JP5855404B2 - 荷電粒子ビーム装置および荷電粒子ビーム描画装置 - Google Patents

Description

本発明は、荷電粒子ビーム装置および荷電粒子ビーム描画装置に係り、例えば、電子ビームが通過する電子光学系に用いる電磁レンズを搭載した装置に関する。

半導体デバイスの微細化の進展を担うリソグラフィ技術は半導体製造プロセスのなかでも唯一パターンを生成する極めて重要なプロセスである。近年、ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイスに要求される回路線幅は年々微細化されてきている。これらの半導体デバイスへ所望の回路パターンを形成するためには、高精度の原画パターン（レチクル或いはマスクともいう。）が必要となる。ここで、電子線（電子ビーム）描画技術は本質的に優れた解像性を有しており、高精度の原画パターンの生産に用いられる。また、電子ビームは、かかる優れた解像性からパターン描画の他にも、電子顕微鏡等にも用いられる。そして、電子ビームを収束等させる電子光学系では、電磁レンズが用いられる。

図２２は、電磁レンズの構成の一例を示す概念図である。電磁レンズは、電子ビームの光軸を取り囲むように配置されるコイル１５とコイルを取り囲むヨーク１１で構成される。そして、ヨーク１１には、コイル１５で作られた高密度な磁力線を外部に漏洩させる切欠きＧが形成されている。図２２では、コイル１５で作られた磁力線がヨーク１１自体を通過する際の方向が矢印で示されている。コイル１５の励磁を高めることでコイル１５磁場を高め、かかるコイル磁場によって電子ビームの光軸上の磁場を高めて電子ビームを収束させる。ここで、収差を抑えるべく、かかるコイルへの励磁を高めていくと、ヨーク１１が飽和してしまう。

図２３は、ヨーク材の磁束密度と磁場との関係の一例を示すグラフである。ここでは、ヨーク材として、鉄を用いた場合を示している。図２３に示すように、コイルによる磁場（Ｈ）を高めていくと、最初はヨーク内の磁束密度（Ｂ）もそれに応じて大きくなるが、ある程度の大きさで飽和してしまい、それ以上、ヨーク内の磁束密度を高めることが困難になってしまう。そのため、ヨークの飽和によりそれ以上に電子ビームの光軸上の磁場を高めることが困難になってしまうといった問題があった。その結果、電子ビームによる収差を十分に低減することが困難であった。なお、本明細書においては便宜上、図２３に示した材料において材料中磁束密度が１．６Ｔを越える場合を材料が飽和した場合と定義して議論する。

ここで、電磁レンズに関連して、共通の磁気回路をもつ永久磁石とコイルとが、光軸に沿って並ぶように配置され、永久磁石とコイルを取り囲むようにヨークが形成され、そして、ヨークの光軸側の面の永久磁石の位置と、コイルの位置にそれぞれ切欠きを設けた電磁コイルが開示されている（例えば、特許文献１参照）。かかる電磁コイルでは、コイルによる磁場をコイル側の切欠きから光軸側に漏洩させ、永久磁石とコイルの合成磁場を永久磁石側の切欠きから光軸側に漏洩させることで実質２つのレンズを制御するというものである。しかしながら、かかる構成においてもヨークの飽和は同様に発生するため、上述した電子ビームの光軸上の磁場をヨーク自身の特性上の飽和以上に高めることは困難である。

特開平５−１２８９８６号公報

上述したように、ヨークの飽和により電子ビームの光軸上の磁場を高めることに限界が生じてしまうといった問題があった。その結果、電子ビームによる収差を十分に低減することが困難であった。

そこで、本発明は、かかる問題を克服し、ヨーク自身の特性上の飽和による限界を超えた磁場を発生させることが可能な電磁レンズを搭載したビーム装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の荷電粒子ビーム装置は、
荷電粒子ビームを放出する放出部と、
コイルと、コイルを内側に配置するヨークと、発生させる磁力線がヨーク自体を通過することによって、発生させる磁力線の方向がコイルによる磁力線の方向と逆方向に閉ループを構成するように配置された永久磁石とを有し、前記荷電粒子ビームを屈折させる電磁レンズと、
を備え、
前記コイルは、前記永久磁石が配置されていない場合における前記ヨーク自体の特性に起因する飽和状態になる磁場の大きさよりも大きい磁場を前記荷電粒子ビームの軸上に発生させることを特徴とする。

また、上述したヨークは、コイルを取り囲み、
永久磁石は、コイルを取り囲むヨークの内壁のうち、一端がヨークの荷電粒子ビームの光軸側の内壁部分と接続し、他端がヨークの荷電粒子ビームの光軸側とは反対側の内壁部分と接続するように配置されるように構成すると好適である。

本発明の他の態様の荷電粒子ビーム装置は、
荷電粒子ビームを放出する放出部と、
コイルと、コイルを内側に配置し、荷電粒子ビームの光軸側にレンズ磁場を発生させる１つのギャップが形成されたヨークと、発生させる磁力線の方向がコイルによる磁力線の方向と逆方向になるようにギャップに配置された永久磁石とを有し、荷電粒子ビームを屈折させる電磁レンズと、
を備え、
前記永久磁石の磁力線は、前記ヨーク自体を通って閉ループを構成し、
前記コイルは、前記永久磁石が配置されていない場合における前記ヨーク自体の特性に起因する飽和状態になる磁場の大きさよりも大きい磁場を前記荷電粒子ビームの軸上に発生させることを特徴とする。

また、永久磁石とヨークの内壁との間に双方と接触して配置され、永久磁石とヨークの内壁とを接続する非磁性体をさらに備えると好適である。

本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画装置は、
試料を載置するステージと、
荷電粒子ビームを放出する放出部と、
コイルと、コイルを内側に配置し、荷電粒子ビームの光軸側にレンズ磁場を発生させる１つのギャップが形成されたヨークと、発生させる磁力線の方向がコイルによる磁力線の方向と逆方向になるようにギャップに配置された永久磁石とを有し、荷電粒子ビームを屈折させる電磁レンズと、
電磁レンズによって屈折させられた荷電粒子ビームを試料上に偏向する偏向器と、
を備え、
前記永久磁石の磁力線は、前記ヨーク自体を通って閉ループを構成し、
前記コイルは、前記永久磁石が配置されていない場合における前記ヨーク自体の特性に起因する飽和状態になる磁場の大きさよりも大きい磁場を前記荷電粒子ビームの軸上に発生させることを特徴とする。

本発明によれば、ヨーク自身の特性上の飽和による限界を超えた磁場を発生させることができる。

実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。 実施の形態１における電磁コイルの一例の構成を示す断面図である。 実施の形態１における電磁コイルの他の一例の構成を示す断面図である。 実施の形態１の比較例となる永久磁石を配置しない場合のシミュレーションモデルを示す図である。 図４のモデルにおける励磁が小さい場合の軸上磁場分布のシミュレーション結果を示すグラフである。 図４のモデルにおけるヨークの飽和を考慮しない場合の像面位置と必要な励磁とその際の倍率と球面収差係数とのシミュレーション結果を示すグラフである。 図４のモデルにおける励磁が小さい場合のヨーク自体の磁束密度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。 図４のモデルにおける励磁が大きい場合のヨーク自体の磁束密度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。 図４のモデルに実施の形態１を適用した場合における励磁が大きい場合のヨーク自体の磁束密度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。 実施の形態１と図４のモデルとにおける励磁が大きい場合の軸上磁場分布のシミュレーション結果を示すグラフである。 実施の形態１における永久磁石が発生させる軸上磁場分布のシミュレーション結果を示すグラフである。 実施の形態１と図４のモデルとにおける結像特性を比較したシミュレーション結果を示す図である。 実施の形態２における電磁コイルの一例の構成と軸上磁場とを示す断面図である。 実施の形態３における電磁コイルの一例の構成を示す断面図である。 実施の形態４における電磁コイルの一例の構成を示す断面図である。 実施の形態５における電磁コイルの一例の構成を示す断面図である。 実施の形態６における電磁コイルの一例の構成を示す断面図である。 実施の形態７における電磁コイルの一例の構成を示す断面図である。 実施の形態８における電磁コイルの一例の構成を示す断面図である。 実施の形態９における走査型電子顕微鏡の構成を示す概念図である。 実施の形態１０における走査型透過電子顕微鏡の構成を示す概念図である。 電磁レンズの構成の一例を示す概念図である。 ヨーク材の磁束密度と磁場との関係の一例を示すグラフである。

以下、実施の形態では、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた構成について説明する。但し、荷電粒子ビームは、電子ビームに限るものではなく、イオンビーム等の荷電粒子を用いたビームでも構わない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。図１において、描画装置１００は、描画部１５０と制御部１６０とを備えている。描画装置１００は、荷電粒子ビーム描画装置の一例となる。そして、描画装置１００は、基板１０１に所望するパターンを描画する。

描画部１５０は、電子鏡筒１０２、及び描画室１０３を有している。電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１の成形アパーチャ２０３、投影レンズ２０４、成形偏向器２０５、第２の成形アパーチャ２０６、コントラストアパーチャ２１４、縮小レンズ２１２、対物レンズ２０７、第１の対物偏向器２０９、第２の対物偏向器２０８及び第３の対物偏向器２１０が配置されている。また、描画室１０３内には、移動可能に配置されたＸＹステージ１０５が配置されている。ＸＹステージ１０５上には、基板１０１（試料）が配置されている。基板１０１としては、半導体装置を製造するための露光用マスク基板或いは半導体装置を製造するための半導体基板（ウェハ）等が含まれる。また、露光用マスク基板には、レジストが塗布されたマスクブランクスが含まれる。電子鏡筒１０２内において電子光学系が構成され、照明レンズ２０２、投影レンズ２０４、縮小レンズ２１２、及び対物レンズ２０７は、例えば、電磁レンズが用いられ、共に、光軸２０を取り囲むように順に配置される。電子ビーム２００は、照明レンズ２０２、投影レンズ２０４、縮小レンズ２１２、及び対物レンズ２０７によってそれぞれ屈折させられ、かかる作用により電子ビーム２００はそれぞれ収束させられる。

ここで、図１では、実施の形態１を説明する上で必要な構成を記載している。描画装置１００にとって、通常、必要なその他の構成を備えていても構わない。図１の例では、３段の対物偏向器を使って、電子ビーム２００を３段偏向することにより基板１０１上の所望の位置へとビームを照射する例が示されているが、かかる構成に限るものではない。１段の対物偏向器を使って、１段偏向してもよいし、主副２段の対物偏向器を使って、２段偏向してもよい。或いは、４段以上の対物偏向器で偏向してもよい。

電子銃２０１（放出部）から放出された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２により矩形例えば長方形の穴を持つ第１の成形アパーチャ２０３全体を照明する。ここで、電子ビーム２００をまず矩形例えば長方形に成形する。そして、第１の成形アパーチャ２０３を通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム２００は、投影レンズ２０４により第２の成形アパーチャ２０６上に投影される。その際、成形偏向器２０５によって、かかる第２の成形アパーチャ２０６上での第１のアパーチャ像は偏向制御され、ビーム形状と寸法を変化させる（可変成形を行なう）ことができる。かかる可変成形はショット毎に行なわれる。かかる可変成形は、一般に、ショット毎に異なるビーム形状と寸法に成形される。そして、第２の成形アパーチャ２０６を通過した第２のアパーチャ像の電子ビーム２００は、コントラストアパーチャ２１４を通過することで当該ショットに関係ないビームが制限される（ビームｏｆｆ）。コントラストアパーチャ２１４を通過した電子ビーム２００は、縮小レンズ２１２で縮小され、対物レンズ２０７により基板１０１上に焦点を合わせる。また、電磁レンズによって屈折させられた第２のアパーチャ像の電子ビーム２００は、第１の対物偏向器２０９、第２の対物偏向器２０８、及び第３の対物偏向器２１０によって基板１０１上に偏向され、基板１０１の所望する位置に照射される。ここでは、第１の対物偏向器２０９、第２の対物偏向器２０８、及び第３の対物偏向器２１０によって３段偏向され、連続的に移動するＸＹステージ１０５に配置された基板１０１の所望する位置に照射される。

ここで、上述したように、照明レンズ２０２、投影レンズ２０４、縮小レンズ２１２、及び対物レンズ２０７といった各電磁レンズは、電子ビーム２００の光軸を取り囲むように配置されるコイルとコイルを取り囲むヨークで構成される。そして、ヨークには、コイルで作られた高密度な磁力線を電子ビーム２００の光軸側に漏洩させる切欠きＧ（隙間、或いはギャップともいう。）が形成されている。しかし、かかる構成のままでは、上述したように、ヨーク自体の特性により決まってしまう飽和現象により、コイルへの励磁を高めても、電子ビーム２００の光軸に発生させる磁場には限界があった。そこで、実施の形態１では、永久磁石を用いて、かかるヨーク自体の特性により決まってしまう飽和現象による限界を超えた磁場を電子ビーム２００の光軸に発生させる電磁レンズを説明する。ここでは、特に、収差の低減が求められる対物レンズ２０７に対して適用する場合を説明するが、これに限るものではない。他の照明レンズ２０２、投影レンズ２０４、及び縮小レンズ２１２といった各電磁レンズの１つ以上のレンズ、或いはすべてのレンズに適用しても好適である。

図２は、実施の形態１における電磁コイルの一例の構成を示す断面図である。図２において、電磁コイルである対物レンズ２０７は、ヨーク１０とコイル１４と永久磁石１２とを有している。ヨーク１０は、コイル１４を内側に配置する。また、ヨーク１０は、電子ビーム２００の光軸２０側にレンズ磁場を発生させる１つの切欠きＧが形成される。図２の例では、切欠きＧは、電子ビーム２００の光軸２０側のヨーク１０の面に形成されている。特に、ここでは、光軸２０側のヨーク１０の面の下部側に形成されている。また、コイル１４によって発生させられた磁力線がヨーク１０自体を通過する際の向き（方向）が矢印３０で示されている。図２の例では、コイル１４は、電子ビーム２００の光軸２０側のヨーク１０の断面において電子ビーム２００の進む方向（図２では下向き）に磁力線を発生させる。よって、図２において、電子ビーム２００の光軸２０の右手側の断面では、コイル１４によって発生させられた磁力線がヨーク１０自体の内部を左回りに回っている。逆に、電子ビーム２００の光軸２０の左手側の断面では、コイル１４によって発生させられた磁力線がヨーク１０自体の内部を右回りに回っている。そして、実施の形態１では、切欠きＧに永久磁石１２を配置する。その際、永久磁石１２は、発生させる磁力線の方向（矢印３２）がコイルによる磁力線の方向（矢印３０）と逆方向になるように配置される。かかる構成では、永久磁石１２が発生させる磁力線がヨーク１０自体を通過することによって、永久磁石１２が発生させる磁力線の方向がコイルによる磁力線の方向と逆方向にヨーク１０自体を通って閉ループを構成する。閉ループを構成することで、永久磁石１２が発生させる磁力線とコイル１４が発生させる磁力線とがヨーク１０自体の内部で打ち消し合い、コイル１４が発生させたヨーク１０自体の内部の磁束密度よりも、実際のヨーク１０自体の内部の磁束密度の大きさを小さくできる。よって、コイル１４への励磁を高めて、本来、ヨーク１０自体の特性から飽和状態になるはずのコイル磁場を発生させたとしても、ヨーク１０がまだ飽和状態に達しないようにできる。

ここで、永久磁石１２として、逆磁性に強い磁石が好適である。例えば、サマリウムコバルト磁石が好適である。しかし、これに限るものではない。ネオジウム鉄磁石等でも構わない。また、永久磁石１２は特性が劣化しないように図示しないが冷却されるように構成されるとなお好適である。

また、上述した例では、永久磁石１２の幅寸法が、ヨーク１０の切欠きＧ部の厚さと同じ寸法になっているが、これに限るものではない。永久磁石１２は、ヨーク１０からはみ出していてもよい。ヨーク１０からはみ出した場合でも、例えば、永久磁石１２による電子ビーム２００の光軸２０上磁場の大きさが、コイル１４による電子ビーム２００の光軸２０上磁場の１／１００以下になる寸法までに抑えると好適である。或いは、ヨーク１０から凹んでいても構わない。

ここで、永久磁石１２とヨーク１０の切欠きＧの内壁との間に薄い非磁性体１６，１８を挟んでも好適である。非磁性体１６，１８は、それぞれ永久磁石の両側に配置される。また、非磁性体１６，１８は、共に、永久磁石１２とヨーク１０の双方と接触して配置され、永久磁石１２とヨーク１０の内壁とを接続する。非磁性体１６，１８を挟むことで永久磁石１２がヨーク１０から取り外せなくなることを防止できる。非磁性体１６，１８の厚さは、例えば、切欠きＧ寸法の１／１０以下にすると好適である。

図３は、実施の形態１における電磁コイルの他の一例の構成を示す断面図である。図３において、電磁コイルである対物レンズ２０７は、ヨーク１０とコイル１４と永久磁石１２とを有している。図３では、ヨーク１０の下面に１つの切欠きＧが形成される。特に、ヨーク１０の下面のうち、電子ビーム２００の光軸２０寄りに形成されると好適である。そして、かかる切欠きＧに永久磁石１２を配置する。その際、永久磁石１２は、発生させる磁力線の方向（矢印３２）がコイルによる磁力線の方向（矢印３０）と逆方向になるように配置される点は同様である。かかる構成によっても永久磁石１２が発生させる磁力線がヨーク１０自体を通過することによって、永久磁石１２が発生させる磁力線の方向がコイルによる磁力線の方向と逆方向にヨーク１０自体を通って閉ループを構成する。閉ループを構成することで、永久磁石１２が発生させる磁力線とコイル１４が発生させる磁力線とがヨーク１０自体の内部で打ち消し合い、コイル１４が発生させたヨーク１０自体の内部の磁束密度よりも、実際のヨーク１０自体の内部の磁束密度の大きさを小さくできる。よって、図３の構成において、コイル１４への励磁を高めて、本来、ヨーク１０自体の特性から飽和状態になるはずのコイル磁場を発生させたとしても、ヨーク１０がまだ飽和状態に達しないようにできる。

図４は、実施の形態１の比較例となる永久磁石を配置しない場合のシミュレーションモデルを示す図である。図４のモデルでは、ヨーク１０とコイル１４とを有している。そして、コイル１４を取り囲むようにヨーク１０が配置される。ヨーク１０の下面のうち、電子ビーム２００の光軸２０寄りに切欠きＧが形成される。また、ヨーク１０の壁面の厚さｔをｔ＝０．０１ｍ、切欠きＧの幅ｇをｇ＝０．０１ｍとする。ヨーク１０の下面の高さ位置をｚ＝０とし、ヨーク１０の上面の高さ位置をｚ＝０．１ｍとする。また、ヨーク１０の下面の高さ位置から像面までの距離がｚ＝ｚｉｍとし、電子ビームの加速電圧を５０ｋＶとした。

図５は、図４のモデルにおける励磁が小さい場合の軸上磁場分布のシミュレーション結果を示すグラフである。縦軸が磁場Ｂｚ（Ｔ）、横軸が高さ位置ｚを示す。小さい励磁として、１２００ＡＴが電磁レンズにかけられた場合を示している。励磁が小さい場合、上述したように、ヨーク１０が鉄で形成される場合、ヨーク１０はまだ飽和磁場まで達していない。そのため、最大４．３×１０^−２（Ｔ）まで電子ビーム２００の光軸２０上に磁場を発生させることができる。

図６は、図４のモデルにおけるヨークの飽和を考慮しない場合の像面位置と必要な励磁とその際の倍率と球面収差係数とのシミュレーション結果を示すグラフである。図６では、励磁が１２００ＡＴの時の磁場分布で、励磁に比例する場合を想定している。
物面位置を固定して、像面位置を変えることを考える。像面を物面に近づけると、球面収差係数Ｃｓが小さくなり、また倍率Ｍも小さくなる。これは微細なビームを得る上で好都合である。しかしながら、必要な励磁は増加する。

図７は、図４のモデルにおける励磁が小さい場合のヨーク自体の磁束密度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。小さい励磁として、１２００ＡＴが電磁レンズにかけられた場合を示している。図７に示すように、図４のモデルにおけるヨーク１０では、コイルに励磁した場合、電子ビーム２００の光軸２０側の部分が最も磁束密度が高密度になることを示している。しかし、励磁が小さい場合、図７に示すように、上述したように、ヨーク１０が鉄で形成される場合、ヨーク１０内で高密度になっている箇所でもヨーク１０はまだ飽和磁場まで達していないことがわかる。

図８は、図４のモデルにおける励磁が大きい場合のヨーク自体の磁束密度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。大きい励磁として、４２００ＡＴが電磁レンズにかけられた場合を示している。上述したように、図４のモデルにおけるヨーク１０では、コイルに励磁した場合、電子ビーム２００の光軸２０側の部分Ａが最も磁束密度が高密度になる。そして、励磁が大きい場合、図８に示すように、上述したように、ヨーク１０が鉄で形成される場合、ヨーク１０内で高密度になっている箇所においてヨーク１０が飽和磁場に達していることがわかる。よって、実施の形態１では、かかる飽和磁場に達している部分Ａの磁場を下げる。

図９は、図４のモデルに実施の形態１を適用した場合における励磁が大きい場合のヨーク自体の磁束密度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。ここでは、図４のモデルの切欠きＧに永久磁石を配置した場合を示している。永久磁石は発生させる磁力線の方向がコイルによる磁力線の方向と逆方向になるように配置される点はいうまでもない。かかる構成により、永久磁石１２が発生させる磁力線がヨーク１０自体を通って閉ループを構成する。閉ループを構成することで、永久磁石１２が発生させる磁力線とコイル１４が発生させる磁力線とがヨーク１０自体の内部で打ち消し合う。その結果、図９に示すように、ヨーク１０の磁束密度が最も高密度になる部分Ａにおいても、殆どの領域でヨーク１０が飽和磁場まで達しないようにできる。

図１０は、実施の形態１と図４のモデルとにおける励磁が大きい場合の軸上磁場分布のシミュレーション結果を示すグラフである。点線で示すグラフＢは、図４のモデルにおける励磁が大きい場合の軸上磁場分布を示す。実線で示すグラフＣは、実施の形態１における励磁が大きい場合の軸上磁場分布を示す。図４のモデルにおいてヨークが飽和するほどの大きい磁場をかけた場合、図１０に示すように、電子ビーム２００の光軸上の最大磁場も制限され、図１０の例では、０．１Ｔまでしか高くできないことがわかる。また、かかる場合には、異なる高さ位置ｚにおいて磁場が漏れてしまうことがわかる。これに対して、実施の形態１では、永久磁石１２によってヨーク１０自体の内部の磁束密度が小さくなっているため、飽和せず、電子ビーム２００の光軸上の最大磁場を、図４のモデルより高くできる。図１０の例では、０．１５３（Ｔ）まで高くできる。このように、図１０の例では、約５０％増しにできる。さらに、異なる高さ位置ｚにおける磁場の漏れを抑制できる。

図１１は、実施の形態１における永久磁石が発生させる軸上磁場分布のシミュレーション結果を示すグラフである。図１１に示すように、永久磁石が発生させる軸上磁場は、最大でも３．７×１０^−３（Ｔ）であり、コイルへの励磁による磁場に比べて十分に小さい。よって、実施の形態１では、永久磁石が発生させる軸上磁場を無視できる程度に抑えることができる。

図１２は、実施の形態１と図４のモデルとにおける結像特性を比較したシミュレーション結果を示す図である。図１２では、一例として、像面位置ｚｉｍ＝−１６ｍｍで計算している。図４のモデルにおいて、ヨークの飽和を仮に考慮しない場合、励磁は４１５６ＡＴが必要となり、その際の倍率Ｍは０．０６３、球面収差係数は１．１０×１０^−２にできる。しかし、実際には、図４のモデルにおいて、ヨークの飽和が影響するので、励磁は３７２４ＡＴまでしかかけられず、その際の倍率Ｍは０．４７、球面収差係数は１７．９×１０^−２と大きくなってしまう。これに対して、実施の形態１では、励磁は４０８５ＡＴまで上げることができ、その際の倍率Ｍは０．０６２、球面収差係数は１．０９×１０^−２にできる。

以上のように、実施の形態１によれば、ヨーク自身の特性上の飽和による限界を超えた磁場を発生させることができる。よって、電子ビーム２００の光軸上の磁場を高めることができ、収差を低減できる。

実施の形態２．
電磁レンズの構成例は、実施の形態１で説明した構成に限るものではない。実施の形態２では、他の構成例について説明する。描画装置の構成は図１と同様である。また、以下、特に説明しない点は実施の形態１と同様である。

図１３は、実施の形態２における電磁コイルの一例の構成と軸上磁場とを示す断面図である。図１３（ａ）では、実施の形態２における電磁コイルの一例の構成を示している。図１３（ｂ）では、実施の形態２における電磁コイルに大小の励磁をかけた場合の軸上磁場分布の一例を示している。図１３（ａ）において、電磁コイルである対物レンズ２０７は、ヨーク１１０と２段に形成されたコイル１１５，１１６と永久磁石１２とを有している。ヨーク１１０は、コイル１１５，１１６を内側に配置する。また、ヨーク１１０は、電子ビーム２００の光軸２０側にレンズ磁場を発生させる１つの切欠きＧが形成される。図１３の例では、切欠きＧは、電子ビーム２００の光軸２０側のヨーク１０の面に形成されている。特に、ここでは、光軸２０側のヨーク１０の面における、コイル１１５，１１６の間の位置に相当する位置に形成されている。また、コイル１１５，１１６によって発生させられた磁力線がヨーク１１０自体を通過する際の向き（方向）が矢印３０で示されている。図１３（ａ）の例では、コイル１１５，１１６は、電子ビーム２００の光軸２０側のヨーク１１０の断面において電子ビーム２００の進む方向（図１３では下向き）に磁力線を発生させる。よって、図１３（ａ）において、電子ビーム２００の光軸２０の右手側の断面では、コイル１１５，１１６によって発生させられた磁力線がヨーク１１０自体の内部を左回りに回っている。逆に、電子ビーム２００の光軸２０の左手側の断面では、コイル１１５，１１６によって発生させられた磁力線がヨーク１１０自体の内部を右回りに回っている。そして、実施の形態２では、切欠きＧに永久磁石１２を配置する。その際、永久磁石１２は、発生させる磁力線の方向（矢印３２）がコイルによる磁力線の方向（矢印３０）と逆方向になるように配置される。かかる構成では、永久磁石１２が発生させる磁力線がヨーク１１０自体を通過することによって、永久磁石１２が発生させる磁力線の方向がコイルによる磁力線の方向と逆方向にヨーク１０自体を通って閉ループを構成する。このように、複数のコイル１１５，１１６が配置されている場合でも、永久磁石によって閉ループを構成することで、コイル１１５，１１６が発生させたヨーク１１０自体の内部の磁束密度よりも、実際のヨーク１１０自体の内部の磁束密度の大きさを小さくできる。その結果、ヨーク１１０が飽和するほどの大きい磁場をかけた場合でも、図１３（ｂ）に示すように、電子ビーム２００の光軸上の磁場をヨーク自身の特性上の飽和による光軸上の限界磁場より高めることができる。

実施の形態３．
電磁レンズの構成例は、実施の形態１，２で説明した構成に限るものではない。実施の形態３では、他の構成例について説明する。描画装置の構成は図１と同様である。また、以下、特に説明しない点は実施の形態１と同様である。

図１４は、実施の形態３における電磁コイルの一例の構成を示す断面図である。図１４において、電磁コイルである対物レンズ２０７は、ヨーク１１０とコイル１１４と２つの永久磁石１１２，１１３とを有している。ヨーク１１０は、コイル１１４を内側に配置する。また、ヨーク１１０は、電子ビーム２００の光軸２０側にレンズ磁場を発生させる１つの切欠きＧが形成される。図１４の例では、切欠きＧは、電子ビーム２００の光軸２０側のヨーク１０の面に形成されている。特に、ここでは、光軸２０側のヨーク１１０の面の中央部に相当する位置に形成されている。また、コイル１１４によって発生させられた磁力線がヨーク１１０自体を通過する際の向き（方向）が矢印３０で示されている。図１４の例では、コイル１１４は、電子ビーム２００の光軸２０側のヨーク１１０の断面において電子ビーム２００の進む方向（図１４では下向き）に磁力線を発生させる。よって、図１４において、電子ビーム２００の光軸２０の右手側の断面では、コイル１１４によって発生させられた磁力線がヨーク１１０自体の内部を左回りに回っている。逆に、電子ビーム２００の光軸２０の左手側の断面では、コイル１１４によって発生させられた磁力線がヨーク１１０自体の内部を右回りに回っている。そして、実施の形態３では、切欠きＧに永久磁石１２を配置するのではなく、他の位置に配置する。

図１４において、永久磁石１１２，１１３は、コイル１１４を取り囲むヨーク１１０の内壁のうち、一端がヨーク１１０の電子ビーム２００の光軸２０側の内壁部分と接続し、他端がヨーク１１０の電子ビーム２００の光軸側とは反対側の内壁部分と接続するように配置される。具体的には、永久磁石１１２は、ヨーク１１０内の空間においてコイル１１４より上部に配置される。そして、コイル１１４を取り囲むヨーク１１０の内壁のうち、一端がヨーク１１０の電子ビーム２００の光軸２０側の内壁部分と接続し、他端がヨーク１１０の電子ビーム２００の光軸側とは反対側の内壁部分と接続するように配置される。その際、永久磁石１１２は、発生させる磁力線の方向（矢印３１）がコイルによる磁力線の方向（矢印３０）と逆方向になるように配置される。かかる構成では、永久磁石１１２の一端側から発生した磁力線がヨーク１０自体の光軸２０側の部分からヨーク１０自体の上部、そして、ヨーク１１０自体の光軸２０側とは反対側の部分を通って、永久磁石１１２の他端に戻るという閉ループを構成する。よって、かかる閉ループを構成する箇所においてコイル１１４が発生させたヨーク１１０自体の内部の磁束密度よりも、実際のヨーク１１０自体の内部の磁束密度の大きさを小さくできる。

一方、永久磁石１１３は、ヨーク１１０内の空間においてコイル１１４より下部に配置される。そして、コイル１１４を取り囲むヨーク１１０の内壁のうち、一端がヨーク１１０の電子ビーム２００の光軸２０側の内壁部分と接続し、他端がヨーク１１０の電子ビーム２００の光軸側とは反対側の内壁部分と接続するように配置される。その際、永久磁石１１３は、発生させる磁力線の方向（矢印３３）がコイルによる磁力線の方向（矢印３０）と逆方向になるように配置される。かかる構成では、永久磁石１１３の一端側から発生した磁力線がヨーク１１０自体の光軸２０側とは反対側の部分からヨーク１０自体の下部、そして、ヨーク１１０自体の光軸２０側の部分を通って、永久磁石１１３の他端に戻るという閉ループを構成する。よって、かかる閉ループを構成する箇所においてコイル１１４が発生させたヨーク１１０自体の内部の磁束密度よりも、実際のヨーク１１０自体の内部の磁束密度の大きさを小さくできる。

また、実施の形態３の構成では、ヨーク１１０自体の上部と下部のそれぞれ光軸側にヨーク１１０の飽和時における最大密度が分布する。よって、実施の形態３の構成によって、かかる最大密度が分布する箇所を閉ループ内に収めることができる。その結果、コイル１１４が発生させたヨーク１１０自体の内部の磁束密度よりも、実際のヨーク１１０自体の内部の磁束密度の大きさを小さくできる。よって、ヨーク１１０が飽和するほどの大きい磁場をかけた場合でも、電子ビーム２００の光軸上の磁場をヨーク自身の特性上の飽和による光軸上の限界磁場より高めることができる。

実施の形態４．
実施の形態４では、実施の形態３の変形例について説明する。描画装置の構成は図１と同様である。また、以下、特に説明しない点は実施の形態３と同様である。

図１５は、実施の形態４における電磁コイルの一例の構成を示す断面図である。図１５において、電磁コイルである対物レンズ２０７は、ヨーク１１０と２段のコイル１１５，１１６と２つの永久磁石１１２，１１３とを有している。ヨーク１１０は、コイル１１５，１１６を内側に配置する。また、ヨーク１１０は、電子ビーム２００の光軸２０側にレンズ磁場を発生させる１つの切欠きＧが形成される。図１５の例では、切欠きＧは、電子ビーム２００の光軸２０側のヨーク１１０の面に形成されている。特に、ここでは、コイル１１５，１１６の間の位置である、光軸２０側のヨーク１１０の面の中央部に相当する位置に形成されている。また、コイル１１５，１１６によって発生させられた磁力線がヨーク１１０自体を通過する際の向き（方向）が矢印３０で示されている。図１５の例では、コイル１１５，１１６は、電子ビーム２００の光軸２０側のヨーク１１０の断面において電子ビーム２００の進む方向（図１５では下向き）に磁力線を発生させる。よって、図１５において、電子ビーム２００の光軸２０の右手側の断面では、コイル１１５，１１６によって発生させられた磁力線がヨーク１１０自体の内部を左回りに回っている。逆に、電子ビーム２００の光軸２０の左手側の断面では、コイル１１５，１１６によって発生させられた磁力線がヨーク１１０自体の内部を右回りに回っている。そして、実施の形態４では、切欠きＧに永久磁石１２を配置するのではなく、他の位置に配置する。

図１５において、永久磁石１１２，１１３は、コイル１１４を取り囲むヨーク１１０の内壁のうち、一端がヨーク１１０の電子ビーム２００の光軸２０側の内壁部分と接続し、他端がヨーク１１０の電子ビーム２００の光軸側とは反対側の内壁部分と接続するように配置される。具体的には、永久磁石１１２は、ヨーク１１０内の空間において切欠きＧの高さ位置より上方であり、かつ上方のコイル１１５の下部に配置される。そして、コイル１１５を取り囲むヨーク１１０の内壁のうち、一端がヨーク１１０の電子ビーム２００の光軸２０側の内壁部分と接続し、他端がヨーク１１０の電子ビーム２００の光軸側とは反対側の内壁部分と接続するように配置される。その際、永久磁石１１２は、発生させる磁力線の方向（矢印３１）がコイルによる磁力線の方向（矢印３０）と逆方向になるように配置される。かかる構成では、永久磁石１１２の一端側から発生した磁力線がヨーク１０自体の光軸２０側の部分のうちの切欠きＧより上方部分、ヨーク１０自体の上部、そして、ヨーク１０自体の光軸２０側とは反対側の部分を通って、永久磁石１１２の他端に戻るという閉ループを構成する。よって、かかる閉ループを構成する箇所においてコイル１１５（及びコイル１１６）が発生させたヨーク１１０自体の内部の磁束密度よりも、実際のヨーク１１０自体の内部の磁束密度の大きさを小さくできる。

一方、永久磁石１１３は、ヨーク１１０内の空間において、切欠きＧの高さ位置より下方であり、かつコイル１１６より上部に配置される。そして、コイル１１６を取り囲むヨーク１１０の内壁のうち、一端がヨーク１１０の電子ビーム２００の光軸２０側の内壁部分と接続し、他端がヨーク１１０の電子ビーム２００の光軸側とは反対側の内壁部分と接続するように配置される。その際、永久磁石１１３は、発生させる磁力線の方向（矢印３３）がコイルによる磁力線の方向（矢印３０）と逆方向になるように配置される。かかる構成では、永久磁石１１３の一端側から発生した磁力線がヨーク１０自体の光軸２０側とは反対側の部分からヨーク１０自体の下部、そして、ヨーク１０自体の光軸２０側の部分のうちの切欠きＧより下方部分を通って、永久磁石１１３の他端に戻るという閉ループを構成する。よって、かかる閉ループを構成する箇所においてコイル１１６（及びコイル１１５）が発生させたヨーク１１０自体の内部の磁束密度よりも、実際のヨーク１１０自体の内部の磁束密度の大きさを小さくできる。

実施の形態４の構成では、ヨーク１０自体の上部と下部のそれぞれ光軸側およびヨーク１０自体の光軸側部分にヨーク１１０の飽和時における最大密度が分布する。よって、実施の形態４の構成によって、ヨーク１１０の飽和時における最大密度が分布する箇所を閉ループ内に収めることができる。その結果、コイル１１５，１１６が発生させたヨーク１１０自体の内部の磁束密度よりも、実際のヨーク１１０自体の内部の磁束密度の大きさを小さくできる。よって、ヨーク１１０が飽和するほどの大きい磁場をかけた場合でも、電子ビーム２００の光軸上の磁場をヨーク自身の特性上の飽和による光軸上の限界磁場より高めることができる。

実施の形態５．
実施の形態５では、他の電磁レンズの構成例について説明する。描画装置の構成は図１と同様である。また、以下、特に説明しない点は実施の形態１と同様である。

図１６は、実施の形態５における電磁コイルの一例の構成を示す断面図である。図１６において、電磁コイルである対物レンズ２０７は、ヨーク１２０とコイル１２４と永久磁石１２２とを有している。ヨーク１２０は、縦長（光軸側に長い）に形成され、縦長のコイル１２４を内側に配置する。また、ヨーク１２０は、電子ビーム２００の光軸２０側の面部分が、下面部分よりも下側に凸に形成されている。そして、ヨーク１２０の下面部分が電子ビーム２００の光軸２０側の面部分までつながっていない。そして、下面部分と光軸２０側の面部分との間の隙間が切欠きＧを構成する。また、コイル１２４によって発生させられた磁力線がヨーク１２０自体を通過する際の向き（方向）が細い矢印で示されている。図１６の例では、コイル１２４は、電子ビーム２００の光軸２０側のヨーク１１０の断面において電子ビーム２００の進む方向（図１４では下向き）に磁力線を発生させる。よって、図１６において、電子ビーム２００の光軸２０の右手側の断面では、コイル１２４によって発生させられた磁力線がヨーク１２０自体の内部を左回りに回っている。逆に、電子ビーム２００の光軸２０の左手側の断面では、コイル１２４によって発生させられた磁力線がヨーク１２０自体の内部を右回りに回っている。そして、実施の形態５では、切欠きＧに永久磁石１２を配置するのではなく、他の位置に配置する。

図１６において、永久磁石１２２は、コイル１２４を取り囲むヨーク１１０の内壁のうち、一端がヨーク１２０の電子ビーム２００の光軸２０側の内壁部分と接続し、他端がヨーク１２０の電子ビーム２００の光軸側とは反対側の内壁部分と接続するように配置される。具体的には、永久磁石１２２は、ヨーク１２０内の空間においてコイル１２４より上部に配置される。そして、コイル１２４を取り囲むヨーク１２０の内壁のうち、一端がヨーク１２０の電子ビーム２００の光軸２０側の内壁部分と接続し、他端がヨーク１２０の電子ビーム２００の光軸側とは反対側の内壁部分と接続するように配置される。その際、永久磁石１２２は、発生させる磁力線の方向（太い矢印）がコイルによる磁力線の方向（細い矢印）と逆方向になるように配置される。かかる構成では、永久磁石１２２の一端側から発生した磁力線がヨーク１２０自体の光軸２０側の部分からヨーク１２０自体の上部、そして、ヨーク１２０自体の光軸２０側とは反対側の部分を通って、永久磁石１２２の他端に戻るという閉ループを構成する。よって、かかる閉ループを構成する箇所においてコイル１２４が発生させたヨーク１２０自体の内部の磁束密度よりも、実際のヨーク１２０自体の内部の磁束密度の大きさを小さくできる。

実施の形態６．
実施の形態６では、他の電磁レンズの構成例について説明する。描画装置の構成は図１と同様である。また、以下、特に説明しない点は実施の形態１と同様である。

図１７は、実施の形態６における電磁コイルの一例の構成を示す断面図である。図１７において、電磁コイルである対物レンズ２０７は、ヨーク１２０とコイル１２４と永久磁石１２とを有している。ヨーク１２０とコイル１２４は、図１６と同様である。

図１７において、永久磁石１２は、ヨーク１２０の下面部分と光軸２０側の面部分との間の隙間に相当する切欠きＧに配置される。永久磁石１２の一端がヨーク１２０の電子ビーム２００の光軸２０側の内壁部分と接続し、他端がヨーク１２０の下面部分の端部と接続するように配置される。その際、永久磁石１２は、発生させる磁力線の方向（太い矢印）がコイルによる磁力線の方向（細い矢印）と逆方向になるように配置される。かかる閉ループを構成する箇所においてコイル１２４が発生させたヨーク１２０自体の内部の磁束密度よりも、実際のヨーク１２０自体の内部の磁束密度の大きさを小さくできる。

実施の形態７．
実施の形態７では、他の電磁レンズの構成例について説明する。描画装置の構成は図１と同様である。また、以下、特に説明しない点は実施の形態１と同様である。

図１８は、実施の形態７における電磁コイルの一例の構成を示す断面図である。図１８において、電磁コイルである対物レンズ２０７は、光軸２０に沿って２段に配置されている。上段の構成は、図１７と同様である。下段の構成は、ヨーク１２１とコイル１２５と永久磁石１３とを有している。ヨーク１２１は、縦長（光軸側に長い）に形成され、縦長のコイル１２５を内側に配置する。また、ヨーク１２１は、電子ビーム２００の光軸２０側の面部分が、上面部分よりも上側に凸に形成されている。そして、ヨーク１２１の上面部分が電子ビーム２００の光軸２０側の面部分までつながっていない。そして上面部分と光軸２０側の面部分との間の隙間が切欠きＧを構成する。

図１８において、永久磁石１３は、ヨーク１２１の上面部分と光軸２０側の面部分との間の隙間に相当する切欠きＧに配置される。永久磁石１３の一端がヨーク１２０の電子ビーム２００の光軸２０側の内壁部分と接続し、他端がヨーク１２０の上面部分の端部と接続するように配置される。その際、永久磁石１３は、発生させる磁力線の方向（太い矢印）がコイルによる磁力線の方向（細い矢印）と逆方向になるように配置される。かかる閉ループを構成する箇所においてコイル１２５が発生させたヨーク１２１自体の内部の磁束密度よりも、実際のヨーク１２１自体の内部の磁束密度の大きさを小さくできる。

実施の形態８．
実施の形態８では、他の電磁レンズの構成例について説明する。描画装置の構成は図１と同様である。また、以下、特に説明しない点は実施の形態１と同様である。

図１９は、実施の形態８における電磁コイルの一例の構成を示す断面図である。図１９において、電磁コイルである対物レンズ２０７は、ヨーク１３０とコイル１２４と永久磁石１３２とを有している。ヨーク１３０は、横長（光軸と直交する側に長い）に形成され、横長のコイル１２４を内側に配置する。また、ヨーク１３０は、電子ビーム２００の光軸２０側の面部分が、下面部分までつながっていない。そして下面部分と光軸２０側の面部分との間の隙間が切欠きＧを構成する。

図１９において、永久磁石１３２は、ヨーク１３０の下面部分と光軸２０側の面部分との間の隙間に相当する切欠きＧに配置される。永久磁石１３２の一端がヨーク１３０の電子ビーム２００の光軸２０側の端部と接続し、他端がヨーク１２０の下面部分と接続するように配置される。その際、永久磁石１３２は、発生させる磁力線の方向（太い矢印）がコイルによる磁力線の方向（細い矢印）と逆方向になるように配置される。かかる閉ループを構成する箇所においてコイル１２４が発生させたヨーク１３０自体の内部の磁束密度よりも、実際のヨーク１３０自体の内部の磁束密度の大きさを小さくできる。

実施の形態９．
上述した各実施の形態では、電子ビーム描画装置に電磁レンズを適用した場合について説明したが、電磁レンズが適用される装置は、電子ビーム描画装置に限るものではない。実施の形態９では、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）に適用した場合について説明する。

図２０は、実施の形態９における走査型電子顕微鏡の構成を示す概念図である。図２０において、走査型電子顕微鏡３００は、電子銃３０１、照明レンズ３０２、制限アパーチャ３０３（開口絞り）、検出器３０４、対物レンズ３０５、及び電磁偏向器３０６を備えている。

電子銃３０１（放出部）から放出された電子ビーム３２０は、照明レンズ３０２により例えば円形の穴を持つ制限アパーチャ３０３全体を照明する。ここで、電子ビーム３２０を絞る。そして、制限アパーチャ３０３を通過したアパーチャ像の電子ビーム３２０は、対物レンズ３０５により被検査対象３１０上に焦点を合わせる。また、電磁偏向器３０６によって被検査対象３１０上に偏向され、被検査対象３１０の所望する位置に照射される。そして、被検査対象３１０から反射した反射電子は、検出器３０４で検出される。ここで、走査型電子顕微鏡３００においても、照明レンズ３０２、及び対物レンズ３０５に電磁レンズを使用する。よって、上述した各実施の形態における電磁レンズの構成が、走査型電子顕微鏡３００においても適用できる。特に、対物レンズ３０５に適用すると好適である。永久磁石を用いた電磁レンズにより、走査型電子顕微鏡３００においても、ヨーク自身の特性上の飽和による限界を超えた磁場を発生させることができる。

実施の形態１０．
実施の形態１０では、走査型透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）に適用した場合について説明する。

図２１は、実施の形態１０における走査型透過電子顕微鏡の構成を示す概念図である。図２１において、走査型透過電子顕微鏡４００は、電子銃４０１、照明レンズ４０２、制限アパーチャ４０３（開口絞り）、電磁偏向器４０４、対物レンズ４０５、投影レンズ４０６、暗視野像検出器４０７、及び明視野像検出器４０８を備えている。

電子銃４０１（放出部）から放出された電子ビーム４２０は、照明レンズ４０２により例えば円形の穴を持つ制限アパーチャ４０３全体を照明する。ここで、電子ビーム４２０を絞る。そして、制限アパーチャ４０３を通過したアパーチャ像の電子ビーム４２０は、対物レンズ４０５により被検査対象４１０上に焦点を合わせる。また、電磁偏向器４０４によって被検査対象４１０上に偏向され、被検査対象４１０の所望する位置に照射される。そして、被検査対象４１０を透過した電子ビームは、投影レンズ４０６で、暗視野像検出器４０７、及び明視野像検出器４０８に投影される。そして、暗視野像検出器４０７で被検査対象４１０の暗視野像が検出され、明視野像検出器４０８で被検査対象４１０の明視野像が検出される。

ここで、走査型透過電子顕微鏡４００においても、照明レンズ４０２、対物レンズ４０５、及び投影レンズ４０６に電磁レンズを使用する。よって、上述した各実施の形態における電磁レンズの構成が、走査型透過電子顕微鏡４００においても適用できる。特に、対物レンズ４０５に適用すると好適である。永久磁石を用いた電磁レンズにより、走査型透過電子顕微鏡４００においても、ヨーク自身の特性上の飽和による限界を超えた磁場を発生させることができる。

以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。荷電粒子ビーム装置の一例として、描画装置１００、走査型電子顕微鏡３００、及び走査型透過電子顕微鏡４００について説明したが、これに限るものではない。電磁レンズを用いて荷電粒子ビームを屈折させる装置であれば適用できる。また、上述した各実施の形態における電磁コイルについて、非磁性体が永久磁石とヨークの間に挟まれるように配置されても構わない点は同様である。

また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。例えば、描画装置１００、走査型電子顕微鏡３００、及び走査型透過電子顕微鏡４００を制御する各制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての荷電粒子ビーム装置および荷電粒子ビーム描画装置は、本発明の範囲に包含される。

１０，１１，１１０，１２０，１２１，１３０ ヨーク
１２，１３，１１２，１１３，１２２ 永久磁石
１４，１５，１１４，１１５，１１６，１２４，１２５ コイル
１６，１８ 非磁性体
２０ 光軸
３０，３２ 矢印
１００ 描画装置
１０１ 基板
１０２ 電子鏡筒
１０３ 描画室
１０５ ＸＹステージ
１５０ 描画部
１６０ 制御回路
２００，３２０，４２０ 電子ビーム
２０１，３０１，４０１ 電子銃
２０２，３０２，４０２ 照明レンズ
２０３ 第１の成形アパーチャ
２０４，４０６ 投影レンズ
２０５ 成形偏向器
２０６ 第２の成形アパーチャ
２０７，３０５，４０５ 対物レンズ
２０８ 第２の対物偏向器
２０９ 第１の対物偏向器
２１０ 第３の対物偏向器
２１２ 縮小レンズ
２１４ コントラストアパーチャ
３００ 走査型電子顕微鏡
３０３，４０３ 制限アパーチャ
３０４ 検出器
３０６，４０４ 電磁偏向器
３１０，４１０ 被検査対象
４００ 走査型透過電子顕微鏡
４０７ 暗視野像検出器
４０８ 明視野像検出器

Claims (5)

1. 荷電粒子ビームを放出する放出部と、
   コイルと、前記コイルを内側に配置するヨークと、発生させる磁力線が前記ヨーク自体を通過することによって、発生させる磁力線の方向がコイルによる磁力線の方向と逆方向に閉ループを構成するように配置された永久磁石とを有し、前記荷電粒子ビームを屈折させる電磁レンズと、
   を備え、
   前記コイルは、前記永久磁石が配置されていない場合における前記ヨーク自体の特性に起因する飽和状態になる磁場の大きさよりも大きい磁場を前記荷電粒子ビームの軸上に発生させることを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
2. 前記ヨークは、前記コイルを取り囲み、
   前記永久磁石は、前記コイルを取り囲む前記ヨークの内壁のうち、一端が前記ヨークの前記荷電粒子ビームの光軸側の内壁部分と接続し、他端が前記ヨークの前記荷電粒子ビームの光軸側とは反対側の内壁部分と接続するように配置されることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビーム装置。
3. 荷電粒子ビームを放出する放出部と、
   コイルと、前記コイルを内側に配置し、前記荷電粒子ビームの光軸側にレンズ磁場を発生させる１つのギャップが形成されたヨークと、発生させる磁力線の方向がコイルによる磁力線の方向と逆方向になるように前記ギャップに配置された永久磁石とを有し、前記荷電粒子ビームを屈折させる電磁レンズと、
   を備え、
   前記永久磁石の磁力線は、前記ヨーク自体を通って閉ループを構成し、
   前記コイルは、前記永久磁石が配置されていない場合における前記ヨーク自体の特性に起因する飽和状態になる磁場の大きさよりも大きい磁場を前記荷電粒子ビームの軸上に発生させることを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
4. 前記永久磁石と前記ヨークの内壁との間に双方と接触して配置され、前記永久磁石と前記ヨークの内壁とを接続する非磁性体をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の荷電粒子ビーム装置。
5. 試料を載置するステージと、
   荷電粒子ビームを放出する放出部と、
   コイルと、前記コイルを内側に配置し、前記荷電粒子ビームの光軸側にレンズ磁場を発生させる１つのギャップが形成されたヨークと、発生させる磁力線の方向がコイルによる磁力線の方向と逆方向になるように前記ギャップに配置された永久磁石とを有し、前記荷電粒子ビームを屈折させる電磁レンズと、
   前記電磁レンズによって屈折させられた荷電粒子ビームを前記試料上に偏向する偏向器と、
   を備え、
   前記永久磁石の磁力線は、前記ヨーク自体を通って閉ループを構成し、
   前記コイルは、前記永久磁石が配置されていない場合における前記ヨーク自体の特性に起因する飽和状態になる磁場の大きさよりも大きい磁場を前記荷電粒子ビームの軸上に発生させることを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。