JP2001283763A - フィルター、電子線装置及びこれらの装置を用いたデバイス製造方法 - Google Patents
フィルター、電子線装置及びこれらの装置を用いたデバイス製造方法Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
- H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
-
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- H01J37/244—Detectors; Associated components or circuits therefor
-
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- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
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- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 試料面の電位コントラストを測定するのに、
半球状のメッシュフィルターを用いると、一次電子線に
補正困難な収差を生じる。 【解決手段】 2次電子検出器と試料間に、軸対称の電
極を設け、この電極に与える電圧を調整することによ
り、光軸上の特定の場所での電位を調整し、2次電子の
通過不通過を制御可能にする。
半球状のメッシュフィルターを用いると、一次電子線に
補正困難な収差を生じる。 【解決手段】 2次電子検出器と試料間に、軸対称の電
極を設け、この電極に与える電圧を調整することによ
り、光軸上の特定の場所での電位を調整し、2次電子の
通過不通過を制御可能にする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電位コントラスト
を得るため、試料面に荷電粒子線を照射したときそこか
ら発生する2次電子をそのエネルギー等に依存してある
面の通過、不通過を選択するフィルター及びその様なフ
ィルターを用いた装置あるいはその様な装置を用いるデ
バイス製造方法に関するものである。
を得るため、試料面に荷電粒子線を照射したときそこか
ら発生する2次電子をそのエネルギー等に依存してある
面の通過、不通過を選択するフィルター及びその様なフ
ィルターを用いた装置あるいはその様な装置を用いるデ
バイス製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、減速電界型の対物レンズは、軸上
色収差や球面収差を大幅に改善できるので、SEMで実
用されている。また、従来の2次電子に対するフィルタ
ーは、試料面と対物レンズ間等に半球状に成形されたメ
ッシュ電極を配置し、この電極に与える電圧を調節する
ものが実施されている。またこの様なメッシュフィルタ
ーを用いてウエハー上の電位コントラストを測定した
り、試料面にパルス状の電子線を入射させ高時間分解能
でデバイスの動作時の局部的な電位を測定するストロボ
SEMが公知である。
色収差や球面収差を大幅に改善できるので、SEMで実
用されている。また、従来の2次電子に対するフィルタ
ーは、試料面と対物レンズ間等に半球状に成形されたメ
ッシュ電極を配置し、この電極に与える電圧を調節する
ものが実施されている。またこの様なメッシュフィルタ
ーを用いてウエハー上の電位コントラストを測定した
り、試料面にパルス状の電子線を入射させ高時間分解能
でデバイスの動作時の局部的な電位を測定するストロボ
SEMが公知である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記の減速電界型の対
物レンズでは試料から放出された2次電子は放出面の電
位に無関係に検出されるため、試料面の電位コントラス
トを得るのが困難であった。また、上記の如き従来のメ
ッシュフィルターでは1次電子線を試料面で走査したと
き、メッシュの近くを通過した電子線は軌道を曲げら
れ、歪みやボケを生じるので電子線を細く絞るのが困難
であったし、正確な走査を行うのも困難であった。特に
減速電界中にこの様なフィルターを設けると特に歪みや
ボケの影響が大きかった。
物レンズでは試料から放出された2次電子は放出面の電
位に無関係に検出されるため、試料面の電位コントラス
トを得るのが困難であった。また、上記の如き従来のメ
ッシュフィルターでは1次電子線を試料面で走査したと
き、メッシュの近くを通過した電子線は軌道を曲げら
れ、歪みやボケを生じるので電子線を細く絞るのが困難
であったし、正確な走査を行うのも困難であった。特に
減速電界中にこの様なフィルターを設けると特に歪みや
ボケの影響が大きかった。
【0004】本発明は、従来装置の上記問題点に鑑みて
なされたもので、減速電界型の光学系でも使用可能で、
この様なフィルターを設置しても歪みやボケが大きくな
らない様なフィルターを得ることと、またその様なフィ
ルターを利用した装置、及び上記装置を用いたデバイス
製造方法を提供する事を目的とする。
なされたもので、減速電界型の光学系でも使用可能で、
この様なフィルターを設置しても歪みやボケが大きくな
らない様なフィルターを得ることと、またその様なフィ
ルターを利用した装置、及び上記装置を用いたデバイス
製造方法を提供する事を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記問題点の解決のため
本発明では、荷電粒子線源、2次電子検出器、対物レン
ズ、試料面を有し、上記2次電子検出器と試料面間に軸
対称の電極を設け、該電極に与える電圧を調整し、試料
と2次電子検出器間の特定の場所での軸上ポテンシャル
を調整し、試料から放出された2次電子の通過、不通過
を選択可能にする様にした。
本発明では、荷電粒子線源、2次電子検出器、対物レン
ズ、試料面を有し、上記2次電子検出器と試料面間に軸
対称の電極を設け、該電極に与える電圧を調整し、試料
と2次電子検出器間の特定の場所での軸上ポテンシャル
を調整し、試料から放出された2次電子の通過、不通過
を選択可能にする様にした。
【0006】また上記手段に於いて、上記対物レンズと
試料面間には減速電界が形成されていて、上記電極は対
物レンズと試料面間に設けられている様にした。
試料面間には減速電界が形成されていて、上記電極は対
物レンズと試料面間に設けられている様にした。
【0007】さらに上記第1あるいは第2の手段に於い
て、さらに走査用偏向器、ブランキング偏向器、ブラン
キング開口を有し、試料上にパルス状の電子線を入射さ
せ試料上の微小領域の電圧を高時間分解能で測定する様
にした。
て、さらに走査用偏向器、ブランキング偏向器、ブラン
キング開口を有し、試料上にパルス状の電子線を入射さ
せ試料上の微小領域の電圧を高時間分解能で測定する様
にした。
【0008】また、上記第2あるいは第3の手段に於い
て、上記走査用偏向器に与える電圧あるいは電圧に依存
して上記軸対称の電極に与える電圧、あるいは信号レベ
ルに乗せるオフセット値をダイナミックに変化させる様
にした。
て、上記走査用偏向器に与える電圧あるいは電圧に依存
して上記軸対称の電極に与える電圧、あるいは信号レベ
ルに乗せるオフセット値をダイナミックに変化させる様
にした。
【0009】さらに上記第2,3あるいは第4の手段に
記載された装置を用いてデバイス製造プロセス途中ある
いは完成後の状態を測定する様にした。
記載された装置を用いてデバイス製造プロセス途中ある
いは完成後の状態を測定する様にした。
【0010】
【発明実施の形態】以下、図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の実施の形態を説明する図である。電子
銃2の中心部に配置された熱電界放出カソード1から放
出された高輝度の電子線はコンデンサレンズ4で集束さ
れ、ExBフィルター10の中心にクロスオーバーを形
成する。
図1は、本発明の実施の形態を説明する図である。電子
銃2の中心部に配置された熱電界放出カソード1から放
出された高輝度の電子線はコンデンサレンズ4で集束さ
れ、ExBフィルター10の中心にクロスオーバーを形
成する。
【0011】試料面を走査する偏向器は6と11の2段
で行う。6,11共電磁偏向器で、X及びY方向に1m
m角の走査が可能である。フィルターの中心に形成され
たクロスオーバーを試料面15に結像させるのは対物レ
ンズ12を用いる。カソードに−500Vを印加してい
るので、試料を接地すると500eVのエネルギーで試
料を照射する。電極13は減速電界を形成する電極で1
0kVが与えられる。
で行う。6,11共電磁偏向器で、X及びY方向に1m
m角の走査が可能である。フィルターの中心に形成され
たクロスオーバーを試料面15に結像させるのは対物レ
ンズ12を用いる。カソードに−500Vを印加してい
るので、試料を接地すると500eVのエネルギーで試
料を照射する。電極13は減速電界を形成する電極で1
0kVが与えられる。
【0012】対物レンズと試料間には本発明の軸対称電
極14が配置される。
極14が配置される。
【0013】図2は電位コントラストが本発明のフィル
ターで得られることを示した説明図である。減速電界用
電極13,フィルター14及び試料15に与える電圧を
それぞれ10kV、−300V、及び0Vとしたときの
等ポテンシヤル線22と2次電子線軌道21を示したも
のである。
ターで得られることを示した説明図である。減速電界用
電極13,フィルター14及び試料15に与える電圧を
それぞれ10kV、−300V、及び0Vとしたときの
等ポテンシヤル線22と2次電子線軌道21を示したも
のである。
【0014】図2でフィルター電極14に試料面より低
電圧の電位を与え、試料面の上部の光軸上の電位を負の
値にしている。例えば図2の様に−3Vになるようにす
ると、試料面上0Vの電極から放出された2次電子は3
eV以下の初期エネルギーのものはこの電位障壁を越え
られず図2の破線21で示したように試料面に追い返さ
れ検出器に到達し得ない。しかし−3Vにバイアスされ
た試料面のパターンから放出された2次電子はこの面
で、まだ初期エネルギー分の速度を持っているのでこの
障壁を越え、対物レンズを透過しExBフィルターで光
軸から離れ、2次電子検出系7,8,9で検出される。
即ち、試料面のパターンの電位に依存して2次電子検出
器に入射する量が変化するので、試料面の電位コントラ
ストが得られることを意味する。
電圧の電位を与え、試料面の上部の光軸上の電位を負の
値にしている。例えば図2の様に−3Vになるようにす
ると、試料面上0Vの電極から放出された2次電子は3
eV以下の初期エネルギーのものはこの電位障壁を越え
られず図2の破線21で示したように試料面に追い返さ
れ検出器に到達し得ない。しかし−3Vにバイアスされ
た試料面のパターンから放出された2次電子はこの面
で、まだ初期エネルギー分の速度を持っているのでこの
障壁を越え、対物レンズを透過しExBフィルターで光
軸から離れ、2次電子検出系7,8,9で検出される。
即ち、試料面のパターンの電位に依存して2次電子検出
器に入射する量が変化するので、試料面の電位コントラ
ストが得られることを意味する。
【0015】試料面の光軸から離れた位置から出た2次
電子は光軸から離れた位置で上記電位障壁を通る傾向が
ある。電位障壁の最小値は光軸から離れるに従って深く
なるので、2次電子の電位障壁は高くなり2次電子は検
出され難くなる。これを補正するため、偏向に依存して
電極13の電圧をダイナミックに調整する必要がある。
あるいは単に信号レベルにオフセットを乗せてもよい。
例えば、CRTモニタで1視野分の画像を表示し、同じ
電位のパターンの明るさが同じになるよう偏向に依存し
たオフセット値を測定し、それらの値をテーブルで持て
ばよい。またフィルターに与える電位をダイナミックに
変える場合も同様の校正を行えばよい。
電子は光軸から離れた位置で上記電位障壁を通る傾向が
ある。電位障壁の最小値は光軸から離れるに従って深く
なるので、2次電子の電位障壁は高くなり2次電子は検
出され難くなる。これを補正するため、偏向に依存して
電極13の電圧をダイナミックに調整する必要がある。
あるいは単に信号レベルにオフセットを乗せてもよい。
例えば、CRTモニタで1視野分の画像を表示し、同じ
電位のパターンの明るさが同じになるよう偏向に依存し
たオフセット値を測定し、それらの値をテーブルで持て
ばよい。またフィルターに与える電位をダイナミックに
変える場合も同様の校正を行えばよい。
【0016】他の実施の形態として、図1でブランキン
グ偏向器3とブランキング開口5の組み合わせでパルス
状の電子線を形成し、このビームで試料面を走査し、試
料上のデバイスの動作時の各パターンの電位を高時間分
解能で測定するストロボSEM機能を持たせる事も可能
である。この場合は、コンデンサーレンズ4が作るクロ
スオーバ像をExBの中心ではなく、クロスオーバ開口
5に結像させたほうが小さい電圧でビームをオン・オフ
出来る。
グ偏向器3とブランキング開口5の組み合わせでパルス
状の電子線を形成し、このビームで試料面を走査し、試
料上のデバイスの動作時の各パターンの電位を高時間分
解能で測定するストロボSEM機能を持たせる事も可能
である。この場合は、コンデンサーレンズ4が作るクロ
スオーバ像をExBの中心ではなく、クロスオーバ開口
5に結像させたほうが小さい電圧でビームをオン・オフ
出来る。
【0017】このようなフィルター電極14は対物レン
ズの上部に設けたほうが、対物レンズの焦点距離を小さ
くできるので、軸上色収差を小さくできる利点がある。
その場合は対物レンズ−試料間は減速電界を印加しない
方が2次電子のエネルギーが小さい値でフィルターを通
せるので、電圧分解能を良くできる。
ズの上部に設けたほうが、対物レンズの焦点距離を小さ
くできるので、軸上色収差を小さくできる利点がある。
その場合は対物レンズ−試料間は減速電界を印加しない
方が2次電子のエネルギーが小さい値でフィルターを通
せるので、電圧分解能を良くできる。
【0018】図1で、偏向器6,11で試料面15を2
次元的に走査し、試料上のパターン電極から発生する2
次電子を検出系7,8,9で検出する。ここで上記電極
に0Vと3Vの2種類の電圧を与える。そしてフィルタ
ー14の電圧を調整して、0Vの電極は明るく、3Vの
電極は暗くなるよう設定する。この状態で実デバイスを
動作させ、0Vになっているべき電極が暗かったり、3
Vになるべき電極パターンが明るかったりするのを検出
することにより、そのデバイスの欠陥を検出するように
した。
次元的に走査し、試料上のパターン電極から発生する2
次電子を検出系7,8,9で検出する。ここで上記電極
に0Vと3Vの2種類の電圧を与える。そしてフィルタ
ー14の電圧を調整して、0Vの電極は明るく、3Vの
電極は暗くなるよう設定する。この状態で実デバイスを
動作させ、0Vになっているべき電極が暗かったり、3
Vになるべき電極パターンが明るかったりするのを検出
することにより、そのデバイスの欠陥を検出するように
した。
【0019】また他の実施の形態は、図のフィルター1
4には前記条件より数10V高い電圧を与え、試料から
の2次電子は全てこのフィルター面を通過する条件にす
る。試料のパターンには電圧を印加せず、試料面の凹凸
や材質の違いによる信号変化をS/N比良く検出し、パ
ターンの線幅測定を行う事が出来る。この場合は減速電
界が対物レンズと試料面に印加されている方が好都合で
ある。
4には前記条件より数10V高い電圧を与え、試料から
の2次電子は全てこのフィルター面を通過する条件にす
る。試料のパターンには電圧を印加せず、試料面の凹凸
や材質の違いによる信号変化をS/N比良く検出し、パ
ターンの線幅測定を行う事が出来る。この場合は減速電
界が対物レンズと試料面に印加されている方が好都合で
ある。
【0020】以下、本発明に係る半導体デバイスの製造
方法の実施の形態の例を説明する。図3は、本発明の半
導体デバイス製造方法の一例を示すフローチャートであ
る。この例の製造工程は以下の各主工程を含む。 1 ウエーハを製造するウエーハ製造工程 2 露光に使用するマスクを製作するマスク製造工程 3 ウエーハに必要な加工処理を行うウエーハプロセッ
シング工程 4 ウエーハ上に形成されたチップを1個ずつ切り出
し、動作可能ならしめるチップ組立工程 5 できたチップを本発明のストロボSEM等で検査す
るチップ検査工程なお、それぞれの工程はさらにいくつ
かのサブ工程からなっている。
方法の実施の形態の例を説明する。図3は、本発明の半
導体デバイス製造方法の一例を示すフローチャートであ
る。この例の製造工程は以下の各主工程を含む。 1 ウエーハを製造するウエーハ製造工程 2 露光に使用するマスクを製作するマスク製造工程 3 ウエーハに必要な加工処理を行うウエーハプロセッ
シング工程 4 ウエーハ上に形成されたチップを1個ずつ切り出
し、動作可能ならしめるチップ組立工程 5 できたチップを本発明のストロボSEM等で検査す
るチップ検査工程なお、それぞれの工程はさらにいくつ
かのサブ工程からなっている。
【0021】これらの主工程の中で、半導体デバイスの
性能に決定的な影響を及ぼす主工程がウエハプロセッシ
ング工程である。この工程では、設計された回路パター
ンをウエハ上に順次積層し、メモリやMPUとして動作
するチップを多数形成する。このウエハプロセッシング
工程は以下の各工程を含む。 1 CVDやスパッタリング等を用い、誘電体薄膜や金
属薄膜等を形成する薄膜形成工程 2 ウエハ基板等を酸化する酸化工程 3 酸化膜やウエハ基板等を選択的に加工するためのリ
ソグラフィー工程 4 ドライエッチング技術を用いるエッチング工程 5 不純物をドープするイオン注入工程 6 加工中のウエハ基板を検査する検査工程 なお、ウエハプロセッシング工程は必要な層数だけ繰り
返し行い、設計通り動作する半導体デバイスを製造す
る。
性能に決定的な影響を及ぼす主工程がウエハプロセッシ
ング工程である。この工程では、設計された回路パター
ンをウエハ上に順次積層し、メモリやMPUとして動作
するチップを多数形成する。このウエハプロセッシング
工程は以下の各工程を含む。 1 CVDやスパッタリング等を用い、誘電体薄膜や金
属薄膜等を形成する薄膜形成工程 2 ウエハ基板等を酸化する酸化工程 3 酸化膜やウエハ基板等を選択的に加工するためのリ
ソグラフィー工程 4 ドライエッチング技術を用いるエッチング工程 5 不純物をドープするイオン注入工程 6 加工中のウエハ基板を検査する検査工程 なお、ウエハプロセッシング工程は必要な層数だけ繰り
返し行い、設計通り動作する半導体デバイスを製造す
る。
【0022】上記6の検査工程に本発明に係る電子線装
置を用いると、微細なパターンを有する半導体デバイス
でも、スループットよく検査ができるので、全数検査も
場合により可能となり、製品の歩留まり向上、欠陥製品
の出荷防止が可能となる。
置を用いると、微細なパターンを有する半導体デバイス
でも、スループットよく検査ができるので、全数検査も
場合により可能となり、製品の歩留まり向上、欠陥製品
の出荷防止が可能となる。
【0023】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば軸対称形状のフィルターを利用できるので1次電
子線に補正困難な収差を生じさせないので電子線を細く
絞れ、高解像度の測定が可能になる。また、減速電界中
でも使用可能であるから、1次電子線の収差そのものも
大幅に減少できる。さらに、本発明のフィルターを持つ
光学系を静電レンズ、静電偏向器で製作し、小口径と
し、この光学系を多数並べれば、高スループットの測定
・検査が可能である。
よれば軸対称形状のフィルターを利用できるので1次電
子線に補正困難な収差を生じさせないので電子線を細く
絞れ、高解像度の測定が可能になる。また、減速電界中
でも使用可能であるから、1次電子線の収差そのものも
大幅に減少できる。さらに、本発明のフィルターを持つ
光学系を静電レンズ、静電偏向器で製作し、小口径と
し、この光学系を多数並べれば、高スループットの測定
・検査が可能である。
【図1】本発明のフィルターを組み込んだ電子線装置の
実施の形態例のシステムの構成断面図である。2次電子
検出系以外は軸対称構造である。
実施の形態例のシステムの構成断面図である。2次電子
検出系以外は軸対称構造である。
【図2】本発明のフィルターで電位コントラストが得ら
れる事を示す説明図である。
れる事を示す説明図である。
【図3】本発明の電子線装置を用いたデバイス製造方法
のプロセスのフローチャートである。
のプロセスのフローチャートである。
1: カソード 2: 電子銃 3: ブランキング偏向器 4: コンデ
ンサレンズ 5: ブランキング開口 6: 走査偏
向器1 7: ライトガイド 8: シンチ
レータ 9: 2次電子収集電極 10: ExB
フィルター 11: 走査偏向器2 12: 対物
レンズ 13: 減速電界電極 14: 軸対
称フィルター 15: 試料 21: 2次電子予想軌道 22: 等電
位線
ンサレンズ 5: ブランキング開口 6: 走査偏
向器1 7: ライトガイド 8: シンチ
レータ 9: 2次電子収集電極 10: ExB
フィルター 11: 走査偏向器2 12: 対物
レンズ 13: 減速電界電極 14: 軸対
称フィルター 15: 試料 21: 2次電子予想軌道 22: 等電
位線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/66 H01L 21/66 J
Claims (5)
- 【請求項1】 荷電粒子線源、2次電子検出器、対物レ
ンズ、試料面を有し、上記2次電子検出器と試料面間に
軸対称の電極を設け、該電極に与える電圧を調整し、試
料と2次電子検出器間の特定の場所での軸上ポテンシャ
ルを調整することによって、試料から放出された2次電
子の通過、不通過を選択可能にする事を特徴とするフィ
ルター。 - 【請求項2】 請求項1に於いて、上記対物レンズと試
料面間には減速電界が形成されていて、上記電極は対物
レンズと試料面間に設けられている事を特徴とするフィ
ルター。 - 【請求項3】 請求項1又は2に於いて、さらに走査用
偏向器、ブランキング偏向器、ブランキング開口を有
し、試料上にパルス状の電子線を入射させ試料上の微小
領域の電圧を高時間分解能で測定する事を特徴とする電
子線装置。 - 【請求項4】 請求項3に於いて、上記走査用偏向器に
与える電圧あるいは電流に依存して上記軸対称の電極に
与える電圧あるいは、信号レベルに乗せるオフセット値
をダイナミックに変化させる事を特徴とする電子線装
置。 - 【請求項5】 請求項2、3、又は4に記載された装置
を用いてデバイス製造プロセス途中あるいは完成後の状
態を測定する事を特徴とするデバイス製造方法。
Priority Applications (2)
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---|---|---|---|
JP2000135249A JP2001283763A (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | フィルター、電子線装置及びこれらの装置を用いたデバイス製造方法 |
US09/818,226 US20010025929A1 (en) | 2000-03-31 | 2001-03-28 | Secondary electron filtering method, defect detection method and device manufacturing method using the same method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000135249A JP2001283763A (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | フィルター、電子線装置及びこれらの装置を用いたデバイス製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2001283763A true JP2001283763A (ja) | 2001-10-12 |
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ID=18643362
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2000135249A Withdrawn JP2001283763A (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | フィルター、電子線装置及びこれらの装置を用いたデバイス製造方法 |
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JP (1) | JP2001283763A (ja) |
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DE10317894B9 (de) * | 2003-04-17 | 2007-03-22 | Leo Elektronenmikroskopie Gmbh | Fokussiersystem für geladene Teilchen, Elektronenmikroskopiesystem und Elektronenmikroskopieverfahren |
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2000
- 2000-03-31 JP JP2000135249A patent/JP2001283763A/ja not_active Withdrawn
-
2001
- 2001-03-28 US US09/818,226 patent/US20010025929A1/en not_active Abandoned
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