JP2000228164A - 粒子ビ―ム・システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】可変軸ダイナミック・フォーカス・コイルを使
用する粒子ビーム・システムを提供する。 【解決手段】粒子ビーム・システムは、コイルの光軸を
シフトしてそれを離れた軸のビームと整列させるように
電気的に調節可能なダイナミック・フォーカス・コイル
を使用し、それによって機械的な変換なしに及びシステ
ムにおける過度なスペースを占めることなくダイナミッ
ク・フォーカス調節を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粒子ビーム・シス
テム、特に、半導体リソグラフィ又はミクロ機械加工の
ために使用されるシステムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５を参照すると、米国特許第４,８５
９,８５１号に開示されているような従来技術の電子ビ
ーム投影システムが概略的な部分的断面図で示される。
このシステムは、米国特許第４,５４４,８４６号におい
て開示された可変軸液浸レンズ（ＶＡＩＬ）システムを
組み込んでいる。

【０００３】図５における投影システムはその最上部に
ボックス５を有し、そのボックスは、電子のビームを発
生してそれをシステム軸１０１に沿って方向付けるため
の電子銃及び加速電圧手段を概略的に表す。「直記式」
システムでは、細いビーム（約０.１５μｍの最小特徴
サイズを持った１乃至２μｍ程度の寸法を持つ）がその
システムの下方部分によって操作され、例示的には半導
体ウェハである作業片５９上に所望のパターンを書き出
す。一般に、ビームは、文字投影又はセル投影（米国特
許第４,２１３,０５３号参照）又は被成形ビーム（米国
特許第４,２４３,８６６号参照）を可能にするサブシス
テム、或いは米国特許第５,４６６,９０４号に示されて
いるようなサブフィールド投影システムを含み得る上流
のサブシステム５においてパターン化可能である。

【０００４】この一般化された例では、ビームＢは上流
のサブシステム及び下流のサブシステムの間で任意選択
的にフォーカスされる。下流のサブシステムは、図の左
側において参照番号４７によって示されたコリメーティ
ング・レンズ及び図の左下において参照番号１２によっ
て示された液浸レンズ、及び補助コンポーネントを含
む。

【０００５】下流のサブシステムの上部には、非ゼロ内
径の環状磁極片４９及び５１を持った磁気コリメーティ
ング・レンズ４７、及びそのコリメーティング・レンズ
４７のための励磁コイル５３が配置される。レンズ４７
の作用は、テレセントリック機能（システム軸に平行な
ビーム軸に沿ったビームが作業片を打つことを意味す
る）を与えるためにビームＢをコリメートすることであ
る。本願において使用される用語の「レンズ」は、鉄、
フェライト、又は他の一般的な材料より成る透磁性の磁
極片を持った磁気レンズのことである。下流のサブシス
テムの下部には、非ゼロ内径の環状磁極片１３及び１４
並びに励磁コイル４１を有する磁気投影レンズ３２が配
置されている。一般に、そのような磁極を有するレンズ
は大きいインダクタンスを有し、しかも、それらの磁界
は、ビームを偏向する時の磁界湾曲を補償するための受
容し得るスループットを与えるに十分なほど速く変化す
ることができない。

【０００６】環状磁極片４９における開口内には、一組
の多極静電偏向プレート７２，望ましくは、１２極（一
組当たり１２個のプレート）の多極偏向器を含む上部ビ
ーム偏向ステージがある。環状磁極片５１における開口
内及びその下には、第２組の多極静電偏向プレート７
３、望ましくは、１２極（一組当たり１２個のプレー
ト）の多極偏向器がある。偏向プレート７２及び７３は
他の場所にも設置可能であるが、ビームＢの偏向を制御
するためのメイン磁界を提供する下部ビーム偏向ステー
ジ、即ち、メイン偏向ヨーク４３及び４５よりも前にな
ければならない。プレート７２及び７３は、ビームが投
影レンズ３２の前焦点において軸１０１と交差するよう
にビームを偏向するという機能を遂行し、従って、テレ
セントリックな電気的偏向を生じさせる。

【０００７】下部の偏向ステージは一対のメイン偏向ヨ
ーク４３及び４５を含み、それらのヨークは、ウェハ５
９上の正しい位置にビームを向けるために、その投影さ
れたビームＢを図示のように左に事前偏向する。上側の
偏向ヨーク４３及び下側の偏向ヨーク４５は共に環状磁
石であることが望ましい。コリメーティング・レンズ４
７の下に置かれたスチグメータ（ｓｔｉｇｍａｔｏｒ）
７１は電子ビームＢの非点収差補正を行う。コリメーテ
ィング・レンズ４７の磁極片にはダイナミック・フォー
カス・コイル６９が設けられ、ビームが偏向された（磁
界湾曲とも呼ばれる）時にそのビームを再フォーカス
し、しかも／或いは、作業片における高さ変動を補償す
る。スチグメータ及び／又はダイナミック・フォーカス
・コイルに関しては別の場所が使用可能であることが当
業者には明らかであろう。

【０００８】ビームＢをウェハ５９上にフォーカスする
投影レンズ３２は、非ゼロ内径の上側磁極片１３を含む
上側磁路並びにリターン・パス・セクション１９及び下
側磁極片、即ち、ゼロ内径セクション１４によって形成
された下側磁路を含む。投影レンズ３２における１つの
面は、上に上側磁極片１３を持ち且つ下に下側磁極片１
４を持ったそのレンズ３２の物体側における主平面ＰＰ
である。投影レンズ３２は厚いレンズであり、従って、
それは投影レンズ３２の像側における主平面も有する。
この主平面は図５に示されていない。

【０００９】ＶＡＩＬシステムはＶＡＩＬアセンブリ１
２を含み、そのＶＡＩＬアセンブリは投影レンズ３２及
び磁気補償ヨーク１１の組み合わせより成る。シールド
・レッグ１８は磁性セクション及び非磁性セクションの
交互配列体を含むので、ヨーク１１からの磁力線が巻線
４１を貫通しないようにし、従って、望ましくない渦電
流を防ぐものである。また、シールド・レッグ１８はレ
ンズの中心から漏洩する磁界の量を減少させる。投影レ
ンズ３２の磁気回路がセクション１９及び下側磁極片
（ゼロ内径セクション）１４において形成され、最小量
のリラクタンス及びフリンジでもって磁束が下側磁極片
１４に達することを可能にする。単一の磁気補償ヨーク
１１は、投影レンズ３２によって発生された軸方向の磁
界を軸１０１及び１０５の間の偏向距離（矢印１００に
よって表される）でもって乗じた第１導関数に比例した
磁界を与え、それによって、レンズ磁界の中心を効果的
にシフトしてシステム軸１０１から離れた場所における
歪みを減少させる。

【００１０】更に、図５はターゲット保持、処理及びス
テップ手段を示す。その電子ビーム投影システムにおい
てターゲットの正確なレジストレーションを行うため
に、ターゲット５９が、ウェハ・クランプ機構及びウェ
ハ・ステージ１６より成るターゲット・ホルダ上に設け
られる。そのウェハ・クランプ機構及びウェハ・ステー
ジは開口２１内を移動する。

【００１１】図５のシステムでは、ダイナミック補正を
使用して非点収差及び磁界湾曲が補正される。図の右部
におけるブロック６１は励磁コイル５３のための電源で
ある。ブロック６３は励磁コイル４１のための電源であ
る。ドライバ６５は、偏向ヨーク４３及び４５を励磁す
るためのコンピュータ制御のドライバを表す。偏向ヨー
ク４３及び４５は二組の磁気偏向コイルを有し、それら
のコイルは共同して通常の実施方法に従ってＸ方向及び
Ｙ方向の両方に電子ビームＢを偏向させる。偏向ヨーク
４３及び４５は、一般には、複数の環状コイルから成
る。又、ドライバ６５は、一対のＸ及びＹ磁気偏向ヨー
クより成る磁気補償ヨーク１１を作動する。磁気補償ヨ
ーク１１は簡単なサドル・コイルより成るものでもよ
く、或いは環状ヨークであってもよい。磁気補償ヨーク
１１に送られるＸ−Ｙ電流は偏向ヨーク４３及び４５に
送られるＸ−Ｙ電流に比例し、しかも同じドライバ６５
によって供給されてもよい。ドライバ６７は、ダイナミ
ック・フォーカス及びスチグメータ・コイルを励磁する
ためのコンピュータ制御のドライバを表す。

【００１２】第１の方法では、補償ヨーク１１の磁界
は、レンズ３２の幾何学的（対称）軸１０１に平行であ
るがその幾何学的軸から横に変位した線１０５に沿って
投影レンズ３２により発生された磁界の半径方向成分を
補償する。補償ヨーク１１及び投影レンズ３２の磁界の
重畳に起因する半径方向の磁界成分はゼロであるので、
磁軸線１０５はシフトした電子光軸を定義する。この特
性を持ったレンズはその分野では可変軸レンズと呼ばれ
る。偏向されたビームが「軸上」になるようにそのシフ
トした電子光軸１０５の位置がスキャンされる。可変軸
レンズ・システム１２における対称軸１０１からの光軸
１０５の変位は補償ヨーク１１及び偏向コーク４３及び
４５における電流に比例する。

【００１３】静電偏向プレート７２及び７３に加えられ
る副磁界（ｓｕｂ−ｆｉｅｌｄ）偏向信号がない場合、
即ち、プレート７２及び７３における電圧がゼロにセッ
トされ時、液浸レンズ１２におけるビームＢの位置がそ
のシフトした電子光軸１０５と正確に一致する。更に、
ビームＢは、無限遠における物体を表す平行なコリメー
トされた光束として液浸レンズ・アセンブリ１２に入
る。ビームにおける異なるエネルギの電子が異なる量だ
け偏向されることによってボケ効果（ｂｌｕｒｒｉｎｇ
ｅｆｆｅｃｔ）の除去を生じるビームＢの２つ状態は
次のようになる： （１）シフトした電子光軸１０５とビーム軸が一致する
（ビーム軸はビームＢの最上部から最下部までのビーム
Ｂの中心光線である）、及び（２）物体は無限遠にあ
る。

【００１４】このボケ効果はその分野では横方向色収差
と呼ばれる。横方向色収差はより一般的な偏向器のパフ
ォーマンスにおける主要な制限事項であるので、この色
収差の除去は基本的に重要なことであると考えられる。

【００１５】副磁界偏向がプレート７２及び７３に加え
られる場合、即ち、プレート７２及び７３における電圧
が非ゼロである場合、液浸レンズ・アセンブリ１２にお
けるビームＢの位置は上記の理想的な状態からわずかに
ずれている。副磁界偏向は主磁界偏向における小さな摂
動と見られるので、理想的な状態からのこのずれはわず
かな影響しかなく、わずかな色収差及びボケ効果に寄与
するだけである。

【００１６】米国特許第４,５４４,８４６号の第７欄５
４乃至６８行において説明されているように、ダイナミ
ック非点収差補正コイル・アセンブリ７１及びダイナミ
ック・フォーカス・コイル６９はそれぞれ色収差及び磁
界の湾曲を補償する。ダイナミック非点収差補正コイル
・アセンブリは、望ましくは、ドライバ６７によって駆
動される双対４重極素子である。ダイナミック・フォー
カス・コイル６９は、所望の補正を生じさせるのに適し
た電流を供給するためにドライバ６７の別々になった出
力によって駆動される。ドライバ６７は、Ｘ及びＹの主
偏向ヨーク４３及び４５に送られる電流に比例した入力
信号を受け、種々の素子に加えられる信号を当業者には
周知のテクニックによって発生する。

【００１７】静電的な副磁界偏向のための垂直のランデ
ィング（テレセントリシティ）を維持するためには、シ
ステムは、偏向されたビームをＶＡＩＬレンズ・アセン
ブリ１２の後方焦点において光軸１０１を横切るように
与えなければならない。ビームが、例えば、軸１０１か
ら軸１０５に偏向される時、一連の焦点が存在する。そ
れらの一連の焦点は後方焦点面と呼ばれる１つの面を形
成する。偏向ステージ７２及び７３（図５に示された本
発明によればその可変軸偏光レンズ・システムの磁気ヨ
ークよりも前に設置される）に対する励磁電圧比は、ビ
ームがその後方焦点面の軸位置において光軸を横切るよ
うに調節可能である。その偏向されたビームは後方焦点
面において光軸を横切るので、偏向はテレセントリック
であり、従って、それは直角に、即ち、垂直な角度で作
業片上に到達するが、光軸から変位している。

【００１８】光線が垂直の投影角で、即ち、軸１０５に
平行に作業片５９に衝突することが重要である。ウェハ
の高さにおける不可避なエラーに関係なく、ターゲット
（作業片）５９上にビームを命中させ得るのはこの状態
の場合だけである。ターゲットの位置的な高さは制御す
ることが難しいので、これは非常に有益である。ウェハ
は一般に平坦ではなく傾いている。

【００１９】「後方焦点面」ＢＦＰは、ビームＢのすべ
てのパスに対する後方焦点を含む面であり、軸１０５及
び１０１に垂直である。後方焦点と一致するように揺動
点を得るために、上側の１２磁極及び下側の１２磁極に
おける電気的強度の比が調節される。これは軸１０５に
沿って揺動点を上下に動かす。ビームが垂直入射でター
ゲットに衝突する時、２つの点がいつ一致するかはわか
っている。傾いた基盤上の基準マーク相互間の距離を測
定することによって入射角を測定するための技法がその
分野では知られている。

【００２０】コイル６９の場合、そのコイルは名目的に
はシステム軸１０１に関してセンタリングされる。機械
的誤差は不可避であり、ビームとシステム軸とのアライ
ンメントは完全ではない。この結果、コイル６９の励磁
時にターゲット面５９におけるビーム移動が生じる。従
来技術では、調節可能な支持体等による機械的変位が使
用された。同様に、従来技術では、ターゲットにおける
ビーム移動が反復可能であるという程度までそれは較正
される。最近のシステムでは、空間が貴重であり、調節
可能な素子のための余白がないか、或いは、調節のため
にアクセスを行うことが不可能である。

【００２１】ＶＡＩＬレンズ１２は大きいインダクタン
スを有するので、それの電流を素速く変化させることは
できない。ビームがウェハ５９を、しかもそのシステム
の他の場所において打つ時、ビームのフォーカスを調節
するために素速く調節可能な低インダクタンスのダイナ
ミック・フォーカス・コイルが利用可能である場合、そ
れは１つの改良となるであろう。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、コイ
ルの光軸を電気的に調節するダイナミック・フォーカス
・コイル使用する粒子ビーム・システムを提供すること
にある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、ｘ−ｙ
平面において部分的に重畳する少なくとも２つのコイル
より成る電気的に調節可能なフォーカス・コイルの使用
である。それらの少なくとも２つのコイルはいずれもシ
ステム軸によって貫通され、それらのコイルの少なくと
も一方はシステム軸から変位している。

【００２４】

【発明の実施の形態】図４を参照すると、本発明を使用
する粒子ビーム・システムが簡単な形式で示される。そ
の図の上部におけるボックス５は図５に示されたような
上流のサブシステムを表す。本発明は、直接書き、文字
投影、セル投影の成形ビーム、及び米国特許第５,４６
６,９０４号に示された副磁界投影のような多くの種々
なタイプの粒子ビーム・システムによって使用可能であ
る。

【００２５】ボックス５の下には、中間面７、例えば、
投影リソグラフィ・システムの場合のレチクルにおける
ビームのフォーカスを動的に調節するための本発明によ
る可変軸フォーカス・コイル２０２がある。光軸に沿っ
て分布した複数のフォーカス・コイルを使用し得ること
は当業者には明らかであろう。偏光器７２及びスチグメ
ータ７１は図５におけるそれらの対応物と同じ機能を遂
行する。説明の便宜上、対応する素子は同じ参照番号で
もって示される。今や、ダイナミック・フォーカス・コ
イル６９'は本発明に従って構成された可変軸フォーカ
ス・コイルである。

【００２６】偏光器４３及び４５並びにレンズ１２の補
償コイル１１も従来技術におけるそれらの対応物と同じ
である。明瞭にするために、鉄心の支持体及び付勢コイ
ルは省略されている。図の下部において、ダイナミック
・フォーカス・コイル２０６は、作業片５９の高さの変
動又は磁界湾曲による変動を補償するためにビームに関
する最終的なフォーカス調整を遂行する。本発明によれ
ば、これらのフォーカス・コイルは可変軸であり、偏光
器４３及び４５の下に設置可能である。フォーカス・コ
イルは、そのフォーカス・コイルの光軸が偏向されたビ
ーム軸１０５と整列するように偏光器と同期して付勢可
能である。

【００２７】「フォーカス・コイル」という用語は、そ
の分野では一般的であるように、螺旋ワイヤ（一巻きし
か持たなくてもよい）を呼ぶために使用される。その螺
旋ワイヤは、中心からの距離と共に増加する半径方向の
成分を持った磁界をその螺旋の中心近くで発生し、それ
によってそれを通過する電子にフォーカシング効果を与
える。「可変軸フォーカス・コイル」という用語は図１
乃至図３に示されたようなフォーカス・コイルの組み合
わせを呼ぶために使用される。

【００２８】図２及び図３を参照すると、各々が異なる
大きさ及び方向の電流によって駆動されるという複数の
同様のコイルを持った可変軸フォーカス・コイルの簡単
な単軸バージョンが示される。概略的平面図である図２
には、２つの部分的に重畳したコイルＸ１及びＸ２が示
される。その各々は同じ量だけＸ軸に沿って変位してい
る。図３における概略的側面図はそれらの２つのコイル
をＺ軸に沿って隣接しているものとして示す。それらの
コイルの各々はシステム軸に沿ったコイル長を有し、シ
ステム軸のうちそのコイルが沿って延びているシステム
軸の部分を意味する軸位置に位置決めされるであろう。
同じ極性又は反対極性を持った２つのコイルの磁界の組
み合わせがフォーカス磁界を生じるであろうということ
は当業者には明らかであろう。コイルＸ１及びＸ２の電
流を適当に選択することによって、それらのコイルの中
心における標識を付されたエリア内にフォーカス・コイ
ル・システムの磁軸が設定されるであろう。

【００２９】次に図１を参照すると、本発明による２軸
の可変軸フォーカス・コイルの概略的平面図が示され
る。システム軸（Ｚ軸）は紙面に対して垂直に延びてお
り、すべてのコイルを貫通している。システム軸が貫通
しているコイルはそのシステム軸の「周りに配置されて
いる」と言えるであろう。即ち、コイルはその軸の周り
に延びている。４つのコイルの各々は円として表され
る。これらのコイルの中心はコイルの幾何学的中心と呼
ばれ、２つの面（この図ではＸ−Ｚ面及びＹ−Ｚ面）に
おいてシステム軸から変位している。当業者には容易に
明らかであるように、コイルＸ１−Ｘ２及びＹ１−Ｙ２
電流の大きさは、可変軸フォーカス・コイルの磁軸を
「オープン・エリア」と標識を付された陰付きエリア内
のどこかに置くようにセット可能である。

【００３０】必要な場合、これらの例に対して種々の修
正を行い得ることは当業者には明らかであろう。例え
ば、一方のコイルがシステム軸上にセンターリングさ
れ、他方のコイルが片側に変位されることによって、
「片寄った」可変軸フォーカス・コイルが構成可能であ
る。

【００３１】図６を参照すると、システム軸に沿ってよ
り少ないスペースを占める本発明の別の実施例が示され
る。図６は、「混合」単軸可変軸フォーカス・コイルの
概略的断面図を示す。これらのコイルはシステム軸に沿
って重畳していると言えるであろうし、それらの軸位置
は重畳していると言えるであろう。システム軸１０１の
左上に変位したコイル２０１は、右下に変位したコイル
２０３の巻線と交互になった巻線を有する。この場合、
破線によって表されるように、コイルの各巻線は同じ高
さで図の面を通過し、１つの巻線から次の巻線へのステ
ップ・ダウンは紙面の外になる。

【００３２】本発明を２つの実施例によって説明した経
れども、本発明がその精神の範囲において種々のバージ
ョンで実施し得るものであることは当業者には明らかで
あろう。

【００３３】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。

【００３４】（１）粒子のビームを作業片に向けるため
の粒子ビーム・システムにして、前記粒子ビームを発生
し且つシステム軸に沿って向けるための発生源手段と、
前記ビームを前記作業片上のターゲット位置に向けるた
めのビーム制御手段とを含み、前記粒子ビーム・システ
ムは更に前記粒子ビームをフォーカスするための少なく
とも１つの可変軸フォーカス・コイルを含み、前記可変
軸フォーカス・コイルは少なくとも２つのフォーカス・
コイルを含み、前記少なくとも２つのフォーカス・コイ
ルはいずれもビーム軸の周りに配置され、前記少なくと
も２つのフォーカス・コイルのうちの少なくとも１つは
前記システム軸に垂直な面において前記システム軸から
変位した幾何学的中心を有することを特徴とする粒子ビ
ーム・システム。 （２）前記少なくとも２つのフォーカス・コイルはいず
れも前記システム軸を通る面において前記システム軸か
ら変位した幾何学的中心を有することを特徴とする上記
（１）に記載の粒子ビーム・システム。 （３）前記少なくとも２つのフォーカス・コイルのうち
の第１コイルは第１軸位置において第１コイル長だけ前
記システム軸に沿って延びており、前記少なくとも２つ
のフォーカス・コイルのうちの第２コイルは前記第１軸
位置とは異なる第２軸位置において第２コイル長だけ前
記システム軸に沿って延びており、それによって、前記
第１及び第２コイルは前記システム軸に沿って相互に離
れていることを特徴とする上記（２）に記載の粒子ビー
ム・システム。 （４）前記少なくとも２つのフォーカス・コイルのうち
の第１コイルは第１軸位置において第１コイル長だけ前
記システム軸に沿って延びており、前記少なくとも２つ
のフォーカス・コイルのうちの第２コイルは前記第１軸
位置に重畳する第２軸位置において第２コイル長だけ前
記システム軸に沿って延びており、それによって、前記
第１及び第２コイルは前記システム軸に沿って相互に重
畳することを特徴とする上記（２）に記載の粒子ビーム
・システム。 （５）前記少なくとも２つのフォーカス・コイルのうち
の第１コイルは少なくとも２つの巻線を含み、前記少な
くとも２つのフォーカス・コイルのうちの第２コイルは
前記システム軸に沿って前記第１コイルの前記少なくと
も２つの巻線と交互になる少なくとも２つの巻線を含む
ことを特徴とする上記（４）に記載の粒子ビーム・シス
テム。 （６）前記フォーカス・コイルは少なくとも４つのフォ
ーカス・コイルを含み、前記少なくとも４つのフォーカ
ス・コイルはすべて前記システム軸の周りに配置され、
前記少なくとも４つのフォーカス・コイルのうちの第１
ペアは前記システム軸を通る第１面において前記システ
ム軸から変位した第１及び第２幾何学的中心を有し、前
記少なくとも４つのフォーカス・コイルのうちの第２ペ
アは前記システム軸を通る第２面において前記システム
軸から変位した第３及び第４幾何学的中心を有すること
を特徴とする上記（１）に記載の粒子ビーム・システ
ム。 （７）前記第１ペアの第１コイルは第１軸位置において
第１コイル長だけ前記システム軸に沿って延びており、
前記第１ペアの第２コイルは前記第１軸位置とは異なる
第２軸位置において第２コイル長だけ前記システム軸に
沿って延びており、それによって、前記第１及び第２コ
イルは前記システム軸に沿って相互に離れており、前記
第２ペアの第３コイルは前記第１及び第２軸位置とは異
なる第３軸位置において第３コイル長だけ前記システム
軸に沿って延びており、前記第２ペアの第４コイルは前
記第１、第２及び第３軸位置とは異なる第４軸位置にお
いて第４コイル長だけ前記システム軸に沿って延びてお
り、それによって、前記第１、第２、第３及び第４コイ
ルは前記システム軸に沿って相互に離れていることを特
徴とする上記（６）に記載の粒子ビーム・システム。 （８）前記第１ペアの第１コイルは第１軸位置において
第１コイル長だけ前記システム軸に沿って延びており、
前記第１ペアの第２コイルは前記第１軸位置に重畳する
第２軸位置において第２コイル長だけ前記システム軸に
沿って延びており、それによって、前記第１及び第２コ
イルは前記システム軸に沿って重畳しており、前記第２
ペアの第３コイルは前記第１及び第２軸位置とは異なる
第３軸位置において第３コイル長だけ前記システム軸に
沿って延びており、前記第２ペアの第４コイルは前記第
３軸位置に重畳する第４軸位置において第４コイル長だ
け前記システム軸に沿って延びており、それによって、
前記第１及び第２コイルは前記システム軸に沿って重畳
し、前記第３及び第４コイルは前記システム軸に沿って
重畳していることを特徴とする上記（６）に記載の粒子
ビーム・システム。 （９）前記第１ペアの第１コイルは第１軸位置において
第１コイル長だけ前記システム軸に沿って延びており、
前記第１ペアの第２コイルは前記第１軸位置に重畳する
第２軸位置において第２コイル長だけ前記システム軸に
沿って延びており、それによって、前記第１及び第２コ
イルは前記システム軸に沿って重畳しており、前記第２
ペアの第３コイルは前記第１及び第２軸位置に重畳する
第３軸位置において第３コイル長だけ前記システム軸に
沿って延びており、前記第２ペアの第４コイルは前記第
３軸位置に重畳する第４軸位置において第４コイル長だ
け前記システム軸に沿って延びており、それによって、
前記第１、第２，第３及び第４コイルは前記システム軸
に沿って重畳していることを特徴とする上記（６）に記
載の粒子ビーム・システム。 （１０）前記ビーム制御手段は前記ビームを第１ビーム
軸から第２ビーム軸まで偏向するための少なくとも１つ
の偏向器及び可変光軸を有し、前記第２ビーム軸に沿っ
て前記ビームを遮断するように配置された可変軸フォー
カス・コイルを含み、前記ビーム制御手段は更に前記第
２ビーム軸を遮断するために前記可変軸フォーカス・コ
イルの前記可変光軸をシフトするように適応した電流ド
ライバ手段を含み、それによって、前記可変軸フォーカ
ス・コイルは前記ビームが前記第２ビーム軸に沿って進
む時前記ビ−ムに作用することを特徴とする上記（６）
に記載の粒子ビーム・システム。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による２軸ダイナミック・フォーカス・
コイルの概略的な平面図を示す。

【図２】単軸ダイナミック・フォーカス・コイルの概略
的な平面図を示す。

【図３】単軸ダイナミック・フォーカス・コイルの概略
的な側面図を示す。

【図４】本発明を使用するシステムを、部分的に描画形
式で及び部分的に概略形式で示す。

【図５】可変磁気レンズを使用する従来技術のシステム
を、部分的に描画形式で及び部分的に概略形式で示す。

【図６】本発明の別の実施例を示す。

フロントページの続き (72)発明者 マイケル・エス・ゴードン アメリカ合衆国10540、ニューヨーク州リ ンカーンデイル、デイトン・ドライブ ７

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粒子のビームを作業片に向けるための粒子
   ビーム・システムにして、 前記粒子ビームを発生し且つシステム軸に沿って向ける
   ための発生源手段と、 前記ビームを前記作業片上のターゲット位置に向けるた
   めのビーム制御手段とを含み、 前記粒子ビーム・システムは更に前記粒子ビームをフォ
   ーカスするための少なくとも１つの可変軸フォーカス・
   コイルを含み、 前記可変軸フォーカス・コイルは少なくとも２つのフォ
   ーカス・コイルを含み、 前記少なくとも２つのフォーカス・コイルはいずれもビ
   ーム軸の周りに配置され、 前記少なくとも２つのフォーカス・コイルのうちの少な
   くとも１つは前記システム軸に垂直な面において前記シ
   ステム軸から変位した幾何学的中心を有することを特徴
   とする粒子ビーム・システム。
2. 【請求項２】前記少なくとも２つのフォーカス・コイル
   はいずれも前記システム軸を通る面において前記システ
   ム軸から変位した幾何学的中心を有することを特徴とす
   る請求項１に記載の粒子ビーム・システム。
3. 【請求項３】前記少なくとも２つのフォーカス・コイル
   のうちの第１コイルは第１軸位置において第１コイル長
   だけ前記システム軸に沿って延びており、前記少なくと
   も２つのフォーカス・コイルのうちの第２コイルは前記
   第１軸位置とは異なる第２軸位置において第２コイル長
   だけ前記システム軸に沿って延びており、それによっ
   て、前記第１及び第２コイルは前記システム軸に沿って
   相互に離れていることを特徴とする請求項２に記載の粒
   子ビーム・システム。
4. 【請求項４】前記少なくとも２つのフォーカス・コイル
   のうちの第１コイルは第１軸位置において第１コイル長
   だけ前記システム軸に沿って延びており、前記少なくと
   も２つのフォーカス・コイルのうちの第２コイルは前記
   第１軸位置に重畳する第２軸位置において第２コイル長
   だけ前記システム軸に沿って延びており、それによっ
   て、前記第１及び第２コイルは前記システム軸に沿って
   相互に重畳することを特徴とする請求項２に記載の粒子
   ビーム・システム。
5. 【請求項５】前記少なくとも２つのフォーカス・コイル
   のうちの第１コイルは少なくとも２つの巻線を含み、前
   記少なくとも２つのフォーカス・コイルのうちの第２コ
   イルは前記システム軸に沿って前記第１コイルの前記少
   なくとも２つの巻線と交互になる少なくとも２つの巻線
   を含むことを特徴とする請求項４に記載の粒子ビーム・
   システム。
6. 【請求項６】前記フォーカス・コイルは少なくとも４つ
   のフォーカス・コイルを含み、 前記少なくとも４つのフォーカス・コイルはすべて前記
   システム軸の周りに配置され、 前記少なくとも４つのフォーカス・コイルのうちの第１
   ペアは前記システム軸を通る第１面において前記システ
   ム軸から変位した第１及び第２幾何学的中心を有し、 前記少なくとも４つのフォーカス・コイルのうちの第２
   ペアは前記システム軸を通る第２面において前記システ
   ム軸から変位した第３及び第４幾何学的中心を有するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の粒子ビーム・システ
   ム。
7. 【請求項７】前記第１ペアの第１コイルは第１軸位置に
   おいて第１コイル長だけ前記システム軸に沿って延びて
   おり、前記第１ペアの第２コイルは前記第１軸位置とは
   異なる第２軸位置において第２コイル長だけ前記システ
   ム軸に沿って延びており、それによって、前記第１及び
   第２コイルは前記システム軸に沿って相互に離れてお
   り、前記第２ペアの第３コイルは前記第１及び第２軸位
   置とは異なる第３軸位置において第３コイル長だけ前記
   システム軸に沿って延びており、前記第２ペアの第４コ
   イルは前記第１、第２及び第３軸位置とは異なる第４軸
   位置において第４コイル長だけ前記システム軸に沿って
   延びており、それによって、前記第１、第２、第３及び
   第４コイルは前記システム軸に沿って相互に離れている
   ことを特徴とする請求項６に記載の粒子ビーム・システ
   ム。
8. 【請求項８】前記第１ペアの第１コイルは第１軸位置に
   おいて第１コイル長だけ前記システム軸に沿って延びて
   おり、前記第１ペアの第２コイルは前記第１軸位置に重
   畳する第２軸位置において第２コイル長だけ前記システ
   ム軸に沿って延びており、それによって、前記第１及び
   第２コイルは前記システム軸に沿って重畳しており、前
   記第２ペアの第３コイルは前記第１及び第２軸位置とは
   異なる第３軸位置において第３コイル長だけ前記システ
   ム軸に沿って延びており、前記第２ペアの第４コイルは
   前記第３軸位置に重畳する第４軸位置において第４コイ
   ル長だけ前記システム軸に沿って延びており、それによ
   って、前記第１及び第２コイルは前記システム軸に沿っ
   て重畳し、前記第３及び第４コイルは前記システム軸に
   沿って重畳していることを特徴とする請求項６に記載の
   粒子ビーム・システム。
9. 【請求項９】前記第１ペアの第１コイルは第１軸位置に
   おいて第１コイル長だけ前記システム軸に沿って延びて
   おり、前記第１ペアの第２コイルは前記第１軸位置に重
   畳する第２軸位置において第２コイル長だけ前記システ
   ム軸に沿って延びており、それによって、前記第１及び
   第２コイルは前記システム軸に沿って重畳しており、前
   記第２ペアの第３コイルは前記第１及び第２軸位置に重
   畳する第３軸位置において第３コイル長だけ前記システ
   ム軸に沿って延びており、前記第２ペアの第４コイルは
   前記第３軸位置に重畳する第４軸位置において第４コイ
   ル長だけ前記システム軸に沿って延びており、それによ
   って、前記第１、第２，第３及び第４コイルは前記シス
   テム軸に沿って重畳していることを特徴とする請求項６
   に記載の粒子ビーム・システム。
10. 【請求項１０】前記ビーム制御手段は前記ビームを第１
    ビーム軸から第２ビーム軸まで偏向するための少なくと
    も１つの偏向器及び可変光軸を有し、前記第２ビーム軸
    に沿って前記ビームを遮断するように配置された可変軸
    フォーカス・コイルを含み、 前記ビーム制御手段は更に前記第２ビーム軸を遮断する
    ために前記可変軸フォーカス・コイルの前記可変光軸を
    シフトするように適応した電流ドライバ手段を含み、そ
    れによって、前記可変軸フォーカス・コイルは前記ビー
    ムが前記第２ビーム軸に沿って進む時前記ビ−ムに作用
    することを特徴とする請求項６に記載の粒子ビーム・シ
    ステム。