JPS5994350A - 電磁式対物レンズ - Google Patents

電磁式対物レンズ

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JPS5994350A
JPS5994350A JP20389982A JP20389982A JPS5994350A JP S5994350 A JPS5994350 A JP S5994350A JP 20389982 A JP20389982 A JP 20389982A JP 20389982 A JP20389982 A JP 20389982A JP S5994350 A JPS5994350 A JP S5994350A
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JP
Japan
Prior art keywords
lens
auxiliary
main
magnetic field
pole piece
Prior art date
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Pending
Application number
JP20389982A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Kimura
隆志 木村
Shigetomo Yamazaki
山崎 茂朋
Hideki Nakatsuka
中塚 秀樹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Akashi Seisakusho KK
Original Assignee
Akashi Seisakusho KK
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Filing date
Publication date
Application filed by Akashi Seisakusho KK filed Critical Akashi Seisakusho KK
Priority to JP20389982A priority Critical patent/JPS5994350A/ja
Publication of JPS5994350A publication Critical patent/JPS5994350A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/10Lenses
    • H01J37/14Lenses magnetic
    • H01J37/141Electromagnetic lenses

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)

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】 本発明は、走査型電子顕微鏡や電子線露光装置あるいは
X線マイクロアナライザ等に用いられる電磁式対物レン
ズに関する0 従来の走査型電子顕微鏡等の電磁式対物レンズとしては
、第1図に示すようなものがあり、電子線通過孔5,6
を有する上部磁極片1および下部磁極片2が設けられて
おり、これらの磁極片1,2は、励磁コイル3を内蔵す
るヨーク4FI:よって連結されている。
なお、第1図中の符号7は傾動可能な試料を示しており
、aは軸上磁場分布を示している。
しかしながら、このような従来の電磁式対物レンズでt
6、IC!ウェファのごとき大きな試料7を傾けて観察
する場合、分解能をあげるためにワーキングディスタン
スW、Dを短くしようとすると、試料7がレンズ下部に
当たるので、試料7をレンズ下面から離すことにより、
ワーキングディスタンスW、Dを長くして使用しなけれ
ばならず、これにより高分解能の走査像を得ることがで
きないという問題点がある。
また、第2図に示すごとく、上部磁極片1′を下方へ延
ばすことによって、軸上磁場分布をbのように下部磁極
片2の下方にまで拡げ、試料7′を軸上磁場分布すの中
に置き、対物レンズ上方に位置する検出器りにて二次電
子を検出するようにした対物レンズの場合でも、第2図
に鎖線で示すように、大きな試料7を傾斜位置で観察す
る場合は、前述の第1図に示す対物レンズと同様の問題
点が生じる。
本発明は、このような問題点を解決しようとするもので
、補助レンズを使用することにより、大きな試料を傾斜
位置で観察する場合でも、高い分解能の試料像が得られ
るようにした、電磁式対物レンズを提供することを目的
とする。
このため、本発明の電磁式対物レンズは、荷電粒子線通
過孔を有する上部磁極片および下部磁極片をそなえた主
レンズが設けられて、同主レンズで形成される主磁場と
同じ極性を有する補助磁場を形成しうる補助レンズが、
上記下部磁極片の近傍において、光軸と同軸的に設けら
れたことを特徴としている。
以下、図面により本発明の一実施例としての走査型電子
顕微鏡用電磁式対物レンズについて説明すると、第6図
はその縦断面図、第4図はその軸上磁場分布図であり、
第6,4図中、第1.2図と同じ符号はほぼ同様の部分
を示している。
第6図に示すごとく、この対物レンズは主レンズMLを
そなえており、この主レンズMLには、上部磁極片1と
下部磁極片2とが設けられており、これらの磁極片1,
2は、電子線通過孔(荷電粒子線通過孔)5,6を有し
、且つ、相互間にレンズ形成用隙間を有している。
また、下部磁極片2の下面には、補助レンズALが光軸
0と同軸的に設けられている。なお、この補助レンズA
Lは主レンズMLにおける符号Aで示す面に対し着脱可
能に取付けられている0さらに、この補助レンズALは
、軟鉄製ヨーク8内に環状の励磁コイル9をそなえてお
り、このヨーク8の下部に、電子線通過孔(荷電粒子線
通過孔)10付きの下部磁極片11が形成されている。
なお、主レンズMLの下部磁極片2は補助レンズALの
上部磁極片を兼ねている。
したがって、補助レンズALにも、第6図に示すごとく
、主レンズMLで形成される軸上磁場(主磁場)の分布
Cとは別に、単独の軸上磁場(補助磁場)の分布dを得
ることができる。
そして、補助レンズALで形成される補助磁場が、主レ
ンズMLで形成される主磁場と同じ極性を有するように
、各レンズML、 ALの励磁の向きは同じ方向に設定
されている。
なお、各レンズML、 ALの励磁の強さは適宜調整で
きるようになっているので、励磁の比率は自由に変えら
れる。
ところで、補助レンズALのヨーク8の側壁は、大きな
試料7が傾斜してもこれと干渉を起こさないように、傾
斜した側壁面阻を有しており、この側壁面阻は補助レン
ズ装着時に主レンズMLにおけるヨーク下部の傾斜側壁
面らと面一となるように、その傾斜角が設定されている
なお、第6図中の符号zOは主レンズMLのレンズ主面
と試料7との距離、zO′は補助レンズALのレンズ主
面と試料7との距離を示している。
上述の構成により、大きな試料7をθだけ傾けた傾斜位
置で@祭する場合は、補助レンズALを主レンズMLに
取付ければよい。これによりレンズ主面が試料7により
近い補助レンズALICよって、低加速電圧下で、主レ
ンズMLより小烙な球面収差係数08を得ることができ
、その結果高い分解能の走査像が得られる。
ところで、第4図に示すごとく、主レンズMLの励磁を
弱くして軸上磁場分布をC′とし、合成磁場分布eを形
成すれば、補助レンズALの磁場分布dだけの場合に比
べ、磁場分布の半値幅を広くすることができ、これによ
りさらに収差係数の小をいレンズを実現できる。
また、加速電圧を変えた場合は、主レンズMLと補助レ
ンズALとの励磁の比率を変えることにより、焦点が合
うように調整される。
第5,6図は本発明の他の実施例としての走査型電子顕
微鏡用電磁式対物レンズを示すもので、第5図はその縦
断面図、第6図はその軸上磁場分布図であって、第5,
6図中、第1〜4図と同じ符号はほぼ同様の部分を示し
ている。
この実施例は、第2図に示した従来の対物レンズについ
ての問題点を解決するためのもので、主レンズMLに、
レンズ形成用隙間を2つ光軸Oに沿い縦列的に有する補
助レンズAL’を、光軸0と同軸的に取付けたものであ
る。なお、この補助レンズAL’も主レンズMLに対し
A面で着脱自在に取付けられている。
すなわち、この補助レンズAL’は、軟鉄製ヨーク8′
内に二段重ねに励磁コイル9′、9“をそなえており、
ヨーク8′の上部、中間部および下部に、それぞれ上部
磁極片12.中間磁極片13および下部磁極片14が形
成されている。
なお、各磁極片12〜14には、電子線通過孔(荷電粒
子線通過孔)15〜17が形成されている。
また、補助レンズAL’のヨーク側壁は、大きな試料が
傾斜してもこれと干渉を起こさないように、傾斜した側
壁面B /aを有している。
したがって、との場合も補助レンズAL′を主レンズM
Lに取付けることによって、傾斜した大きな試料7でも
高い分解能で観察することができる。
もちろんこの場合も主レンズMLで形成される軸上磁場
(主磁場)の分布りと、補助レンズAL’の各レンズ形
成用隙間で形成される軸上磁場(補助磁場)の分布f、
gとは同じ極性となるように、各励磁コイル4.9/、
 9//が励磁されている。
さらに、各コイル4.9’、 9“の励磁の強さを変え
て(具体的にはコイル4の励磁の強さを最も弱くシ、つ
ぎにコイル9′の励磁を弱くして )、再6図に示すよ
うな軸上磁場分布f′2g′、h′(ここで、分布h′
は主磁場による分布、分布f’、 g竹補助磁場による
分布である。)とすれば、合成された軸上磁場分布は工
のようになり、このようにすれば磁場゛分布f、 g、
 h単独の場合よりも半値幅を拡げることができるので
、収差係数CBを小きくでき、高い分解能の走査像を得
ることができる。
なお、加速電圧を変えた場合は、各コイル4゜9′、9
”の励磁比率を変えることにより、焦点合わせを行なう
また、それぞれ独立した単独の軸上磁場分布を形成しう
るレンズ形成用隙間を6つ以上光軸0に沿い縦列的に有
する補助レンズを、主レンズMLに着脱自在に取付ける
こともできる。
さらに、補助レンズAL、AL’を下部磁極片2に取付
ける代わりに、下部磁極片の近傍にこれとは離隔して設
けてもよい。
なお、本対物レンズは、走査型電子顕微鏡に限らず、こ
れに類似の装置にも適用できることはいうまでもない。
以上詳述したように、本発明の電磁式対物レンズによれ
ば、荷電粒子線通過孔を有する上部磁極片および下部磁
極片をそなえた主レンズが設けられて、同主レンズで形
成される主磁場と同じ極性を有する補助磁場を形成しう
る補助レンズが、上記下部磁極片の近傍において、光軸
と同軸的に設けられるという簡素な構成で、大きな試料
を傾斜位置で観察する場合でも、球面収差係数や色収差
係数を改善することができ、これにより高い分解能で試
料像を観察できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1,2図はそれぞれ従来の電磁式対物レンズを示す縦
断面図であり、第6,4図は本発明の一実施例としての
電磁式対物レンズを示すもので、第6図はその縦断面図
、第4図はその軸上磁場分布図であり、第5,6図は本
発明の他の実施例としての走査型電子顕微鏡用電磁式対
物レンズを示すもので、第5図はその縦断面図、第6図
はその軸上磁場分布図である。 1・・主レンズの上部磁極片、2・・主レンズの下部f
a4片、6・・主レンズの励磁コイル、4・・主レンズ
のヨーク、4a・・ヨークの傾斜側壁面、5.6・・荷
電粒子線通過孔としての電子線通過孔、7・・試料、8
.8’・・補助レンズのヨーク、8a、8’a  ・・
ヨークの傾斜した側壁面、9.9’、 9“・・補助レ
ンズの励磁コイル、1o・・荷電粒子線通過孔としての
電子線通過孔、11〜14・・補助レンズの磁極片、1
5〜17・・荷電粒子線通過孔としての電子線通過孔、
0・・光軸、AL、 AL’・・補助レンズ、ML・・
主レンズ。 代理人 弁理士 飯  沼  義  彦第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 手続補正書 昭和57年12月22日 ・特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 1 事件の表示 昭和57年特許願 第203899号 2 発明の名称 電磁式対物レンズ 3 補正をする者 事件との関係 出願人 郵便番号   100 住所     東京都千代田区丸の内3丁目2番3号名
称     株式会社 明石製作所 4代理人 郵便番号   160 住所     東京都新宿区南元町5番地3号5 補正
命令の日付 (自発補正) 6 補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄。 7 補正の内容 (1)明細書第5頁下から3行目に記載された「励磁の
比率は」の前に、「加速電圧やワーキングディスタンス
の違いにより」を加入する。 (2)明細書第7頁第2行および第9頁第7行にそれぞ
れ記載された「加速電圧」の次に、いずれも[やワーキ
ングディスタンス」を加入する。 (3)明細書第9頁第7〜8行に記載された「各コイル
4.9’ 、9″′」を「各コイル3゜0″ 9″」に
補正する。 手続補正書 昭和57年12月23日 特許庁長官若杉和夫殿 1 事件の表示 昭和57年特 許願 第203899号2 発明の名称 電磁式対物レンズ 3 補正をする者 事件との関係 出願人 郵便番号   100 住所     東京都千代田区丸の内3丁目2番3号名
称     株式会社 明石製作所 4代理人 郵便番号   160 住所     東京都新宿区南元町5番地3号5 補正
命令の日付 明細書の特許請求の範囲の欄。 7 補正の内容 (1)明細書の特許請求の範囲を別紙のとおり補正する
。 8 添付書類の目録 (1)特許請求の範囲を記載した書面  1通(別紙) 2、特許請求の範囲 (1)荷電粒子線通過孔を有する上部磁極片および下部
磁極片をそなえた主レンズが設けられて、同主レンズで
形tされる主磁場と同じ極性を有する補助磁場を形成し
うる補助レンズが、上記下部磁極片の近傍において、光
軸と同軸的に設けられたことを特徴とする、電磁式対物
レンズ。 (2)上記補助レンズが複数のレンズ形成用隙間を上記
光軸に沿い縦列的にそなえたレンズとして構成された特
許請求の範囲第1項に記載の電磁式対物レンズ。 (3)試料を傾斜させても同試料と干渉を起こさないよ
うに、上記補助レンズに傾斜した側壁面が形成されてい
る特許請求の範囲第1項または第2項に記載の電磁式対
物レンズ。 (4)上記補助レンズが上記下部磁極片の下面に着脱自
在に設けられている特許請求の範囲第1項ないし第3項
のいずれかに記載の電磁式対物レンズ。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)耐電粒子線通過孔を有する上部磁極片および下部
    磁極片をそなえた主レンズが設けられて、同主レンズで
    形成される主磁場と同じ極性を有する補助磁場を形成し
    うる補助レンズが、上記下部磁極片の近傍において、光
    軸と同軸的に設けられたことを特徴とする、電磁式対物
    レンズ。
  2. (2)  上記補助レンズが複数のレンズ形成用隙間を
    上記光@に沿い縦列的にそなえたレンズとして構成され
    た特許請求の範囲第1項に記載の電磁式対物レンズ。
  3. (3)試料を傾斜させても同試料と干渉を起こさないよ
    うに、上記補助レンズに傾斜した側壁面が形成されてい
    る特許請求の範囲第1項または第2項に記載の電磁式対
    物レンズ。
  4. (4)  上記補助レンズが上記下部磁極片の下面に着
    脱自在に設けられている特許請求の範囲第1項ないし第
    6項のいずれかに記載の電磁式対物レンズ。
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