(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
不均一な電位（ＵＢ）を発生させるための少なくとも１つの手段（２，１７，１８，１９）を有し、粒子ビームの少なくとも一部分の位相をシフトさせるための移相型の素子（１，５４，７３，７４）であって、前記移相型の素子（１，５４，７３，７４）には、非回転対称的な開口部が、前記不均一な電位を発生させるために、前記移相型の素子（１，５４，７３，７４）の面に対し垂直な方向に形成されている移相型の素子（１，５４，７３，７４）。
【請求項２】
異方性の電位（ＵＢ）を発生させるための少なくとも１つの手段（２，１７，１８，１９）を有し、粒子ビームの少なくとも一部分の位相をシフトさせるための移相型の素子（１，５４，７３，７４）であって、前記移相型の素子（１，５４，７３，７４）には、非回転対称的な開口部が、前記異方性の電位を発生させるために、前記移相型の素子（１，５４，７３，７４）の面に対し垂直な方向に形成されている移相型の素子（１，５４，７３，７４）。
【請求項３】
不均一な電位を発生させための前記手段（２，１７，１８，１９）が、電位（ＵＢ）を発生させるために設けられている、請求項１に記載の移相型の素子（１，５４，７３，７４）。
【請求項４】
前記移相型の素子（１，５４，７３，７４）は、１つの前記開口部（２，１７，１８，１９）を有する、請求項１ないし３のいずれか１に記載の移相型の素子（１，５４，７３，７４）。
【請求項５】
前記移相型の素子（１）は、第１の軸（ｙ）に沿った第１の素子長さ（Ｅ１）と第２の軸（ｘ）に沿った第２の素子長さ（Ｅ２）とを有し、
前記第１の軸（ｙ）は、前記第２の軸（ｘ）に対し非平行に設けられており、
前記開口部（２）は、前記第１の軸（ｙ）と前記第２の軸（ｘ）とに沿っても延びている、請求項４に記載の移相型の素子（１，５４，７３，７４）。
【請求項６】
前記開口部（２）は、前記第１の軸（ｙ）に沿った第１の開口部長さ（Ｏ１）と前記第２の軸（ｘ）に沿った第２の開口部長さ（Ｏ２）とを有し、前記第１の開口部長さ（Ｏ１）は、前記第２の開口部長さ（Ｏ２）より長い、請求項５に記載の移相型の素子（１）。
【請求項７】
前記第１の軸（ｙ）は、前記第２の軸（ｘ）に対し垂直に設けられている、請求項５または６に記載の移相型の素子（１）。
【請求項８】
前記移相型の素子（１）は、第３の軸（ｚ）を有し、この軸は、前記第１の軸（ｙ）と前記第２の軸（ｘ）とに対して非平行に延びており、前記第３の軸に沿って、第３の開口部長さ（Ｅ３）が延びている、請求項５ないし７のいずれか１に記載の移相型の素子（１）。
【請求項９】
前記開口部（２，１８，１９）は、スリット状に形成されている、請求項１ないし８のいずれか１に記載の移相型の素子（１）。
【請求項１０】
前記開口部（２，１８，１９）は、矩形に形成されている、請求項１ないし９のいずれか１に記載の移相型の素子（１）。
【請求項１１】
前記開口部（１８，１９）は、十字形に形成されている、請求項１ないし１０のいずれか１に記載の移相型の素子（１）。
【請求項１２】
前記開口部は、複数のスロットにより形成されている請求項１ないし１１のいずれか１に記載の移相型の素子（１）。
【請求項１３】
前記移相型の素子（１）は、多層に形成されている、請求項１ないし１２のいずれか１に記載の移相型の素子（１）。
【請求項１４】
前記移相型の素子（１）は、少なくとも１つの電極（３，９，１０，１２,１３，１４）を有する、請求項１ないし１３のいずれか１に記載の移相型の素子（１）。
【請求項１５】
前記電極は、複数のセグメント（１２ａないし１２ｈ，１４ａないし１４ｈ）からなっている、請求項１４に記載の移相型の素子（１）。
【請求項１６】
個々に制御可能でありかつ異なる電位が別個に印加可能である第１の電極（１２）と第２の電極（１４）とが、１つの面に設けられている、請求項１４または１５に記載の移相型の素子（１）。
【請求項１７】
前記電極（３，９，１０，１２，１３，１４）、または前記第１の電極（１２）および前記第２の電極（１４）のうちの少なくとも１が、第１の面（３ａ）および第２の面（３ｂ）を有し、前記第１の面（３ａ）には、第１の絶縁体（６）が設けられている、請求項１４ないし１６のいずれか１に記載の移相型の素子（１）。
【請求項１８】
前記第２の面（３ｂ）には、第２の絶縁体（７）が設けられている、請求項１７に記載の移相型の素子（１）。
【請求項１９】
前記第１の絶縁体（６）には、第１の遮蔽ユニット（４）が設けられている、請求項１７または１８に記載の移相型の素子（１）。
【請求項２０】
前記第２の絶縁体（７）には、第２の遮蔽ユニット（５）が設けられている、請求項１８または１９に記載の移相型の素子（１）。
【請求項２１】
前記移相型の素子（１）は、ドリフトユニット（２２）を有する、請求項１ないし２０のいずれか１に記載の移相型の素子（１）。
【請求項２２】
前記移相型の素子（１）は、内部電位を有する少なくとも１つの区域（１０４，１０５）を具備する、請求項１ないし２１のいずれか１に記載の移相型の素子（１）。
【請求項２３】
少なくとも１つの第１の移相型の素子（１，７３，７４）と、少なくとも１つの第２の移相型の素子（１，７３，７４）とを有し、請求項１ないし２２のいずれか１に記載の前記第１の移相型の素子（１，７３，７４）と前記第２の移相型の素子（１，７３，７４）とが設けられているシステム。
【請求項２４】
前記システムは、光軸（７２）を有し、
前記第１の移相型の素子（１，７３，７４）と前記第２の移相型の素子（１，７３，７４）とは、前記光軸（７２）に沿って設けられており、
前記第２の移相型の素子（１，７４）は、前記第１の移相型の素子（１，７３）の後方に設けられている、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
後焦点面（３３，５１，６６）を有する少なくとも１つの対物レンズ（３０，５０，６５）と、
前記対物レンズ（３０，５０，６５）の前記後焦点面（３３，５１，６６）を回折中間像面（４０，５９，６９，ＺＳ）へ拡大して結像するための少なくとも１つの第１の回折レンズ（３４，６７）と、
前記回折中間像面（４０，６９）に設けられている少なくとも１つの第２の回折レンズ（４１，６９）と、
少なくとも１つの多極素子（３６，３７，４３，４６，４７，５６ないし５８，６１ないし６３，Ｑ１ないしＱ７）と、
請求項１ないし２２のいずれか１に記載の少なくとも１つの移相型の素子（１）と、を具備する粒子ビーム装置。
【請求項２６】
前記粒子ビーム装置は、光軸（３２，ｚ）を有し、前記対物レンズ（３０，５０，６５）から前記第２の回折レンズ（４１，６９）の方向に、前記少なくとも１つの多極素子（３６，３７，４３，４６，４７，５６ないし５８，６１ないし６３，Ｑ１ないしＱ７）が設けられている、請求項２５に記載の粒子ビーム装置。
【請求項２７】
前記粒子ビーム装置は、第１の多極素子（３６）と、第２の多極素子（３７）とを有し、
前記対物レンズ（３０）から前記第２の回折レンズ（４１）の方向に、前記第１の回折レンズ（３４）と、前記第１の多極素子（３６）と、前記第２の多極素子（３７）と、前記回折中間像面（４０）とが設けられている、請求項２６に記載の粒子ビーム装置。
【請求項２８】
前記粒子ビーム装置は、第３の多極素子（４６）と、第４の多極素子（４７）と、投影レンズ（４８）とを有し、前記第２の回折レンズ（４１）から前記投影レンズ（４８）の方向に、前記第３の多極素子（４６）と、前記第４の多極素子（４７）と、前記投影レンズ（４８）とが設けられている、請求項２７に記載の粒子ビーム装置。
【請求項２９】
第５の多極素子（４３）が、前記回折中間像面（４０）の区域に設けられている、請求項２８に記載の粒子ビーム装置。
【請求項３０】
前記第５の多極素子（４３）は、第１の副多極素子（４３ａ）および第２の副多極素子（４３ｂ）を有する、請求項２９に記載の粒子ビーム装置。
【請求項３１】
前記多極素子は、少なくとも１つの磁気的なまたは電気的な極を有する、請求項２５ないし３０に記載のいずれか１に記載の粒子ビーム装置。
【請求項３２】
前記多極素子（３６，３７，４３，４６，４７，５６ないし５８，６１ないし６３，Ｑ１ないしＱ７）またはこれらの多極素子（３６，３７，４３，４６，４７，５６ないし５８，６１ないし６３，Ｑ１ないしＱ７）のうちの少なくとも１が、四重極場を発生させる、請求項２５ないし３１のいずれか１に記載の粒子ビーム装置。
【請求項３３】
前記多極素子は、四極素子（３６，３７，４３，４６，４７，５６ないし５８，６１ないし６３，Ｑ１ないしＱ７）として形成されている、請求項３２に記載の粒子ビーム装置。
【請求項３４】
前記多極素子（３６，３７，４６，４７）に関連して、双極場を有する二重偏向システム（３８，３９，４４，４５）が設けられている、請求項２５ないし３３のいずれか１に記載の粒子ビーム装置。
【請求項３５】
前記粒子ビーム装置は、少なくとも６つの四極素子（５６，５７，５８，６１，６２，６３）を有し、これらの四極素子は、回折中間像面（５９）に対し逆対称的に励起可能であり、前記６つの四極素子（５６，５７，５８，６１，６２，６３）の各々および前記回折中間像面（５９）に、夫々八極子（６０）が重ね合わされている、請求項２５ないし３４のいずれか１に記載の粒子ビーム装置。
【請求項３６】
６つの四極素子（Ｑ１ないしＱ７）を含みかつ七つ組として形成された少なくとも１つの四極子と、七つ組としての四極子内で励起可能な少なくとも５つの八極子（Ｏ１ないしＯ７）とを具備し、前記四極素子（Ｑ１ないしＱ７）は、前記回折中間像面（ＺＳ）に対し対称的に励起可能である、請求項２５ないし３４のいずれか１に記載の粒子ビーム装置。
【請求項３７】
前記八極子（６０，Ｏ１ないしＯ７）のうちの少なくとも１が、電気的にまたは磁気的に形成されている、請求項３５または３６に記載の粒子ビーム装置。
【請求項３８】
前記粒子ビーム装置は、収差を補正するための補正器を有する、請求項２５ないし３７のいずれか１に記載の粒子ビーム装置。
【請求項３９】
前記粒子ビーム装置は、電子ビーム装置として、特に透過電子顕微鏡として形成されている、請求項２５ないし３８のいずれか１に記載の粒子ビーム装置。
【請求項４０】
後焦点面（３３）を有する少なくとも１つの対物レンズ（３０）と、
この対物レンズ（３０）の前記後焦点面（３３）を回折中間像面（４０）へ拡大して結像するための少なくとも１つの第１の回折レンズ（３４）と、
前記回折中間像面（４０）に設けられている少なくとも１つの第２の回折レンズ（４１）と、
少なくとも１つ移相型の素子（１）と、
四極素子として形成されている少なくとも１つの多極素子（３６，３７，４３，４６，４７）とを具備する粒子ビーム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子ビームの少なくとも一部分の位相をシフトさせるための移相型の素子（位相をシフトさせるための素子）およびこのような移相型の素子を有する粒子ビーム装置に関する。
【０００２】
既に以前から、光学顕微鏡では、位相コントラストによる生物的なサンプルの検査が知られている。光学顕微鏡の対物レンズの後焦点面に設けられているいわゆる位相リングによって、検査されるサンプルから由来しかつ回折されたおよび回折されない成分を含むビームが、ゼロ回折次数で、９０°（すなわちπ／２）だけ移相される。位相されたビームによる高い回折次数の干渉によって、コントラストに富んだ像（位相コントラストを有する像）が提供される。
【０００３】
このような方法の、電子顕微鏡、特に透過電子顕微鏡への適用は、長いこと不可能であった。しかし、まさしくこの分野では、位相コントラスト検査の適用は好都合である。何故ならば、生物的なサンプルが基本的には非常に薄く形成されており、通常、非常に軽い原子からなり、それ故に、実際に、入射する電子または電子波に対し透過性を有するからである。このようなサンプルは、位相に弱い物体とも呼ばれる。位相に弱い物体は、入射する電子波の振幅を変える代わりに、入射する電子波の位相を引き起こすだけである。より良い位相コントラストを得るためには、散乱されたおよび／または回折された電子と、散乱されないおよび／または回折されない電子との間の、９０°（すなわちπ／２）の追加の移相（位相のシフト）が必要である。
【０００４】
透過電子顕微鏡で位相コントラストを達成するための、幾つかの提案が既になされた。
【０００５】
一方では、対物レンズを有する透過電子顕微鏡（以下ＴＥＭという）で位相コントラストを、対物レンズの焦点ずらしおよび対物レンズの球面収差によって達成されることが、提案された。しかしながら、この場合に欠点であるのは、このような処置方法によって、空間周波数に依存する位相のみが達成され、それ故に、達成された位相コントラストも同様に空間周波数に依存することである。従って、非常に低い空間周波数を有する、検査されるサンプルは、非常に低いコントラストを有する。この関連は、位相コントラスト伝達関数（ＰＣＴＦまたはＣＴＦと略される）によって、詳述することが可能である（これに対しては、例えば、非特許文献１を参照せよ）。
【０００６】
他方では、散乱されたまたは散乱されない電子の標準化された移相をすべての空間周波数のために用いるいわゆるゼルニケ位相板を用いることが提案された。このような位相板は、例えば、小さな穴のあいた薄い炭素フィルムからなる。この炭素フィルムは、ＴＥＭの対レンズの、後焦点面に設けられる。散乱されない電子は、炭素フィルムの小穴を通過する。これに対し、散乱された電子は、炭素フィルム自体に当たって、炭素フィルムの、均質な等方性の電位（内部電位、クーロン・ポテンシャル）に基づき、９０°（すなわちπ／２）の移相を受けることが可能である。しかし、炭素フィルムが非常に速く汚れることが明らかになった。特に、小穴は、非常に速く塞がれる。更に、炭素フィルムが非常に速く帯電されることは、不都合である。
【０００７】
更に、移相のために、いわゆるヒルベルト位相板が用いられる。ヒルベルト位相板は、ゼルニケ位相板のように、同様に、薄い炭素フィルムから形成されていることが可能であり、半空間の移相を引き起こす。しかしながら、ヒルベルト位相板は、ゼルニケ位相板と同じ欠点を有する。
【０００８】
ＴＥＭの場合の移相の他の形態は、電子ビームが静電位に晒されてなるベルシュ位相板の使用によって、得られる。このようなベルシュ位相板の構造は、特許文献１から公知である。このベルシュ位相板は、リング電極および保持手段を有する。リング電極は、中心の開口部および外縁を有する環状のプレートからなる。保持手段は、互いに向かい合って設けられている２つの真っ直ぐなホルダによって形成されている。この公知のベルシュ位相板では、サンプルにおいて散乱されないおよび／または回折されない電子が、中心の開口部を通過する。これに対し、散乱されたおよび／または回折された電子は、環状のプレートの外側に延びている。中心の開口部には、静電界が形成されている。この静電界は、中心の開口部を通過する電子の移相を引き起こす。しかしながら、公知のベルシュ位相板は、特にホルダに基づいて粒子ビームの遮蔽が引き起こされるという欠点を有する。粒子ビームは、最早干渉には寄与することができず、それ故に、情報損失が生じる。
【０００９】
他のベルシュ位相板は、特許文献２から公知である。この公報は、開口部と、周囲の外縁とを有するプレートとして形成されている、リング電極を有する位相板に関する。更に、複数のホルダを有する保持手段が設けられている。これらのホルダは、リング電極の外縁に取着されており、ＴＥＭにリング電極を位置決めするために用いられる。この公知の位相板は、保持手段が非中心対称的に形成されており、如何なるホルダのためにも、プレートの、開口部の中央に対して向かい合っている外縁には、他のホルダが設けられていないことを特徴とする。公知の位相板は、ＴＥＭの対物レンズの、後焦点面に設けられている。位相板のホルダに基いて、対物レンズの後焦点面で、散乱された電子の部分領域（Teibereich）の遮蔽がなされる。遮蔽された部分領域に対し中心対称的である他の部分領域にある散乱された電子は、非中心対称敵な配置によって、影響を受けていない。対称関係に基いて、この位相板は、ホルダに基いた遮蔽によってまず失われた像情報の再構成を可能にする。しかし、更に、この公知の位相板では、散乱された電子の部分領域が遮蔽されること、および、従って、像情報が部分的に再構成されねばならないことが、欠点である。
【００１０】
特許文献３からは、同様に移相型の素子を有する電子顕微鏡が公知である。この移相型の素子は、中心の開口部を有し、環状に形成されており、従って、外周面に嵌め込まれていることが可能である。それ故に、自立のまたはほとんど自立の構造は不要である。
【背景技術】
【００１１】
【特許文献１】EP 782 170 A2
【特許文献２】WO 03/068399 A2
【特許文献３】DE 102 00 645 A1
【非特許文献１】Optimizing phase contrast in transmission electron microscopy with an electrostatic (Boersch) plate, E. Majorovits et al, Ultramicroscopy 107(2007)213-226
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従って、移相型の素子および移相型の素子を有する粒子ビーム装置を提供するという課題が、本発明の基礎になっている。移相型の素子および移相型の素子を有する粒子ビーム装置では、粒子ビームを遮蔽する構成部材が回避されるので、良好な情報内容が得られ、焦点はずしがゼロと同じであるとき（ガウスの焦点）、位相コントラストが実質的に空間周波数に依存しない。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この課題は、本発明により、請求項１および２夫々の特徴を有する移相型の素子によって解決される。本発明に係わる粒子ビーム装置は、請求項２７の特徴を有する。本発明の他の特徴は、他の請求項と、以下の記述と、図面とから明らかである。
【００１４】
本発明に係わる移相型の素子は、粒子ビームの少なくとも一部分の位相をシフトさせるために設けられている。この素子は、粒子ビームに作用する不均一な電位を発生させる少なくとも１つの手段を有する。その代わりにまたは追加的に、異方性の電位を発生させるための少なくとも１つの手段を設けることが提案されている。
【００１５】
特に、本発明に係わる移相型の素子を、電子ビーム装置、例えば透過電子顕微鏡に用いることが提案されている。適切な不均一のおよび／または異方性の電位の選択によって、移相は任意に調整可能である。良好な結像コントラストのためには、９０°（π／２）の移相が好ましい。しかしまた、他の移相も本発明では考慮される。従って、本発明は、物体によって散乱されない粒子が、物体によって散乱される粒子に対して、移相を受けること、を提案する。換言すれば、ゼロ回折次数を有する粒子ビームと、高い回折次数を有する回折された粒子ビームとの間で、相対移相がなされる。
【００１６】
本発明に係わる移相型の素子は、妨害的な保持手段を最早必要としないという利点を有する。従って、従来の技術とは異なって、本発明では、粒子ビームの一部分が遮蔽によって使用されないことはない。かくして、常に、物体からの良好な信号従ってまた良好な像情報が得られる。更に、不均一な電位の使用は、焦点はずしがゼロと同じであるとき（ガウスの焦点）、得られた位相コントラストが、空間周波数に依存しないことを保証する。
【００１７】
本発明に係わる移相型の素子の第1の実施の形態では、不均一な電位を発生させため手段が、不均一な電位を発生させるために形成されている。この手段は、容易に実現される。更に、この手段によって、特に、空間周波数に依存しない位相コントラストが達成可能である。その代わりに、不均一な電位を発生させための手段が、不均一な磁位を発生させるために形成されていることが提案される。この目的のために、例えば、少なくとも１つの永久磁石の使用が考えられる。前記のことは、適切な異方性の電位に該当する。
【００１８】
更に、移相型の素子が少なくとも１つの開口部を有し、この開口部が好ましくは貫通する開口部として、移相型の素子の材料によって形成されていることが提案されていることは好ましい。しかし、開口部が貫通状態に形成されている必要がないことを明確に指摘しておく。例えば、開口部が貫通状態に形成されていない、本発明の実施の形態も提案されている。例えば、薄いフィルムで閉じられている開口部が提案されている。開口部が、移相型の素子の面に対し垂直方向に非回転対称的に設けられていることは好ましい。その目的は、かくて、良好なかつ極めて局所化された不均一なおよび／または異方性の電位を発生させるためである。
【００１９】
他の実施の形態では、移相型の素子がまさしく１つの開口部を有することが提案されている。上記の少なくとも1つの開口部またはまさしく１つの開口部の中を、散乱されたおよび／または散乱されていない粒子ビーム（例えばＴＥＭ中の電子ビーム）が通過する。散乱されていない粒子ビーム（すなわちゼロ回折次数を有する粒子ビーム）が、高い回折次数を有する粒子ビームに対し、相対移相を受ける。相対移相された粒子ビームによる、高い回折次数を有する粒子ビームへの干渉により、高いコントラストの画像が提供される。
【００２０】
移相型の素子が、第１の軸に沿った第１の素子長さおよび第２の軸に沿った第２の素子長さを有し、第１の軸が、第２の軸に対し非平行に設けられていることが提案されていることは特に好ましい。移相型の素子の開口部は、この実施の形態では、第１の軸に沿ってのみならず第２の軸に沿っても延びている。
【００２１】
更に、本発明の実施の形態は、開口部が、第１の軸に沿った第１の開口部長さおよび第２の軸に沿った第２の開口部長さを有し、第１の開口部長さは、第２の開口部長さより大きいことを特徴とする。特に、第1の軸および第２の軸は、開口部が設けられてなる面（例えば移相型の素子の表面）を規定する。これらの開口部長さは、結像されるべきである回折像が、開口部を通過することができるように、選択されていることが可能である。この場合、特別な実施の形態では、第1の開口部長さは、好ましくは２０μｍないし２００μｍの範囲にあり、好ましくは４０μｍないし１８０μｍの間の範囲に、更に好ましくは５０μｍないし１５０μｍの間の範囲にある。第２の開口部長さは、好ましくは１μｍないし２０μｍの間の範囲に、より好ましくは２μｍないし５μｍの間の範囲にある。
【００２２】
第1の軸が第２の軸に対し垂直に設けられていることは好ましい。移相型の素子は第３の軸を有することは好ましい。この軸には、第1の軸に対し非平行におよび第２の軸に対し非平行に設けられており、好ましくは第1の軸のみならず第２の軸に対し垂直に設けられている。次に、開口部は第３の開口部長さを有し、この開口部長さは、第３の軸に沿って延びている。第３の開口部長さは、基本的には、移相型の素子の高さに対応している。この開口部長さは、基本的には、自由に選択可能であり、数μｍないし数ｍｍであることが可能である。
【００２３】
特に、開口部がスリット状に形成されていることが提案されている。この形状は、特に、矩形の形態の実施の形態を意味する。スリット状の実施の形態が矩形の形状に限定されておらず、考えられる如何なる形状も有することができる。この形状によって、スリット状の実施の形態が達成可能である。実際また、他の実施の形態では、追加的にまたはその代わりに、開口部が十字形に形成されていることも提案されている。
【００２４】
本発明に係わる移相型の素子の他の実施の形態では、移相型の素子は、多層に形成されている。この場合、移相型の素子が少なくとも１つの電極を有することが提案されていることは好ましい。しかしまた、２つ以上の電極が移相型の素子に設けられていてなる実施の形態も提案されている。電極は、好ましい実施の形態では、金から形成されている。更に、電極は、少なくとも１つの導体によって、制御ユニットに接続されている。その目的は、不均一なおよび／または異方性の電位を発生させるためである。
【００２５】
本発明の好ましい実施の形態では、電極が個々の電極セグメントからなるように、電極をセグメント化することが提案されている。これらの電極セグメントが個別に制御可能である。
【００２６】
個々の電極のセグメント化に加えてまたはその代わりに、本発明の他の実施の形態では、同様に好ましくは個々に制御可能である別個の第1の電極および別個の第２の電極を設けることが提案されている。
【００２７】
更に、電極が、第１の面および第２の面を有することが提案されていることは好ましい。電極の第１の面には、第１の絶縁体(絶縁層)が設けられていることが提案されていることは好ましい。追加的に、電極の第２の面には、第２の絶縁体を設けることが提案されていることは好ましい。第1のおよび／または第２の絶縁体が、Ａｌ２Ｏ３から形成されている。他の実施の形態では、第１の絶縁体には、第１の遮蔽ユニットが設けられていることが提案されている。これに追加して、第２の絶縁体には、第２の遮蔽ユニットが設けられている。第１の遮蔽ユニットおよび／または第２の遮蔽ユニットが金から形成されていることは好ましい。
【００２８】
前記１つの実施の形態または前記複数の実施の形態は、（例えばリソグラフィ法および／またはスパッタリング法によって）、容易に実現される。更に、これらの実施の形態は、外から容易に制御可能である。特に、不均一なまたは異方性の電位（例えば不均一な電位）を、所望の移相が得られるように、正確に制御することは可能である。
【００２９】
本発明の他の実施の形態では、移相型の素子はドリフトユニットを有する。例えば、移相型の素子の開口部をドリフトユニットとして形成し、あるいは、開口部にドリフトユニットを設けることが提案されている。ドリフトユニットの構造および機能は、以前から知られている。それ故に、これについては、詳しく立ち入らない。
【００３０】
本発明の他の実施の形態では、前記の移相型の素子が、追加的に、内部電極を有する少なくとも１つの区域を具備することが提案されている。従って、このことは、本発明に係わる移相型の素子と、既知の従来の技術との組合せである。
【００３１】
本発明は、少なくとも１つの第1の移相型の素子および少なくとも１つの第２の移相型の素子を有するシステムにも関する。第1の移相型の素子ならびに第２の移相型の素子は、上記複数の特徴の少なくとも１または特徴の組合せを有する。特に、システムが、第1の光軸を有すること、および第1の移相型の素子および第２の移相型の素子が光軸に沿って設けられていることが提案されていることは好都合である。この場合、第２の移相型の素子は、第1の移相型の素子の後方に設けられている。
【００３２】
本発明に係わるシステムは、特に、移相型の素子の開口部の十字形のデザインが用いられることが意図される場合に、好都合である。このデザインは、本発明に係わるシステムでは、或る優位偏光方位に整列された開口部（例えば、矩形のスリット）を夫々有する２つの直列接続された移相型の素子も、実現することができる。これらの移相型の素子は、移相の優位偏光方位が互いに直角に設けられているように、直列接続されている。かくして、粒子ビームが、実際に、２回の通過によって、矩形の開口部を通過する。
【００３３】
本発明は、後焦点面を有する少なくとも１つの対物レンズを備える粒子ビーム装置にも関する。更に、粒子ビーム装置には、対物レンズの後焦点面を回折中間像面に拡大して結像するための少なくとも１つの回折レンズが設けられている。実際また、回折中間像面に設けられている少なくとも１つの第２の回折レンズが設けられている。この場合、「回折中間像面で」（ここでおよび以下にもこういう）は、一方では、「まさしく回折中間像面に」を、他方では、「回折中間像面の付近に」を意味する。更に、本発明に係わる粒子ビーム装置は、少なくとも１つの多極素子および少なくとも１つの移相型の素子を有する。後者の素子は、複数の特徴の少なくとも１または特徴の組合せを有し、好ましくは、回折中間像面に設けられている。
【００３４】
本発明に係わる粒子ビーム装置は、既に上述した利点に加えて、対物レンズの、後焦点面すなわち回折面が、回折中間像面に拡大して結像されるという利点も有する。これに対応して、移相型の素子が、相応に拡大して結像されていることが可能である。それ故に、寸法に関しての要求があまり高くないので、移相型の素子は比較的容易に製造される。更に、第２の回折レンズが、回折中間像面にまたは中間画像面の区域に設けられており、それ故に、第２の回折レンズは、基本的には、ほぼ、対物レンズの物体面へ共役された像面の位置（Lage）にのみ影響を有する。
【００３５】
回折面の拡大された結像は、少なくとも１つの多極素子の故に、基本的には線状に描かれている。すなわち、アナモルフィックな結像である。この場合、回折面の拡大された結像は、２つの互いに直角に設けられた軸の方向で、異なった大きさである。これらの２つの軸に関する倍率は、アスペクトレシオと呼ばれる。アスペクトレシオは、移相型の素子の寸法に影響を与え、かつ寸法を定める。本発明にとっては、１：１０ないし１：１００の範囲にあるアスペクトレシオが好ましい。
【００３６】
本発明に係わる粒子ビーム装置の実施の形態では、粒子ビーム装置は光軸を有する。更に、対物レンズから第２の回折レンズの方向に見て、少なくとも１つの多極素子が設けられている。この多極素子は、上記のアナモルフィックな結像を形成するために用いる。第1の多極素子および第２の多極素子が設けられていることは好ましい。対物レンズから第２の回折レンズの方向に、第１の回折レンズと、第１の多極素子と、第２の多極素子と、回折中間像面とが設けられている。前記実施の形態によって、回折面の良好なアナモルフィックな結像が保証される。
【００３７】
他の実施の形態では、第３の多極素子と、第４の多極素子と、投影レンズとが、本発明に係わる粒子ビーム装置に設けられている。回折中間像面から投影レンズの方向に、第３の多極素子と、第４の多極素子と、投影レンズとが設けられている。粒子ビーム装置が回折中間像面の区域に第５の多極素子も有することは好ましい。第５の多極素子が、第１の副多極素子および第２の副多極素子に分割されていることは好ましい。多極素子の前記実施の形態は、アナモルフィックな結像が再度補整され、すなわち、元の状態に戻されることを保証する。更に、２つの副多極素子への分割は、特に組立の際には好都合である。何故ならば、移相型の素子は、回折中間像面の区域に設けられねばならず、分割によって、より良い操作が保証されるからである。
【００３８】
本発明の好ましい実施の形態では、多極素子または複数の多極素子のうちの少なくとも１は、少なくとも１つの磁気的なまたは電気的な極を有する。極の数に従って、アナモルフィックな結像のために必要である望ましい場が発生される。多極素子または複数の多極素子のうちの少なくとも１が、四重極場を有することは好ましい。特に、多極素子または複数の多極素子のうちの少なくとも１を四極素子として形成すること、が提案されている。
【００３９】
更に、各々の四極素子(多極素子)に双極場を重ね合わせることは好都合である。それ故に、２軸の二重偏向システムは、２つの隣接する四極素子によって形成される。
【００４０】
他の実施の形態では、粒子ビーム装置は、少なくとも６つの四極素子を有し、これらの四極素子は、回折中間像面に対し逆対称的に励起可能であり、各々の四極素子および回折中間像面には、夫々１つの八極子が重ね合わされている。四極素子および八極子のこのような実施の形態は、DE 42 04 512 A1から公知であるが、移相型の素子との関連では知られていない。この実施の形態は、一方では、回折面のアナモルフィックな結像を保証し、結像には、移相型の素子が設けられており、他方では、粒子ビーム装置の球面収差および色収差の補正を保証する。
【００４１】
本発明に係わる粒子ビーム装置の他の実施の形態では、粒子ビーム装置は、６つの四極素子を含みかつ七つ組として形成されている少なくとも１つの四極子と、七つ組としての四極子内で励起可能な少なくとも５つの八極子とを具備する。このような実施の形態は、DE 101 59 454 A1から公知であるが、移相型の素子との関連では知られていない。この実施の形態は、同様に、一方では、回折面のアナモルフィックな結像を保証し、他方では、粒子ビーム装置の球面収差および色収差の補正を保証する。
【００４２】
既に上述したように、好ましい実施の形態では、四極素子または複数の四極素子のうちの少なくとも１は、磁気的にまたは電気的に形成されている。実際また、複数の八極子のうちの少なくとも１が、電気的および／または磁気的に形成されていることが提案されている。
【００４３】
実際また、粒子ビーム装置の好ましい実施の形態は、粒子ビーム装置が、収差を補正するための補正器を有し、この補正器は、例えば、上記のように形成されていてもよいことを提案する。この場合、多極素子（特に、複数の四極素子からなる上記システム）が、粒子ビーム装置の放射方向に関して、補正器の前方または後方に設けられることが可能であることが提案されていることは好ましい。この実施の形態は、ガウスの焦点での結像の場合に、ゼロ位置を有しないコントラスト伝達が実現されることを保証する。この場合、位相コントラスト伝達関数の値は、値1(すなわち、９０°の位相の際に最適な位相コントラスト)と０．７０７（４５°）の間で変化する。
【００４４】
本発明に係わる粒子ビーム装置が、電子ビーム装置として、特にＴＥＭとして形成されていることは好ましい。
【００４５】
本発明は、後焦点面を有する少なくとも１つの対物レンズと、この対物レンズの後焦点面を回折中間像面へ拡大して結像するための少なくとも１つの第１の回折レンズとを有する粒子ビーム装置に関する。更に、回折中間像面にまたはこの中間画像面の区域に設けられている少なくとも１つの第２の回折レンズが設けられている。実際また、粒子ビーム装置には、少なくとも１つ移相型の素子と、四極素子として形成されている少なくとも１つの多極素子とが設けられている。移相型の素子が、上記複数の特徴の少なくとも１または特徴の組合せを有することは好ましい。しかし、素子は、これらの特徴に限定されていない。この粒子ビーム装置でも、回折面の結像がなされる。それ故に、移相型の素子は、幾何学的に拡大して構成されていることが可能である。このことは、一方では、移相型の素子の容易な製造を、他方では、移相型の素子の、従来の技術から知られている構成要素（例えば、保持バー）による、粒子ビームの部分の不使用の減少を保証する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、実施の形態に基づいて、本発明を詳述する。本発明は、不均一なおよび／または異方性の電位、特に、不均一な電位によって、所望の移相（位相のシフト）が、単純な幾何学的なデザインをもって達成可能であるという認識を前提としている。図１は、位相板の形態をとる移相型の素子１の第１の実施の形態の平面図を示す。この移相板により、不均一な電位および／または異方性の電位が発生される。この移相型の素子１は、粒子ビーム装置の光軸が、シート面に対して垂直方向であるｚ方向に延びているように、粒子ビーム装置の（例えばＴＥＭの形態をとる電子ビーム装置の光路に設けられている。
【００４７】
移相型の素子１は、ｙ方向に第１の長さＥ１およびｘ方向に第２の長さＥ２を有する。この実施の形態では、基本的には、位相板が矩形に形成されている。本発明が位相板の矩形のデザインに限定されていないことは、明確に指摘しなければならない。むしろ、位相板の形状は、考えられる如何なる形を有することが可能である。例えば、形状が丸く形成されていてもよい。
【００４８】
移相型の素子１は、ほぼ中央に、スリット２の形態をとる、矩形の貫通している開口部を有する。このスリット２は、ｙ方向に第１の辺Ｏ１およびｘ方向に第２の辺Ｏ２を有する。辺Ｏ１は、ここに図示した実施の形態では、約６０μｍである。辺Ｏ２は約２μｍないし３μｍである。
【００４９】
図２は、図１に示された線Ａ-Ａに沿った、移相型の素子１の断面図を略示する。多層に形成された移相型の素子１は、第３の長さＥ３を、ｚ方向に有する。ｚ方向に沿って、スリット２が完全に延びている。移相型の素子１は、更に、真ん中の電極３を有する。この電極は、金から形成されており、第１の面３ａおよび第２の面３ｂを有する。第１の面３ａには、第１の絶縁層６が設けられている。更に、第２の面３ｂには、第２の絶縁層７が設けられている。絶縁層６のみならず絶縁層７も、Ａｌ２Ｏ３から形成されている。これら絶縁層６および７は、夫々、同様に、遮蔽層４および５を有する。遮蔽層４のみならず遮蔽層５も金から形成されており、周囲の電位に接続されている。例えば、遮蔽層は接地されている。
【００５０】
図１でｚ方向に延びている軸には、図２では、参照符号８が付されている。軸はスリット２を通って延びている。真ん中の電極３は、スリット２で不均一な電位が存するように、電子ユニット（制御ユニット、図示しない）によって制御可能である。散乱されたまたは散乱されない粒子ビーム（例えばＴＥＭでは電子ビーム）が、スリット２を通る。この場合、散乱されない粒子ビーム（すなわちゼロ回折次数を有する粒子ビーム）が、高い回折次数を有する粒子ビームに対し、相対移相を受ける。移相された粒子ビームによる、より高い回折次数を有する粒子ビームへの干渉によって、高いコントラストの画像が提供される。
【００５１】
図３は、図１に示す線Ｂ-Ｂに沿った断面を示す。真ん中の電極３は、同様に、２つの個々に制御可能な電極９および１０を有する。これらの電極は、絶縁層６および絶縁層７によって囲繞されている。更に、２つの電極９および１０は、絶縁層１１によって、分離されている。この実施の形態でも、絶縁層６，７および１１は、Ａｌ２Ｏ３から形成されている。絶縁層６および７には、夫々、同様に、遮蔽層４および５が設けられている。遮蔽層は金から形成されており、周囲の電位に接続され（例えば接地）されている。
【００５２】
電子ユニット（制御ユニット、図示しない）によって、電極９では、第１の電位（−ＵＢ）が発生され、他方、電極１０では、第２の電位（ＵＢ）が発生される。電位の推移は図５ｂに示されている。見て取れるように、スリット２を通過する回折しない粒子ビームは、高い回折次数を有しかつスリット２を通過する回折された粒子ビームに対し、１８０°（つまりπ）の相対移相を受ける。図３に示した実施の形態は、ヒルベルトに基づく移相に用いられ、従って、ヒルベルト位相板として形成されている。
【００５３】
図４は、位相板の形態をとる、本発明に係わる、多層の、移相型の素子１の他の実施の形態を示す。前述の実施の形態の場合のように、同一の参照符号は、同一の要素に対して用いられる。この移相型の素子１は、平面図で、図１および図２に示した実施の形態と同一の構造を有する。従って、この素子もスリット２を有する。しかし、線Ｂ-Ｂに沿った断面図で、他の実施の形態が観察されるとき、図３に示した実施の形態に対し幾らか異なった構造が認められる。図４に示す実施の形態では、電極３は、金で形成された３つの電極１２，１３および１４から形成されていてもよい。これらの電極は、Ａｌ２Ｏ３からなる絶縁層１５および１６によって、互いに分離されている。この代わりに、絶縁層が真空によって形成されていてもよい。電極１２ないし１４の両側には、Ａｌ２Ｏ３から形成された他の絶縁層６および７が設けられている。これらの絶縁層は、同様に、金から形成されかつ周囲の電位に接続（例えば接地）されている遮蔽層４および５を有する。
【００５４】
電子ユニット（制御ユニット、図示しない）によって、再度、複数の電位が、以下のように、すなわち、電極１２および１４の各々には電位（ＵＢ）が接続され、他方、電極１３には電位（Ｕ０）が接続されているように、発生される。電位の推移は図５ｂに示されている。見て取れるように、スリット２を通過する回折されない粒子ビームは、高い回折次数を有しかつスリット２を通過する回折された粒子ビームに対し、９０°（つまりπ／２）の相対移相を受ける。図４に示した実施の形態は、ゼルニケに基づく移相に用いられ、従って、ゼルニケ位相板として形成されている。
【００５５】
図６は、図１，２，３および４に示す移相型の素子１の実施の形態および制御ユニット１０３を示す。制御ユニットは、ライン１０１および１０２によって、移相型の素子１に接続されている。制御ユニット１０３によって、上記の複数の電極が、個々に、所望の電位を発生させるために制御可能である。
【００５６】
図７および８は、本発明に係わる移相型の素子１において実現される、複数の電極の他の実施の形態を示す。図７は、中央の電極１３と、絶縁層によってこの電極から間隔をあけた２つの電極１２および１４とを示す。２つの電極は、夫々、セグメント化されている。例えば、電極１２は、互いに絶縁された複数のセグメント１２ａないし１２ｈを有し、電極１４は、互いに絶縁された複数のセグメント１４ａないし１４ｈを有する。各々のセグメントは、個々に制御可能である。各々のセグメントは、基本的には、図６に示す制御ユニット１０３に接続されている。
【００５７】
図８は電極の他の実施の形態を示す。この実施の形態では、電極１２および１４は櫛状に配置されている。
【００５８】
図９は、円形の開口部１７を有する、発明に係わる移相型の素子１の、他の実施の形態を示す。
【００５９】
図１０は、移相型の素子１の他の実施の形態を示す。この素子は、２つの矩形のスリット１８および１９を有する。これらのスリットは、互いに直角となるように配置されている。従って、２つのスリット１８および１９は、十字を形成している。十字の中心２０には、回折されない粒子ビームが通過する。この移相型の素子１の多層の構造は、基本的には、図３または４に示した構造に対応する。この実施の形態も、不均一な電位の提供を保証する。それ故に、回折されない粒子ビームが、高い回折次数を有する粒子ビームに対し、相対移相を強く受ける。十字形のデザインにより、十字形の位相コントラストが形成される。
【００６０】
図１２ａは、十字形に配置された２つのスリット１８および１９を有する位相板１の他の実施の形態を示す。プラスの電位に接続されている電極３（中間の電極）のみが示されている。光軸にゼロ電位を発生させるためには、４つの内側の四分区間が、夫々、アースに接続されており、あるいは、これらの四分区間に、僅かにマイナスの電圧が加えられている。スリット１８および１９には、夫々、π／２の相対移相のための電位が発生される。
【００６１】
図１２ｂは、十字形に設けられたスリット１８および１９を有する位相板の他の実施の形態を示す。この実施の形態では、電極１０４および１０５がプラスの電位に接続されているのに対し、電極１０６および１０７はマイナスの電位に接続されている。スリット１８および１９には、同様に、相対移相のための電位が発生される。Ｘ断面における電位が、−π／２の相対移相を行なうのに対し、Ｙ断面における電位は、π／２の相対移相を行なう。Ｘの断面における電位が遠方区域でマイナスであり、Ｙの断面において遠方区域でプラスであるので、光軸上に、電位のゼロ軸交差（Nulldurchgang）が達成される。
【００６２】
不均一な電位の良好な発生および十分に良好な移相の保証は、図１１に略示されている実施の形態によっても、与えられる。この実施の形態では、夫々スリット状の開口部１８および１９を有し、かつ位相板の形態をとる２つの移相型の素子１が用いられる。２つの移相型の素子１が、粒子ビーム装置（例えばＴＥＭ）内で、直列接続されており、２つの移相型の素子１の間には、四極型レンズ２１が設けられている。２つの移相型の素子１は、２つのスリット状の開口部１８および１９が互いに垂直に設けられているように、相対して設けられている。２つの移相型の素子１は、不均一な電位を、以下のように、すなわち、粒子ビームが開口部１８および１９の中を通過した後に、粒子ビームの回折されない成分が、粒子ビームの回折された成分に対し移相を受け、２つの移相型の素子１の直列接続によって、同様に、十字形の位相コントラストが発生されるように、用いる。
【００６３】
図１３は、位相板の形態をとる移相型の素子１の他の実施の形態を示す。図１３は、移相型の素子１の半体の略図である。この半体は、同様に、十字形に設けられたスリット状の開口部１８および１９を有する。開口部１８には、電極が設けられている。この電極は、向かい合う電極（図示せず)と共に、ドリフトユニット２２を形成する。ドリフトユニットは、真空またはＡｌ２Ｏ３からなる絶縁層によって囲繞されている。ドリフトユニット２２は、不均一な電位の提供のために形成されており、従って、同様に、回折された粒子ビームが、回折されない粒子ビームに対し相対移相を受けることを引き起こす。
【００６４】
図１４は、ＴＥＭの上部を示す。ＴＥＭの下部は、以下に詳述する。ＴＥＭは、熱形の電界放出源の形態をとる電子銃２３を有する。しかしながら、他の電子銃も全く使用可能である。ＴＥＭの光軸３２に沿って、電子銃２３の後方に、抽出電極２４が設けられている。抽出電極の電位によって、電子銃２３から電子が吸引される。更に、電子銃により発生された電子ビームを集束するために電極２５が設けられており、加速させるために少なくとも１つの他の電極２６が設けられている。電極２６に基づいて、電子銃２３から出る電子が、電子電位によって、所望のかつ調整可能なエネルギへ加速される。このような構造は、既に、以前から知られており、従って、ここでは詳述しない。
【００６５】
光軸３２上の更なるコースでは、３つの磁気レンズ２７ないし２９を有する多段のコンデンサが設けられている。このコンデンサには、対物レンズ３０が続いている。対物レンズ３０には、物体面３１が設けられている。物体面には、検査されるサンプルを、サンプル・マニュプレータによって配置することができる。電子銃の焦点が、対物レンズ３０の後焦点面へ合わせられる。
【００６６】
図１５ａおよび１５ｂは、ＴＥＭの下部を示す。ＴＥＭは、多極システムを有しかつ回折面にアナモルフィックに結像するためのシステムを具備する。この場合、図１５ａは、Ｘ断面（すなわちＸ軸に沿った断面）を示し、図１５ｂはＹ断面（すなわちＹ軸に沿った断面）を示す。図１４に示した対物レンズ３０には、ＴＥＭの光軸３２に沿って、第１の回折レンズ３４が続いている。回折レンズに続いて、第１の四極素子（四極子）３６および第２の四極素子３７が設けられている。調整の目的のために、四極素子３６に関連して偏向システム３８が設けられており、四極素子３７に関連して偏向システム３８が設けられている。２つの偏向システム３８および３９は、双極場を有する。回折中間像面４０には、第２の回折レンズ４１が設けられている。第２の回折レンズ４１の主面は、回折中間像面４０に対応する。第２の回折レンズ４１の主面には、移相型の素子１も設けられている。この素子は、ここに図示した実施の形態では、既に上述された複数の移相型の素子１のうちの１である。例えば、素子は、図１，２および３に示した移相型の素子１である。第２の回折レンズ４１の主面の区域には、四極素子４３も設けられている。光軸３２の更なるコースでは、複数の他の四極素子が設けられている。例えば、第２の回折レンズ４１には、四極素子４６および四極素子４７が続く。２つの四極素子４６および４７に関連して、夫々偏向システム４４および４５が設けられている。偏向システムは、同様に、夫々、双極場を有する。四極素子４７には、次に、光軸３２に沿って、対物レンズ４８が続く。
【００６７】
以下、図１４，１５ａおよび１５ｂに示したＴＥＭの機能方法を詳述する。ここに示したＴＥＭで形成されるアナモルフィックな結像は、複数の多極装置によって生起される。これらの多極装置は、４つの基本的な経路によって描くことができる。すなわち、これらの経路は、経路ｘα，ｙβ，ｘγおよびｙδである。Ｘ断面における光軸３２上の結像面（すなわち物体面３１）で始まる基本的な経路すなわち結像ビームには、ｘαが付される。対応のＹ断面には、ｙβが付される。対物レンズ３０の後焦点面に対応する回折面３３で所定の角度で始まる基本的な経路（電場ビーム（Feldstrahlen）には、Ｘ断面でｘγが付され、Ｙ断面でｙδ付される。これらの経路は、変換法則（Wechselsatz）の式を満たす。
【００６８】
ｘ'α・ｘγ-ｘα・ｘ'γ=１
ｙ'β・ｙδ-ｙβ・ｙ'δ=１
ただし、ダッシュの付いた変数は、夫々、経路の導関数（勾配）を表わしている。変換法則は、既に、以前から知られているので、変換法則については、詳しく立ち入らない。
【００６９】
検査される物体が対物レンズ３０の焦点に位置している。それ故に、結像ビームの平行の束が対物レンズ３０から出て行く。第１の回折レンズ３４によって、中間像３５へ、結像ビームの束が集束される。第１の回折レンズ３４の、前方の（物体側の）焦点面は、対物レンズ３０の焦点面すなわち回折面３３に位置している。それ故に、電場ビームは、第１の回折レンズ３４から平行に出ていく。四極素子３６は、四極素子が結像ビームに影響を与えないように、中間像３５の区域に設けられている。しかしながら、第１の四極素子３６によって、電場ビームが集束され（ｘγ）、あるいは、拡散される（ｙδ）。他の四極素子３７との関連で、回折面３３の、焦点が合わされたスチグマチックな像が存する。結像ビームは、四極素子３６によって影響を受けないが、四極素子３７によって影響を受ける。というのは、結像ビームは、或る方向（すなわちｙβ）へ拡散され、この方向に垂直な方向（ｘα）へ集束されるからである。かくして、対称面である回折中間像面４０には、回折面３３の回折像が、種々の倍率で、２つの像断面ＸおよびＹに存する。従って、アナモルフィックな（すなわち線状に表わされた）回折像が得られる。
【００７０】
ｘγ（ＺＳ）=ｙδ（ＺＳ）=０
（ただし、ＺＳは回折中間像面４０に対応する）という、焦点が合わされた回折像のための条件をもって、複数の経路およびこれらの経路の勾配が、以下の式を満たさねばならない。
【００７１】
ｘα（ＺＳ）・ｘ'γ（ＺＳ）=-１
ｙβ（ＺＳ）・ｙ'δ（ＺＳ）=-１
回折中間像面４０（ＺＳ）におけるｙβおよびｘαの比率は、ここに示した実施の形態では１：１０ないし１：１００の範囲にあるアスペクトレシオである。アスペクトレシオは、スリット２を有しかつ矩形に形成されている移相型の素子１の寸法を定める。この場合、スリット２の寸法は、後焦点面３３の回折像が少なくとも部分的にまたは全体的にスリット２を通って案内されるように、選択されている。換言すれば、ゼロ次数を有する散乱されないおよび／または回折されない粒子ビームが、高い回折次数を有する散乱されたおよび／または回折された粒子ビームと共に、スリット２を通って案内される。
【００７２】
移相型の素子１と、アナモルフィックな結像との組合せの使用は、邪魔になる保持手段が移相型の素子１のために最早必要ないという利点を有する。従って、本発明では、従来の技術と異なり、粒子ビームの部分が遮蔽によって使用されなくはならない。かくして、良好な信号従ってまた良好な像情報が得られる。更に、不均一な電位の使用は、得られた位相コントラストが空間周波数に依存していないことを保証する。
【００７３】
ＴＥＭの光路の更なるコースでは、アナモルフィックな結像が再度補整される。この目的のために、四極素子４３，４６および４７が用いられる。第２の回折レンズ４１および四極素子４３，４４および４５は、結像ビームｘαおよびｙβに影響を及ぼす。それ故に、結像ビームは、アナモルフィックな回折面に対し像鏡面対称的に延びている。しかしながら、対称面で集束されている電場ビームは、対称面によっては影響を受けない。これに対し、電界ビームｘγおよびｙδは、移相型の素子１の面に対し逆対称的に延びている。対称特性があるので、回折中間像面４０の下方に設けられた四極素子４６および４７が、光路の歪像形成を補整する。これらの四極素子には、偏向システム４４および４５によって、双極場が重ね合わされている。
【００７４】
図１，２および３に示す実施の形態を有する移相型の素子１の代わりに、十字形の開口部（例えば図１０）を有する移相型の素子１を、回折中間像面４０に設けられることができる。複数の四極素子の適切な接続によって、回折面３３のアナモルフィックな結像を９０°回転することができる。かくして、移相型の素子に形成されたギャップに垂直に延びている回折された粒子ビームも、以下に、位相の中で移すことができる。
【００７５】
図１６ａおよび１６ｂは、ＴＥＭの、図１５ａおよび１５ｂに対しほぼ同一の下部を示す。しかしながら、前者の図のＴＥＭは、後者の図とは異なり、回折中間像面４０の区域に、多極子素子４３ａの形態の副多極素子および多極子素子４３ｂの形態の副多極素子を有する。図１５ａおよび１５ｂに示した四極素子４３の、２つの四極素子４３ａおよび４３ｂへの分割は、組立の理由から好都合である。何故ならば、このことによって、移相型の素子１をマニプレータによってＴＥＭの光路に設けることが容易化されるからである。四極素子４３ａおよび４３ｂの機能を以下に説明する。
【００７６】
四極素子４３ａは、結像ビームｙβが容易に集束され、結像ビームｘαが容易に拡散されることを引き起こす。それ故に、これらの結像ビームは、中間像３５に位置している共通の仮想の結像面を有する。この結像面は、第２の回折レンズ４１によって、中間像面４９に結像される。四極素子４３ｂは，四極素子４３ａに類似して作用し、結像ビームの適切な集束または拡散を引き起こす。
【００７７】
図１７は、ＴＥＭの結像システムの他の実施の形態を示す。この実施の形態は、基本的には、３つの物事、すなわち、移相型の素子の使用と、回折面のアナモルフィックな結像と、色補正および誤り補正を互いに結びつける。
【００７８】
対物レンズに、従ってまた物体面に、この実施の形態では、図１７で参照符号５０が付されている。これに対し、対物レンズ５０の、後焦点面すなわち回折面には、参照符号５１が付されている。更に、光路には、ＴＥＭの、ｚ方向に整列された光軸に沿って、四極子および八極子の形態の多数の多極素子が設けられている。図１７は、基本的に、光軸ｚに沿って設けられた四極子詳しくは四重極場Ｑ１ないしＱ７のコースおよび強さを示す。四極子Ｑ１ないしＱ７は、真ん中の対称面ＺＳに対し対称的に設けられている。この対称面は、同時に、回折中間像面であり、対称面には、移相型の素子５４が設けられている。移相型の素子５４は、図１，２および３に示す構造を有する。
【００７９】
この場合、対称面ＺＳは、四重極場に関してのみならず基本的な経路に関しても、対称面である。四極子Ｑ１ないしＱ７は、電気的および磁気的に形成されており、互いに静電的および磁気的な四重極場の重なり合いからなる。結像経路５２、すなわち物体面５０で所定の角度で始まり、ｘαおよびｙβが付されている経路は、対称軸ＺＳに対し対称的に延びている。電場の経路５３、すなわち回折面５１で所定の角度で始まり、ｘγおよびｙδが付されている経路は、対称軸ＺＳに対して逆対称に延びている。対称面ＺＳには、後方の回折面５１は、図１５ａ，１５ｂおよび１６ａ，１６ｂに示す実施の形態に関して基本的に既に述べたように、アナモルフィックに、すなわち、線状に表わされた状態で結像されている。
【００８０】
更に、図１７に示す実施の形態は、５つの八極子Ｏ１ないしＯ５を有する。八極子Ｏ１ないしＯ５は、対応の矢印を特徴とする。光軸ｚに沿った個々の八極子Ｏ１ないしＯ５の位置は、基本的な経路のコースに関して、対物レンズの球面収差の成分が補正されるように、選択されている。八極子対は、第１の四極子Ｑ１の前方のおよび最後の四極子Ｑ７の後方の区域でのように、ビームが著しい回転対称を有してなる箇所に、設けられている。他の八極子対Ｏ２，Ｏ３およびＯ４は、アスティグマチックな中間像の区域に、すなわち、基本的な経路のゼロ通過点に設けられている。何故ならば、このことによって、誤り補正の分離が保証されているからである。対称面ＺＳにおける八極子Ｏ３の代わりに、２つの八極子Ｏ６およびＯ７が、夫々、第３のおよび第５の八極子に重ね合わされている。
【００８１】
図１７に示した実施の形態が、３つの重要な観点、すなわち、移相型の素子５４の使用と、回折面のアナモルフィックな結像と、多極システムによる色補正および誤り補正とを結びつけることは好都合である。従って、この実施の形態は、既に上述した利点および作用方法に加えて、色補正および誤り補正機能を有する。しかしながら、この補正は省略することができる。それ故に、前記多極システムは、アナモルフィックな結像のためにのみ用いられる。この実施の形態では、アスペクトレシオが特に良好に調整される。
【００８２】
移相型の素子の使用と、ＴＥＭの対物レンズの回折面のアナモルフィックな結像と、色補正および誤り補正とを有する、ＴＥＭの他の実施の形態は、図１８に略示されている。ＴＥＭの光軸には、同様に、参照符号ｚが付されている。ｘ方向およびｙ方向における、互いに直角に延びている２つの断面が、垂直に交わって投影されている。
【００８３】
参照符号ｘαおよびｙβが、夫々、物体点の軸から出ている軸方向のビーム５５のｘ成分およびｙ成分が付されており、他の基本的な経路にも、同様に、参照符号ｘγおよびｙδが付されている。２つの成分は、第１の四極子５６では、異なって偏向される。この場合、アスティグマチックな中間像が存する。Ｘ断面で延びている経路はゼロになり、従って、光軸ｚと交差する。この箇所には、他の四極子５７が設けられている。この四極子は、その位置の故に、ｙβ成分のみに影響を及ぼし、ｘα成分に影響を及ぼさない。他の四極子５８は、ｙβ成分が光軸ｚと交差してなる箇所に最も近くにある。そのとき、この箇所には、反転の形態のｘα成分の影響のみが生じる。
【００８４】
更に、対称面５９に対称的に設けられている八極子６０が設けられている。更に、図示されていない複数の他の八極子も設けられている。
【００８５】
図示された実施の形態は、多極子の配置に関して、対称的な構造を有する。この構造は、対称面５９によって保証されている。しかしながら、四極子６１ないし６３は、四極子５６ないし５８に対し、逆の極性を有する。ビーム路が逆対称的であるにもかかわらず、ここでも、矩形の位相板が設けられる。
【００８６】
上記のように、軸外のビーム６４は、同様に、２つの成分すなわちｘγ成分およびｙδ成分を有する。これらの成分は、同様に、第１の四極子５６によって分割され、かつ四極子５７によって偏向される。
【００８７】
この実施の形態でも、移相型の素子５４は、図１，２および３に示すように設けられている。この素子を、２つの異なった箇所に設けることもできる。ここでも、対物レンズの、後焦点面すなわち回折面が、対称面５９にアナモルフィックに結像される。それ故に、既に上述したように、同様の利点が達成される。移相型の素子５４を四極子６１の区域に設けることも、特に好都合である。ここでは、かなり大きなアスペクトレシオが生じる。ｘγ成分は、軸ｚ（移相方向に対し垂直）からかなり遠方に延びているが、矩形に構成された開口部を有する移相型の素子５４を通って、強くアスティグマチックな回折されていない粒子ビーム（ゼロビーム）が通過されて、移相を受けることはない。しかしながら、高い回折次数を有する回折された粒子ビームは移相を受ける。
【００８８】
図１９は、ＴＥＭの下部の他の実施の形態の略図を示す。例えば、ＴＥＭの光軸７２に沿って、対物レンズ６５が設けられている。この対物レンズは、後焦点面すなわち回折面６６を有する。後焦点面すなわち回折面６６には、図１，２及び３に示すように構成されている第１の移相型の素子７３が設けられている。更に、光軸７２に沿った、ＴＥＭの光路には、第１の回折レンズ６７が設けられている。回折レンズには、ＴＥＭの光路には、更に、四極素子６８が続いている。第１の回折レンズは、像面を有する。この像面は、一方では、回折中間像面であり、他方では、対物レンズ６５の回折面６６への共役面である。回折中間像面には、第２の回折レンズ６９の主面が設けられている。この回折中間像面には、第２の位相型の素子７４が設けられている。この素子は、同様に、図１，２及び３の実施の形態に示すように構成されている。第２の回折レンズ６９の後方には、第２の四極素子が設けられており、四極素子には、投影レンズ７１が続いている。この実施の形態でも、第１の回折レンズ６７によって、対物レンズ６５の後焦点面６６の拡大された結像が、回折中間像面６９に提供される。それ故に、ここでも、既に上述した利点が達成される。
【００８９】
ここでは、図１４ないし１９に示した実施の形態が、移相型の素子の、図１，２および３に示した実施の形態の使用に限定されないことを、明確に指摘しておく。むしろ、移相のための不均一なまたは異方性の電位を発生させることができる如何なる移相型の素子も用いられる。
【００９０】
図２０は、本発明に係わる移相型の素子１と、２つの側方に設けられた接着フィルム１０４及び１０５との組合せを示す。この実施の形態は、従来の技術を、本発明に係わる移相型の素子１と組み合わせる。
【００９１】
ＴＥＭすなわち透過電子顕微鏡を参照して、本発明を例として説明する。しかし、本発明が透過電子顕微鏡に限定されないことを、明確に指摘しておく。むしろ、本発明は、移相型の素子の使用が望ましい如何なる粒子ビーム装置、例えば透過電子顕微鏡にも、用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】位相板の形態の移相型の素子の平面図を示す。
【図２】図１に示す線Ａ-Ａに沿った、第１の移相型の素子の断面図を示す。
【図３】図１に示す線Ｂ-Ｂに沿った、第１の移相型の素子の断面図を示す。
【図４】図１に示す平面図を有する第２の移相型の素子の断面図を示す。線Ｂ-Ｂに沿って切断がなされる。
【図５ａ】移相のための不均一な電位の分布の略図を示す。
【図５ｂ】移相のための不均一な電位の他の分布の略図を示す。
【図６】移相型の素子に接続されている制御ユニットの略図を示す。
【図７】セグメント化された電極の略図を示す。
【図８】電極の櫛状の配列の略図を示す。
【図９】他の移相型の素子の平面図を示す。
【図１０】十字形の開口部を有する他の移相型の素子の平面図を示す。
【図１１】２つの移相型の素子からなるシステムの略図を示す。
【図１２ａ】十字形の開口部を有する移相型の素子の略図を示す。
【図１２ｂ】十字形の開口部を有する他の移相型の素子の略図を示す。
【図１３】ドリフトユニットの構造の他の移相型の素子の略図を示す。
【図１４】ＴＥＭの上部の略図を示す。
【図１５ａ】移相型の素子を有するＴＥＭの下部のＸ断面の略図を示す。
【図１５ｂ】移相型の素子を有するＴＥＭの下部のＹ断面の略図を示す。
【図１６ａ】移相型の素子を有する、図１５ａに対し変形されたＴＥＭの、その下部の略図を示す。
【図１６ｂ】移相型の素子を有する、図１５ｂに対し変形されたＴＥＭの、その下部の略図を示す
【図１７】複数の多極素子を有するＴＥＭの下部におけるビーム路の略図を示す。
【図１８】複数の多極素子を有する他のＴＥＭの下部におけるビーム路の略図を示す。
【図１９】２つの移相型の素子を有するＴＥＭの下部の略図を示す。
【図２０】炭素フィルムを有する移相型の素子の略図を示す。
【符号の説明】
【００９３】
１  移相型の素子
２  スリット、電位発生手段、開口部
３  中央の電極
３ａ  第１の面
３ｂ  第２の面
４  遮蔽層
５  遮蔽層
６  絶縁層（絶縁体
７  絶縁層
８  軸
９  電極
１０  電極
１１  絶縁層
１２  電極
１２ａないし１２ｈ  電極
１３  電極
１４  電極
１４ａないし１４ｈ  電極
１５  絶縁層
１６  絶縁層
１７  開口部、電位発生手段
１８  スリット、電位発生手段、開口部
１９  スリット、電位発生手段、開口部
２０  ゼロ次数のビーム
２１  四極子光学系、四極型レンズ
２２  ドリフトユニット
２３  電子銃
２４  抽出電極
２５  電極
２６  電極
２７  磁気レンズ（コンデンサ）
２８  磁気レンズ（コンデンサ）
２９  磁気レンズ（コンデンサ）
３０  対物レンズ
３１  物体面
３２  光軸
３３  回折面、焦点面
３４  回折レンズ
３５  中間像
３６  四極素子、多極素子
３７  四極素子、多極素子
３８  二重偏向ユニット、二重偏向システム
３９  二重偏向ユニット、二重偏向システム
４０  中間面
４１  第２の回折レンズ
４２  アナモルフィックな回折像
４３  四極素子、多極素子
４４  二重偏向ユニット、二重偏向システム
４５  二重偏向ユニット、二重偏向システム
４６  四極素子、多極素子
４７  四極素子、多極素子
４８  対物レンズ
４９  中間像
５０  対物レンズ
５１  回折面、焦点面
５２  ビーム
５３  ビーム
５４  移相型の素子
５５  軸方向ビーム
５６  四極素子、多極素子
５７  四極素子、多極素子
５８  四極素子、多極素子
５９  対称面、回折中間像面
６０  八極子
６１  四極素子、四極子、多極素子
６２  四極素子、四極子、多極素子
６３  四極素子、四極子、多極素子
６４  軸外のビーム
６５  対物レンズ
６６  回折面、焦点面
６７  回折面
６８  四極素子
６９  回折中間像面
７０  四極素子
７１  投影レンズ  
７２  光軸
７３  移相型の素子
７４  移相型の素子
１０１  ライン
１０２  ライン
１０３  制御ユニット
１０４  炭素フィルム
１０５  炭素フィルム
Ｚ１  第１の中間像
ＺＳ  アナモルフィックな回折像を有する対称面
Ｑ１ないしＱ７  四極素子、多極素子
Ｏ１ないしＯ６  八極素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２ａ】
0005388163.tif 000014
【図１２ｂ】
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【図１３】
0005388163.tif 000016
【図１４】
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【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【図１６ａ】
0005388163.tif 000020
【図１６ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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