特表 2022-552896 アラインメント手段を有するマルチビーム荷電粒子源

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-12-20

(54)【発明の名称】アラインメント手段を有するマルチビーム荷電粒子源

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/147 20060101AFI20221213BHJP

   H01J 37/04 20060101ALI20221213BHJP

   H01J 37/141 20060101ALI20221213BHJP

【ＦＩ】

H01J37/147 B

H01J37/04 B

H01J37/147 C

H01J37/141 Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022523677

(86)(22)【出願日】2020-10-20

(85)【翻訳文提出日】2022-05-09

(86)【国際出願番号】 NL2020050645

(87)【国際公開番号】W WO2021080420

(87)【国際公開日】2021-04-29

(31)【優先権主張番号】2024065

(32)【優先日】2019-10-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】NL

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】508156638

【氏名又は名称】テクニシェ・ウニフェルシテイト・デルフト

【氏名又は名称原語表記】Ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｅｉｔ Ｄｅｌｆｔ

(71)【出願人】

【識別番号】504144253

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ イスラエル リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100199565

【弁理士】

【氏名又は名称】飯野 茂

(74)【代理人】

【識別番号】100212705

【弁理士】

【氏名又は名称】矢頭 尚之

(74)【代理人】

【識別番号】100219542

【弁理士】

【氏名又は名称】大宅 郁治

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100162570

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 早苗

(72)【発明者】

【氏名】クライト、ピーテル

【テーマコード（参考）】

5C101

【Ｆターム（参考）】

5C101AA03

5C101AA27

5C101BB04

5C101EE03

5C101EE22

5C101EE32

5C101EE57

5C101EE63

5C101EE65

5C101EE67

5C101GG15

5C101HH03

5C101HH21

5C101HH23

(57)【要約】

本発明は、複数の実質的にコリメートされた荷電粒子ビームレットを生成するための装置及び方法に関する。装置は、拡散荷電粒子ビームを生成するための荷電粒子源と、 拡散荷電粒子ビームを荷電粒子ビームレットのアレイに分割するためのビームスプリッタと、 荷電粒子ビームレットのアレイの荷電粒子ビームレット毎に１つの偏向器を備える偏向器のアレイを備える偏向器アレイと、ここにおいて、偏向器アレイは、拡散荷電粒子ビームレットのアレイを実質的にコリメートするように構成される、 を備える。装置は、少なくとも荷電粒子源と偏向器アレイとの間のエリア中に電場及び／又は磁場を発生させるように構成されたビーム操作デバイスを更に備える。装置は、中心軸を備え、ビーム操作デバイスは、中心軸に対して実質的に平行であり、且つ中心軸に対して実質的に垂直な電場及び／又は磁場を発生させるように構成される。
【選択図】図１Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の荷電粒子ビームレットを生成するための装置であって、
拡散荷電粒子ビームを生成するための荷電粒子源と、
前記拡散荷電粒子ビームを複数の荷電粒子ビームレットのアレイに分割するためのビームスプリッタと、
複数の偏向器のアレイを有する偏向器アレイであって、荷電粒子ビームレットの前記アレイの荷電粒子ビームレット毎に１つの偏向器を備える偏向器アレイと、ここで、前記偏向器アレイは、拡散荷電粒子ビームレットの前記アレイを少なくとも実質的にコリメートするように構成され、
少なくとも前記荷電粒子源と前記偏向器アレイとの間のエリア中に電場及び／又は磁場を発生させるように構成されたビーム操作デバイスと
を備え、
前記装置は、中心軸を備え、前記荷電粒子源と前記ビームスプリッタの中心と前記偏向器アレイの中心とは、前記中心軸上に配置され、前記ビーム操作デバイスは、
前記中心軸に対して実質的に平行及び／若しくは垂直な電場、並びに／又は、
前記中心軸に対して実質的に平行及び／若しくは垂直な磁場
を発生させるように構成される、装置。

【請求項2】

前記装置は、前記ビーム操作デバイスを制御するための制御システムを更に備え、前記制御システムは、センサからの信号に基づいて前記電場及び／又は磁場を調整するように構成され、前記センサは、所望のアラインメントからのずれを測定するように構成される、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記ビーム操作デバイスは、前記中心軸に対して実質的に垂直な第１の方向に磁場を発生させるための１つ以上の第１のコイルを備える、請求項１又は２に記載の装置。

【請求項4】

前記ビーム操作デバイスは、前記中心軸に対して実質的に垂直であり、且つ前記第１の方向に対して実質的に垂直な第２の方向に磁場を発生させるための１つ以上の第２のコイルを備える、請求項３に記載の装置。

【請求項5】

前記ビーム操作デバイスは、前記中心軸に沿い、且つ前記中心軸に対して実質的に平行な方向に磁場を発生させるための第３のコイルを備える、請求項１～４のうちのいずれか一項に記載の装置。

【請求項6】

前記第３のコイルは、第１の第３のコイルであり、前記ビーム操作デバイスは、磁場に、前記中心軸に対して平行な方向に前記磁場の変動を提供するように構成された第２の第３のコイルを更に備え、第１のコイル及び第２のコイルは、好ましくは前記中心軸を中心とした回転を実質的に調整することなく、荷電粒子ビームレットの前記アレイのビームレット間のピッチを調整するように構成される、請求項５に記載の装置。

【請求項7】

前記ビーム操作デバイスは、前記中心軸に対して実質的に垂直な平面中に四重極磁場を発生させるように構成された１つ以上の第４のコイルを備え、好ましくは、前記ビーム操作デバイスは、４つの第４のコイルのセットを備え、それらのうちの２つは、前記中心軸の両側上に配置され、第１の共通コイル軸を有し、他方の２つは、前記中心軸の両側上に配置され、前記第１の共通コイル軸に対して垂直な第２の共通コイル軸を有し、前記第１及び第２の共通コイル軸は、前記中心軸に対して実質的に垂直な平面中に配置され、好ましくは、前記４つの第４のコイルは、前記中心軸から実質的に同じ距離に配置される、請求項１～６のうちのいずれか一項に記載の装置。

【請求項8】

前記ビーム操作デバイスは、４つのコイルの２つのセットを備え、各セットは、前記中心軸に対して実質的に垂直な平面中に四重極磁場を発生させるように構成され、第１のセットの前記第１の共通コイル軸は、第２のセットの前記第１の共通コイル軸に対して鋭角に配置され、好ましくは、前記第１のセットの前記第１の共通コイル軸と前記第２のセットの前記第１の共通コイル軸との間の前記鋭角は、実質的に４５度である、請求項７に記載の装置。

【請求項9】

前記ビーム操作デバイスは、前記中心軸に対して実質的に垂直な第１の方向に静電場を発生させるための１つ以上の第１の電極を備える、請求項１～８のうちのいずれか一項に記載の装置。

【請求項10】

前記ビーム操作デバイスは、前記中心軸に対して実質的に垂直であり、且つ前記第１の方向に対して実質的に垂直な第２の方向に静電場を発生させるための１つ以上の第２の電極を備える、請求項９に記載の装置。

【請求項11】

前記ビーム操作デバイスは、前記中心軸に沿い、且つ前記中心軸に対して実質的に平行な方向に静電場を発生させるための１つ以上の第３の電極を備え、前記１つ以上の第３の電極は、荷電粒子ビームレットの前記アレイのビームレット間のピッチを調整するために、静電場に、前記中心軸に対して平行な方向に前記静電場の変動を提供するように構成される、請求項１～１０のうちのいずれか一項に記載の装置。

【請求項12】

前記ビーム操作デバイスは、前記中心軸に対して実質的に垂直な平面中に四重極静電場を発生させるための１つ以上の第４の電極を備え、好ましくは、前記ビーム操作デバイスは、４つの第４の電極のセットを備え、それらのうちの２つは、前記中心軸の両側上及び第１の共通電極軸上に配置され、他方の２つは、前記中心軸の両側上及び前記第１の共通電極軸に対して垂直な第２の共通電極軸上に配置され、前記第１及び第２の共通電極軸は、前記中心軸に対して実質的に垂直な平面中に配置され、好ましくは、前記４つの第４の電極は、前記中心軸から実質的に同じ距離に配置される、請求項１～１１のうちのいずれか一項に記載の装置。

【請求項13】

前記ビーム操作デバイスは、４つの電極の２つのセットを備え、各セットは、前記中心軸に対して実質的に垂直な平面中に四重極静電場を発生させるように構成され、第１のセットの前記第１の共通電極軸は、第２のセットの前記第１の共通電極軸に対して鋭角に配置され、好ましくは、前記第１のセットの前記第１の共通電極軸と前記第２のセットの前記第１の共通電極軸との間の前記鋭角は、実質的に４５度である、請求項１２に記載の装置。

【請求項14】

前記ビームスプリッタは、荷電粒子ビームレット毎に１つのレンズを備える複数のレンズを有するレンズアレイを備え、
前記装置は、荷電粒子ビームレット毎に１つのレンズを備える複数のレンズを有するレンズアレイを備え、前記レンズアレイは、前記ビームスプリッタと前記偏向器アレイとの間又は前記ビームスプリッタとコリメータレンズとの間に配置される、
請求項１～１３のうちのいずれか一項に記載の装置。

【請求項15】

複数の荷電粒子ビームレットを生成するための方法であって、
荷電粒子源を使用して拡散荷電粒子ビームを生成するためのステップと、
ビームスプリッタを使用して前記拡散荷電粒子ビームを複数の荷電粒子ビームレットのアレイに分割するステップと、
複数の偏向器のアレイを有する偏向器アレイであって、荷電粒子ビームレット毎に１つの偏向器を備える偏向器アレイを使用して荷電粒子ビームレットの前記アレイの実質的に各荷電粒子ビームレットを偏向させるステップと、ここで、前記偏向器アレイは、拡散荷電粒子ビームレットの前記アレイを少なくとも実質的にコリメートするように構成され、
前記偏向器アレイの偏向器の前記アレイに対して荷電粒子ビームレットの前記アレイをアラインするために、ビーム操作デバイスを使用して少なくとも前記荷電粒子源と前記偏向器アレイとの間のエリア中に電場及び／又は磁場を発生させるステップと
を備え、
装置が、中心軸を備え、前記荷電粒子源と前記ビームスプリッタの中心と前記偏向器アレイの中心とは、前記中心軸上に配置され、前記ビーム操作デバイスは、
前記中心軸に対して実質的に平行及び／若しくは垂直な電場、並びに／又は、
前記中心軸に対して実質的に平行及び／若しくは垂直な磁場
を発生させる、方法。

【請求項16】

前記装置は、前記ビーム操作デバイスのための制御システムを更に備え、前記制御システムは、センサからの信号に基づいて前記電場及び／又は磁場を調整し、前記センサは、所望のアラインメントからのずれを決定するように構成され、好ましくは、前記センサは、前記偏向器アレイ若しくはコリメータレンズに配置されるか、又はその近くに配置される、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記ビームスプリッタは、荷電粒子ビームレット毎に１つのレンズを備える複数のレンズを有するレンズアレイを備え、荷電粒子ビームレットの前記アレイの各荷電粒子ビームレットは、前記レンズアレイのレンズによって屈折されるか、又は、
前記装置は、荷電粒子ビームレット毎に１つのレンズを備える複数のレンズを有するレンズアレイを備え、前記レンズアレイは、前記ビームスプリッタと前記偏向器アレイ又はコリメータレンズとの間に配置され、荷電粒子ビームレットの前記アレイの各荷電粒子ビームレットは、前記レンズアレイのレンズによって屈折される、
請求項１５又は１６に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、複数の荷電粒子ビームレットを生成するための装置及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

荷電粒子ビームは、リソグラフィ、検査及び撮像システムのような様々なシステム中で使用される。これらのシステムのうちのいくつかは、１つの荷電粒子ビームを生成するために単一の荷電粒子源を使用し、１つの荷電粒子ビームは、その後、複数の荷電粒子ビームレットに分割される。

【0003】

特に、ＵＳ ２００４／０２３２３４９ Ａ１は、複数の荷電粒子ビームレットを生成するための装置であって、拡散荷電粒子ビームを生成するための荷電粒子源と、前記拡散荷電粒子ビームを屈折させるための収束手段と、複数のレンズを備えるレンズアレイとを備える、装置を説明している。前記レンズアレイは、前記荷電粒子源と前記収束手段との間に配置される。

【0004】

コリメータの平面における複数の荷電粒子ビームレットのアレイのサイズが大きい用途では、コリメーションのために単一の電子レンズを使用することは実際的でなくなる。ＵＳ ２００４／０２３２３４９ Ａ１に説明されているように、偏向器アレイは、収束手段として、特に拡散荷電粒子ビームレットをコリメートするために使用することができる。前記偏向器アレイは、前記ビームレットを偏向させるために、荷電粒子ビームレット毎に偏向器を備える。

【発明の概要】

【0005】

複数の荷電粒子ビームレットを生成するための既知の装置の欠点は、荷電粒子ビームレットのアレイの位置が偏向器アレイの偏向器のアレイなどのコリメートデバイスの位置と正確にアラインされる必要があることである。

【0006】

偏向器のアレイとの不正確なアラインメントは、とりわけ、全てのビームレットが偏向器のアレイの対応する偏向器の中心を通って横断するわけではなく、このことから、不正確なアラインメントは、ビームレット毎に所望の偏向からのずれを発生させ得ることをもたらすか、又は前記ビームレットが対応する偏向器のアパーチャを外すときにビームレットの遮断さえもたらすであろう。

【0007】

上記で特定された欠点のうちの少なくとも１つを少なくとも部分的に解決すること、及び／又は複数の荷電粒子ビームレットを生成するための代替の装置を少なくとも部分的に提供することが目的であり、それは、偏向器のアレイに対する荷電粒子ビームレットのアラインメントを可能にする。

【0008】

第１の態様によると、複数の荷電粒子ビームレットを生成するための装置が提供され、その装置は、
拡散荷電粒子ビームを生成するための荷電粒子源と、
拡散荷電粒子ビームを複数の荷電粒子ビームレットのアレイに分割するためのビームスプリッタと、
複数の偏向器を有する偏向器アレイであって、荷電粒子ビームレットのアレイの荷電粒子ビームレット毎に１つの偏向器を備える偏向器アレイと、ここで、偏向器アレイは、拡散荷電粒子ビームレットのアレイを少なくとも実質的にコリメートするように構成され、
少なくとも荷電粒子源と偏向器アレイとの間のエリア中に電場及び／又は磁場を発生させるように構成されたビーム操作デバイスと
を備え、装置は、中心軸を備え、荷電粒子源とビームスプリッタの中心と偏向器アレイの中心とは、中心軸上に配置され、ビーム操作デバイスは、
中心軸に対して実質的に平行及び／若しくは垂直な電場、並びに／又は、
中心軸に対して実質的に平行及び／若しくは垂直な磁場
を発生させるように構成される。

【0009】

本発明の装置では、ビーム操作デバイスは、偏向器アレイ上の荷電粒子ビームレットのアラインメントを最適化するために、荷電粒子ビームレットを操作することを可能にする。操作デバイスの存在に起因して、複数の荷電粒子ビームレットを生成するための装置の要素の機械的アラインメントは、あまり正確でない可能性がある。より重要なことに、荷電粒子ビームレットのアラインメントは、例えば、装置の要素の任意の熱膨張を補正するために、及び／又は任意のドリフトを補正するために、装置の動作中に調整することができる。

【0010】

中心軸に対して平行なＺ軸と、中心軸に対して垂直な平面中のＸ軸及びＹ軸とを有する装置に関するデカルト座標系を考えると、ビーム操作デバイスによって生成される電場及び／又は磁場は、以下のように割り当てることができる：

【0011】

Ｙ軸に沿って延在する磁場及び／又はＸ軸に沿って延在する電場を使用して、荷電粒子ビームレットのアレイをＸ軸に沿った方向に移動させることができる。磁場及び／又は電場の大きさを慎重に制御することによって、偏向器アレイ上の荷電粒子ビームレットのアレイのＸ軸に沿った実際の位置は、荷電粒子ビームレットのアレイを偏向器アレイとアラインさせるように制御することができる。

【0012】

Ｘ軸に沿って延在する磁場及び／又はＹ軸に沿って延在する電場を使用して、荷電粒子ビームレットのアレイをＹ軸に沿った方向に移動させることができる。磁場及び／又は電場の大きさを慎重に制御することによって、偏向器アレイ上の荷電粒子ビームレットのアレイのＹ軸に沿った実際の位置は、荷電粒子ビームレットのアレイを偏向器アレイとアラインさせるように制御することができる。

【0013】

Ｚ軸に少なくとも部分的に沿って延在する磁場を使用して、荷電粒子ビームレットのアレイをＺ軸を中心として回転させることができる。磁場の大きさを慎重に制御することによって、偏向器アレイ上の荷電粒子ビームレットのアレイのＺ軸を中心とした実際の位置は、荷電粒子ビームレットのアレイを偏向器アレイとアラインさせるように制御することができる。そのような磁場は、一般に、ＸＹ平面中に配置された導電性ワイヤのコイルを使用して、好ましくはコイルの中心軸がＺ軸上に配置されて作成されることに留意されたい。そのようなコイルの磁場は、コイルの導電性ワイヤの周りを反るため、コイルの前後の磁場は、Ｚ軸に沿って見ると、Ｚ軸に対して完全に平行ではない。それ故に、そのような磁場は、レンズ効果も提供する。このレンズ効果は、荷電粒子源からの荷電粒子ビームの発散を制御することによって、例えば、引出し電極上の電圧などの荷電粒子源の電極上の電圧を調整することによって補償され得る。

【0014】

加えて、中心軸に対して平行な方向に場の変動を提供するように構成された静電場及び／又は磁場を使用することによって、荷電粒子ビームレットのアレイのビームレット間のピッチを調整することができる。

【0015】

好ましい実施形態では、ビーム操作デバイスは、以下に説明する実施形態のうちの１つ以上を組み合わせることによって、これらの磁場及び／又は電場のうちのいくつかを組み合わせるように構成される。これは、１つよりも多くの方向／回転アラインメントにおいて荷電粒子ビームレットのずれを調整することを可能にする。ビーム操作デバイスの特定の配置は、とりわけ、装置の特定の使用及び／又は複数の荷電粒子ビームレットを生成するための装置の特定の用途におけるアラインメントの必要とされる精度に依存する。

【0016】

実施形態では、ビーム操作デバイスは、中心軸に対して実質的に垂直な第１の方向に磁場を発生させるための１つ以上の第１のコイルを備える。この実施形態による装置は、比較的単純なビーム操作デバイスを提供し、それは、ずれ及び／又はドリフトが主に中心軸及び第１の方向に対して垂直な方向にある場合に、荷電粒子ビームレットのアレイのアラインメントを調整することを可能する。

【0017】

実施形態では、ビーム操作デバイスは、１つ以上の第１のコイルに加えて、中心軸に対して実質的に垂直であり、且つ第１の方向に対して実質的に垂直な第２の方向に磁場を発生させるための１つ以上の第２のコイルを備える。この実施形態による装置は、ビーム操作デバイスを提供し、それは、中心軸に対して垂直な平面中で荷電粒子ビームレットのアレイのアラインメントを、特に２つの直交方向に沿った、例えば上記で定義されたＸ軸及びＹ軸に沿った方向に調整することを可能にする。

【0018】

実施形態では、ビーム操作デバイスは、中心軸に少なくとも部分的に沿い、且つ中心軸に対して実質的に平行な方向に磁場を発生させるための第３のコイルを備える。この実施形態による装置は、ビーム操作デバイスを提供し、それは、中心軸を中心とした回転に対して荷電粒子ビームレットのアレイのアラインメントを調整することを可能にする。

【0019】

第３のコイルによる磁場はまた、荷電粒子ビームレットのアレイのビームレット間のピッチの変化を提供し得ることに留意されたい。それ故に、実施形態では、第３のコイルは、第１の第３のコイルであり、ビーム操作デバイスは、磁場に、中心軸に対して平行な方向に磁場の変動を提供するように構成された第２の第３のコイルを更に備え、第１のコイル及び第２のコイルは、好ましくは中心軸を中心とした回転を実質的に調整することなく、荷電粒子ビームレットのアレイのビームレット間のピッチを調整するように構成される。２つの第３のコイルを使用することによって、回転とピッチの変化との組み合わされた効果を少なくとも部分的に解きほぐすことができる。

【0020】

実施形態では、ビーム操作デバイスは、中心軸に対して実質的に垂直な第１の方向に磁場を発生させるための１つ以上の第１の電極を備える。この実施形態による装置は、比較的単純なビーム操作デバイスを提供し、それは、ずれ及び／又はドリフトが主に中心軸に対して垂直であり、且つ第１の方向に対して平行な方向にある場合に、荷電粒子ビームレットのアレイのアラインメントを調整することを可能する。

【0021】

荷電粒子がそれに沿って移動する経路に対して実質的に垂直な第１の方向の静電場は、第１の方向に対して実質的に平行な力を荷電粒子に提供するのに対して、荷電粒子がそれに沿って移動する経路に対して実質的に垂直な第１の方向の磁場は、第１の方向に対して実質的に垂直な力を荷電粒子に提供することに留意されたい。

【0022】

実施形態では、ビーム操作デバイスは、１つ以上の第１の電極に加えて、中心軸に対して実質的に垂直であり、且つ第１の方向に対して実質的に垂直な第２の方向に静電場を発生させるための１つ以上の第２の電極を備える。この実施形態による装置は、ビーム操作デバイスを提供し、それは、中心軸に対して垂直な平面中で荷電粒子ビームレットのアレイのアラインメントを、特にＸ軸及びＹ軸に沿った方向に調整することを可能にする。

【0023】

実施形態では、ビーム操作デバイスは、中心軸に沿い、且つ中心軸に対して実質的に平行な方向に静電場を発生させるための１つ以上の第３の電極を備え、１つ以上の第３の電極は、荷電粒子ビームレットのアレイのビームレット間のピッチを調整するために、静電場に、中心軸に対して平行な方向に静電場の変動を提供するように構成される。

【0024】

この後者の実施形態は、有利には、上記で説明したように、ビーム操作デバイスが中心軸に少なくとも部分的に沿い、且つ中心軸に対して実質的に平行な方向に磁場を発生させるための第３のコイルを備える実施形態と組み合わせることができることに留意されたい。既に上記で示したように、第３のコイルによる磁場は、中心軸を中心とした荷電粒子ビームレットのアレイの回転、及び荷電粒子ビームレットのアレイのビームレット間のピッチの変化を提供し得る。１つ以上の第３の電極をコイルと組み合わせることによって、第３のコイルによる回転とピッチの変化との組み合わされた効果を、少なくとも部分的に解きほぐすことができる。

【0025】

上記で説明したような磁場及び／又は電場の発生に加えて又はその代替として、操作デバイスは、四重極場又は八重極場などの多重極場を発生させるように構成することもできる。例えば、四重極磁場及び／又は電場を使用することによって、荷電粒子ビームレットのアレイは、例えば、第１の方向に共により密に詰め込まれ、第２の方向に広がることができ、第２の方向は、第１の方向に対して実質的に垂直であり得る。それ故に、第１の方向への荷電粒子ビームレット間のピッチを減少させることができるのに対して、第２の方向への荷電粒子ビームレット間のピッチを増加させことができる。

【0026】

これらの四重極磁場及び／又は四重極電場のうちの１つ以上は、以下に説明する実施形態のうちの１つ以上を使用して発生させることができる：

【0027】

実施形態では、ビーム操作デバイスは、中心軸に対して実質的に垂直な平面中に四重極磁場を発生させるための１つ以上の第４のコイルを備える。実施形態では、ビーム操作デバイスは、４つの第４のコイルを備え、それらのうちの２つは、中心軸の両側上に配置され、第１の共通コイル軸を有し、他方の２つは、中心軸の両側上に配置され、第１の共通コイル軸に対して垂直な第２の共通コイル軸を有し、第１及び第２の共通コイル軸は、中心軸に対して実質的に垂直な平面中に配置される。好ましくは、４つの第４のコイルは、中心軸から実質的に同じ距離に配置される。

【0028】

更なる実施形態では、ビーム操作デバイスは、第４のコイルの２つのセットを備え、各セットは、中心軸に対して実質的に垂直な平面中に四重極磁場を発生させるように構成され、第１のセットの第１の共通コイル軸は、第２のセットの第１の共通コイル軸に対して鋭角に配置される。実施形態では、第１のセットの第１の共通コイル軸と第２のセットの第１の共通コイル軸との間の角度は、実質的に４５度である。

【0029】

実施形態では、ビーム操作デバイスは、中心軸に対して実質的に垂直な平面中に四重極静電場を発生させるための１つ以上の第４の電極を備える。実施形態では、ビーム操作デバイスは、４つの第４の電極を備え、それらのうちの２つは、中心軸の両側上及び第１の共通電極軸上に配置され、他方の２つは、中心軸の両側上及び第１の共通電極軸に対して垂直な第２の共通電極軸上に配置され、第１及び第２の共通電極軸は、中心軸に対して実質的に垂直な平面中に配置される。好ましくは、４つの第４の電極は、中心軸から実質的に同じ距離に配置される。

【0030】

更なる実施形態では、ビーム操作デバイスは、第４の電極の２つのセットを備え、各セットは、中心軸に対して実質的に垂直な平面中に四重極静電場を発生させるように構成され、第１のセットの第１の共通電極軸は、第２のセットの第１の共通電極軸に対して鋭角に配置される。実施形態では、第１のセットの第１の共通電極軸と第２のセットの第１の共通電極軸との間の角度は、実質的に４５度である。

【0031】

加えて又は代替として、前記更なる実施形態では、ビーム操作デバイスは、第４のコイルのセットを備え、それは、中心軸に対して実質的に垂直な平面中に四重極磁場を発生させるように構成され、第４のコイルのセットの第１の共通コイル軸は、第４の電極のセットの第１の共通電極軸に対して実質的に平行に配置される。

【0032】

更なる実施形態では、ビーム操作デバイスはまた、荷電粒子源と偏向器アレイとの間又は荷電粒子源とコリメータレンズとの間に配置された、より高次の多重極磁場及び／又は静電場を発生させるための更なるコイル及び／又は電極を備え得ることに留意されたい。

【0033】

実施形態では、装置は、ビーム操作デバイスのための制御システムを更に備え、制御システムは、センサからの信号に基づいて電場及び／又は磁場を調整するように構成され、センサは、所望のアラインメントからの荷電粒子ビームレットのアレイの１つ以上の荷電粒子ビームレットのずれを測定するように構成される。それ故に、複数の荷電粒子ビームレットを生成するための装置は、荷電粒子ビームレットの所望のアラインメントを維持するように能動的に制御することができる。実施形態では、センサは、偏向器アレイ又はコリメータレンズに又はその近くに配置される。

【0034】

実施形態では、ビームスプリッタは、荷電粒子ビームレット毎に１つのレンズを備える複数のレンズを備えるレンズアレイを備える。

【0035】

代替の実施形態では、装置は、荷電粒子ビームレット毎に１つのレンズを備える複数のレンズを備えるレンズアレイを備え、レンズアレイは、ビームスプリッタと偏向器アレイとの間に配置される。

【0036】

実施形態では、装置は、ビームスプリッタと荷電粒子源との間に配置されたコリメータレンズと、ビームスプリッタと偏向器アレイとの間に配置された収束レンズとを備え、収束レンズは、収束レンズと偏向器アレイとの間中に複数の荷電粒子ビームレットの共通クロスオーバを提供するように構成される。好ましくは、収束レンズ及び偏向器アレイは、ビームエキスパンダを提供するように構成される。

【0037】

代替の実施形態では、装置は、ビームスプリッタと荷電粒子源との間に配置されたコリメータレンズと、ビームスプリッタと偏向器アレイとの間に配置された拡散レンズとを備える。好ましくは、拡散レンズ及び偏向器アレイは、ビームエキスパンダを提供するように構成される。この実施形態では、複数の荷電粒子ビームレットの共通クロスオーバを回避することができる。

【0038】

コリメータを使用することによって、ビームスプリッタに当たる荷電粒子ビームが実質的にコリメートされた荷電粒子ビームであることを保証することができる。この更なるコリメータは、例えばＵＳ ２００４／０２３２３４９ Ａ１に説明されているように、到来するビームが平面のアパーチャプレート又は電極プレートの平面に対して垂直な電極プレートのアパーチャプレートを通過していない実質的に平面のアパーチャプレート又は電極プレートで拡散荷電粒子ビームを分割するときに生じる問題を少なくとも実質的に防止する。

【0039】

第２の態様によると、本発明は、複数の荷電粒子ビームレットを生成するための方法を提供し、方法は、
荷電粒子源を使用して拡散荷電粒子ビームを生成するためのステップと、
ビームスプリッタを使用して拡散荷電粒子ビームを荷電粒子ビームレットのアレイに分割するステップと、
荷電粒子ビームレット毎に１つの偏向器を備える偏向器のアレイを備える偏向器アレイを使用して荷電粒子ビームレットのアレイの実質的に各荷電粒子ビームレットを偏向させるステップと、ここにおいて、偏向器アレイは、拡散荷電粒子ビームレットのアレイを少なくとも実質的にコリメートするように構成される、
偏向器のアレイに対して荷電粒子ビームレットのアレイをアラインするために、ビーム操作デバイスを使用して少なくとも荷電粒子源と偏向器アレイとの間のエリア中に電場及び／又は磁場を発生させるステップと
を備え、装置は、中心軸を備え、荷電粒子源とビームスプリッタの中心と偏向器アレイの中心とは、中心軸上に配置され、ビーム操作デバイスは、
中心軸に対して実質的に平行及び／若しくは垂直な電場、並びに／又は、
中心軸に対して実質的に平行及び／若しくは垂直な磁場
を発生させる。

【0040】

本発明の方法では、ビーム操作デバイスは、偏向器アレイ上の荷電粒子ビームレットのアラインメントを最適化するために、荷電粒子ビームレットを操作する。操作デバイスの存在に起因して、複数の荷電粒子ビームレットを生成するための装置の要素の機械的アラインメントは、あまり正確でない可能性がある。より重要なことに、荷電粒子ビームレットのアラインメントは、例えば、装置の要素の任意の熱膨張を補正するために、及び／又は任意のドリフトを補正するために、装置の動作中に調整することができる。特に、電場及び／又は磁場は、以下のうちの１つ以上を提供することによって、荷電粒子ビームレットのアレイのアラインメントを調整するために生成される：
中心軸に対して実質的に垂直な第１の方向への荷電粒子ビームレットのアレイの偏向と、
第１の方向及び中心軸に対して実質的に垂直な第２の方向への荷電粒子ビームレットのアレイの偏向と、
中心軸を中心とした荷電粒子ビームレットのアレイの回転と、
中心軸に対して実質的に垂直な第１の方向への伸び、並びに第１の方向及び荷電粒子ビームレットのアレイの中心軸に対して実質的に垂直な第２の方向への縮みと、
中心軸に対する半径方向への荷電粒子ビームレットのアレイの伸び又は縮み（それによって、荷電粒子ビームレットのアレイのビームレット間のピッチを変化させる）。

【0041】

実施形態では、装置は、ビーム操作デバイスのための制御システムを更に備え、制御システムは、センサからの信号に基づいて電場及び／又は磁場を調整し、センサは、荷電粒子ビームレットのアレイの１つ以上の荷電粒子ビームレットの所望のアラインメントからのずれを決定する。それ故に、複数の荷電粒子ビームレットを生成するための装置は、荷電粒子ビームレットの所望のアラインメントを維持するように能動的に制御される。実施形態では、センサは、偏向器アレイ又はコリメータレンズに又はその近くに配置される。

【0042】

実施形態では、ビームスプリッタは、荷電粒子ビームレット毎に１つのレンズを備える複数のレンズを備えるレンズアレイを備え、荷電粒子ビームレットのアレイの各荷電粒子ビームレットは、レンズアレイのレンズによって屈折される。

【0043】

実施形態では、装置は、荷電粒子ビームレット毎に１つのレンズを備える複数のレンズを備えるレンズアレイを備え、レンズアレイは、ビームスプリッタと偏向器アレイとの間に配置され、荷電粒子ビームレットのアレイの各荷電粒子ビームレットは、レンズアレイのレンズによって屈折される。

【0044】

本明細書に説明し且つ示す様々な態様及び特徴は、可能な限り、個々に適用することができる。これらの個々の態様、特に添付の従属請求項に説明する態様及び特徴は、分割特許出願の主題とすることができる。

【0045】

本発明は、添付の図面に示す例証的な実施形態に基づいて説明する。

【図面の簡単な説明】

【0046】

【図1A】中心軸に対して実質的に垂直な磁場を発生させるように構成されたビーム操作デバイスを有する、複数の荷電粒子ビームレットを生成するための装置の例を概略的に示す。

【図1B】中心軸に対して垂直な平面中の図１Ａの装置を概略的に示す。

【図2A】中心軸に対して実質的に垂直な磁場を発生させるように構成されたビーム操作デバイスを有する、複数の荷電粒子ビームレットを生成するための装置の例を概略的に示す。

【図2B】中心軸に対して垂直な平面中の図１Ａ及び２Ａのビーム操作デバイスを組み合わせる装置を概略的に示す。

【図3A】中心軸に対して少なくとも部分的に平行な磁場を発生させるように構成されたビーム操作デバイスを有する、複数の荷電粒子ビームレットを生成するための装置の更なる例を概略的に示す。

【図3B】中心軸に対して垂直な平面中の図３Ａの装置を概略的に示す。

【図4A】中心軸に対して実質的に垂直な電場を発生させるように構成されたビーム操作デバイスを有する、複数の荷電粒子ビームレットを生成するための装置の更なる例を概略的に示す。

【図4B】中心軸に対して垂直な平面中の図４Ａの装置を概略的に示す。

【図5A】中心軸に対して実質的に垂直な四重極磁場又は静電場を発生させるように構成されたビーム操作デバイスを有する、複数の荷電粒子ビームレットを生成するための装置の更なる例を概略的に示す。

【図5B】中心軸に対して垂直な平面中の図５Ａの装置の第１の例を概略的に示し、コイルが、四重極磁場を発生させるためにＸ及びＹ軸上に配置される。

【図5C】中心軸に対して垂直な平面中の図５Ａの装置の第２の例を概略的に示し、コイルは、ＸＹ平面中に配置され、図５Ｂにおけるコイルの位置に対して時計回り方向に４５度にわたって回転される。

【図5D】中心軸に対して垂直な平面中の図５Ａの装置の第３の例を概略的に示し、電極は、四重極静電場を発生させるためにＸ及びＹ軸上に配置される。

【図5E】中心軸に対して垂直な平面中の図５Ａの装置の第４の例を概略的に示し、電極は、ＸＹ平面中に配置され、図５Ｄにおける電極の位置に対して時計回り方向に４５度にわたって回転される。

【発明を実施するための形態】

【0047】

本発明によるビーム操作デバイスは、好ましくは、いくつかの磁場及び／又は電場を組み合わせるように構成されることに留意されたい。これは、１つよりも多くの方向／回転アラインメントにおいて荷電粒子ビームレットのずれを調整することを可能にする。ビームレットのアラインメントを調整することを可能にするビーム操作デバイスの例をより明確に説明するために、これらの様々な例を以下で別々に説明するが、本発明によるビーム操作デバイスでは、以下で説明する実施形態のうちの１つ以上が組み合わされることが理解されるべきである。

【0048】

図１は、複数の荷電粒子ビームレット１６を生成するための装置１０の第１の例を示す。装置１０は、拡散荷電粒子ビーム１２を生成するための引出し電極１９を有する荷電粒子源１１を備える。拡散荷電粒子ビーム１２は、コリメートレンズ１３上に向けられ、その後、少なくとも実質的にコリメートされた荷電粒子ビーム１２は、前記荷電粒子ビーム１２を荷電粒子ビームレット１６のアレイに分割するためのビームスプリッタ１４上に向けられる。

【0049】

この例では、ビームスプリッタ１４は、各荷電粒子ビームレット１６を集束させるように構成されたレンズアレイを備える。加えて、レンズアレイは、荷電粒子ビームレット１６の発散アレイを生成するための拡散レンズを提供するために、電極１４１と組み合わされる。拡散荷電粒子ビームレット１６は、荷電粒子ビームレット１６毎に１つの偏向器を備える偏向器のアレイを備える偏向器アレイ１５に向けられる。装置１０は、中心軸ＣＡを備え、荷電粒子源１１とビームスプリッタ１４の中心と偏向器アレイ１５の中心とは、中心軸ＣＡ上に配置される。偏向器アレイ１５は、荷電粒子ビームレット１６の実質的にコリメートされたアレイを提供するために、実質的に各荷電粒子ビームレット１６を偏向させるように構成される。ビームスプリッタ１４及び電極１４１によって提供される拡散レンズと、偏向器アレイ１５とは、ビームエキスパンダを共に形成することに留意されたい。図１に示す例では、レンズアレイは、各荷電粒子ビームレット１６を実質的に偏向器アレイ１５の平面に集束させるように構成される。

【0050】

拡散荷電粒子ビームレット１６のアレイの位置は、偏向器アレイ１５の偏向器のアレイの位置と正確にアラインされる必要がある。アラインメントを支援及び／又はアラインメントを調整するために、本発明の装置１０は、中心軸ＣＡの両側に配置された第１のコイル１７及び第２のコイル１８を備えるビーム操作デバイスを備える。コイル１７、１８は、荷電粒子源１１と偏向器アレイ１５との間のエリア中、特にビームスプリッタ１４と偏向器アレイ１５との間のエリア中に磁場ＢＸを発生させるように構成される。

【0051】

図１に概略的に示すように、磁場ＢＸは、Ｘ軸に対して平行であり、且つ中心軸ＣＡに対して実質的に垂直な方向に実質的に延在する。荷電粒子ビームレット１６が正の荷電粒子を備え、磁場ＢＸが正のＸ軸の方向に延在する場合、図１Ｂに概略的に示すように、磁場ＢＸは、正の荷電粒子に対して力を発生させ、それは、正の荷電粒子を正のＹ軸の方向に移動させる。

【0052】

図では、白丸は、操作デバイスの磁場又は静電場がオフにされたときの荷電粒子ビームレットの位置を表し、黒丸は、操作デバイスの磁場又は静電場がオンにされたときの荷電粒子ビームレットの位置を表す。

【0053】

ビームスプリッタ１４と電極１４１との組み合わせは、中心軸に沿い、且つ中心軸に対して実質的に平行な方向に静電場を発生させるように構成され、このことから、上記で識別された１つ以上の第３の電極として動作するように構成されることに留意されたい。ビームスプリッタ１４及び電極１４１は、特に偏向器アレイ１５において、荷電粒子ビームレットのアレイのビームレット間のピッチを調整するために、静電場に、中心軸に対して平行な方向に静電場の変動を提供するように構成することができる。

【0054】

図２Ａは、複数の荷電粒子ビームレット１６’を生成するための装置１０’の代替の第１の例を示す。装置１０’は、拡散荷電粒子ビーム１２’を生成するための引出し電極１９’を有する荷電粒子源１１’を備える。拡散荷電粒子ビーム１２’は、前記拡散荷電粒子ビーム１２’を荷電粒子ビームレット１６’のアレイに分割するためのビームスプリッタ１４’上に向けられる。荷電粒子ビームレット１６’は、荷電粒子ビームレット１６’毎に１つの偏向器を備える偏向器のアレイを備える偏向器アレイ１５’に向けられる。装置１０’は、中心軸ＣＡを備え、荷電粒子源１１’とビームスプリッタ１４’の中心と偏向器アレイ１５’の中心とは、中心軸ＣＡ上に配置される。偏向器アレイ１５’は、実質的に各荷電粒子ビームレット１６’を中心軸ＣＡに向かって偏向させるように構成され、偏向は、中心軸ＣＡまでの距離と共に増加するように構成される。特に、偏向器アレイ１５’は、荷電粒子ビームレット１６’の実質的にコリメートされたアレイを提供するために、実質的に各荷電粒子ビームレット１６’を偏向させるように構成される。図２Ａに示す例では、ビームスプリッタ１４’は、各荷電粒子ビームレット１６’を実質的に偏向器アレイ１５’の平面に集束させるように構成されたレンズアレイを備える。そのようなシステムは、例えばＵＳ ２００４／０２３２３４９ Ａ１、特にその図７にも説明されている。

【0055】

ここでも、荷電粒子ビームレット１６’のアレイの位置は、偏向器アレイ１５’の偏向器のアレイの位置と正確にアラインされる必要がある。アラインメントを支援及び／又はアラインメントを調整するために、本発明の装置１０’は、中心軸ＣＡの両側に配置された第１のコイル１７’及び第２のコイル１８’を備えるビーム操作デバイスを備える。コイル１７’、１８’は、荷電粒子源１１’と偏向器アレイ１５’との間のエリア中、特にビームスプリッタ１４’と偏向器アレイ１５’との間のエリア中に磁場ＢＹを発生させるように構成される。

【0056】

荷電粒子ビームレット１６’が正の荷電粒子を備え、磁場ＢＹが正のＹ軸の方向に延在する場合、磁場ＢＹは、正の荷電粒子に対して力を発生させ、それは、正の荷電粒子を負のＸ軸の方向に移動させる。

【0057】

偏差ΔＸの量は、とりわけ、磁場ＢＹの強度に依存する。それ故に、磁場ＢＹの強度を制御することによって、偏差ΔＸの量を、荷電粒子ビームレット１６’のアレイが偏向器アレイ１５’中の開口部と正確にアラインされるように制御することができる。

【0058】

負の荷電粒子は反対方向、正のＸ軸の方向に移動することに留意されたい。

【0059】

図１Ａに概略的に示すように、コイル１７、１８は、Ｘ軸に対して平行であり、且つ中心軸ＣＡに対して実質的に垂直な方向に磁場ＢＸを提供するように構成することができる。図２Ａに概略的に示すように、コイル１７’、１８’は、Ｙ軸に対して平行であり、且つ中心軸ＣＡに対して実質的に垂直な方向に磁場ＢＹを提供するように構成することができる。図１Ａの例及び図２Ａの例のビーム操作デバイスを組み合わせることによって、ビームレット１６’のアラインメントは、図２Ｂに概略的に示すように、Ｘ方向及びＹ方向の両方に調整することができる。

【0060】

図３Ａに示すような本発明の装置２０の第２の例では、装置２０は、拡散荷電粒子ビーム２２を生成するための引出し電極２９を有する荷電粒子源２１と、拡散荷電粒子ビーム２２を拡散荷電粒子ビームレット２４のアレイに分割するためのビームスプリッタ２３と、荷電粒子ビームレット２４毎に１つの偏向器を備える偏向器のアレイを備える偏向器アレイ２５とを備え、荷電粒子源２１とビームスプリッタ２３の中心と偏向器アレイ２５の中心とは、中心軸ＣＡ上に配置される。偏向器アレイ２５は、実質的に各荷電粒子ビームレット２４を中心軸ＣＡに向かって偏向させるように構成され、偏向は、好ましくは、荷電粒子ビームレット２６の実質的にコリメートされたアレイを提供するように構成される。好ましくは、ビームスプリッタ２３は、各拡散荷電粒子ビームレット２４を実質的に偏向器アレイ２５の平面に集束させるように構成されたレンズアレイを備える。

【0061】

装置２０は、中心軸ＣＡを中心として配置されたコイル２７を備えるビーム操作デバイスを更に備え、好ましくは、中心軸ＣＡ及びコイル２７の中心軸は、実質的に一致する。コイル２７は、コイル２７の周りを取り巻く磁場Ｂを発生させるように構成され、少なくともコイル２７内のエリア中及び荷電粒子源２１と偏向器アレイ２５との間のエリア中、特にビームスプリッタ２３と偏向器アレイ２５との間のエリア中に磁場ＢＺを発生させるように構成される。使用中、磁場ＢＺは、荷電粒子に対して力を発生させ、それは、図３Ｂに概略的に示すように、中心軸ＣＡを中心とした荷電粒子ビームレット２４のアレイの回転ΔＲＺを提供する。回転ΔＲＺの量は、とりわけ、磁場ＢＺの強度に依存する。それ故に、磁場ＢＺの強度を制御することによって、回転ΔＲＺの量を、荷電粒子ビームレット２６のアレイが偏向器アレイ２５中の開口部と正確にアラインされるように制御することができる。

【0062】

図３Ｂに示すように、負の荷電粒子を有する荷電粒子ビームレットのアレイは、正の荷電粒子を有する荷電粒子ビームレットのアレイの回転に対して反対方向に回転することに留意されたい。

【0063】

コイル２７に隣接する一方の側上の磁場は、中心軸ＣＡに向かって取り巻き、コイル２７に隣接する他方の側上の磁場は、中心軸ＣＡから離れるように取り巻くことに更に留意されたい。それ故に、コイル２７の前後の磁場は、Ｚ軸に沿って見ると、Ｚ軸に対して完全に平行ではない。そのような磁場は、追加のレンズ効果を提供する。このレンズ効果は、荷電粒子源２１からの荷電粒子ビーム２２の発散を制御することによって、例えば、引出し電極２９上の電圧などの荷電粒子源２１の電極上の電圧を調整することによって補償され得る。

【0064】

本発明の装置３０の第３の例では、図４Ａに示すように、装置３０は、拡散荷電粒子ビーム３２を生成するための引出し電極３９を有する荷電粒子源３１と、拡散荷電粒子ビーム３２を拡散荷電粒子ビームレット３４のアレイに分割するためのビームスプリッタ３３と、荷電粒子ビームレット３４毎に１つの偏向器を備える偏向器のアレイを備える偏向器アレイ３５とを備える。荷電粒子源３１とビームスプリッタ３３の中心と偏向器アレイ３５の中心とは、中心軸ＣＡ上に配置される。偏向器アレイ３５は、実質的に各荷電粒子ビームレット３４を中心軸ＣＡに向かって偏向させるように構成され、偏向は、好ましくは、荷電粒子ビームレット３６の実質的にコリメートされたアレイを提供するように構成される。好ましくは、ビームスプリッタ３３は、各拡散荷電粒子ビームレット３４を実質的に偏向器アレイ３５の平面に集束させるように構成されたレンズアレイを備える。

【0065】

アラインメントを支援及び／又はアラインメントを調整するために、この例の装置３０は、中心軸ＣＡの両側に配置された第１の電極３７及び第２の電極３８を備えるビーム操作デバイスを備える。電極３７、３８は、荷電粒子源３１と偏向器アレイ３５との間のエリア中、特にビームスプリッタ３３と偏向器アレイ３５との間のエリア中に電場ＥＸを発生させるように構成される。

【0066】

図４Ａに概略的に示すように、電極３７、３８は、Ｘ軸に対して平行であり、且つ中心軸ＣＡに対して実質的に垂直な方向に電場ＥＸを提供するように構成することができる。荷電粒子ビームレット３４が正の荷電粒子を備え、電場ＥＸが正のＸ軸の方向に延在する場合、図４Ｂに概略的に示すように、電場ＥＸは、正の荷電粒子に対して力を発生させ、それは、正の荷電粒子を正のＸ軸の方向に移動させる。偏差ΔＸの量は、とりわけ、電場ＥＸの強度に依存する。それ故に、電場ＥＸの強度を制御することによって、偏差ΔＸの量を、荷電粒子ビームレット３６のアレイが偏向器アレイ３５中の開口部と正確にアラインされるように制御することができる。

【0067】

負の荷電粒子は、反対方向、負のＸ軸の方向に移動することに留意されたい。

【0068】

同様に、装置３０には、Ｙ方向、例えば正のＹ軸の方向に電場を発生させる電極を設けることもできることに更に留意されたい。荷電粒子ビームレット３４が正の荷電粒子を備える場合、正のＹ軸の方向に延在する電場は、正の荷電粒子に対して力を発生させ、それは、正の荷電粒子を正のＹ軸の方向に移動させる。

【0069】

図５Ａに示すような本発明の装置４０の第４の例では、装置４０は、拡散荷電粒子ビーム４２を生成するための荷電粒子源４１と、拡散荷電粒子ビーム４２を拡散荷電粒子ビームレット４４のアレイに分割するためのビームスプリッタ４３と、荷電粒子ビームレット４４毎に１つの偏向器を備える偏向器のアレイを備える偏向器アレイ４５とを備え、荷電粒子源４１とビームスプリッタ４３の中心と偏向器アレイ４５の中心とは、中心軸ＣＡ上に配置される。偏向器アレイ４５は、実質的に各荷電粒子ビームレット４４を中心軸ＣＡに向かって偏向させるように構成され、偏向は、好ましくは、荷電粒子ビームレット４６の実質的にコリメートされたアレイを提供するように構成される。好ましくは、ビームスプリッタ４３は、各拡散荷電粒子ビームレット４４を実質的に偏向器アレイ４５の平面に集束させるように構成されたレンズアレイを備える。

【0070】

アラインメントを支援及び／又はアラインメントを調整するために、この例の装置４０は、四重極偏向器４７を備えるビーム操作デバイスを備える。この特定の例では、四重極偏向器４７は、コイルのセット、特に、図５Ｂに概略的に示すように、中心軸ＣＡを中心として、且つ中心軸ＣＡに対して垂直な平面中に、特に全てが中心軸ＣＡから同じ距離に配置されたコイル４８、４９、５０、５１を備える。コイル４８、４９、５０、５１は、荷電粒子源４１と偏向器アレイ４５との間のエリア中、特にビームスプリッタ４３と偏向器アレイ４５との間のエリア中に四重極磁場を発生させるように構成される。

【0071】

図５Ｂに概略的に示すように、コイル４８、４９、５０、５１は、各々が荷電粒子４６のアレイに向かう方向又はそれから離れる方向に磁場Ｂを提供するように構成することができる。コイル４８、４９、５０、５１の組み合わされた磁場Ｂは、以下を生成する：
ａ．正の荷電粒子に対する第１のコイル４８と第２のコイル４９との間の力Ｆ１であって、正の荷電粒子を＋Ｘ、＋Ｙ方向の対角線に対して実質的に平行な方向に押す力Ｆ１と、
ｂ．正の荷電粒子に対する第２のコイル４９と第３のコイル５０との間の力Ｆ２であって、正の荷電粒子を－Ｘ、＋Ｙ方向の対角線に対して実質的に平行な方向に押す力Ｆ２と、
ｃ．正の荷電粒子に対する第３のコイル５０と第４のコイル５１との間の力Ｆ３であって、正の荷電粒子を－Ｘ、－Ｙ方向の対角線に対して実質的に平行な方向に押す力Ｆ３と、
ｄ．正の荷電粒子に対する第４のコイル５１と第１のコイル４８との間の力Ｆ４であって、正の荷電粒子を＋Ｘ、－Ｙ方向の対角線に対して実質的に平行な方向に押す力Ｆ４。

【0072】

それ故に、四重極偏向器４７は、図５Ｂに概略的に示すように、＋Ｘ、＋Ｙ方向の対角線に対して平行な方向に（Ｆ１、Ｆ３方向に沿って）アレイの圧縮を、及び－Ｘ、Ｙ方向の対角線に対して平行な方向に（Ｆ２、Ｆ４方向に沿って）アレイの膨張を提供する。伸長及び圧縮の量は、とりわけ、磁場Ｂの強度に依存する。それ故に、磁場Ｂの強度を制御することによって、伸長及び圧縮の量を、荷電粒子ビームレット４６のアレイが偏向器アレイ４５中の開口部と正確にアラインされるように制御することができる。

【0073】

コイル４８、４９、５０、５１が図５Ｂに示す磁場とは反対方向に磁場Ｂを提供するように駆動されるとき、荷電粒子に対する力もまた、図５Ｂに示す力とは反対方向に作用することに留意されたい。

【0074】

負の荷電粒子は反対方向に移動し、このことから、伸長はＦ１、Ｆ３方向に対して平行になり、圧縮はＦ２、Ｆ４方向に対して平行になることに更に留意されたい。

【0075】

加えて又は代替として、四重極偏向器４７は、コイルの第２のセット、特に、図５Ｃに概略的に示すように、中心軸ＣＡを中心として、特に全てが中心軸ＣＡから同じ距離に配置されたコイル４８’、４９’、５０’、５１’を備える。コイル４８’、４９’、５０’、５１’は、荷電粒子源４１と偏向器アレイ４５との間のエリア中、特にビームスプリッタ４３と偏向器アレイ４５との間のエリア中に四重極磁場を発生させるように構成される。

【0076】

図５Ｃに概略的に示すように、コイル４８’、４９’、５０’、５１’は、各々が荷電粒子４６のアレイに向かう方向又はそれから離れる方向に磁場Ｂを提供するように構成することができる。コイル４８’、４９’、５０’、５１’の組み合わされた磁場Ｂは、以下を生成する：
ａ．正の荷電粒子に対する第１のコイル４８’と第２のコイル４９’との間の力Ｆ１’であって、正の荷電粒子を＋Ｘ方向に対して実質的に平行な方向に押す力Ｆ１’と、
ｂ．正の荷電粒子に対する第２のコイル４９’と第３のコイル５０’との間の力Ｆ２’であって、正の荷電粒子を＋Ｙ方向に対して実質的に平行な方向に押す力Ｆ２’と、
ｃ．正の荷電粒子に対する第３のコイル５０’と第４のコイル５１’との間の力Ｆ３’であって、正の荷電粒子を－Ｘ方向に対して実質的に平行な方向に押す力Ｆ３’と、
ｄ．正の荷電粒子に対する第４のコイル５１’と第１のコイル４８’との間の力Ｆ４’であって、正の荷電粒子を－Ｙ方向に対して実質的に平行な方向に押す力Ｆ４’。

【0077】

それ故に、四重極偏向器４７は、図５Ｃに概略的に示すように、Ｘ軸に対して平行な方向に荷電粒子ビームレット４６のアレイの圧縮を、及びＹ軸に対して平行な方向にアレイの膨張を提供する。伸長及び圧縮の量は、とりわけ、磁場Ｂの強度に依存する。それ故に、磁場Ｂの強度を制御することによって、伸長及び圧縮の量を、荷電粒子ビームレット４６のアレイが偏向器アレイ４５中の開口部と正確にアラインされるように制御することができる。

【0078】

コイル４８’、４９’、５０’、５１’が図５Ｃに示す磁場とは反対方向に磁場Ｂを提供するように駆動されるとき、荷電粒子ビームレット４６に対する力もまた、図５Ｃに示す力とは反対方向に作用することに留意されたい。

【0079】

負の荷電粒子ビームレットは図５Ｃの例とは反対方向に移動し、このことから、伸長はＸ軸に対して平行になり、圧縮はＹ軸に対して平行になることに更に留意されたい。

【0080】

加えて又は代替として、四重極偏向器４７は、４つの電極のセット、特に、図５Ｄに概略的に示すように、中心軸ＣＡを中心として、特に全てが中心軸ＣＡから同じ距離に配置された電極４８’’、４９’’、５０’’、５１’’を備える。電極４８’’、４９’’、５０’’、５１’’は、荷電粒子源４１と偏向器アレイ４５との間のエリア中、特にビームスプリッタ４３と偏向器アレイ４５との間のエリア中に四重極静電場を発生させるように構成される。

【0081】

図５Ｄに概略的に示すように、電極４８’’、４９’’、５０’’、５１’’は、各々が荷電粒子４６’’のアレイに向かう又はそれから離れる方向に静電場Ｅを提供するように構成することができる。図５Ｄに概略的に示すような電位を電極に提供するとき、電極４８’’、４９’’、５０’’、５１’’の組み合わされた静電場Ｅは、以下を発生させる：
ａ．電極４８’’の近くの負の荷電粒子を－Ｙ方向に対して実質的に平行な方向に引っ張る力Ｆ１’’と、
ｂ．電極４９’’の近くの負の荷電粒子を＋Ｘ方向に対して実質的に平行な方向に押す力Ｆ２’’と、
ｃ．電極５０’’の近くの負の荷電粒子を＋Ｙ方向に対して実質的に平行な方向に引っ張る力Ｆ３’’と、
ｄ．電極５１’’の近くの負の荷電粒子を－Ｘ方向に対して実質的に平行な方向に押す力Ｆ４’’。

【0082】

それ故に、四重極偏向器４７は、図５Ｄに概略的に示すように、Ｘ軸に対して平行な方向に負の荷電粒子ビームレット４６’’のアレイの圧縮を、及びＹ軸に対して平行な方向にアレイの膨張を提供する。伸長及び圧縮の量は、とりわけ、静電場Ｅの強度に依存する。それ故に、静電場Ｅの強度を制御することによって、伸長及び圧縮の量を、荷電粒子ビームレット４６のアレイが偏向器アレイ４５中の開口部と正確にアラインされるように制御することができる。

【0083】

電極４８’’、４９’’、５０’’、５１’’が図５Ｄに示す静電場とは反対方向に静電場Ｅを提供するように駆動されるとき、負の荷電粒子ビームレットに対する力もまた、図５Ｄに示す力とは反対方向に作用することに留意されたい。

【0084】

正の荷電粒子ビームレットは図５Ｄに示す例とは反対方向に移動し、このことから、図５Ｄに示すのと同じ静電場Ｅの配置を使用するとき、伸長はＸ軸に対して平行になり、圧縮はＹ軸に対して平行になることに更に留意されたい。

【0085】

加えて又は代替として、四重極偏向器４７は、４つの電極のセット、特に、図５Ｅに概略的に示すように、中心軸ＣＡを中心として、特に全てが中心軸ＣＡから同じ距離に配置された電極４８’’’、４９’’’、５０’’’、５１’’’を備える。電極４８’’’、４９’’’、５０’’’、５１’’’は、ＸＹ平面中に配置され、図５Ｄにおける電極４８’’、４９’’、５０’’、５１’’の位置に対して時計回り方向に４５度にわたって回転される。図５Ｅに示すような電位を電極４８’’’、４９’’’、５０’’’、５１’’’に提供するとき、四重極偏向器４７は、＋Ｘ、＋Ｙ方向の対角線に対して平行な方向に（Ｆ１’’’及びＦ３’’’方向に対して平行に）アレイの圧縮を、及び－Ｘ、＋Ｙ方向の対角線に対して平行な方向に（Ｆ２’’’及びＦ４’’’方向に対して平行に）アレイの膨張を提供する。伸長及び圧縮の量は、とりわけ、静電場Ｅの強度に依存する。それ故に、静電場Ｅの強度を制御することによって、伸長及び圧縮の量を、荷電粒子ビームレット４６’’’のアレイが偏向器アレイ４５中の開口部と正確にアラインされるように制御することができる。

【0086】

図５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、及び５Ｅの例証的な実施形態は、本発明による四重極偏向器４７中で個々に又は組み合わせて使用することができることに留意されたい。

【0087】

上記の説明は、好ましい実施形態の動作を例示するために含まれ、本発明の範囲を限定することを意図されないことが理解されるべきである。上記の議論から、本発明の範囲によって更に包含されるであろう多くの変形形態が当業者に明らかとなるであろう。

【0088】

上記で示したように、本発明による操作デバイスは、好ましくは、荷電粒子ビームの軌道を補正するための所望の可能性を提供するために、特に偏向器アレイ上で荷電粒子ビームをアラインするために、上記で提示した例のうちの１つ以上を組み合わせる。

【0089】

更に、図３Ａ、４Ａ、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、及び５Ｅの操作デバイス２７、３８、及び４７は、それぞれ、図１のビームエキスパンダ中で使用及び／又は組み合わせることもできる。

【0090】

要約すると、本発明は、複数の実質的にコリメートされた荷電粒子ビームレットを生成するための装置及び方法に関する。装置は、拡散荷電粒子ビームを生成するための荷電粒子源と、 拡散荷電粒子ビームを荷電粒子ビームレットのアレイに分割するためのビームスプリッタと、 荷電粒子ビームレットのアレイの荷電粒子ビームレット毎に１つの偏向器を備える偏向器のアレイを備える偏向器アレイと、ここにおいて、偏向器アレイは、拡散荷電粒子ビームレットのアレイを実質的にコリメートするように構成される、 を備える。装置は、少なくとも荷電粒子源と偏向器アレイとの間のエリア中に電場及び／又は磁場を発生させるように構成されたビーム操作デバイスを更に備える。装置は、中心軸を備え、ビーム操作デバイスは、中心軸に対して実質的に平行であり、且つ中心軸に対して実質的に垂直な電場及び／又は磁場を発生させるように構成される。

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図5E】

【国際調査報告】