JPH11509972A - 粒子光学機器のレンズ収差補正用補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 粒子光学回転対称レンズは、球面収差及び色収差を示すことが避けられない。これらのレンズ収差は、従来の粒子光学機器の解像度の限界を決定する。それにも係わらず粒子光学機器の解像度を高めるため、“ウィーン・タイプ”補正器を用いて上記レンズ収差を軽減することが提案されている。かかる構造は、製造精度、機械的安定性（特に、熱度リフトに関して）、種々の素子の相対位置、並びに、電気的及び磁気的磁極を励起するための電流及び電圧の安定性に関して、非常に厳しい要件を充たす必要がある。従来の補正装置は、多数の別個の部品により構成されているので、製造精度、機械的安定性、及び、上記の部品の全部の同時的な整列に関する要件を充たすことは非常に難しい。本発明による補正器において、機械的精度及び安定性に関する上記要件は、六重極場を決定する磁極面が互いに隣接して設けられ、他の粒子光学素子がそれらの磁極面の間に配置されていないことによって簡単な方法で充たされ得る。

Description

【発明の詳細な説明】 粒子光学機器のレンズ収差補正用補正装置 本発明は粒子光学機器に係わり、その粒子光学機器は、機器内で照射されるべ き対象物を粒子ビームに晒すため装置の光軸に沿って通過する荷電粒子のビーム を生成する粒子ソースと、 荷電粒子のビームを集束させる集束レンズと、 集束レンズのレンズ収差補正用の補正装置とからなり、 上記補正装置は、均一電界及びこの均一電界に直交して延在する均一磁界を生 成する磁極面を含み、両方の双極面は上記機器の光軸に直交して延在し、 上記補正装置は、電気的及び磁気的四重極場、六重極場、並びに、電気的及び ／又は磁気的八重極場を生成する磁極面を更に有し、上記磁極面は上記機器の光 軸と実質的に平行して延在し、 上記補正装置は、上記六重極場の一部を形成し、相互に上記光軸の周りに１８ ０°回転させられた少なくとも二つの付加的な六重磁場を生成するために配置さ れている。 また、本発明は上記機器て使用するための補正装置に関する。 かかる機器で使用するこの種類の補正装置は、欧州特許第0 373 399号に提案 されている。 電子顕微鏡又は電子リソグラフ用機器のような粒子光学機器は、一般的に、熱 電子ソース又は電界放出タイプの電子ソースのような粒子ソースにより生成され た荷電粒子のビーム（通常は電子ビーム）によって検査又は加工されるべき対象 物を照射するため配置される。対象物照射は、かかる機器で検査されるべき上記 対象物を画像化すること（電子顕微鏡内のサンプル）、又は、例えば、マイクロ エレクトロニクス用の対象物上に非常に小さい構造を形成すること（電子リソグ ラフ用機器）を目的とする。 電子ビームは原則として２通りの方法で集束される。第１の可能性のある方法 によれば、被検査サンプルは電子ビームによって多少均一に照射され、拡大され たサンプルの像が集束レンズを用いて形成される。集束レンズは、この場合に画 像化レンズ系の対物レンズであり、対物レンズの解像度が機器の解像度を支配す る。この種類の機器は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）として知られている。第２ の可能性のある集束方法によれば、電子ソースの放射面、又は、その一部は、一 般的に被検査サンプル上（走査型電子顕微鏡の場合）に、或いは、微小構造が設 けられる対象物上（リソグラフ装置の場合）に、非常に縮小されたスケールで画 像化される。電子ソースの像（例えば、偏向コイルを用いて対象物の全域に移さ れた“スポット”）は、画像化レンズ系を用いて再形成される。第２の方法の場 合、集束レンズはスポット形成レンズ系の対物レンズであり、対物レンズの解像 度はビームのスポットサイズ、即ち、機器の解像度を支配する。 上記の全ての機器で使用されるレンズは、通常磁気レンズであるが、静電レン ズでも構わない。両方のタイプのレンズは、実際上、つねに回転対称レンズであ る。かかるレンズは非理想的な挙動、即ち、レンズ収差を示すことが避けられず 、その中で所謂球面収差及び色収差は、通常、レンズ解像度に関して決定的に重 要であり、これらのレンズ収差は、従来の電子光学機器の解像度を決定する。粒 子光学の基本理論によれば、上記レンズ収差は回転対称電界又は磁界を用いる補 償によって除去し得ない。 それにも係わらず、粒子光学機器の解像度を高めるため、引用した欧州特許第 0 373 399号は、非回転対称構造を有する補正装置を用いて上記レンズ収差を低 減させることを提案する。この構造は、“ウィーンタイプ(Wien-type)”補正器 により形成され、即ち、均一電界及び均一電界に直交した均一磁界が共に機器の 光軸と直交して延在する構造である。球面収差並びに色収差の補正のため、提案 された補正器は、多数の多重極、即ち、電気的及び磁気的四重極、電気的及び磁 気的六重極、並びに、電気的及び／又は磁気的八重極を含む。かくして、八重極 場の電界だけ、又は、磁界だけが存在する場合があっても構わない。 引例の欧州特許出願（図４と、その関連した説明）に記載された補正装置の一 実施例は、色収差及び球面収差の補正が可能である。この実施例は、２個の回転 可能な対称レンズが間に配置されている２個の同一の多重極ユニットの系により 構成される。各多重極ユニットは、磁極面が軸方向、即ち、機器の光軸に平行に に傾けられた多数の電気的及び磁気的極により形成される。各極は個別に励起さ れ、個別の励起が適切に選択されたとき、かかる多重極は、所望通りに光軸と直 交して延在する均一な電界と、その電界に直交して延在する均一な磁界とを形成 することが可能である。両方の場は、光軸と直交して延在し、電気的及び磁気的 四重極場、六重極場及び電気的及び／又は磁気的八重極場がそれらの上に重ね合 わされ得る。上記公知の補正装置において、六重極場は異なる強さと、反対の符 号とを有する。これは、公知の補正装置の六重極場が一定部分から構成され、２ 個の付加的な六重極場が上記六重極場に追加され、相互に光軸の周りに１８０° 回転させられている。 このような構造は、製造精度、（特に、熱的ドリフトに関する）機械的安定性 、種々の素子の相対的な位置合わせ、並びに、電気的及び磁気的極の励起に対す る電流及び電圧の安定性に関する非常に厳しい要件を充たす必要がある。公知の 補正装置は多数の別個の構成部品からなるので、すべての構成部品に対し製造精 度、機械的安定性及び位置合わせに関する要件を充たすことは非常に困難である 。 本発明の目的は、機械的安定性及び精度に関する上記の要件が非常に簡単に充 たされる上記の種類の粒子光学装置を提供することである。本目的を達成するた め、本発明による粒子光学装置は、付加的な六重極場を決定する磁極面が他の粒 子光学装置を間に設けるこ となく互いに隣接して配置されていることを特徴とする。 本発明は、補正装置内の種々の多重極に対し、色収差並びに球面収差が補正さ れ、２枚の円形中間レンズ(round intermediate lens)、即ち、２個の別個の多 重極ユニットを使用する必要がなく、励起を検出し得るという事実の認識に基づ いている。補正装置は、製造後に物理的分離が六重極場を発生させる極に作成さ れる一つの機械的ユニットとして構成される。光軸の方向から見た場合、この結 果として、一定の六重極場と二つの付加的な六重極場とからなる六重極場構造が 得られる。付加的な六重極場は、電気的及び磁気的極の適当な励起によって相対 的に光軸の周りで１８０°回転させられ、換言すれば、それらは反対に向けられ る。補正装置は１台の機械的ユニットとして製造されるので、１個の構成部品だ けが機器の光軸に関して整列される必要があり、製造公差に起因した寸法のばら つきは、構成部品を別々に製造する場合よりも実質的に小さい。 上記段階の付加的な効果は、本発明による補正装置の場合、従来の補正装置よ りも少ない２個の要素（即ち、２台の多重極レンズの間に配置された２個の回転 対称レンズ）を励起すればよいという点である。これにより、本発明による補正 装置の調整の複雑さが軽減される。 本発明の他の一実施例において、補正装置の二重極及び四重極は、機器の光軸 方向に通過する荷電粒子の軌道が実質的に１周期のサイン曲線として成形される ような強度を有する。 かくして調整された場の強度で、場を発生させる励起電流及び／又は励起電圧 は、機器の光軸に沿って通過するビームの軌道が数周期のサイン曲線として成形 されるような状況と比較してできる限り小さくなるように値が決められる。この ような状況において、調整されるべき電流及び／又は電圧の安定性は最高にされ る。 本発明の他の一実施例において、第１の付加的な六重極場を決定する磁極面の 長さは、光軸の方向から見ると、第２の付加的な六重 極場を決定する磁極面の長さと一致する。 後者の段階によれば、付加的な六重極の励起のため、原則として一方の付加的 な六重極を決定する極の組から他方の付加的な六重極場を決定する極の組に電気 的に接続され得る一台の電源だけを使用すれば十分であるという利点が得られる 。励起のゆっくりした変化は、両方の組に等しい励起の変化を生じさせる。また 、任意の（小さい）機械的ばらつきは、非常に小さい電流及び／又は電圧用の簡 単な電源を用いて補償することが可能になる。 粒子光学装置が、スポット形成対物レンズを備えた走査型粒子光学装置である とき、補正装置は、好ましくは、粒子ソースから見た場合に対物レンズの前に配 置される。補正装置はできる限り対物レンズに接近させて配置されるので、あら ゆる残存している収差は、補正装置と対物レンズとの間の距離によって拡大され るとは限らない。必要に応じて、ビームの運動を走査する偏向コイルの組を補正 装置と対物レンズとの間に設けても構わないが、これらのコイルはかなり小さく 、補正装置と対物レンズとの間の距離を増加させない、若しくは、殆ど増加させ ない。かくして、補正装置はできる限り対物レンズの近くに取り付けられる。 本発明の上記及び他の面は、以下の実施例から明らかになり、実施例を参照し て説明される。図面において、 図１は、本発明による補正装置が使用され得る粒子光学機器の関連した部分の 概略図であり、 図２は、本発明により粒子光学機器で使用する補正装置の一実施例の斜視図で あり、 図３ａ及び３ｂは、本発明による補正装置内の二つの相互に直交した平面にお いて１周期のサイン曲線として成形されたある種の電子線の軌道を概略的に示す 図であり、 図４ａ乃至４ｃは、本発明による補正装置を使用した場合と使用 しない場合とに関して、色収差及び球面収差に起因した電子スポットの集束の偏 りを概略的に示す図である。 図１は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）のカラム２の一部分の形式の粒子光学機 器を示す図である。通常通り、機器内の電子ソース（図示されない）は、機器の 光軸４に沿って伝搬する電子ビームを生成する。電子ビームは、コンデンサレン ズ６のような１枚以上の電磁気レンズを通過し、次に、対物レンズ８に達する。 いわゆる単極レンズと称されるこの対物レンズは、サンプル室１０の壁により構 成された磁気回路の一部を形成する。対物レンズ８は、サンプル１４を走査する 電子ビーム集束を形成するため使用される。走査は、対物レンズ８内に設けられ ている走査コイル１６を用いて、Ｘ方向並びにＹ方向にサンプル上で電子ビーム を移動させることにより行われる。サンプル１４は、ｘ方向移動用搬送台２０と ｙ方向移動用搬送台２２とを含むサンプル台１８上に置かれる。これら２台の搬 送台により検査用サンプルの所望の領域を選択することが可能になる。この顕微 鏡の場合、画像化はサンプルから対物レンズ８の方向に戻る２次電子が放出され ることにより行われる。２次電子は対物レンズのボアに設けられた検出器２４に より検出される。検出器には、検出器を作動し、検出された電子の流れを信号に 変換する制御ユニット２６が接続され、この信号は、例えば、陰極線管（図示し ない）を用いてサンプルの像を形成するため使用され得る。コンデンサレンズ６ と対物レンズ８との間に、以下に説明するように対物レンズの色収差及び球面収 差を補正するための役割を果たす補正装置２８が設けられている。 図２は、例えば、図１に示された粒子光学機器に使用される補正装置の一実施 例の斜視図である。補正装置は、同一の片側部３１ａ及び３１ｂの対により構成 される。二つの片側部は全く同一であるため、以下、一方の片側部３１ａも基づ いて補正装置の説明を行う。 両方の片側部は何れも円柱状シェル３２からなる磁気回路により形成され、円柱 状シェルには、多数のｎ個、ｎが８の場合に８個の極３０−１乃至３０−ｎが円 柱全域に規則的に分布するように設けられている。機械的不完全性を補正するた め、大きい数ｎ、例えば、ｎ＝１２が選定される。シェル３２の円柱軸は、図１ に示された粒子光学機器の光軸４と一致する。 種々の多重極場、即ち、磁界及び電界は、ｎ個の極を用いて発生させられる。 各極は、電界並びに磁界を発生させるため設けられ、多重極場を決定する磁極面 は機器の光軸と平行に延在する。各極３０−ｉは、磁界を発生させる励起コイル ３４−ｉと、電界を発生させる極キャップ(pole cap)３６−ｉとを含む。各励起 コイル３４−ｉ及び各極キャップ３６−ｉは、個別に励起させることが可能であ るので、任意の所望の多重極場、電界及び磁界の両方が８個の極３０−１乃至３ ０−８を用いて発生され得る。 たとえ、原則として、９次以上の多重極場は本発明を実施するため必要ではな いとしても、機械的不完全性を補償するため、１０極場及び１２極場を発生させ る可能性を有することが望ましい。しかし、この可能性は本発明に不可欠ではな い。 図３には、図２に示された補正装置における１周期のサイン曲線の形状を有す る数本の電子線の軌道を示す図である。図３ａは光軸を通る平面内の軌道を示し 、図３ｂは上記平面と直交した平面内の軌道を示す。光軸を通る平面はｘｚ平面 と称され、ｘ方向は電子双極の電界線と平行に延在し、ｚ方向は光軸の向きであ る。実線は１ｋｅＶの公称エネルギーを有する電子の軌道を表わし、一点鎖線は 公称エネルギーから０．２ｅＶの偏差があるエネルギーを有する電子の軌道を表 わす。両方の図で、極に対し５０ｍｍの長さ（即ち、補正ユニット）と、曲面の 境界円に対し２ｍｍの内径が想定されている。両方の図で隠線付きの境界面は縮 尺が比例した境界を表わしていない。光軸からの軌道の偏差が視覚的に分かるよ うに、１０μ ｍの１目盛りが図示されている。 図３ａに示されたｘｚ平面は電子多重極の対称面である。磁気多重極はこの電 子多重極と直交して延在する。ｘｚ平面と直交して延在する平面、即ち、図３ｂ に示された平面はｙｚ平面と称される。 図３ａによるｘｚ平面内の電子軌道の１次式は、 であり、一方、図３ｂによるｙｚ平面内の電子軌道の１次式は以下の関係 が成立する。式（１）及び（２）の記号には以下の意味がある。 ＊ ｘ、ｙ及びｚは関連した電子の位置座標である。 ＊ ｘ₀及びｙ₀は夫々、ｚ＝０の領域、即ち、補正装置の入力におけるｘ及びｙ の値である。 ＊ ｘ’₀及びｙ’₀は、夫々、ｚ＝０の領域におけるｘ平面及びｙ平面における 軌道のｚ方向の傾斜を表わす。 ＊ ΔＵは公称エネルギーＵ₀からの電子のエネルギーの偏差を表わす。 ＊ ｋ＝（Ｅ₁√２）／（４Ｕ₀）のＥ₁は、電子電位のｘ及びｙに関する級数展 開の項ｘの係数である。 式（１）及び（２）から補正装置内でｘｚ平面だけで分散が生じ（変数ΔＵは 式（１）だけに現れる）、ｙｚ平面は分散を免れることが分かる。 補正装置の調整、即ち、極３０−ｉ（図１）が励起される電流及 び電圧の値の選択は、以下の規準に基づいて行われる。 最初に、平衡時に公称エネルギーＵ₀の電子は補正装置内で偏向されないこと が要求される。これは、初期に光軸を追跡した公称エネルギーの電子は、補正装 置を離れた後も光軸方向に通過することを意味する。この要求は、 Ｅ₁−ｖ₀Ｂ₁＝０ （３） の場合に充たされる。未だ説明されていない式（３）内の記号は、以下の意味が ある。 ＊ Ｂ₁は磁気電位のｘ及びｙに関する級数展開の項ｙの係数である。 ＊ Ｖ₀は加速電位Ｕ₀と関連した電子の速度である。 式（３）がいわゆる“ウィーン条件”を充たすとき、電気的及び磁気的四重極 成分は、ｘｚ平面内の補正装置の挙動がｙｚ平面内の挙動と一致しなければなら ないという条件、即ち、いわゆる二重集束条件が充たされるように選択される必 要がある。この条件は、 である。未だ説明していない式（４）中の記号は以下の意味を有する。 ＊ Ｅ₂は電子電位のｘ及びｙに関する級数展開の項（ｘ²−ｙ²）の係数である 。 ＊ Ｂ₂は磁気電位のｘ及びｙに関する級数展開の項２ｘｙの係数である。 補正装置がその入力から出力まで分散を示さないことを保証するため、ΔＵ／ Ｕ₀と比例する式（１）の最後の項は零と一致することが必要である。長さＬを 有する補正装置の場合に、この条件は、 ｋ＝２π／Ｌ 即ち、ｋ＝（Ｅ₁√２）／（４Ｕ₀）の場合に、 によって充たされる。式（５）は２π条件と称される。 色収差を補正するため、補正装置の色収差が回転対称であり、かつ、補正装置 の色収差が補正されるべき対物レンズの色収差と対向するという条件が充たされ なければならない。第１の要件は色非点収差の無い条件と称され、第２の要件は 色収差補正(achromatic)条件と称される。色非点収差の無い条件は： のように表わされる。未だ説明していない式（６）の記号は以下の意味を有する 。 ＊ Ｅ₃は電子電位のｘ及びｙに関する級数展開の項（ｘ³−３ｘｙ²）の係数で ある。 ＊ Ｂ₃は磁気電位のｘ及びｙに関する級数展開の項（３ｘ²ｙ−ｙ³）の係数で ある。 色収差補正条件は： のように表わされる。未だ説明されていない式（７）の記号の意味は以下の通り である。 ＊ Ｃ_c,objは補正されるべき対物レンズの色収差の係数である。 ＊ Ｋ_objは補正されるべき対物レンズの強度であり、この値は焦 点距離ｆ_objの逆数に一致する。 球面収差を補正するため、補正装置の球面収差が回転対称であるという条件が 充たされる必要がある。この条件は二つの要件を生じさせる。第１の要件は軸方 向非点収差の無い条件と称され、第２の要件は軸方向スター収差(star-aberrati on)の無い条件と称される。上記二つの要件を組み合わせることにより、以下の 二つの要件： 及び の如く表わされる。未だ説明していない式（９）の記号は以下の意味を有する。 ＊ Ｅ₄は電子電位のｘ及びｙに関する級数展開の項（ｘ⁴−６ｘ²ｙ²＋ｙ⁴）の 係数である。 ＊ Ｂ₄は磁気電位のｘ及びｙに関する級数展開の項（４ｘ³ｙ−４ｘｙ³）の係 数である。 式（３）乃至（９）に従う多重極場に対する条件が充たされた場合、補正装置 自体の球面収差の表現は以下の式： により与えられる。未だ説明していない式（１０）の記号は以下の意味を有する 。 ＊ Ｃ_s,corrは補正装置自体の球面収差の係数である。 ＊ Ｃ_c,corrは補正相違自体の色収差の係数である。 式（１０）において、補正装置自体の球面収差の大きさは、補正されるべき集 束レンズの球面収差を保証するため充分ではない。これは、主として、ＬＫ_obj が１よりも遥かに大きいという事実に起因している。また、式（１０）において 、球面収差は補正装置自体の色収差と無関係ではないので、任意の集束レンズの 二つの収差の同時的な補正は実現可能ではない。八極を超える次数の多重極を追 加しても、かかる高次の多重極は球面収差の補正に寄与しないので、この問題は 解決しない。 上記の問題は、本発明によれば、補正装置（少なくとも補正装置の６重極部） を二つの部分に分割し、付加的な６重極ΔＥ₃を元の６重極の第１の部分に追加 し、同じ強度の付加的な６重極ΔＥ₃を元の６重極の第２の部分から差し引くこ とによって解決される。上記付加的な６重極に起因した球面収差Ｃ’_s,corrの係 数に対し、次式： が成立することが実証される。 かくして形成された補正装置の色収差の係数に対し、次式： が成立する。式（１２）の表現は、付加的な六重極が元の六重極に追加されてい ない補正装置に対し得られた表現から逸脱していない。 調整されるべき付加的な六重極項ΔＥ₃の大きさは、付加的な六 重極の無いの補正装置（式（１０））、一つの付加的な六重極だけを有する仮想 的な補正装置（式（１１））、及び、補正されるべき集束レンズの球面収差の係 数の合計は、零でなければならないという条件から得られる。式（１１）の左側 半分の項に対し要求された大きさはここから導出され、そこからΔＥ₃の値が得 られる。 本発明による補正装置を含む粒子光学機器の調整処理は、一般的に以下の通り 行われる。 １）画像は、補正装置が作動されていない場合に、例えば、１０．０００の倍 率を用いて、小さい対象物、例えば、０．２５μｍの桁の径を有するラッテクス 球面から形成される。 ２）四重極の軸は、四重極強度Ｅ₂及びＢ₂を変化させながら、画像シフトが起 こらなくなるまで四重極並びに電子ビームを相対的に移動させることによって光 軸と整列させられる。 ３）次に、すべての多重極強度が式（３）乃至（１１）に従ってその公称値に 調整される。 ４）Ｅ₁が２π条件を充たすように調整され、同時にＢ₁はウィーン条件を充た すように調整され、対象物上への焦点合わせはＥ₁によって行われ、一方、ビー ム移動はＢ₁の調整によって最小限に抑えられる。 ５）Ｂ₂を用いて非点収差を最小限に抑えることにより二重集束条件が充たさ れる。 ６）段階２、４及び５は、上記条件が充たされる最終的な状況に達するまで繰 り返される。 ７）続いて、Ｅ₂が調整され、同時に、Ｅ₂−ｖ₀Ｂ₂は、色収差の補正の調整の 精確な調整の間、一定に保持される。これは以下の通り行われる。色収差が存在 する場合、集束レンズの励起は、電子ビームの交点が最小になるように調整され 得る。この状態は集束と称される。この集束に基づいて、対物レンズは僅かに焦 点が外れる(defocusing)ように調整される。僅かな焦点の外れは加速電圧Ｕ を偏向することにより打ち消される。加速電圧には、集束が復元されるＵ＋ΔＵ₁ 及びＵ−ΔＵ₂の２つの値があることが分かった。次に、Ｅ₁はΔＵ₁＝−ΔＵ₂ になるまで変えられる。 ８）任意の３倍の残存非点収差は、対物レンズの集束を外す六重極Ｅ₃の強度 及び方向の調整により除去される。その理由は、この収差が集束を外す場合に輪 状画像の三角形状の歪みとして現れるからである。 ９）付加的な六重極Ｅ₃は球面収差の調整のため調整される。この公称値への 調整は、式（１１）からＥ₃の公称値を計算することによって得られる。 １０）任意の４倍の残存非点収差は、集束レンズの集束を外す八重極係数Ｅ₄ の強度及び方向の調整により除去される。この収差は、主として、焦点が外れた 際に、輪状画像内の下方及び情報の集束の間で４５°シフトされた正方形又は十 字形の歪みとして現れる。 図４ａ乃至４ｃは、色収差及び球面収差に起因する電子スポットの収束の偏差 をグラフ的に表わす図である。これらの図に関して、円柱状電子ビームは、環状 断面と、光軸と一致した円柱軸とを有する場合が想定されている。円柱の径はｒ₀ と一致し、但し、ｒ₀＝ｆαである（ｆ＝１／Ｋは補正されるべき集束レンズの 焦点距離であり、αはアパーチャの角度である）。図４ａ乃至４ｃのビーム軌道 は、市販されたシミュレーションプログラムを用いてコンピュータシミュレーシ ョンすることにより得られた。このコンピュータプログラムは、“ＴＲＣ／ＴＲ ＡＳＹＳ”として公知であり、オランダ国、デルフト(Delft)のデルフト工科大 学、応用物理学部門、粒子光学グループから入手可能である。上記シミュレーシ ョンプログラムで使用される電界及び磁界は、“ＭＬＤ、磁気レンズ設計”、“ ＭＭＤ、磁気多重極設計”、“ＥＬＤ、静電レンズ設計”、及び、“ＥＭＤ、静 電多重極設計”として公知であり、かつ、デルフト工科大学から入手可能である 多数の他のプログラムを用いて計算され た。 図４ａは、集束レンズの近軸の画像平面内の電子ビームの断面図である。同図 において、集束レンズは補正装置を包含するが、球面収差は発生せず、即ち、Ｃ_s ＝０である場合が考えられている。また、同図において画像化パラメータの値 は、Ｃ_c＝１ｍｍ、ｆ＝１ｍｍ、α＝１２ｍｒａｄ、Ｕ₀＝１ｋＶであり、画像平 面内のスケール値が同図の軸方向に与えられている。方形状の画素は分散の無い 状況（ΔＵ＝０）を表わし、三角形状の画素は補足的にΔＵ＝０．２ｅＶの状況 を表わし、プラス符号で形成された画素はΔＵ＝−０．２ｅＶの状況を表わす。 この例では、スポットサイズは約０．４ｎｍであることが分かる。同じ状況にお いて、補正されていないビームは径５ｎｍを有するスポットを生じさせ、そのス ケール値のため、関連した画素は図示されない。 図４ｂは集束レンズの近軸の画像平面内の電子ビームの断面図である。同図に おいて、集束レンズは、球面収差並びに色収差の補正装置を包含している。同図 において画像化パラメータの値は、Ｃ_c＝１ｍｍ、Ｃ_s＝１ｍｍ、ｆ＝１ｍｍ、α ＝１５ｍｒａｄ、Ｕ₀＝１ｋＶであり、画像平面内のスケール値が同図に与えら れている。方形状の画素は分散の無い状況（ΔＵ＝０）を表わし、三角形状の画 素は補足的にΔＵ＝０．２ｅＶの状況を表わし、プラス符号で形成された画素は ΔＵ＝−０．２ｅＶの状況を表わす。この例では、スポットサイズは約１ｎｍで あることが分かる。同じ状況において、補正されていないビームは径６ｎｍを有 するスポットを生じさせ、そのスケール値のため、関連した画素は図示されない 。 図４ｃは集束レンズの近軸の画像平面内の電子ビームの断面図である。同図に おいて、集束レンズは球面収差用の補正装置を包含しているが、色収差は発生し ていない場合、即ち、Ｃ_c＝０であることが想定されている。また、同図におい て画像化パラメータの値は、Ｃ_s＝１０ｍｍ、ｆ＝５ｍｍ、α＝１０ｍｒａｄ、 Ｕ₀＝１ｋＶで あり、画像平面内のスケール値が同図に与えられている。方形状の画素は分散の 無い状況（ΔＵ＝０）を表わし、三角形状の画素は補足的にΔＵ＝０．２ｅＶの 状況を表わし、プラス符号で形成された画素はΔＵ＝−０．２ｅＶの状況を表わ す。この例では、スポットサイズは約４ｎｍであることが分かる。同じ状況にお いて、補正されていないビームは径２０ｎｍを有するスポットを生じさせ、その スケール値のため、関連した画素は図示されない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴァン デン マスト，カールル ディー デリック オランダ国，5656 アーアー アインドー フェン，プロフ・ホルストラーン ６番

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 機器内で照射されるべき対象物（１４）を粒子ビームに晒すために装置の 光軸（４）に沿って伝搬する荷電粒子のビームを生成する粒子ソースと、 荷電粒子のビームを集束させる集束レンズ（８）と、 上記集束レンズ（８）のレンズ収差を補正する補正装置（２８）とからなり、 上記補正装置（２８）は、均一電界と、この均一電界に直交して延在する均一 磁界とを生成する磁極面を含み、両方の双極面は上記機器の光軸（４）に直交し て延在し、 上記補正装置は、電気的及び磁気的四重極場、六重極場、並びに、電気的及び ／又は磁気的八重極場を生成する磁極面を更に有し、上記磁極面（３０−ｉ）は 上記機器の光軸（４）と実質的に平行して延在し、 上記補正装置は、上記六重極場の一部を形成し、かつ、相対的に上記光軸の周 りに１８０°回転させられた少なくとも二つの付加的な六重磁場を生成するため に配置されている粒子光学機器であって、 上記付加的な六重極場を決定する上記磁極面（３０−ｉ）は相互に隣接して配 置され、他の粒子光学素子がそれらの磁極面の間に設けられていないことを特徴 とする粒子光学機器。 ２． 上記補正装置の二重極場及び四重極場は、上記機器の光軸に沿って伝搬す る荷電粒子の軌道が実質的に１周期を備えたサイン曲線として成形されるような 強度を有する請求項一記載の粒子光学機器。 ３． 第１の付加的な六重極場を決定する磁極面の長さは、光軸の方向から見た 場合に、第２の付加的な六重極場を決定する磁極面の 長さと一致している請求項２記載の粒子光学機器。 ４． スポット形成対物レンズを備えた走査型粒子光学機器として形成され、 上記補正装置が上記粒子ソースから見た場合に上記対物レンズよりも前になる ように機器無いに配置されている請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の粒子 光学機器。 ５． 粒子光学機器において集束レンズのレンズ収差を補正するため機械的剛性 ユニットとして構成されている請求項１乃至４のうちいずれか１項記載の補正装 置。