JP5512797B2

JP5512797B2 - 電子線干渉装置

Info

Publication number: JP5512797B2
Application number: JP2012508134A
Authority: JP
Inventors: 研原田; 哲也明石
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2011-02-15
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2031-02-15
Also published as: WO2011122139A1; JPWO2011122139A1

Description

電子線バイプリズムを備えた電子線干渉装置に関する。

本願は、電子線バイプリズムを搭載した電子線干渉装置において、電子光学系における電子線バイプリズムと電磁レンズとの相対位置を好適な関係にするために成されたもので、特に電子線バイプリズムを２段搭載した電子線干渉顕微鏡において、その効果が大なるものである。電磁レンズ、電子線バイプリズム、そして、２段電子線バイプリズム干渉計の順に説明する。

＜電磁レンズ＞
電子線に対しては、電界、磁界ともに電子レンズや偏向器として利用されているが、一般的にレンズとしては磁界型、偏向器には電界型という使い分けが成されている。ここでは、電子レンズとして磁界型レンズについて説明する。

図１Ａに磁界型レンズと該レンズに付随した電磁コイルなどの要素を示す。磁界型レンズは、電子線の進行方向に平行な磁場が必要とされるため、電子光学系の光軸２を軸とした電磁コイル５１５と、磁場を所定の範囲内に封じ込むための磁気回路（ヨーク５１６）と、電子線の光路上に磁場を集中させるための磁極対（ポールピース５１１）から構成される。電磁コイル５１５は大電流を流せる様に構成されるとともに、通電により発生するジュール熱を除去するための冷却装置５１７（通常は水冷式）が組み込まれている。ヨーク５１６は純鉄やパーマロイなど高透磁率材料で構成され、電磁コイル５１５を包む形状をしている。ポールピース５１１は、ヨーク５１６により導入された磁場を、電子線の光路上の所定の位置に局所的に強磁場を集中させて印加するために用いられる機構で、対を成す磁極の間の空間に強磁場が印加される。このポールピース５１１により印加された磁場が電子レンズとして作用する。一般的にポールピースは、高透磁率材料で作られた上部磁極５１２と、同じく高透磁率材料で作られた下部磁極５１３と、および上下の磁極対を空間的に離れた状態に保持するための非磁性材料から成る接続固定部５１４と、から構成される一体構造をしている。磁界型電磁レンズの焦点距離ｆは、ポールピース５１１の磁極間距離をｄｇ、ポールピース５１１の孔径をｄｐとし、アンペアターンＮＩ（Ｎ：コイル巻数、Ｉ：電流）で励磁すると、加速電圧Ｖ０の電子線に対して図１３中に示す式（１）で表される。すなわち、ポールピースの磁極間距離ｄｇを小さくしたり孔径ｄｐを小さくして局所磁場を強くする、もしくは、コイルの巻数Ｎや通電電流量Ｉを増大して強励磁することにより焦点距離ｆを短くできる。現在の１００ｋＶから３００ｋＶクラスの透過型電子顕微鏡における焦点距離ｆは、対物レンズの場合１〜２ｍｍ、対物レンズ下部の拡大結像に使用される結像レンズ系のレンズの場合１０〜２０ｍｍ、試料へ照射する電子線の調整を行う照射光学系のレンズの場合２０ｍｍ〜５０ｍｍ程度で使用されるのが一般的である。

磁界型レンズのポールピース５１１が図１Ａのような形状を成す場合、レンズの主面はポールピース５１１の磁極間に位置する。そのため、ポールピースのみを電子レンズと呼ぶことも多い。本願においては、電磁コイルフランジとして、ポールピース５１１、電磁コイル５１５、ヨーク５１６の磁界型電磁レンズの３要素をまとめて電子レンズと呼称し、図１Ｂのごとく光学系の模式図を表わす場合には、１枚の光学レンズ（例えば、対物レンズ５）として図示する。

この磁界型電磁レンズを対物レンズ５として試料３の結像に用いた光学系を図１Ｂに示す。試料３の上方に照射系光学系４によって作られた光源の像１４が形成され、この光源の像１４を新たな光源として試料３に電子線が照射される。電子線の照射量は電子銃１の発生させる電流量に依存する。また、光源の像１４の光軸２上の位置によって、電子線の試料上の照射範囲、照射角度の制御が可能である。これら電子線の試料３への照射条件を制御するのが照射光学系４である。一般に、光源１４は試料３の上側で、対物レンズ５の焦点距離よりも十分な距離だけ上方に位置するため、対物レンズ５による試料３の像面７への拡大結像は、対物レンズ５による光源１４の像面７１１（対物レンズ５の後側焦点位置近傍）への縮小結像（光源の像１１）を伴っている。結像における縦方向（光軸方向）の倍率は、横倍率（光軸に垂直方向：通常の意味の倍率）の２乗となるため、試料３を照射する光源１４の光軸２上の位置が変化しても、すなわち照射条件（試料上単位面積あたりの電子線量や電子線の照射角）が変化しても、対物レンズ５による光源の像１１の位置７１１はほとんど変化しない。試料３を透過した電子線による光源の像１１は、試料３の電子回折像を伴う。対物レンズ５が短焦点距離の場合、電子回折像の結像位置（対物レンズ５による光源１４の像面７１１）は電子線の試料３への照射条件に依存しないため、電子回折像の観察に際しての対物レンズ後段の結像レンズ系の光学系の調整は容易である。

一般的に対物レンズ５は、結像時の球面収差を小さくするために強励磁され、短焦点距離の条件で使用されているが、球面収差の影響の抑制以外にも、上述のごとく電子回折像観察への利点や、１レンズあたりの拡大倍率を大きくすることによる装置巨大化の抑制にも効果がある。その代わり、試料３は対物レンズポールピース５１１の磁極間に位置するため磁場に浸漬された状態で観察されること、試料３と試料による散乱・回折電子線を排除するための対物絞り５４などをポールピース５１１の磁極間に保持するための工夫が必要となる。

なお、磁界型レンズでは電子線はレンズ磁場の方向を軸とした回転が生じる。これは結像系の場合には、光軸を軸とした像の方位角の回転として現れるが、本願の内容に本質的に影響を与えるものではないため、本件については図を含めて説明は省略する。すなわち、図示されているのは、磁場による方位角の回転を無視した、電子光学的に同一の偏向面（光軸を含む平面）である。

＜電子線バイプリズム＞
電子線バイプリズムは光学におけるフレネルの複プリズムと同じ作用をする電子光学装置で、電子線を偏向させるために静電力を用いるものを電界型電子線バイプリズム、磁界と電子線とのローレンツ力を用いるものを磁界型電子線バイプリズムと呼ぶ。このうち、広く普及しているものは電界型電子線バイプリズムで、本願では説明の便宜上、電界型電子線バイプリズムを用いて説明を行うが、電界型電子線バイプリズムに限定するものではない。電界型電子線バイプリズムは、図２に示す形状をしている。すなわち、中央部の極細線電極９とその電極を挟む形で保持される平行平板型接地電極９９から構成される。例えば、極細線電極９に正の電圧を印加すると、図２中に示したごとく、極細線電極９の近傍を通過する電子線は、極細線電極９の電位を感じて互いに向き合う方向に偏向される（電子線の軌道２２参照）。極細線電極９から離れるほど電子線に作用する電界は小さくなるが作用している空間範囲が長いため、結果的には電子線の偏向角度αは入射位置に依らず極細線電極９への印加電圧Ｖ_Ｆに比例する。すなわち、偏向角度αは極細線電極９への印加電圧Ｖ_Ｆと偏向係数ｋ_Ｆを用いて、図１３中に示す式（２）で表される簡単な関係を持つ。

電子線の偏向角度αが入射位置に依らないことは電子光学装置としては重要な特徴で、電子線を平面波として捉えると、平面波２５は平面波のまま伝播方向のみが偏向されて電子線バイプリズムを射出することになる。これは光学ではちょうど２つのプリズムを合わせた複プリズムの効果に対応することから、電子線バイプリズムと呼ばれている。電子線バイプリズムは、光学におけるハーフミラーの様なビームスプリッターが無い電子線においては、電子線干渉を作り出すのに必須の装置である。その理由は図２にも明らかな様に、１つの電子線の波面２５を２波に分離するとともに互いに向き合う方向に偏向させる機能にある。この結果、電子線バイプリズムを通過し２波に分離された電子線は、電子線バイプリズムの後方で重畳され干渉縞８を生じさせる。このような電子光学系を総称して、電子線干渉光学系と呼ぶ。

本願において「電子線バイプリズム」と記載する場合には、極細線電極を含んで広義に電子線偏向装置としての電子線バイプリズム全体を意味し、電子光学系に置ける厳密な位置に言及する場合には原則として「電子線バイプリズムの極細線電極」と記載する。

＜２段電子線バイプリズム干渉計＞
２段電子線バイプリズム干渉計は、電子線干渉顕微鏡像の２つのパラメータ、干渉縞間隔ｓと干渉領域幅Ｗを独立に制御できない１段電子線バイプリズム干渉計の欠点を解決するべく開発されたものである。２段電子線バイプリズム干渉光学系を図３に示す。図３では先述のとおり、レンズ磁場による伝播電子線の方位角の回転を省略し、電子光学的に同一の偏向面として、光軸２を含む電子線バイプリズムの両極細線電極（９１、９３）に垂直な平面を紙面として描いている。そのため、該両極細線電極（９１、９３）は、図３においては電極断面のみを小円で描いている。この図示における省略は、特に断らない限り、以降の図でも同様である。

この光学系では、第１の電子線バイプリズム９１は対物レンズ５の下側の試料の第１像面７１に配され、第２の電子線バイプリズム９３は第１像面７１よりも下側に位置する第１の結像レンズ６１によって結像された光源１２の像面７１２と、第１の結像レンズ６１の下側の試料の第２像面７２との間で、かつ第１の電子線バイプリズムの極細線電極９１の陰の領域（図３中では濃いハッチングで表した）に配置されている。この構成による干渉顕微鏡像（８と３２）の２つのパラメータ（干渉縞間隔ｓと干渉領域幅Ｗ）は、試料面上に逆投影して、干渉縞間隔ｓ_ｏｂｊと干渉領域幅Ｗ_ｏｂｊとして図１３中に示す式（３）、（４）で表わされる。

ここでα_Ｕは第１の電子線バイプリズム９１による電子線の偏向角度であり、α_Ｌは第２の電子線バイプリズム９３による偏向角度である。また、その他の式中の文字は主に光学系における物体、レンズ、像など各要素間の距離に関するもので図３中に示している。すなわち、ａ_Ｕは試料３（物面）と対物レンズ５の主面との距離、ｂ_Ｕは対物レンズ５の主面と試料３の第１像面７１との距離、ａ_Ｌは試料の第１像面７１（第１結像レンズ６１の物面）と第１の結像レンズ６１の主面との距離、ｂ_Ｌは第１の結像レンズ６１と試料３の第２像面７２との距離、ａ_２は対物レンズ直下の光源の像面７１１と第１の結像レンズ６１の主面との距離、ｂ_２は第１の結像レンズ６１の主面と第１の結像レンズ直下の光源の像面７１２との距離、Ｄ_Ｕは対物レンズ直下の光源の像面７１１から対物レンズ５による試料の像面７１までの距離、Ｄ_Ｌは第１の結像レンズ直下の光源の像面７１２から第１の結像レンズ６１による試料３の第２像面７２（試料の第２像面）までの距離、Ｌ_Ｌは第２の電子線バイプリズムの極細線電極９３と試料３の第２像面７２までの距離である。また、Ｍ_Ｕ、Ｍ_Ｌはそれぞれこの結像光学系の倍率Ｍ_Ｕ＝ｂ_Ｕ／ａ_Ｕ、Ｍ_Ｌ＝ｂ_Ｌ／ａ_Ｌであり、ｄ_Ｕは第１の電子線バイプリズムの極細線電極９１の直径である。

図１３中の式（３）と式（４）からわかるように干渉縞間隔ｓ_ｏｂｊは偏向角度α_Ｕの関数として表わされ、干渉領域幅Ｗ_ｏｂｊは偏向角度α_Ｌおよびα_Ｌの関数として表わされており、完全に独立ではないが干渉顕微鏡像（８と３２）を得る操作の順を、
（１）第１の電子線バイプリズム９１の偏向角度α_Ｕを調整して所定の干渉領域幅に定める。
（２）第２の電子線バイプリズム９３の偏向角度α_Ｌを調整して所定の干渉縞間隔を得る。
とすることによって実効上独立に制御できる。なお、第２の電子線バイプリズムの極細線電極９３を図３中の第１の結像レンズによる光源の像面７１２に配置した場合、すなわちパラメータＤ_Ｌ−Ｌ_Ｌ＝０のときはｓとＷについては完全独立に制御可能である。

図４に２段電子線バイプリズム干渉光学系を構成した電子顕微鏡システムを模式的に示す。すなわち、対物レンズ５の下側に第１の電子線バイプリズム９１が配置され、第１の結像レンズ６１を介した下側に第２の電子線バイプリズム９３が配置されている。第１、第２の電子線バイプリズム（９１、９３）により干渉縞間隔ｓや干渉領域幅Ｗが定まった干渉顕微鏡像は、第２、第３、第４の結像レンズ（６２、６３、６４）を経て所定の倍率に調整され、観察記録面８９で画像観察・記録媒体７９（例えばＴＶカメラやＣＣＤカメラ）により記録される。その後、演算処理装置７７により振幅像、位相像などに再生され、例えばモニタ７６などに表示される。

特開２００５−１９７１６５号公報

ＫｅｎＨａｒａｄａ，ＡｋｉｒａＴｏｎｏｍｕｒａ，ＹｏｓｈｉｈｉｋｏＴｏｇａｗａ，ＴｅｔｓｕｙａＡｋａｓｈｉａｎｄＴｓｕｙｏｓｈｉＭａｔｓｕｄａ：ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．８４，（２００４）３２２９．

従来の電子顕微鏡において２段の電子線バイプリズムを用いた干渉計の構成について、電磁レンズと電子線バイプリズムとの機械的な位置関係を図５Ａに、対応する光学系を図５Ｂに示す。一般に、対物レンズ下側の結像レンズは電磁コイルの中央部にポールピースが配置される構成となっており、電子線バイプリズムは電磁レンズフランジの間に設置される。すなわち、図５Ａに示すごとく、第１の電子線バイプリズム９１は対物レンズフランジ５５０と第１の結像レンズフランジ５６１の間に、第２の電子線バイプリズム９３は第１の結像レンズフランジ５６１と第２の結像レンズフランジ５６２の間に設置される。この機械的構成のため、第１の結像レンズ６１にとっては、第２の電子線バイプリズム９３は第１の結像レンズ６１のレンズ主面よりかなり下側に位置することになり、２段電子線バイプリズム干渉光学系を構築するためには、第１の結像レンズ６１は弱励磁条件で使用しなければならない。そのため、第１の結像レンズ６１による第２の像面位置７２が第２の結像レンズ６２の主面に近づきすぎたり、第２の結像レンズの主面より後方になる場合があり、第２の結像レンズ、および第３の結像レンズ６３など後段の結像レンズの励磁条件には大きな制約が課せられてしまうことになる。

さらに、上記光学系（図５Ｂ）では、第１の結像レンズ６１による光源の像１２は、対物レンズ５による光源の像１１に対して十分に縮小結像されない（拡大の場合もある）ため、照射光学系４により、試料３への電子線の照射条件を変更する（試料上方の光源の像１４の位置を変更する）と光軸２上の光源の像１２の位置が大きく変化してしまう。すなわち図１３の式（３）中のパラメータＤ_Ｌ（図３参照）が大きく変化してしまい、結果として干渉条件（干渉縞間隔ｓと干渉領域幅Ｗ）に大きな変化が生じてしまう。このため同じ干渉条件の干渉顕微鏡像を得ようとすると、試料３への電子線の照射条件を変更する都度、光学系の再調整が必要であった。

上記課題を解決するための一例として本発明では、電子線の光源と、前記電子線を試料に照射する照射光学系と、前記試料に前記電子線を照射して得られる前記試料の像を結像する対物レンズと、当該対物レンズにより結像された前記試料の像を拡大結像または縮小結像するための少なくとも第１電磁レンズと第２電磁レンズとを有する電子線干渉装置において、前記対物レンズにより結像される前記試料の像面に対応する位置に配置される第１の電子線バイプリズムと、前記第１の電子線バイプリズムよりも電子線の進行方向下流側で、かつ、前記第１の電子線バイプリズムの陰の空間内に配置される第２の電子線バイプリズムとを有し、前記第１電磁レンズは、前記第２電磁レンズよりも前記電子線の進行方向上流側に配置され、前記第１電磁レンズ内に前記第１の電子線バイプリズムが配置されている電子線干渉装置を提供する。

試料への電子線の照射条件の変更に起因した干渉条件（干渉縞間隔ｓと干渉領域幅Ｗ）を変化させることなく、観察領域の変更や観察倍率の変更に伴う光学系の修正を必要としない、汎用性の高い２段電子線バイプリズム干渉計が実現できる。

電磁レンズフランジの構成を示す模式図である。対応する結像光学系の模式図である。電子線バイプリズムと該電子線バイプリズムによる電子線の偏向、および電子線の波面を示す模式図である。２段電子線バイプリズム干渉光学系の模式図である。２段電子線バイプリズム干渉光学系を構築した電子線干渉装置の全容を示す模式図である。従来の電子顕微鏡における電磁レンズと２段の電子線バイプリズムの構成を示す模式図である。対応する２段電子線バイプリズム干渉光学系の模式図である。本発明の第１の実施例になる電磁レンズと２段の電子線バイプリズムの構成を示す模式図である。対応する２段電子線バイプリズム干渉光学系の模式図である。本発明の第１の実施例の構成を複数の対物レンズから成る光学系に適用した第２の実施例になる電磁レンズと電子線バイプリズムの構成を示す模式図である。本発明の第３の実施例になる電磁レンズと電子線バイプリズムの構成を示す模式図である。本発明の第４の実施例になる電磁レンズと電子線バイプリズムの構成を示す模式図である。本発明の第５の実施例になる電磁レンズと電子線バイプリズムの構成を示す模式図である。本発明の第６の実施例になる電磁レンズと電子線バイプリズムの構成を示す模式図である。本発明の第７の実施例になる電磁レンズと電子線バイプリズムの構成を示す模式図である。明細書中説明に用いる数式を示す図である。

図６Ａは、本願における２段の電子線バイプリズムを搭載した電子線干渉装置の対物レンズフランジ５５０と、対物レンズフランジ５５０の下側の結像レンズフランジ２段（５６１、５６２）の構成について示した模式図である。図中、上部に描かれている対物レンズポールピース５１１の磁極間に試料３と対物絞り５３が配されている。試料３と対物絞り５４はサイドエントリー型で対物レンズフランジ５５０の側面から差し込む機構で描かれているが、これは一例でありこの形式に限るものではない。

対物レンズ５の電磁コイル５１５は３段構成で各電磁コイルの間には、励磁電流によるジュール熱を冷却するための冷却装置５１７が配されている。この電磁コイル５１５の段数やヨーク５１６の形状、冷却装置５１７の位置構成についても本図に限るものではない。対物レンズフランジ５５０の下側（電子線の進行方向下流側）に、第１の結像レンズフランジ５６１が配され、さらに第１の結像レンズフランジ５６１の下側に第２の結像レンズフランジ５６２が描かれている。第１の結像レンズ６１のポールピース６１１の上部磁極６１２には、第１の電子線バイプリズム９１を設置するための手段が設けられており、第２の電子線バイプリズム９３は第１の結像レンズポールピース６１１の直下に配される構成である。

第１の結像レンズポールピース６１１の上部（第１）磁極６１２と下部（第２）６１３磁極を含む空間内において、上部磁極６１２に第１の電子線バイプリズムを設置するに際しては、該上部磁極６１２に溝をつける、もしくは孔を空けるなどの構造上・機構上の工夫が施されていることは言うまでもない。また、第１結像レンズ６１の電磁コイル６１５は一体ではなく電子線バイプリズムホルダ（９２、９４）もしくはその着脱および駆動機構を挟んで上下に分割された構造を成すことにより、第１の結像レンズフランジ５６１の中央部に位置する第１結像レンズポールピース６１１の上部磁極６１２に第１の電子線バイプリズム９１を配置すること、第１の結像レンズポールピース６１１の直下に第２の電子線バイプリズム９３を配置することが可能となる。

該両電子線バイプリズムホルダ（９２、９４）も、試料ホルダ３５や対物絞りホルダ５４と同様にサイドエントリー型であり、第１の結像レンズフランジ５６１の側面から導入される機構であるが、このためにはヨーク６１６に孔を空けるなどの工夫が施されている。また、第１の結像レンズ６１の電磁コイル６１５は対物レンズ５の電磁コイル５１５と同じ３段構成としているが、これは第１結像レンズ６１が対物レンズ５と同様の強励磁条件で使用されることを模式的に表すためで、電磁レンズを短焦点にするには、この図の様に巻数Ｎを増やして電磁コイルのアンペアターンＮＩを増大させる方法だけでなく、式（１）に示したように、ポールピースの磁極間距離ｄｇや磁極の孔径ｄｐを小さくする方法も有効であることは言うまでもない。また、ヨーク６１６の形状、電磁コイルの冷却装置６１７の構成についても図６Ａの構成の限りではない。第１の結像レンズフランジ５６１の下側の第２の結像レンズフランジ５６２に関しては、従来型の電磁コイル６２５、ヨーク６２６、ポールピース６２１の構成を一例として示している。

図６Ｂに、図６Ａに描いた電子レンズの構成で構築される２段電子線バイプリズム干渉光学系の一例を示している。試料３の上側に照射光学系４による光源の像１４があり、これを新たな光源１４として射出した電子線により試料３が照射される。試料の像３１は、対物レンズ５により第１の電子線バイプリズムの極細線電極９１の位置７１に結像され、さらにその像３１が第１の結像レンズ６１で第２の結像レンズ６２の物面に結像されている（第２像面７２）。

このとき第２の電子線バイプリズムの極細線電極９３は第１の電子線バイプリズムの極細線電極９１の陰の領域に配置される。第１の電子線バイプリズムの極細線電極９１が、第１の結像レンズ６１の主面近傍の上側（例えば機械構成としてはポールピース６１１の上部磁極６１２の近傍（図６Ａ））に位置しているので、第１の結像レンズ６１は十分に短焦点の拡大光学系として利用可能となる。また、第２の電子線バイプリズム９３が第１の結像レンズ６１の主面の下側近傍（例えば第１結像レンズ６１のポールピース６１１の直下の、第１の結像レンズ６１が光源の像１２を結像する空間位置の近傍）に配置されるので、第２の電子線バイプリズムの極細線電極９３は第１の電子線バイプリズムの極細線電極９１の陰の領域に容易に配置することが可能となる。

さらに、本実施例１の光学系（図６Ｂ）は、図５Ｂに記載した従来の２段電子線バイプリズム干渉系の光学系と比較すれば明らかな様に、第１の結像レンズ６１を経た試料の像７２の拡大率が向上しているとともに、光源の像１２の縮小率も向上している。すなわち、試料３への電子線の照射条件を照射光学系４により変更しても、第１の結像レンズ６１による光源の像１２の光軸２上の位置はほとんど変化せず（図１３中の式（３）、および式（４）中のＤ_ＬとＬ_Ｌの値が変化しない）、結果として干渉条件（ｓとＷ）は変化しない。すなわち、照射条件の変更に伴う干渉条件の変化は発生せず、同じ干渉顕微鏡像を得ることが可能となる。

図７に実施例１と同様に、上部（第１）磁極６１２と下部（第２）６１３磁極を含む空間内の内、第１の電子線バイプリズム９１を第１の結像レンズポールピース６１１の上部磁極６１２に配置し、第２の電子線バイプリズム９３を第１の結像レンズポールピース６１１の直下に配置するとともに、対物レンズフランジを２段（５５１、５５２）に構成した、第２の実施例の構成を模式的に示す。第１の対物レンズフランジ５５１は従来と同様の強励磁型の構造をとり、試料ホルダ３５とともに対物絞りホルダ５４もサイドエントリー型とした一例を示している。

第２の対物レンズフランジ５５２は、従来型の結像レンズと同様の構成としている。これらの構成は一例であり、この例に限るものではない。第１の対物レンズフランジ５５１と第２の対物レンズフランジ５５２の間には電子線バイプリズム４５と絞りホルダ４４（主には制限視野絞りとして利用されることが想定される）が配置されている。また、第２の対物レンズフランジ５５２と第１の結像レンズフランジ５６１の間、そして、第１の結像レンズフランジ５６１と第２の結像レンズフランジ５６２の間にも、それぞれ電子線バイプリズム４５と絞りホルダ４４を配置しているが、これらは従来の電子顕微鏡により構成される２段電子線バイプリズム干渉光学系（図５Ａ参照）を本願における電子線干渉装置においても構築可能とするための設置であり、これにより電子光学系および電子線干渉光学系の構築に際して飛躍的に汎用性を高めることが可能となる。しかし、多数の電子線バイプリズム４５、絞りホルダ４４の設置は、本願の干渉光学系に必須のものではない。

図８は、本願における第３の実施例を示したものである。図中、上部に描かれている対物レンズフランジ５５０と最下部に描かれている第２の結像レンズフランジ５６２は、第１の実施例と同じ構成である。また、第１の結像レンズ６１のポールピース６１１の上部磁極６１２に、第１の電子線バイプリズム９１を設置するための手段が設けられているところも、第１の実施例と同じ構成である。

しかし、本実施例においては、第１の結像レンズポールピース６１１の下部磁極６１３に、第２の電子線バイプリズム９３を設置するための手段が設けられている。これにより、第１の実施例の光学系よりも第２の電子線バイプリズム９３を、第１の結像レンズ６１による光源の像１２の近傍、特に第１の結像レンズ６１をより強励磁条件としたときの光源の像１２の近傍に配置することが可能となり、第２の電子線バイプリズム９３による電子線への偏向角度α_Ｌが小さい場合でも、大きな干渉領域幅Ｗを得ることが可能となる。

すなわち、電界型電子線バイプリズムの場合には、極細線電極の耐電圧性能への要求条件は緩和される。第１の電子線バイプリズム９１と第２の電子線バイプリズム９３を図８に示した位置に設置する手段として、第１の結像レンズポールピース６１１の上下の磁極（６１２、６１３）への構造・機構上の配慮、電磁コイル６１５の分割・振り分け配置、ヨーク６１６への孔の設置と電子線バイプリズム着脱・駆動機構の設置などの工夫が成されていることは実施例１と同様である。

また、図８に描かれた対物レンズフランジ５５０と第１の結像レンズフランジ５６１と第２の結像レンズフランジ５６２の、それぞれのポールピース（５１１、６１１、６２１）、電磁コイル（５１５、６１５、６２５）、ヨーク（５１６、６１６、６２６）、そして電磁コイルの冷却装置（５１７、６１７、６２７）の構成は、いずれも一例であり、図示の構成の限りではない点も実施例１と同様である。

なお、実施例２と同様に、対物レンズ系を複数の電磁レンズから構成すること、各電磁レンズフランジの間に複数の別なる電子線バイプリズム４５や複数の絞りホルダ４４を設置すること、などの汎用性を高める構成についても図示は省略するが実施可能である。本第３の実施例の構成により構築される２段電子線バイプリズム干渉計の光学系は、第１の結像レンズ６１と第２の電子線バイプリズム９３との距離が実施例１（図６Ｂ）とは異なるが、光学系としての特徴は一致しているため、図示を省略する。

図９は、本願における第４の実施例を示したものである。図中、上部に描かれている対物レンズフランジ５５０と最下部に描かれている第２の結像レンズフランジ５６２は、第１、第３の実施例と同じ構成である。また、第１の結像レンズ６１のポールピース６１１の上部磁極６１２に、第１の電子線バイプリズム９１を設置するための手段が設けられているところも第１、第３の実施例と同じ構成である。

しかし、本第４の実施例においては、第１の結像レンズポールピース６１１の磁極間に、第２の電子線バイプリズム９３を設置するための手段が設けられている。この第２の電子線バイプリズム９３の設置位置は、対物レンズポールピース５１１における対物絞り５４の設置位置と対応している。

すなわち、第２の電子線バイプリズム９３を強励磁のときの第１の結像レンズ６１による光源の像面７１２に一致させる、もしくは第１の結像レンズによる光源の像面７１２に極めて近い位置に配置することが可能となる構成である。これは、先述の２段電子線バイプリズム干渉光学系での第２の電子線バイプリズム９３の位置に関して、Ｄ_Ｌ−Ｌ_Ｌ＝０の条件を容易に実現可能な構成であり、干渉顕微鏡像のパラメータ（干渉縞間隔ｓと干渉領域幅Ｗ）を完全独立に制御可能な干渉計とできる。

第１の電子線バイプリズム９１と第２の電子線バイプリズム９３を図９に示した位置に設置する手段として、第１の結像レンズポールピース６１１の上下の磁極（６１２、６１３）への構造・機構上の配慮、電磁コイル６１５の分割・振り分け配置、ヨーク６１６への孔の設置と電子線バイプリズム着脱・駆動機構の設置などの工夫が成されていることは、実施例１、実施例３と同様である。

また、図９に描かれた対物レンズフランジ５５０と第１の結像レンズフランジ５６１と第２の結像レンズフランジ５６２の、それぞれのポールピース（５１１、６１１、６２１）、電磁コイル（５１５、６１５、６２５）、ヨーク（５１６、６１６、６２６）、そして電磁コイルの冷却装置（５１７、６１７、６２７）の構成は、いずれも一例であり、図示の構成の限りではない点も実施例１、実施例３と同様である。

なお、実施例２と同様に、対物レンズ系を複数の電磁レンズから構成すること、各電磁レンズフランジの間に複数の別なる電子線バイプリズム４５や複数の絞りホルダ４４を設置すること、などの汎用性を高める構成についても図示は省略するが実施可能である。

本実施例の構成により構築される２段電子線バイプリズム干渉計の光学系は、第１の結像レンズ６１と第２の電子線バイプリズム９３との距離が実施例１（図６Ｂ）とは異なるが、光学系としての特徴は一致しているため、図示を省略する。

図１０は、本願における第５の実施例を示したものである。図中、上部に描かれている対物レンズフランジ５５０と最下部に描かれている第２の結像レンズフランジ５６２は、第１、第３、第４の実施例と同じ構成である。

また、第１の結像レンズ６１のポールピース６１１の直下に、第２の電子線バイプリズム９３を設置するための手段が設けられているところは、第１の実施例と同じ構成である。しかし、本実施例においては、上部（第１）磁極と下部（第２）磁極を含む空間内の内、第１の結像レンズポールピース６１１の磁極間に、第１の電子線バイプリズム９１を設置するための手段が設けられている。この第１の電子線バイプリズム９１の設置位置は、対物レンズポールピース５１１における試料３の位置と対応している。すなわち、第１の結像レンズ６１は、対物レンズ５と同程度に強励磁条件で使用可能であり、焦点距離ｆも前記実施例よりもさらに短く、１ｍｍから２ｍｍ程度にすることが可能である。これにより、前記実施例よりもさらに第１の結像レンズ６１の下側の光源の像１２の光軸２上の位置が照射光学系４の使用条件に依存しなくなり、図１３中の式（３）および式（４）中のＤ_ＬとＬ_Ｌの値が変化せず、同じ干渉条件での干渉顕微鏡像観察が可能となる。

第１の電子線バイプリズム９１と第２の電子線バイプリズム９３を図１０に示した位置に設置する手段として、第１の結像レンズポールピース６１１の上下の磁極（６１２，６１３）への構造・機構上の配慮、電磁コイル６１５の分割・振り分け配置、ヨーク６１６への孔の設置と電子線バイプリズム着脱・駆動機構の設置などの工夫が成されていることは、実施例１など前記実施例と同様である。また、図１０に描かれた対物レンズフランジ５５０と第１の結像レンズフランジ５６１と第２の結像レンズフランジ５６２の、それぞれのポールピース（５１１、６１１、６２１）、電磁コイル（５１５、６１５、６２５）、ヨーク（５１６、６１６、６２６）、そして電磁コイルの冷却装置（５１７、６１７、６２７）の構成は、いずれも一例であり、図示の構成の限りではない点も実施例１など前記実施例と同様である。なお、実施例２と同様に、対物レンズ系を複数の電磁レンズから構成すること、各電磁レンズフランジの間に複数の別なる電子線バイプリズム４５や複数の絞りホルダ４４を設置すること、などの汎用性を高める構成についても図示は省略するが実施可能である。

本実施例の構成により構築される２段電子線バイプリズム干渉計の光学系は、第１の電子線バイプリズム９１と第１の結像レンズ６１との距離が実施例１（図６Ｂ）とは異なるが、光学系としての特徴は一致しているため、図示を省略する。

図１１は、本願における第６の実施例を示したものである。図中、上部に描かれている対物レンズフランジ５５０と最下部に描かれている第２の結像レンズフランジ５６２は、第１、第３、第４、第５の実施例と同じ構成である。

また、第１の結像レンズ６１のポールピース６１１の磁極間に、第１の電子線バイプリズム９１を設置するための手段が設けられているところは第５の実施例と、第１の結像レンズポールピース６１１の下部磁極６１３に第２の電子線バイプリズム９３を設置するための手段が設けられているところは、第３の実施例と同じ構成である。

第１の電子線バイプリズム９１の設置位置は、対物レンズポールピース５１１における試料３の位置と対応しており、第１の結像レンズ６１は、対物レンズと同程度に強励磁条件で、すなわち、１ｍｍから２ｍｍ程度の短焦点距離で使用可能である。これにより、前記、第１、第３、第４の実施例よりもさらに第１の結像レンズ６１の下側の光源の像１２の光軸２上の位置が照射光学系４の使用条件に依存しなくなり、図１３中の式（３）および式（４）中のＤ_ＬとＬ_Ｌの値が変化せず、同じ干渉条件での干渉顕微鏡像観察が可能となる。また、第２の電子線バイプリズム９３は、第５の実施例の光学系よりも第１の結像レンズ６１による光源の像１２の近傍、特に第１の結像レンズ６１をより強励磁条件としたときの光源の像１２の近傍に配置することが可能となり、第２の電子線バイプリズム９３による電子線への偏向角度α_Ｌが小さい場合でも、大きな干渉領域幅Ｗを得ることが可能となる。すなわち、電界型電子線バイプリズムの場合には、極細線電極の耐電圧性能への要求条件は緩和される。

第１の電子線バイプリズム９１と第２の電子線バイプリズム９３を図１１に示した位置に設置する手段として、第１の結像レンズポールピース６１１の上下の磁極（６１２、６１３）への構造・機構上の配慮、電磁コイル６１５の分割・振り分け配置、ヨーク６１６への孔の設置と電子線バイプリズム着脱・駆動機構の設置などの工夫が成されていることは、実施例１など前記実施例と同様である。また、図１１に描かれた対物レンズフランジ５５０と第１の結像レンズフランジ５６１と第２の結像レンズフランジ５６２の、それぞれのポールピース（５１１、６１１、６２１）、電磁コイル（５１５、６１５、６２５）、ヨーク（５１６、６１６、６２６）、そして電磁コイルの冷却装置（５１７、６１７、６２７）の構成は、いずれも一例であり、図示の構成の限りではない点も実施例１など前記実施例と同様である。なお、実施例２と同様に、対物レンズ系を複数の電磁レンズから構成すること、各電磁レンズフランジの間に複数の別なる電子線バイプリズム４５や複数の絞りホルダ４４を設置すること、などの汎用性を高める構成についても図示は省略するが実施可能である。

本第６の実施例の構成により構築される２段電子線バイプリズム干渉計の光学系は、第１の電子線バイプリズム９１と第１の結像レンズ６１との距離、および第１の結像レンズ６１と第２の電子線バイプリズム９３との距離が実施例１（図６Ｂ）とは異なるが、光学系としての特徴は一致しているため、図示を省略する。

図１２は、本願における第７の実施例を示したものである。図中、上部に描かれている対物レンズフランジ５５０と最下部に描かれている第２の結像レンズフランジ５６２は、第１、第３、第４、第５、第６の実施例と同じ構成である。また、第１の結像レンズ６１のポールピース６１１の磁極間に、第１の電子線バイプリズム９１を設置するための手段が設けられているところは第５、第６の実施例と、第２の電子線バイプリズム９３を設置するための手段も第１の結像レンズポールピース６１１の磁極間に設けられているところは第４の実施例と同じ構成である。

第１の電子線バイプリズム９１の設置位置は、対物レンズポールピース５１１における試料３の位置と対応しており、第１の結像レンズ６１は、対物レンズ５と同程度に強励磁条件で、すなわち、１ｍｍから２ｍｍ程度の短焦点距離で使用可能である。これにより、前記、第１、第３、第４の実施例よりもさらに第１の結像レンズ６１の下側の光源の像１２の光軸２上の位置が照射光学系の使用条件に依存しなくなり、図１３中の式（３）および式（４）中のＤ_ＬとＬ_Ｌの値が変化せず、同じ干渉条件での干渉顕微鏡像観察が可能となる。

第２の電子線バイプリズム９３の設置位置は、対物レンズポールピース５１１における対物絞り５４の設置位置と対応している。すなわち、第２の電子線バイプリズム９３を、強励磁条件としたときの第１の結像レンズ６１による光源の像面７１２に一致させる、もしくは光源の像面７１２に極めて近い位置に配置することが可能となる構成である。これは、先述の２段電子線バイプリズム干渉光学系での電子線バイプリズムの位置に関して、Ｄ_Ｌ−Ｌ_Ｌ＝０の条件を容易に実現可能な構成であり、干渉顕微鏡像のパラメータ（干渉縞間隔ｓと干渉領域幅Ｗ）を完全独立に制御可能な干渉計とできる。

第１の電子線バイプリズム９１と第２の電子線バイプリズム９３を図１２に示した位置に設置する手段として、第１の結像レンズポールピース６１１の上下の磁極（６１２、６１３）への構造・機構上の配慮、電磁コイル６１５の分割・振り分け配置、ヨーク６１６への孔の設置と電子線バイプリズム着脱・駆動機構の設置などの工夫が成されていることは、実施例１など前記実施例と同様である。また、図１２に描かれた対物レンズフランジ５５０と第１の結像レンズフランジ５６１と第２の結像レンズフランジ５６２の、それぞれのポールピース（５１１、６１１、６２１）、電磁コイル（５１５、６１５、６２５）、ヨーク（５１６、６１６、６２６）、そして電磁コイルの冷却装置（５１７、６１７、６２７）の構成は、いずれも一例であり、図示の構成の限りではない点も実施例１など前記実施例と同様である。なお、実施例２と同様に、対物レンズ系を複数の電磁レンズから構成すること、各電磁レンズフランジの間に複数の別なる電子線バイプリズム４５や複数の絞りホルダ４４を設置すること、などの汎用性を高める構成についても図示は省略するが実施可能である。

本第７の実施例の構成により構築される２段電子線バイプリズム干渉計の光学系は、第１の電子線バイプリズム９１と第１の結像レンズ６１との距離、および第１の結像レンズ６１と第２の電子線バイプリズム９３との距離が実施例１（図６Ｂ）とは異なるが、光学系としての特徴は一致しているため、図示を省略する。

上述の実施例１から７において説明したように、本発明においては、２段電子線バイプリズム干渉計として好適な干渉光学系を実現するため、電子線バイプリズムが配置される電磁レンズの構成と、該電子線バイプリズムと該電磁レンズの干渉光学系での相対位置の構成に関して成されたもので、
（１）第１の電子線バイプリズムの下側の第１の結像レンズを強励磁条件で使用すること、
（２）第１、第２の電子線バイプリズムを、第１の結像レンズの主面近傍、かつ主面を挟んだ上下に設置すること、
（３）（２）を実現するために、第１の結像レンズのポールピースへ電子線バイプリズムを設置する手段を設けること、
（４）（３）に加えて、第１の結像レンズの電磁コイルを分割する、もしくは、該電磁コイルとポールピースの空間位置を分離するなどの構成上・機構上の工夫を施すこと、により試料への電子線の照射条件の変更に伴って生じる干渉条件の変化を抑制することができる。

以上、第１から第７の実施例において、２段の電子線バイプリズム（９１、９３）が配置される第１の結像レンズフランジ５６１の構成として、電磁コイル６１５が上下に振り分けられた構成の物を図示（図６から図１２）したが、これらは一例であり、電子線バイプリズム（９１、９３）が、第１の結像レンズ６１のポールピース６１１近傍に配置できる構成であれば、本願を実施することは可能であり、例えば、第１の結像レンズフランジ５６１として、対物レンズフランジ５５０の構成を用いることも可能である。

上述してきた実施例における内容を確認的に例示すると、電子線干渉装置において、電子線の光源と、前記電子線を試料に照射する照射光学系と、前記試料に前記電子線を照射して得られる前記試料の像を結像する対物レンズと、当該対物レンズにより結像された前記試料の像を拡大結像または縮小結像するための少なくとも第１電磁レンズと第２電磁レンズとを有し、前記対物レンズにより結像される前記試料の像面に対応する位置に配置される第１の電子線バイプリズムと、前記第１の電子線バイプリズムよりも電子線の進行方向下流側で、かつ、前記第１の電子線バイプリズムの陰の空間内に配置される第２の電子線バイプリズムとを有し、前記第１電磁レンズは、前記第２電磁レンズよりも前記電子線の進行方向上流側に配置され、前記第１電磁レンズ内に前記第１の電子線バイプリズムが配置されていることを特徴とする電子線干渉装置を含むものである。

また、結像レンズ系に属する電子線の進行方向の上流側第１番目の電磁レンズは、磁場を発生させる電磁コイルと、電子線の進行方向の上流側に位置する第１の磁極と、第１の磁極の下流側に位置する第２の磁極と、第１の磁極と前記第２の磁極とを接続固定する部材とを有し、磁路より着脱可能なポールピースを構成するとともに、第１の磁極と第２の磁極とを含む空間に第１の電子線バイプリズムを配置し、第１の電子線バイプリズムよりも電子線の進行方向下流側で、かつ、第１の電子線バイプリズムの陰の空間内に第２の電子線バイプリズムが配置された電子線干渉装置を含むものである。

１…電子源もしくは電子銃、１１…対物レンズ下側の電子源の像、１２…第１の結像レンズ下側の電子源の像、１４…照射光学系下側の電子源の像、１８…真空容器、１９…電子源の制御ユニット、２…光軸、２１…物体波、２２…電子線の軌道、２３…参照波、２５…電子波の波面、３…試料、３１…対物レンズにより結像された試料の像、３２…第１の結像レンズにより結像された試料の像、３５…試料ホルダ、３９…試料の制御ユニット、４…照射光学系、４０…加速管、４１…第１照射レンズ、４２…第２照射レンズ、４４…絞りホルダ、４５…電子線バイプリズムホルダ、４７…第２照射レンズの制御ユニット、４８…第１照射レンズの制御ユニット、４９…加速管の制御ユニット、５…対物レンズ、５３…対物絞りホルダ、５１１…対物レンズポールピース、５１２…対物レンズポールピースの上側磁極、５１３…対物レンズポールピースの下側磁極、５１４…対物レンズポールピースの磁極接続固定部、５１５…対物レンズの電磁コイル、５１６…対物レンズの磁路（ヨーク）、５１７…対物レンズ電磁コイルの冷却装置、５２１…第１の対物レンズポールピース、５２２…第２の対物レンズポールピース、５４…対物絞りもしくは対物絞りホルダ、５５０…対物レンズフランジ、５５１…第１の対物レンズフランジ、５５２…第２の対物レンズフランジ、５６１…第１の結像レンズフランジ、５６２…第２の結像レンズフランジ、５６…制御系コンピュータ、５７…制御系コンピュータのモニタ、５８…制御系コンピュータのインターフェース、５９…対物レンズの制御ユニット、６１…第１結像レンズ、６１１…第１結像レンズポールピース、６１２…第１結像レンズポールピースの上側磁極、６１３…第１結像レンズポールピースの下側磁極、６１４…第１結像レンズポールピースの磁極接続固定部、６１５…第１結像レンズの電磁コイル、６１６…第１結像レンズの磁路（ヨーク）、６１７…第１結像レンズ電磁コイルの冷却装置、６２…第２結像レンズ、６２１…第２結像レンズポールピース、６２５…第２結像レンズの電磁コイル、６２６…第２結像レンズの磁路（ヨーク）、６２７…第２結像レンズ電磁コイルの冷却装置、６３…第３結像レンズ、６４…第４結像レンズ、６６…第４結像レンズの制御ユニット、６７…第３結像レンズの制御ユニット、６８…第２結像レンズの制御ユニット、６９…第１結像レンズの制御ユニット、７…試料の像面、７１…対物レンズによる試料の像面、７１１…対物レンズによる電子源の像面、７２…第１の結像レンズによる試料の像面、７１２…第１の結像レンズによる電子源の像面、７１４…照射光学系による電子源の像面、７６…画像表示装置、７７…画像記録・演算処理装置、７８…画像観察・記録媒体の制御ユニット、７９…画像観察・記録媒体、８…干渉縞、８８…干渉顕微鏡像、８９…観察・記録面、９…電子線バイプリズムのフィラメント電極、９１…第１の電子線バイプリズム、９２…第１の電子線バイプリズムのホルダ、９３…第２の電子線バイプリズム、９４…第２の電子線バイプリズムのホルダ、９６…第２の電子線バイプリズムの制御ユニット、９８…第１の電子線バイプリズムの制御ユニット、９９…平行平板接地電極

Claims

電子線の光源と、
前記電子線を試料に照射する照射光学系と、
前記試料に前記電子線を照射して得られる前記試料の像を結像する対物レンズと、
当該対物レンズにより結像された前記試料の像を拡大結像または縮小結像するための少なくとも第１電磁レンズと第２電磁レンズとを有する電子線干渉装置において、
前記対物レンズにより結像される前記試料の像面に対応する位置に配置される第１の電子線バイプリズムと、前記第１の電子線バイプリズムよりも電子線の進行方向下流側で、かつ、前記第１の電子線バイプリズムの陰の空間内に配置される第２の電子線バイプリズムとを有し、
前記第１電磁レンズは、前記第２電磁レンズよりも前記電子線の進行方向上流側に配置され、
前記第１電磁レンズの磁極片に囲まれた領域、またはヨークに囲まれた領域に前記第１の電子線バイプリズムが配置されていることを特徴とする電子線干渉装置。
電子線の光源と、前記光源から放出される電子線を試料に照射するための照射光学系と、
前記電子線が照射する試料を保持するための試料保持装置と、前記試料の像を結像するための少なくとも１つの電磁レンズから構成される対物レンズ系と、対物レンズ系により結像された前記試料の像を拡大結像もしくは縮小結像するための少なくとも２つの電磁レンズから構成される結像レンズ系と、前記試料の像を観察あるいは記録するための手段を有するとともに、
電子光学系の光軸上で前記対物レンズ系により結像される前記試料の像面のいずれか１つの位置に一致する第１の電子線バイプリズムと、
前記第１の電子線バイプリズムよりも電子線の進行方向下流側で、かつ、前記第１の電子線バイプリズムの陰の空間内に配置される第２の電子線バイプリズムと、を備えた電子線干渉装置であって、
前記結像レンズ系に属する電子線の進行方向の上流側第１番目の電磁レンズは、磁場を発生させる電磁コイルと、磁路を形成する高透磁率材と、電子線の進行方向の上流側第１番目に位置する第１の磁極を成す高透磁率材と、前記第１の磁極の下流側に位置する第２の磁極を成す高透磁率材と、前記第１の磁極と前記第２の磁極とを接続固定する非磁性材と、から成る前記磁路から着脱可能な一体型ポールピースを構成するとともに、
前記第１の磁極と第２の磁極を含む空間内に前記第１の電子線バイプリズムを配置する、ための手段を有することを特徴とする電子線干渉装置。
前記結像レンズ系に属する電子線の進行方向の上流側第１番目の電磁レンズの前記ポールピースの下流側に前記第２の電子線バイプリズムを配置する、ための手段を有することを特徴とする請求項２に記載の電子線干渉装置。
前記結像レンズ系に属する電子線の進行方向の上流側第１番目の電磁レンズの前記ポールピースを構成する前記第２の磁極に前記第２の電子線バイプリズムを配置する、ための手段を有することを特徴とする請求項２に記載の電子線干渉装置。
前記結像レンズ系に属する電子線の進行方向の上流側第１番目の電磁レンズの前記ポールピースを構成する前記第１の磁極と前記第２の磁極との間に前記第２の電子線バイプリズムを配置する、ための手段を有することを特徴とする請求項２に記載の電子線干渉装置。
前記結像レンズ系に属する電子線の進行方向の上流側第１番目の電磁レンズを構成する電磁コイルが、コイルの軸が一致する少なくとも２つのコイルにより構成されるとともに、該電磁コイルの間に前記第１の電子線バイプリズムもしくは前記第２の電子線バイプリズム、もしくは前記第１の電子線バイプリズムと前記第２の電子線バイプリズムの両方を、着脱もしくは駆動させるための手段を有することを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載の電子線干渉装置。
前記第１の磁極に前記第１の電子線バイプリズムが配置されていることを特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載の電子線干渉装置。
前記結像レンズ系に属する電子線の進行方向の上流側第１番目の電磁レンズが、焦点距離５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲で使用されることを特徴とする請求項７に記載の電子線干渉装置。
前記第１の磁極と前記第２の磁極との間に前記第１の電子線バイプリズムが配置されていることを特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載の電子線干渉装置。
前記結像レンズ系に属する電子線の進行方向の上流側第１番目の電磁レンズが、焦点距離１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲で使用されることを特徴とする請求項９に記載の電子線干渉装置。
電子線の光源と、
前記電子線を試料に照射する照射光学系と、
前記試料に前記電子線を照射して得られる前記試料の像を結像する対物レンズと、
当該対物レンズにより結像された前記試料の像を拡大結像または縮小結像するための少なくとも第１電磁レンズと第２電磁レンズとを有する電子線干渉装置において、
前記対物レンズにより結像される前記試料の像面に対応する位置に配置される第１の電子線バイプリズムと、前記第１の電子線バイプリズムよりも電子線の進行方向下流側で、かつ、前記第１の電子線バイプリズムの陰の空間内に配置される第２の電子線バイプリズムとを有し、
前記第１の電子線バイプリズムは、前記第１電磁レンズ内における当該第１電磁レンズ主面の電子線の進行方向上流側で、かつ主面の近傍に配置され、前記第２の電子線バイプリズムは、前記第１電磁レンズ主面の電子線の進行方向下流側で、かつ主面の近傍に配置されていることを特徴とする電子線干渉装置。
前記対物レンズの直下の前記光源の像面から前記対物レンズによる前記試料の像面までの距離をＤ_Uとし、前記第１電磁レンズの直下の前記光源の像面から前記第１電磁レンズによる前記試料の像面までの距離をＤ_Lとしたとき、前記距離Ｄ_Uと、前記距離Ｄ_Lとが、前記照射光学系の励磁条件に依存しないことを特徴とする請求項１１に記載の電子線干渉装置。
前記電子線の波長をλとし、
前記第１の電子線バイプリズムによる電子線の偏向角度をα_Uとし、
前記第２の電子線バイプリズムによる電子線の偏向角度をα_Lとし、
前記対物レンズの直下の前記光源の像面と前記第１電磁レンズの主面との距離をａ_２とし、
前記第１電磁レンズの主面と前記第１電磁レンズの直下の前記光源の像面との距離をｂ_２とし、
前記対物レンズの直下の前記光源の像面から前記対物レンズによる前記試料の像面までの距離をＤ_Uとし、前記第１電磁レンズの直下の前記光源の像面から前記第１電磁レンズによる前記試料の像面までの距離をＤ_Lとし、前記第２の電子線バイプリズムと前記第１電磁レンズによる前記試料の像面までの距離をＬ_Lとしたとき、数式（５）で表わされる前記第１電磁レンズによる前記試料の像面に形成される干渉縞の縞間隔ｓが、前記照射光学系の励磁条件に依存しないことを特徴とする請求項１１に記載の電子線干渉装置。
前記対物レンズの直下の前記光源の像面から前記対物レンズによる前記試料の像面までの距離をＤ_Uとし、前記第１電磁レンズの直下の前記光源の像面から前記第１電磁レンズによる前記試料の像面までの距離をＤ_Lとしたとき、前記距離Ｄ_Uと、前記距離Ｄ_Lとが、前記照射光学系の励磁条件に依存しないことを特徴とする請求項１に記載の電子線干渉装置。
前記電子線の波長をλとし、
前記第１の電子線バイプリズムによる電子線の偏向角度をα_Uとし、
前記第２の電子線バイプリズムによる電子線の偏向角度をα_Lとし、
前記対物レンズの直下の前記光源の像面と前記第１電磁レンズの主面との距離をａ_２とし、
前記第１電磁レンズの主面と前記第１電磁レンズの直下の前記光源の像面との距離をｂ_２とし、
前記対物レンズの直下の前記光源の像面から前記対物レンズによる前記試料の像面までの距離をＤ_Uとし、前記第１電磁レンズの直下の前記光源の像面から前記第１電磁レンズによる前記試料の像面までの距離をＤ_Lとし、前記第２の電子線バイプリズムと前記第１電磁レンズによる前記試料の像面までの距離をＬ_Lとしたとき、数式（５）で表わされる前記第１電磁レンズによる前記試料の像面に形成される干渉縞の縞間隔ｓが、前記照射光学系の励磁条件に依存しないことを特徴とする請求項１に記載の電子線干渉装置。