JPH02121252A - Charged particle beam compound device - Google Patents

Charged particle beam compound device

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JPH02121252A
JPH02121252A JP27422888A JP27422888A JPH02121252A JP H02121252 A JPH02121252 A JP H02121252A JP 27422888 A JP27422888 A JP 27422888A JP 27422888 A JP27422888 A JP 27422888A JP H02121252 A JPH02121252 A JP H02121252A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electron beam
ion beam
target
electron
ion
Prior art date
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Application number
JP27422888A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Sawaragi
宏 澤良木
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Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
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Publication date
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Publication of JPH02121252A publication Critical patent/JPH02121252A/en
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Abstract

PURPOSE:To make it possible to scan electron beams and ion beams simultaneously and in the same area by composing a deflecting device with an electromagnetic deflecting coil and an electrostatic deflecting plate. CONSTITUTION:A deflector 13 which consists of an electrostatic deflecting plate 14 and an electromagnetic deflecting coil 15 is used to scan electron beams EB and ion beams IB. The ion beams IB are deflected by the electrostatic deflecting plate 14, while the electron beams EB are deflected by the electrostatic deflecting plate 14 and the electromagnetic deflecting coil 15, and the scanning area of the ion beams IB and the scanning area of the electron beams EB are unified by regulating the intensity of the deflecting signals applied to both the electrostatic deflecting plate 14 and the electromagnetic deflecting coil 15. Consequently, the same area in a target 7 can be scanned with the electron beams and the ion beams simultaneously.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、イオンビームと電子ビームとを同時にターゲ
ットに照射するようにし、イオンビームによるターゲッ
トのエツチングやデボジンヨン等と電子ビームによるタ
ーゲットの表面観察とを同時に行うようにした荷電粒子
ビーム複合装置に関する。
Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention irradiates a target with an ion beam and an electron beam at the same time, and performs etching and debossing of the target with the ion beam, and surface observation of the target with the electron beam. The present invention relates to a charged particle beam composite device that simultaneously performs the following operations.

(従来の技術) オージェ電子分析装置では、電子ビーム照射により試料
等のターゲットから発生したオージェ電子を分光し、試
料の分析を行っている。この装置では、深さ方向の分析
を行うために、電子ビームコラム側面部にデュオプラズ
マトロン等のイオン源を取り付け、このイオン源からの
イオンビームを試料に照射し、試料のエツチングを行い
ながら電子ビームを照射し、分析や観察を行っている。
(Prior Art) An Auger electron analyzer analyzes a sample by spectroscopy of Auger electrons generated from a target such as a sample by electron beam irradiation. In this device, in order to perform depth analysis, an ion source such as a duoplasmatron is attached to the side of the electron beam column, and the ion beam from this ion source is irradiated onto the sample, etching the sample while etching the electrons. A beam is irradiated to perform analysis and observation.

この方法では、電子ビームとイオンビームの軸を合せた
りする作業が面倒であると共に、デュオプラズマトロン
イオン源からの比較的大きなイオンビームを試料に照射
する関係上、微小領域のエツチングを行うことが困難で
ある。
In this method, it is troublesome to align the axes of the electron beam and ion beam, and because the sample is irradiated with a relatively large ion beam from the duo-plasmatron ion source, it is difficult to etch small areas. Have difficulty.

(発明が解決しようとする課題) これを解決するため、第3図の電子ビーム・イオンビー
ム複合装置が考えられる。この装置では、電子銃1とイ
オン銃2とが同一コラム上に取り付けられている。電子
銃1からの電子ビームEBは、集束レンズ3によって集
束され、イオン銃2からのイオンビームIBは、集束レ
ンズ4によって集束され、両方のビーム共に電磁偏向器
5の中心にクロスオーバーを形成する。電子ビームとイ
オンビームは電磁偏向器5によって同−光軸Oに合され
、対物レンズ6によってターゲット7上に細く集束され
る。
(Problem to be Solved by the Invention) In order to solve this problem, the electron beam/ion beam combined device shown in FIG. 3 can be considered. In this device, an electron gun 1 and an ion gun 2 are mounted on the same column. The electron beam EB from the electron gun 1 is focused by a focusing lens 3, and the ion beam IB from the ion gun 2 is focused by a focusing lens 4, and both beams form a crossover at the center of the electromagnetic deflector 5. . The electron beam and the ion beam are aligned on the same optical axis O by an electromagnetic deflector 5, and narrowly focused onto a target 7 by an objective lens 6.

このような光学系により、電子ビームとイオンビームを
同時にターゲット7に照射することがてきるが、ターゲ
ット7上で両方のビームを走査するため、静電偏向器を
用いると、電子はマイナスの電荷を持ち、イオンはプラ
スの電荷を持っていることから、電子ビームとイオンビ
ームの走査方向が逆となり、同一の走査領域で同時に2
種のビムを走査することができない。
With such an optical system, it is possible to simultaneously irradiate the target 7 with an electron beam and an ion beam, but if an electrostatic deflector is used to scan both beams on the target 7, the electrons will have a negative charge. Since the ions have a positive charge, the scanning directions of the electron beam and ion beam are opposite, and two beams are simultaneously scanned in the same scanning area.
Unable to scan seed bim.

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、その目
的は、電子ビームとイオンビームを同時に同一領域で走
査することができる荷電粒子ビーム複合装置を実現する
ことにある。
The present invention has been made in view of these points, and its purpose is to realize a charged particle beam combination device that can simultaneously scan the same area with an electron beam and an ion beam.

(課題を解決するための手段) 本発明の請求項1に基づ<mi’N粒子ビーム複合装置
は、イオンビーム発生源と、電子ビーム発生源と、イオ
ンビームと電子ビームとを同一光軸上に導くための手段
と、イオンビームと電子ビームとをターゲット上に集束
するためのレンズと、イオンビームと電子ビームとをタ
ーゲット上で2次元的に走査するための偏向手段とを備
え、前記偏向手段を電磁偏向コイルと静電偏向板とによ
って構成したことを特徴としている。
(Means for Solving the Problems) Based on claim 1 of the present invention, the <mi'N particle beam composite device has an ion beam generation source, an electron beam generation source, and an ion beam and an electron beam that are aligned on the same optical axis. a lens for focusing the ion beam and the electron beam on the target; and a deflection means for scanning the ion beam and the electron beam two-dimensionally on the target; It is characterized in that the deflection means is composed of an electromagnetic deflection coil and an electrostatic deflection plate.

本発明の請求項2に基づく荷電粒子ビーム複合装置は、
イオンビーム発生源と、電子ビーム発生源と、イオンビ
ームと電子ビームとを同一光軸上に導くための手段と、
イオンビームと電子ビームとをターゲット上に集束する
ためのレンズと、イオンビームと電子ビームとをターゲ
ット上で2次元的に走査するための偏向手段と、2次電
子検出器とを備え、前記偏向手段を電磁偏向コイルと静
電偏向板とによって構成し、ターゲットと2次電子検出
器との間にエネルギーフィルタを設けたことを特徴とし
ている。
The charged particle beam composite device according to claim 2 of the present invention includes:
an ion beam generation source, an electron beam generation source, means for guiding the ion beam and the electron beam onto the same optical axis;
A lens for focusing an ion beam and an electron beam on a target, a deflection means for scanning the ion beam and an electron beam two-dimensionally on the target, and a secondary electron detector, The device is characterized by comprising an electromagnetic deflection coil and an electrostatic deflection plate, and an energy filter is provided between the target and the secondary electron detector.

(作用) 請求項1の発明では、電子ビームとイオンビームを走査
するため静電偏向板と電磁偏向コイルとより成る偏向器
を用いる。イオンビームは静電偏向板によって偏向され
、電子ビームは静電偏向板と電磁偏向コイルによって偏
向される。静電偏向板と電磁偏向コイルの両者に印加す
る偏向信号強度を調整し、イオンビームの走査領域と電
子ビームの走査領域とを一致させる。
(Function) In the first aspect of the invention, a deflector including an electrostatic deflection plate and an electromagnetic deflection coil is used to scan the electron beam and the ion beam. The ion beam is deflected by an electrostatic deflection plate, and the electron beam is deflected by an electrostatic deflection plate and an electromagnetic deflection coil. The intensity of the deflection signal applied to both the electrostatic deflection plate and the electromagnetic deflection coil is adjusted to match the scanning area of the ion beam and the scanning area of the electron beam.

請求項2の発明では、電子ビーム照射に基づく2次電子
のみを検出するために、ターゲットと2次電子検出器と
の間にエネルギーフィルターを設ける。
In the invention of claim 2, an energy filter is provided between the target and the secondary electron detector in order to detect only secondary electrons based on electron beam irradiation.

(実施例) 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。第1図は本発明に基づく荷電粒子ビーム複合装置の要
部を示しており、電子ビームとイオンビームとの複合ビ
ームCBは、対物レンズ6によって試料であるターゲッ
ト7上に細く集束される。対物レンズ6は静電レンズ1
1と電磁レンズ12によって構成されており、イオンビ
ームIBは質量が大きいので図中実線で示すようにほと
んど静電レンズ11によってのみ集束される。又、電子
ビームEBは、図中点線で示すように、静電レンズ11
と電磁レンズ12の両方によって集束作用を受ける。こ
の静電レンズ11と電磁レンズ12の両者のレンズ強度
を適宜調整することにより、イオンビームと電子ビーム
を同時にターゲット7上に細く集束〆るご′とができる
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows the main parts of a charged particle beam composite device according to the present invention, in which a composite beam CB of an electron beam and an ion beam is narrowly focused onto a target 7, which is a sample, by an objective lens 6. Objective lens 6 is electrostatic lens 1
1 and an electromagnetic lens 12, and since the ion beam IB has a large mass, it is almost focused only by the electrostatic lens 11, as shown by the solid line in the figure. Further, the electron beam EB passes through the electrostatic lens 11 as shown by the dotted line in the figure.
and the electromagnetic lens 12. By appropriately adjusting the lens strengths of both the electrostatic lens 11 and the electromagnetic lens 12, the ion beam and electron beam can be narrowly focused onto the target 7 at the same time.

電子ビームとイオンビームのターゲット7上の照射位置
は、偏向器13によって変えられるが、偏向器13は、
静電偏向板14と偏向コイル15から構成されている。
The irradiation positions of the electron beam and the ion beam on the target 7 are changed by the deflector 13.
It is composed of an electrostatic deflection plate 14 and a deflection coil 15.

ターゲット7へのビームの照射によって発生した2次電
子は、マイクロチャンネルプレート等の2次電子検出器
16によって検出される。ターゲット7と2次電子検出
器16との間には、メツシュ電極17が配置されており
、このメツシュ電極17には電源18からIOV程度の
電圧が印加されている。
Secondary electrons generated by irradiating the target 7 with the beam are detected by a secondary electron detector 16 such as a microchannel plate. A mesh electrode 17 is arranged between the target 7 and the secondary electron detector 16, and a voltage of approximately IOV is applied to the mesh electrode 17 from a power source 18.

上述した構成の動作は次の通りである。ターゲット7の
表面をイオンビームによってエツチングし、このエツチ
ングされた部分を電子ビーム照射による2次電子像によ
って観察する場合、対物レンズ6によってイオンビーム
と電子ビームは同時に細く集束されてターゲット7上に
照射される。
The operation of the above-described configuration is as follows. When etching the surface of the target 7 with an ion beam and observing this etched portion with a secondary electron image produced by electron beam irradiation, the ion beam and electron beam are simultaneously narrowly focused by the objective lens 6 and irradiated onto the target 7. be done.

ターゲット7上のイオンビームと電子ビームの照射位置
を移動するため、偏向器13に偏向信号が供給される。
In order to move the irradiation positions of the ion beam and electron beam on the target 7, a deflection signal is supplied to the deflector 13.

第2図は、静電偏向板14と偏向コイル15に偏向信号
を供給した場合の電子ビームEBとイオンビームIBの
偏向の状態を示す概念図である。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing the state of deflection of the electron beam EB and ion beam IB when a deflection signal is supplied to the electrostatic deflection plate 14 and the deflection coil 15.

今、偏向コイル15に信号を供給せず、静電偏向板14
にのみ偏向信号を供給すれば、電界Eによってのみ電子
ビームEBとイオンビームIBは偏向される。電子ビー
ムとイオンビームは先に述べたように、電荷が逆極性で
あるので、第2図<a)に示すように、両者は反対の向
きに偏向される。
Now, without supplying a signal to the deflection coil 15, the electrostatic deflection plate 14
If a deflection signal is supplied only to the electric field E, the electron beam EB and the ion beam IB will be deflected only by the electric field E. As mentioned above, since the charges of the electron beam and the ion beam are opposite in polarity, they are deflected in opposite directions, as shown in FIG. 2<a).

次に、電磁偏向コイル15にも偏向信号を供給すれば、
偏向磁界が発生するが、イオンは質量が大きいためにこ
の磁界によってはほとんど影響されない。しかしながら
、電子は磁界Bによって大きな作用を受け、例えば、静
電界Eによって受ける力よりも磁界Bによって受ける力
がはるかに大きい場合には、第2図(b)に示すように
71’−ビームEBはイオンビームIBより同し方向に
大きく偏向される。
Next, if a deflection signal is also supplied to the electromagnetic deflection coil 15,
A deflecting magnetic field is generated, but the ions are hardly affected by this magnetic field because of their large mass. However, the electrons are strongly acted upon by the magnetic field B, for example, if the force exerted by the magnetic field B is much larger than the force exerted by the electrostatic field E, then the 71'-beam EB as shown in FIG. is deflected to a greater extent in the same direction than the ion beam IB.

この静電界Eと磁界Bが電子に与える力が等しい場合は
、電子は結果的に偏向を受けず、第2図(c)に示すよ
うに直進する。
When the electrostatic field E and the magnetic field B exert equal forces on the electrons, the electrons are not deflected and travel straight as shown in FIG. 2(c).

この概念図を用いて説明したことから明らかなように、
電界と磁界の強さを適宜1週整することにより、ターゲ
ット7上の所定領域を電子ビームとイオンビームとによ
って同時に走査することが可能となる。もちろん、この
走査領域は、電子ビームを広くし、イオンビームの走査
領域を電子ビームの走査領域の中心部分に限定すること
も任意に行うことができ、又その逆も容易に行うことが
できる。
As is clear from the explanation using this conceptual diagram,
By adjusting the strength of the electric field and magnetic field appropriately for one week, it becomes possible to simultaneously scan a predetermined area on the target 7 with the electron beam and the ion beam. Of course, this scanning area can be arbitrarily changed by widening the electron beam and limiting the ion beam scanning area to the central part of the electron beam scanning area, or vice versa.

電子ビームとイオンビームのターゲット7への照射に伴
って、2次電子が発生するが、電子ビームによる2次電
子のエネルギーは、イオンビームによる2次電子のエネ
ルギーに比べて高いことから、電子ビームによる2次電
子像を得る場合には、メツシュ電極17に電源18から
1.0 V程度の電圧を印加してエネルギーフィルター
を構成し、電子ビームに基づく2次電子のみメツシュ電
極17を透過させて2次電子検出器16によって検出す
れば良い。もちろん、電子ビームによるターゲットの表
面像を観察する場合には、電子ビームの照射によっての
み発生ずる反射電子を検出するようにしても良い。
Secondary electrons are generated as the target 7 is irradiated with the electron beam and ion beam, but since the energy of the secondary electrons from the electron beam is higher than that of the secondary electrons from the ion beam, the electron beam When obtaining a secondary electron image, a voltage of about 1.0 V is applied to the mesh electrode 17 from the power supply 18 to form an energy filter, and only the secondary electrons generated by the electron beam are transmitted through the mesh electrode 17. It may be detected by the secondary electron detector 16. Of course, when observing the surface image of the target by the electron beam, reflected electrons generated only by the electron beam irradiation may be detected.

このように、イオンビームによるターゲット7の所定領
域のエツチングを行いながら、電子ビームによるエツチ
ング部分の2次電子像の観察を行うことができる。なお
、この実施例では、イオンビームによるエツチングを例
に説明したが、イオンビームによるデポジションに本発
明を適用することも可能であり、又、オージェ電子分光
における深さ方向の分析にも適用することができる。
In this way, while etching a predetermined region of the target 7 with the ion beam, it is possible to observe the secondary electron image of the portion etched with the electron beam. In this example, etching using an ion beam was explained as an example, but the present invention can also be applied to deposition using an ion beam, and can also be applied to analysis in the depth direction in Auger electron spectroscopy. be able to.

(発明の効果) 以上説明したように、請求項1の発明では、偏向器とし
て静電偏向板と電磁偏向コイルとを組合せて用いるため
、ターゲットの同一領域を同時に電子ビームとイオンビ
ームとで走査することができる。
(Effects of the Invention) As explained above, in the invention of claim 1, since an electrostatic deflection plate and an electromagnetic deflection coil are used in combination as a deflector, the same area of the target is simultaneously scanned by an electron beam and an ion beam. can do.

請求項2の発明では、2次電子検出器とターゲットとの
間にエネルギーフィルタを設け、電子ビーム照射に基づ
く2次電子のみ検出できるようにしたため、電子ビーム
による2次電子像を観察することかできる。
In the invention of claim 2, an energy filter is provided between the secondary electron detector and the target so that only secondary electrons based on electron beam irradiation can be detected, so that it is possible to observe a secondary electron image caused by the electron beam. can.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明の一実施例である荷電粒子ビーム複合
装置の要部を示す図、MS2図は、電子ビームとイオン
ビームの偏向の状態を示す概念図、第3図は、電子ビー
ム・イオンビーム複合装置の従来例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing the main parts of a charged particle beam composite device that is an embodiment of the present invention, MS2 diagram is a conceptual diagram showing the deflection states of an electron beam and an ion beam, and FIG. 3 is a diagram showing the electron beam - It is a diagram showing a conventional example of an ion beam composite device.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)イオンビーム発生源と、電子ビーム発生源と、イ
オンビームと電子ビームとを同一光軸上に導くための手
段と、イオンビームと電子ビームとをターゲット上に集
束するためのレンズと、イオンビームと電子ビームとを
ターゲット上で2次元的に走査するための偏向手段とを
備え、前記偏向手段を電磁偏向コイルと静電偏向板とに
よって構成したことを特徴とする荷電粒子ビーム複合装
置。
(1) an ion beam generation source, an electron beam generation source, means for guiding the ion beam and the electron beam onto the same optical axis, and a lens for focusing the ion beam and the electron beam on a target; A charged particle beam composite device comprising a deflection means for two-dimensionally scanning an ion beam and an electron beam on a target, the deflection means comprising an electromagnetic deflection coil and an electrostatic deflection plate. .
(2)イオンビーム発生源と、電子ビーム発生源と、イ
オンビームと電子ビームとを同一光軸上に導くための手
段と、イオンビームと電子ビームとをターゲット上に集
束するためのレンズと、イオンビームと電子ビームとを
ターゲット上で2次元的に走査するための偏向手段と、
2次電子検出器とを備え、前記偏向手段を電磁偏向コイ
ルと静電偏向板とによって構成し、ターゲットと2次電
子検出器との間にエネルギーフィルタを設けたことを特
徴とする荷電粒子ビーム複合装置。
(2) an ion beam generation source, an electron beam generation source, means for guiding the ion beam and the electron beam onto the same optical axis, and a lens for focusing the ion beam and the electron beam on a target; Deflection means for two-dimensionally scanning the ion beam and the electron beam on the target;
A charged particle beam comprising a secondary electron detector, wherein the deflection means is constituted by an electromagnetic deflection coil and an electrostatic deflection plate, and an energy filter is provided between the target and the secondary electron detector. Composite device.
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