャ（ビーム成形装置）を通り抜けるサブビーム（「ビームレット」）（複数）の形状を規定する）と、典型的には縮小を行い、更にはエネルギを与える荷電粒子投射光学系４４（該投射光学系４４は続けて配設された複数の荷電粒子レンズから構成され、該荷電粒子レンズは好ましくは静電及び／又は磁気レンズ（複数）を、場合によっては他の粒子光装置を含む）とを有する。図１４に示した形態では、投射光学系は、例えば第１荷電粒子レンズ４４ａ、例えば静電液浸レンズを含み、他方、第２レンズ１０は、これは第１レンズの下流に配置されるが、本発明の一形態に応じた荷電粒子レンズ（例えば図１（Ａ））を用いて具現化（構成）される。
【0085】
図１４は、第２レンズとして使用されるレンズ（複数）１０の一例とそれらの支持要素の一例とを詳細図に示す。サブカラム（複数）の各第２レンズ１０は、好ましくは、適切な固定手段４９ｂによってカラム基底プレート４７又は真空チャンバの特定フランジ４８に取り付けられる基準プレート４９に取り付けられる。基準プレート４９は、軽量、高弾性率及び高熱伝導性の利点を有する酸化ケイ素又は酸化アルミニウムに基づくセラミック材料のような、低い熱膨張性を有する適切な基礎材料から製造され、及び、（静電荷を流出させることによって）帯電を回避するために、少なくともその関連する部分において、導電性コーティング（被膜）によって適切に被覆され得る。更に、基準プレート４９は、各サブカラムのレンズ１０のビーム通路１１と重なる（合致する）アパーチャ（複数）４９ａを含み得る。
【0086】
上記の実施形態の全部又は一部は以下の付記として記載可能であるが、それらに限定されない。
［付記１］荷電粒子光学システムの荷電粒子ビームを修正するよう構成された荷電粒子レンズ。
前記レンズは、主として縦軸に沿って延伸しかつ荷電粒子ビームの通過を可能にする通路空間を備える；
前記レンズは、
・少なくとも１つの永久磁石、及び
・ヨークボディ
を含む磁気回路アセンブリを含む；
前記ヨークボディは少なくとも２つのヨーク要素から構成されている；前記少なくとも２つのヨーク要素のうち、第１ヨーク要素は前記通路空間を包囲するよう配置されたインナーヨークシェルを構成し、第２ヨーク要素は前記インナーヨークシェルを包囲するよう配置されたアウターヨークシェルを構成する；前記少なくとも２つのヨーク要素は前記縦軸の周囲に配置されており、かつ、高透磁性材料を含む；
前記少なくとも１つの永久磁石は前記少なくとも２つのヨーク要素の間にかつ前記インナーヨークシェルの周囲に配置されている；前記少なくとも１つの永久磁石は、その２つの磁極が夫々のヨーク要素へ向けて磁気的に配向されている永久磁石材料を含む；
前記磁気回路アセンブリにおいて、前記少なくとも１つの永久磁石と前記ヨークボディは閉磁気回路を形成するが、異なるヨーク要素の対応する軸方向面間に形成される少なくとも２つのギャップを有し、前記少なくとも１つの永久磁石から到来する磁束密度を前記ヨークボディを通して導くよう構成され、かつ、前記少なくとも２つのギャップに、内方に向かって前記通路空間内に到達する磁界を誘起する；
前記荷電粒子レンズは、前記ヨークボディに配された少なくとも１つの温度制御要素を含む温度制御アセンブリを備える；
前記温度制御アセンブリは前記磁気回路における磁束の制御及び／又は修正のために前記磁気回路アセンブリの少なくとも１つの構成要素の少なくとも一部分の温度を、該構成要素へ熱を導入し及び／又は該構成要素から熱を除去するために前記少なくとも１つの温度制御要素を用いて、制御及び／又はアクティブに変化するよう、構成されている。
［付記２］上記の、とりわけ付記１に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記少なくとも１つの温度制御要素は、前記磁気回路アセンブリ内に熱を生成することが可能な加熱装置、及び前記磁気回路アセンブリから熱を除去して輸送することが可能な媒体によって作動する冷却装置の少なくとも１つを含む。
［付記３］上記の、とりわけ付記１又は２に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記荷電粒子レンズは、前記縦軸に沿って全体的に回転対称的な形状を有する；
前記磁気回路アセンブリの構成要素、即ち、
・少なくとも１つの永久磁石、
・ヨークボディ、及び
・少なくとも１つの温度制御要素
は前記縦軸と同心に配置されている。
［付記４］上記の、とりわけ付記３に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記磁気回路アセンブリの構成要素は中空シリンダに対応する基本形状又は中空多角柱形状を有する。
［付記５］上記の、とりわけ付記１～４の何れかに記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記少なくとも１つの温度制御要素は、熱を内部及び／又は外部へ輸送するよう構成された、前記荷電粒子レンズの外部への熱インタフェイスを備える。
［付記６］上記の、とりわけ付記５に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記熱インタフェイスは、前記アウターヨークシェルに形成された適切な孔を介して熱を内部及び／又は外部へ輸送するよう構成されている。
［付記７］上記の、とりわけ付記１～６の何れかに記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記温度制御アセンブリは、前記磁気回路アセンブリの複数の異なる構成要素に夫々関係付けられた複数の異なる部位に位置付けられた２つ以上の温度制御要素を含み、前記磁気回路アセンブリにおいて前記縦軸に沿って温度勾配を形成するよう構成されている。
［付記８］上記の、とりわけ付記１～７の何れかに記載の荷電粒子レンズにおいて、
少なくとも１つの温度制御要素は、前記磁気レンズが異なってアジマス的に変化する磁束密度を、従って前記縦軸の周りでアジマス的に変化する磁界を有することを可能にするためのアジマス的温度勾配を形成するよう構成された２つ以上の副要素を含み、少なくとも部分的に磁気マルチポールのように動作するよう構成されている。
［付記９］上記の、とりわけ付記８に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記副要素は、環状に形成された温度制御要素のセクタとして形成されている。
［付記１０］上記の、とりわけ付記８又は９に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記副要素は、熱を内部及び／又は外部へ輸送するよう構成された、前記荷電粒子レンズの外部への個別の熱インタフェイスを備える。
［付記１１］上記の、とりわけ付記１０に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記副要素の熱インタフェイスは、前記アウターヨークシェルに形成された適切な孔を介して熱を内部及び／又は外部へ輸送するよう構成されている。
［付記１２］上記の、とりわけ付記１～１１の何れかに記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記第２ヨーク要素は、前記レンズアセンブリのハウジングボディを構成する；該ハウジングボディは、他の全てのヨーク要素を含む前記レンズアセンブリの他の要素を包囲する。
［付記１３］上記の、とりわけ付記１～１２の何れかに記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記少なくとも１つの永久磁石は実質的に半径方向に配向された磁化を有する。
［付記１４］上記の、とりわけ付記１～１３の何れかに記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記少なくとも１つの永久磁石は、少なくとも２つの副要素から構成されている、即ち、
・縦軸に沿って積重ねられた２つ以上の層に従ってセグメント化されている；
及び／又は
・縦軸の周りに配置される２つ以上のセクタへ分割されている。
［付記１５］上記の、とりわけ付記１４に記載の荷電粒子レンズにおいて、
少なくとも１つの温度制御要素は、前記少なくとも２つの副要素の夫々２つの間に配置されている。
［付記１６］上記の、とりわけ付記１～１５の何れかに記載の荷電粒子レンズと、
前記縦軸に沿って前記通路空間内へ挿入されたスリーブインサート部材と
を含む、電磁レンズ。
前記スリーブインサート部材は、前記荷電粒子レンズの通路空間の半径よりも小さい半径を有するビーム通路を包囲し、縦軸に沿って延在する；
前記スリーブインサート部材は、少なくとも１つの導電性部分を有するマウントボディと、少なくとも１つの導電性の電極要素を含む；
前記少なくとも１つの電極要素は、前記ビーム通路内に静電界を生成するために、前記少なくとも１つの導電性部分の電気ポテンシャルに対する電気ポテンシャルが電源を介して印加されるよう構成されている；
前記（少なくとも１つの）電極要素は、前記少なくとも２つのギャップの少なくとも１つにおいて、前記ビーム通路内の磁界と共に粒子光学レンズを形成するよう、構成されている；
前記荷電粒子光学レンズの焦点距離は、前記電極要素に印加される電気ポテンシャルを修正することによって調節可能である。
［付記１７］上記の、とりわけ付記１６に記載の電磁レンズにおいて、
前記インナーヨークシェルは前記縦軸に沿って延在し、前記スリーブインサート部材を周方向において包囲する；
前記磁気回路の前記少なくとも２つのギャップは（夫々）前記インナーヨークシェルの何れかの軸方向端部に配されている；各ギャップは内方に向かって前記ビーム通路の空間内に到達する定義された磁界を生成する；前記スリーブインサート部材の複数の電極要素の少なくとも１つによって生成される前記静電界は前記磁界と少なくとも部分的に重なるよう構成されている。
［付記１８］上記の、とりわけ付記１６又は１７に記載の電磁レンズにおいて、
複数の電極要素の少なくとも１つは静電マルチポール電極を含む；該静電マルチポール電極は周方向に沿って前記縦軸の周りに一定間隔で（均一に）配置された複数の副電極を含む；該複数の副電極は各副電極に個別にポテンシャルを供給するマルチチャンネル電源ユニットに接続可能である。
［付記１９］上記の、とりわけ付記１６～１８の何れかに記載の電磁レンズにおいて、
複数の電極要素は、前記縦軸の周りに定義された（所定の）半径を有する制限開口を形成するビームアパーチャ要素を含む；
前記制限開口は、前記縦軸に沿って伝搬する荷電粒子ビームの横幅を制限するよう、構成されている；
前記ビームアパーチャ要素は、前記ビームアパーチャ要素において吸収される荷電粒子ビームの量を測定するよう構成された電流測定装置に接続されている。
［付記２０］上記の、とりわけ付記１６～１９の何れかに記載の電磁レンズにおいて、
前記スリーブインサート部材の前記縦軸は前記荷電粒子レンズの縦軸と一致する。
［付記２１］付記１～１５の何れかに記載の荷電粒子レンズ又は付記１６～２０の何れかに記載の電磁レンズを含む荷電粒子光学装置。
前記荷電粒子光学装置は、前記荷電粒子レンズの縦軸に沿って前記荷電粒子レンズを通って伝搬する前記荷電粒子光学装置の荷電粒子ビームに影響を及ぼすよう構成されている；
前記荷電粒子レンズは、前記荷電粒子光学装置の粒子光学システムの部分である。
［付記２２］上記の、とりわけ付記２１に記載の荷電粒子光学装置において、
前記荷電粒子光学装置は、複数の粒子光学カラムを含むマルチカラムシステムとして構成されている；
各カラムは、夫々の粒子ビームを使用するよう構成されており、かつ、荷電粒子レンズ又は電磁レンズの夫々の構成（instance）を含む夫々の粒子光学システムを含む。
［付記１］荷電粒子光学システムの荷電粒子ビームを修正するよう構成された荷電粒子レンズ。
前記レンズは、主として縦軸に沿って延伸しかつ荷電粒子ビームの通過を可能にする通路空間を備える；
前記レンズは、
・少なくとも１つの永久磁石、及び
・ヨークボディ
を含む磁気回路アセンブリを含む；
前記ヨークボディは少なくとも２つのヨーク要素から構成されている；前記少なくとも２つのヨーク要素のうち、第１ヨーク要素は前記通路空間を包囲するよう配置されたインナーヨークシェルを構成し、第２ヨーク要素は前記インナーヨークシェルを包囲するよう配置されたアウターヨークシェルを構成する；前記少なくとも２つのヨーク要素は前記縦軸の周囲に配置されており、かつ、高透磁性材料を含む；
前記少なくとも１つの永久磁石は前記少なくとも２つのヨーク要素の間にかつ前記インナーヨークシェルの周囲に配置されている；前記少なくとも１つの永久磁石は、その２つの磁極が夫々のヨーク要素へ向けて磁気的に配向されている永久磁石材料を含む；
前記磁気回路アセンブリにおいて、前記少なくとも１つの永久磁石と前記ヨークボディは閉磁気回路を形成するが、異なるヨーク要素の対応する軸方向面間に形成される少なくとも２つのギャップを有し、前記少なくとも１つの永久磁石から到来する磁束密度を前記ヨークボディを通して導くよう構成され、かつ、前記少なくとも２つのギャップに、内方に向かって前記通路空間内に到達する磁界を誘起する；
前記荷電粒子レンズは、前記ヨークボディに配された少なくとも１つの温度制御要素を含む温度制御アセンブリを備える；
前記温度制御アセンブリは前記磁気回路における磁束の制御及び／又は修正のために前記磁気回路アセンブリの少なくとも１つの構成要素の少なくとも一部分の温度を、該構成要素へ熱を導入し及び／又は該構成要素から熱を除去するために前記少なくとも１つの温度制御要素を用いて、制御及び／又はアクティブに変化するよう、構成されている。
［付記２］上記の、とりわけ付記１に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記少なくとも１つの温度制御要素は、前記磁気回路アセンブリ内に熱を生成することが可能な加熱装置、及び前記磁気回路アセンブリから熱を除去して輸送することが可能な媒体によって作動する冷却装置の少なくとも１つを含む。
［付記３］上記の、とりわけ付記１又は２に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記荷電粒子レンズは、前記縦軸に沿って全体的に回転対称的な形状を有する；
前記磁気回路アセンブリの構成要素、即ち、
・少なくとも１つの永久磁石、
・ヨークボディ、及び
・少なくとも１つの温度制御要素
は前記縦軸と同心に配置されている。
［付記４］上記の、とりわけ付記３に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記磁気回路アセンブリの構成要素は中空シリンダに対応する基本形状又は中空多角柱形状を有する。
［付記５］上記の、とりわけ付記１～４の何れかに記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記少なくとも１つの温度制御要素は、熱を内部及び／又は外部へ輸送するよう構成された、前記荷電粒子レンズの外部への熱インタフェイスを備える。
［付記６］上記の、とりわけ付記５に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記熱インタフェイスは、前記アウターヨークシェルに形成された適切な孔を介して熱を内部及び／又は外部へ輸送するよう構成されている。
［付記７］上記の、とりわけ付記１～６の何れかに記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記温度制御アセンブリは、前記磁気回路アセンブリの複数の異なる構成要素に夫々関係付けられた複数の異なる部位に位置付けられた２つ以上の温度制御要素を含み、前記磁気回路アセンブリにおいて前記縦軸に沿って温度勾配を形成するよう構成されている。
［付記８］上記の、とりわけ付記１～７の何れかに記載の荷電粒子レンズにおいて、
少なくとも１つの温度制御要素は、前記磁気レンズが異なってアジマス的に変化する磁束密度を、従って前記縦軸の周りでアジマス的に変化する磁界を有することを可能にするためのアジマス的温度勾配を形成するよう構成された２つ以上の副要素を含み、少なくとも部分的に磁気マルチポールのように動作するよう構成されている。
［付記９］上記の、とりわけ付記８に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記副要素は、環状に形成された温度制御要素のセクタとして形成されている。
［付記１０］上記の、とりわけ付記８又は９に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記副要素は、熱を内部及び／又は外部へ輸送するよう構成された、前記荷電粒子レンズの外部への個別の熱インタフェイスを備える。
［付記１１］上記の、とりわけ付記１０に記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記副要素の熱インタフェイスは、前記アウターヨークシェルに形成された適切な孔を介して熱を内部及び／又は外部へ輸送するよう構成されている。
［付記１２］上記の、とりわけ付記１～１１の何れかに記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記第２ヨーク要素は、前記レンズアセンブリのハウジングボディを構成する；該ハウジングボディは、他の全てのヨーク要素を含む前記レンズアセンブリの他の要素を包囲する。
［付記１３］上記の、とりわけ付記１～１２の何れかに記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記少なくとも１つの永久磁石は実質的に半径方向に配向された磁化を有する。
［付記１４］上記の、とりわけ付記１～１３の何れかに記載の荷電粒子レンズにおいて、
前記少なくとも１つの永久磁石は、少なくとも２つの副要素から構成されている、即ち、
・縦軸に沿って積重ねられた２つ以上の層に従ってセグメント化されている；
及び／又は
・縦軸の周りに配置される２つ以上のセクタへ分割されている。
［付記１５］上記の、とりわけ付記１４に記載の荷電粒子レンズにおいて、
少なくとも１つの温度制御要素は、前記少なくとも２つの副要素の夫々２つの間に配置されている。
［付記１６］上記の、とりわけ付記１～１５の何れかに記載の荷電粒子レンズと、
前記縦軸に沿って前記通路空間内へ挿入されたスリーブインサート部材と
を含む、電磁レンズ。
前記スリーブインサート部材は、前記荷電粒子レンズの通路空間の半径よりも小さい半径を有するビーム通路を包囲し、縦軸に沿って延在する；
前記スリーブインサート部材は、少なくとも１つの導電性部分を有するマウントボディと、少なくとも１つの導電性の電極要素を含む；
前記少なくとも１つの電極要素は、前記ビーム通路内に静電界を生成するために、前記少なくとも１つの導電性部分の電気ポテンシャルに対する電気ポテンシャルが電源を介して印加されるよう構成されている；
前記（少なくとも１つの）電極要素は、前記少なくとも２つのギャップの少なくとも１つにおいて、前記ビーム通路内の磁界と共に粒子光学レンズを形成するよう、構成されている；
前記荷電粒子光学レンズの焦点距離は、前記電極要素に印加される電気ポテンシャルを修正することによって調節可能である。
［付記１７］上記の、とりわけ付記１６に記載の電磁レンズにおいて、
前記インナーヨークシェルは前記縦軸に沿って延在し、前記スリーブインサート部材を周方向において包囲する；
前記磁気回路の前記少なくとも２つのギャップは（夫々）前記インナーヨークシェルの何れかの軸方向端部に配されている；各ギャップは内方に向かって前記ビーム通路の空間内に到達する定義された磁界を生成する；前記スリーブインサート部材の複数の電極要素の少なくとも１つによって生成される前記静電界は前記磁界と少なくとも部分的に重なるよう構成されている。
［付記１８］上記の、とりわけ付記１６又は１７に記載の電磁レンズにおいて、
複数の電極要素の少なくとも１つは静電マルチポール電極を含む；該静電マルチポール電極は周方向に沿って前記縦軸の周りに一定間隔で（均一に）配置された複数の副電極を含む；該複数の副電極は各副電極に個別にポテンシャルを供給するマルチチャンネル電源ユニットに接続可能である。
［付記１９］上記の、とりわけ付記１６～１８の何れかに記載の電磁レンズにおいて、
複数の電極要素は、前記縦軸の周りに定義された（所定の）半径を有する制限開口を形成するビームアパーチャ要素を含む；
前記制限開口は、前記縦軸に沿って伝搬する荷電粒子ビームの横幅を制限するよう、構成されている；
前記ビームアパーチャ要素は、前記ビームアパーチャ要素において吸収される荷電粒子ビームの量を測定するよう構成された電流測定装置に接続されている。
［付記２０］上記の、とりわけ付記１６～１９の何れかに記載の電磁レンズにおいて、
前記スリーブインサート部材の前記縦軸は前記荷電粒子レンズの縦軸と一致する。
［付記２１］付記１～１５の何れかに記載の荷電粒子レンズ又は付記１６～２０の何れかに記載の電磁レンズを含む荷電粒子光学装置。
前記荷電粒子光学装置は、前記荷電粒子レンズの縦軸に沿って前記荷電粒子レンズを通って伝搬する前記荷電粒子光学装置の荷電粒子ビームに影響を及ぼすよう構成されている；
前記荷電粒子レンズは、前記荷電粒子光学装置の粒子光学システムの部分である。
［付記２２］上記の、とりわけ付記２１に記載の荷電粒子光学装置において、
前記荷電粒子光学装置は、複数の粒子光学カラムを含むマルチカラムシステムとして構成されている；
各カラムは、夫々の粒子ビームを使用するよう構成されており、かつ、荷電粒子レンズ又は電磁レンズの夫々の構成（instance）を含む夫々の粒子光学システムを含む。
【0087】
本発明の全開示（特許請求の範囲及び図面を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態の変更・調整が可能である。また、本発明の全開示の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせないし選択（「非選択」を含む。）が可能である。すなわち、本発明は、特許請求の範囲及び図面を含む全開示、本発明の技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。
【0088】
更に、特許請求の範囲に付記した図面参照符号は専ら発明の理解を助けるためのものであり、本発明を実施形態及び図示の実施例に限定することは意図していない。
【0089】
更に、上記の各文献の全内容は引照を以って本書に繰り込みここに記載されているものとする。
【符号の説明】
【0090】
１ 荷電粒子光学系
１０ 荷電粒子レンズ
１１ 通路空間
１２ ハウジングボディ
２０ 磁気回路アセンブリ
２１ 永久磁石
２５ ヨークボディ
３０ 温度制御アセンブリ
３１ 温度制御要素
３３ 熱（温度制御）インタフェイス
４０ マルチカラムシステム
５０ スリーブインサート部材
５１ （インレー）取付ボディ
５３ 静電マルチポール電極
５４ ビームアパーチャ要素
５５ ビーム通路
６１ 磁界
６５ 静電界
７０ 電源
７１ 電流測定装置
１００ 荷電粒子ビーム
２１０、２１１ 永久磁石材料
２２０ 層（ないしレイヤ）
２４０ セクタ
２５０ インナーヨークシェル
２５１ アウターヨークシェル
２９０、２９１ ギャップ
３５０、３５１ セクタ
５３０ サブ電極（ないしロッド）
５４０ 制限開口
ｃｘ、ｃ２、ｃ３ 縦軸（ないし中心軸）
１０ 荷電粒子レンズ
１１ 通路空間
１２ ハウジングボディ
２０ 磁気回路アセンブリ
２１ 永久磁石
２５ ヨークボディ
３０ 温度制御アセンブリ
３１ 温度制御要素
３３ 熱（温度制御）インタフェイス
４０ マルチカラムシステム
５０ スリーブインサート部材
５１ （インレー）取付ボディ
５３ 静電マルチポール電極
５４ ビームアパーチャ要素
５５ ビーム通路
６１ 磁界
６５ 静電界
７０ 電源
７１ 電流測定装置
１００ 荷電粒子ビーム
２１０、２１１ 永久磁石材料
２２０ 層（ないしレイヤ）
２４０ セクタ
２５０ インナーヨークシェル
２５１ アウターヨークシェル
２９０、２９１ ギャップ
３５０、３５１ セクタ
５３０ サブ電極（ないしロッド）
５４０ 制限開口
ｃｘ、ｃ２、ｃ３ 縦軸（ないし中心軸）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【外国語明細書】