(57)【要約】      （修正有）【課題】走査電子顕微鏡と、透過走査電子顕微鏡の設定とが可能な荷電粒子装置を提供する。【解決手段】荷電粒子装置100は、荷電粒子源104と、第1レンズ極108を有する磁気浸漬レンズ107とを含む荷電粒子鏡筒102、第1レンズ極108を取り囲む励起コイル110、試料114を設けることも可能な第1ステージ112、及び、試料から放出される放射線を検出する1つ以上の検出器116,118を有する。磁気浸漬レンズ107は、少なくとも第1設定と第2設定が可能な磁気回路を有し、第1設定では、第2レンズ極120は試料像に変化を及ぼさない位置に遠ざけられ、試料が第1ステージ112上に設けられる。第2設定では、第1ステージ112上に第2レンズ極120を、第1レンズ極108と第2レンズ極120との間に位置して試料114を設ける第2ステージ130を有する。【選択図】図２
2014086419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設定可能な荷電粒子装置であって：
光軸に沿って荷電粒子ビームを生成する荷電粒子源と、前記荷電粒子ビームを試料位置に集束させるために第1レンズ極を有する磁気浸漬レンズであって、前記第1レンズ極は前記荷電粒子源から最も離れた前記磁気浸漬レンズの部分を構成する、磁気浸漬レンズを有する荷電粒子鏡筒；
前記第1レンズ極を取り囲む励起コイル；
前記光軸に対して移動可能で、かつ、上に試料を設けることが可能な第1ステージ；及び、
前記試料を励起させる前記荷電粒子ビーム応答して前記試料から放出される放射線を検出する1つ以上の検出器を有し、
前記磁気浸漬レンズは設定可能な磁気回路を有し、
当該装置は少なくとも第1設定と第2設定を有し、
当該装置は、前記第1設定では、前記試料が前記第1ステージ上に設けられた状態で、前記光軸に対して前記試料を位置設定し、
当該装置は、前記第2設定では、前記第1ステージ上に設けられた第2レンズ極を有し、
前記第2レンズ極は前記光軸と交差し、
当該装置は、前記第2設定では、上に前記試料を設ける第2ステージを有し、
前記第2ステージは、前記第1レンズ極と前記第2レンズ極との間で前記試料を位置設定し、
前記第2ステージは前記光軸に対して移動可能で、
その結果、前記磁気浸漬レンズの光学特性は、前記第1設定と前記第2設定とで異なり、かつ、前記第2設定では、前記第1ステージを用いて前記第2レンズを位置設定することによって変化しうることで、前記磁気回路も変化する、ことを特徴とする、
設定可能な荷電粒子装置。
【請求項２】
前記荷電粒子源が電子源で、
前記第2レンズ極は中心孔を有し、
前記第2設定では、検出器が前記中心孔の後方に設けられ、
前記中心孔は、前記試料位置に設けられた試料を通り抜けた電子を通過させるので、当該粒子光学装置は、STEMとして機能することができる、
請求項1に記載の設定可能な荷電粒子装置。
【請求項３】
前記検出器が前記第2レンズ極上に設けられる、請求項1又は2に記載の設定可能な荷電粒子装置。
【請求項４】
レンズが前記第2レンズ極と前記STEM検出器との間に設けられ、その結果、試料面と検出器面との間での倍率が変化する、請求項2又は3に記載の設定可能な荷電粒子装置。
【請求項５】
前記第2設定では、前記第2レンズ極が、前記第1レンズ極に対して、3つの直交する方向に並進される、請求項1乃至4のうちいずれか一項に記載の設定可能な荷電粒子装置。
【請求項６】
前記第2設定は複数の類似設定を有し、
前記複数の類似設定はそれぞれ、前記第2レンズ極への前記第1レンズ極の距離が異なり、
類似設定の変更は、前記第1ステージを前記光軸に沿って動かすことによって実現される、
請求項5に記載の設定可能な荷電粒子装置。
【請求項７】
前記第1設定では、前記第2レンズ極が、前記試料チャンバ内の静止位置に留まり、
前記静止位置は前記光軸から離れ、
その結果、前記第2レンズ極は、前記静止位置に留まるときには、前記浸漬レンズの磁気回路の一部を構成しない、
請求項1乃至6のうちいずれか一項に記載の設定可能な荷電粒子装置。
【請求項８】
前記第1設定では、前記第2レンズ極が、前記光軸から離れた前記第1ステージの部分上に設けられ、
その結果、前記第2レンズ極は、前記浸漬レンズの磁気回路の一部を構成しない、
請求項1乃至7のうちいずれか一項に記載の設定可能な荷電粒子装置。
【請求項９】
前記レンズの設定を前記第1設定から前記第2設定へ変更するようにプログラムされた制御装置を備える、請求項1乃至8のうちいずれか一項に記載の設定可能な荷電粒子装置。
【請求項１０】
試料を加工するイオン源を備えるイオン鏡筒、
試料を結像する電子源を備える電子鏡筒、及び
取り付けられた試料を位置設定するマニピュレータを有し、
前記電子鏡筒は前記磁気浸漬レンズを備え、
前記イオン鏡筒はイオンビームを生成し、
前記電子鏡筒は電子ビームを生成し、
前記イオンビームと前記電子ビームは、前記第1設定では、互いに妨害し合う、
請求項1乃至9のうちいずれか一項に記載の設定可能な荷電粒子装置。
【請求項１１】
試料を試料カセットから前記第1ステージ及び/又は前記第2ステージへ搬送する自動搬送装置を備える、請求項1乃至10のうちいずれか一項に記載の設定可能な荷電粒子装置。
【請求項１２】
レンズ極のカセットから前記第1ステージへレンズ極を搬送する自動搬送装置を備える、請求項1乃至11のうちいずれか一項に記載の設定可能な荷電粒子装置。
【請求項１３】
試料を加工するイオン鏡筒、試料を結像する電子鏡筒、及び、試料を取り付けて前記試料の位置設定を行うマニピュレータを備える設定可能な荷電粒子装置の使用方法であって：
当該装置内の前記第1ステージ上に試料を搬入する段階；
前記イオン鏡筒を用いることによって前記試料から薄片を取り出す段階；
前記薄片を前記マニピュレータに取り付ける段階；
前記薄片を薄くする段階；
前記電子鏡筒によって結像するように前記薄片を位置設定する段階；
前記薄片の少なくとも一部を結像する段階；
当該装置内の前記第1ステージ上に試料を搬入する段階の前に、当該装置を前記第1設定に設定する段階；
前記薄片を前記マニピュレータに取り付ける段階の後に、前記試料を前記第1ステージから取り外して、当該装置を前記第2設定に設定する段階；
結像のために前記薄片を前記第1レンズ極と前記第2レンズ極との間で位置設定する段階；
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記薄片は、前記第2ステージに取り付けられ、かつ、結像前に前記マニピュレータから取り外される、請求項13に記載の方法。
【請求項１５】
前記搬入段階は、自動搬送装置によって試料を備えるカセットから試料を搬送する段階を含む、請求項13又は14に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は設定可能な荷電粒子装置に関する。当該装置は：
光軸に沿って荷電粒子ビームを生成する荷電粒子源と、前記荷電粒子ビームを試料位置に集束させるために第1レンズ極を有する磁気浸漬レンズであって、前記第1レンズ極は前記荷電粒子源から最も離れた前記磁気浸漬レンズの部分を構成する、磁気浸漬レンズを有する荷電粒子鏡筒；
前記第1レンズ極を取り囲む励起コイル；
前記光軸に対して移動可能で、かつ、上に試料を設けることが可能な第1ステージ；及び、
前記試料を励起させる前記荷電粒子ビーム応答して前記試料から放出される放射線を検出する1つ以上の検出器；
を有する。前記磁気浸漬レンズは設定可能な磁気回路を有する。
【背景技術】
【０００２】
係る荷電粒子顕微鏡は特許文献1から既知である。特許文献1は、電子ビームを生成する電子源、2つのレンズ極を有する対物レンズ、及び排気可能な試料チャンバ内に存在する試料位置に前記電子ビームを集束させる励起コイルを備える走査型電子顕微鏡(SEM)について記載している。電子源から最も離れたレンズ極は、取り外し可能でかつ交換可能なレンズ極である。そのため特別なレンズ極が、SEMが特定の用途により適するように設けられ得る。例としてSEMは浸漬レンズを備えることができる。レンズを備えるSEMは、レンズに近い試料について傾斜角を大きくすることを可能にする。
【０００３】
よって既知の顕微鏡は、レンズ極を顕微鏡の鏡筒に機械的に設ける−より具体的にはレンズ極を、顕微鏡の鏡筒と一体となった部分である対物レンズ部分に設けることによって−ことによって設定可能である。
【０００４】
この顕微鏡の欠点は、レンズ極を変更するのに、試料チャンバ内でのレンズ極の取り外しと他のレンズ極の取り付けが含まれることである。通常、前記試料チャンバは狭く、前記試料チャンバには複数の検出器が雑然と設けられ、前記試料チャンバは真空にしなければならないため必ず清浄でなければならない。
【０００５】
その結果、変更に要する時間はかなり長く、（試料チャンバの一部に偶然付着する埃及び/又はグリースによる）汚染の危険性が大きい。
【０００６】
他の欠点は、設定の変更が試料チャンバの換気と排気を含むことである。たとえば試料を極低温で調査すると、その試料が再び利用可能となるまでには、極端に長い時間がかかってしまう。このため、この型のSEMは、たとえば極低温での試料の調査には適さない。
【０００７】
他の欠点は、レンズ極が、顕微鏡の鏡筒の一体となった部分に取り付けられなければならず、かつ、その部分に対して十分中心をとらなければならないことである。これは必ずしも要求された精度で可能な訳ではない。特に複数回取り外し/取り付けを繰り返した後では、わずかな損傷（たとえばまくれ）が生じる恐れがあるため、要求された精度で行えない恐れがある。
【０００８】
他の欠点は、変更は自動化に適さず、手動介入を必要とすることである。
【０００９】
他の欠点は、検出器（たとえば2次電子検出器、後方散乱電子検出器、X線検出器等）の数と位置が、固定されるので使用可能な異なるレンズ極によって制限されることである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】英国特許出願第216019A号明細書
【特許文献２】米国特許第5270552号明細書
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】ハンフリー(M.J.  Humphry)他、Nature  Communications誌、2012年、pp.1733
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記の欠点を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的のため、本発明による装置は以下の特徴を備える。
【００１４】
当該装置は少なくとも第1設定と第2設定を有し、当該装置は、前記第1設定では、前記試料が前記第1ステージ上に設けられた状態で、前記光軸に対して前記試料を位置設定し、当該装置は、前記第2設定では、前記第1ステージ上に設けられた第2レンズ極を有し、前記第2レンズ極は前記光軸と交差し、当該装置は、前記第2設定では、上に前記試料を設ける第2ステージを有し、前記第2ステージは、前記第1レンズ極と前記第2レンズ極との間で前記試料を位置設定し、前記第2ステージは前記光軸に対して移動可能で、その結果、前記磁気浸漬レンズの光学特性は、前記第1設定と前記第2設定とで異なり、かつ、前記第2設定では、前記第1ステージを用いて前記第2レンズを位置設定することによって変化しうることで、前記磁気回路も変化する。
【００１５】
ステージ上に前記第2レンズ極を設けることによって、前記第2レンズ極は前記第1レンズ極に対して位置合わせされうる。その結果上述した位置合わせ問題が解決される。
【００１６】
前記第2レンズ極が前記鏡筒の一部ではなく前記ステージ上に位置しているので、前記ステージが、前記ステージ上に前記第2レンズ極を容易に設けることを可能にして、前記光軸上に前記第2レンズ極を設定する位置に存在する状態で、前記第2レンズ極が前記ステージ上に設けられ得る。
【００１７】
第1設定では、前記試料は前記第1ステージ上に設けられて良いが、前記第1設定で、前記第2ステージも利用可能な場合（通常は利用可能である）には、前記試料は前記第2ステージ上に設けられても良いことに留意して欲しい。前記試料が前記第1ステージ上に設けられるとき、前記第2ステージは、完全に取り外されるか、又は、十分な空間を確保するように引っ込められなければならない。
【００１８】
当該装置は、前記第1設定及び第2設定において2つのステージを備えることが好ましい。しかし前記2つのステージの両方が、前記第1設定及び第2設定において用いられる必要はない。
【００１９】
本発明の実施例では、前記第2レンズ極は中心孔を有し、検出器が前記中心孔の後方に設けられ、前記中心孔は、前記試料位置に設けられた試料を通り抜けた電子を通過させるので、当該粒子光学装置は、STEMとして機能することができる。
【００２０】
前記電子は、前記試料の通過後、前記中心孔を通り抜けて、前記検出器によって捕らえられる。前記検出器はたとえば、高角度環状暗視野検出器(HAADF検出器)、環状暗視野検出器（ADF検出器）、明視野検出器（BDF(登録商標)検出器）等であって良い。前記検出器はたとえば、像を検出するCMOS検出器のような画素化された検出器であっても良い。このため、非特許文献1に記載されている所謂タイコグラフィックイメージングが可能となる。
【００２１】
好適実施例では、前記検出器は前記第2レンズ極上に設けられる。その結果、前記第2レンズ極と前記検出器の相互の位置が保証される。
【００２２】
前記試料を通過する電子を検出する前記検出器は前記ステージ上（又は前記ステージも穴を有する場合には前記ステージの下）に設けられて良いが、この実施例では、前記検出器は、前記第2レンズ極と共に交換される。前記試料チャンバ内での適切なコネクタによって電気的に接続が実現されて良い。
【００２３】
さらに他の実施例では、レンズが前記第2レンズ極と前記STEM検出器との間に設けられる。その結果、試料面と検出器面との間での倍率（より具体的には角倍率）が変化する。
【００２４】
角倍率を変化させることによって、たとえばHAADF検出器の角度分解能の要求が緩和される。
【００２５】
他の実施例では、前記第2設定では、前記第2レンズ極が3つの直交する方向に並進されて良い。前記光軸に対して垂直な面をxy平面と定義すると、前記xy平面内での前記第2レンズ極の運動は、前記第2レンズ極及び/又は前記第2レンズ極に設けられた検出器の位置合わせに利用される。一般的には前記第1ステージは、対象物（試料、第2レンズ極）を前記光軸に対して垂直な面（xy平面）内で前記光軸に沿って移動できるので、前記第2レンズ極は、前記第1ステージによってz軸に沿って位置設定されうる。前記第1ステージはまた、2つの方向に傾斜し、かつ、回転することもできる。よって5又は6の自由度(DoF)で前記第2レンズ極を位置設定することが可能となる。
【００２６】
他の実施例では、前記第2設定は複数の類似設定を有する。前記複数の類似設定はそれぞれ、前記第2レンズ極への前記第1レンズ極の距離が異なる。類似設定の変化は、前記第1ステージを前記光軸に沿って動かすことによって実現される。
【００２７】
前記第1レンズ極と前記第2レンズ極との間のギャップを変化させることによって、前記浸漬レンズの磁気回路が変化する。一般的には前記第1ステージは、対象物（試料、第2レンズ極）を前記光軸に対して垂直な面（xy平面と呼ばれる）内で前記光軸（z軸と呼ばれる）に沿って移動できるので、前記第2レンズ極は、前記第1ステージによってz軸に沿って位置設定されうる。前記複数の類似設定は、レンズ挙動−すなわちたとえば前記試料の傾斜に必要とされる前記第1レンズ極と前記第2レンズ極との間の物理的空間−という観点で利点を有しうることに留意して欲しい。複数の類似設定間での変更は、前記第1ステージの変化させることによって行われるので、真空を破らずに前記第2ステージから前記試料を取り外すことなく行われることにさらに留意して欲しい。別な類似設定は、z軸に沿った前記第2ステージの別な位置を必要としうることに留意して欲しい。
【００２８】
他の実施例では、前記第1設定では、前記第2レンズ極が、前記試料チャンバ内の静止位置に留まる。
【００２９】
この実施例では、前記真空チャンバの真空は前記設定の変更に妥協する必要がない。よってたとえば、前記試料チャンバ及び/又はステージの1つ以上の位置で極低温を維持することが十分に可能である。また前記第1設定から前記第2設定への変更は、前記システムを換気することなく実行できるため、変更に必要な時間が短縮される。
【００３０】
他の実施例では、前記第2レンズ極は、前記第1設定では、前記光軸から離れた前記第1ステージの部分上に設けられることで、前記第2レンズ極は前記浸漬レンズの磁気回路の一部を構成しない。
【００３１】
この実施例では、前記第1ステージは、前記第1設定をとる前記第2レンズ極を、前記光軸から離れた位置から、光軸上に位置して前記磁気回路の一部である前記第2設定における位置へ動かすことができる。前記第1設定では、試料は、前記第1ステージ又はその代わりに前記第2ステージ上に設けられて良い。
【００３２】
他の実施例では、当該設定可能な荷電粒子装置は、前記レンズの設定を前記第1設定から前記第2設定へ変更するようにプログラムされた制御装置を備える。
【００３３】
この実施例では、当該装置は、人間の介入無しに、当該装置のレンズ設定を自動的に変更することができる。これによりたとえば、様々な設定での遠隔制御及び自動検査が可能となる。特に、たとえば試料を備えるカセットから第1又は第2ステージへ試料を搬送する自動搬送装置と併用することで、完全に自動化されたワークステーションが構成される。このワークステーションは、生物学の研究や鉱物学の研究で行われるような、試料の遠隔制御検査又は多数の一連の試料の自動検査を実行することが可能である。
【００３４】
他の実施例では、当該設定可能な荷電粒子装置は、試料を加工するイオン源を備えるイオン鏡筒、試料を結像する電子源を備える電子鏡筒、及び取り付けられた試料を位置設定するマニピュレータを有する。前記電子鏡筒は前記磁気浸漬レンズを備える。前記イオン鏡筒はイオンビームを生成する。前記電子鏡筒は電子ビームを生成する。前記イオンビームと前記電子ビームは、前記第1設定では、互いに妨害し合う。
【００３５】
この実施例では、当該装置は、前記第1設定では、イオンビームと交差する電子ビームを放出する装置−たとえばFEIによって製造されるデュアルビーム（商標）−に似ている。
【００３６】
他の実施例では、当該設定可能な荷電粒子装置は、試料を試料カセットから前記第1ステージ及び/又は前記第2ステージへ搬送する自動搬送装置を備える。
【００３７】
自動搬送装置は、試料（たとえば生体試料又は半導体試料）のバッチ処理を可能にする。前記生体試料は細胞組織の組（たとえばラットの脳）であって良い。前記生体試料は、室温で検査されるように処理されても良いし、又は、極低温で検査されるように処理されても良い。
【００３８】
他の実施例では、当該設定可能な荷電粒子装置は、レンズ極のカセットから前記第1ステージへレンズ極を搬送する自動搬送装置を備える。
【００３９】
自動搬送装置を用いることによって、複数の磁極片が前記自動搬送装置内で利用可能となり、かつ自動的に交換される。その結果当該装置は、適切な磁極片を取り出してある配置に収容しうる。これは第2磁極片と定義されうる。
【００４０】
本発明の態様では、試料を加工するイオン鏡筒、試料を結像する電子鏡筒、及び、試料を取り付けて前記試料の位置設定を行うマニピュレータを備える設定可能な荷電粒子装置の使用方法であって：
−  当該装置内の前記第1ステージ上に試料を搬入する段階、
−  前記イオン鏡筒を用いることによって前記試料から薄片を取り出す段階、
−  前記薄片を前記マニピュレータに取り付ける段階、
−  前記薄片を薄くする段階、
−  前記電子鏡筒によって結像するように前記薄片を位置設定する段階、
−  前記薄片の少なくとも一部を結像する段階、
を有する。当該方法はさらに以下の特徴を有する。
−  当該装置内の前記第1ステージ上に試料を搬入する段階の前に、当該装置は前記第1設定に設定され、
−  前記薄片を前記マニピュレータに取り付ける段階の後に、前記試料は前記第1ステージから取り外され、当該装置は前記第2設定に設定され、
−  結像のために前記薄片を位置設定する段階は、前記第1レンズ極と前記第2レンズ極との間で前記薄片を位置設定する段階を含む。
【００４１】
上記は、薄片が試料（たとえば半導体ウエハ）から取り出される作業の流れを表している。イオンビームによって試料から薄片を削ることは知られている（たとえば特許文献2を参照のこと）。リフトアウト法では、イオンビームが試料へ向かうように導かれ、前記薄片が底部と接続しないように、トレンチが前記試料から取り出される薄片の周辺で前記イオンビームによって生成される。前記試料から前記薄片を解放する直前、前記薄片はマニピュレータの針状突起物に取り付けられる。前記取り付けはたとえば、イオンビーム誘起堆積法を用いることによって行われる。前記薄片は、たとえば20nm〜50nmの厚さにまで薄くされ、かつ、試料ホルダに取り付けられる。続いて前記マニピュレータは前記薄片から解放されるように切り出される。その後前記試料ホルダは電子鏡筒の検査範囲に移される。その後前記薄片が結像される。
【００４２】
当該装置が前記第1設定をとる間に前記試料を搬送することによって、前記薄片は、特許文献2から既知で、かつ、デュアルビーム（商標）装置において通常行われている方法で得ることができる。当該装置は、高分解能走査型透過電子顕微鏡(STEM)用の前記第2設定に変更されて良い。
【００４３】
一部の段階は、上で示した順序とは異なる順序で実行されて良いことに留意して欲しい。たとえば前記マニピュレータを前記薄片に取り付ける段階は、前記薄片が完全に解放される前に行われても良いし、又は完全に解放された後に行われても良い。
【００４４】
本発明の方法の他の実施例では、前記薄片は、前記第2ステージに取り付けられ、かつ、結像前に前記マニピュレータから取り外される。
【００４５】
前記薄片が、位置設定装置に取り付けられたまま前記結像位置へ位置設定されうるが、前記位置設定装置は一般的に、結像に必要な位置精度及び/又は分解能で前記薄片を位置設定するように構成されていない。従って前記薄片は、最善の状態で前記第2ステージに取り付けられ、かつ、結像前に前記位置設定装置から取り外される。
【００４６】
本発明の方法の他の実施例では、前記搬送段階は、自動搬送装置によって試料を備えるカセットから試料を搬送する段階を含む。
【００４７】
自動搬送装置は、試料（たとえば生体試料又は半導体試料）のバッチ処理を可能にする。前記生体試料は細胞組織の組（たとえばラットの脳）であって良い。前記生体試料は、室温で検査されるように処理されても良いし、又は、極低温で検査されるように処理されても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】第1設定の装置を表す。
【図２】第2設定の当該装置を表す。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
ここで本発明について、典型的実施例と添付の概略図に基づいてより詳細に説明する。図中、同一参照番号は対応する部位を表す。
【００５０】
図1は第1設定の装置を概略的に表している。
【００５１】
装置100は、試料114の位置設定を行うステージ112を備える排気可能な試料チャンバ160を有する。試料は、好適には取り付けられた試料カセット144から試料を自動的に搬送する自動搬送装置142によって、ロードロック140を介して導入される。試料チャンバは、真空手段（好適にはターボ分子ポンプのようなポンプ）（図示されていない）によって排気される。
【００５２】
試料チャンバ上では、光軸106に沿う電子ビームを生成する電子源104を有する鏡筒102が設けられる。前記電子ビームは一般的には200eV〜30keVの選択可能なエネルギーを有する。ただし上記範囲以外のエネルギーが用いられることも知られている。鏡筒は対物レンズ107を備える。励起コイル110は、第1レンズ極108と試料との間のギャップ中に集束磁場を発生させるように第1レンズ極108を取り囲む。対物レンズは、電子ビームの一部又は全部を集束させる他のレンズ極109及び他の励起コイル122を有して良い。
【００５３】
電子ビームは試料114に照射される。その結果放射線が試料114から放出される。検出器116と118は放射線を検出する。検出器116と118はそれぞれ、異なる種類の放射線（2次電子（典型的には50eV未満のエネルギーを有する）、後方散乱電子（典型的には50eVよりも大きいエネルギーを有する）、X線、又は光）又は角度分布を有する同種の放射線を検出する。
【００５４】
鏡筒は、ビームを操作して試料全体にわたってそのビームを走査させるアパーチャ、偏向器、及びレンズをさらに有することに留意して欲しい。当該装置は1〜6個以上の検出器を有して良い。自動搬送装置を改良するのに、手動ロック（たとえば開放可能なドア）が含まれて良い。ただしこれは、試料がこの手動ロックを介して交換されるたびにチャンバの大気開放を必要とする。ステージ112の変位は一般的に数cmで、ステージの進行範囲は、光軸に対して垂直に150mm×150mmよりも大きく、かつ、光軸に平行には10mmであることが知られている（これには傾斜能も含まれる）。そのような大きく変位するステージは、複数の試料を保持する2つ以上の試料位置を有して良い。
【００５５】
図2は第2設定の当該装置を概略的に表している。
【００５６】
図2は図1から派生したと考えることができる。試料ではなく、ステージ112はここでは第2レンズ極120を保持している。試料はここでは第2ステージ130（好適には透過型電子顕微鏡(TEM)で用いられるようなステージ）によって保持されている。そのようなステージは超高分解能に適していることが知られている。第2レンズ極は、中心孔124と該中心孔124の下に設けられる検出器126を有することが好ましい。位置合わせを最善にするため、この検出器は第2レンズ極に固定される。第2レンズ極が、浸漬レンズの光学特性を良好にするために十分に位置合わせされていなければならないので、検出器もまた十分に位置合わせされる。
【００５７】
試料が十分薄い（半導体材料であれば一般的には100nm未満（好適には50nm）で生体試料であれば500nm（好適には100nm未満））と仮定すると、試料に衝突する電子の一部は試料を通り抜けて進行する。試料によって吸収される電子の量と透過電子の散乱角の角度分布は試料の情報を与える。この情報は検出器126によって検出されて良い。
【００５８】
あるいはその代わりに回折パターンが画素化された検出器上に生成される。これにより、非特許文献1に記載されているような試料のタイコグラフィック再構成が可能となる。
【００５９】
磁気浸漬レンズの強度は通常、励起コイルを流れる電流を変化させることによって変化する。第2設定では、浸漬レンズ及び他のパラメータ（たとえばレンズ収差）は、第1レンズ極と第2レンズ極との間の距離を変化させることによってさらに変化しうる。当業者に知られているように、ギャップの小さなレンズは、所与の励起で、小さな焦点距離と軸収差（色収差及び球面収差）を与える。その結果、同一のプローブ電流及びビームエネルギーを用いても、プローブサイズが小さくなる。予備的な結果は、第2設定は、第1設定よりも、プローブサイズを直径の半分にまで減少させることが可能であることを示した。
【００６０】
拡大（好適には磁気）レンズ（図示されていない）が、試料面と検出器面との間の（角又は横）倍率を変化させるように、第2レンズ極と検出器との間に設けられて良い。係るレンズは、磁場を生成する励起コイル又は永久磁性材料を有して良い。
【００６１】
当該装置が第1設定をとるとき、第2レンズ極は浸漬レンズの磁気回路の一部ではないことに留意して欲しい。第2レンズ極は、試料チャンバ外部又は試料チャンバ内の「停留領域」内部に保持されて良い。第2レンズ極が試料チャンバ外部に停留する場合、これは、試料チャンバを開放して、レンズ極を手動で交換するか又はレンズ極用のロードロック（これは試料を搬送する役割をも果たしうる）を有することによって行われて良い。
【００６２】
あるいはその代わりに、レンズ極は、試料位置から遠く離れたステージ上に停留する。「遠く」とはここでは、浸漬レンズの磁場が、試料の像が変形や変位等をするほどには変化しない程度の遠さと定義される。
【００６３】
当該装置は、第1設定から第2設定への変更が自動的に行われるように、ステージを制御する制御装置を備えることが好ましい。
【００６４】
当該装置は、試料を加工するイオンビームを生成するイオン鏡筒、イオンビーム誘起堆積(IBID)法用に試料へ気体を注入する気体注入システム(GIS)、IBIDによって試料が取り付けられ得るマニピュレータ（「針」としても知られている）、1つ以上の検出器、1つ以上のロードロック等をさらに備えて良い。これらは全て当業者には既知であり、市販もされている。
【００６５】
第2ステージが第2設定において存在してよいことにさらに留意して欲しい。試料はこのステージ上に設けられうる一方で、第1ステージは用いられないまま放置されても良いし、又は、取り出されても良い。
【００６６】
実施例が電子ビームを集束させる磁気浸漬レンズの使用について論じているが、イオンビームを集束させる磁気浸漬レンズが排除される訳ではない。
【００６７】
他の実施例では、引き込み可能な磁極片（対向磁極）が2つの部分に分離される。
【００６８】
対向磁極片（荷電粒子源を有する荷電粒子鏡筒から離れた試料面上の磁極片）は、SEM及び浸漬最終レンズを備えるDB（電子ビーム鏡筒とイオンビーム鏡筒の両方を有するデュアルビーム）装置における顕著なSTEM（走査型透過電子顕微鏡）モードの分解能の改善を可能にする。対向電極を有するシステムの2つの機能（SEM及び高分解能STEM）を維持するため、対向電極は引っ込めることが可能でなければならない。引っ込めることが可能な磁極片の設計は複数の矛盾する要求を満たさなければならない。それは、長い引っ込み距離、高精度及び高再現性の位置設定、大きなサイズ、高安定性、高磁力への曝露等である。本発明は、対向電極を2つの異なる機能を有する2つの部分に分離することによってこれらの問題を解決する。前記2つの異なる機能とは、光学特性（精度、安定性、再現性）を決定する小さな部分と、磁気回路（サイズ、引き込み可能距離、剛性）を生成する大きな部分である。
【００６９】
従って、第1設定では、試料は第1ステージ上の試料位置に設けられ、第2モードでは、試料は第2ステージ上に設けられる。厳密に製造された小さい部分は、第1ステージの試料位置から離れた位置に恒久的に取り付けられる。それにより、前記小さい部分は浸漬レンズの磁場に大きな影響を及ぼさず、かつ、磁気浸漬レンズは、第1ステージの中心付近という制限なしに利用可能となる。対向磁極片の大きな部分は、荷電粒子源からさらに離れた位置で、引っ込めることの可能なアームの形態で第3ステージ上に設けられる。第2設定（HR  STEMモード）に切り換えるとき、良好な磁気接続を生成する小さなギャップが存在するように、第1ステージは小さい部分を浸漬最終レンズの下に設け、かつ、第2ステージ（引っ込めることの可能な機構）は大きな部分を小さな部分付近へ挿入する。この設定では、大きな部分の中心合わせの精度は重要ではなく、単純な引っ込めることの可能な機構が用いられて良い。同時に、試料ステージの要求（たとえば最大ストローク、対向磁極片の質量による負荷、及び磁力）も重要ではなくなる。
【００７０】
システムはまた、1つの大きな部分と1つ以上の小さな部分で構成されても良い。複数の小さな部分のうちから1つを選択することで、たとえばギャップのような光学特性を設定することが容易になりうる。
【００７１】
上述の実施例すべてにおいて、第1設定と第2設定との間での変更は一般的に、制御装置によって制御されたステージの助けを借りると共に位置設定部を必要とすることに留意して欲しい。試料の挿入は、TEMで用いられているような所謂側部入口型試料位置設定装置に試料ホルダを挿入することによって実現されて良い。又は試料の挿入は、たとえばロードロックを介して試料を挿入することによって実現されても良い。これらのいずれの場合でも、制御装置は、排気された試料チャンバへのアクセスを制御する。これにより設定の変更は、その一部又は全部が自動化されうる。
【００７２】
第2設定をとる第2レンズ極は、浸漬レンズ（つまり浸漬レンズの磁気経路の一部）によって起動され、かつ、別個の磁場（たとえば補助磁気コイル又は永久磁石材料）によって起動される必要はないが、第1設定では、第2レンズ極は浸漬レンズの磁気経路の一部ではない（つまり浸漬レンズの磁場に顕著な影響を及ぼさない）ことにさらに留意して欲しい。
【符号の説明】
【００７３】
100  装置
102  鏡筒
104  電子源
106  光軸
107  対物レンズ
108  レンズ極
109  レンズ極
110  励起コイル
112  ステージ
114  試料
116  検出器
118  検出器
120  レンズ極
122  励起コイル
124  中心孔
126  検出器
130  ステージ
140  ロードロック
142  自動搬送装置
144  試料カセット
160  試料チャンバ
【図１】
2014086419.tif 000003
【図２】
2014086419.tif 000004