JP3269575B2 - 鏡補正器を有する、荷電素粒子ビーム用結像系 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビーム路に配置された
偏向器と該偏向器の後方に配置された静電鏡とを有す
る、例えば粒子ビーム顕微鏡での荷電素粒子ビーム用結
像系であって、前記偏向器は、第１の領域では第１の対
称平面に対して対称であり、少なくとも第２の領域では
第２の対称平面に対して対称である、荷電素粒子ビーム
用結像系に関する。

【０００２】

【従来の技術】色収差に関して補正されたイオンまたは
電子光学結像系の製造は、光学系と比較して複雑であ
る。というのは結像のために使用される磁気円形レンズ
が常に正の色誤差を有しているからである。従いこのよ
うな結像系を複数のレンズの直列回路により補正するこ
とは不可能である。

【０００３】Ｏｐｔｉｋ、８５巻、１９頁、１９９０年
から、電子光学系の開口誤差を２つの磁気的ダブレット
系と各ダブレットに続く６極素子により補正することが
公知である。なるほど基本的には８極素子とコンビネー
ション型電磁的４極素子により開口誤差と色誤差を同時
に補正することができる。しかし４極フィールドの安定
性と多極素子の調整に高い要求が課せられる。

【０００４】さらに色誤差および開口誤差を静電鏡を用
いて同時に補正することが公知である。というのは静電
鏡の色誤差および開口誤差は負であり得るからである。
相応する結像系は例えば、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐ
ｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，６７巻、６０２７、１９
９０年に記載されている。このような鏡補正機構に対し
てはビーム偏向器が必要である。この偏向器は対物レン
ズから到来する電子ビームを鏡へ偏向し、鏡で反射され
た電子ビームを観察ビーム路へ偏向する。磁気的ビーム
偏向器は通常それ自体、２次誤差の原因となる。という
のは磁気的ビーム偏向器は回転対称でないからである。
この付加的誤差を回避するために、引用された文献個所
には、偏向は中間像平面で行うべきことが提案されてい
る。全体としてここでは、それぞれ挿入接続されたリレ
ーレンズ装置を備えた３つの偏向器からなる系が必要で
ある。そのため結像系全体は非常に複雑で高価である。

【０００５】Ｏｐｔｉｋ、８７巻、１頁、１９９１年か
ら、請求項１の上位概念に記載したような鏡補正機構が
公知である。この鏡補正機構では、種々異なる磁界強度
の５つのセクタを備えた１つの９０°偏向器が設けられ
ている。偏向器の対称平面はそれぞれ同時に中間像平面
である。鏡自体は第２のカソードレンズの画像平面に配
置される。この第２のカソードレンズは偏向器の外部に
ある回折平面の後方に配置されている。ここでは電子ビ
ームが偏向器を２度通過した後に、偏向器の２次誤差が
残る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、請求
項１の上位概念に記載された結像系を改善して、簡単な
構成で色結像誤差を補正し得るように構成することであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によ
り、鏡が偏向器の２つの対称平面に対して共役関係に配
置されており、２つの対称平面は１：１の結像倍率で連
続して結像されるように構成して解決される。

【０００８】本発明の結像系では、鏡が２つの対称平面
を順次、１：１の結像倍率で結像し、同時に２つの対称
平面が鏡に結像される。従い、鏡に入射し、鏡から出射
する粒子軌道が鏡の光学軸に対して対称であり、偏向器
内では対称平面に対して対称または非対称に延在する。
そのため２次誤差および偏向器を２度通過した後の分散
が消失する。従って鏡の負の色誤差および開口誤差が残
るだけである。これらの誤差は、ビーム路中にある別の
要素、例えばレンズまたは多極素子の色誤差および開口
誤差により補償されるように調整することができる。従
いビーム偏向器は粒子ビームを、鏡への経路および鏡か
らの経路で、第２の平平面に対してそれぞれ量的に同じ
角度で偏向すればよい。

【０００９】鏡内の対称平面の結像のために、偏向器と
鏡の間に回転自在な磁気レンズ系を配置することができ
る。レンズ励起および鏡電圧の変化により、色誤差およ
び開口誤差も広い範囲で変化する。しかしとくに有利に
は、静電鏡レンズ系としても作用する電極装置を使用す
る。この電極装置は回折平面の近傍に配置された磁気的
６極素子を備えているようにする。このような静電レン
ズ系は回転自在であり、また色誤差と開口誤差が相互に
依存しないで調整可能である。

【００１０】偏向器の対称平面は、静電鏡レンズ組合せ
体または磁気レンズ系の光学軸を半分の偏向角で交差し
なければならない。

【００１１】有利には偏向器の対称平面は中間像平面ま
たは対物レンズの回折平面に共役する。

【００１２】本発明の結像系は、反射電子顕微鏡、透過
電子顕微鏡、ラスタ電子顕微鏡および制限的にイオンビ
ーム装置に有利に使用することができる。電子顕微鏡に
使用する場合は１００ｋＶ以下のエネルギ領域が特に有
利である。

【００１３】ビーム偏向器の偏向角は９０°であるべき
である。これにより光学軸が偏向器の前方と後方で垂直
に延在することができる。この手段は安定性の理由から
電子顕微鏡では通常のものである。

【００１４】磁界に対して垂直の平平面に、磁極片配置
の多数の対称性を備えたこのような偏向器は、照明の際
に照明ビーム路と観察ビーム路との分離にも同時に用い
ることができる。

【００１５】有利にはビーム偏向器は、粒子ビームの方
向分割のための外部磁界、少なくとも第２の磁界を形成
する。この場合磁界は次のように調整する。すなわち、
偏向器が同時に磁界レンズのように、ビーム路中にある
レンズの中間像平面をスティグマティックに入り混じっ
て結像するように調整する。

【００１６】同一方向であるが、大きさは異なり、その
対称平面が対物レンズの回折平面に共役するような２つ
の磁界を有する偏向器はラスタ電子顕微鏡にも適する。
このような２つのセグメントからなる偏向器は非常に簡
単である。偏向器を通過した後にまだ存在する偏向器の
分散誤差と鏡の画像誤差との相互作用に起因する、２段
および３段のコンビネーション誤差は軸方向ビームに対
しては消失し、従い無害である。

【００１７】（大きな画像野にわたり補正が所望される
ような）結像された系で結像誤差を補正するためには、
２つまたは３つの磁気的偏向場を有する、場合により付
加的に重畳された静電偏向フィールドを有する偏向器が
有利である。このような偏向器は確かに複雑であるが、
その代り各個別の通過毎に分散を無くすことができる。
通過に対して既に分散のない偏向器と静電鏡を用いるこ
とによって、対物レンズの色誤差および開口誤差を大き
な画像野にわたって、すなわち軸外のビームに対しても
補正することができる。画像野をさらに拡大することは
別のレンズを偏向器と鏡の間に挿入することによって得
られる。それにより偏向器と鏡の間では少なくとも３つ
のレンズが作用する。

【００１８】分散のない偏向器に対する特に有利な実施
例では内部磁界には別個のしかし大きさおよび方向的に
は同じである磁界が、外部磁界には外部磁界とは方向が
逆の磁界が重畳される。これらの磁界へは電子が各通過
の際に２度、入射および出射する。内部磁界はそれぞれ
近似的に外部磁界の２倍の強度である。

【００１９】外部磁界の入射および出射平面は光学軸に
対して垂直の平平面ないし平面を形成しなければならな
い。この平面は粒子ビームの横断平面に対して大きい。
なぜならそのようにしないと、縁部４極が発生し、これ
が往復する電子を種々異なるように偏向するからであ
る。その他に、縁部磁界の障害的影響が回避され、同一
平平面内にある同じ入射角の粒子路が、外部磁界で同じ
曲率半径の軌跡を描く。

【００２０】

【実施例】図１のラスタ電子顕微鏡は、クロスオーバ面
１を備えた電子源と、コンデンサレンズ２を有する。コ
ンデンサレンズはクロスオーバ平面１を光学軸４に沿っ
て結像する。この電子は第１の入射平面３ａにてビーム
偏向器３へ入射する。ビーム偏向器３は正方形の横断面
を有しており、外部磁極片３ｅおよび内部磁極片３ｆか
らなる。外部磁極片３ｅの間には外部磁界Ｂ１が、内部
磁極片３ｆ間には内部磁界Ｂ２が存在する。２つの磁界
は図平面に対して垂直に配列されている。外部磁界Ｂ１
は内部磁界Ｂ２よりも強力である。従い対角平面３ｇ，
３ｈは偏向器３の対称平面である。２つの磁界Ｂ１，Ｂ
２の大きさは、偏向器３が光学軸４を９０°だけ鏡５の
方向に偏向し、コンデンサレンズ２の後方中間像平面６
がスティグマティックに、鏡５と偏向器３との間の中間
像平面７に結像されるように調整されている。さらにコ
ンデンサレンズの中間像平面にはフィールドレンズ１３
が配置されている。このフィールドレンズはコンデンサ
レンズ２の後方回折平面１５を偏向器の対角平面３ｇに
結像する。

【００２１】レンズ系８ａ，８ｂは偏向器３の対角平面
３ｇを静電鏡５に結像する。鏡５とレンズ系８ａ，８ｂ
は共にオートコリメーションシステムとして作用し、対
角平面３ｇを対角平面３ｈに１：１の結像倍率で結像す
る。これにより鏡５に入射し出射する電子路はミラーア
ームの光学軸１１に対して対称となる。

【００２２】鏡はレンズ系８ａ，８ｂと共に回転対称で
あるから、これらは２次誤差の原因とはならず、回転対
称でない偏向器３の分散と２次誤差は、偏向器３でのビ
ーム路の対称性により２度の通過後に相殺される。

【００２３】偏向器の出射平面３ｃから電子は光学軸１
２に沿って出射する。この光学軸１２は偏向器３へ入射
する電子の光学軸４と同心である。偏向器３、レンズ系
８ａ，８ｂおよび鏡５から形成される系により、コンデ
ンサレンズ２の中間像平面６が中間像平面９に、結像倍
率１：１で結像される。対物レンズ１０はここに発生し
たクロスオーバ平面１の像を、中間拡大率Ｖで縮小して
対象物１６に結像する。図示しない走査系は対象物１６
の走査に用いる。対物レンズ側の中間像平面９には別の
フィールドレンズ１７が配置されている。このフィール
ドレンズは対称平面３ｇ，３ｈを、対物レンズ１０の対
象物１６とは反対側の回折平面に結像する。

【００２４】外部磁界Ｂ１の入射および出射平面３ａ，
３ｂ，３ｃ，３ｄはそれぞれ光学軸４、１１、１２に対
して垂直な平面である。それにより縁部フィールドの障
害となる影響が回避される。内部偏向磁界Ｂ２の入射お
よび出射平面３ｉ，３ｋ，３ｌ，３ｍは外部磁界Ｂ１の
それぞれ所属の入出射平面３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに対
して平行である。

【００２５】レンズ系８ａ，８ｂの励起と静電鏡５の電
圧を適切に選択することにより、鏡とレンズのこの組合
せ体の負の色誤差が広い範囲にわたり、対物レンズ１０
の正の色誤差が補償されるように変化する。残った球平
面収差は簡単に、レンズ８ａ，８ｂ間の回折平面７に、
光学軸１１に対して芯合わせして配置された磁気的６極
素子１８により調整される。この６極素子にはビームが
２回通過し、従い冒頭に述べた６極ダブレットのように
作用する。このようにしてカソード１が色誤差および開
口誤差なしで対象物１６に結像される。レンズ８ａ，８
ｂおよび鏡５からなる系は、図４または図５の静電鏡−
レンズ組合せ体により置換することができる。

【００２６】図２には、図１の図平面に対して垂直の切
断平面でのビーム偏向器３が図示されている。このビー
ム偏向器３は上側磁極片３１と下側磁極片３２からな
る。磁極片のそれぞれには内部矩形溝３３と外部矩形溝
３４が刻まれている。この２つの溝３３、３４には偏向
器の励磁コイル３５、３６が収容されている。外部コイ
ル３５は比較的に強く励磁され、２つの溝３３、３４の
間の領域に、強度Ｂ１の外部偏向磁界を形成する。内部
コイル３６は比較的に弱く、外部コイル３５とは反対方
向に励磁される。これにより２つの磁極片３１と３２の
間の、溝３３内の内部領域には強度Ｂ２の比較的に弱い
内部偏向磁界が発生する。２つの磁極片３１と３２の間
の矢印は２つの偏向磁界Ｂ１，Ｂ２の磁極線を表す。こ
こで矢印の間隔は磁界強度を象徴的に示す。

【００２７】図３には、基本軌道が光学軸に体して相対
的に示されている。すなわち、図１の偏向器３内でそれ
ぞれ９０°偏向された光学軸が図３では直線として示さ
れている。偏向器前方および後方の中間像平面はＣ１と
Ｃ２により示されている。すなわち、図１でカソード１
から出射する電子に対するコンデンサレンズの像平面６
はＣ１により、偏向器３と鏡５の間の像平面１９はＣ２
により示されている。図１の中間平面の磁束軌道はｘχ
により、図１の図平面に対して垂直のｙｚ平面での磁束
軌道はｙδにより示されている。２つ偏向磁界Ｂ１，Ｂ
２により表された偏向器の中央で、２つの磁束軌道ｘ
χ、ｙδが光学軸ｚと交差する。

【００２８】図１の中間平面で拡散する電子に対する口
径路はｘαにより示されている。ｘα軌道に沿って飛行
する電子は、外部磁界Ｂ１へ入射する際に光学軸１４に
対して垂直の速度成分により、光学軸４方向の力を受け
る。これにより電子は光学軸４方向への偏向を受ける。
次いで内部磁界Ｂ２では、ｘα軌道に沿って飛行する電
子が光学軸から離れる方向で偏向を受ける。従ってｘα
軌道はその後の経過でまず光学軸から離れ、次いで対称
平面３ｇの領域で光学軸に対して平行に経過する。次い
で対称平面３ｇの後方では、ｘα軌道は再び光学軸に接
近し、鏡ビーム路の光学軸１１と中間像平面Ｃ２の領域
で交差する。

【００２９】図１の図平面に対して垂直の平面を経過す
るｙβ口径路は外部磁界Ｂ１にてｘ方向の加速を受け
る。この速度成分は漂遊磁界３７（図２参照）と共に、
外部磁界Ｂ１から内部磁界Ｂ２へ移行する際に光学軸４
方向への屈折を生じる。従って、ｙβ軌道は内部磁界Ｂ
２内で光学軸に対して平行に経過する。内部磁界Ｂ２か
ら外部磁界Ｂ１へ移行する際、ｙβ軌道は光学軸方向に
別の屈折を受ける。重要なことは偏向器の外部領域４
０、４１で、ｘα軌道とｙβ軌道は同じ角度で光学軸
４、１１を中間像平面Ｃ１，Ｃ２内で横切ることであ
る。というのはこのことは、中間像平面Ｃ１がスティグ
マティックにそして符号なしで倍率１：１で中間像平面
Ｃ２に結像されることを意味するからである。

【００３０】図４のａに一部示された静電鏡レンズ組合
せ体６０は４つの電極６１、６２、６３、６４を有す
る。この静電鏡レンズ組合せ体は図１の鏡５とレンズ８
ａ，８ｂの代わりに使用し得るものである。光学軸ｚは
ここに図示しないビーム偏向器の方向を指す。電極６
１、６２、６３、６４は電位Φ１、Φ２、Φ３、Φ４に
ある。ビーム偏向器側の電極６４の電位Φ４は入射する
電子の運動エネルギに相応する。

【００３１】図４ｂには、光学軸ｚに沿って拡散する、
鏡レンズ組合せ体６０内の電子のエネルギ６６が示され
ている。運動エネルギ６６の経過は１０ｋＶのエネルギ
を有する電子に関連し、電極電位は表１に示された値に
相応する。

【００３２】図５には１０ｋＶ電子の（ｘα、ｙβ）軌
道と（ｘχ、ｙδ）軌道が、電位Φ１、Φ２、Φ３、Φ
４の３つの異なる調整において示されている。実線の軌
道は表１に示された電位調整状態に所属する。電圧を表
２に示したように調整した場合は破線で示した軌道が、
表３に示したように調整した場合は一点鎖線により示し
た軌道が生じる。表１から３に示された色収差Ｃｃに対
する値から、静電鏡レンズ組合せ体６０の負の色誤差が
広い領域にわたって、電極に印加される電位変化により
調整されることがわかる。色収差の誤差係数Ｃｃおよび
球平面収差の誤差係数Ｃｏは、同様に表に示された中間
倍率Ｖの場合、対物平面に関連する。

【００３３】χ路およびδ路に沿って拡散する電子は、
すべての電位調整状態において同じ個所ｚ０で光学軸ｚ
と交差し、引き続き光学軸ｚに関して入射路に対して鏡
対象の軌道で拡散する。α軌道、β軌道に沿って拡散す
る電子はα軌道、β軌道の端部にてその中へ反射する。
α軌道、β軌道は光学軸ｚとｚ１で示した個所で交差す
る。この個所に仮想中間像平面が存在する。χ路とδ路
は光学軸ｚ＝１８０ｍｍの際に交差する。ここには回折
平面が存在し、回折平面は装置全体では偏向器の対称平
面３ｇ，３ｈと一致する。

【００３４】図６の結像系は分散のない偏向器８０を有
する。この偏向器は外部磁極片８１と内部磁極片８２を
有する。内部磁極片８２間の磁界Ｂ４は量的に、外部磁
極片８１間の磁界Ｂ３の２倍の大きさである。２つの磁
界Ｂ３，Ｂ４の方向は中間平面に対し垂直である。内部
磁極片と外部磁極片との間には空間８３が存在する。こ
の空間には有利には磁界がない。ここには原理的には第
３の偏向磁界を挿入することもできる。

【００３５】内部磁界Ｂ４には電界Ｅが重畳されてい
る。この電界はそれぞれの光学軸８５ａ〜ｃに対して半
径方向に配列されている。電界を形成するために電極８
４ａ〜ｅが設けられている。光学軸８５ａ〜ｃ側の電極
表平面は円筒外套の形状を有している。電極に印加され
る電圧は、内部磁界Ｂ４での電子軌道の磁気的偏向度が
ほぼ半分まで補償されるように選定されている。これに
より偏向器による結像には既に一回の通過の際に分散が
なくなる。

【００３６】偏向器８０は項が鵜軸８５ａの領域で対角
平面８０ｇに対して対称であり、光学軸８５ｂおよび８
５ｃの領域で別の対称平面８０ｈに対して対称である。

【００３７】偏向器は光学軸８５ａ〜ｃに沿って入射す
る電子を各通過の際にそれぞれ９０°偏向する。その際
照明側では、図示しないコンデンサレンズの中間像平面
８７は対角平面８０ｈに結像される。対物レンズ９０の
前方に配置されたフィールドレンズ９１は対角平面８０
ｈを、対物レンズ９０の後方回折平面９０ａに結像す
る。同時にフィールドレンズ９１は、対物レンズ９０の
回折平面９０ａを対角平面８０ｇに結像する。図１と同
様に、この対角平面８０ｇも鏡９３を介して第２の対角
平面８０ｈに結像される。ここで対角平面８０ｇ，８０
ｈの中間像は鏡９３にある。投影機構９４は対物レンズ
９２の実像を平面９５に形成する。偏向器自体は中間像
平面８６、８８、８９をスティグマティックに符号なし
で連続して結像する。

【００３８】偏向器８０の屈折度を調整するために、中
間平面に対して垂直方向に、電極８４ａ〜ｃにさらに一
定のオフセット電位を印加することができる。これによ
り４極フィールドが形成される。この４極フィールドは
中間平面に対して垂直に、付加的なフォーカシングない
しデフォーカシング作用をする。これは正または負のオ
フセット電位が印加されるかに応じて行われる。オフセ
ット電位の値（磁極片８１、８２の電位に対する相対的
電位）は、偏向器８０が画像平面内および画像平面に対
して垂直方向で同じ屈折度を有するように選定される。

【００３９】観察側ビーム路は光学軸８５ａ，８５ｂの
領域において、対角平面８０ｇ，８０ｈの１つに対して
対称に延在しているから、偏向器８０の２次誤差は２度
の通過後にちょうど相殺される。鏡９３の負の色誤差
は、対物レンズ９０の正の色誤差が補償されるように調
整される。対物レンズ９０および鏡９３の共通の開口誤
差は磁気的６極素子９６により補償される。そのために
６極素子９６は回折平面９０ａと同じ平面９０ｂに配置
される。従い対物レンズ９２は色誤差および開口誤差な
しで拡大されて平面９５に結像される。

【００４０】偏向器８０を通る各個々の通過には分散が
ないから、分散と鏡９３の色誤差または開口誤差とのコ
ンビネーション誤差も発生しない。従って大画像野に対
する結像系も色誤差および開口誤差に関して補正され
る。

【００４１】必ずしも回折平面９０ａは対角平面８０
ｇ，８０ｈおよび鏡９３に結合されなくても良いことに
注意すべきである。中間像平面を対角平面に結像するこ
とも可能である。その場合は対物レンズ９２の実中間像
が鏡９３に発生する。また６極素子は回折平面にあるよ
うに配置されなければならない。軌道を交換したことに
よりその場合は静電６極素子が使用される。

【００４２】レンズ９７ａ，９７ｂおよび鏡９３からな
る系は有利には、静電鏡レンズ系９８からなる。これを
図７および図８に基づいて説明する。

【００４３】図７の静電鏡レンズ系は６つの電極１０１
〜１０６を有している。６つの電極での電位の適切な選
択により、結像特性は中間像平面と回折平面との種々異
なる間隔に対して調整され、また色誤差および鏡レンズ
組合せ体の内部のα軌道の勾配も調整される。電極１０
３のこの中空空間には開口誤差を調整するための磁気的
６極素子が配置される。６極フィールドは電極１０３の
壁を通って作用する。図７には簡単化のため、鏡レンズ
組合せ体１００の半分しか図示していない。電極１０１
〜１０６自体はそれぞれ光学軸ｚに対して回転対称であ
る。

【００４４】図８には、表４〜８に示された電位Φ１か
らΦ６の際の１０ｋＶ電子に対する（ｘα，ｙβ）軌道
および（ｘχ，ｙδ）軌道が示されている。（α、β）
軌道上の電子はそれぞれ個所ｚ０で自身に反射され、一
方（χ、δ）軌道上の電子はｚ軸に対して鏡対称に
（χ、δ）軌道上を偏向される。

【００４５】表４から表８が示すように、鏡レンズ組合
せ体の色誤差Ｃｃは大きな領域にわたって変化される。
表４〜８では固定されており、電位Φ１〜Φ４も適切に
適合されている電位Φ５の変化により、さらにｚ２に存
在する回折平面の位置が変化される。開口誤差を調整す
るための磁気的６極素子は、ｚ３にある回折平面の近傍
に配置される。

【００４６】表４から８に示された、開口誤差Ｃｏおよ
び色誤差Ｃｃに対する値は、同様に表に示された中間倍
率の際に対象平面に関連する。従いビーム偏向器および
静電鏡レンズ組合せ体からなる系は対物レンズの励起が
種々異なり、そこから得られる中間倍率が種々異なる場
合に、色誤差と開口誤差を同時に補正することができ
る。

【００４７】図９には、一回の通過の際に既に分散のな
い偏向器１１０に対する第２の実施例が示されている。
偏向器は外部の正方形状磁極片１１１を２つ有してい
る。これらの磁極片の間には中間平面に対して垂直に外
部磁界Ｂ５が形成される。この偏向器の内部には３つの
別の磁極片対１１２、１１３、１１４が配置されてい
る。磁極片対１１２と１１４は第１の対角平面１１０ｈ
に対して鏡対称であり、磁極片対１１３は現行機の第２
の対角平面１１０ｇに対して鏡対称である。内部磁極片
対の間には磁気的偏向フィールドＢ６が形成される。こ
の磁界も同様に中間平面に対して垂直であるが、しかし
外部偏向磁界Ｂ５とは反対方向である。内部偏向磁界Ｂ
６の大きさは外部偏向磁界Ｂ５の大きさにほぼ等しい。

【００４８】偏向器１１０は、光学軸１１５ａ，１１５
ｂ，１１５ｃに沿って入射する電子をそれぞれ合計で９
０°だけ偏向する。その際電子は偏向器内部でそれぞれ
２回、内部磁界Ｂ６に入射および出射する。そのために
内部偏向磁界の入射平面および出射平面１１６ａ，１１
６ｂ，１１６ｃ，１１６ｄは実質的に相互にＭ状に配置
されている。外部および内部磁界Ｂ５，Ｂ６は、電子軌
道が偏向器１１０の３つの使用象限のそれぞれにおい
て、対角平面１１０ｇ，１１０ｈの１つに対してそれぞ
れ対称に延在し、内部磁界と外部磁界とでの偏向が反対
方向であることによって、各９０°偏向が分散なしで行
われるように調整される。その際電子軌道は。それぞれ
９０°異なる角度の下で内部磁界Ｂ６に入射ないし出射
する。これにより中間平面に対して垂直に、電子軌道の
フォーカシングに作用するそれぞれの４極フィールドが
有効となる。

【００４９】この偏向器では、磁気的偏向磁界が単に必
要なだけであり、構成が図６の偏向器に対して比較的簡
単であることを別にすれば、２つの偏向器８０、１１０
は同等の結像特性を有している。偏向器１１０の構成
は、電子顕微鏡内では図６の偏向器とまったく同じであ
る。従って対称平面１１０ｇ，１１０ｈへの画像平面お
よび回折平面の結像に関してもう一度述べない。

【００５０】表１： Φ１＝−４．２４３ｋＶ Φ２＝＋１５．８４７ｋＶ Φ３＝＋３．２１２ｋＶ Φ４＝＋１０ｋＶ Ｃｃ＝−１０ｍｍ Ｃｏ＝＋１．３９ｍｍ Ｖ ＝ １０ 表２： Φ１＝−２．４１１ｋＶ Φ２＝＋８．９２９ｋＶ Φ３＝＋２．３５１ｋＶ Φ４＝＋１０ｋＶ Ｃｃ＝−２０ｍｍ Ｃｏ＝＋２．３６ｍｍ Ｖ ＝ １０ 表３： Φ１＝−１．１１２ｋＶ Φ２＝＋４．０９１ｋＶ Φ３＝＋２．０８７ｋＶ Φ４＝＋１−ｋＶ Ｃｃ＝−５０ｍｍ Ｃｏ＝＋４．５４ｍｍ Ｖ ＝ １０ 表４： Φ１＝−１．３８２ｋＶ Φ２＝＋４．９４６ｋＶ Φ３＝＋０．７３２ｋＶ Φ４＝＋８．１２７ｋＶ Φ５＝＋１．５５３ｋＶ Φ６＝＋１０ｋＶ Ｃｃ＝−６．４ｍｍ Ｃｏ＝−０．１ｍｍ Ｖ ＝ １０ 表５： Φ１＝−１．８５６ｋＶ Φ２＝＋６．６８６ｋＶ Φ３＝＋０．８０７ｋＶ Φ４＝＋８．１２７ｋＶ Φ５＝＋１．５５３ｋＶ Φ６＝＋１０ｋＶ Ｃｃ＝−１３．５ｍｍ Ｃｏ＝−０．９ｍｍ Ｖ ＝ １３．３ 表６： Φ１＝−３．１２４ｋＶ Φ２＝＋１１．３１６ｋＶ Φ３＝＋１．１３２ｋＶ Φ４＝＋８．１２７ｋＶ Φ５＝＋１．５５３ｋＶ Φ６＝＋１０ｋＶ Ｃｃ＝−５０ｍｍ Ｃｏ＝−３２．８ｍｍ Ｖ ＝ ４．６ 表７： Φ１＝−５．７１６ｋＶ Φ２＝＋２２．２３６ｋＶ Φ３＝＋２．１０４ｋＶ Φ４＝＋８．１２６ｋＶ Φ５＝＋１．５５３ｋＶ Φ６＝＋１０ｋＶ Ｃｃ＝−２ｍｍ Ｃｏ＝−０．２ｍｍ Ｖ ＝ １３．３ 表８： Φ１＝−０．７０８ｋＶ Φ２＝＋２．５０５ｋＶ Φ３＝＋０．７３２ｋＶ Φ４＝＋８．１２７ｋＶ Φ５＝＋１．５５３ｋＶ Φ６＝＋１０ｋＶ Ｃｃ＝−５０ｍｍ Ｃｏ＝−２．４ｍｍ Ｖ ＝ １３．３

【００５１】

【発明の効果】本発明により、簡単な構成で色結像誤差
を補正し得る結像系が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ラスタ電子顕微鏡用の、本発明による結像系の
模式図である。

【図２】図１のビーム偏向器の模式図である。

【図３】図２のビーム偏向器の光学軸に関するビーム路
の模式図である。

【図４】４つの電極を有する静電鏡レンズ組合せ体の断
平面図およびその静電鏡組合せ体の軸電位の線図であ
る。

【図５】図４の静電鏡レンズ組合せ体の基本ビーム路を
４つの電位組合せで示す線図である。

【図６】結像電子顕微鏡に対する第２の実施例のビーム
路の模式図である。

【図７】６つの電極を有する第２の静電鏡レンズ組合せ
体の断平面図である。

【図８】１０ｋＶ電子に対する軌道の模式図である。

【図９】分散のない偏向器の別の実施例のビーム路を示
す模式図である。

【符号の説明】

３；８０；１００ 偏向器 ５；８０；１１０ 鏡 ３ｇ，３ｈ；８０ｇ，８０ｈ；１１０ｇ，１１０ｈ 対
称平面 ２；９０ 対物レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラルフ デーゲンハルト ドイツ連邦共和国 オッフェンバッハ マイン ゲシュヴィスター−ショル−シ ュトラーセ 32 (72)発明者 ディルク プライクスツァス ドイツ連邦共和国 アシャッフェンブル ク デルモルスバッハー シュトラーセ 58 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 37/29 H01J 37/12 H01J 37/153

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ビーム路に配置された偏向器と該偏向器
   の後方に配置された静電鏡とを有する、例えば粒子ビー
   ム顕微鏡での荷電素粒子ビーム用結像系であって、 前記偏向器は、第１の領域では第１の対称平面に対して
   対称であり、少なくとも第２の領域では第２の対称平面
   に対して対称である、荷電素粒子ビーム用結像系におい
   て、 静電鏡（５；６０；９３；１００）は偏向器（３；８
   ０；１１０）の２つの対称平面（３ｇ，３ｈ；８０ｇ，
   ８０ｈ；１１０ｇ，１１０ｈ）に対して共役関係に配置
   されており、該２つの対称平面（３ｇ，３ｈ；８０ｇ，
   ８０ｈ；１１０ｇ，１１０ｈ）は結像倍率１：１で相互
   に結像されることを特徴とする、鏡補正器を有する、荷
   電素粒子ビーム用結像系。
2. 【請求項２】 静電鏡（５；９３）は静電鏡レンズ組合
   せ体（６０；９８；１００）であるか、または偏向器
   （３；８０；１１０）と静電鏡（５；９３）との間に磁
   気レンズ系（８ａ，８ｂ；９７ａ，９７ｂ）が配置され
   ている請求項１記載の結像系。
3. 【請求項３】 偏向器（３；８０；１１０）は粒子ビー
   ムを各通過の際に、それぞれ同じ偏向角度だけ偏向する
   請求項２記載の結像系。
4. 【請求項４】 対称平面（３ｇ，３ｈ；８０ｇ，８０
   ｈ；１１０ｇ，１１０ｈ）は、静電鏡レンズ組合せ体
   （１８；９８）または磁気レンズ系（８ａ，８ｂ；９７
   ａ，９７ｂ）の光学軸（１１、９９ｂ）を、半分の偏向
   角で横切る請求項３記載の結像系。
5. 【請求項５】 対称平面（３ｇ，３ｈ；８０ｇ，８０
   ｈ；１１０ｇ，１１０ｈ）は、中間像平面または対物レ
   ンズ（２；９０）の回折平面（１５；９０ａ）に対して
   共役平面である請求項８記載の結像系。
6. 【請求項６】 ２つの正確に同一方向の偏向磁界（Ｂ
   １，Ｂ２）が形成され、対物レンズ（２）の回折平面
   （１５）に対する対称平面（３ｇ，３ｈ）は共役平面で
   ある請求項５記載の結像系。
7. 【請求項７】 ビーム偏向器（８０）には、少なくとも
   ２つの偏向磁界（Ｂ３，Ｂ４）と、付加的静電偏向フィ
   ールド（Ｅ）が形成される請求項５記載の結像系。
8. 【請求項８】 ビーム偏向器（１１０）には、外部磁界
   （Ｂ５）と、大きさおよび方向の同じ３つの内部磁界
   （Ｂ６）が形成される請求項５記載の結像系。
9. 【請求項９】 内部磁界（Ｂ６）の入射および出射平面
   （１１６ａ〜ｄ）は、Ｍ字状に配置されており、粒子ビ
   ームは各偏向の際に、内部磁界へ２回入射および出射す
   る請求項８記載の結像系。
10. 【請求項１０】 対物レンズ（２；９０）の回折平面
    （１５；９０ａ）に対して共役の平面（７；９０ｂ）に
    は６極素子（１８；９６）が配置されている請求項１か
    ら９までのいずれか１記載の結像系。