(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビーム通路を囲むようにほぼコニカル形状に形成された磁極、この磁極の内部にコイルが巻かれた絶縁体、及び、この絶縁体の内側に隙間を介して設けられ、その内側に静電レンズ体を有する絶縁ケースを備えた電磁界重畳型レンズにおいて、前記磁極は光軸方向に２分割されており、その内、先端側の部分に、光軸に直角に交わる方向に向かう雌ねじを少なくとも３つ切り、該各雌ねじ内で雄ねじを回転させることにより前記絶縁ケースを光軸に直角に交わる方向に移動可能に成したことを特徴とする電磁界重畳型レンズ。
【請求項２】
電子ビーム通路を囲むようにほぼコニカル形状に形成された磁極、この磁極の内部にコイルが巻かれた絶縁体、及び、この絶縁体の内側に隙間を介して設けられ、その内側に静電レンズ体を有する絶縁ケースを備えた電磁界重畳型レンズにおいて、前記磁極は光軸方向に２分割されており、その内、先端側の部分に、光軸に直角に交わる方向に向かう雌ねじを少なくとも３つ切り、該各雌ねじ内で雄ねじを回転させることにより前記先端側の部分を光軸に直角に交わる方向に移動可能に成したことを特徴とする電磁界重畳型レンズ。
【請求項３】
電子ビーム通路を囲むようにほぼコニカル形状に形成された磁極、この磁極の内部にコイルが巻かれた絶縁体、及び、この絶縁体の内側に隙間を介して設けられ、その内側に静電レンズ体を有する絶縁ケースを備えた電磁界重畳型レンズにおいて、前記磁極は光軸方向に上部磁極と下部磁極に2分割されており、前記下部磁極はその内部に、上部磁極の下端部に設けられた円筒部が隙間を有してはめ込まれる大径の上部中空部と、前記絶縁ケースの下端部が隙間を有してはめ込まれる小径の下部中空部とを有し、前記下部磁極の前記下部中空部に対応する箇所に、光軸に直角に交わる方向に向かう雌ねじを少なくとも３つ切り、該各雌ねじ内で雄ねじを回転させることにより前記絶縁ケースを光軸に直角に交わる方向に移動可能に成し、且つ、前記下部磁極の前記上部中空部に対応する箇所に、光軸に直角に交わる方向に向かう雌ねじを少なくとも３つ切り、該各雌ねじ内で雄ねじを回転させることにより前記下部磁極を光軸に直角に交わる方向に移動可能に成したことを特徴とする電磁界重畳型レンズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、走査電子顕微鏡等の荷電粒子ビーム装置に使用される電磁界重畳型レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体素子の微細化や複雑化に伴って、これらの素子の製造過程における形状検査に、ウエハやマスクなどの大型で平坦な物体をあらゆる方向から観察する必要性が高まっている。
【０００３】
特に最近における半導体の集積度の向上は著しく、半導体の観察手段の１つである、例えば、走査電子顕微鏡には更なる分解能の向上が要求されている。この要求に答える１つの対策として新しい対物レンズの開発があり、最近、新しい対物レンズとして電磁界重畳型対物レンズが提案されている。
【０００４】
図１はこの様な電磁界重畳型対物レンズの一例（特開平８−３２１２７３号）を示している。図中１は頂角が円錐形状の磁性体で形成された磁極である。この円錐形状の磁極１の内側の壁部に沿ってコイル２が巻かれている。該コイル２の内側には、コイル２の巻き枠と放熱路を兼ねた銅などで形成されたコイル保持体（いわゆるボビン）３が設けられている。これら磁極１とコイル２が巻かれたコイル保持体３により円錐形状の磁界レンズが形成されている。前記円錐形状磁界レンズと同軸に、コイル保持体３の内側にセラミックスなどで形成された中空の絶縁部材４が設けられている。この絶縁部材４の内側には、炭化シリコンなどの高抵抗材料膜５が形成されており、この膜５の両端部には電源６から電圧が印加されるように成してある。尚、絶縁部材４の上部内壁部分はメタライズ処理されており、又、絶縁部材４の下端部には高抵抗膜５に接続された電極８が設けられており、前記メタライズ処理部７とこの電極８とが電源６に接続されている。
【０００５】
この様な構成の電磁界重畳型対物レンズを走査電子顕微鏡など荷電粒子ビーム装置の対物レンズとして使用した場合、コイル２に電流を流すと、磁界レンズ内部に磁場が生じ、電源６から高抵抗膜５に高電圧を印加すると、高抵抗膜の上端部から下端部にかけ微小な電流が流れて、高抵抗材料膜５の長手方向に沿って電圧降下が生じる。この結果、電磁界重畳型対物レンズにより磁場と電場の重畳場が形成される。この様な電磁界重畳型対物レンズは、単純な磁気レンズに比べ球面収差や色収差が大幅に小さいので、著しく分解能の高い走査電子顕微鏡等が実現される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
さて、前記の電磁界重畳型レンズにおいては、高抵抗材料膜５を絶縁部材４の内側に形成すると、磁界レンズ軸と静電レンズ軸とはその段階で固定され、両者の軸の機械的な調整が出来ない。
【０００７】
本発明はこの様な問題を解決するもので、新規な電磁界重畳型レンズを提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の電磁界重畳型レンズは、電子ビーム通路を囲むようにほぼコニカル形状に形成された磁極、この磁極の内部にコイルが巻かれた絶縁体、及び、この絶縁体の内側に隙間を介して設けられ、その内側に静電レンズ体を有する絶縁ケースを備えた電磁界重畳型レンズにおいて、前記磁極は光軸方向に２分割されており、その内、先端側の部分に、光軸に直角に交わる方向に向かう雌ねじを少なくとも３つ切り、該各雌ねじ内で雄ねじを回転させることにより前記絶縁ケースを光軸に直角に交わる方向に移動可能に成したことを特徴としている。
【０００９】
又、本発明の電磁界重畳型レンズは、電子ビーム通路を囲むようにほぼコニカル形状に形成された磁極、この磁極の内部にコイルが巻かれた絶縁体、及び、この絶縁体の内側に隙間を介して設けられ、その内側に静電レンズ体を有する絶縁ケースを備えた電磁界重畳型レンズにおいて、前記磁極は光軸方向に２分割されており、その内、先端側の部分に、光軸に直角に交わる方向に向かう雌ねじを少なくとも３つ切り、該各雌ねじ内で雄ねじを回転させることにより前記先端側の部分を光軸に直角に交わる方向に移動可能に成したことを特徴とする。
【００１０】
又、本発明の電磁界重畳型レンズは、電子ビーム通路を囲むようにほぼコニカル形状に形成された磁極、この磁極の内部にコイルが巻かれた絶縁体、及び、この絶縁体の内側に隙間を介して設けられ、その内側に静電レンズ体を有する絶縁ケースを備えた電磁界重畳型レンズにおいて、前記磁極は光軸方向に上部磁極と下部磁極に2分割されており、前記下部磁極はその内部に、上部磁極の下端部に設けられた円筒部が隙間を有してはめ込まれる大径の上部中空部と、前記絶縁ケースの下端部が隙間を有してはめ込まれる小径の下部中空部とを有し、前記下部磁極の前記下部中空部に対応する箇所に、光軸に直角に交わる方向に向かう雌ねじを少なくとも３つ切り、該各雌ねじ内で雄ねじを回転させることにより前記絶縁ケースを光軸に直角に交わる方向に移動可能に成し、且つ、前記下部磁極の前記上部中空部に対応する箇所に、光軸に直角に交わる方向に向かう雌ねじを少なくとも３つ切り、該各雌ねじ内で雄ねじを回転させることにより前記下部磁極を光軸に直角に交わる方向に移動可能に成したことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
図２は本発明に基づく電磁界重畳型対物レンズの一例を示している。
【００１６】
図２の（ａ）において、１１は頂角が円錐形状の磁性体で形成された磁極である。この円錐形状の磁極１１の内側には、コイル１２が巻かれ放熱路を兼ねた銅などで形成されたコイル保持体（いわゆるボビン）１３が設けられている。尚、この例では、コイル保持体１３を前記磁極１１にねじＳ１により固定する。これら磁極１１，後述する下部磁極１８及びコイル１２が巻かれたコイル保持体１３により円錐形状の磁界レンズが形成されている。
【００１７】
前記円錐形状磁界レンズと同軸に、コイル保持体１３の内側にセラミックスなどで形成された中空の絶縁部材１４が設けられている。尚、この例では、絶縁部材１４を前記コイル保持体１３にねじＳ２により固定する。この絶縁部材１４の内側の中空部には、内部に静電レンズ体１５を備えた、例えば筒状の絶縁ケース１６と、該静電レンズ体１５に電気的に繋がった導電性のパイプ１７が嵌入されている。尚、絶縁ケース１６の径は絶縁部材１４の中空部の径より少し小さめに形成されており、絶縁ケース１６を該中空部に嵌入した時に、両者間の直径方向（中空部の中心軸に垂直な方向）には隙間が出来るように成っている。
【００１８】
前記静電レンズ体１５は、絶縁ケース１６内面全体に密着した筒状の薄い高抵抗体で形成されており、前記パイプ１７を通じて静電レンズ体１５の上端部（パイプ１７に繋がった部分）と下端部の間に適宜な電源（図示せず）から電圧が印加されるように成してある。
【００１９】
１８は前記磁極１１にねじ１９により固定された下部磁極で、上部から順に径が小さくなる２段構えの中空部をそれぞれ有する中空体１８Ａ，１８Ｂから成り、一番上の中空体１８Ａに前記絶縁部材１４の先端部分がはめ込まれると同時に、前記絶縁ケース１６の大径部分が直径方向（中空体の中心軸に垂直な方向）に隙間を有してはめ込まれ、次の中空体１８Ｂに前記絶縁ケース１６の小径部分が直径方向（中空体の中心軸に垂直な方向）に隙間を有してはめ込まれている。
【００２０】
前記下部磁極１８の中空体１８Ａには、該中空体１８Ａの軸に直交する方向に、例えば、１２０゜間隔で雌ねじが切られており、該各雌ねじに軸調整用雄ねじ２０（図２の（ｂ）では２０ａ，２０ｂ，２０ｃで示す）が螺合されている。
【００２１】
この様な構成の電磁界重畳型対物レンズを走査電子顕微鏡など荷電粒子ビーム装置の対物レンズとして使用した場合、オペレターは前記軸調整用雄ねじ２０（図２の（ｂ）では２０ａ，２０ｂ，２０ｃで示す）を適宜回すことにより、静電レンズ体１５が内蔵されている絶縁ケース１６を対物レンズの軸Ｏ（光軸に対応）に対して直交する三方向から押圧し、静電レンズ軸の調整を行う。この様な静電レンズ軸の調整が終了した後、コイル１２に電流を流すと、磁界レンズ内部に磁場が生じ、電源（図示せず）から高電圧を印加すると、静電レンズ体１５内の上端から下端にかけて微小な電流が流れて該上端から下端に沿って電圧降下が生じる。この結果、電磁界重畳型対物レンズにより磁場と電場が重畳場が形成される。
【００２２】
図３は本発明に基づく別の電磁界重畳型対物レンズの他の例を示している。尚、図中前記図２と同じ符号の付されたものは同一構成要素を示す。
【００２３】
図３の例と図２の例の構成上の違いは、磁極と下部磁極の構造にある。即ち、下部磁極３０は、上部から順に径が小さくなる３段構えの中空部をそれぞれ有する中空体３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃから成る。そして、一番上の中空体に磁極３１の先端部分の円筒部が直径方向（中空体の中心軸に垂直な方向）に隙間を有してはめ込まれ、次の中空体３０Ｂに前記絶縁ケース１６の大径部分が直径方向（中空体の中心軸に垂直な方向）に隙間を有してはめ込まれ、次の中空体３０Ｃに前記絶縁ケース１６の小径部分が直径方向（中空体の中心軸に垂直な方向）に隙間を有してはめ込まれている。
【００２４】
前記下部磁極３０の真ん中の中空体３０Ｂには、該中空体３０Ｂの軸に直交する方向に、例えば、１２０゜間隔で雌ねじが切られており、該各雌ねじに軸調整用雄ねじ２０（図３の（ｂ）では２０ａ，２０ｂ，２０ｃで示す）が螺合されいる。又、前記下部磁極３０の一番上の中空体３０Ａには、該中空体３０Ａの軸に直交する方向に、例えば、１２０゜間隔で雌ねじが切られており、該各雌ねじに軸調整用雄ねじ３３（図３の（ｂ）では３３ａ，３３ｂ，３３ｃで示す）が螺合されいる。尚、下部磁極３０の磁極３１への固定はねじ３４を完全に締め付けることでで行われるが、この場合、下部磁極３０側に長穴を開け、磁極３１側に雌ねじを切る。
この様な構成の電磁界重畳型対物レンズの場合は、ねじ３４を緩めておき、磁極３１に対し下部磁極３０が移動できるようにしておく。この状態において、前記軸調整用雄ねじ３３（図２の（ｂ）では３３ａ，３３ｂ，３３ｃで示す）を適宜回すことにより、下部磁極３０を対物レンズの軸Ｏ（光軸に対応）に対し直交する方向に移動させ磁界レンズ軸の調整を行う。この調整が終わると、前記ねじ３４を完全に締め付けて、下部磁極３０を磁極３１に固定する。この状態において、静電レンズの軸調整が必要ないなら、コイル２に電流を流し、絶縁ケース１６中の静電レンズ体１５に電圧を印加し、対物レンズに磁場と電場の重畳場を形成する。
【００２５】
しかし、静電レンズの軸調整が必要なら、磁場と電場の重畳場を形成する前に、前記軸調整用雄ねじ２０（図２の（ｂ）では２０ａ，２０ｂ，２０ｃで示す）を適宜回すことにより、静電レンズ体１５が内蔵されている絶縁ケース１６を対物レンズの軸Ｏに対し直交する三方向から押圧し、静電レンズ軸の調整を行う。
【００２６】
この様に、上記各実例においては、電磁界重畳型レンズにおいて、静電レンズ軸と磁界レンズ軸の内も、少なくとも一方の軸を機械的に調整する事が出来る。即ち、静電レンズ軸と磁界レンズ軸を各々独立して共に機械的に調整するか、何れか一方の軸を機械的に調整することが出来る。
【００２７】
尚、前記静電レンズ体は、前記例に限らず、いろいろな構造のものが考えられる。例えば、リング状の高抵抗体と金属リングとを複数段積み重ねた構造のものでも良く、この様な構造のものが静電レンズ体が絶縁ケース内に設けられる。
【００２８】
又、前記実施例では静電レンズ用軸調整用雄ねじと磁界レンズ用軸調整用雄ねじを共に３個設けるようにしたが、３個以上なら何個でも良い。但し、数が多くればより精密に調整できるが、より構造が複雑になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の電磁界重畳型レンズの一例を示してる。
【図２】本発明に基づく電磁界重畳型レンズの一例を示してる。
【図３】本発明に基づく電磁界重畳型レンズの他の例を示してる。
【符号の説明】
１…磁極
２…コイル
３…コイル保持体
４…絶縁部材
５…高抵抗材料膜
６…電源
１１…磁極
１２…コイル
１３…コイル保持体
１４…絶縁部材
１５…静電レンズ体
１６…絶縁ケース
１７…絶縁パイプ
１８…下部磁極
１９，３４…ねじ
２０…軸調整用雄ねじ
３０…下部磁極
３１…磁極
３２…絶縁部材
３３…軸調整用雄ねじ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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