JPS62219446A - 粒子線測定用スペクトロメ−タ・オブジエクテイブ - Google Patents

粒子線測定用スペクトロメ−タ・オブジエクテイブ

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JPS62219446A
JPS62219446A JP62049896A JP4989687A JPS62219446A JP S62219446 A JPS62219446 A JP S62219446A JP 62049896 A JP62049896 A JP 62049896A JP 4989687 A JP4989687 A JP 4989687A JP S62219446 A JPS62219446 A JP S62219446A
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spectrometer
deflection
objective
electric field
optical axis
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JP62049896A
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エーリツヒ、プリース
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、対物レンズ、偏向ユニットおよび逆電場ス
ペクトロメータを備える粒子線測定用のスペクトロメー
タ　オブジェクティブに関するものである。この逆電場
スペクトロメータには試料から放出された二次粒子加速
用の第１電極装置と、二次粒子のエネルギー分析用の第
２電極装置がある。又対物レンズと偏向ユニットと逆電
場スペクトロメータは１つの粒子線光学系を構成して一
次粒子線の集束、成形および偏向を行うと共に二次粒子
を対物レンズに向けて加速する。
〔従来の技術〕
高密度集積回路の結節点電位の測定に対しては、現在ビ
ーム消去系と逆電場スペクトロメータを備える通常の走
査電子顕微鏡が使用されている。
しかし改善された走査電子顕微鏡でも一般に非導電性又
は低導電性の支持体上に置かれたデバイスの電子線損傷
と充電を避けるため低い加速電圧をもって運転する必要
があることから、サブミクロン領域の構造を持つ高密度
集積回路の検査に必要な充分微細な電子ゾンデを作るこ
とは不可能である。主として対物レンズの軸方向色収差
と電子量相互作用（ペルシュ効果）によって限定される
空間分解能の判然とした改善は、ビーム交差点の少ない
短い電子光学的ビーム路と短焦点対物レンズによっての
み達成可能である。主として焦点距離によって決まる色
収差と球面収差の低減のために短焦点対物レンズを使用
することは、対物レンズと試料の間に二次電子スペクト
ロメータが設けられる通常の電子線測定器の構成から不
可能である。スペクトロメータ・オブジエクテイブと呼
ばれる二次電子スペクトロメータと対物レンズの集積構
造の開発によって初めて、対物レンズの収差を低減し試
料に当るゾンデ直径を小さくすることができる。この種
のスペクトロメータ・オブジエクテイブは文献「電子ビ
ーム試験に関するシンポジウム議事録（Ｐｒｏｃｅｅｄ
ｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｙ＋ｎｐｏｓｉｕｍ　ｏｎ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−Ｂｅａｍ−Ｔｅｓｔｉｎｇ　）　Ｊ
　９．−１ｏ、１９８４年１１月、日本国大阪、９．６
９−７２に発表され公知である。この装置は短焦点の磁
気対物レンズに吸引電極と逆電場電極から成る平行板ア
ナライザを集積したものである。しかしこの装置では試
料刀・ら放出され大きなｔ体内内に拡がる二次電子を角
度に無関係に検出することは不可能であって、それによ
る測定誤差に基き電位分解能が限定される。
磁気偏向系を集積したスペクトロメータ・オブジエクテ
イブは既に特開昭６１−２８８３５８号公報において提
案されている。この装置では一次電子ビームの偏向がス
ペクトロメータ・オブジエクテイブ内部で行われるから
、通常の走査電子顕微鏡においてコンデンサレンズと対
物レンズの間に置かれる２段偏向系用の場所が不必要と
なり、ビーム通路が長くなるにつれて増大するゾンデ直
径に対するペルシュ効果の影響を低減させることができ
る。−次電子と共に逆電場電極方向に加速された二次電
子も集積された偏向ユニットの電場により偏向されるか
ら、二次電子束の対称軸方向に放出された粒子に対して
のみ角度に無関係な検出が近似的に可能である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
この発明の目的は、二次粒子に対する検出感度が対物レ
ンズに集積された偏向系によって変ることのないスペク
トロメータ・オブジエクテイブを提供することである。
特に二次電子が偏向系の場によって偏向されることがな
いようにしなければならない。更に非偏向−次ビームに
おいて二次粒子の角度に無関係な検出が確保されなけれ
ばならない。
〔問題点を解決するための手段〕
この目的は特許請求の範囲第１項に特徴として挙げたス
ペクトロメータ・オブジエクテイブの構成によって達成
される。
〔発明の効果〕
この発明によって達成される利点は、粒子線測定器例え
ば電子線測定器の空間分解能と電位分解能が高いゾンデ
電流においても著しく向上することである。更に二次粒
子に対する検出系の検出感度がスペクトロメータ・オブ
ジエクテイブ内部に集積された偏向ユニットによって阻
害されることは確実に阻止される。
〔実施例〕
図面についてこの発明を更に詳細に説明する。
第１図に示したこの発明の実施例は、非対称型の短焦点
対物レンズＯＬとそれに集積された静電逆電場スペクト
ロメータおよび対物レンズ内部に光学軸ＯＡに対称的に
設けられた偏向二二ツ）ＤＳから構成される。この対物
レンズＯＬ；スペクトロメータおよび偏向二二ツ）ＤＳ
から成る系は電子線測定器の電子光学筒の構成部品であ
って、大電流電子発生源から出た一次電子を集束し、偏
向し又試料ＩＣ例えば集積回路から放出された二次電子
ＳＥを光学軸ＯＡ上の点ＺＳに投像する。断面直径ｄＰ
ｇがＱ、］、ｃ＋ｍ以下（ｄ、８≦Ｏ１μｍ）の細い電
子ゾンデを作るため、電子源又はコンデンサレンズで縮
小された中間像ｚＰを更にスペクトロメータ・オブジエ
クテイブによって縮小して対物レンズＯＬの後焦点面の
近くに置かれた試料ＩＣ上に投像する。−次電子線ＰＥ
を試料ＩＣの一点に対して位置決めしあるいは試料表面
を一次電子線で線走査するためには、磁気および電気偏
向素子ＭＤ　、ＥＤから成り偏向主面がスペクトロメー
タ・オブジエクテイブの像側の主面にほぼ一致する偏向
ユニットＤＳを使用する。−次電子ＰＥだけが偏向され
、試料ＩＣから引き出された二次電子ＳＥは偏向されな
いようにするためには、偏向ユニットＤＳによって対物
レンズ０１．内に作られた広い空間に亘って一様な偏向
電場と偏向磁場がウィーン・フィルタ類似の形式でその
ベクトルｒとＢおよび二次電子の速度ベクトルｖｓｇが
偏向ユニットの区域で互にほぼ直交するように配向され
なければならない。偏向ユニットＤＳの電場・磁膿内で
二次電子５ＥＶｃ作用するローレンツ力は偏向ユニット
のＩＥＩとＩＢ＋の比が一定で二次電子ＳＨの速度Ｉ　
Ｖ、Ｆ、ｌに等しくなるように選ばれているときに限っ
て消滅する。このような条件を満たす偏向ユニットの実
施例で第１図に示したスペクトロメータ・オブジエクテ
イブの形態に適合容易であるものを第２図とＸＸ３図に
示す。
−次電子ＰＥの入射点から試料表面上の大きな立体角区
域内に余弦分布をもって放出された低エネルギー二次電
子Ｓ　Ｅ　（Ｅ　＝Ｂ　＜　５０　ｅＶ　）を検出する
ため、この二次電子を０．５ｋＶから５ｋＶの間例えば
２ｋＶの高い正電位ｖＦ、に置かれた網電極Ｇｌの電場
で吸い上げ光学軸ＯＡに向って加速する。同じ（高エネ
ルギーに加速された二次電子５Ｅ（Ｅ３Ｉ！＝０．５−
５　ｋｅＶ）　　もこの試料ＩＣ上方に置かれた網電極
Ｇｌの平面を通過して対物レンズＯＬの集束磁場に達し
、スペクトロメータ・オブジエクテイブ内部の光学軸Ｏ
Ａ上の点ＺＳに投像される。この焦点ＺＳは試料の下に
置かれる仮想二次電子源と考えられるもので、その位置
は吸引電圧■８の高さと対物レンズＯＬの極片間の磁場
に関係する磁場の強さによって決定される。
仮想電子源ＱＳはこの場合試料ＩＣの下の総ての仮想二
次電子軌道の最小焦線断面によって決められる。二次電
子ＳＥの対物レンズＯＬによる集束は、０．５〜５　ｋ
ｅＶの高い運動エネルギーＥｓｇへの加速によって初め
て確実となるものである。この場合二次電子の比エネル
ギー幅ｊ　Ｅ／Ｅ　（Ｅは二次電子の平均運動エネルギ
ー）が縮小し、測定点から種々の大きさのエネルギーを
もって放出された二次電子による画像幅がほぼ等しくな
るからである。−次電子Ｉ’Ｅも吸引電圧が高いと対物
レンズＯＬを高いエネルギーをもって通過するから、ゾ
ンデ直径に及ぼすベルシュ効果の悪影響もこの電子光学
的ビーム通路部分において低減される。
二次電子ＳＨのエネルギー分析は、対物レンズＯＬの内
部又はその上方において２つの互に異った電位に置かれ
るほぼ半球形の網電極に、とＫ。
の間の空間に発生する球対称逆電場内で行われる。この
種の電極装置は例えば米国特許第４４６４５７１号明細
書に記載され公知である。この場合下方の網電極に１は
吸引電極Ｇｌと等しい電位■８（で置かれるのに対して
、逆電場格子として作用する上方の網電極に！には通常
−１５ｖと＋Ｘ５■の間の電圧■。が加えられる。逆電
場発生電極装［Ｋ、、に、の上方には更にスクリーング
リッドＢＧを設けることができる。この電極には網電極
に、とほぼ等しい電圧■Ｂｏ（■Ｂｏ〜Ｖｏ）を加える
。
二次電子ＳＥの検出に対してはこの発明によるスペクト
ロメータ　オブジェクティブの内部に環状の検出器ＤＴ
が光学軸ＯＡに同軸に設けられる。この検出器としては
半導体検出器、電子トラップを備えるチャネル版又は金
属板が特に適している。この環状検出器の外に例えば吸
収電極ＤＥ。
シンチレータＳｚおよび光導体ＬＬから成る通常型の第
二検出器を光学軸ＯＡの方向に放出された二次電子の検
出用として設けることができる。
二次電子の角度に関係しない検出は、無偏向−次電子ビ
ームＰＥの場合その軌道が逆電場の電力線に平行し、従
って半球形網電極に、、に、の表面に垂直であるときに
限って確実に行われる。この条件は二次電子の仮想発生
源ＱＳが球状逆電場の中心ＺＳにあり、球対称網電極に
、、に、の光学軸ＯＡ上にある共通の中心がこの点に投
像されるとき満たすことができる。この中間像ｚＳは磁
極片から上方に光分離れた点にあり、又偏向二二ッ）Ｄ
Ｓは電場の無い空間にあってラーマ−回転および電場に
基く二次電子の軌道運動の乱れが点ｚＳの通過後も避け
られることが必要である。偏向ｚニラ）ＤＳの上方で光
学軸ＯＡ上にある点ＺＳへの二次電子の集束は、−次電
子ＰＥのエネルギーが低い程、又二次電子ＳＥを加速す
る網電躯。
の吸引電位ｖ８が高い程良好に行われる。無電場空間を
二次電子中間像ＺＳの周囲に作るため、３部分から成り
光学軸ＯＡに対称的に配置された中空円筒Ｈｚが対物レ
ンズＯＬの内部に設けられる。極片区域に向って縮小さ
れたこの中空円筒の上部は球対称網電極に、と導電結合
されているのに対して、部分的に対物レンズＯＬから突
き出している下部は試料側が平面吸引電極Ｇ１で閉鎖さ
れる。このファラデークージとして作用する中空円筒Ｈ
２の中央部にはこの発明により静電人権偏向系が集積さ
れる。そのため中空円筒の中央部は第２図に示す実施例
に対応して２方向と方位方向に分割され、８個の個別電
極にはそれぞれ電圧Ｖｉ（ｉ＝１．・・・・・、８）が
加えられる。　この静電偏向系を使用し次の形の電位： Ｖｉ＝ＶＢ＋Ｖ）（ｃｏｓδｉ＋Ｖｙ　５ｔｎａｉ　　
　　　　［１ｉ＝１．・・・、８：電極番号 δｉ：ｉ番目の電極の方向角 ｖＸ、ｖｙ＝時間に関係する偏向電圧 を印加することにより、均等性の勝れた純１価性双極子
静電場を光学軸ＯＡに垂直な平面内に作ることができる
。人権偏向系の電極に適当な補助電圧を印加すると、軸
方向非点収差を補償するスティグマトールＳＴは省略さ
れる。
網電極に１の電場内でＥｋｉｎ〜ｅ　Ｖ　Ｂ　　のエネ
ルギーに加速された二次電子ＳＥの偏向を避けるために
は、偏向電場（第１図ではＸ方向に向う）に垂直偏向磁
場（第１図ではＸ方向に向う）を重ねる。場の強さＥ。
とＢ。は二次電子に作用する口−レンツカが丁度打ち消
されるように、即ちＥ。
／１３ｏ＝ｃｏｎｓｔとなるように選定する。
磁気偏向素子ＭＤとしてはたわみ性の導体板の形に作ら
れた鞍形コイル系を使用するのが有利である。文献「第
６回ヨーロッパ電子顕微鏡会議議事録（Ｐｒｏｃ＋ｏｆ
　ｔｈｅ　６　ｔｈ　Ｅｕｒｏｐ、　Ｃｏｎｇｒ、　ｏ
ｎＥｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ　）　Ｊ　
　１９７６年イエルサレム、ｐ、３４２−３４３　　に
記載されている占有場所の狭い鞍形コイルは第３図に示
すように２つづつ一対にまとめられ、たわみ性の箔Ｆと
してそこに埋め込まれた導体路ＬＢと共に静電偏向素子
ＥＤを包み込むように曲げられる。静電偏向素子ＥＤト
偏向コイルＳＰＩ　、ＳＰＡの間に置かれる絶縁物は図
を分り易くするため第１図と第３図には示されていない
。この場合コイル系内部の巻回分布は偏向素子ができる
だけ均等な磁場を光学軸に垂直な平面内に作るように選
定される。
一種のウイーナーフィルタとして構成された偏向ユニッ
トＤＳに対する平衡条件を導くためには、光学軸上に偏
向電場 Ｅ＝ＥＸ（０，０，１）ｅＸ十Ｅｙ（０，０，１）７ｙ
（２ａ）と偏向磁場 Ｂ＝Ｂｘ（０，０，１）ｅＸ十Ｂｙ（Ｏ９０，２）マｙ
　　（２ｂ）を想定しなければならない。偏向ユニット
によって作られたこれらの電場と磁場は電荷ｑ１速度Ｖ
の荷電粒子に次のローレンツ力を加える。
Ｆ　＝ｑ　（Ｅ＋ｖＸＢ　　　　　　　　　　　（３１
式（３）は２方向の速度成分だけを持つ電子（ｖ＝ｖｚ
″ｅ１）に対しては次の簡単な形になる。
Ｆ＞ｅ　ｔ　（Ｅｘ（０，Ｏｓ　１）−Ｖ２Ｂｙ（０，
０，Ｚ）　）　ｅｘＶ　”　Ｖ　２ｅ　２：”　Ｖ　３
１１　ｅ　、という条件は、特に試料ＩＣから網電極に
、の電場に引き出され光学軸ＯＡの方向に加速された二
次電子ＳＨにおいて満たされる。これらの電子は、偏向
電場を非相対論近似においてほぼ同じ速度 ｖｚ３Ｂ＝（２（Ｅｏ＋ｅＶｍ）ｍ　　）　　　　ｘ（
２ｅＶＢｍ　　、＋〔出発時エネルギーＥ０（５０ｅＶ
、吸引電極Ｇｌの電場中のエネルギー増分の典星的な価
ｅＶ８＝０、５−５　ｋｅＶ　　）をもって走り抜ける
。速度Ｖ＝Ｖ　ｓ　Ｂ　ｅ　２の二次電子ＳＥはＦｓｌ
Ｐ＝Ｏのとき偏向ユニットＤＳの゛電場で偏向を受けな
い。この場合式％式％）） が求められ、それから直ちに次の平坦化条件：ＥＸ（Ｏ
ｙＯ＋　１）／Ｂｙ（０＋Ｏｙ　Ｚ）　＝　ＶｓＢＥｙ
（０，０，り／Ｂｘ（０，０，Ｚ）＝　−ＶＩＢが導か
れる。（２ａ）　ｌ　（２ｂ）　　で与えられる偏向電
場と偏向磁場内で一次電子に作用するローレンツ力を計
算するには、式（４）のｖ２をｖ２＝−ｖＰｇとして Ｖ、、：　（２ｅ（Ｖｎ　＋Ｖ、　）ｍ−’　）　　　
　　　＋８１で置き換える。ここでｅＶＢは試料ＩＣ上
の一次電子１’Ｅのエネルギーであり、ｅ　（Ｖ、　＋
ＶＩ１）は偏向場区域内の二次電子ＳＥのエネルギーを
表わすことになる。平坦°化条件＋７１　（８１を入れ
ると式（４）からも８＝−ｅＣ１＋（１＋ＶＢ／ｖ８）
１／２〕　・が得られる。これによれば−次電子の偏向
は純静電偏向の場合の２倍以上になる。
第３図にこの発明による偏向ユニットＤＳの光学軸ＯＡ
に垂直な断面を示す。この偏向ユニットは第２図に示し
た静電型人種偏向系と絶縁層ならびにたわみ性の導体板
として作られた２つの鞍形コイル対ＳＩ’ＩおよびＳＰ
Ａ　から成る。これらは光学軸ＯＡに対して同軸に設け
られた円筒形人権偏向素子ＥＤを完全に包囲している。
電気偏向素子と磁気偏向素子の間に置かれる絶縁層は図
を簡潔にするため第３図には示されていない。光学軸Ｏ
Ａに垂直に均等な偏向磁場Ｂを作るためには、次の巻回
角度分布ｄＮ／ｄａ　： ｄＮ／ｄ　６　＝　ｃｏｎｓｔ　ｃｏｓｄ又は　ｄＮ／
ｄｚ９　＝　ｃｏｎｓｔ　５ｉｎｉＰを持つ鞍形コイル
が有利である。ここでｄＮ／ｄδは単位角度毎の巻回数
であり、δは光学軸ＯＡに垂直な平面で計った方位角で
ある。第３図には外側の鞍形コイル対ＳＰＡによって作
られた偏向磁場Ｂが示されている。各導体路ＬＢ内の電
流の向きは■とＯで示されている。これと同様であるが
方向はこれに垂直である磁場分布が内側の鞍形コイル対
ＳＰＩによって作られる。
一種のウイーナーフィルタとして作られた偏向ユニット
ＤＳに対する平坦化条件は電場ならびに磁場の最大値Ｅ
０．Ｂ０においてだけではなく、装置内部で光学軸ＯＡ
全全体沿って満たされていなければならない。第４図に
示すように偏向電場Ｅ　　（０，０，１）と偏向磁場Ｂ
ｙ（０，０，Ｚ　）の双方が中間像ＺＳに向う方向より
も試料ＩＣに向う方向においてより急速に降下する。こ
の光学軸方向の非対称場分布は吸引網電極Ｇ１と下の球
形網電極に１が電気偏向素子ＥＤから互に異った距離に
置かれ、磁気偏向素子ＭＤは磁極片近（に設げられると
いうスペクトロメータ・オブジエクテイブの構成の結果
である。偏向電場を予め与えられている偏向磁場に適合
させるには、光学軸ＯＡに同軸に設げられた中空円筒Ｈ
ｚの３部分の長さｌ。
、ｌ、、Ｌとその相互間隔’Ｉ＋ｄｔの一方又は双方を
互に適合させて次の条件： ＥＸ（０＋　Ｏ＋　ｚ　）／１３ｙ（Ｏｔ　Ｏｙ　ｚ　
）りｃｏｎｓ　ｔ　＝Ｂｏ／Ｂｅ　＝ｖ　ｇＢ（ＶＢ　
）が満たされるようにする。
この場合二次電子ＳＥの中間像ＺＳが対物レンズＯＬの
結像特性に基き光学軸ＯＡの外にあって球対称逆電場の
中心には一致しないことにより、二次電子の角度に無関
係の検出が偏向された一次電子線の場合にも近似的に遂
行される。この原理的には補正不可能であり対物レンズ
ＯＬの場だけに基く二次電子線熱ＡｒＺ　Ｓの移動が原
因の測定誤差は、特に高密度集積回路の結節点電位の測
定に対しては実際上大きな欠点とはならない。それは試
料ＩＣを精密機構によって約１μｍの精度をもって光学
軸ＯＡに相対的に配置することができることによる。場
合によっては偏向ユニットを使用して行われる一次電子
線の測定点に対する位置決めに対しては僅かな偏向だけ
が必要であるから、二次電子ＳＨの中間像ＺＳと球対称
逆電場の中心は近似的に合致する。従って第１図には図
を簡潔にするため偏向されない一次電子線によって作ら
れた二次電子束だけが示されている。
第５図に示す実施例は短焦点対物レンズＯＬ。
対物レンズ内部に光学軸ＯＡに対称的に設けられた第２
図と第３図に示した偏向ユニットＤＳおよび静電型逆電
場スペクトロメータから構成される。これらの対物レン
ズ、偏向ユニット及び逆電場スペクトロメータは電子線
測定器の電子光学部の構成部品であり、大電流電子源か
ら放出された一次電子ＰＥを集束および偏向し、試料Ｊ
Ｃから放出された二次電子ＳＥを球対称逆電場の光学軸
上の中心ＺＳに集める。この逆電場は容器ＧＨ内の対物
レンズＯＬの上方に設けられた網電極に１　とに、によ
って作られる。これらの網電極はそれぞれ異る半径Ｒｓ
　　、　Ｒｔ　　（Ｒ＋〜３０１１１１％Ｒ１〜３４Ｍ
）の同心球面の一部を形成する。逆電場の中心となって
いる網電極に、、に、の中心点ＺＳは偏向素子ＭＤ、Ｅ
Ｄから構成される偏向ユニットＤＳと磁極片間隙から遠
く離れた上方に置かれているから、中間像ＺＳを通過し
た後の二次電子のラーマ−回転は避けられる。二次電子
の焦点ＺＳの区域に電場の無い空間を作るため環状の二
次電子検出器ＤＴによって閉鎖され、網電極に、とに、
の外に遮蔽グリッドＢＧとチャネル板ＣＰを収める容器
ＧＨに３部分から成り光学軸ＯＡに対称的に置かれた中
空円筒Ｈｚが設けられる。対物レンズＯＬに向って細く
なっているこの中空円筒Ｈ２の上部は電位ＶＢに置かれ
ている網電極に１　に結ばれているのに対して、その下
部は試験片側において０．５と５ｋＶの間特に２ｋＶの
電位ＶＢに置かれている網電極Ｇ１に結ばれている。円
筒の中央部は第２図に示した静電人権偏向系ＥＤとして
構成され、第３図に示した磁気偏向素子ＭＤで包囲され
ている。
【図面の簡単な説明】
第１図と第５図はこの発明によるスペクトロメータ・オ
ブジエクテイブの互に異った実施例の断面図、第２図は
静電偏向素子の断面図、第３図はこの発明による偏向ユ
ニットの断面図、第４図はこの発明によるスペクトロメ
ータ・オブジエクテイブの光学軸上の偏向電場と偏向磁
場の強さの分布曲線である。第１図、第５図において、
ＤＳ−・・偏向ユニット、　ＥＤ・−電気偏向素子、Ｍ
Ｄ・−磁気偏向素子、　ＯＬ・・対物レンズ、ＰＥ・・
・−次電子、　　ＳＥ・・・二次電子、　Ｄ・・・検出
器。 ＩＧ　１ ）／ＤＡ ｂ ＩＧ　４

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）対物レンズ、偏向ユニットおよび逆電場スペクトロ
    メータを備え、この逆電場スペクトロメータは試料から
    放出された二次粒子加速用の第１電極装置と、二次粒子
    のエネルギー分析用の第２電極装置を有し、これらの対
    物レンズと偏向ユニットと逆電場スペクトロメータが一
    次粒子線を集束し、成形し、偏向し、二次粒子を対物レ
    ンズに向つて加速する粒子光学ユニツトを構成するスペ
    クトロメータオブジエクテイブにおいて、ほぼ均等な偏
    向電場を作る電気偏向素子（ＥＤ）とほぼ均等な偏向磁
    場を作る磁気偏向素子（ＭＤ）をそれぞれ少くとも１つ
    備える一段偏向ユニット（ＤＳ）が設けられ、これらの
    偏向素子（ＥＤ、ＭＤ）が作る偏向場ベクトル（■、■
    ）は近似的に直交すると同時に試料（ＩＣ）から放出さ
    れてスペクトロメータ・オブジエクテイブに向つて加速
    された二次粒子（ＳＥ）の速度ベクトル（ｖ＿Ｓ＿Ｅ）
    にほぼ垂直であり、更に交叉する偏向電極と偏向磁場（
    Ｅ、Ｂ）の強さの比（Ｅ＿０／Ｂ＿０）は近似的に一定
    であつて第１電極系（Ｇ＿１）を通過した後の二次粒子
    の速度の大きさに等しいことを特徴とする粒子線測定用
    スペクトロメータ・オブジエクテイブ。 ２）偏向ユニット（ＤＳ）はその偏向主面が対物レンズ
    の像側の主面にほぼ一致するように対物レンズ（ＯＬ）
    内に設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第
    １項記載のスペクトロメータ・オブジエクテイブ。 ３）それぞれ異る電位に置かれ光学軸（ＯＡ）に対して
    対称的に配置された複数の電極を備える静電偏向素子（
    ＥＤ）が設けられていることを特徴とする特許請求の範
    囲第１項又は第２項記載のスペクトロメータ・オブジエ
    クテイブ。 ４）静電偏向素子（ＥＤ）の電極が光学軸（ＯＡ）に同
    軸に置かれた中空円筒（ＨＺ）の側面の一部を構成する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項の１
    つに記載のスペクトロメータ・オブジエクテイブ。 ５）電気偏向素子（ＥＤ）として４極静電偏向系が設け
    られていることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至
    第４項の１つに記載のスペクトロメータ・オブジエクテ
    イブ。 ６）少くとも２つの光学軸（ＯＡ）に対称的に配置され
    た鞍形コイル対（ＳＰＩ、ＳＰＡ）から成る磁気偏向素
    子（ＭＤ）が設けられていることを特徴とする特許請求
    の範囲第１項乃至第５項の１つに記載のスペクトロメー
    タ・オブジエクテイブ。 ７）個々の鞍形コイルが光学軸（ＯＡ）に同軸に置かれ
    た中空円筒の側面の一部を形成することを特徴とする特
    許請求の範囲第１項乃至第６項の１つに記載のスペクト
    ロメータ・オブジエクテイブ。 ８）鞍形コイルの導体路（ＬＢ）がたわみ性の薄片（Ｆ
    Ｉ、ＦＡ）に埋め込まれていることを特徴とする特許請
    求の範囲第１項乃至第７項の１つに記載のスペクトロメ
    ータ・オブジエクテイブ。 ９）各鞍形コイルにおいて単位角度毎の巻回数が光学軸
    （ＯＡ）に垂直な平面内で余弦分布又は正弦分布を示す
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第８項の１
    つに記載のスペクトロメータ・オブジエクテイブ。 １０）対物レンズ（ＯＬ）の内部に互に平行し光学軸（
    ＯＡ）に対して垂直な３つの平面で分割された中空円筒
    （ＨＺ）が光学軸に同軸に設けられ、この円筒の試料側
    の部分は第１電極装置（Ｇ＿１）によつて閉鎖され、そ
    の中央部の電気偏向素子（ＥＤ）を形成する部分は互に
    異つた電位に置かれる複数の電極から構成され、その上
    部は第２電極装置（Ｋ＿１、Ｋ＿２）によつて閉鎖され
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第９項の
    １つに記載のスペクトロメータ・オブジエクテイブ。 １１）磁気偏向素子（ＭＤ）が中空円筒の中央部を環状
    に包囲することを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至
    第１０項の１つに記載のスペクトロメータ・オブジエク
    テイブ。 １２）偏向静電場の分布が中空円筒の中央部と上部の間
    の光学軸方向に測つた間隔（ｄ＿１、ｄ＿２）と長さ（
    ｌ＿１、Ｌ、ｌ＿２）のいずれか一方又は双方が予め与
    えられている偏向磁場分布に適合化されていることを特
    徴とする特許請求の範囲第１項乃至第１１項の１つに記
    載のスペクトロメータ・オブジエクテイブ。 １３）第２電極装置（Ｋ＿１、Ｋ＿２）が完全に対物レ
    ンズ（ＯＬ）の内部に設けられていることを特徴とする
    特許請求の範囲第１項乃至第１２項の１つに記載のスペ
    クトロメータ・オブジエクテイブ。 １４）第２電極装置（Ｋ＿１、Ｋ＿２）が対物レンズ（
    ＯＬ）の上方に設けられていることを特徴とする特許請
    求の範囲第１項乃至第１２項の１つに記載のスペクトロ
    メータ・オブジエクテイブ。 １５）第２電極装置（Ｋ＿１、Ｋ＿２）が２つの電極を
    持ち、それらがそれぞれ異る半径（Ｒ＿１、Ｒ＿２）を
    持つ同心球面の一部を形成し、それらの間の空間内に二
    次粒子（ＳＥ）を減速する逆電場が発生するように電圧
    （Ｖ＿Ｅ、Ｖ＿Ｇ）を印加されること、両電極が構成す
    る球の中心が偏向ユニット（ＤＳ）の上方で光学軸（Ｏ
    Ａ）上にある点（ＺＳ）に合致すること、球対称逆電場
    の中心を決めるこの点（ＺＳ）がほぼ電場・磁場のない
    空間内にあつて第１電極装置（Ｇ＿１）の電場で加速さ
    れた二次粒子（ＳＥ）の焦点に合致することを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項乃至第１４項の１つに記載のス
    ペクトロメータ・オブジエクテイブ。 １６）二次粒子（ＳＥ）の検出用として環状の検出器（
    ＤＴ）が光学軸（ＯＡ）に同軸に第２電極装置（Ｋ＿１
    、Ｋ＿２）の上方に設けられていることを特徴とする特
    許請求の範囲第１項乃至第１３項の１つに記載のスペク
    トロメータ・オブジエクテイブ。 １７）第２電極装置（Ｋ＿１、Ｋ＿２）と検出器（ＤＴ
    ）の間に格子電極（ＢＧ）が設けられていることを特徴
    とする特許請求の範囲第１項乃至第１６項の１つに記載
    のスペクトロメータ・オブジエクテイブ。
JP62049896A 1986-03-07 1987-03-04 粒子線測定用スペクトロメ−タ・オブジエクテイブ Pending JPS62219446A (ja)

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