JP4900389B2 - 球面収差補正減速型レンズ、球面収差補正レンズシステム、電子分光装置および光電子顕微鏡 - Google Patents

球面収差補正減速型レンズ、球面収差補正レンズシステム、電子分光装置および光電子顕微鏡 Download PDF

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Description

本発明は、ＸＰＳ（光電子分光装置）、ＡＥＳ（オージェ電子分光装置）などの電子分光装置や、ＰＥＥＭ（光電子顕微鏡）のインプットレンズに関するものである。
従来の電子分光装置においては、エネルギーアナライザ（代表的には静電半球アナライザ）の入射部分にインプットレンズと呼ばれる静電レンズが用いられることが多い。インプットレンズの役目は、まず試料から放出される電子をできるだけ多く取り込み、その電子を減速させてからアナライザに入射させることで、エネルギー分解能を向上させることである。
また、試料表面での電子の取り込みの視野を制限する機能を電子分光装置に持たせることもある。このような構成の電子分光装置においては、インプットレンズが試料からどれだけ大きな開き角の電子を取り込めるかによって感度が決まる。また、結像機能を持つエネルギーアナライザでは、取り込み角度分布を結像することにより、光電子のエネルギーピークの角度依存性を同時に測定できる。その場合には取り込み角が９０度（±４５度）以上であれば、表面すれすれから垂直までの取り出し角依存性が一度に測定でき、元素の深さ依存性の測定を効率的に行うことができる。
ところが、通常の静電レンズでは、球面収差によって、大きな開き角のビームを一点に集束させることができない。具体的には、取り込み角は３０度（±１５）度程度が限界である。
また、従来の光電子顕微鏡においては、試料から出る光電子や２次電子を加速して対物レンズに入射することにより、大きな取り込み角を実現している。しかし、試料からの電子の出射エネルギーが大きくなると、該電子が余り曲がらなくなり、その取り込み角が小さくなることがある。具体的には、出射エネルギーが数百ｅＶの場合は、取り込み角が３０度（±１５度）程度以下となる。出射エネルギーを数百ｅＶ以上に設定した状態で広い立体角の測定ができると、光電子回折や光電子ホログラフィーといった原子配列構造解析が可能になるが、取り込み角が３０度程度以下だと原子配列構造解析には不十分である。
また、電子レンズでは球面収差が必然的に発生するとともに、軸対称で空間電荷の存在しない通常のレンズ構成では、球面収差を０にできないことが証明されており、大きな取り込み角は実現できない。そこで、電子レンズの途中にメッシュ電極またはフォイル電極を置くことで空間電荷を導入するのと等価な効果を持たせ、これによって球面収差を補正する試みが行なわれている。
フォイル電極を用いる場合は、電子線がフォイル電極を通過できるように、電子のエネルギーをある程度高く設定する必要がある。しかし、電子のエネルギーを高く設定することは、透過電子顕微鏡などでは可能であるが、せいぜい数ｋｅＶまでのエネルギーを有する電子を測定対象とする電子分光装置では困難である。また、電子の散乱および吸収を防ぐために、フォイル電極は十分に薄い構成である必要があるために、フォイル電極を曲面に整形することは困難であるという問題がある。
なお、平面状のフォイル電極によって最低次の３次球面収差を０にできるが、高次の球面収差まで打ち消すのは難しい。電子顕微鏡においては、もともと電子線の開き角をミリラジアンのオーダーまで絞って高分解能を得ているので、とりあえず３次の球面収差が補正できれば十分である。しかし電子分光で要求される数十度の開き角のビームに対しては、フォイル電極は球面収差を有効に補正する手段にはなりえない。
上述したフォイル電極による補正の問題点は、フォイル電極の代わりにメッシュ電極を用いることで解決される。メッシュ電極を用いることにより、透過性の問題は無くなり、また曲面に整形するのもフォイル電極と比較して容易である。従来のメッシュ電極を用いた電子レンズが、特許文献１および非特許文献１に記載されている。
特許文献１には、図１９に示すように、球面メッシュを用いた球面収差補正静電型レンズが記載されている。この球面収差補正静電型レンズは、球面からなるメッシュと、４段以上の同軸多段電極ＥＬ１〜ＥＬｎとから構成されており、該メッシュおよび該メッシュ周辺に設けられた電極において減速電場を形成し、第ｎ電極ＥＬｎを含む像面側の電極において加速型集束電場を形成する。図１９の球面収差補正静電型レンズは、メッシュ電極と複数の電極とから構成されたアインツェル型メッシュレンズである。アインツェル型メッシュレンズは、メッシュ電極周辺の減速電場と、それに続いて生じる加速型集束電場の組み合わせによって、大きな開き角のビームを集束させるものであり、レンズに取り込まれる電子は一旦減速されるが、すぐに加速され、出口では入口と同じエネルギーを持つ。上記構成の球面収差補正静電型レンズでは、ビームの取り込み角は±３０度程度まで増加される。
また、非特許文献１には、図２０（ａ）に示すように、特許文献１の球面収差補正静電型レンズで用いられる球面メッシュの代わりに、光軸を中心軸とする回転楕円面のメッシュを用いたアインツェル型メッシュレンズが記載されている。非特許文献１に記載されたアインツェル型メッシュレンズは、図２０（ｂ）に示すように、メッシュの回転楕円面の原点Ｏｅを中心として、回転楕円面の長軸半径をａとし、回転楕円面の短軸半径をｂとした場合の、長軸短軸比であるγ＝ａ／ｂを調節することにより、図２１に示すように、ビームの取り込み角を±６０度程度まで増加することが可能となる。
日本国公開特許公報「特開平８−１１１１９９号（公開日：平成８年４月３０日）」 ＰＨＹＳＩＣＡＬ ＲＥＶＩＥＷ Ｅ７１，０６６５０３（２００５）（公開日：２００５年６月２８日）
特許文献１および非特許文献１に示すように、球面または回転楕円面のメッシュを用いて電子レンズを構成することにより、該電子レンズは±６０度程度まで大きな取り込み角が可能となった。電子レンズは、大きな取り込み角が可能となるだけでなく、数百ｅＶ以上の高エネルギー、かつ、大きな開き角を有したビームの測定が可能となることが望まれている。電子レンズは、数百ｅＶ以上の高エネルギー、かつ、大きな開き角を有したビームの測定が可能となることによって、光電子回折や光電子ホログラフィー等の原子配列構造解析が可能となる。
しかしながら、上記従来の構成では、数百ｅＶ以上の高エネルギー、かつ、大きな開き角を有したビームをアインツェル型メッシュレンズで集束できたとしても、ビームの開き角は十分小さくならないため、その後段にレンズを設けて、ビームを引き続き入射すると、像面においてボケが生じる。そのため、後段レンズの電極に高い電圧をかける必要が生じ、例えば、試料から約１０ｋｅＶのビームが出射された場合は、該ビームを後段レンズの像面において集束させるためには、約１００ｅＶの低エネルギーのビームを集束させるための電圧と比較して１００倍の高電圧が必要となる。その結果、電子レンズの耐電圧の問題が生じ、ビームを集束させることが困難になる。
以上のように、上記従来の構成では、数百ｅＶ以上の高エネルギーを有したビームを入射した場合、電子レンズの取り込み角が±３０度程度以下となり、原子配列構造解析を行うには不十分である。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、試料から出射された、高エネルギー、かつ、大きな開き角を有したビームを像面において集束させる球面収差補正減速型レンズ、球面収差補正レンズシステム、電子分光装置および光電子顕微鏡を提供することである。
本発明の球面収差補正減速型レンズは、上記課題を解決するために、所定物面位置から一定の開き角をもって出射された電子またはイオンビーム（以下、ビーム）に生じる球面収差を補正する球面収差補正レンズであって、光軸を中心軸とする回転体面からなり、外部電源から任意の電圧が印加される少なくとも２つの電極を備え、上記電極の少なくとも１つは、物面に対して凹面形状を有し、該凹面形状が光軸を中心軸とする回転体面からなるメッシュであり、上記各電極は、該各電極に印加された電圧により、上記ビームを減速させるとともに、該ビームに生じる球面収差を補正するための減速型集束電場を形成することを特徴としている。
上記構成により、光軸を中心軸とする回転体面からなる少なくとも２つの電極に対して、外部電源から任意の電圧を印加することにより、該各電極は、所定物面位置より出射されたビームを減速させるとともに、該ビームに生じる球面収差を補正するための減速型集束電場を形成することができる。これにより、高エネルギーのビームが物面から出射された場合であっても、上記各電極によって形成された減速型集束電場により、該ビームを減速させることができる。
また、上記電極の少なくとも１つとして、物面に対して凹面形状を有し、該凹面形状が光軸を中心軸とする回転体面からなるメッシュを用いることにより、大きな取り込み角を実現することが可能となる。そのため、高エネルギー、かつ、大きな開き角のビームを本発明の球面収差補正減速型レンズに入射させ、像面で集束したビームを、引き続き、後段に設けられたレンズに入射した場合、後段レンズの電極に高電圧を印加することなく、該ビームを後段レンズの像面において集束させることができる。
したがって、本発明の球面収差補正減速型レンズを電子分光装置または光電子顕微鏡に適用した場合、高エネルギー、かつ、大きな開き角を有したビームを、入射することが可能となり、電子分光装置および光電子顕微鏡の感度および機能を大幅に向上することができる。
本発明の球面収差補正レンズシステムは、所定物面位置から一定の開き角をもって出射された電子またはイオンビーム（以下、ビーム）に対して、正または負の球面収差を有する実像を形成する第１レンズと、上記第１レンズの後段に、該第１レンズの光軸と同軸に配置され、該第１レンズが生じた正または負の球面収差を打ち消す第２レンズとを備え、上記第１レンズまたは上記第２レンズは、物面に対して凹面形状を有し、該凹面形状が光軸を中心軸とする回転体面からなるメッシュが設けられており、上記ビームの取り込み角が±０度〜±６０度の範囲内となるように設定されていることを特徴としている。
一般に、電子レンズには、静電型または磁場型に関わらず、正の球面収差が付随している。そのため、物面の一点から出射されたビームは、電子レンズに対する開き角が大きいほど、より物面に近い位置に結像する。したがって、電子レンズの取り込み角が大きいほど、より大きなボケが生じることになる。
そのため、一般の電子レンズ、すなわち、正の球面収差が付随する電子レンズを本発明の球面収差補正レンズシステムの第１レンズまたは第２レンズとして用いた場合、もう一方のレンズとして負の球面収差を生じるレンズを用い、該レンズにおいて該電子レンズによる正の球面収差を打ち消すように適切な負の球面収差を与えることにより、物面から出射されたビームは、第２レンズの像面において球面収差が打ち消される。具体的には、第１レンズにおいて形成された正または負の球面収差を有する実像は、該第１レンズの後段に、該第１レンズの光軸と同軸に配置された第２レンズによって、正または負の球面収差が打ち消される。
さらに、第１レンズまたは第２レンズは、物面に対して凹面形状を有し、該凹面形状が光軸を中心軸とする回転体面からなるメッシュが設けられており、上記ビームの取り込み角が±０度〜±６０度の範囲内となるように設定されているために、例えば、第１レンズとして、メッシュを備え、かつ、負の球面収差を生じるレンズを用い、第２レンズとして、正の球面収差が付随するレンズを用いることにより、該第１レンズは、物面から出射されたビームを±０〜±６０度の範囲内の取り込み角で取り込むことができる。そして、第２レンズにおいて生じる正の球面収差を補正するように、第１レンズにおいて適切な負の球面収差を与えることにより、第２レンズの像面において球面収差を打ち消すことが可能となる。
また、例えば、第１レンズとして、物面から出射されたビームを大きな取り込み角で取り込み可能であり、かつ、正の球面収差が付随するレンズを用い、第２レンズとして、メッシュを備え、かつ、負の球面収差を生じるレンズを用いた場合、該第２レンズはビームを±０〜±６０度の範囲内の取り込み角で取り込むことができるために、該第１レンズにおいて生じた大きな正の球面収差を有したビームを該第２レンズに入射することが可能である。そして、第１レンズにおいて生じる正の球面収差を補正するように、第２レンズにおいて適切な負の球面収差を与えることにより、該第１レンズにおいて生じた大きな正の球面収差は、該第２レンズの像面において打ち消される。
また、例えば、第１レンズとして、メッシュを備え、かつ、正の球面収差を生じるレンズを用い、第２レンズとして、負の球面収差が付随するレンズ（例えば、多極子レンズ）を用いた場合、該第１レンズは、物面から出射されたビームを±０〜±６０度の範囲内の取り込み角で取り込むことができる。そして、第２レンズにおいて生じる負の球面収差を補正するように、第１レンズにおいて適切な正の球面収差を与えることにより、該第１レンズにおいて生じた負の球面収差は、該第２レンズの像面において打ち消される。
したがって、本発明の球面収差補正レンズシステムは、物面から出射されたビームの球面収差を後段レンズの像面において０とすることが可能になる。
そのため、本発明の球面収差補正レンズシステムを電子分光装置または光電子顕微鏡に適用した場合、前段レンズのみを用いて球面収差を補正した場合と比較して、空間分解能を向上することができる。
本発明の電子分光装置は、上述した球面収差補正減速型レンズまたは上述した球面収差補正レンズシステムを備えることを特徴としている。
上記構成により、高エネルギーのビームを、大きな取り込み角で取り込むことが可能な球面収差補正減速型レンズまたは球面収差補正レンズシステムを用いることにより、電子分光装置の感度および機能を大幅に向上することができる。
本発明の光電子顕微鏡は、上述した球面収差補正減速型レンズまたは上述した球面収差補正レンズシステムを備えることを特徴としている。
上記構成により、高エネルギーのビームを、大きな取り込み角で取り込むことが可能な球面収差補正減速型レンズまたは球面収差補正レンズシステムを用いることにより、光電子顕微鏡の感度および機能を大幅に向上することができる。
本発明に係る球面収差補正減速型レンズの一実施例の概略構成を示す断面図である。 取り込み角が±５０度の球面収差補正減速型レンズの構成を示す断面図である。 取り込み角が±６０度の球面収差補正減速型レンズの構成を示す断面図である。 図２（ａ）に示した球面収差補正減速型レンズの要部構成を示す図である。 図２（ｂ）に示した球面収差補正減速型レンズの要部構成を示す図である。 メッシュＭの長軸短軸比と、球面収差との関係を示すグラフである。 光軸を中心軸とする球面からなるメッシュを用いた球面収差補正減速型レンズを示す断面図である 図６に示した球面収差補正減速型レンズの光軸を中心軸とする球面からなるメッシュの要部構成を示す図である。 内球メッシュおよび外球メッシュの２枚の球面メッシュが設けられている球面収差補正減速型レンズを示す断面図である。 図８の内球メッシュおよび外球メッシュの２枚の球面メッシュの要部構成を示す図である。 前段レンズおよび後段レンズの２つのレンズからなるレンズシステムにおいて、±１２度の開き角のビームを後段レンズに入射したときの電子軌道を示す断面図である。 図１０（ａ）に示すレンズシステムにおいて、後段レンズの像面Ｐ２においてビームが一点に集まるように計算した電子軌道を示す断面図である。 第１実施例の球面収差補正レンズシステムの概略構成を示す断面図である。 メッシュＭの長軸短軸比γが１．４４、１．４７、１．５０、１．５３、１．５６の場合において、ビームの入射角と球面収差との関係を示すグラフである。 第２電極ＥＬ２に印加される電圧Ｖ２が−４９０Ｖ、−４６０Ｖ、−４４３Ｖ、−４３０Ｖ、−４００Ｖの場合において、ビームの入射角と球面収差との関係を示すグラフである。 第１実施例の球面収差補正レンズシステムの構成を示す断面図である。 図１４（ａ）に示す球面収差補正レンズシステムにおいて、ビームの入射角と第１レンズＥ１の像面Ｐ１の球面収差および第２レンズＥ２の像面Ｐ２における球面収差との関係を示すグラフである。 第２実施例の球面収差補正レンズシステムの構成を示す断面図である。 図１５（ａ）に示す球面収差補正レンズシステムにおいて、ビームの入射角と第１レンズＥ１の像面Ｐ１の球面収差および第２レンズＥ２の像面Ｐ２における球面収差との関係を示すグラフである。 第３実施例の球面収差補正レンズシステムの概略構成を示す断面図である。 本発明の電子分光装置の一実施例を示すブロック図である。 本発明に係る光電子顕微鏡の一実施例を示すブロック図である。 従来の球面メッシュを用いた球面収差補正静電型レンズを示す断面図である。 従来の回転楕円面からなるメッシュを用いた±５０度の取り込み角のアインツェル型メッシュレンズを示す断面図である。 図２０（ａ）に示すアインツェル型メッシュレンズのメッシュの設計図である。 従来の回転楕円面からなるメッシュを用いた±６０度の取り込み角のアインツェル型メッシュレンズを示す断面図である。 図２（ａ）に示す球面収差補正減速型レンズにおいて、試料周辺を同電位に保つためのシールドを設けた図である。
符号の説明
１ 電子分光装置
２ インプットレンズ
３ 球面鏡アナライザ
４ アパチャー
５ マイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ）
６ スクリーン
７ 照射部材
１０ 光電子顕微鏡
１１ 対物レンズ
１２ 第１レンズシステム
１３ エネルギー分析器
１４ 第２レンズシステム
１５ 検出器
１６ シールド
ＥＬ１〜ＥＬｎ 第１電極〜第ｎ電極
Ｅ１ 第１レンズ
Ｅ２ 第２レンズ
Ｐ０ 物面
Ｐ１ 像面
Ｐ２ 像面
Ｏｅ メッシュＭの回転楕円面の原点
ａ 回転楕円面の長軸半径
ｂ 回転楕円面の短軸半径
γ メッシュＭの回転楕円面の長軸短軸比
ｄ１ 物面とメッシュＭとの距離
Ｌ１ 第１電極ＥＬ１の長さ
Ｌ２ 第２電極ＥＬ２の長さ
Ｓ１ 内球メッシュ
Ｓ２ 外球メッシュ
ｒ１ 内球メッシュの半径
ｒ２ 外球メッシュの半径
本発明の一実施形態について図１〜図１７に基づいて説明すると以下の通りである。
本発明の球面収差補正減速型レンズは、所定物面位置から一定の開き角をもって出射された電子またはイオンビーム（以下、ビーム）に生じる球面収差を補正するためのものであり、光軸を中心軸とする回転体面からなり、外部電源から任意の電圧が印加される少なくとも２つの電極を備え、該電極の１つは、物面に対して凹面形状を有し、該凹面形状が光軸を中心軸とする回転体面からなるメッシュであり、該各電極は、該各電極に印加された電圧により、上記ビームを減速させるとともに、該ビームに生じる球面収差を補正するための減速型集束電場を形成することを特徴としている。
〔球面収差補正減速型レンズ〕
本発明の球面収差補正減速型レンズの一実施例について図１〜図９を参照して説明する。図１は本発明に係る球面収差補正減速型レンズの一実施例の概略構成を示す断面図である。なお、図中の矢印を付した曲線は、試料から出射されたビームの軌跡を示している。
本実施形態の球面収差補正減速型レンズは、図１に示すように、メッシュＭと、第１電極ＥＬ１〜第ｎ電極ＥＬｎとから構成されている。従来のアインツェル型メッシュレンズでは、第１電極ＥＬ１〜第ｎ電極ＥＬｎにおいて、物面Ｐ０から出射されたビームを、減速させた後に加速させることにより、像面Ｐ１において集束させるための加速型集束電場を形成していた。しかしながら、本実施形態の球面収差補正減速型レンズは、上記加速型集束電場を形成せず、第１電極ＥＬ１〜第ｎ電極ＥＬｎにおいて、物面Ｐ０から出射されたビームを、減速させながら像面Ｐ１において集束させるための減速型集束電場を形成することを特徴としている。
上記球面収差補正減速型レンズは、電子分光装置のインプットレンズおよび光電子顕微鏡の対物レンズとして好適に用いることができる。
メッシュＭは、試料が配置された物面Ｐ０に対して凹面形状を有しており、上記球面収差補正減速型レンズの光軸を中心軸とする回転楕円面からなる。また、メッシュＭは、第１電極ＥＬ１に一体的に設けられている。なお、メッシュＭは、本実施形態では光軸を中心軸とする回転楕円面から構成されているが、本発明はこれに限られず、光軸を中心軸とする球面から構成されていてもよい。ただし、後述するように、メッシュＭは、光軸を中心軸とする球面からなる場合と比較して、光軸を中心軸とする回転楕円面からなる場合の方が、物面Ｐ０から、すなわち、試料から出射されたビームの取り込み角度を±６０度程度まで大きくすることが可能となる。そのため、メッシュＭは、光軸を中心軸とする回転楕円面からなるものを用いることが望ましい。また、メッシュＭは、本実施形態では第１電極ＥＬ１に一体的に設けられているが、本発明はこれに限られず、第１電極ＥＬ１とは別に設けられていてもよい。
第１電極ＥＬ１〜第ｎ電極ＥＬｎは、本実施形態の球面収差補正減速型レンズの光軸を中心とする回転体面からなり、減速型集束電場を形成する同心面を有している。第１電極ＥＬ１〜第ｎ電極ＥＬｎは、光軸に沿ってメッシュＭから順番に配置されており、外部電源から各電極に任意の電圧が印加される。なお、メッシュＭは、第１電極ＥＬ１と一体化して設けられているために、第１電極ＥＬ１と同じ電圧が印加される。また、メッシュＭおよび第１電極ＥＬ１が別に設けられている場合は、メッシュＭおよび第１電極ＥＬ１のそれぞれに外部電源から任意の電圧が印加される。
なお、本実施形態の球面収差補正減速型レンズは、第１電極ＥＬ１および第２電極ＥＬ２の少なくとも２個の電極を有していればよい。球面収差補正減速型レンズは、電極の数が多くなるほど、該レンズの集束性能を高めるとともに、該レンズの製造工程における許容誤差が増加する。しかしながら、電極の数が多くなると、球面収差補正減速型レンズの製造工程が煩雑となるために、電極の数は約３〜約１０の範囲内であることが好ましい。
ここで、本実施形態の球面収差補正減速型レンズにおいて、試料から出射されたビームを像面Ｐ１で集束させるための構成について、図２〜図４を参照して説明する。図２（ａ）は取り込み角が±５０度の球面収差補正減速型レンズの構成を示す断面図であり（図中、取り込み角を５０°×２、１００°と表記）、図２（ｂ）は取り込み角が±６０度の球面収差補正減速型レンズの構成を示す断面図である（図中、取り込み角を６０°×２、１２０°と表記）。なお、図中において、点線は電位分布を示しており、実線は電子軌道を示している。
従来の減速型レンズは、加速型レンズまたはアインツェル型レンズと比較して、球面収差の問題が深刻であり、ビームの取り込み角を大きく制限しない限り、ビームを集束させることができない。そのため、従来の減速型レンズは、電子分光装置のインプットレンズまたは光電子顕微鏡の対物レンズとして好適に用いることはできなかった。しかしながら、本実施形態の球面収差補正減速型レンズは、上述したように、各電極において減速型集束電場のみを形成する構成でありながら、大きな開き角のビームを集束させることができる。
本実施形態の球面収差補正減速型レンズは、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、第１電極ＥＬ１、第２電極ＥＬ２および第３電極ＥＬ３の３つの電極を有しており、各電極において減速型集束電場のみを形成しているにも関らず、±５０度および±６０の開き角で入射されたビームを像面Ｐ１において集束させている。
このようなレンズを実現するためには、第１電極ＥＬ１、第２電極ＥＬ２および第３電極ＥＬ３の３つの電極の配置が重要である。各電極の配置としては、様々な変化が可能であるが、ビームの軌道を妨げず、かつ、ビームに効果的な球面収差補正作用を与えるように、ビームの最も外側の軌道から適度な距離をもたせて配置することが望ましい。
図３および図４は、それぞれ、図２（ａ）と図２（ｂ）に示した球面収差補正減速型レンズの要部構成を示す図である。ビームの最も外側の軌道から適度な距離をもった配置とするため、図２（ａ）および図２（ｂ）においては、それぞれ、図３および図４に示すように、光軸と平行な軸に対する各電極の傾斜角を５５度および６５度に設定している。このような電極配置のもと、減速型集束電場のみを形成する本実施形態の球面収差補正減速型レンズを構成し、大きな開き角で入射されたビームを像面Ｐ１において集束させるためには、下記の４つの値が重要になる。
（１）メッシュＭの凹型形状の長軸短軸比。
（２）第１電極ＥＬ１〜第ｎ電極ＥＬｎの各電極の長さ。
（３）物面Ｐ０からメッシュＭの回転楕円面の原点Ｏｅまでの距離ｄ１。
（４）第１電極ＥＬ１〜第ｎ電極ＥＬｎの各電極に印加される電圧。
以下に、図２（ａ）および図２（ｂ）に示した球面収差補正減速型レンズにおける上記４つの値について説明する。
まず、図２（ａ）に示した球面収差補正減速型レンズの設計について、図３を用いて具体的に説明する。図３は、図２（ａ）に示した球面収差補正減速型レンズの要部構成を示す図である。ただし、物面Ｐ０から像面Ｐ１までの距離を５００ｍｍとした場合である。
（１）メッシュＭの凹面形状の長軸短軸比、すなわち、メッシュＭの回転楕円面の原点Ｏｅを中心として、回転楕円面の長軸半径をａとし、回転楕円面の短軸半径をｂとした場合の、長軸短軸比であるγ＝ａ／ｂが１．５０である。
（２）第１電極ＥＬ１の長さＬ１が５．２５ｍｍであり、第２電極ＥＬ２の長さＬ２が１７．３４ｍｍである。
（３）物面Ｐ０からメッシュＭの回転楕円面の原点Ｏｅまでの距離ｄ１は、１８．８３ｍｍである。
（４）第１電極ＥＬ１、第２電極ＥＬ２および第３電極ＥＬ３の各電極に印加される電圧は、試料から出射されるビームのエネルギーを１ｋｅＶとした場合は、それぞれ０Ｖ、−４４３．９６Ｖ、−８１９．８２Ｖである。
上記構成の球面収差補正減速型レンズでは、試料から出射された１ｋｅＶのエネルギーを有したビームを入射すると、該レンズの出射口では該ビームは約１８０ｅＶまで減速されている。
次に、図２（ｂ）に示した球面収差補正減速型レンズの設計について、図４を用いて具体的に説明する。ただし、物面Ｐ０から像面Ｐ１までの距離を５００ｍｍとした場合である。
（１）メッシュＭの凹面形状の長軸短軸比γ＝ａ／ｂが１．５１である。
（２）第１電極ＥＬ１の長さＬ１が５．６９ｍｍであり、第２電極ＥＬ２の長さＬ２が１７．６５ｍｍである。
（３）物面Ｐ０からメッシュＭの回転楕円面の原点Ｏｅまでの距離ｄ１は、２６．９０ｍｍである。
（４）第１電極ＥＬ１、第２電極ＥＬ２および第３電極ＥＬ３の各電極に印加される電圧は、試料から出射されるビームのエネルギーを１ｋｅＶとした場合は、それぞれ０Ｖ、−４２３．８５Ｖ、−８０６．０４Ｖである。
上記構成の球面収差補正減速型レンズでは、試料から出射された１ｋｅＶのエネルギーを有したビームを入射すると、該レンズの出射口では該ビームは約１９４ｅＶまで減速されている。
上述したように、上記（１）〜（４）の４つの値を設定し、物面Ｐ０から像面Ｐ１までの距離を５００ｍｍとした場合、像面Ｐ１におけるビームのボケは、いずれの場合も約０．１ｍｍ以下となる。
メッシュＭの形状は、正確に回転楕円面として与えられる形状では球面収差を完全に取り除くことはできず、像面Ｐ１においてボケが生じる場合がある。そのため、球面収差を厳密に０にする必要がある場合、回転楕円面として与えられるメッシュの形状をさらに微調整することが望ましい。メッシュＭの形状の微調整は、例えば、以下の式で微調整後のメッシュＭの形状に係る楕円からの変化量ΔＲ(θ)を定義し、パラメータａ０，ａ１〜ａｎ、または、パラメータｃ１〜ｃｎ、ｐ１〜ｐｎ、ｑ１〜ｑｎを球面収差が最小になるように最適化することで行うことができる。
Figure 0004900389
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なお、変化量ΔＲ(θ)は、物面上の原点Ｏを中心とする極座標を（Ｒ，θ）として表現した場合における、原点Ｏから楕円までの距離Ｒに対して微調整後のメッシュ形状が変位する量である。
以上のように、物面上の原点Ｏを中心とする極座標を（Ｒ，θ）と表現した場合に、調整量ΔＲは、上記θを変数とする少なくとも３項の関数の和として表現される。
なお、上記（１）〜（４）の４つの値は、球面収差補正減速型レンズに設けられる電極の数または試料から出射されるビームのエネルギーの大きさが変化するに伴い、適宜調節される。また、上記（１）〜（４）の４つの値のうち、全てを調節する必要はなく、少なくとも１つを調節することによって、球面収差を補正することができる。ただし、複数の要素を同時に調整することが、高い集束性を実現する上では望ましい。また、図２（ａ）および図２（ｂ）に示した球面収差補正減速型レンズにおいても、上記（１）〜（４）の４つの値は上述した値に限られず、それぞれ好適な範囲を有しており、その範囲内において適宜調節することにより、物面Ｐ０から出射されたビームを像面Ｐ１において集束させている。
以下に、第１電極ＥＬ１、第２電極ＥＬ２および第３電極ＥＬ３の３つの電極を備え、取り込み角が±５０度の本実施形態の球面収差補正減速型レンズにおいて、物面Ｐ０から像面Ｐ１までの距離を５００ｍｍとし、試料から出射されるビームのエネルギーを１ｋｅＶとした場合に、好適に用いられる上記４つの値の範囲について説明する。
まず、（１）のメッシュＭの凹型形状の長軸短軸比について図５を参照して説明する。図５は、メッシュＭの長軸短軸比と、球面収差との関係を示すグラフである。図５に示すように、メッシュＭの長軸短軸比γ＝ａ／ｂが１〜１．５の間に球面収差は約２７．５ｍｍ〜約０ｍｍまで減少し、γ＝ａ／ｂが１．５〜２の間に球面収差は約０ｍｍ〜約５ｍｍまで増加する。したがって、γ＝ａ／ｂが約１．４〜約１．６の範囲内にある場合に、球面収差は最も小さく抑えられており、具体的な数値としては、約０．４ｍｍ以下に抑えられている。すなわち、上記条件の場合は、（１）のメッシュＭの凹型形状の長軸短軸比γ＝ａ／ｂは、約１．４〜約１．６の範囲内であることが好ましい。
次に、（２）の第１電極ＥＬ１の長さＬ１および第２電極ＥＬ２の長さＬ２について説明する。上記条件の場合は、（２）の第１電極ＥＬ１の長さＬ１および第２電極ＥＬ２の長さＬ２は、それぞれ約１ｍｍ〜約１０ｍｍおよび約５ｍｍ〜約２５ｍｍの範囲内であることが好ましい。
次に、（３）の物面Ｐ０からメッシュＭの回転楕円面の原点Ｏｅまでの距離ｄ１について説明する。上記条件の場合は、（３）の物面Ｐ０からメッシュＭの回転楕円面の原点Ｏｅまでの距離ｄ１は、約１０ｍｍ〜約２５ｍｍの範囲内であることが好ましい。
次に、（４）第１電極ＥＬ１〜第ｎ電極ＥＬｎに印加される電圧について説明する。上記条件の場合は、（４）の第１電極ＥＬ１、第２電極ＥＬ２および第３電極ＥＬ３の各電極に印加される電圧は、それぞれ０Ｖ、約−１００Ｖ〜約−５５０Ｖ、約−５５０Ｖ〜約−９５０Ｖの範囲内に設定することが好ましい。
以上のように、上記４つの値を、ビームのエネルギーおよび取り込み角に応じて調節することにより、±０度〜±６０度の取り込み角度の範囲内において、球面収差を補正することが可能となる。なお、上記４つの値は、球面収差補正減速型レンズに設けられる電極の数および試料から出射されるビームのエネルギーに応じて適宜変化するものである。この調整後、ビームのエネルギーが変化した場合は、各電極に印加される電圧は、該ビームのエネルギーに比例して変化させればよい。
なお、メッシュＭの形状は、本実施形態では光軸を中心軸とする回転楕円面からなるメッシュを用いているが、本発明はこれに限られない。つまり、上述したように、メッシュＭの形状は、光軸を中心軸とする球面からなるメッシュ（以下、球面メッシュ）を用いてもよい。
この場合は、（１）メッシュＭの凹型形状の長軸短軸比γ＝ａ／ｂは常に１となるために、（１）以外の（２）第１電極ＥＬ１〜第ｎ電極ＥＬｎの長さ、（３）物面Ｐ０からメッシュＭの距離および（４）第１電極ＥＬ１〜第ｎ電極ＥＬｎの各電極に印加される電圧の３つの値を調節することにより、物面Ｐ０から出射されたビームを像面Ｐ１において集束することができる。
メッシュＭとして球面メッシュを用いた場合における、上記（２）〜（４）の３つの値について図６および図７を参照して説明する。図６は、光軸を中心軸とする球面からなるメッシュを用いた球面収差補正減速型レンズを示す断面図である。図７は、図６に示した球面収差補正減速型レンズの光軸を中心軸とする球面からなるメッシュの要部構成を示す図である。
球面メッシュを用いた球面収差補正減速型レンズは、図６に示すように、第１電極ＥＬ１、第２電極ＥＬ２および第３電極ＥＬ３の３つの電極を有しており、±３０度の開き角で入射されたビームを像面Ｐ１において集束させている。上記構成の球面収差補正減速型レンズにおいて、±３０度の開き角で入射されたビームを像面Ｐ１において集束させるための（２）〜（４）の値を以下に示す。
（２）第１電極ＥＬ１の長さＬ１は１２．４０ｍｍであり、第２電極ＥＬ２の長さＬ２は１７．７０ｍｍである。
（３）物面Ｐ０からメッシュＭの距離ｄ１は２７．５０ｍｍである。
（４）第１電極ＥＬ１、第２電極ＥＬ２および第３電極ＥＬ３の３つの各電極に印加される電圧は、試料から出射されるビームのエネルギーを１ｋｅＶとした場合は、それぞれ０Ｖ、−３８０．２５Ｖ、−８８８．２９Ｖである。
ただし、（２）および（３）に示した値は、物面Ｐ０から像面Ｐ１までの距離を５００ｍｍとした場合である。
上記構成の球面収差補正減速型レンズでは、試料から出射された１ｋｅＶのエネルギーを有したビームを入射すると、該レンズの出射口では該ビームが約１１２ｅＶまで減速されている。
上述したように（２）〜（４）の値を調節すると、±３０度の取り込み角にわたって球面収差が補正されている。このように、メッシュＭとして、光軸を中心軸とする球面を用いた場合は、回転楕円面を用いた場合と比較して高い補正効果は得られないが、加工が容易であり、コスト面では有利である。
また、球面メッシュを用いて、大きな開き角のビームを入射することも可能である。これは、半径の異なる複数の球面メッシュを物面Ｐ０から所定の間隔をあけて順番に配置する構成によって実現可能である。２枚の球面メッシュが設けられている場合の球面収差補正減速型レンズについて、図８および図９を参照して説明する。図８は、内球メッシュＳ１および外球メッシュＳ２の２枚の球面メッシュが設けられている球面収差補正減速型レンズを示す断面図である。図９は、図８の内球メッシュＳ１および外球メッシュＳ２の２枚の球面メッシュの要部構成を示す図である。
図８に示すように、２枚の球面メッシュが設けられている球面収差補正減速型レンズは、物面Ｐ０から近い側に半径の小さい内球メッシュＳ１が配置されており、内球メッシュＳ１から像面Ｐ１側に、内球メッシュＳ１より半径の大きな外球メッシュＳ２が配置されている。試料から出射されたビームのエネルギーが１ｋｅＶの場合、内球メッシュＳ１はアース電位に設定され、外球メッシュＳ２には−９９０Ｖの電圧が印加される。ここで、内球メッシュＳ１の半径ｒ１と外球メッシュＳ２の半径ｒ２の比であるｒ２／ｒ１は５．５５であり、物面Ｐ０から内球メッシュＳ１の原点Ｏｓまでの距離ｄと内球メッシュＳ１の半径ｒ１との比であるｄ／ｒ１は０．５１１である。
なお、上記球面収差補正減速型レンズにおける球面収差の補正は、内球メッシュＳ１の半径ｒ１と外球メッシュＳ２の半径ｒ２の比であるｒ２／ｒ１および物面Ｐ０から内球メッシュＳ１の原点Ｏｓまでの距離ｄと内球メッシュＳ１の半径ｒ１との比ｄ／ｒ１に大きく関っている。ｒ２／ｒ１およびｄ／ｒ１の好適な範囲は、球面収差補正減速型レンズのビームの取り込み角、および最終的に該球面収差補正減速型レンズから出射されるビームエネルギーＥｆと物面Ｐ０から出射された時のビームエネルギーＥｉの比であるＥｆ／Ｅｉ、つまり、減速比に依存する。
図８に示した球面収差補正減速型レンズでは、取り込み角が±５０度、減速比Ｅｆ／Ｅｉが０．０１に設定されている。取り込み角が小さいほど、球面収差は小さくなり、ｄ／ｒ１の好適な範囲は大きくなる。逆に、取り込み角を±５０度程度と大きな設定にすると、球面収差が大きくなるとともに、幾何学的に物面Ｐ０と内球メッシュＳ１の距離が小さく制限される。そのため、試料から出射されたビームは、内球メッシュＳ１に対して、より垂直に近い状態で入射するため、曲がりにくくなる。この場合、ビームを曲げる作用を大きくし、ビームを像面Ｐ１において集束させるためには、減速比Ｅｆ／Ｅｉを小さくする、または外球メッシュの半径ｒ２と内球メッシュの半径ｒ１との比であるｒ２／ｒ１を大きくする必要がある。
なお、高い集束性を実現するには、減速比Ｅｆ／Ｅｉ、半径ｒ２と半径ｒ１との比ｒ２／ｒ１、および物面Ｐ０から内球メッシュＳ１の原点Ｏｓまでの距離と内球メッシュＳ１の半径ｒ１との比ｄ／ｒ１を同時に調整することが望ましい。取り込み角が±５０度の場合、減速比は、約０．１〜約０．０１、ｒ２／ｒ１は約４〜約６、ｄ／ｒ１は約０．４〜約０．６の範囲内で設定することが望ましい。
上記構成により、内球メッシュＳ１および外球メッシュＳ２の２枚の球面メッシュが設けられている球面収差補正減速型レンズは、図８に示すような球対称電場を形成して、試料から出射されたビームの取り込み角を±５０度程度まで増加させることが可能である。なお、球面メッシュを２枚用いた球面収差補正減速型レンズでは、試料から出射された１ｋｅＶのエネルギーを有したビームを入射すると、該レンズの出射口では該ビームが１０ｅＶまで減速される。このように、他の構成の球面収差補正減速型レンズと比較して、球面メッシュを２枚用いた構成では、試料から出射されたビームを大幅に減速させることができる。そのため、試料から出射されたビームを大幅に減速させる必要があるときには、球面メッシュ２枚を用いた構成の球面収差補正減速型レンズが好適に用いられる。
なお、本実施形態の球面収差補正減速型レンズでは、上述したように、第１電極ＥＬ１または内球メッシュＳ１をアース電位に設定しているが、これに限られない。
すなわち、本実施形態の球面収差補正減速型レンズでは、第１電極ＥＬ１〜第ｎ電極ＥＬｎまたは内球メッシュＳ１および外球メッシュＳ２に印加される電圧に、物面Ｐ０に配置された試料に印加される電圧と同一の電圧をそれぞれ加算する構成であってもよい。なお、物面Ｐ０に配置された試料への電圧の印加は、試料と外部電源とを導線等で接続することにより行われる。
上記構成により、第１電極ＥＬ１〜第ｎ電極ＥＬｎまたは内球メッシュＳ１および外球メッシュＳ２に印加される電圧が変化したとしても、試料から出射されたビームを像面Ｐ１において集束させることが可能である。さらに、試料に印加される電圧を調節することにより、第１電極ＥＬ１〜第ｎ電極ＥＬｎまたは内球メッシュＳ１および外球メッシュＳ２に印加される電圧を自由に調節することが可能となる。
例えば、図２（ａ）に示した球面収差補正減速型レンズにおいて、物面Ｐ０から像面Ｐ１までの距離を５００ｍｍとし、試料から出射されるビームのエネルギーを１ｋｅＶとした場合に、第１電極ＥＬ１、第２電極ＥＬ２および第３電極ＥＬ３の各電極に印加される電圧は、上述したように、それぞれ０Ｖ、約−４４３．９６Ｖ、約−８１９．８２Ｖである。
ここで、第３電極ＥＬ３に印加される電圧を０Ｖとする場合は、試料に印加される電圧を約８１９．８２Ｖ、第１電極ＥＬ１に印加される電圧を約８１９．８２Ｖ、第２電極ＥＬ２に印加される電圧を約３７５．８６Ｖとすることにより、物面Ｐ０から出射されたビームを像面Ｐ１において集束させることが可能となる。
なお、メッシュＭおよび第１電極ＥＬ１が別に設けられている場合は、メッシュＭ〜第ｎ電極ＥＬｎに印加される電圧に、試料に印加された電圧と同一の電圧を加算する。
また、試料に電圧を印加する場合は、図２２に示すように、メッシュＭとの間で試料を取り囲むようにシールド１６を設けることが好ましい。図２２は、図２（ａ）に示す球面収差補正減速型レンズにおいて、試料周辺を同電位に保つためのシールド１６を設けた図である。シールド１６を設けることにより、シールド１６とメッシュＭとにより試料を取り囲むことができ、試料周辺の電位を一定に保つことができる。なお、シールド１６はステンレス等の薄い板から構成されていることが好ましい。
また、シールド１６は、試料に電圧を印加する場合には、図２（ａ）に示す球面収差補正減速型レンズに限られず、上述した全ての球面収差補正減速型レンズにおいて設けられていることが好ましい。
また、本実施形態の球面収差補正減速型レンズでは、物面Ｐ０に配置された試料には、第１電極ＥＬ１または内球メッシュＳ１に印加される電圧よりも低い電圧が印加される構成であってもよい。
例えば、第１電極ＥＬ１または内球メッシュＳ１に印加される電圧が０Ｖの場合は、試料に印加される電圧を負の電圧とし、第１電極ＥＬ１または内球メッシュＳ１に印加される電圧が正の電圧の場合は、試料に印加される電圧を０Ｖとする。なお、試料に印加される電圧は、上述した例に限られず、第１電極ＥＬ１または内球メッシュＳ１に印加される電圧よりも低い電圧であればよく、正の電圧であっても、負の電圧であってもかまわない。
この場合、試料から出射されたビームは、試料と第１電極ＥＬ１または内球メッシュＳ１とにそれぞれ異なる電圧が印加されるために、メッシュＭまたは内球メッシュＳ１に入射する前にエネルギーが変化する。そのため、第１電極ＥＬ１〜第ｎ電極ＥＬｎまたは内球メッシュＳ１および外球メッシュＳ２に印加される電圧は、以下のような方法により決定される。
まず、第１電極ＥＬ１または内球メッシュＳ１に印加される電圧を０Ｖとした場合において、変化したエネルギーを有する上記ビームを像面Ｐ１において集束するように、第２電極ＥＬ２〜第ｎ電極ＥＬｎまたは外球メッシュＳ２に印加される電圧を設定する。この電圧を基準電圧とする。
そして、第１電極ＥＬ１または内球メッシュＳ１に印加される電圧が、０Ｖに所定の電圧が加算された電圧である場合は、第２電極ＥＬ２〜第ｎ電極ＥＬｎまたは外球メッシュＳ２に印加される基準電圧にも、第１電極ＥＬ１または内球メッシュＳ１に加算された電圧と同一の電圧をそれぞれ加算する。これにより、試料から出射したビームのエネルギーが物面Ｐ０と第１電極ＥＬ１または内球メッシュＳ１との間において変化した場合であっても、該ビームを像面Ｐ１において集束させることが可能である。
なお、第２電極ＥＬ２〜第ｎ電極ＥＬｎまたは外球メッシュＳ２に加算される電圧は、第１電極ＥＬ１または内球メッシュＳ１に加算された電圧と同一の電圧に限られず、それぞれ異なる電圧であってもよい。ただし、第１電極ＥＬ１〜第ｎ電極ＥＬｎまたは内球メッシュＳ１および外球メッシュＳ２において、試料から出射されたビームが像面Ｐ１において集束するように、各電極に加算される電圧を調節する必要がある。
さらに、上記構成により、物面Ｐ０に配置された試料に対して第１電極ＥＬ１または内球メッシュＳ１に印加される電圧よりも低い電圧が印加されるために、試料から出射されたビームは物面Ｐ０からメッシュＭまたは内球メッシュＳ１までの間で加速される。
そのため、物面Ｐ０からメッシュＭまたは内球メッシュＳ１までの間において、上記ビームの開き角が小さくなり、該ビームのメッシュＭまたは内球メッシュＳ１への入射角が小さくなるために、該ビームを像面Ｐ１において容易に集束させることができる。すなわち、上記構成により、本実施形態の球面収差補正減速型レンズは、より大きな開き角のビームを取り込むことが可能となる。
なお、メッシュＭおよび第１電極ＥＬ１が別に設けられている場合は、物面Ｐ０に配置された試料には、メッシュＭに印加される電圧よりも低い電圧が印加される。
以上のように、本実施形態の球面収差補正減速型レンズは、物面Ｐ０から一定の開き角をもって出射されたビームに生じる球面収差を補正する球面収差補正減速型レンズであって、光軸を中心軸とする回転体面からなり、外部電源から任意の電圧が印加される少なくとも２つの電極を備え、上記電極の少なくとも１つは、物面Ｐ０に対して凹面形状を有し、該凹面形状が光軸を中心軸とする回転体面からなるメッシュＭであり、上記各電極は、該各電極に印加された電圧により、上記ビームを減速させるとともに、該ビームに生じる球面収差を補正するための減速型集束電場を形成することを特徴としている。
上記構成により、光軸を中心軸とする回転体面からなる第１電極ＥＬ１〜第ｎ電極ＥＬｎに対して、外部電源から任意の電圧を印加することにより、該各電極は、物面Ｐ０より出射されたビームを減速させるとともに、該ビームに生じる球面収差を補正するための減速型集束電場を形成することができる。これにより、高エネルギーのビームが物面Ｐ０から出射された場合であっても、上記各電極によって形成された減速型集束電場により、該ビームを減速させることができる。
また、上記電極の少なくとも１つとして、物面Ｐ０に対して凹面形状を有し、該凹面形状が光軸を中心軸とする回転体面からなるメッシュＭを用いることにより、大きな取り込み角を実現することが可能となる。そのため、高エネルギー、かつ、大きな開き角のビームを本発明の球面収差補正減速型レンズに入射させ、像面で集束したビームを、引き続き、後段に設けられたレンズに入射した場合、後段レンズの電極に高電圧を印加することなく、該ビームを後段レンズの像面において集束させることができる。
〔球面収差補正レンズシステム〕
一般に、電子レンズには、静電型または磁場型に関わらず、正の球面収差が付随している。そのため、物面の一点から出射されたビームは、電子レンズに対する開き角が大きいほど、より物面に近い位置に結像する。したがって、電子レンズの取り込み角が大きいほど、より大きなボケが生じることになる。
しかしながら、ビームが電子レンズに入射する時に、該ビームに対して適切な負の球面収差を与えることにより、該電子レンズにおいて生じる正の球面収差を打ち消すことが可能である。上記構成について、図１０（ａ）および図１０（ｂ）を参照して説明する。図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、前段レンズおよび後段レンズの２つのレンズからなるレンズシステムを考慮した図であり、後段レンズのみを図中に示している。図１０（ａ）は、前段レンズおよび後段レンズの２つのレンズからなるレンズシステムにおいて、±１２度の開き角のビームを後段レンズに入射したときの電子軌道を示す断面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）において、後段レンズの像面Ｐ２においてビームが一点に集まるように計算した電子軌道を示す断面図である。なお、ビームの入射エネルギーは、１ｋｅＶである。
図１０（ａ）に示す電子レンズでは、前段レンズの像面Ｐ１において、試料から出射されたビームを集束させる構成としている。この場合は、後段レンズにおいて生じる正の球面収差により、後段レンズの像面Ｐ２において大きなボケが生じる。このように、電子レンズに入射されるビームの開き角が±１０度程度以上になると、後段レンズの像面Ｐ２における球面収差が顕著になる。
しかしながら、図１０（ｂ）に示す電子レンズでは、前段レンズの像面Ｐ１において、試料から出射されたビームを集束させず、負の球面収差を与えることにより、後段レンズにおいて生じる正の球面収差を打ち消し、後段レンズの像面Ｐ２においてビームが集束する。すなわち、前段レンズおよび後段レンズの２つのレンズからなるレンズシステムでは、試料から出射されたビームに対して、前段レンズにおいて入射時に適切な負の球面収差を与えることにより、後段レンズにおいて生じる正の球面収差を打ち消すことができることを示している。本発明の球面収差補正レンズシステムはこのような考えに基づいている。
〔第１実施例〕
ここで、本発明の球面収差補正レンズシステムの第１実施例について図１１〜図１４を参照して説明する。図１１は、本実施例の球面収差補正レンズシステムの概略構成を示す断面図である。なお、図中の曲線は、物面から出射されたビームの軌跡を示すものである。
本実施例の球面収差補正レンズシステムは、図１１に示すように、第１レンズＥ１と、第２レンズＥ２とを備えている。
第１レンズＥ１は、上述した本発明の球面収差補正減速型レンズから構成されている。ここでは、球面収差補正減速型レンズは、像面Ｐ１において負の球面収差を発生するように、メッシュＭの長軸短軸比、各電極に印加される電圧、物面Ｐ０からメッシュＭまでの距離、および各電極の長さの少なくとも１つが調節されている。
第２レンズＥ２は、少なくとも１つの電子レンズから構成されており、該電子レンズは正の球面収差を発生する。なお、ここでは、説明を簡略化するために、第２レンズＥ２として単一の電子レンズを用いた構成としている。また、第２レンズＥ２は、静電型または磁場型のいずれの電子レンズを用いてもよく、第２レンズＥ２が複数の電子レンズから構成される場合には、静電型および磁場型を組み合わせて用いてもよい。
ここで、本実施例の球面収差補正レンズシステムにおいて、本発明の球面収差補正減速型レンズを用いて、像面Ｐ１で負の球面収差を発生させるための構成について図１２および図１３を参照して説明する。図１２は、メッシュＭの長軸短軸比γが１．４４、１．４７、１．５０、１．５３、１．５６の場合において、ビームの入射角と球面収差との関係を示すグラフである。図１３は、第２電極ＥＬ２に印加される電圧Ｖ２が−４９０Ｖ、−４６０Ｖ、−４４３Ｖ、−４３０Ｖ、−４００Ｖの場合において、ビームの入射角と球面収差との関係を示すグラフである。
図１２に示すように、メッシュＭの長軸短軸比γが１．５３および１．５６の場合は、球面収差補正減速型レンズに入射するビームの入射角が大きくなるのに伴い、負の球面収差が大きくなる。なお、メッシュＭの長軸短軸比γが１．５６の場合の方が、１．５３の場合と比較して、入射角の拡大に伴う球面収差の変化が大きい。また、メッシュＭの長軸短軸比γが１．４４および１．４７の場合は、ビームの入射角が大きくなるのに伴い、正の球面収差が大きくなる。なお、メッシュＭの長軸短軸比γが１．４４の場合の方が、１．４７の場合と比較して、入射角の拡大に伴う球面収差の変化が大きい。また、メッシュＭの長軸短軸比γが１．５０の場合は、ビームの入射角に関係なく、球面収差はほぼ一定である。したがって、メッシュＭの長軸短軸比γが１．５０＜γ＜１．５６の場合、像面Ｐ１において０＜ｒｓ／Ｒ＜０．１５の負の球面収差を生じる。ここで、ｒｓは球面収差、Ｒはレンズの半径である。
また、図１３に示すように、第２電極ＥＬ２に印加される電圧Ｖ２が−４３０Ｖおよび−４００Ｖの場合は、球面収差補正減速型レンズに入射するビームの入射角が大きくなるのに伴い、負の球面収差が大きくなる。なお、第２電極ＥＬ２に印加される電圧Ｖ２が−４００Ｖの場合の方が、−４３０Ｖの場合と比較して、入射角の拡大に伴う球面収差の変化が大きい。また、第２電極ＥＬ２に印加される電圧Ｖ２が−４６０Ｖおよび−４９０Ｖの場合は、ビームの入射角が大きくなるのに伴い、正の球面収差が大きくなる。なお、第２電極ＥＬ２に印加される電圧Ｖ２が−４９０Ｖの場合の方が、−４６０Ｖの場合と比較して、入射角の拡大に伴う球面収差の変化が大きい。また、第２電極ＥＬ２に印加される電圧Ｖ２が−４４３Ｖの場合は、ビームの入射角に関係なく、球面収差はほぼ一定である。したがって、第２電極ＥＬ２に印加される電圧Ｖ２が−４４３Ｖ＜Ｖ２＜−４００Ｖの場合、像面Ｐ１において０＜ｒｓ／Ｒ＜０．１５の負の球面収差を生じる。
また、図示していないが、第１電極ＥＬ１の長さＬ１が増加する、すなわち、第１電極ＥＬ１の長さＬ１と球面収差補正減速型レンズの半径Ｒとの比であるＬ１／Ｒが大きくなるに伴い、負の球面収差が生じる。さらに、図示していないが、物面Ｐ０からメッシュＭまでの距離を調節することによっても、球面収差の符号（＋または−）および絶対値を制御することが可能である。
このように、メッシュＭの長軸短軸比γ、第２電極ＥＬ２に印加される電圧Ｖ２、物面Ｐ０からメッシュＭまでの距離、および各電極の長さの少なくとも１つを調節することにより、像面Ｐ１において負の球面収差を生じることができる。したがって、第２レンズＥ２において生じる正の球面収差に応じて、メッシュＭの長軸短軸比γ、第２電極ＥＬ２に印加される電圧Ｖ２の値、物面Ｐ０からメッシュＭまでの距離、および各電極の長さの少なくとも１つを適宜調節することにより、第２レンズＥ２の像面Ｐ２において球面収差をほぼ０とすることが可能となる。
ここで、本実施例の球面収差補正レンズシステムにおいて、第２レンズＥ２の像面Ｐ２において球面収差をほぼ０とするための構成について図１４（ａ）および図１４（ｂ）を参照して説明する。図１４（ａ）は、本実施例の球面収差補正レンズシステムの構成をより詳細に示した断面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）において、ビームの入射角と第１レンズＥ１の像面Ｐ１の球面収差および第２レンズＥ２の像面Ｐ２における球面収差との関係を示すグラフである。
図１４（ｂ）に示すように、メッシュＭの長軸短軸比γ、第２電極ＥＬ２に印加される電圧Ｖ２、物面Ｐ０からメッシュＭまでの距離、および第１電極ＥＬ１の長さＬ１と球面収差補正減速型レンズの半径Ｒとの比Ｌ１／Ｒの値を負の球面収差を生じる値に設定すると、第１レンズＥ１に入射するビームの入射角が大きくなるにしたがって、第１レンズＥ１の像面Ｐ１における負の球面収差は大きくなる。第２レンズＥ２において生じる正の球面収差も、第１レンズＥ１に入射するビームの入射角が大きくなるにしたがい、大きくなる。その結果、第２レンズＥ２の像面Ｐ２では、第１レンズＥ１に入射するビームの入射角の大きさに関係なく、像面Ｐ１で生じた負の球面収差が第２レンズＥ２に生じる正の球面収差と打ち消しあい、球面収差がほぼ０となっている。
なお、第１レンズＥ１に設けられる電極の数は、本発明の球面収差補正減速型レンズにおいても述べたように、少なくとも２つ設けられていればよく、球面収差補正レンズシステムの設計に応じて自由に変更してよい。この場合、第１レンズＥ１に設けられる電極の数に応じて、メッシュＭの長軸短軸比γ、各電極に印加される電圧の値、物面Ｐ０からメッシュＭまでの距離、および各電極の長さの少なくとも１つを適宜調節することが望ましい。また、本実施例の球面収差補正レンズシステムにおいても、メッシュの形状の微調整を、例えば、数式１または数式２に基づいて行うことにより、球面収差を完全に補正することが可能である。
また、第１レンズＥ１を構成する球面収差補正減速型レンズにおいて、第ｎ電極ＥＬｎに印加される電圧を０Ｖまたは０Ｖに近い値としたときは、第ｎ電極ＥＬｎおよび第２レンズＥ２の周辺に設けられた部材と第２レンズＥ２を構成する電極との間の電位差が小さくなり、放電を抑制することができる。
そのため、第ｎ電極ＥＬｎに０Ｖとは大きく異なる値の電圧が印加されることにより、第ｎ電極ＥＬｎおよび第２レンズＥ２の周辺に設けられた部材と第２レンズＥ２を構成する電極との間の電位差が大きく放電が起こりやすい場合と比較して、放電が起こりにくいために、電極等の各部材の構成や配置における制限が小さくなり、システムの性能やサイズ等において有利な設計をすることができる。また、放電を抑制することにより、より高エネルギーなビームを集束させることが可能となり、分析可能なエネルギー域が広がる。
〔第２実施例〕
ここで、本発明の球面収差補正レンズシステムの第２実施例について図１５（ａ）および図１５（ｂ）を参照して説明する。図１５（ａ）は、本実施例の球面収差補正レンズシステムの概略構成を示す断面図であり、図１５（ｂ）は、本実施例の球面収差補正レンズシステムにおいて、ビームの入射角と第１レンズＥ１の像面Ｐ１の球面収差および第２レンズＥ２の像面Ｐ２における球面収差との関係を示すグラフである。なお、図中の実線の曲線は、物面から出射されたビームの軌跡を示すものである。
本実施例の球面収差補正レンズシステムは、図１５（ａ）に示すように、第１レンズＥ１と、第２レンズＥ２とを備えている。本実施例の球面収差補正レンズシステムは、第１レンズＥ１がアインツェル型の電子レンズから構成されている点で第１実施例の球面収差補正レンズシステムと異なっている。アインツェル型メッシュレンズとしては、図２０および図２１に示す、取り込み角が±５０度および±６０度の電子レンズが好適に用いられる。なお、図１５（ａ）では、取り込み角が±５０度のアインツェル型メッシュレンズを用いている。
この場合であっても、第１実施例の球面収差補正レンズシステムと同様に、メッシュＭの長軸短軸比γ、各電極に印加される電圧、物面Ｐ０からメッシュＭまでの距離、および各電極の長さの少なくとも１つを調節することにより、図１５（ｂ）に示すように、像面Ｐ１において負の球面収差を生じることが可能である。そして、上記負の球面収差は、第２レンズＥ２において生じる正の球面収差と打ち消しあうために、第２レンズＥ２の像面Ｐ２において球面収差をほぼ０とすることができる。なお、本実施例の球面収差補正レンズシステムにおいても、メッシュの形状の微調整を、例えば、数式１または数式２に基づいて行うことにより、球面収差を完全に補正することが可能である。
なお、本実施例の球面収差補正レンズシステムにおいても、第１実施例の球面収差補正レンズシステムと同様に、第１レンズＥ１において発生する正の球面収差を、第２レンズＥ２において負の球面収差を発生させることにより打ち消す構成であってもかまわない。
〔第３実施例〕
ここで、本発明の球面収差補正レンズシステムの第３実施例について図１６を参照して説明する。図１６は、本実施例の球面収差補正レンズシステムの概略構成を示す断面図である。なお、図中の曲線は、物面から出射されたビームの軌跡を示すものである。
本実施例の球面収差補正レンズシステムは、図１６に示すように、第１レンズＥ１と、第２レンズＥ２とを備えている。本実施例の球面収差補正レンズシステムは、第１実施例の球面収差補正レンズシステムとは、第１レンズＥ１および第２レンズＥ２の順番が異なっている。すなわち、第１レンズＥ１は、少なくとも１つの電子レンズから構成されており、第２レンズＥ２は、上述した本発明の球面収差補正減速型レンズから構成されている。さらに、本実施例では、第１レンズＥ１として、試料から出射されたビームを大きな取り込み角で取り込むことが可能な電子レンズ、例えば、試料から出射されたビームを加速して対物レンズに取り込む構成とすることで、該ビームを±６０度程度の大きな取り込み角で取り込むことを可能にした電子レンズを用いている。
なお、ここでは、第１レンズＥ１は、説明を簡略化するために、第１レンズＥ１として単一の電子レンズを用いた構成としている。また、第１レンズＥ１は、静電型または磁場型のいずれの電子レンズを用いてもよく、第１レンズＥ１が複数の電子レンズから構成される場合には、静電型および磁場型を組み合わせて用いてもよい。
本実施例の球面収差補正レンズシステムでは、試料から出射されるビームの開き角が大きくなるにしたがって、第１レンズＥ１において生じる正の球面収差が大きくなり、同時に、第２レンズＥ２に入射するビームの開き角も大きくなる。本実施例の第２レンズＥ２は、本発明の球面収差補正減速型レンズを用いているために、±０度〜±６０度の範囲内の取り込み角とすることができる。そのため、第１レンズＥ１に対して、大きな開き角のビームを入射した場合であっても、第２レンズＥ２に該ビームを入射することが可能となる。
そして、本実施例においても、第１実施例の球面収差補正レンズシステムと同様に、第１レンズＥ１において生じる大きな正の球面収差を、第２レンズＥ２において生じる負の球面収差によって打ち消すために、メッシュＭの長軸短軸比γ、第２レンズＥ２の各電極に印加される電圧、像面Ｐ１からメッシュＭまでの距離、および第２レンズＥ２の各電極の長さの少なくとも１つが調節される。これにより、図１６に示すように、第２レンズＥ２の像面Ｐ２において球面収差が打ち消された実像を形成することができる。
なお、本実施例の球面収差補正レンズシステムにおいても、メッシュＭの形状の微調整を、例えば、数式１または数式２に基づいて行うことにより、球面収差を完全に補正することが可能である。
なお、本実施例では、第２レンズＥ２として上述した本発明の球面収差補正減速型レンズを用いているが、本発明はこれに限られない。つまり、第２レンズＥ２として、負の球面収差が付随した電子レンズ（例えば、多極子レンズ）を用いてもかまわない。この場合は、第１レンズＥ１として、本発明の球面収差補正減速型レンズのメッシュＭが設けられた正の球面収差を生じる電子レンズを用いることが望ましい。これにより、第１レンズＥ１は、物面Ｐ０から出射されたビームを±０〜±６０度の範囲内の取り込み角で取り込むことができる。そして、第２レンズＥ２において生じる負の球面収差を補正するように、第１レンズＥ１において適切な正の球面収差を与えることにより、第１レンズＥ１において生じた正の球面収差は、第２レンズＥ２の像面Ｐ２において打ち消される。
以上のように、本実施形態の球面収差補正レンズシステムは、物面Ｐ０から一定の開き角をもって出射されたビームに対して、正または負の球面収差を有する実像を形成する第１レンズＥ１と、第１レンズＥ１の後段に、第１レンズＥ１の光軸と同軸に配置され、第１レンズＥ１が生じた正または負の球面収差を打ち消す第２レンズＥ２とを備え、第１レンズＥ１または第２レンズＥ２は、物面に対して凹面形状を有し、該凹面形状が光軸を中心軸とする回転体面からなるメッシュが設けられており、上記ビームの取り込み角が±０度〜±６０度の範囲内となるように設定されていることを特徴としている。
上記構成により、第１レンズＥ１において形成された正または負の球面収差を有する実像は、第１レンズＥ１の後段に、第１レンズＥ１の光軸と同軸に配置された第２レンズＥ２によって、正または負の球面収差が打ち消される。したがって、本実施形態の球面収差補正レンズシステムは、前段に設けられた第１レンズＥ１および後段に設けられた第２レンズＥ２の複数のレンズ間において、球面収差を０にすることが可能になる。
〔電子分光装置〕
次に、上述した球面収差補正減速型レンズまたは球面収差補正レンズシステムを用いて構成された電子分光装置について図１７を参照して説明する。図１７は、本発明の電子分光装置の概略構成を示すブロック図である。
本実施形態の電子分光装置１は、図１７に示すように、インプットレンズ２と、球面鏡アナライザ３と、アパチャー４と、マイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ）５と、スクリーン６とから構成されている。本実施形態の電子分光装置は、インプットレンズ２として、本発明の球面収差補正減速型レンズまたは球面収差補正レンズシステムを用いることを特徴としている。なお、図１７では、本発明の球面収差補正減速型レンズを用いた構成としている。
以下に、本実施形態の電子分光装置１の動作について説明する。
まず、インプットレンズ２のメッシュＭが設けられている側に設置された試料（サンプル）に対して、照射部材７が紫外線やＸ線等の光、または電子線を照射する。光または電子線の照射により試料表面から放出された電子は、インプットレンズ２によって減速、集束され、球面鏡アナライザ３に入射される。球面鏡アナライザ３に入射された電子は、球面鏡アナライザ３の出射口に設けられたアパチャー４によってエネルギー別に選別された後、マイクロチャンネルプレート５で電子増倍され、スクリーンに投影される。
なお、球面鏡アナライザ３の入射口付近には、エネルギー分解能を調節するためのレンズやアパチャーが設けられていてもよい。また、本実施形態では、球面鏡アナライザ３を用いているが、本発明はこれに限られず、静電半球アナライザや円筒鏡アナライザ等を用いてもかまわない。しかし、球面鏡アナライザ３は、静電半球アナライザや円筒鏡アナライザ等と異なり、開口収差がなく、かつ、±２０度程度の取り込み角にわたって、静電半球アナライザと同程度のエネルギー分解能を持たせることが可能であるために、球面鏡アナライザ３を用いることが好ましい。
上記構成により、高エネルギーのビームを、±６０度程度の大きな取り込み角で取り込み、減速した上で集束することが可能となるために、電子分光装置の感度、機能、およびエネルギー分解能を向上させることができる。
〔光電子顕微鏡〕
次に、上述した球面収差補正減速型レンズまたは球面収差補正レンズシステムを用いて構成された光電子顕微鏡１０について図１８を参照して説明する。図１８は、本発明に係る光電子顕微鏡の一実施例を示すブロック図である。
本実施形態の光電子顕微鏡１０は、図１８に示すように、対物レンズ１１と、第１レンズシステム１２と、エネルギー分析器１３と、第２レンズシステム１４と、検出器１５とを備えている。光電子顕微鏡１０は、対物レンズ１１として、本発明の球面収差補正減速型レンズまたは球面収差補正レンズシステムを用いることを特徴としている。
以下に、本実施形態の光電子顕微鏡１０の動作について説明する。
まず、対物レンズ１１のメッシュＭが設けられている側に設置された試料（サンプル）に対して、照射部材７が紫外線やＸ線等の光、または電子線を照射する。光または電子線の照射により試料表面から放出された電子は、対物レンズ１１によって集束され、第１レンズシステム１２、エネルギー分析器１３および第２レンズシステム１４を介して検出器１５に入射される。
第１レンズシステム１２および第２レンズシステム１４においては、イメージングモードまたは角度分解モード（回折モード）の切り替え、エネルギー分解能の調節、像の拡大等が行われる。イメージングモードでは、実空間の拡大像が得られるだけでなく、選別する電子のエネルギーを変化させて、検出器１５にかかる電子数を測定すれば、試料の特定の領域から放出される電子のスペクトルが得られる。また、角度分解モードでは、非常に大きな放出角度にわたって、放出電子の角度分布を一度に測定することができる。
なお、本実施形態では、エネルギー分析器１３が設けられている構成であるが、本発明はこれに限られず、エネルギー分析器１３が設けられていない構成であってもかまわない。また、エネルギー分析器１３は、静電半球アナライザ、球面鏡アナライザ、円筒鏡アナライザ等、目的に応じて自由に選択することができる。
なお、対物レンズ１１の構成は、他の構成要素との組合わせや光電子顕微鏡１０に要求される性能等を考慮して設計することが望ましい。また、対物レンズ１１から出射された電子を、後段レンズや開口収差が付随するアナライザ等に入射させる場合には、その収差も補正できるようにシステムを設計することが望ましい。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明の球面収差補正減速型レンズは、上記課題を解決するために、所定物面位置から一定の開き角をもって出射された電子またはイオンビーム（以下、ビーム）に生じる球面収差を補正する球面収差補正レンズであって、光軸を中心軸とする回転体面からなり、外部電源から任意の電圧が印加される少なくとも２つの電極を備え、上記電極の少なくとも１つは、物面に対して凹面形状を有し、該凹面形状が光軸を中心軸とする回転体面からなるメッシュであり、上記各電極は、該各電極に印加された電圧により、上記ビームを減速させるとともに、該ビームに生じる球面収差を補正するための減速型集束電場を形成することを特徴としている。
上記構成により、光軸を中心軸とする回転体面からなる少なくとも２つの電極に対して、外部電源から任意の電圧を印加することにより、該各電極は、所定物面位置より出射されたビームを減速させるとともに、該ビームに生じる球面収差を補正するための減速型集束電場を形成することができる。これにより、高エネルギーのビームが物面から出射された場合であっても、上記各電極によって形成された減速型集束電場により、該ビームを減速させることができる。
また、上記電極の少なくとも１つとして、物面に対して凹面形状を有し、該凹面形状が光軸を中心軸とする回転体面からなるメッシュを用いることにより、大きな取り込み角を実現することが可能となる。そのため、高エネルギー、かつ、大きな開き角のビームを本発明の球面収差補正減速型レンズに入射させ、像面で集束したビームを、引き続き、後段に設けられたレンズに入射した場合、後段レンズの電極に高電圧を印加することなく、該ビームを後段レンズの像面において集束させることができる。
したがって、本発明の球面収差補正減速型レンズを電子分光装置または光電子顕微鏡に適用した場合、高エネルギー、かつ、大きな開き角を有したビームを、入射することが可能となり、電子分光装置および光電子顕微鏡の感度および機能を大幅に向上することができる。
また、本発明の球面収差補正減速型レンズでは、上記ビームに生じる球面収差は、上記メッシュの長軸短軸比、上記各電極の長さ、所定物面位置から該メッシュまでの距離、および該各電極に印加される電圧の少なくとも１つを調節することによって補正される構成であってもよい。
上記構成により、メッシュの長軸短軸比、各電極の長さ、所定物面位置から該メッシュまでの距離および該各電極に印加される電圧の少なくとも１つを調節することによって、所定物面位置から出射されたビームに生じる球面収差を補正することが可能となる。
また、本発明の球面収差補正減速型レンズでは、上記メッシュの長軸短軸比、上記各電極の長さ、所定物面位置から該メッシュまでの距離および該各電極に印加される電圧は、上記ビームの取り込み角が±０度〜±６０度の範囲内となるように設定されていてもよい。
上記構成により、上記メッシュの長軸短軸比、上記各電極の長さ、所定物面位置から該メッシュまでの距離および該各電極に印加される電圧を調節することにより、物面から出射されたビームを±０〜±６０度の範囲内の取り込み角で取り込むことができる。これにより、本発明の球面収差補正減速型レンズは、最大で±６０度程度の開き角のビームを減速した上で集束させることができる。
したがって、本発明の球面収差補正減速型レンズを電子分光装置または光電子顕微鏡に適用した場合、高エネルギー、かつ、大きな開き角を有したビームを、入射することが可能となり、電子分光装置および光電子顕微鏡の感度および機能を大幅に向上することができる。
また、本発明の球面収差補正減速型レンズでは、上記メッシュは、上記光軸を中心軸とする回転楕円面からなり、該回転楕円面の長軸短軸比が約１．３〜約１．７の範囲内であってもよい。
メッシュの形状が光軸を中心軸とする球面からなる場合、ビームの取り込み角は±３０度程度が限界であった。そこで、上述したように、メッシュの形状を、光軸を中心軸とする回転楕円面から構成することにより、メッシュの形状が球面からなる場合と比較して、ビームの取り込み角を±６０度程度まで大きくすることが可能となる。
したがって、本発明の球面収差補正減速型レンズを電子分光装置または光電子顕微鏡に適用した場合、高エネルギー、かつ、大きな開き角を有したビームを、入射することが可能となり、電子分光装置および光電子顕微鏡の感度および機能を大幅に向上することができる。
また、本発明の球面収差補正減速型レンズは、
下記（i）、（ii）、および（iii）の条件が満たされているとき、
（i）上記メッシュを含む電極が４つ
（ii）ビームの取り込み角が±５０度
（iii）物面から像面までの距離が５００ｍｍ
上記メッシュの長軸ａおよび短軸ｂの長軸短軸比γ＝ａ／ｂは約１．４〜約１．６の範囲内にあってもよい。
また、本発明の球面収差補正減速型レンズでは、上記（i）、（ii）、および（iii）の条件が満たされているとき、上記各電極の長さは、該メッシュの像面側に隣接した第１電極の長さは約１ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲内であって、該第１電極の像面側に隣接した第２電極の長さは約５ｍｍ〜約２５ｍｍの範囲内であってもよい。
また、本発明の球面収差補正減速型レンズは、上記（i）、（ii）、および（iii）の条件が満たされているとき、物面からメッシュの回転楕円面の原点までの距離が約１０ｍｍ〜約２５ｍｍの範囲内にあってもよい。
また、本発明の球面収差補正減速型レンズは、上記ビームのエネルギーが１ｋｅＶであるとき、上記メッシュに印加される電圧が０Ｖ、上記第１電極に印加される電圧が０Ｖ、上記第２電極に印加される電圧が約−１００Ｖ〜約−５５０Ｖの範囲内であり、該第２電極の像面側に隣接する第３電極に印加される電圧が約−５５０Ｖ〜約−９５０Ｖの範囲内であってもよい。
上述したように、上記（i）、（ii）、および（iii）の条件が満たされているとき、メッシュの長軸短軸比、各電極の長さ、所定物面位置からメッシュまでの距離および各電極に印加される電圧の少なくとも１つを好適な範囲で調節することにより、物面から出射されたビームを±５０度の範囲内の取り込み角で取り込むことができる。これにより、本発明の球面収差補正減速型レンズは、最大で±５０度程度の開き角のビームを減速した上で集束させることができる。
また、本発明の球面収差補正減速型レンズでは、上記メッシュは、上記光軸を中心軸とする、半径の異なる少なくとも２つの回転体面からなり、上記各メッシュの半径の比、上記ビームの入射時と出射時とのエネルギーの比、および物面から上記各メッシュのうち物面に面した内球メッシュの中心までの距離と該内球メッシュの半径との比が、該ビームの取り込み角が±０度〜±５０度の範囲内となるように設定されていてもよい。
上記構成により、メッシュが上記光軸を中心軸とする、半径の異なる少なくとも２つの回転体面からなる場合、上記各メッシュの半径の比、上記ビームの入射時と出射時とのエネルギーの比、および物面から上記各メッシュのうち物面に面した内球メッシュの中心までの距離と該内球メッシュの半径との比を調整することにより、物面から出射されたビームを±０〜±５０度の範囲内の取り込み角で取り込むことができる。これにより、本発明の球面収差補正減速型レンズは、最大で±５０度程度の開き角のビームを減速した上で集束させることができる。
したがって、本発明の球面収差補正減速型レンズを電子分光装置または光電子顕微鏡に適用した場合、高エネルギー、かつ、大きな開き角を有したビームを、入射することが可能となり、電子分光装置および光電子顕微鏡の感度および機能を大幅に向上することができる。
また、本発明の球面収差補正減速型レンズでは、上記各メッシュは、上記光軸を中心軸とする球面であってもよい。
メッシュが光軸を中心軸とする１つの球面からなる場合は、ビームの取り込み角は±３０度が限界であった。そのため、上述したように、光軸を中心軸とする、半径の異なる少なくとも２つの球面からなるメッシュを用い、該各メッシュの半径の比をビームの取り込み角が±０度〜±５０度の範囲内となるように設定することにより、本発明の球面収差補正減速型レンズは球対称電場を形成し、取り込み角を±５０度程度まで増加させることができる。また、メッシュが光軸を中心軸とする球面からなる場合は、メッシュが光軸を中心軸とする回転楕円面からなる場合と比較して、加工が容易であり、コスト面では有利である。
また、本発明の球面収差補正減速型レンズでは、上記各電極に印加される電圧に、所定物面位置に配置された試料に印加される電圧と同一の電圧をそれぞれ加算する構成であってもよい。
上記構成により、上記各電極に印加される電圧が変化したとしても、試料から出射されたビームを像面において集束させることが可能である。さらに、試料に印加される電圧を調節することにより、上記各電極に印加される電圧を自由に調節することが可能となる。
また、本発明の球面収差補正減速型レンズでは、所定物面位置に配置された試料には、上記メッシュに印加される電圧よりも低い電圧が印加される構成であってもよい。
上記構成により、所定物面位置に配置された試料に対して上記メッシュに印加される電圧よりも低い電圧が印加されるために、試料から出射されたビームは所定物面位置から上記メッシュまでの間で加速される。
そのため、所定物面位置から上記メッシュまでの間において、上記ビームの開き角が小さくなり、該ビームの該メッシュへの入射角が小さくなるために、該ビームを像面において容易に集束させることができる。すなわち、上記構成により、本発明の球面収差補正減速型レンズは、より大きな開き角のビームを取り込むことが可能となる。
本発明の球面収差補正レンズシステムは、所定物面位置から一定の開き角をもって出射された電子またはイオンビーム（以下、ビーム）に対して、正または負の球面収差を有する実像を形成する第１レンズと、上記第１レンズの後段に、該第１レンズの光軸と同軸に配置され、該第１レンズが生じた正または負の球面収差を打ち消す第２レンズとを備え、上記第１レンズまたは上記第２レンズは、物面に対して凹面形状を有し、該凹面形状が光軸を中心軸とする回転体面からなるメッシュが設けられており、上記ビームの取り込み角が±０度〜±６０度の範囲内となるように設定されていることを特徴としている。
一般に、電子レンズには、静電型または磁場型に関わらず、正の球面収差が付随している。そのため、物面の一点から出射されたビームは、電子レンズに対する開き角が大きいほど、より物面に近い位置に結像する。したがって、電子レンズの取り込み角が大きいほど、より大きなボケが生じることになる。
そのため、一般の電子レンズ、すなわち、正の球面収差が付随する電子レンズを本発明の球面収差補正レンズシステムの第１レンズまたは第２レンズとして用いた場合、もう一方のレンズとして負の球面収差を生じるレンズを用い、該レンズにおいて該電子レンズによる正の球面収差を打ち消すように適切な負の球面収差を与えることにより、物面から出射されたビームは、第２レンズの像面において球面収差が打ち消される。具体的には、第１レンズにおいて形成された正または負の球面収差を有する実像は、該第１レンズの後段に、該第１レンズの光軸と同軸に配置された第２レンズによって、正または負の球面収差が打ち消される。
さらに、第１レンズまたは第２レンズは、物面に対して凹面形状を有し、該凹面形状が光軸を中心軸とする回転体面からなるメッシュが設けられており、上記ビームの取り込み角が±０度〜±６０度の範囲内となるように設定されているために、例えば、第１レンズとして、メッシュを備え、かつ、負の球面収差を生じるレンズを用い、第２レンズとして、正の球面収差が付随するレンズを用いることにより、該第１レンズは、物面から出射されたビームを±０〜±６０度の範囲内の取り込み角で取り込むことができる。そして、第２レンズにおいて生じる正の球面収差を補正するように、第１レンズにおいて適切な負の球面収差を与えることにより、第２レンズの像面において球面収差を打ち消すことが可能となる。
また、例えば、第１レンズとして、物面から出射されたビームを大きな取り込み角で取り込み可能であり、かつ、正の球面収差が付随するレンズを用い、第２レンズとして、メッシュを備え、かつ、負の球面収差を生じるレンズを用いた場合、該第２レンズはビームを±０〜±６０度の範囲内の取り込み角で取り込むことができるために、該第１レンズにおいて生じた大きな正の球面収差を有したビームを該第２レンズに入射することが可能である。そして、第１レンズにおいて生じる正の球面収差を補正するように、第２レンズにおいて適切な負の球面収差を与えることにより、該第１レンズにおいて生じた大きな正の球面収差は、該第２レンズの像面において打ち消される。
また、例えば、第１レンズとして、メッシュを備え、かつ、正の球面収差を生じるレンズを用い、第２レンズとして、負の球面収差が付随するレンズ（例えば、多極子レンズ）を用いた場合、該第１レンズは、物面から出射されたビームを±０〜±６０度の範囲内の取り込み角で取り込むことができる。そして、第２レンズにおいて生じる負の球面収差を補正するように、第１レンズにおいて適切な正の球面収差を与えることにより、該第１レンズにおいて生じた負の球面収差は、該第２レンズの像面において打ち消される。
したがって、本発明の球面収差補正レンズシステムは、物面から出射されたビームの球面収差を後段レンズの像面において０とすることが可能になる。
そのため、本発明の球面収差補正レンズシステムを電子分光装置または光電子顕微鏡に適用した場合、前段レンズのみを用いて球面収差を補正した場合と比較して、空間分解能を向上することができる。
また、本発明の球面収差補正レンズシステムでは、上記第１レンズまたは上記第２レンズのうち、上記メッシュが設けられたレンズは、上述した球面収差補正減速型レンズであってもよい。
本発明の電子分光装置は、上述した球面収差補正減速型レンズまたは上述した球面収差補正レンズシステムを備えることを特徴としている。
上記構成により、高エネルギーのビームを、大きな取り込み角で取り込むことが可能な球面収差補正減速型レンズまたは球面収差補正レンズシステムを用いることにより、電子分光装置の感度および機能を大幅に向上することができる。
本発明の光電子顕微鏡は、上述した球面収差補正減速型レンズまたは上述した球面収差補正レンズシステムを備えることを特徴としている。
上記構成により、高エネルギーのビームを、大きな取り込み角で取り込むことが可能な球面収差補正減速型レンズまたは球面収差補正レンズシステムを用いることにより、光電子顕微鏡の感度および機能を大幅に向上することができる。
本発明の球面収差補正減速型レンズおよび球面収差補正レンズシステムは、球面収差をほぼ０にまで抑制することができるために、電子分光装置のインプットレンズおよび光電子顕微鏡の対物レンズとして好適に用いることができる。

Claims (15)

  1. 所定物面位置から一定の開き角をもって出射された電子またはイオンビーム（以下、ビーム）に生じる球面収差を調整する球面収差補正レンズにおいて、
    光軸を中心軸とする回転体面からなり、外部電源から任意の電圧が印加される少なくとも２つの電極を備え、
    前記電極の少なくとも１つは、物面に対して凹面形状を有し、該凹面形状が光軸を中心軸とする回転体面からなるメッシュであり、
    前記各電極は、該各電極に印加された電圧により、前記ビームを減速させるとともに該ビームに生じる球面収差を調整して該ビームを集束させる減速型集束電場を形成し、
    前記減速型集束電場は、減速電場のみによって構成されることを特徴とする球面収差補正減速型レンズ。
  2. 前記ビームに生じる球面収差は、前記メッシュの長軸短軸比、前記各電極の長さ、所定物面位置から該メッシュまでの距離、および該各電極に印加される電圧の少なくとも１つを調節することによって調整されることを特徴とする請求項１に記載の球面収差補正減速型レンズ。
  3. 前記メッシュの長軸短軸比、前記各電極の長さ、所定物面位置から該メッシュまでの距離および該各電極に印加される電圧は、前記ビームの取り込み角が±０度〜±６０度の範囲内となるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の球面収差補正減速型レンズ。
  4. 前記メッシュは、前記光軸を中心軸とする回転楕円面からなり、該回転楕円面の長軸ａおよび短軸ｂの長軸短軸比γ＝ａ／ｂが約１．３〜約１．７の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の球面収差補正減速型レンズ。
  5. 下記（ｉ）、（ｉｉ）、および（ｉｉｉ）の条件が満たされているとき、
    （ｉ）前記メッシュを含む電極が４つ
    （ｉｉ）前記ビームの取り込み角が±５０度
    （ｉｉｉ）物面から像面までの距離が５００ｍｍ
    前記メッシュの長軸ａおよび短軸ｂの長軸短軸比γ＝ａ／ｂは約１．４〜約１．６の範囲内にあることを特徴とする請求項２に記載の球面収差補正減速型レンズ。
  6. 下記（ｉ）、（ｉｉ）、および（ｉｉｉ）の条件が満たされているとき、
    （ｉ）前記メッシュを含む電極が４つ
    （ｉｉ）前記ビームの取り込み角が±５０度
    （ｉｉｉ）物面から像面までの距離が５００ｍｍ
    前記各電極の長さは、前記メッシュの像面側に隣接した第１電極の長さが約１ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲内であって、該第１電極の像面側に隣接した第２電極の長さが約５ｍｍ〜約２５ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項２に記載の球面収差補正減速型レンズ。
  7. 下記（ｉ）、（ｉｉ）、および（ｉｉｉ）の条件が満たされているとき、
    （ｉ）前記メッシュを含む電極が４つ
    （ｉｉ）前記ビームの取り込み角が±５０度
    （ｉｉｉ）物面から像面までの距離が５００ｍｍ
    物面から前記メッシュの回転楕円面の原点までの距離が約１０ｍｍ〜約２５ｍｍの範囲内にあることを特徴とする請求項２に記載の球面収差補正減速型レンズ。
  8. 前記ビームのエネルギーが１ｋｅＶであるとき、前記メッシュに印加される電圧が０Ｖ、前記第１電極に印加される電圧が０Ｖ、前記第２電極に印加される電圧が約−１００Ｖ〜約−５５０Ｖの範囲内であり、該第２電極の像面側に隣接する第３電極に印加される電圧が約−５５０Ｖ〜約−９５０Ｖの範囲内であることを特徴とする請求項６に記載の球面収差補正減速型レンズ。
  9. 前記メッシュは、前記光軸を中心軸とする、半径の異なる少なくとも２つの回転体面からなり、
    前記各メッシュの半径の比、前記ビームの入射時と出射時とのエネルギーの比、および物面から前記各メッシュのうち物面に面した内球メッシュの中心までの距離と該内球メッシュの半径との比が、ビームの取り込み角が±０度〜±５０度の範囲内となるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の球面収差補正減速型レンズ。
  10. 前記各メッシュは、前記光軸を中心軸とする球面であることを特徴とする請求項９に記載の球面収差補正減速型レンズ。
  11. 前記各電極に印加される電圧に、所定物面位置に配置された試料に印加される電圧と同一の電圧をそれぞれ加算することを特徴とする請求項１に記載の球面収差補正減速型レンズ。
  12. 所定物面位置に配置された試料には、前記メッシュに印加される電圧よりも低い電圧が印加されることを特徴とする請求項１に記載の球面収差補正減速型レンズ。
  13. 所定物面位置から一定の開き角をもって出射された電子またはイオンビーム（以下、ビーム）に対して、正または負の球面収差を有する実像を形成する第１レンズと、
    前記第１レンズの後段に、該第１レンズの光軸と同軸に配置され、該第１レンズが生じた正または負の球面収差を打ち消す第２レンズとを備えており、
    請求項１に記載の球面収差補正減速型レンズが、前記第１レンズまたは前記第２レンズとして備えられていることを特徴とする球面収差補正レンズシステム。
  14. 請求項１に記載の球面収差補正減速型レンズまたは請求項１４に記載の球面収差補正レンズシステムを備えることを特徴とする電子分光装置。
  15. 請求項１に記載の球面収差補正減速型レンズまたは請求項１４に記載の球面収差補正レンズシステムを備えることを特徴とする光電子顕微鏡。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10964522B2 (en) 2018-06-06 2021-03-30 Kla Corporation High resolution electron energy analyzer
WO2021125297A1 (ja) 2019-12-17 2021-06-24 大学共同利用機関法人自然科学研究機構 球面収差調整カソードレンズ、球面収差補正静電型レンズ、電子分光装置、及び光電子顕微鏡
WO2022009995A1 (ja) 2020-07-09 2022-01-13 大学共同利用機関法人自然科学研究機構 静電偏向収束型エネルギー分析器、結像型電子分光装置、反射結像型電子分光装置、およびスピンベクトル分布イメージング装置

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0720901D0 (en) * 2007-10-24 2007-12-05 Shimadzu Res Lab Europe Ltd Charged particle energy analysers
US8933425B1 (en) 2011-11-02 2015-01-13 Kla-Tencor Corporation Apparatus and methods for aberration correction in electron beam based system
JP6027150B2 (ja) * 2014-06-24 2016-11-16 内海　孝雄 低エネルギー電子ビームリソグラフィ
DE112015006478T5 (de) * 2015-04-21 2018-01-04 Cameca Instruments, Inc. Atomsonde mit weitem Sichtfeld
EP3324421A4 (en) * 2015-07-15 2019-04-24 National University corporation Nara Institute of Science and Technology ELECTROSTATIC LENS, AND PARALLEL BEAM GENERATING DEVICE, AND PARALLEL BEAM CONVERGENCE DEVICE USING THE ELECTROSTATIC LENS AND A COLLIMATOR
US10916414B2 (en) * 2018-01-25 2021-02-09 Ionpath, Inc. Ion beam focus adjustment
EP3792950A4 (en) * 2018-05-09 2022-01-26 National University corporation Nara Institute of Science and Technology VARIABLE REDUCTION RATIO ELECTROSTATIC LENS FOR SPHERICAL ABERRATION CORRECTION, WIDE ANGLE ENERGY ANALYZER AND TWO-DIMENSIONAL ELECTRON SPECTROMETER
JP7328477B2 (ja) * 2018-11-16 2023-08-17 株式会社北海光電子 光電子顕微鏡
JP7030089B2 (ja) * 2019-09-30 2022-03-04 日本電子株式会社 インプットレンズおよび電子分光装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4358680A (en) * 1979-11-30 1982-11-09 Kratos Limited Charged particle spectrometers
US5444242A (en) * 1992-09-29 1995-08-22 Physical Electronics Inc. Scanning and high resolution electron spectroscopy and imaging
JP3347491B2 (ja) 1994-10-12 2002-11-20 日本電子株式会社 球面収差補正静電型レンズ
DE19929185A1 (de) * 1999-06-25 2001-01-04 Staib Instr Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur energie- und winkelaufgelösten Elektronenspektroskopie
US7655923B2 (en) * 2004-07-15 2010-02-02 National University Corporation NARA Institute of Science and Technology Spherical aberration corrected electrostatic lens, input lens, electron spectrometer, photoemission electron microscope and measuring system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10964522B2 (en) 2018-06-06 2021-03-30 Kla Corporation High resolution electron energy analyzer
WO2021125297A1 (ja) 2019-12-17 2021-06-24 大学共同利用機関法人自然科学研究機構 球面収差調整カソードレンズ、球面収差補正静電型レンズ、電子分光装置、及び光電子顕微鏡
WO2022009995A1 (ja) 2020-07-09 2022-01-13 大学共同利用機関法人自然科学研究機構 静電偏向収束型エネルギー分析器、結像型電子分光装置、反射結像型電子分光装置、およびスピンベクトル分布イメージング装置

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