(57)【要約】【課題】  安定かつ最適な収差補正を実現する荷電粒子光学装置を提供する。【解決手段】  荷電粒子光学装置では、操作表示部９からの指示で、制御部８が開き角制御レンズ３を調整して、補正を行う収差の次数（n次）と収差の種類に応じて、試料に入射する粒子プローブの開き角α（n）を設定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームをフォーカスさせて試料に照射する荷電粒子光学装置において、
光路の一部に配置した絞りと、
前記荷電粒子ビームを集束しプローブ電流を調整する集束レンズと、
荷電粒子ビームの試料への入射の開き角を調整する開き角制御レンズと、
荷電粒子ビームの色収差または開口収差の少なくとも一方または両方を補正する収差補正ユニットと、
荷電粒子ビームを走査する走査手段と、
荷電粒子ビームを集束し、前記試料に照射する対物レンズと、
前記試料からの２次粒子を検出する検出器と、
前記各部を制御する制御部と、
前記制御部を統括し、かつ操作に応じた命令に応じ前記制御部に前記各部を制御させるように前記制御部と相互に通信を行う操作部とを備えた荷電粒子光学装置において、
前記操作部での操作が加速電圧、作動距離またはプローブ電流の少なくとも１つを変更するとき、この変更に伴う収差補正量の適正値からのズレを、前記開き角制御レンズを調整して補正を行う収差の次数（n次）と収差の種類に応じて試料に入射する荷電粒子ビームの開き角α（n）を設定してから前記収差補正ユニットにより補正することを特徴とする荷電粒子光学装置。
【請求項２】
低次の収差補正の際の開き角より高次の収差補正の際の開き角が大きいことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子光学装置。
【請求項３】
荷電粒子ビームをフォーカスさせて試料に照射する荷電粒子光学装置において、
前記荷電粒子ビームを集束しプローブ電流を調整する集束レンズと、
前記荷電粒子ビームの前記試料への入射の開き角を調整する絞り調整部と、
荷電粒子ビームの色収差または開口収差の少なくとも一方または両方を補正する収差補正ユニットと、
荷電粒子ビームを走査する走査手段と、
荷電粒子ビームを集束し、前記試料に照射する対物レンズと、
前記試料からの２次粒子を検出する検出器と、
前記各部を制御する制御部と、
前記制御部を統括し、かつ操作に応じた命令に応じ前記制御部に前記各部を制御させるように前記制御部と相互に通信を行う操作部とを備えた荷電粒子光学装置において、
前記操作部での操作が加速電圧、作動距離またはプローブ電流の少なくとも１つを変更するとき、この変更に伴う収差補正量の適正値からのズレを、前記絞り調整部で絞りを調整して補正を行う収差の次数（n次）と収差の種類に応じて試料に入射する荷電粒子ビームの開き角α（n）を設定してから前記収差補正ユニットにより補正することを特徴とする荷電粒子光学装置。
【請求項４】
低次の収差補正の際の開き角より高次の収差補正の際の開き角が大きいことを特徴とする請求項３記載の荷電粒子光学装置。
【請求項５】
補正を行う次数（n次）の収差が補正されたとき、より高次（n＋1次以上）の収差によって制限されるプローブ径が最小値または最小値の2倍以内になるように、試料に入射する荷電粒子ビームの開き角αＯＰＴ(n)が設定されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の荷電粒子光学装置。
【請求項６】
補正を行う最高次数（n次）の収差が補正されたとき、この補正条件を基にしてより高次（n＋1次以上）の収差係数と符号が反対のｎ次の収差係数を発生させ、より高次（n＋1次以上）の収差係数が実質的に元の値の1／5〜1／20に減少したときの最小プローブ径が得られるような開き角αｃ（n）を設定し、より高次（n＋1次以上）の収差係数を補正することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の荷電粒子光学装置。
【請求項７】
低い次数の収差から始めて段階的により高次の収差を補正することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の荷電粒子光学装置。
【請求項８】
開き角を前回の次数（m次、m≦n−1）に対応する開き角α（m）から変えたことに伴う収差補正量の適性値からのズレを補正するため、現在の開き角α（n）で最低次の収差（m次以下）から現在の次数（n次）の収差までを再度補正することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の荷電粒子光学装置。
【請求項９】
加速電圧または作動距離またをプローブ電流の少なくとも１つを変更したとき、この変更に伴う収差補正量の適正直からのズレを自動的に補正する際、試料に入射する荷電粒子ビームの開き角が前記請求項１乃至８のいずれかに記載の開き角になるように設定されることを特徴とする荷電粒子光学装置。
【請求項１０】
収差補正の最高次数nにおいて、自動的に補正を行っている間は所定の開き角α（n）よりも大きな開き角が設定され、自動的な補正が終了した後は開き角が所定の開き角α（n）よりも小さな開き角が設定されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の荷電粒子光学装置。
【請求項１１】
前記絞り調整部により絞りが調整されて前記開き角が制御された荷電粒子ビームに対して、さらに前記開き角を微調整するために開き角制御レンズを備え、
前記操作部での操作が加速電圧、作動距離またはプローブ電流の少なくとも１つを変更するものであるとき、この変更に伴う収差補正量の適正値からのズレを、前記絞り調整部で絞りを調整し、かつ前記開き角制御レンズで制御し、補正を行う収差の次数（n次）と収差の種類に応じて試料に入射する荷電粒子ビームの開き角α（n）を設定してから前記収差補正ユニットにより補正することを特徴とする請求項３記載の荷電粒子光学装置。
【請求項１２】
光路の一部に配置した絞りと、
前記荷電粒子ビームを集束しプローブ電流を調整する集束レンズと、
荷電粒子ビームの試料への入射の開き角を調整する開き角制御レンズと、
荷電粒子ビームの色収差または開口収差の少なくとも一方または両方を補正する収差補正ユニットと、
荷電粒子ビームを走査する走査手段と、
荷電粒子ビームを集束し、前記試料に照射する対物レンズと、
前記試料からの２次粒子を検出する検出器と、
前記各部を制御する制御部と、
前記制御部を統括し、かつ操作に応じた命令に応じ前記制御部に前記各部を制御させるように前記制御部と相互に通信を行う操作部とを備え、荷電粒子ビームをフォーカスさせて試料に照射する荷電粒子光学装置の収差を補正する収差補正方法であって、
前記操作部での操作が加速電圧、作動距離またはプローブ電流の少なくとも１つを変更するとき、この変更に伴う収差補正量の適正値からのズレを、前記開き角制御レンズを調整して補正を行う収差の次数（n次）と収差の種類に応じて試料に入射する荷電粒子ビームの開き角α（n）を設定してから前記収差補正ユニットにより補正することを特徴とする収差補正方法。
【請求項１３】
低次の収差補正の際の開き角より高次の収差補正の際の開き角が大きいことを特徴とする請求項１２記載の収差補正方法。
【請求項１４】
前記荷電粒子ビームを集束しプローブ電流を調整する集束レンズと、
絞りを駆動部の駆動により調整することで前記荷電粒子ビームの前記試料への入射の開き角を調整する絞り調整部と、
荷電粒子ビームの色収差または開口収差の少なくとも一方または両方を補正する収差補正ユニットと、
荷電粒子ビームを走査する走査手段と、
荷電粒子ビームを集束し、前記試料に照射する対物レンズと、
前記試料からの２次粒子を検出する検出器と、
前記各部を制御する制御部と、
前記制御部を統括し、かつ操作に応じた命令に応じ前記制御部に前記各部を制御させるように前記制御部と相互に通信を行う操作部とを備え、荷電粒子ビームをフォーカスさせて試料に照射する荷電粒子光学装置の収差を補正する収差補正方法であって、
前記操作部での操作が加速電圧、作動距離またはプローブ電流の少なくとも１つを変更するとき、この変更に伴う収差補正量の適正値からのズレを、前記絞り調整部で絞りを調整して補正を行う収差の次数（n次）と収差の種類に応じて試料に入射する荷電粒子ビームの開き角α（n）を設定してから前記収差補正ユニットにより補正することを特徴とする収差補正方法。
【請求項１５】
低次の収差補正の際の開き角より高次の収差補正の際の開き角が大きいことを特徴とする請求項１４記載の収差補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査電子顕微鏡などの電子ビーム装置やイオンマイクロプローブなどのイオンビーム装置のような荷電粒子ビーム装置に用い、試料に荷電粒子ビームをフォーカスさせて照射する荷電粒子光学装置及び荷電粒子光学装置に適用する収差補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査電子顕微鏡や透過電子顕微鏡のような荷電粒子光学装置において、高分解能の像を観察したりプローブ電流密度を上げることを目的として、荷電粒子光学系の中に収差補正装置が組み込まれている。収差補正装置として、多極子を用いて収差を補正する例が、下記の非特許文献１〜３に詳しく紹介されているので、ここではその概略を述べる。
【０００３】
これらの例では、１２極子を用いて、２極子、４極子、６極子、８極子を実現し、色収差を静電型４極子と磁場型４極子の組合せで補正し、球面収差を４段の８極子で補正している。また、軸調整を２極子で、寄生して発生する２次の収差を６極子で補正している。これらを用いた収差補正は、一定の手順に従って実施すれば確実に補正できるのであるが、画像を見ながら手動で行うには、ある程度の熟練が必要である。このような作業をより簡単に行うため、下記の特許文献１に示すように、プローブの合焦位置を試料面（just focus)及び試料面から前後にずらした位置（under focus 及びover focus)にして取得した３枚の画像からプローブに影響している各収差の大きさを計測し、これらの計測値から前記の多極子（４極子、６極子、８極子）を制御して収差を補正することも可能である。
【０００４】
また、選択した加速電圧、作動距離、プローブ電流に対して、収差補正後に最小のプローブ径が得られるような開き角、または収差補正後に最大の焦点深度が得られるような開き角を設定するためのシステムについては、本件出願人による、下記の特許文献２に述べられている。
【０００５】
【非特許文献１】H. Rose, Optik 33, Heft 1, 1-23 （1971）
【非特許文献２】J. Zach, Optik 83,No1, 30-40 (1989)
【非特許文献３】J． Zach and M. Haider, Nucl. Instr. and Meth. In Pyhs. Res. A 363, 316-325 (1995)
【特許文献１】J. Zach, WO 01/56057 A1 (2000)
【特許文献２】特開2003−157785号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記の理論や実験に基づく結果にはすばらしいものがあるが、試料に入射するビームの開き角αは、収差補正を行っている間は固定されているため、補正すべき収差の次数と前記の開き角との間の関係は必ずしも最適ではなかった。
【０００７】
また、さらに高次の収差まで補正する場合には、低次の収差に開き角を合わせて収差補正を行うと、高次収差補正のときに高次の収差が見えにくく、補正すべき高次収差の大きさを計測できなかった。一方、高次の収差に開き角を合わせて収差補正を行うと、低次の収差の影響が大きすぎて、低次及び高次の各収差の大きさを適切に計測できなかった。
【０００８】
特に高次の収差を補正して開き角が大きくなっている場合には、残留した僅かな低次の収差の影響が大きく現れる場合があった。
【０００９】
本発明は、従来は配慮されていなかった前記の問題を解決し、安定かつ最適な収差補正を実現する荷電粒子光学装置及び収差補正方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前記課題を解決するために、荷電粒子ビームをフォーカスさせて試料に照射する荷電粒子光学装置を用い、この荷電粒子光学装置は、光路の一部に配置した絞りと、前記荷電粒子ビームを集束しプローブ電流を調整する集束レンズと、荷電粒子ビームの試料への入射の開き角を調整する開き角制御レンズと、荷電粒子ビームの色収差または開口収差の少なくとも一方または両方を補正する収差補正ユニットと、荷電粒子ビームを走査する走査手段と、荷電粒子ビームを集束し、前記試料に照射する対物レンズと、前記試料からの２次粒子を検出する検出器と、前記各部を制御する制御部と、前記制御部を統括し、かつ操作に応じた命令に応じ前記制御部に前記各部を制御させるように前記制御部と相互に通信を行う操作部とを備え、前記操作部での操作が加速電圧、作動距離またはプローブ電流の少なくとも１つを変更するものであるとき、この変更に伴う収差補正量の適正値からのズレを、前記開き角制御レンズを調整して補正を行う収差の次数（n次）と収差の種類に応じて試料に入射する荷電粒子ビームの開き角α（n）を設定してから前記収差補正ユニットにより補正することを特徴とする。
【００１１】
この荷電粒子光学装置において、低次の収差を補正するときには開き角を小さく、また高次の収差を補正するときには開き角を大きく設定することができる。
【００１２】
また、本発明は、前記課題を解決するために、荷電粒子ビームをフォーカスさせて試料に照射する荷電粒子光学装置を用い、この荷電粒子光学装置は、前記荷電粒子ビームを集束しプローブ電流を調整する集束レンズと、絞りを駆動部の駆動により調整することで前記荷電粒子ビームの前記試料への入射の開き角を調整する絞り調整部と、荷電粒子ビームの色収差または開口収差の少なくとも一方または両方を補正する収差補正ユニットと、荷電粒子ビームを走査する走査手段と、荷電粒子ビームを集束し、前記試料に照射する対物レンズと、前記試料からの２次粒子を検出する検出器と、前記各部を制御する制御部と、前記制御部を統括し、かつ操作に応じた命令に応じ前記制御部に前記各部を制御させるように前記制御部と相互に通信を行う操作部とを備え、前記操作部での操作が加速電圧、作動距離またはプローブ電流の少なくとも１つを変更するものであるとき、この変更に伴う収差補正量の適正値からのズレを、前記絞り調整部で絞りを調整して補正を行う収差の次数（n次）と収差の種類に応じて試料に入射する荷電粒子ビームの開き角α（n）を設定してから前記収差補正ユニットにより補正することを特徴とする。
【００１３】
この荷電粒子光学装置において、低次の収差を補正するときには開き角を小さく、また高次の収差を補正するときには開き角を大きく設定することができる。また、開き角を制御するのに絞り調整部を用いるので、開き角の設定を変更する際に、付随して発生する収差係数のずれを軽減できる。
【００１４】
また、この荷電粒子光学装置では、前記絞り調整部により絞りが調整されて前記開き角が制御された荷電粒子ビームに対して、さらに前記開き角を微調整するために開き角制御レンズを備え、前記操作部での操作が加速電圧、作動距離またはプローブ電流の少なくとも１つを変更するものであるとき、この変更に伴う収差補正量の適正値からのズレを、前記絞り調整部で絞りを調整し、かつ前記開き角制御レンズで制御し、補正を行う収差の次数（n次）と収差の種類に応じて試料に入射する荷電粒子ビームの開き角α（n）を設定してから前記収差補正ユニットにより補正するようにしてもよい。
【００１５】
前記二つの荷電粒子光学装置は、補正を行う次数（n次）の収差が補正されたとき、より高次（n＋1次以上）の収差によって制限されるプローブ径が最小値または最小値の2倍以内になるように、試料に入射する荷電粒子ビームの開き角αＣＰＴ(n)が設定されるのが好ましい。
【００１６】
前記各荷電粒子光学装置は、補正を行う最高次数（n次）の収差が補正されたとき、この補正条件を基にしてより高次（n＋1次以上）の収差係数と符号が反対のｎ次の収差係数を発生させ、より高次（n＋1次以上）の収差係数が実質的に元の値の1／5〜1／20に減少したときの最小プローブ径が得られるような開き角αｃ（n）を設定し、より高次（n＋1次以上）の収差係数を補正するのが好ましい。
【００１７】
また、前記各荷電粒子光学装置は、低い次数の収差から始めて段階的により高次の収差を補正するのが好ましい。
【００１８】
また、前記各荷電粒子光学装置は、開き角を前回の次数（m次、m≦n−1）に対応する開き角α（m）から変えたことに伴う収差補正量の適性値からのズレを補正するため、現在の開き角α（n）で最低次の収差（m次以下）から現在の次数（n次）の収差までを再度補正するのが好ましい。
【００１９】
また、前記各荷電粒子光学装置は、加速電圧または作動距離またをプローブ電流の少なくとも１つを変更したとき、この変更に伴う収差補正量の適正直からのズレを自動的に補正する際、試料に入射する荷電粒子ビームの開き角を前記各荷電粒子光学装置における各方式で行う。
【００２０】
また、前記各荷電粒子光学装置は、収差補正の最高次数nにおいて、自動的に補正を行っている間は所定の開き角α（n）よりも大きな開き角が設定され、自動的な補正が終了した後は開き角が所定の開き角α（n）よりも小さな開き角が設定されるのが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、加速電圧または作動距離またはプローブ電流の少なくとも1つを変更したとき、この変更に伴う収差補正量の適性値からのズレを補正する際、開き角制御レンズを調整することにより、補正を行う収差の次数（n次）と収差の種類に応じて試料に入射する粒子プローブの開き角α（n）を設定するようにしたので、低次の収差を補正するときには開き角が小さいため、高次の収差の影響を受けなくなった。また、高次の収差を補正するときには開き角が大きいため、僅かな収差の発生も検出し易くなった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る荷電粒子光学装置及び収差補正方法の実施の形態について説明する。この荷電粒子光学装置は、荷電粒子ビームをフォーカスさせて試料に照射する。以下、いつくかの実施例を挙げる。
【実施例１】
【００２３】
図１は、荷電粒子光学装置の実施例１を示す図である。以下の実施例においても、特に断る場合を除いて荷電粒子光学装置は同様の構造を有することを前提とする。
【００２４】
実施例１は、荷電粒子ビームの一部をプローブとして試料にフォーカスさせて照射する荷電粒子光学装置であって、粒子ビームを集束しプローブ電流を調整する集束レンズ１と、荷電粒子ビームの光路の一部に設けられた対物絞り２と、開き角を調整する開き角制御レンズ３と、色収差または開口収差の少なくとも一方または両方を補正する収差補正ユニット４とを備えている。
【００２５】
また、この荷電粒子光学装置は、荷電粒子ビームを走査する走査装置５と、荷電粒子ビームを集束し、試料１００に照射する対物レンズ６と、試料１００からの２次粒子を検出する検出器７と、前記集束レンズ１，開き角制御レンズ３，収差補正ユニット４，走査装置５，対物レンズ６，検出器７を制御する制御部８と、制御部８を統括し、かつ操作に応じた命令に応じ制御部８に前記各部を制御させるように前記制御部８と相互に通信を行う操作表示部９とを備えている。
【００２６】
集束レンズ１は、制御部８によって制御される電源１０によって励磁される。開き角制御レンズ３は、制御部８によって制御される電源１１によって励磁される。粒子ビームの走査装置５は、制御部８によって制御される電源１６によって駆動される。対物レンズ６は、制御部８によって制御される電源１７によって励磁される。
【００２７】
収差補正ユニット４は、例えば４段の多極子４１，４２，４３及び４４からなり、色収差または開口収差の少なくとも一方または両方を補正する。特に、収差補正ユニット４は、色収差補正または斜め多極子成分を含む５次までの開口収差を補正することができる。収差補正ユニット４の多極子４１は、制御部８によって制御される電源１２，１８によって電位または磁位が供給される。同様に、多極子４２は、制御部８によって制御される電源１３，１９によって電位または磁位が供給される。また、多極子４３は、制御部８によって制御される電源１４，２０によって電位または磁位が供給される。また、多極子４４は、制御部８によって制御される電源１５，２１によって電位または磁位が供給される。この収差補正ユニット４の詳細については後述する。
【００２８】
以上に概略的な構成を述べた荷電粒子光学装置の各部の機能は以下の通りである。集束レンズ１は、光軸ＬＯ上にある点光源と見なせるような粒子源から出発した粒子ビームを集束する。このとき集束レンズ１は、集束レンズの結像位置と対物絞り２との距離を変えることによりプローブ電流を調整する。開き角制御レンズ３は、対物絞り２によって絞られた粒子ビームが試料１００に入射するときの開き角αを調整する。集束レンズ１の制御または対物絞り２の穴径の変更でプローブ電流だけではなく開き角αも変化するが、これは、開き角制御レンズ３によって目的とする値に調整される。
【００２９】
収差補正ユニット４は、開き角制御レンズ３によって開き角αが調整された粒子ビームの色収差または開口収差の少なくとも一方または両方を補正する。走査装置５は、粒子ビームを試料１００面上で走査する。対物レンズ６は、粒子ビームを試料１００面上に集束して照射する。
【００３０】
検出器７は、試料から発生した２次粒子を検出し、検出結果を制御部８に供給する。制御部８は、集束レンズ１、開き角制御レンズ３、収差補正ユニット４、走査装置５、対物レンズ６を、各電源１０，１１、１２〜１５及び１８〜２１、１６、１７から発生する印加電圧または通電電流などを可変することによって制御する。また、制御部８は、検出器７からの検出結果により２次粒子の発生状況を把握できる。操作表示部９は、ユーザであるオペレータの操作を受けつけ、操作に応じて制御部８を統括し、制御部８と相互に通信を行う。
【００３１】
ここで、収差補正ユニット４とその電源との接続関係や構成、動作を説明する。５次までの収差補正を行える収差補正ユニット４については、本件出願人による、特願２００４−０３０９７９の明細書及び図面にて詳細に開示されている。以下では、前記特願２００４−０３０９７９に基づいて説明する。
【００３２】
次に、収差補正ユニット４を構成する多極子と、その駆動に使用する電源１２〜１５の構成を説明する。図３は、静電型の１２極子で構成した多極子４１〜４４を示す図である。各多極子は、１２極を構成する各電極Ｕ１〜Ｕ１２を同心円状に配置してなる。各電極Ｕ１〜Ｕ１２を有する各多極子は、後述する供給部３２から電位が供給される。なお、以下では静電型の多極子について説明するが、以下の説明は同様に、電場・磁場重畳型の場合にも該当する。
【００３３】
図４は、前記静電型の１２極子の駆動に使用する電源１２〜１５の構成を示す図である。電源１２〜１５は、電位を発生する電源部３１と、前記電源部３１に基づいて、前記各電極Ｕ１〜Ｕ１２を同心円状に配置してなる多極子４１〜４４に電位を供給する前記供給部３２とを有している。
【００３４】
電源部３１は、標準２極子電源３１１、斜め２極子電源３１２、標準４極子電源３１３、斜め４極子電源３１４、標準６極子電源３１５、斜め６極子電源３１６、標準８極子電源３１７、斜め８極子電源３１８、標準１０極子電源３１９、斜め１０極子電源３１１０、標準１２極子電源３１１１、および斜め１２極子電源３１１２を有している。
【００３５】
供給部３２は、多極子４１〜４４の１２極子の各極子に対応する１２個の増幅器Ａ１〜Ａ１２を有している。これらの各増幅器Ａ１〜Ａ１２は、電源部３１の電源３１１〜３１１２の電位に基づいて１２極にそれぞれ電位を供給する。
【００３６】
すなわち、これら電源部３１の電源３１１〜３１１２の電位に基づいて増幅器Ａ１〜Ａ１２で加算して供給することにより、それぞれの多極子電位による５次までの開口収差補正が独立して行える。図には示していないが、磁場型の場合も同様に構成できる。
【００３７】
次に、多極子４１〜４４の電極（または磁極）の電位（または磁位）と電位分布（または磁位分布）について説明する。
【００３８】
多極子４１〜４４の中心からの半径をｒ、光軸をｚ軸、ｚ軸のまわりのｘ軸からの回転角をθと置くと、座標（ｒ，θ，ｚ）における２ｎ極子の電位および磁位の分布は、
標準２ｎ極子の電位：
ΨＮ２ｎ（ｒ，θ，ｚ）＝ＶＮ２ｎψ２ｎ（ｚ）（ｒ/ａ）ｎｃｏｓ（ｎθ）
斜め２ｎ極子の電位：
ΨＳ２ｎ（ｒ，θ，ｚ）＝ＶＳ２ｎψ２ｎ（ｚ）（ｒ/ａ）ｎｓｉｎ（ｎθ）
標準２ｎ極子の磁位：
ΦＮ２ｎ（ｒ，θ，ｚ）＝μＯＩＮ２ｎφ２ｎ（ｚ）（ｒ/ａ）ｎｓｉｎ（ｎθ）
斜め２ｎ極子の磁位：
ΦＳ２ｎ（ｒ，θ，ｚ）＝−μＯＩＳ２ｎφ２ｎ（ｚ）（ｒ/ａ）ｎｃｏｓ（ｎθ）
で与えられる。
【００３９】
ここで、ＶＮ２ｎおよびＶＳ２ｎは標準２ｎ多極子および斜め２ｎ極子の電極に与える電位、ＩＮ２ｎおよびＩＳ２ｎは標準２ｎ多極子および斜め２ｎ極子の磁極のコイル電流（正確には電流と巻き数との積）、ψ２ｎ（ｚ）およびφ２ｎ（ｚ）は２ｎ極子の光軸ＬＯ方向（ｚ方向）の電位および磁位分布を表す関数である。また、式中のａは多極子の内径、μ０は真空中の透磁率を表している。
【００４０】
また、標準多極子と斜め多極子の電位または磁位の合成は、多極子を回転することに対応する。すなわち、標準多極子を基準と考えたとき、標準多極子の強さＡおよび斜め多極子の強さＢに対して、
Ａｃｏｓα＋Ｂｓｉｎα＝Ｃｃｏｓ（α−δ）
ここで、Ａ＝Ｃｃｏｓδ、Ｂ＝Ｃｓｉｎδであるから、
Ｃ＝（Ａ２＋Ｂ２）１／２
δ＝ｔａｎ−１（Ｂ／Ａ）
である。
【００４１】
実際の装置でも、ＡとＢを指定する代わりに、合成後の標準多極子の強さＣと標準位置からの回転角δを指定することができる。本実施の形態においては、実際の電極に与える電位または実際の磁極に与える磁位の関係が明確になるように、前記Ａ，Ｂを指定する。
【００４２】
次に、具体的な例として、多極子４１〜４４に１２極子を採用したとき、電位（または磁位）の振幅を１としたときの１２極子の各電極（または磁極）に与えるべき電位（または磁位）の値を表１〜表４に示す。
【００４３】
表１は、標準配列１２極子による標準多極子電位と斜め多極子磁位を示す表である。
【００４４】
【表１】
2006147381.tif 000003
表２は、標準配列１２極子による斜め多極子電位と標準多極子磁位を示す表である。
【００４５】
【表２】
2006147381.tif 000004
表３は、斜め配列１２極子による標準多極電位と斜め多極子磁位を示す表である。ここで、θ'＝θ＋１５[deg]、又はθ'＝θ＋π／１２[rad]である。
【００４６】
【表３】
2006147381.tif 000005
表４は、斜め配列１２極子による斜め多極子電位と標準多極子磁位を示す表である。
【００４７】
【表４】
2006147381.tif 000006
次に、斜め配列１２極子による前記の表３、表４において、第１番目の極子の電位（または磁位）を基準にして各極子の電位（または磁位）を規格化したものを表５、表６に示す。
【００４８】
【表５】
2006147381.tif 000007
【００４９】
【表６】
2006147381.tif 000008
なお、多極子１〜４が１２極子で構成される場合、これを構成する電極（または磁極）が標準配列か斜め配列かによって、実現可能な１２極子は、標準１２極子かまたは斜め１２極子の何れか一方に制限される。すなわち、実現不能な場合では、電極（または磁極）に与えられるべき電位（または磁位）が０になってしまうためである。
【００５０】
さて、特願２００４−０３０９７９の課題は、高次の開口収差を補正してより高い分解能を目指す場合には、機械精度の不完全さ等により収差コレクタ内に発生する６極子成分の影響を取り除くことにある。その方策の一つとして上述の如き標準多極子による４個の多極子場と斜め多極子による４個の多極子場とを組み合わせた合計８個の多極子場から成る収差コレクタ装置が考えられる。
【００５１】
前記特願２００４−０３０９７９には、単純に８個の多極子場を独立に制御すると新たな問題が発生することが示されている。例えば、ある収差の補正に対して複数の解が出てきてしまうとか、ある収差の補正に際して感度の低い多極子では、補正に際して過度に高い印加電圧になってしまうとか、あるいはその高い電圧の印加に伴って新たな収差が発生するなどである。そこで、特願２００４−０３０９７９では、以下に詳しく説明するように独立に制御する多極子の数を減らして前記のような新たに発生する問題を回避すると共に装置の取り扱いを容易にしている。
【００５２】
以下、収差補正ユニット４における補正の原理について説明する。
【００５３】
特願２００４−０３０９７９の発明者が収差補正ユニット４の補正電位（または補正磁位、あるいはコイル電流）と試料面１００に現れるＸ方向およびＹ方向の収差係数を調べた結果、補正電位（または補正磁位）の単位変化△Ｖに対するＸ方向とＹ方向の収差係数は互いに関係のあることが示されている。すなわち、この△Ｖの変化に対して、Ｘ方向のｎ番目とＹ方向のｍ番目の、ビームの回転効果を含めた収差係数Ｃｎｘ，Ｃｍｙの変化を△Ｃｎｘ，△Ｃｍｙとおくと、これらの変化率
ｔｎｘ＝△Ｃｎｘ／（Ｃｎｘ・△Ｖ）
ｔｍｙ＝△Ｃｍｙ／（Ｃｍｙ・△Ｖ）
の間に、互いに関係のある番号のｎ，ｍがあることがわかる（詳しくは述べないが、ＣｎｘとＣｍｙは比例関係にある）。以下にこれを簡単に説明する。ここで、試料に入射するビームのＸ，Ｙ方向の開き角をαｘ，αｙとする。なお、ここでは、前記αｘ，αｙは、それぞれ近似的には、ｓｉｎαｘ＝αｘ、ｓｉｎαｙ＝αｙと見なせるような、十分小さな値であるものとする。
【００５４】
まず、３次の開口収差係数の場合を例にして、表７に示す具体的な数値を用いて考え方を説明する。表７は、４段の各多極子に標準８極場と斜め８極場とを与え、それをそれぞれ一定量変化させたとき、３次の開口収差係数（３次の場合は８個ある）の変化率を調べたものである。なお、表の左側の４列がＸ方向、右側の４列がＹ方向を表している。ここで、磁界型レンズ特有の試料面における像の回転は補正してある。また、変化率が誤差の範囲でゼロとなるような欄は空欄として表して見易くした。更に補足すると、斜め８極場による各変化率の値は標準８極場の変化率よりも比較的大きな値になっているが、これは変化率の分母（Ｃ・△Ｖ）中の補正前の収差Ｃが斜め６極子成分に起因しており、これによる収差係数が小さな値になっているからである。
【００５５】
【表７】
2006147381.tif 000009
さて、表を詳しく調べると、Ｘ方向の斜め８極場を与える斜め１〜４段の３次の項αｘ２αｙ１の４個の収差係数の変化率が、Ｙ方向の斜め１〜４段による３次の項αｘ３の斜め１〜４段の４個の収差係数の変化率と誤差の範囲でそれぞれ一致していることが分かる。同様に、Ｘ方向の標準８極場を与える標準１〜４段の３次の項αｘ１αｙ２の４個の収差係数の変化率がＹ方向の標準１〜４段の３次の項αｘ２αｙ１の４個の収差係数の変化率とそれぞれ誤差の範囲で一致し、Ｘ方向の斜め８極場を与える斜め１〜４段の３次の項αｙ３の４個の収差係数の変化率がＹ方向の斜め１〜４段の３次の項αｘ１αｙ２の４個の収差係数の変化率とそれぞれ誤差の範囲で一致していることが分かる。これが第１の所見である。
【００５６】
次に、標準の１段目から標準の４段目までの各係数の変化率を比較してみる。ただし比較は絶対値で行う。そうすると、まず、２段目の項αｘ３の収差係数の変化率と３段目の項αｙ３の収差係数の変化率が他に比較して大きな値であることが分かる。つまり、標準の２段目と３段目は、標準の１段目と４段目に比べて、８極場を変化させたときの変化量に対して影響が大きいことを示している。次いで、１段目と４段目を調べてみると、どちらも同程度ということがわかる。これが第２の所見である。
【００５７】
同様にして、１〜４段目の多極子に与える斜め８極場の電位を一定量変化させたときの各係数の変化率を比較してみる。ここでも比較は絶対値で行う。そうすると、１段目と４段目の数値は、２段目と３段目の数値と比べて、明らかに大きいことが分かる。これが第３の所見である。
【００５８】
これらの所見は、８極場を与えるべき多極子の選択の際に適用される。前記は、３次の開口収差係数の場合であるが、他の高次（２次、４次、５次）の場合においても、詳しくは説明しないが、それぞれに同様な３つの所見が得られる。従って、他の高次の場合においても、各多極場（６極場、１０極場、１２極場）を与える多極子の選択に同様な手法が応用できる。以下、前記の考え方に基づいて、２次から５次の開口収差係数の場合について説明する。
【００５９】
２次の開口収差係数の場合は、次のとおりである。なお、ここでは、Ｘ方向の収差の項に対し、従属関係にあるＹ方向の収差の項を上下に並べて記載する。この様にするのは、前記第１の所見に基づいている。３次以上の場合も同様である。
【００６０】
Ｘ方向：αｘ２αｙ０，αｘ１αｙ１，αｘ０αｙ２
Ｙ方向：          αｘ２αｙ０，αｘ１αｙ１，αｘ０αｙ２
に比例する収差の係数の変化率を各々
Ｘ方向：ｔ１ｘ，ｔ２ｘ，ｔ３ｘ
Ｙ方向：      ｔ１ｙ，ｔ２ｙ，ｔ３ｙ
とおくと、２次の開口収差係数の場合の第１の所見から、
ｔ２ｘ＝ｔ１ｙ，ｔ３ｘ＝ｔ２ｙ
が確認される。従って、独立なパラメータは４個になり、最低４個の独立な電源が必要になる。
【００６１】
３次の開口収差係数の場合は、次のとおりである。
【００６２】
Ｘ方向：αｘ３αｙ０，αｘ２αｙ１，αｘ１αｙ２，αｘ０αｙ３
Ｙ方向：        αｘ３αｙ０，αｘ２αｙ１，αｘ１αｙ２，αｘ０αｙ３
に比例する収差の係数の変化率を各々
Ｘ方向：ｔ１ｘ，ｔ２ｘ，ｔ３ｘ，ｔ４ｘ
Ｙ方向：      ｔ１ｙ，ｔ２ｙ，ｔ３ｙ，ｔ４ｙ
とおくと、
ｔ２ｘ＝ｔ１ｙ，ｔ３ｘ＝ｔ２ｙ，ｔ４ｘ＝ｔ３ｙ
となる。従って、独立なパラメータは５個になり、最低５個の独立な電源が必要になる。
【００６３】
４次の開口収差係数の場合は、次のとおりである。
【００６４】
Ｘ方向：αｘ４αｙ０，αｘ３αｙ１，αｘ２αｙ２，αｘ１αｙ３，αｘ０αｙ４
Ｙ方向：          αｘ４αｙ０，αｘ３αｙ１，αｘ２αｙ２，αｘ１αｙ３，αｘ０αｙ４
に比例する収差の係数の変化率を各々
Ｘ方向：ｔ１ｘ，ｔ２ｘ，ｔ３ｘ，ｔ４ｘ，ｔ５ｘ
Ｙ方向：      ｔ１ｙ，ｔ２ｙ，ｔ３ｙ，ｔ４ｙ，ｔ５ｙ
とおくと、
ｔ２ｘ＝ｔ１ｙ，ｔ３ｘ＝ｔ２ｙ，ｔ４ｘ＝ｔ３ｙ，ｔ５ｘ＝ｔ４ｙ
となる。従って、独立なパラメータは６個になり、最低６個の独立な電源が必要になる。
【００６５】
５次の開口収差係数の場合は、次のとおりである。
【００６６】
Ｘ方向：αｘ５αｙ０，αｘ４αｙ１，αｘ３αｙ２，αｘ２αｙ３，αｘ１αｙ４，αｘ０αｙ５
Ｙ方向：        αｘ５αｙ０，αｘ４αｙ１，αｘ３αｙ２，αｘ２αｙ３，αｘ１αｙ４，αｘ０αｙ５
に比例する収差の係数の変化率を各々
Ｘ方向：ｔ１ｘ，ｔ２ｘ，ｔ３ｘ，ｔ４ｘ，ｔ５ｘ，ｔ６ｘ
Ｙ方向：      ｔ１ｙ，ｔ２ｙ，ｔ３ｙ，ｔ４ｙ，ｔ５ｙ，ｔ６ｙ
とおくと、
ｔ２ｘ＝ｔ１ｙ，ｔ３ｘ＝ｔ２ｙ，ｔ４ｘ＝ｔ３ｙ，ｔ５ｘ＝ｔ４ｙ，ｔ６ｘ＝ｔ５ｙ
となる。従って、独立なパラメータは７個になり、最低７個の独立な電源が必要になる。
【００６７】
６次以上の開口収差係数についても同様に考えることができ、ｎ次の開口収差補正にはｎ＋２個の独立な電源が一般には必要である。
【００６８】
以上、前記特願２００４−０３０９７９の発明者によって見いだした収差係数間の関係を述べたが、標準多極子と斜め多極子では収差の現れ方が異なるため、どの収差係数に注目して修正するかは、下記の実際の補正手順に述べることにする。その際、どの多極子を選択するかは、前記第２、第３の所見に基づいている。
【００６９】
次に、収差補正ユニット４における実際の補正手順について説明する。
【００７０】
以下ではフォーカス調整、色収差補正、２次開口収差の補正は終了しているものとして記述する。試料面に入射する荷電粒子ビームの光軸ＬＯに対するｘ，ｙ方向の開き角をαｘ、αｙとする。
【００７１】
図５は、多極子４１〜４４による収差補正を説明する図である。先ず、図５Ａを参照して球面収差（３次開口収差）について説明する。球面収差（３次開口収差）の補正の場合、前記のように独立なパラメータは５個まで減らすことができるから、４段の標準多極子と４段の斜め多極子との合計８個の多極子の内から５個を選択することができる。選択の基準は多極子に与える８極場の電位あるいは磁位が変化したときにビームの位置に与える影響が大きな多極子を選ぶようにする。表７に示すように、２段目と３段目の標準多極子は影響が大きく重要であり、１段目と４段目の標準多極子は少なくともどちらか一方を選べばよい。従って、ここでは、図５Ａに示すように、１段目と２段目と３段目の標準多極子を選ぶこととする。斜め多極子については、２段目と３段目は影響が小さく選択するには好ましくない。よって１段目と４段目の斜め多極子を選ぶこととする。
【００７２】
対物レンズ６が磁界型の場合（または、光学系の途中に少なくとも一つの磁界型のビーム集束用レンズを含む場合）について説明する。この場合には、磁界によってビームが回転するため、収差補正ユニット４による補正の効果は回転した分を補正しなければ、標準多極子と斜め多極子による補正の影響は区別できなくなる。このため、標準多極子の制御と斜め多極子の制御とは独立にはならず、互いに関係し合うようになる。
【００７３】
補正前の８極子の補正電位について、１段目、２段目、３段目の多極子４１，４２，４３に、標準８極子としての電位Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を与え、１段目と４段目の多極子４１，４４に、斜め８極子としての電位Ｖ４，Ｖ５を与える。この補正電位に対する試料面１００における補正前の収差係数について、Ｘ方向の位置に影響するαｘ３，αｘ２αｙ，αｘαｙ２，αｙ３に比例する収差の係数をｃ１，ｃ４，ｃ２，ｃ５とし、Ｙ方向の位置に影響するαｙ３に比例する収差の係数をｃ３とする。ここで、前記係数のうち、ｃ４，ｃ２，ｃ５は、Ｙ方向の位置に影響するαｘ３，αｘ２αｙ，αｘαｙ２にもそれぞれ比例する。
【００７４】
次に、１段目、２段目、３段目の標準８極子の電位変化量を△Ｖ１，△Ｖ２，△Ｖ３、１段目と４段目の斜め８極子の電位変化量を△Ｖ４，△Ｖ５とする。
【００７５】
ここで、各△Ｖｋ（ｋ＝１〜５）の変化による収差係数ｃｊ（ｊ＝１〜５）の変化は、標準多極子と斜め多極子とでは独立とはならず、
【００７６】
【数１】
2006147381.tif 000010
で与えられるので、収差係数ｃｊを０にするための変化量△Ｖｋは、連立方程式
［ａｊｋ］［△Ｖｋ］＝［−ｃｊ］
を解いて求められる。
【００７７】
ここで、［ａｊｋ］はｊ行ｋ列の行列であり、［△Ｖｋ］はｋ行の列ベクトル、［−ｃｊ］はｊ行の列ベクトルである。
【００７８】
この結果、補正電位はｋ＝１〜５に対して
Ｖｋ＋△Ｖｋ
となる。このようにすれば、補正前の収差係数ｃｊは、収差補正ユニット４で発生させた収差係数−ｃｊで打ち消すことができる。
【００７９】
次に、対物レンズ６が静電型の場合（または、光学系の途中に磁界型のビーム集束用のレンズは含まない場合）について説明する。この場合には、収差補正ユニットによる補正の効果は標準多極子と斜め多極子とで独立に影響する。従って、現在（補正前）の８極子の補正電位について、１段目、２段目、３段目の多極子４１，４２，４３に、標準８極子としての電位Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を与え、１段目と４段目の多極子４１，４４に、斜め８極子としての電位Ｖ４，Ｖ５を与え、標準多極子と斜め多極子とではそれぞれ独立に制御される。そして、この補正電位に対する試料面における現在の収差の係数について、Ｘ方向の位置に影響するαｘ３，αｘ２αｙ，αｘαｙ２，αｙ３に比例する収差の係数をｃ１，ｃ４，ｃ２，ｃ５とし、Ｙ方向の位置に影響するαｙ３に比例する収差係数をｃ３とする。ここで、前記係数のうち、ｃ４，ｃ２，ｃ５は、Ｙ方向の位置に影響するαｘ３，αｘ２αｙ，αｘαｙ２にもそれぞれ比例する。
【００８０】
次に、１段目、２段目、３段目の標準８極子の電位変化量を△Ｖ１，△Ｖ２，△Ｖ３とし、１段目と４段目の斜め８極子の電位変化量を△Ｖ４，△Ｖ５とする。
【００８１】
ここで、各△Ｖｋ（ｋ＝１〜５）の変化による収差係数ｃｊ（ｊ＝１〜５）の変化は、標準多極子と斜め多極子とではそれぞれ独立して、
標準多極子（ｊ，ｋ＝１〜３）：
【００８２】
【数２】
2006147381.tif 000011
斜め多極子（j，k＝４〜５）：
【００８３】
【数３】
2006147381.tif 000012
で与えられるので、収差係数ｃｊを０にするための変化量△Ｖｋは、連立方程式
標準多極子（ｊ，ｋ＝１〜３）：［ａｊｋ］［△Ｖｋ］＝［−ｃｊ］
斜め多極子（ｊ，ｋ＝４〜５）：［ａｊｋ］［△Ｖｋ］＝［−ｃｊ］
を解いて求められる。この結果、補正電位はｋ＝１〜５に対して
Ｖｋ＋△Ｖｋ
となる。このようにすれば、補正前の収差係数ｃｊは、収差補正ユニット４で発生させた収差係数−ｃｊで打ち消すことができる。
【００８４】
２次の開口収差が補正されている状態であれば、前記結果の収差補正電位を各多極子に設定すると、合計８個の３次の係数の内、計算に現れた５個の３次の開口収差係数ｃｊを０に打ち消すことができるだけでなく、計算には現れない他の３個の３次の開口収差係数も同時に実質的に０になることが確認できる。すなわち、３次開口収差補正に必要な独立な電位の数は、標準８極子で３個、斜め８極子で２個の合計５個で目的を達することが分かる。
【００８５】
前記で選んだ収差係数や電位を変える多極子は、電位の僅かな変化に対して収差係数の変化が大きくなるような組み合わせを選んでいる。実際の補正において、画像から各種の収差係数またはこれらに対応するボケの量を正確に測定することが困難な場合には、前記の各電位変化△Ｖｋに対して、画像のボケの方向が大きい方向に注目し、この方向の像のボケが最小になるように各Ｖｋを調整することを何度か繰り返せばよい。この操作によって、斜め６極子電位による収差補正を必要とするような系であっても、３次の開口収差をすべて０にできる。なお、ボケを観察ないし測定をするには、周知の如くフォーカスの位置を試料面から少しずらしたときの方が画面のボケの変化が見えやすくなるので、これを利用して行うとよい。また特許文献１に示されている方法を用いることもできる。
【００８６】
次に、独立に電位（または磁位）を可変して印加可能な電源（独立可変電源）以外の電源（非独立可変電源）について補足説明する。図５Ａを用いた前記の説明では、使用しなかった残りの４段目の標準８極子と、２段目、３段目の斜め８極子の電位（磁位）は、図５Ａに示すように、ゼロとした。しかし、ゼロの代わりに、一定の８極子場の電位（磁位）を供給するようにしてもよい。あるいは他の独立可変な８極子場と一定の割合で従属的に連動するように構成することもできる。この様にするメリットは、低次から高次までの収差の補正のために加算されて最終的に多極子に印加される電位（磁位）が過度の値にならないようにすることができる場合があるからである。例えば、１個の８極子電位（または磁位）が高くなり過ぎないように他の段と分担して電位（または磁位）を印加することができるからである。この意味では、ゼロでない一定の８極子場の電位（磁位）を供給したり、他の独立可変な８極子場と従属的に連動するのは、実用上しばしばメリットがある。また、この従属的な連動の変形として、独立な電源の数を前記の５個より増やしてもメリットがある場合がある。
【００８７】
また、電位（または磁位）を印加するのに相応しくない８極子の段もある（表７参照）。例えば、前記の斜め８極子の２段目、３段目の斜め多極子では、電位（または磁位）を大きく印加しても６極子成分によって発生した３次開口収差を補正出来る量が少ないため、完全な補正をこれらの段で行うと、高次収差が著しく増大してしまう。従って、特に電源の安定度やノイズが問題にならない場合には、電位（または磁位）の変化に対して収差係数の変化が大きい（感度の良い）段が選ばれる。前記で斜め多極子として１段目と４段目が用いられるのはこの理由による。
【００８８】
このようにして更に詳しく調べてみると、前記３個の電位を独立に供給すべき標準８極子のうち、２段目と３段目の２つが変化率が大きく重要であることがわかっている（表７参照）。そして、電位を独立に供給すべき３個目については、前記説明のとおりに１段目としてもよいが、４段目としても、あるいは１段目と４段目とを同じ電位としても実用上問題ないことが理論的・実験的に分かっている。前記の「１段目と４段目とを同じ電位とする」は、１段目を独立と考えれば、４段目は１段目に１対１の割合で従属させたと考えることができる。
【００８９】
この、独立な電源の数の選定と、１段目〜４段目の多極子４１〜４４の中でどの多極子を独立的に用いるかは、下記の４次開口収差の補正、５次開口収差の補正でも同様の考え方が適用できる。
【００９０】
次に、図５Ｂを参照して４次開口収差の補正について説明する。４次開口収差の補正の場合、前記の通り独立なパラメータは６個まで減らすことができるから、４段の標準多極子と４段の斜め多極子との合計８個の多極子の内から６個を選択すればよい。前記の球面収差（３次開口収差）説明と同様に、選択の基準は多極子に与える電位あるいは磁位が変化したときにビームの位置に与える影響が大きな多極子を選ぶようにする。詳細は省くが、図５Ｂに示すように、標準多極子は１段目と２段目と４段目、斜め多極子は、１段目と３段目と４段目を選ぶこととする。
【００９１】
前記の球面収差（３次開口収差）と同様に、先ず磁界型の対物レンズの場合について説明する。
【００９２】
補正前の１０極子の補正電位について、１段目、２段目、４段目の多極子４１，４２，４４に、標準１０極子としての電位Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を与え、１段目、３段目、４段目の多極子４１，４３，４４に、斜め１０極子としての電位Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６与える。そして、この補正電位に対する試料面における補正前の収差係数について、Ｘ方向の位置に影響するαｘ４，αｘ３αｙ，αｘ２αｙ２，αｘαｙ３，αｙ４に比例する収差の係数をｃ１，ｃ４、ｃ２，ｃ５，ｃ３とし、Ｙ方向の位置に影響するαｙ４に比例する収差の係数をｃ６とする。ここで、前記係数のうち、ｃ４，ｃ２，ｃ５，ｃ３は、Ｙ方向の位置に影響するαｘ４，αｘ３αｙ，αｘ２αｙ２，αｘαｙ３にもそれぞれ比例する。
【００９３】
次に、１段目、２段目、４段目の標準１０極子の電位変化量を△Ｖ１，△Ｖ２，△Ｖ３とし、１段目、３段目、４段目の斜め１０極子の電位変化量を△Ｖ４，△Ｖ５，△Ｖ６とする。
【００９４】
ここで、各△Ｖｋ（ｋ＝１〜６）の変化による収差係数ｃｊ（ｊ＝１〜６）の変化は、標準多極子と斜め多極子とでは独立とはならず、互いに関係し合って、
【００９５】
【数４】
2006147381.tif 000013
で与えられるので、収差係数ｃｊを０にするための変化量△Ｖｋは、連立方程式
［ａｊｋ］［△Ｖｋ］＝［−ｃｊ］
を解いて求められる。この結果、補正電位はｋ＝１〜６に対して
Ｖｋ＋△Ｖｋ
となる。このようにすれば、補正前の収差係数ｃｊは、収差補正ユニット４で発生させた収差係数−ｃｊで打ち消すことができる。
【００９６】
次に、前記球面収差（３次開口収差）と同様に、先ず対物レンズ６が静電型の場合について説明する。
【００９７】
先ず、補正前の１０極子の補正電位について、１段目、２段目、４段目の多極子に、標準１０極子としての電位Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を与え、１段目、３段目、４段目の多極子に、斜め１０極子としての電位Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６を与える。そして、この補正電位に対する試料面１００における補正前の収差係数について、Ｘ方向の位置に影響するαｘ４，αｘ３αｙ，αｘ２αｙ２，αｘαｙ３，αｙ４に比例する収差の係数をｃ１，ｃ４，ｃ２，ｃ５，ｃ３とし、Ｙ方向の位置に影響するαｙ４に比例する収差の係数をｃ６とする。ここで、前記係数のうち、ｃ４，ｃ２，ｃ５，ｃ３は、Ｙ方向の位置に影響するαｘ４，αｘ３αｙ，αｘ２αｙ２，αｘαｙ３にもそれぞれ比例する。
【００９８】
次に、１段目、２段目、４段目の標準１０極子の電位変化量を△Ｖ１，△Ｖ２，△Ｖ３とし、１段目、３段目、４段目の斜め１０極子の電位変化量を△Ｖ４，△Ｖ５，△Ｖ６とする。
【００９９】
ここで、各△Ｖｋ（ｋ＝１〜６）の変化による収差係数ｃｊ（ｊ＝１〜６）の変化は、標準多極子と斜め多極子とではそれぞれ独立して、
標準多極子（ｊ，ｋ＝１〜３）
【０１００】
【数５】
2006147381.tif 000014
斜め多極子（ｊ，ｋ＝４〜６）
【０１０１】
【数６】
2006147381.tif 000015
で与えられるので、収差係数ｃｊを０にするための変化量△Ｖｋは、連立方程式
標準多極子（ｊ，ｋ＝１〜３）：［ａｊｋ］［△Ｖｋ］＝［−ｃｊ］
斜め多極子（ｊ，ｋ＝４〜６）：［ａｊｋ］［△Ｖｋ］＝［−ｃｊ］
を解いて求められる。この結果、補正電位はｋ＝１〜６に対して
Ｖｋ＋△Ｖｋ
となる。このようにすれば、補正前の収差係数ｃｊは、収差補正ユニット４で発生させた収差係数−ｃｊで打ち消すことができる。
【０１０２】
３次以下の開口収差が補正されている状態であれば、前記結果の収差補正電位を各多極子に設定すると、合計１０個の４次の係数の内、計算に現れた６個の４次の開口収差係数ｃｊ（ｊ＝１〜６）を０に打ち消すことができるだけでなく、他の計算には現れない４個の４次の開口収差係数も同時に実質的に０になることが確認できる。すなわち、４次開口収差補正に必要な独立な電位の数は、標準１０極子で３個、斜め１０極子で３個の合計６個で目的を達することが分かる。
【０１０３】
前記で選んだ収差係数や電位を変える多極子は、電位の僅かな変化に対して収差係数の変化が大きくなるような組み合わせを選んでいる。特に標準１０極子では２段目の多極子による変化率が大きく、斜め１０極子では３段目の多極子による変化率が大きいので、少なくともこの２つを含めるようにするとよい。実際の補正において、画像から各種の収差係数またはこれらに対応するボケの量を正確に測定することが困難な場合には、前記の各電位変化△Ｖｋに対して、画像のボケの変化が大きい方向に注目し、この方向の像のボケが最小になるように各Ｖｋを調整することを何度か繰り返せばよい。この操作によって、斜め６極子電位による収差補正を必要とするような系であっても、４次の開口収差をすべて０にできる。
【０１０４】
次に、５次開口収差の補正について図５Ｃと図１を参照して説明する。
【０１０５】
５次開口収差の補正の場合、前記の通り独立なパラメータは７個まで減らすことができるから、４段の標準多極子と４段の斜め多極子との合計８個の多極子の内から７個を選択すればよい。前記の球面収差（３次開口収差）説明と同様に、選択の基準は多極子に与える電位あるいは磁位が変化したときにビームの位置に与える影響が大きな多極子を選ぶようにする。詳細は省くが、図５Ｃに示す様に、標準多極子は４１〜４４段全て、斜め多極子は、３段目を除く１段目と２段目と４段目を選ぶこととする。
【０１０６】
先ず、対物レンズ６が磁界型の場合について説明する。
【０１０７】
多極子として電位的には標準配列の１２極子を用いる場合、斜め６極子成分がある系で５次の開口補正を行うためには、１段目と４段目も電場・磁場重畳型とし、１段目と４段目の多極子コイル用電源１８，２１が必要になる（図１参照）。
【０１０８】
この補正を行うためには、補正前の１２極子の補正電位について、１段目、２段目、３段目、４段目の多極子に、標準１２極子としての電位Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を与え、１段目、２段目、４段目の多極子に、斜め１２極子としての電位Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７に相当する磁位を与える。そして、この補正電位に対する試料面における補正前の収差係数について、Ｘ方向の位置に影響するαｘ５，αｘ４αｙ，αｘ３αｙ２，αｘ２αｙ３，αｘαｙ４，αｙ５に比例する収差の係数をｃ１，ｃ５，ｃ２，ｃ６，ｃ３，ｃ７とし、Ｙ方向の位置に影響するαｙ５に比例する収差の係数をｃ４とする。ここで、前記係数のうち、ｃ５，ｃ２，ｃ６，ｃ３，ｃ７は、Ｙ方向の位置に影響するαｘ５，αｘ４αｙ，αｘ３αｙ２，αｘ２αｙ３，αｘαｙ４にもそれぞれ比例する。
【０１０９】
次に、１段目、２段目、３段目、４段目の標準１２極子の電位変化量を△Ｖ１，△Ｖ２，△Ｖ３，△Ｖ４とし、１段目、２段目、４段目の斜め１２極子の電位変化量△Ｖ５，△Ｖ６，△Ｖ７に相当する磁位とする。
【０１１０】
ここで、各△Ｖｋ（ｋ＝１〜７）の変化による収差係数ｃｊ（ｊ＝１〜７）の変化は、標準多極子と斜め多極子とでは独立とはならず、互いに関係し合って、
【０１１１】
【数７】
2006147381.tif 000016
で与えられるので、収差係数ｃｊを０にするための変化量△Ｖｋは、連立方程式
［ａｊｋ］［△Ｖｋ］＝［−ｃｊ］
を解いて求められる。この結果、補正電位はｋ＝１〜７に対して
Ｖｋ＋△Ｖｋ
となる。このようにすれば、補正前の収差係数ｃｊは、収差補正ユニット４で発生させた収差係数−ｃｊで打ち消すことができる。なお、斜め１２極子を実現する多極子４１から４４が１２極子を越える場合には、前記の斜め１２極子は、磁場型の磁位を利用せずに電位だけで実現可能である。
【０１１２】
次に対物レンズ６が静電型の場合について説明する。
【０１１３】
１段目、２段目、３段目、４段目の多極子に、標準１２極子としての電位Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を与え、１段目、２段目、４段目の多極子に、斜め１２極子としての電位Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７に相当する磁位を与える。そして、この補正電位に対する試料面における現在の収差係数について、Ｘ方向の位置に影響するαｘ５，αｘ４αｙ，αｘ３αｙ２，αｘ２αｙ３，αｘαｙ４，αｙ５に比例する収差の係数をｃ１，ｃ５，ｃ２，ｃ６，ｃ３，ｃ７とし、Ｙ方向の位置に影響するαｙ５に比例する収差の係数をｃ４とする。ここで、前記係数のうち、ｃ５，ｃ２，ｃ６，ｃ３，ｃ７は、Ｙ方向の位置に影響するαｘ５，αｘ４αｙ，αｘ３αｙ２，αｘ２αｙ３，αｘαｙ４にもそれぞれ比例する。
【０１１４】
次に、１段目、２段目、３段目、４段目の標準１２極子の電位変化量を△Ｖ１，△Ｖ２，△Ｖ３，△Ｖ４とし、１段目、２段目、４段目の斜め１２極子の電位変化量△Ｖ５，△Ｖ６，△Ｖ７に相当する磁位とする。
【０１１５】
ここで、各△Ｖｋ（ｋ＝１〜７）の変化による収差係数ｃｊ（ｊ＝１〜７）の変化は、
標準多極子と斜め多極子とではそれぞれ独立して、
標準多極子（ｊ，ｋ＝１〜４）：
【０１１６】
【数８】
2006147381.tif 000017
斜め多極子（ｊ，ｋ＝５〜７）
【０１１７】
【数９】
2006147381.tif 000018
で与えられるので、収差係数ｃｊを０にするための変化量△Ｖｋは、連立方程式
標準多極子（ｊ，ｋ＝１〜３）：［ａｊｋ］［△Ｖｋ］＝［−ｃｊ］
斜め多極子（ｊ，ｋ＝５〜７）：［ａｊｋ］［△Ｖｋ］＝［−ｃｊ］
を解いて求められる。この結果、補正電位はｋ＝１〜７に対して
Ｖｋ＋△Ｖｋ
となる。このようにすれば、補正前の収差係数ｃｊは、収差補正ユニット４で発生させた収差係数−ｃｊで打ち消すことができる。
【０１１８】
４次までの開口収差が補正されている状態であれば、前記結果の収差補正電位および磁位を各多極子に設定すると、合計１２個の５次の係数の内、計算に現れた７個の５次の開口収差係数ｃｊ（ｊ＝１〜７）を０に打ち消すことができるだけでなく、他の計算には現れない５個の５次の開口収差係数も同時に実質的に０になることが確認できる。すなわち、５次開口収差補正に必要な独立な電位および磁位の数は、標準１２極子で４個、斜め１２極子で３個の合計７個で目的を達することが分かる。
【０１１９】
前記で選んだ収差係数や電位および磁位を変える多極子は、電位や磁位の僅かな変化に対して収差係数の変化が大きくなるような組み合わせを選んでいる。実際の補正において、画像から各種の収差係数またはこれらに対応するボケの量を正確に測定することが困難な場合には、前記の各電位および磁位の変化△Ｖｋに対して、画像のボケの変化が大きい方向に注目し、この方向の像のボケが最小になるように各Ｖｋを調整することを何度か繰り返せば良い。この操作によって、斜め６極子電位による収差補正を必要とするような系であっても、５次の開口収差を全て０にできる。
【０１２０】
以上に、収差補正ユニット４とその電源との接続関係や構成、動作を説明した。また、５次までの収差補正を行える原理も説明した。
【０１２１】
また、上記の例では、４個を超える独立に駆動できる電源の数に対して、標準方向と斜め方向の多極子場を１個の多極子に印加することにより、４段の多極子で５次までの開口収差補正を行うように構成しているが、４段に限定することなく、独立に駆動できる電源の数だけ多極子を備えるようにしても良いことは明らかである。例えば、５次の開口収差補正では、前記４段の多極子の外側に３個の多極子を配置し、合計７個の多極子で使用するようにしても良い。また、一部は標準方向と斜め方向の両方を使用する多極子と、標準方向または斜め方向の何れの一方のみを使用する多極子を混在させるように構成しても良い。
【０１２２】
この荷電粒子光学装置は、オペレータが操作表示部９を操作して、粒子ビーム発生の加速電圧Ｖａ、対物レンズ６から試料面１００までの作動距離ＷＤ、粒子プローブ電流Ｉｐの少なくとも１つを変更したとき、この変更を行う前までは粒子光学系全体として適正に補正されていた低次から高次までの収差が、この条件変更によって発生した収差補正量の適性値からのズレを補正する。特に、実施例１の荷電粒子光学装置では、操作表示部９からの指示で、制御部８が開き角制御レンズ３を調整して、補正を行う収差の次数（n次）と収差の種類に応じて、試料に入射する粒子プローブの開き角α（n）を設定する。
【０１２３】
なお、ここで言う、加速電圧Ｖａの変更、作動距離ＷＤの変更、粒子プローブ電流Ｉｐの変更とは、微調整としてのフォーカス調整や微調整としてのプローブ電流の調整ではなく、収差補正量に大きく影響するような変更を意味する。
【０１２４】
次に、前記実施例１の荷電粒子光学装置が適用している本発明の動作原理について説明する。光軸上にある点光源と見なせるような小さな粒子源から出発した粒子ビームが、粒子光学系を通過し、試料面上に粒子プローブとしてフォーカスされる系を考える。試料に入射するＸ、Ｙ方向の近軸軌道の角度（収差を含まないときの角度、開き角）を各々αx、αｙ、粒子に対する加速電圧をＶａ、粒子プローブのエネルギー幅△Ｅに対応する電圧幅を△Ｖとするとき、走査が行われていない場合の（偏向量が０の場合の）点光線に対する像面上の粒子プローブの光軸からのＸ、Ｙ方向のズレ量（収差）、△Ｘ、ΔＹは、開口収差と開口色収差が支配的であるとして、以下の（１０）式、（１１）式によって表される。
【０１２５】
【数１０】
2006147381.tif 000019
【０１２６】
【数１１】
2006147381.tif 000020
前記（１０）、（１１）式にあって、n＝n１＋n2＋n3（n１、n2、n3、は０以上の整数）は、収差の次数（≧2）を表している。ΔＸ（ｎ）、ΔＹ（ｎ）は、Ｘ、Ｙ方向のn次の開口収差（色収差を含む）を表し、ＣＸ（n１、n2、n3）、ＣＹ（n１、n2、n3）はn＝n１＋n2＋n3  に対するＸ，Ｙ方向のｎ次の収差係数（色収差を含む）を表している。
【０１２７】
例えば、１次の色収差係数はｎ＝２で、
（n１、n2、n3）＝（1,0,1)、(0,1,1)
に対する係数ＣＸ、ＣＹ、３次の開口収差係数はｎ＝３で、
（n１、n2、n3）＝（3,0,0)、(2,1,0)、(1,2,0)、(0,3,0)
に対する係数ＣＸ、ＣＹである。
【０１２８】
収差ΔＸ、ΔＹは粒子プローブを細く集束することを妨げるので、高性能の粒子プローブを実現するには、できるだけ小さな値にする必要がある。通常の粒子光学系では、
αｘ、αｙ≪１［rad］
なので、同じ開き角αｘ、αyの値に対しては、低次の項（nの小さな項）の方が高次の項（nの大きな項）よりも影響が大きい。例えば軸対称レンズではｎ３＝０の偶数次の開口収差について
ΔＸ(2m)＝ΔＹ(2m)＝０（ｍ＝1,2,3,・・・）
なので、
ΔＸ（3)＞ΔＸ(5)＞ΔＸ（7)・・・
ΔＹ（3）＞ΔＹ(5)＞ΔＹ（7）・・・
である。また、多極子ユニットなどを用いて収差補正を行う場合には、多極子ユニットの機械的精度、及びユニットの組立精度に依存して、ｎ３＝０の偶数次の開口寄生収差が発生するが、通常の粒子光学系では、
ΔＸ（2)＞ΔＸ(4)＞ΔＸ（6)・・・
ΔＹ（2)＞ΔＹ(4)＞ΔＹ（6)・・・
となる。なお、Ｘ、Ｙ方向における収差係数や収差量は、一般には各々の方向で異なる値を取り得るが、この違いは本質的なことではないのて以下の説明では開き角を含めてＸ、Ｙ方向を区別せずに用いる。
【０１２９】
収差補正はこのような低次の項の収差から順次補正することにより、より径の細いプローブ、より大電流のプローブを得ることを目的として実施される。この事を簡単に説明する。粒子線の波長をλ、開き角をαとするとき、回折によって制限されるプローブ径dλは
dλ＝1.22λ／α
で表される。すなわち、開き角αの大きい方が回折効果の影響が少なく細いプローブが得られる。また、輝度がβのビームを半径rに集束したとき、得られるプローブ電流ＩＰは、
ＩＰ＝πα2・πｒ2・β
であるから、αの大きな方がより大電流のプローブが得られる。このとき、αを大きく設定するのを妨げるのが、前記の収差ΔＸ、ΔＹである。低次（n次）の収差を補正できれば、これよりも高次（n＋1次以上）の収差によって制限されるまで開き角αを大きくすることができる。
【０１３０】
次に収差補正において設定すべき開き角αであるが、低次の収差を補正するときに開き角αを大きくすると、補正の対象としていない高次の収差が影響してくるので、補正が複雑になる。従って、低次の収差補正では、開き角αを小さく設定して次数の高い収差を見えにくくし、低次の収差を分類して補正するのに都合がよい。
【０１３１】
また、低次の収差が補正された後に高次の収差を補正しようとする場合、開き角αが小さいと高次の収差の影響が見えにくいため、正確な収差の分類ができない。従って、高次の収差補正では、開き角αを大きく設定して次数nの高い収差を見え易くし、高次の収差を分類して補正するのに都合がよい。
【０１３２】
次に、実施例１の荷電粒子光学装置の具体的な動作について説明する。現在、試料面において必要とする次数ｎまで補正され、現在のプローブ径はｎ＋１次以上の収差で決まっていると仮定する。この状態で、オペレータが操作表示部９を操作し、加速電圧Ｖａまたは作動距離ＷＤまたは粒子プローブ電流Ｉｐの少なくとも一つを変更したとき、収差が概略補正された値になるように計算上の値あるいは記憶していた前回の収差補正の値を読み出して、制御部８は、開き角制御レンズ３、収差補正ユニット４、対物レンズ６を制御する。この状態では、ｎ次の収差だけではなくｎ次よりも低い次数の収差も適正な補正条件からずれる可能性がある。このため、前記の条件変更を行った時には、低次から収差補正を再度実施するのが確実である。
【０１３３】
なお、通常は集束レンズ１の制御によってプローブ電流を変化させても、試料面上での収差の変化は少ないが、極めて大きなプローブ電流を得る場合には集束レンズや電子銃の収差が問題になる場合がある。ここで、そのような場合の収差補正も対象としている。
【０１３４】
図２は、実施例１の荷電粒子光学装置が収差補正を行うときの処理手順を示すフローチャートである。この荷電粒子光学装置は、図２に示す処理手順を繰り返し、ステップ1では２次以下の収差、ステップ2では３次以下の収差、ステップ3では５次以下の収差を補正する。このとき、荷電粒子光学装置は、補正する収差の次数によって、開き角をα(2)、α(3)、α(5)のように段階的に増大する。
【０１３５】
ステップ    補正する収差の次数        開き角（Ｖａ、ＷＤ、Ｉｐ）
1            ２次以下                  α (2)
2            ３次以下                  α（3）
3            ５次以下                  α（5）
・・・・・
ステップ3よりも後の処理も、ステップ3と同等に考えることができるので、ここでは省略する。
【０１３６】
２次以下の収差を補正するステップ1は図２を参照すると以下の処理手順（プロセスPROCESS：PR１〜PR9とする）となる。先ず、プロセスPR1にてオペレータが操作表示部（Operation display：ＯＤ）９を用いて加速電圧Ｖａまたは作動距離ＷＤまたは粒子プローブ電流Ｉｐ（強度）の少なくとも１つを変更した。すると、制御部８は、プロセスPR2にて加速電圧Ｖａ、作動距離ＷＤに応じて、集束レンズ（CL）１、開き角制御レンズ（ACL）３、収差補正ユニット（CL）４、対物レンズ（OL）６のデフォルト値を設定する。このデフォルト値は、条件に応じて予め適する数値が設定されているものである。あるいは記憶していた前回の収差補正の値を読み出して設定する。
【０１３７】
次に、制御部８は、プロセスPR3にて、収差補正の最低次で次数ｎ（N）がｎ(0)＝２となるN=0を設定する。続けて、制御部８は、プロセスPR4にて、開き角制御レンズ３に流す励磁電流を決定し電源１１を介して２次の収差補正を行うための開き角α（2）を設定する。
【０１３８】
次に制御部８は、プロセスPR5にて、走査装置５を電源１６を制御して駆動し、荷電粒子プローブを試料面１００上で走査させる。検出部７は、試料から発生した２次粒子の信号を検出し、検出結果を制御部８に供給する。制御部８は、前記検出結果から２次粒子による試料像を取得する。制御部８は、取得した試料像を操作表示部９に送る。このため、オペレータは操作表示部９に表示された試料像を確認することにより粒子プローブのフォーカスの状態や収差の種類と量を判別することができる。
【０１３９】
次に制御部８は、プロセスPR６にて、収差補正ユニット４と対物レンズ６に対して各電源から供給される励磁電流を制御し、先ずフォーカス調整を行う。続いて収差補正ユニット４により２次以下の収差補正を実施する。収差補正ユニット４は、４つの多極子の組み合わせによりｎ次の収差を補正する。この収差補正ユニット４については詳細を後述する。
【０１４０】
次に制御部８は、プロセスPR7にて、２次以下の収差の粒子ビームや、画像を操作表示部９に表示させ、オペレータによる操作に基づいて収差が補正されたか否かをチェックする。つまり、実際の収差の補正操作は、操作表示部９に表示されたビームの形状や、画像を基にオペレータが、操作表示部９の操作部を用いて収差がなくなるように行う。オペレータの操作表示部９を用いた補正操作により、２次以下の収差が補正されたと判断するまでプロセスPR6が繰り返される。２次以下の収差が補正されたと判断すると、プロセスPR8に進み、現在補正した２次の収差は最大次数か否かをチェックする。この荷電粒子光学装置は、収差補正ユニット４により、例えば５次の収差まで補正するので、プロセスPR8はNOとなり、プロセスPR9に進んで、次数Nを＋１インクリメントしＮ＝２とし、ｎ（N）をｎ（2）＝３として補正の対象を３次の収差としてからプロセスPR4に戻る。プロセスPR４〜プロセスPR9は、プロセスPR8にて最大次数の５次と判断するまで繰り返される。以下、３次の収差補正の手順ステップ2に移行する。
【０１４１】
ステップ2に入ると、制御部８はプロセスPR4にて開き角制御レンズ３を制御して、開き角をα（3）に設定する。つまり、制御部８は、開き角制御レンズ３に流す励磁電流を決定し電源１１を介して３次の収差補正を行うための開き角α（3）を設定する。３次の収差に対する開き角α(3)も、予め理論的に判っているので、プロセスPR4では理論的に判っている値に開き角α(3)を設定することになる。
【０１４２】
このとき、開き角制御レンズ３及び収差補正ユニット４の設定条件が変わるため、ステップ1で合わせた２次以下の収差補正の条件も最適値からずれることになる。しかしながら、収差補正ユニット４の前方における再設定が主であるため、２次以下の収差補正条件の最適値からのずれは小さく（例えば補正なしのときの10％以下）、開き角はα（3）のままで、２次以下の収差補正も行うことができる。そこで制御部８は、ステップ1と同様に、プロセスPR5にて、走査装置５を電源１６を制御して駆動し、荷電粒子プローブを試料面１００上で走査させる。検出部７は、試料から発生した２次粒子の信号を検出し、検出結果を制御部８に供給する。制御部８は、前記検出結果から２次粒子による試料像を取得する。制御部８は、取得した試料像を操作表示部９に送る。このため、オペレータは操作表示部９に表示された試料像を確認することにより粒子プローブのフォーカスの状態や収差の種類と量を判別することができる。
【０１４３】
次に制御部８は、プロセスPR6にて、収差補正ユニット４と対物レンズ６を制御してフォーカス調整と２次以下の収差補正及び３次の収差補正を実施する。具体的には、収差補正ユニット４と対物レンズ６に対して各電源から供給される励磁電流を制御し、先ずフォーカス調整を行う。続いて収差補正ユニット４により２次以下の収差補正及び３次の収差補正を実施する。
【０１４４】
次に制御部８は、プロセスPR7にて、２次以下の収差及び３次の収差の粒子ビームや、画像を操作表示部９に表示させ、オペレータによる操作に基づいて２次以下の収差及び３次の収差が補正されたか否かをチェックする。オペレータの操作表示部９を用いた補正操作により、２次以下の収差及び３次の収差が補正されたと判断するまでプロセスPR6が繰り返される。
【０１４５】
なお、ステップ2では、２次以下と３次の収差補正を同時に行うのではなくて、フォーカス調整と２次以下の収差補正を行った後に、再度試料像を取り込み、３次の収差だけを後から補正するようにしても良い。
【０１４６】
２次以下の収差及び３次の収差が補正されたと判断すると、プロセスPR8に進み、現在補正した３次の収差は最大次数か否かをチェックする。前述のように最大次数は例えば５次であるので、プロセスPR9に進み、次数をインクリメントして、次のステップに進む。
【０１４７】
ただし、本実施例では、4次の収差補正をとばして５次の収差補正を行う。以下、５次の収差補正の手順ステップ3に移行する。なお、4次の収差補正をとばす理由については後述する。
【０１４８】
ステップ3に入ると、制御部８はプロセスPR4にて開き角制御レンズ３に流す励磁電流を決定し電源１１を介して５次の収差補正を行うための開き角α（5）を設定する。理論的に判っている値に開き角α(5)を設定することになる。
【０１４９】
このとき、開き角制御レンズ３及び収差補正ユニット４の設定条件が変わるため、３次以下の収差補正の条件が最適値からずれることになる。しかしながら、収差コレクタ４の前方における再設定が主であるため、３次以下の収差補正条件の最適値からのずれは小さく、開き角はα（5）のままで、３次以下の収差補正も行うことができる。そこで制御部８は、ステップ1、2と同様にしてプロセスPR5にてPR試料像を取得し、この像から粒子プローブのフォーカスの状態や収差の種類と量を判別する。
【０１５０】
次に制御部８は、プロセスPR6にて収差補正ユニット４と対物レンズ６を制御してフォーカス調整と２次以下の収差補正、３次の収差補正、及び５次の収差補正を実施する。
【０１５１】
次に制御部８は、プロセスPR7にて、２次以下の収差、３次の収差、及び５次の収差の粒子ビームや、画像を操作表示部９に表示させ、オペレータによる操作に基づいて２次以下の収差、３次の収差、及び５次の収差が補正されたか否かをチェックする。オペレータの操作表示部９を用いた補正操作により、２次以下の収差補正、３次の収差補正、及び５次の収差補正が補正されたと判断するまでプロセスPR6が繰り返される。
【０１５２】
ステップ3において、開き角のα（3）からα（5）への変更で、低次の収差補正条件のズレが大きい場合には、α（3）からα（5）への変更を複数段に分割して実施することもできる。また、これとは逆に、各ステップで開き角の変更に伴う収差補正条件のズレが小さい場合には、何れかの次数の開き角の設定を省略することができる。
【０１５３】
さらに、前記の説明では、4次以下の収差を補正する開き角α（4）については言及しなかったが、必要に応じて追加することもできる。この4次の開口収差について補足すると、前記の非特許文献１〜非特許文献３に示された4極子と8極子による収差補正系では、一般に２次の開口収差は収差補正装置内で機械的な精度の問題で発生する寄生収差であり、さらに偶数次の高次の項への影響も無視できない。従って、５次の開口収差を補正できても4次の開口収差が補正できなけれ、最終プローブ径は細くならない。しかし、4次の開口収差は最終プローブ径には影響するものの、５次の開口収差を補正するときに4次の開口収差補正を行うために専用の開き角を準備しなければならないほどには大きな収差にはならない。これが前記の説明でα（4)を含めなかった理由である。7次の収差補正を行う場合のα（6）についても同様に考えることができる。
【０１５４】
以上のように、実施例１の荷電粒子光学装置では、補正する収差の次数に応じて（ここでは各ステップにおいて補正する最大次数の収差に応じて）開き角制御レンズ３によって開き角を変更することにより、低次の収差補正において過大な開き角を使用することもなく、また高次の収差補正において過小な開き角を使用することもないので、収差補正が確実に精度良く行えるようになった。
【０１５５】
なお、前記では加速電圧Ｖａや作動距離ＷＤまたは粒子プローブ電流Ｉｐの変更において、制御部８による開き角制御レンズ３、収差補正ユニット４、対物レンズ６などの制御が必ずしも理想的ではなく、最初の設定では収差を補正する条件が最適値からずれるという前提にたって説明した。しかし、各加速電圧Ｖａや作動距離ＷＤまたは粒子プローブＩｐなどに対して、これらの最適な補正値の記憶装置への保存などにより、精度良く最適な収差補正条件が再現できる場合もあると考えられる。このような場合でも、装置の組立・調整時に最初に最適な収差補正条件を見出すときや、装置を保守などで再組み立て・再調整した後に最適な収差補正条件を確認する場合などに有効に用いることが可能である。
【０１５６】
また、上記の記述では各次数の収差補正において、フォーカスの状態や収差の種類と量を操作表示部９でオペレータが判断する場合について説明したが、特許文献１などに示される手法を用いて、自動的にこれらの量を計測して、収差補正ユニット４を制御するようにしても良い。
【実施例２】
【０１５７】
図６は、実施例２の荷電粒子光学装置の構成を示す図である。前記図１に示した実施例１との相違は、相互に異なる半径ｒAPを持つ対物絞り２２と、対物絞り２２の前記半径ｒAPを切り換える絞り駆動装置（ＡＰＤ）２３と、絞り駆動装置２３の電源２４を備える点である。対物絞り２２と絞り駆動装置２３は、対物絞り調整部を構成する。対物絞り調整部は、集束レンズ１によって集束され、かつプローブ電流が調整された荷電粒子ビームの絞りを駆動部２３の駆動による対物絞り２２で調整することで荷電粒子ビームの試料１００への入射の開き角を調整する。
【０１５８】
ここで、集束レンズ１は、最後のステップ、すなわち、最高次の収差補正の絞りが設定された時に所望のプローブ電流が得られるように制御されるのが望ましい。
【０１５９】
前記実施例１では、対物絞り２の半径ｒAPを一定とし、制御部８で開き角制御レンズ３を制御して、補正すべき収差の次数に応じて開き角α（n）を設定した。この実施例２では、開き角を変更する手段として、実施例１のように開き角α(n)を開き角制御レンズ３で制御するのではなく、異なる半径ｒAPを持つ対物絞り２２を絞り駆動装置２３で駆動することにより制御する。
【０１６０】
対物絞り２２は、図６に断面を示すように、２次の収差補正、３次の収差補正及び５次の収差補正に適するように、例えば厚さ1mmの板状で、かつビームを通さない遮蔽板に下部側から異なる直径２ｒＡＰ(2)、直径２ｒＡＰ(3)、直径２ｒＡＰ(5)の円状の孔を形成してなる。各孔は、例えば厚さ1mmの遮蔽板にビームの入射側から内側にかけて当該遮蔽板の断面がテーパ状になるように加工形成される。また、対物絞り２２は、前記各孔を加工形成しないときには、厚さ数十μmの極薄い遮蔽板に前記各直径で形成してもよい。このような板状の対物絞り２２は、制御部８の制御によって電源２４から供給される駆動電流に応じた対物絞り駆動装置２３によって、例えば上下方向に移動される。このため、対物絞り２２は、操作表示部９によるオペレータの選択操作に応じ、２次の収差補正、３次の収差補正及び５次の収差補正に適する直径２ｒＡＰ(2)、直径２ｒＡＰ(3)、直径２ｒＡＰ(5)の円状の孔を光軸ＯＬを中心にして選択的に配置できる。このため、後述するように、対物絞り２２の半径ｒＡＰ(n)により開き角α(n)を設定することができる。
【０１６１】
以下、この実施例２について、ステップ３において適正なプローブ電流Ipが得られるように、集束レンズ１を設定した場合を例として説明する。
【０１６２】
現在、試料面１００において必要とする次数nまで補正され、現在のプローブ径はn＋1次以上の収差で決まっていると仮定する。
【０１６３】
図７は、実施例２の荷電粒子光学装置が収差補正を行うときの処理手順を示すフローチャートである。この荷電粒子光学装置も、図７に示す処理手順を繰り返し、ステップ1では２次以下の収差、ステップ2では３次以下の収差、ステップ3では５次以下の収差を補正する。このとき、荷電粒子光学装置は、補正する収差の次数によって、対物絞りの半径ｒAPを変えて開き角をα(2)、α(3)、α(5)のように段階的に増大する。
【０１６４】
ステップ    補正する収差の次数    対物絞りの半径      開き角（Va、WD）  
1              ２次以下              ｒAP（2）          α（2）         
2              ３次以下              ｒAP（3）          α（3）         
3              ５次以下              ｒAP（5）          α（5）         
・・・・・                                                                
２次以下の収差を補正するステップ1は、図７を参照すると以下の処理手順（プロセスPROCESS：PR１１〜PR１9とする）となる。先ず、プロセスPR１1にてオペレータが操作表示部（Operation display：ＯＤ）９を用いて加速電圧Ｖａまたは作動距離ＷＤまたは粒子プローブ電流Ｉｐ（強度）の少なくとも１つを変更した。すると、制御部８は、プロセスPR12にて加速電圧Ｖａ、作動距離ＷＤに応じて、収差が概略補正された値になるように予め計算しておいたデフォルト値を、集束レンズ（CL）１、開き角制御レンズ（ACL）３、収差補正ユニット（C）４、対物レンズ（OL）６に設定する。あるいは記憶していた前回の収差補正の値を読み出して設定する。
【０１６５】
次に、制御部８は、プロセスPR13にて、収差補正の最低次2(N)に対応するN=0を設定する。続けて、制御部８は、プロセスPR14にて、電源２４を介して絞り駆動装置２３を制御し、相互に異なる半径ｒAPを持つ対物絞り２２に、２次以下の収差に適する対物絞り径としてｒAP（2）を設定させ、開き角α（2）を設定する。このとき、制御部８は、絞り径が変化することによる粒子プローブ電流の変化に対し、検出器７を制御して検出器７からの信号が適正になるようにする。
【０１６６】
次に制御部８は、プロセスPR15にて、走査装置５により荷電粒子プローブを試料面１００上で走査させ、試料から発生した２次粒子の信号を検出器７で検出し、検出結果を制御部８に供給する。制御部８は、前記検出結果から２次粒子による試料像を取得する。制御部８は、取得した試料像を操作表示部９に送る。このため、オペレータは操作表示部９に表示された試料像を確認することにより粒子プローブのフォーカスの状態や収差の種類と量を判別することができる。
【０１６７】
次に制御部８は、プロセスPR1６にて、収差補正ユニット４と対物レンズ６に対して各電源から供給される励磁電流を制御し、先ずフォーカス調整を行う。続いて収差補正ユニット４により２次以下の収差補正を実施する。この収差補正ユニット４によるｎ次の収差補正については前述した通りである。
【０１６８】
次に制御部８は、プロセスPR17にて、２次以下の収差の粒子ビームや、画像を操作表示部９に表示させ、オペレータによる操作に基づいて収差が補正されたか否かをチェックする。オペレータの操作表示部９を用いた補正操作により、２次以下の収差が補正されたと判断するまでプロセスPR16が繰り返される。２次以下の収差が補正されたと判断すると、プロセスPR18に進み、現在補正した２次の収差は最大次数か否かをチェックする。この荷電粒子光学装置は、収差補正ユニット４により、例えば５次の収差まで補正するので、プロセスPR18はNOとなり、プロセスPR１9に進んで、次数Nを＋１インクリメントし、補正の対象を３次の収差とし、かつ３次の収差補正に適する絞りｒＡＰ(n)と開き角α(n)を設定してからプロセスPR16に戻る。プロセスPR16〜プロセスPR19は、プロセスPR18にて最大次数の５次と判断するまで繰り返される。以下、３次の収差補正の手順ステップ2に移行する。
【０１６９】
ステップ2に入ると、制御部８はプロセス16にて、３次以下の収差を補正するために、対物絞り径としてｒAP（3)を設定する。これによって設定された開き角はα（3）となる。また制御部８は、絞り径が変化することによる粒子プローブ電流の変化に対し、検出器７を制御して検出器７からの信号が適正になるようにする。続けて、制御部８は、収差補正ユニット４を制御して３次の収差補正を実施する。ここで、開き角をα（3）とすることにより、従来は見えなかった２次以下の収差が検出された場合には、フォーカス調整を含めた２次以下の収差補正を行った後、３次の収差補正を行うようにすることもできる。プロセス16にて３次以下の収差補正を実施した後は、前述したプロセスPR17〜PR19を処理し、５次の収差補正の手順ステップ3に移行する。
【０１７０】
ステップ3に入ると、制御部８は、プロセス16にて、５次以下の収差を補正するために、対物絞り径としてrAP（5）を設定する。これによって設定された開き角はα（5）となる。また制御部８は、絞り径が変化することによる粒子プローブ電流の変化に対し、検出器７を制御して検出器７からの信号が適正になるようにする。次に制御部８は、収差補正ユニット４を制御して５次の収差補正を実施する。ここで、開き角をα（5）とすることにより、従来は見えなかった３次以下の収差が検出された場合には、フォーカス調整を含めた２次以下の収差補正、３次の収差補正を行い、この後に５次の収差補正を行うようにすることもできる。
【０１７１】
以上のように、実施例２の荷電粒子光学装置では、補正する収差の次数に応じて（ここでは各ステップにおいて補正する最大次数の収差に応じて）対物絞り径によって開き角を変更することにより、低次の収差補正において過大な開き角を使用することもなく、また高次の収差補正において過小な開き角を使用することもないので、収差補正が確実に精度良く行えるようになった。また、ステップ2以降は、開き角制御レンズ３の変更を伴なわず、絞り径の変更だけなので、フォーカスのズレの要因および低次収差のズレの要因が少なくなり、高次収差補正の精度が向上した。
【０１７２】
なお、前記の例では、集束レンズ１の制御を各ステップで伴わない実施例について述ベたが、対物絞り径rAP（n）を固定したままで、集束レンズ１の結像位置を調整しても同じ結果が得られることは明らかである。また、使用する開き角α（n）の範囲に応じて、レンズ系に無理がないように、対物絞り径rAP（n）、集束レンズ１、開き角制御レンズ３を総合的に調整しても良いことは明らかである。
【０１７３】
例えば、開き角α(n)の設定に対物絞り２２と開き角制御レンズ３を両方用いる場合には、大きな角度の変化は対物絞り２２を用いて行い、微調整を開き各制御レンズ３を用いて行う。
【実施例３】
【０１７４】
実施例３は、収差の種類に応じた開き角の制御を開き角制御レンズ３又は対物絞り２２のいずれかを用いてもかまわない構成の荷電粒子光学装置である。ただし、補正を行う次数（ｎ次）の収差が補正されたとき、より高次（ｎ＋１）の収差によって制限されるプローブ径が最小値になるように、試料に入射する量子プローブの開き角αＣＰＴ(n)を設定する。
【０１７５】
先ず、代表的な収差による最小錯円の直径を、収差が軸の周りに概略対称であると仮定して、
回折収差：dλ＝1.22λ/α
輝度制限：dβ＝2・（Ip/β）1/2/（πα）
１次色収差：dc＝Ccα・（△V/V）
３次開口収差：ds＝（1/2）・Csα3
５次開口収差：dc5＝（2/3）・C5α5
７次開口収差：dc7＝（2/3）・C7α7
で求める。このとき、３次、５次、7次の各開口収差係数で決まるプローブ径dp（3）、dp（5）、dp（7）は
dp（3）＝（dλ2＋dβ2十ds2）1/2
dp（5）＝（dλ2＋dβ2＋dc52）1/2
dp（7）＝（dλ2＋dβ2＋dc72）1/2
となり、図８に示す特性となる。これらの各プローブ径dp（n）が開き角αに対して最小になるような最適開き角αOPT（n）は、
∂dp(n)/∂α＝0
を満たすようなαの中から求めることができる。すなわち、
ステップ    補正する収差の次数   開き角（Va、WD）
1              ２次以下         α（2）＝αOPT（2）
2              ３次以下         α（3）＝αOPT（3）
3              ５次以下         α（5）＝αOPT（5）
・・・
である。
【０１７６】
このようにすれば、１次色収差や２次の開口収差が補正されたとき、残りの３次の開口収差で決まるdp（3）の最小値が実現できる、３次の開口収差が補正されたときに、残りの５次の開口収差で決まるdp（5）の最小値が実現できる、５次の開口収差が補正されたときに、残りの7次の開口収差で決まるdp（7）の最小値が実現できる、という利点がある。すなわち、補正した収差の次数に対して最小のプローブ径が得られるため、実用的である。最小プローブ径と最良の分解能を与える開き角は一般には異なるが、両者は同程度の開き角で実現され、最良の分解能は最小プローブ径よりも小さな値を持っていることが知られている。
【０１７７】
前記の例では、n次の収差補正に対して、n＋1次以上の収差で決まる最小プローブ径が得られるような開き角αOPT（n）の設定としたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、プローブ径よりも焦点深度が深いことを優先させる場合など、前記のαOPT（n）以外の設定を用いても良い。しかし、収差補正を活かすメリットを考慮すれば、得られる最小プローブ径の2倍以内が限度である。
【実施例４】
【０１７８】
前記の実施例では、補正を行う次数nの収差を無くし、n＋1次以上の収差で決まるプローブ径が最小になるように構成したが、n＋1次以上の収差補正機能が無い場合には、実施例１の動作原理で示した（１０）、（１１）式等からわかるように、符号が反対の低次（n次以下）の収差係数を僅かに発生させ、実質的に高次（n＋1次以上）の収差係数を減少させたように補正することができる。実施例４の荷電粒子光学装置は、このように符号が反対の低次（n次以下）の収差係数を僅かに発生させ、実質的に高次（n＋1次以上）の収差係数を減少させたように補正する。
【０１７９】
５次の収差係数を0に補正する機構を持っていない場合には、３次の収差係数の符号を５次の収差係数と反対にし、C5を元の値の10％程度まで減らしたときと同じような最小プローブ径が得られる最適開き角αｃ＝αｃ(3)の時に、像面で両者が打ち消し合うようにする。すなわち、
Csαc3＋C5αc5＝αc3（Cs＋C5αc2）＝0，  ∴  Cs＝−C5αc2
である。このとき、各々の開き角について
αopt（3）＜αc（3）＜αopt（5）
の関係がある。前記のような符号が反対の収差係数は、n次の収差補正が完了した後、補正に要した収差補正条件を基にして発生させれば良い。例えば３次開口収差係数C3-0の収差補正電圧がVj(3)(jは各電極の番号)であったとき、前記の式で求められるようなCsを用いると、Vj(3)，Vj、c(3)がC3-0，C3-0+Csに比例することから
前記の打ち消し合う電圧Vj、c(3)を
Vj、c(3)＝Vj(3)（C3-0-Cs）/C3-0
で求めることができる。
【０１８０】
7次の収差係数をOに補正する機構を持っていない場合には、５次の収差係数の符号を7次の収差係数と反対にし、C7を元の値の10％程度まで減らしたときと同じような最小プローブ径が得られる最適開き角αc＝αc（5）の時に、像面で両者が打ち消し合うようにする。すなわち
C5αc5＋C7αc7＝αc5（C5＋C7αc2）＝0  ∴  C5＝−C7αc2   （<0）
である。このとき、各々の開き角について
αOPT（5）＜αc（5）＜αOPT（7）
の関係がある。前記のような符号が反対の収差係数は、n次の収差補正が完了した後、補正に要した収差補正条件を基にして発生させればよい。５次開口収差係数C5-0の収差補正電圧がVj（5）（jは各電極の番号）であったとき、前記の式で求められるようなC5を用いると、Vj(5)，Vj、c(5)がC5-0，C5-0+C5に比例することから、前記の打ち消し合う条件の電圧Vj,c(5)を
Vj,c（5）＝Vj(5)（C5-0-C5）/C5-0
で求めることができる。
【０１８１】
前記の例では、設定すべき開き角αc（5）は、５次や7次の開口収差係数が元の値の10％まで減らしたときに、プローブ径の計算値を最小にするような開き角とした。しかし、条件にもよるが、1／5〜1／20としても同等の結果を得ることができる。ここで、低次の収差で高次の収差を補正する場合には、高次の収差係数を実質的に1／5〜1／20に減少させた場合と同程度の効果を持つが、全く同じではないことを補足しておく。すなわち、プローブ電流のうち、70〜80％程度は「n＋1次以上の収差係数を1／5〜1／20に減少させたときと同じプローブ径」内に入れることができるかもしれないが、残りの20〜30％はそのプローブ径の外側に出る場合もあることである。
【実施例５】
【０１８２】
前記の実施例１〜３では、収差補正を行う収差の次数nに対応して、収差の検出が容易に行えるように開き角の設定を行ってきた。このため、低次の収差が補正されていれば高次の収差補正では開き角を大きくした方が収差を検出し易いという傾向があった。ところで、0に補正されていたn次の収差C（n）が、装置が連続運転等で生じる経時変化により、0からずれる可能性がある。この値を△C（n）とすると、n次の収差△（n）が
△（n）＝ΔC（n）・αn
で発生する。従って、高次の収差ほど、角度に対して敏感に現れてくる。ところで、多くの場合、開き角を小さくした場合、影響を受けるのは主に回折収差とビームの輝度制限によるプローブ径の増大であるが、これは開き角に反比例する量、すなわちn＝−1である。つまり、αが20％減少しても、プローブ径は20％増えるだけである。ところが、３次以上の開口収差係数の場合には、αが20％減少すると、△（n）はn＝3で約1／2、n＝5で約1／3、n＝7で1/4.8まで減少するため、仮に収差係数が0からずれて△C（n）になった場合でも、影響は小さくなる。一方、開き角が20％増大すると、Δ（n）はn＝3で約2倍、n＝5で3倍、n＝7で約7倍になるため、ΔC（n）が0からずれた場合の値を検出し易くなる。従って、実施例５の荷電粒子光学装置では、収差のズレを手動または自動で検出する場合には開き角を標準よりも大きく設定し、通常の運転を行う場合には開き角を小さく設定する。
【０１８３】
上述のような構成を有する本実施の形態の荷電粒子光学装置は、加速電圧または作動距離またはプローブ電流の少なくとも1つを変更したとき、この変更に伴う収差補正量の適性値からのズレを補正する際、対物絞りの半径rAP(n）を変更することにより、補正を行う収差の次数（n次）と収差の種類に応じて試料に入射する粒子プローブの開き角α（n）を設定するようにしたので、低次の収差を補正するときには開き角が小さいため、高次の収差の影響を受けなくなった。また、高次の収差を補正するときには開き角が大きいため、わずかな収差の発生も検出しやすくなった。さらに、開き角の設定を変更する際、付随して発生する収差係数のずれも軽減できるようになった。
【０１８４】
また、本実施の形態の荷電粒子光学装置は、加速電圧または作動距離またはプローブ電流の少なくとも1つを変更したとき、この変更に伴う収差補正量の適性値からのズレを補正する際、補正を行う次数（n次）の収差が補正されたとき、より高次（n＋1次以上）の収差によって制限されるプローブ径が最小値または最小値の2倍以内になるように、試料に入射する粒子プローブの開き角αOPT（n）が設定されるようにしたので、現在の収差補正の次数に対して、この次数の収差が補正されたときに得られる最小プローブ径が実現できるようになった。また、得られる最小プローブ径の周辺で、焦点深度を深くするとか、補正した収差が補正値からずれたときに影響を軽減するなど目的に応じた開き角が得られようになった。
【０１８５】
また、本実施の形態の荷電粒子光学装置は、加速電圧または作動距離またをプローブ電流の少なくとも1つを変更したとき、この変更に伴う収差補正量の適正直からのズレを補正する際、補正を行う最高次数（n次)の収差が補正されたとき、この補正条件を基にしてより高次（n＋1次以上）の収差係数と符号が反対のn次の収差係数を発生させ、より高次（n＋1次以上）の収差係数が実質的に元の値の1／5〜1／20に減少したときの最小プローブ径が得られるような開き角αc（n）を設定するようにしたので、更に高次（n＋1次以上）の補正機能を持たない場合でも、擬似的にn＋1次以上の収差係数を減らしたときと実質的に同じ効果、すなわちn次までの収差補正を行ったときよりも小さなプローブ径が得られるようになった。
【０１８６】
また、本実施の形態の荷電粒子光学装置は、加速電圧または作動距離またはプローブ電流の少なくとも１つを変更したとき、この変更に伴う収差補正量の適正直からのズレを補正する際、低い次数の収差から始めて段階的により高次の収差を補正するようにしたので、低次の収差を補正するときには開き角が小さいため、高次の収差の影響を受けなくなった。また、高次の収差を補正するときには既に低次の収差が補正されているため、大きな開き角を設定しても、低次の収差の影響を受けなくなった。さらに、高次の収差を補正するときには開き角が大きいため、僅かな収差の発生も検出し易くなった。
【０１８７】
また、本実施の形態の荷電粒子光学装置は、補正を行う次数（n次）に対応して開き角α（n)を設定したとき、開き角を前回の次数（m次、m≦n−1）に対応する開き角α（m）から変えたことに伴う収差補正量の適性値からのズレを補正するため、現在の開き角α（n）で最低次の収差（m次以下）から現在の次数（n次）の収差までを再度補正するようにしたので、開き角の変更に伴う収差補正量の最適値からの僅かなずれを、最低次から補正できるようになった。また、低次の収差を大きな開き角で補正するため、僅かなずれでも検出できるようになった。
【０１８８】
また、本実施の形態の荷電粒子光学装置は、加速電圧または作動距離またをプローブ電流の少なくとも1つを変更したとき、この変更に伴う収差補正量の適正直からのズレを自動的に補正する場合、前記の方式で行うようにしたので、補正が精度良く、勝つ効率的に行えるようになった。
【０１８９】
また、本実施の形態の荷電粒子光学装置は、収差補正の最高次数nにおいて、自動的に補正を行っている間は所定の開き角α（n）よりも大きな開き角が設定され、自動的な補正が終了した後は開き角が所定の開き角α(n)よりも小さな開き角が設定されるようにしたので、収差を検出し補正するときには開き角が標準よりも大きい、僅かな収差の発生も検出し易く補正精度も高くなった。また、収差補正後は開き角が標準よりも小さいため、僅かな収差の発生に対して、極端に収差の影響が現れることがなくなった。
【図面の簡単な説明】
【０１９０】
【図１】実施例１の荷電粒子光学装置の構成図である。
【図２】実施例１の荷電粒子光学装置が収差補正を行うときの処理手順を示すフローチャートである。
【図３】静電型の１２極子で構成した多極子を示す図である。
【図４】静電型の１２極子の駆動に使用する電源構成を示す図である。
【図５】４つの多極子による収差補正を説明する図である。
【図６】実施例２の荷電粒子光学装置の構成図である。
【図７】実施例２の荷電粒子光学装置が収差補正を行うときの処理手順を示すフローチャートである。
【図８】開き角とプローブ径の関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【０１９１】
１  集束レンズ、２  対物絞り、３  開き角制御レンズ、４  収差補正ユニット、５  走査装置、６  対物レンズ、７  検出器、８  制御部、９  走査表示部、１００  試料面
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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