JP2007128893A - 粒子光学装置における色収差の補正用の補正器 - Google Patents

Abstract

【課題】粒子光学装置における色収差を補正するための補正器に関する発明を提供する。
【解決手段】本発明は、ＳＥＭ又はＴＥＭに使用されるもののような、粒子レンズにおける色収差の補正用の補正器を記載する。このような補正器の電力供給における安定性の要求を減少させるために、粒子ビームがその補正器を通過する際のエネルギーは、そのビームが補正されるレンズを通過する際のエネルギーよりも低いものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、荷電粒子のビームを集束させるために配置された粒子光学装置であって、
− そのビームを発生させるための粒子源、
− そのビームを集束させるための粒子光学レンズ、及び
− そのレンズに生じる色のレンズの誤差を補正するための補正器
が提供された、粒子光学装置に関する。

このような装置に用いる補正器は、特許文献１から知られる。

このような装置は、とりわけ、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）、ＳＴＥＭ（走査型透過電子顕微鏡）、ＦＩＢ（集束イオンビーム装置）、及び（イオンビーム及び電子ビームの両方が使用される）デュアルビーム顕微鏡の用語によって知られる。

このような装置は、現今では、とりわけ、生物学的な試料を検査する際に、及び、半導体から取得された被検物を検査する際に、使用される。

一般には、試料を、集束した粒子ビームで、又は、集束しない粒子ビームで、照射することができる。例えば、ＳＥＭ、ＳＴＥＭ、及びＦＩＢにおいて生じるように、試料にわたってラスターされる集束したイオンビームで試料を照射する際に、例えば、その試料において励起された、二次粒子及び放射を検出することのような、様々な様式で、情報を、得ることができる。また、その試料の表面を、堆積又はエッチング（“ミリング”）によって、変更することができる。集束しないビーム、通常は平行なビームで試料を照射する際に、情報を、その試料を通過する粒子から得ることができる。このような情報は、それら粒子におけるエネルギー損失、粒子の散乱（偏向）、などを含むこともある。

このような装置において、荷電粒子のビームは、一般的に、粒子源によって放出されると共に、電場によって所望のエネルギーまで加速される。そのビームは、続いて、例えば、粒子光学レンズ及び粒子光学偏向器の助けを借りて、巧みに操作されるが、その後にそのビームは、その試料を照明する。その試料の照明は、例えば、平行な入射ビームで生じることができるが、しかしまた、点状の像を形成することは、可能である。両方の例において、レンズの誤差が、そのビームの形態を、可能な限り乱さないことは、重要なことである。

粒子光学レンズの動作は、荷電粒子が、電場及び／又は磁場によって偏向させられるという現象に頼るものである。現今において使用される粒子光学レンズの大多数においては、そのレンズの磁場及び／又は電場は、軸−そのレンズの光軸のまわりの回転対称性を証明する。

色収差は、そのレンズが、一般に、異なるエネルギーを備えた粒子についての異なるレンズの作用を証明するという事実によって引き起こされる。電子源のような粒子源が、一般に、若干の異なるエネルギーを備えた粒子を放出すると共にそれら粒子が時間内に完全には一定なものではない（電）場によって加速されるので、そのレンズに入射する粒子のビームは、とりわけ、ある一定のエネルギーの広がりΔφ及び公称の粒子エネルギーφによって特徴付けられることになると共に、その結果として、必ずしも全ての粒子が、レンズによって同じ場所に集束されるのではないことになる。

上で言及したレンズの誤差の効果を最小にするためには、補正器を使用することができる。

当業者に知られるように、粒子光学レンズのレンズ誤差を、そのビームに、双極場、四重極場、六重極場、及び八重極場のような複数の磁気の及び／又は電気の多重極場並びにもしかするとまた回転対称的なレンズの場をかけるによって、補正することができる。

特許文献１に記載された知られた補正器は、ＳＥＭ又はＴＥＭの一部であることができるが、それによって、電子ビームの形態における荷電粒子のビームが、所望のエネルギーまで加速されると共に、その後に、このエネルギーを備えたビームは、その知られた補正器及びそのレンズを通り抜ける。

その知られた文献から、どんなエネルギーでそのビームがその補正器を通り抜けるのかを、導出することはできない。

とりわけ、非特許文献１から知られるように、色の誤差の補正に必要な多重極素子の電力供給に提起される要求は、非常に高いものである。２００ｋＶの公称のビームエネルギーを備えたＴＥＭについては、０．１ｐｐｍ（１０^−７）の安定器が、参照される。これが、達成可能なものであるとはいえ、それは、技術的に可能なものであるものの境界にある。この事情においては、２００ｋＶのビームについて補正器に必要な電場を発生させるために用いられる電圧が、しばしば、総計一ｋＶ以上に達することを思い出さなければならない。これは、このような安定器を達成することを、付加的に困難なものにする。これは、このような電圧では、クリープ電流、漏洩電流、及び、弧絡電流が生じるためであるが、それらは、その安定性に不都合に影響を及ぼし得る。

特許文献１：米国特許出願公開第２００４／００３６０３０Ａ１号明細書
非特許文献１：“Ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ Ｃｈｒｏｍａｔｉｃ Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ”，Ｂ．Ｋａｂｉｕｓ＆Ｄ．Ｊ．Ｍｉｌｌｅｒ，３^ｒｄ ＴＥＡＭ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ，Ｓａｎ Ａｎｔｏｎｉｏ，Ａｕｇｕｓｔ ８，２００３，ｐａｇｅ ４０（ｈｔｔｐ：／／ｎｃｅｍ．ｌｂｌ．ｇｏｖ／ＴＥＡＭ３％２０ｗｋｓｈｐ％２０ｒｐｔ．ｐｄｆ）

本発明は、色のレンズの誤差の補正用の補正器を提供することを目的とすると共に、それによって、あまり厳重でない要求が、その補正器の多重極素子及び回転対称的なレンズについての電力供給の安定性に提起される。

このために、本発明に従った装置は、そのビームがそのレンズを通り抜ける際のエネルギーよりも低いエネルギーで、そのビームが、少なくとも、その補正器の一部分を通り抜けるような様式で、それが、具体化されるという点で、特徴づけられる。

本発明は、色の誤差を補正する補正器が、通常、その補正器におけるビームが、補正されるレンズにおけるのと同じエネルギーを有するような様式で、構築されるとはいえ、これは、必ずしも必要なことではないという洞察に基づいたものである。そのレンズにおけるものよりも低いものであるように補正器におけるビームのエネルギーを選ぶことによって、それは、その補正器の電力供給の安定性が、あまり重大ではないものになることを露見させる。（例えば、回転対称的なレンズ及び加速場からなる）適切な伝達光学部品を使用して、その補正器とそのレンズとの間のビームを、そのビームが、その補正器におけるポテンシャルと異なるポテンシャルで、そのレンズを通り抜けるような様式で、加速することができる。

普通に言えば、そのレンズは、その補正されたレンズの作用が要求される場所とその補正器との間に位置を定められることは、たとえこれが、必要なことではないとしても、述べられるべきである。そして、（その粒子源とその試料との間に位置させられる）対物レンズについては、その補正器は、そのレンズの源側に位置させられる；そして、投射レンズ（それによって、その試料が、その投射レンズとその粒子源との間に位置させられる）については、その補正器は、そのレンズよりもその粒子源からより遠くに、位置させられる。

（このような補正器をどのように具体化することができるのかを示唆することがないにもかかわらず）このような補正器の実現が、専門家によって提案されてきたが、しかし、非実用的なものであるとして直接的な拒絶に遭遇してきたことは、述べられるべきである：ＴＥＡＭ ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｒｅｐｏｒｔ，Ｊｕｌｙ ２０００，ｐａｇｅ ２１（ｈｔｔｐ：／／ｎｃｅｍ．ｌｂｌ．ｇｏｖ／ｔｅａｍ／ＴＥＡＭ％２０Ｒｅｐｏｒｔ％２０２０００．ｐｄｆ）で述べたような、Ｐｒｏｆ．Ａ．Ｅａｄｅｓによる質問に対するＤｒ．Ｈａｉｄｅｒによる回答を参照のこと。このような様式で補正器を具体化する可能性のこのような言及及びそれの迅速な拒絶は、当業者にとっては、当業者が技術的な教示を分析することを抑止するであろう、且つ、それに応じて、当業者が前述のものを実現することを可能とする刊行物として見ることができない、見出された決定である。

［本発明の理論的な背景のさらなる解明］
本発明を、ＳＴＥＭ（走査型透過電子顕微鏡）に適用されるもののような、プローブを形成する系における補正器、伝達光学部品、及びレンズの組み合わせで行われた一般的な近軸の計算に基づいて、説明することにする。このような系は、図１に示される。そのレンズが、おおよそ平行なビームによって照明されることは、これが、必ずしも必要なことではないとはいえ、仮定されることである。

そのビームを、その軸に平行に伝播する、光線で構成されるものとみなすことができる。各々の光線は、

によって記述されるが、それによって、その光軸に沿った位置ｚで、ｒは、その光線からその光軸までの距離であると共に、ｒ’は、その光線がその光軸となす角度である。

色収差無しの（薄い）レンズの効果は、

によって、記述されると共に、それによって、ｆは、そのレンズの焦点距離である。式［１］における一次近似の軸上の色収差の効果の導入は、

与えるが、それによって、Ｃ_Ｃは、そのレンズの軸上の色収差計数であり、Δφは、そのビームにおけるエネルギーの広がりであり、且つ、φ_ｌｅｎｓは、そのレンズにおけるそのビームのエネルギーである。

補正器の挙動のより一般的な記述を与える前に、単純な補正器を、すなわち、
いわゆる、１の望遠の倍率を備えた一直線の照準した補正器（straight-sighted corrector）を、最初に記載することにする。このような補正器は、補正されるレンズと一緒に、図１に描かれる。

一直線の照準した補正器の場合には、その補正器の軸に平行に入射する光線（即ち、ｒ’_ｉｎ＝０）は、また、その補正器の軸に平行に現れる（ｒ’_ｏｕｔ＝０）ことになる。１の倍率は、この光線が、それがその補正器に入ったのと同じ高さ（即ち、ｒ_ｏｕｔ＝ｒ_ｉｎ）で、その補正器から現れることになることを意味する。その補正器の軸に平行な補正器に入射する光線について、その現れ出る光線は、

によって記述されると共に、それによって、
・Ｋ_ｃｏｒｒは、その補正器の強さを示唆する（それによって、Ｋ_ｃｏｒｒ＞０）。及び
・ａは、基準から逸脱したエネルギーを有する光線が、基準から逸脱した高さで検出器から現れることになる効果−いわゆる色の倍率の誤差−を示唆する。

しばしば、その補正器は、色の倍率の誤差が生じないと共にまたそれに付随の他の誤差のいずれもないように、ａが０に等しいような様式で、設計されることになる。

今どんな高さで及びどんな角度でその光線がそのレンズに入射するものであるかを見るために、その補正器とそのレンズとの間の空間−いわゆるドリフト空間−の効果は、

で計算されるが、それによって、

であると共に

は、そのドリフト空間の伝達行列である。

そのレンズの像平面は、このレンズの後部の焦平面に等しいものであると共に、このように、そのレンズの後部における距離ｆにある。その像平面における光線の高さは、そのレンズに入射するビームのベクトルに、式［２］で与えられたレンズの伝達行列及び長さｆを備えたドリフト空間の伝達行列を乗算することによって、得られる。

式［５］に式［４］を代入することは、そのレンズの像平面におけるそのビームの高さを、

にする。

Δφ／φ_ｌｅｎｓにおける一次近似よりも高い項が、無視されるとき、これは、そのレンズの像平面における高さの点では、

を生ずる。

補正された像の場合には、その像平面におけるこの高さは、０に等しいものであるべきであると共に、これは、その補正器の強さについての条件：

を生ずる。

より一般的な解明を、今、重ねて１の望遠の倍率を備えた一直線の照準した補正器の場合において、与えることにするが、その解明を、上述した単純な補正器に属する計算から以下に続く方式：
− 倍率Ｍを備えた伝達光学部品が、その補正器とそのレンズとの間に位置させられる；
− これらの伝達光学部品が、特に、そのビームのエネルギーを変化させる；
− その補正器におけるそれら粒子のエネルギーが、このように、そのレンズにおけるそれら粒子のエネルギーに等しくないものである；
− その補正器の電力供給における不安定性の効果が、計算される
ことで区別することができる。

その補正器における不安定性の影響は、その補正器を形成する多重極のパワーを変動させる形態で、それ自体を明示する。（磁場を発生させるための）電流及び（電場を発生させるための）電圧における揺らぎの結果として、そのビームは、わずかに偏向させられることになる。

当業者に知られるように、双極場は、一つの方向における偏向を与えることになる、四重極場は、そのビームが入射する際の高さに線形従属なものである偏向を与えることになる、など。それに応じて、付加的な偏向を起こすものである、その補正器の電力供給における安定性の影響を、式［３］：

において考慮に入れることができると共に、ここでは、Ｎ＝Ｎ_２＋Ｎ_４ｒ_０＋Ｎ_６ｒ_０ ^２＋…であり、それによってＮ_２は、双極場の効果を記述する、Ｎ_４は、四重極場の効果を記述する、など。

多重極場の効果が、その軸に垂直な各々の方向において必ずしも均等に強いものではないこと、及び、変数ｒの使用が、厳密に言えば、不正確なものであることは、述べられるべきである。しかしながら、他の要素（レンズ、ドリフト空間）として見ることは、回転対称的なものであるが、変数ｒを、その軸に垂直な方向と関連させられるものであるように、予見することができると共に、それによって、Ｎの効果は、最も大きいものである。

当業者に知られるように、いわゆる伝達光学部品を集合的に形成するレンズは、しばしば、その補正器とそのレンズとの間に位置させられる。これらの伝達光学部品の目的は、その補正器から現れるビームを取得することであると共に、そのレンズに適切な様式でそれを差し出すことである。このような適切な様式は、例えば、その補正器に入る光線の全ての粒子が、それらのエネルギーにかかわらず、そのレンズの主平面で相互に出会うべきであることを必然的に伴うこともある。加えて、その伝達光学部品は、幾何学的な倍率Ｍによって特徴づけられる。その補正器におけるビームのエネルギーφ_ｃｏｒｒとして見ることは、補正されるものであるビームのエネルギーφ_ｌｅｎｓとは異なるが、加速（又は減速）が、その補正器とそのレンズとの間に生じることになる。この加速は、その伝達光学部品において生じることが、仮定される。その伝達光学部品の伝達行列は、

によって与えられる。

当然のこととして、その伝達行列の行列式は、Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ−Ｌａｇｒａｎｇｅの恒等式と一致して、

である。

値０を有する二つの係数が、この値を有する必要がないことは、述べられるべきである；しかしながら、当業者に知られるように、これは、平行入力／平行出力（parallel-in / parallel-out）の系について望ましいことであると共に、それによって、さらなる収差は、小さいものである。また、その伝達光学部品を、それらの伝達光学部品における色の誤差を無視することができるような方式で、どのように設計することができるかは、当業者に知られることである。

その補正器及び伝達光学部品の後に、

を得ると共に、そのレンズの像平面において、

を得るが、ここでは、式［１２^ａ］における第一の行列は、長さｆを備えたドリフト空間が後に続く薄いレンズについての行列である。

そのレンズの像平面における高さは、このように、

によって与えられる。

ｒを除去すると共にα＝−Ｍｒ_０／ｆを代入することは、その中で、αは、そのレンズの像側における開放角であるが、以下に続く

を与えると共に、それによって、項Ｎ_６及びより高次のものを無視してきた。

従って、

であるとすれば、そのレンズの色収差の補正は、起こる。

式［１４］における

には、この項が、程度を予測することができない不安定性の効果を与えると見ると、これによって、０の値が指定されることは、述べられるべきである。さらには、既に議論したように、この項の効果は、その軸に垂直な異なる方向においては、異なるものである。

式［１５］から、その伝達光学部品の倍率Ｍ：

を得る。

像平面ｒ_{ｉｍａｇｅ}における妨害場Ｎの結果としての位置を、以下に続く

のように、書き換えることができる。

これの全ては、そのレンズにおけるそのビームの一定のエネルギーφ_ｌｅｎｓ、そのレンズの一定の焦点距離ｆ及び色収差係数Ｃ_Ｃ、並びに、その補正器の一定の強さκ_ｃｏｒｒの場合には、φ_ｃｏｒｒ＜＜φ_ｌｅｎｓを選ぶことによって、妨害する偏向場（＝Ｎ_２）を影響は、（φ_ｃｏｒｒ／φ_ｌｅｎｓ）^３／４の因子より小さいものであると共に（一定の開放角αについて）妨害する四重極場（＝Ｎ_４）の効果は、φ_ｃｏｒｒ／φ_ｌｅｎｓの因子より小さいものであるという洞察に至る。これの結果として、多重極素子の電力供給の安定性に提起された要求を、減少させる。

付随の利点は、その補正器の一定の強さκ_ｃｏｒｒについて、要求された励起は、より小さいものであることである。これは、一定の励起（即ち、その粒子ビームにおける一定の効果）については、磁場を発生させるために要求された電流が、

の因子より低いものであると共に電場を発生させるために要求された電圧が、φ_ｃｏｒｒ／φ_ｌｅｎｓの因子より低いものであるためである。より低い電流及びより低い電圧の結果として、その補正器のより小型の設計を、実現することができる。

別の付随の利点は、その伝達光学部品の倍率Ｍが、（φ_ｌｅｎｓ／φ_ｃｏｒｒ）^１／４の因子より大きいものであることである。その結果として、与えられた開放角αについて、その補正器におけるそのビームの直径は、より小さいものであると共に、それの結果として、その像平面におけるその補正器の望ましくない収差が、あまり顕著でないものになる。

［本発明の実施形態］
以下に続くものにおいて、本発明に従った装置の実施形態が、解明される。

本発明に従った装置の実施形態において、そのビームは、そのレンズを通り抜ける際のものよりも低いエネルギーで、少なくとも、その補正器の一部分を通り抜ける。

前述の議論から、その電力供給の安定性の点で、所望の利点、すなわち、あまり厳密なものでない要求を満足することが、達成されることは、明らかなことであると思われる。

本発明に従った装置のさらなる実施形態においては、そのレンズは、その補正器と色補正された平面との間に位置させられる。

この実施形態は、対物レンズ又は投射レンズの場合において通常に使用される状況を記述すると共に、それによって、試料は、色補正された平面に位置させられる。

本発明に従った装置のなおさらなる実施形態においては、伝達光学部品は、その補正器とそのレンズとの間に位置させられる。

その補正器の中へ伝達光学部品を統合することが、可能なことであると共に、それによって、その補正器に必要な部分のいくつかが、そのレンズにおけるそのビームのエネルギーよりも低いエネルギーで通り抜けられると共にいくつかが、そのレンズにおけるものに等しいエネルギーで通り抜けられるとはいえ、その補正器の全ての部分が、より低いエネルギーで通り抜けられるとすれば、且つ、その後に、そのビームがそのレンズを通り抜ける際のエネルギーまでそのビームが、加速されるのみであるとすれば、大部分の利点は、それら自体を明示するのみである。

そのレンズの色収差及び球面収差を補正することができるように、そのレンズの球面収差についての補正器を、例えば、その伝達光学部品の後に置くことができることは、述べられるべきである。

本発明に従った装置のさらに別の実施形態においては、その伝達光学部品の倍率は、調節可能なものである。

しばしば、その補正器におけるエネルギーに対するそのレンズにおけるエネルギーの比は、固定された比ではない：そのレンズにおけるエネルギーは、その試料が照射される際のエネルギーに等しいものであると共に、異なる試料の構成及び／又は分析技術のような、異なる用途については、異なるエネルギーが、用いられる。この比が、変化するとすれば、その補正器への電力が、過剰に変えられる必要がないように、その伝達光学部品の倍率を変化させることは、望ましいことであり得る−式［１６］を参照のこと。

本発明に従った装置のなおさらなる実施形態においては、その伝達光学部品の源側での粒子のエネルギーは、継続的に、そのレンズの側でのものよりも低いものである。

例えば、数ｋｅＶのエネルギーから例えば、３００ｋｅＶのエネルギーまで、ビームを加速するために、相対的に高価な加速器が、必要である。類似の加速器は、例えば、３００ｋｅＶから数ｋｅＶまでビームを遅延させるために、必要である。実質的な節約を、例えば３００ｋｅＶのエネルギーまでそのビームを最初に加速すると共に、その後にそのビームを、それがその補正器に入射する前に、それのエネルギーの一部分まで遅延させること、及び、その後にそのビームを再度加速すること（それは、三個の加速器を必要とする）によってではなく、代わりに、一個の加速器のみが必要であるように、そのビームを、これがその補正器を通り抜けてしまった後に、加速することのみによって、実現することができる。

付随の利点は、加速器が、ある実質的な長さの空間を占有するので、これは、また、より小型の設計、例えば、三個の加速器と適合させられる装置よりも実質的により小さい高さを備えた装置に至ることになることである。

本発明に従った装置のさらに別の実施形態においては、そのビームがその補正器を通り抜ける際のエネルギーは、そのビームがそのレンズを通り抜ける際のエネルギーに独立なものである。

そのビームがその粒子源から現れる際のエネルギーは、しばしば、一定のエネルギーである。そのビームがその補正器を通り抜ける際のエネルギーを、例えば、そのビームがその粒子源から現れる際のエネルギーに、等しいものであるように選ぶことによって、このエネルギーは、また、一定であることになる。この様式においては、その補正器を、一つの特定のエネルギーについて最適化することができるが、それは、より安い及びより小型の設計を可能にする。

本発明に従った装置のさらなる実施形態においては、そのビームは、そのビームがそのレンズを通り抜ける際のエネルギーの半分よりも少ないエネルギーで、その補正器を通り抜ける。

今、本発明を、図に基づいて、解明することにする。

図１は、補正器及びレンズを概略的に描く。

レンズ１００は、光軸１０２及び焦点１１４を有する。光軸１０２は、また、補正器１０６の光軸である。補正器１０６は、電気双極子及び／又は磁気双極子、四重極子などのような、複数の多重極子を含むと共に、また、回転対称的なレンズを含むことができる。ビーム１０４は、その図面の左手側における描かれてない粒子源から現れると共に、補正器１０６に入射するものである。補正器１０６は、ビーム１０４を、数個の成分ビーム１０８、１１０、及び１１２に分割することになると共に、それによって、各々の成分ビームにおける粒子は、異なるエネルギーを有する。成分ビーム１０８における粒子は、例えば、公称のエネルギーを、成分ビーム１１０におけるものは、公称のエネルギーよりも低いエネルギーを、及び、成分ビーム１１２におけるものは、公称のエネルギーよりも高いエネルギーを、有する。レンズ１００のレンズ作用が、（結局、より高いエネルギーを有する）成分ビーム１１２についてのものよりも、成分ビーム１１０については、より強いものであるので、それら異なる成分ビームは、それらビームにおける粒子のエネルギーにかかわらず、そのレンズの焦点に結像させられることになる。

図２は、補正器及びレンズを、その補正器とそのレンズとの間の伝達光学部品と共に、概略的に描く。

図２を、図１の結果として生まれてきたものとみなすことができると共に、それによって、伝達光学部品１１６が、補正器１０６とレンズ１００との間に置かれる。これらの伝達光学部品は、一般的に、レンズを含むと共に、それら（成分）ビームにおける粒子を、それらがそのレンズを通り抜ける際のエネルギーまで加速する加速器をもまた含むことができる。それら伝達光学部品は、これによって、それら成分ビームがそのレンズの主平面における互いに交差するような様式で、構築される。結果として、色消しの平面の代わりに、それの側に色消しの空間があると共に、それは、より大きい柔軟性を提示する。

図３は、本発明に従ったＴＥＭを概略的に描く。このＴＥＭ３００において、電子源３０４の形態における粒子源は、電子のビームを生成させると共に、それらは、光軸３０２に沿って伝播する。それら電子は、例えば３ｋｅＶの、相対的に低いエネルギーを伴って、電子源３０４から現れる。集光系３０６は、調節可能な倍率で、その電子源の像を形成すると共に、その後に、それら電子は、補正器３０８に入射する。このような集光系は、典型的には、二個以上の回転対称的なレンズからなる。以前に説明したように、補正器３０８においては、そのビームは、異なる成分ビームへと分割されるが、各々は、異なるエネルギーを有する。これらの成分ビームにおける電子は、続いて、伝達光学部品３１０において、例えば、公称で３００ｋｅＶのエネルギーまで加速されると共に、対物レンズ３１２に入射する。この対物レンズは、異なる成分ビームにおける全ての電子を、このレンズの焦点に、結像させるが、そこには、試料３１４が、位置させられる。

そのビームにおける電子の一部分は、試料３１４を通過することになると共に、例えば、この通過の結果としての位相のシフト及び／又はエネルギーの損失を証明することもある。これらの電子は、一個以上のレンズの拡大配置からなる、結像系３１８によって、蛍光スクリーン３２０に、結像させられると共に、そこでは、それら入射する電子が、光を生成させる。この光３２２を、肉眼で、又は、例えば、ＣＣＤカメラ３２４の助けを借りて、点検することができる。

拡大セット３１８は、また、その投射レンズの収差を補正する、補正器をも含むことができることは、述べられるべきである。

図４は、本発明に従ったＳＥＭを概略的に描く。このＳＥＭ４００において、電子源４０４の形態における粒子源は、電子のビームを生成させるが、それらは、光軸４０２に沿って伝播する。それら電子は、例えば、３ｋｅＶの相対的に低いエネルギーを伴って、電子源４０４から現れる。集光系４０６は、調節可能な倍率で電子源の像を形成すると共に、その後に、それら電子は、補正器４０８に入射する。このような集光系は、典型的には、二個以上の回転対称的なレンズからなる。以前に説明したように、補正器４０８においては、そのビームは、異なる成分ビームへと分割されるが、各々は、異なるエネルギーを有する。これらの成分ビームにおける電子は、続いて、伝達光学部品４１０において、例えば、公称で３０ｋｅＶのエネルギーまで、加速されると共に、対物レンズ４１２に入射する。この対物レンズは、それら異なる成分ビームにおける全ての電子を、このレンズの焦点に、結像させるが、そこには、試料４１４が、位置させられる。この試料は、可動の試料保持具４３２に搭載される。この様式では、関心のある試料の部分を、その光軸の間近に位置決めすることができる。

対物レンズ４１２と伝達光学部品４１０との間には、そのビームを、これが、その試料にわたってラスターされる（“走査される”）ような様式で、偏向させる、偏向ユニット４３０が、置かれる。このラスタリングは、制御ユニット４３８の制御の下で生じる。この様式において、（位置−依存性の）情報が、例えば、二次電子及びＸ線の放射の形態で生成させられると共に、それは、検出器４３４及び４３６の助けを借りて検出される。これらの検出器４３４及び４３６からの信号は、制御ユニット４３８へ伝えられると共に、それは、これらの信号の助けを借りて、続いて、モニター４４０に結像させられる像を構築する。

図４における電子源が、イオン源によって、取って替わられるとすれば、本発明に従ったＦＩＢ装置の動作が、記述されることになることは、述べられるべきである。

図１は、補正器及びレンズを概略的に描く。 図２は、補正器及びレンズを、その補正器とそのレンズとの間の伝達光学部品と共に、概略的に描く。 図３は、本発明に従ったＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）を概略的に描く。 図４は、本発明に従ったＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を概略的に描く。

符号の説明

１００ レンズ
１０２，３０２，４０２ 光軸
１０４ ビーム
１０６，３０８，４０８ 補正器
１０８，１１０，１１２ 成分ビーム
１１４ 焦点
１１６，３１０，４１０ 伝達光学部品
３００ ＴＥＭ
３０４，４０４ 電子源
３０６，４０６ 集光系
３１２，４１２ 対物レンズ
３１４，４１４ 試料
３１８ 結像系
３２０ 蛍光スクリーン
３２２ 光
３２４ ＣＣＤカメラ
４００ ＳＥＭ
４３０ 偏向ユニット
４３２ 試料保持具
４３４，４３６ 検出器
４３８ 制御ユニット
４４０ モニター

Claims (7)

1. 荷電粒子のビームを集束させるために配置された粒子光学装置であって、
   該ビームを発生させるための粒子源、
   該ビームを集束させるための粒子光学レンズ、及び
   該レンズに生じる色のレンズの誤差を補正するための補正器
   が提供された、粒子光学装置において、
   該ビームは、該ビームが該レンズを通り抜ける際のエネルギーよりも低いエネルギーで、少なくとも、該補正器の一部分を通り抜けることを特徴とする、粒子光学装置。
2. 前記レンズは、前記補正器と色補正された平面との間に位置させられる、請求項１に記載の粒子光学装置。
3. 伝達光学部品が、前記補正器と前記レンズとの間に位置させられる、請求項１又は２に記載の粒子光学装置。
4. 前記伝達光学部品の倍率は、調節可能なものである、請求項３に記載の粒子光学装置。
5. 前記伝達光学部品の源側での前記粒子のエネルギーは、継続的に、他方の側でのものよりも低いものである、請求項３又は４に記載の粒子光学装置。
6. 前記ビームが少なくとも前記補正器の一部分を通り抜ける際のエネルギーは、前記ビームが前記レンズを通り抜ける際のエネルギーに独立なものである、請求項５に記載の粒子光学装置。
7. 前記ビームは、前記ビームが前記レンズを通り抜ける際のエネルギーの半分よりも少ないエネルギーで、少なくとも、前記補正器の一部分を通り抜ける、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の粒子光学装置。

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