【事件の表示】
　特許第２５３３４７８号「走査型電子顕微鏡」の特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結論】
　訂正を認める。
　特許第２５３３４７８号の特許を維持する。
【理由】
Ｉ．手続の経緯
　本件特許第２５３３４７８号に係る手続の経緯の概要は、以下のとおりである。
昭和６０年　６月２４日　特許出願
平成　８月　６月２７日　特許権の設定の登録
平成　８年　９月１１日　特許掲載公報の発行
平成　９年　３月１１日　千嶋洋子より特許異議の申立て
平成　９年　７月３１日　取消理由の通知
平成　９年１０月２０日　意見書及び訂正請求書の提出
平成１１年　４月１３日　訂正拒絶理由の通知
平成１１年　４月１３日　手続補正書（訂正請求書）の提出
ＩＩ．訂正の適否についての判断
１．訂正請求書の補正の適否
　訂正請求書の補正は、訂正請求書に添付した全文訂正明細書（以下、「訂正明細書」という。）の特許請求の範囲第１項の「ギャップが範囲を３ｍｍ以上１２ｍｍ以内である」という記載は不明瞭であるため、特許法第３６条に規定する要件を満たしていないとする訂正拒絶理由に対してなされたものである。
　該補正は、訂正明細書の特許請求の範囲第１項の「ギャップが範囲を３ｍｍ以上１２ｍｍ以内である」という記載を、「ギャップの範囲が３ｍｍ以上１２ｍｍ以内であるとした」とするものであって、該補正により、前記の訂正拒絶理由は解消された。
　そして、該補正は、訂正明細書の不明瞭な記載を補正するものであって、訂正訂正明細書に記載された範囲内の補正であるから、訂正請求の要旨を変更するものではない。
２．訂正事項
（１）訂正事項ａ：
特許請求の範囲第１項に「以下となるように構成した」とあるのを、「以下となるように、上記対物レンズの第１の磁極の穴径と、第２の磁極の穴径との平均穴径が２ｍｍから１６ｍｍの範囲にあって、球面収差係数と色収差係数がともに３ｍｍ以下であり、かつ上記第１磁極の開口部直径が上記第２磁極の開口部直径より大きく、上記第１磁極と第２磁極とのギャップの範囲が３ｍｍ以上１２ｍｍ以内であるとした」
と訂正する。
（２）訂正事項ｂ：
　特許請求の範囲第２項及び第３項を削除する。
３．訂正の目的の適否、及び新規事項あるいは特許請求の範囲の実質上の拡張又は変更の存否
　訂正事項ａ及びｂは、特許請求の範囲の第１項の減縮を目的として、訂正前の同第２項及び第３項に記載されていた事項を、同第１項に加えるとともに、同第２項及び第３項を削除するものであるから、願書に添付した明細書及び図面の範囲内の訂正であり、実質上特許請求の範囲を拡張し又は変更するものではない。
４．独立特許要件
（１）訂正後の発明
　訂正後の本件発明（以下「訂正後の発明」という。）の要旨は、訂正明細書の記載からみてその特許請求の範囲に記載された以下のとおりである。
「電子銃から取り出して細く絞った電子線を、試料台に置かれた試料上で二次元的に走査し、上記試料より励起された二次電子を検出する走査型電子顕微鏡において、
　上記電子銃として電界放射型電子銃を用い、上記試料台は対物レンズの内部に配置され、上記試料から出てくる上記二次電子を検出する検出器は上記対物レンズに近接して上記電子銃側に配置してなり、上記試料上で上記電子線の直径を１ｎｍ以下となるように、上記対物レンズの第１の磁極の穴径と、第２の磁極の穴径との平均穴径が２ｍｍから１６ｍｍの範囲にあって、球面収差係数と色収差係数がともに３ｍｍ以下であり、かつ上記第１磁極の開口部直径が上記第２磁極の開口部直径より大きく、上記第１磁極と第２磁極とのギャップの範囲が３ｍｍ以上１２ｍｍ以内であるとしたことを特徴とする走査型電子顕微鏡」
（２）取消理由の概要
　これに対し、上記取消理由の概要は以下のとおりである。
　訂正前の本件発明は、下記の刊行物に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるから、特許法第２９条第２項の規定により特許を受けることができないものである。
　記
刊行物１：ＰＲＯＣＥＥＤＩＮＧＳ　ＥＬＥＣＴＲＯＮ　ＭＩＣＲＯＳＣＯＰＹ　ＳＯＣＩＥＴＹ　ＯＦ　ＡＭＥＲＩＣＡ，ＴＨＩＲＴＹ　ＥＩＧＨＴＨ　ＡＮＮＵＡＬ　ＭＥＥＴＩＮＧ　１９８０，Ｅｄｉｔｏｒ　Ｇ．Ｗ．ＢＡＩＬＥＹ　ｐｐ．６８〜６９
刊行物２：特開昭５７−８０６４５号公報
刊行物３：田中敬一等編　「図説走査型電子顕微鏡」１９８０年２月２５日　株式会社朝倉書店　第２６、２７頁
刊行物４：特開昭５４−２３４６５号公報
刊行物５：実願昭５５−１５８９７１号（実開昭５６−７０９６５号）のマイクロフィルム
（３）刊行物記載の発明
刊行物１：
　強励磁対物レンズを用いた電界放射型走査型電子顕微鏡に関し、
▲１▼帯電および損傷無しに試料表面の詳細を観察するためには、低加速電圧が適切である。加速電圧が高くなると、プローブ径は、電子源の輝度の減少およびレンズ収差効果のために大きくなること、
▲２▼この研究において、高輝度電子源と低収差レンズを結合したものであり、第１図はその電子光学鏡筒の概略図であること、
▲３▼電子源として〔３１０〕Ｗの電界放射エミッタが使用され、・・・シンチレーション検出器は対物レンズ上方に配置されること、
▲４▼対物レンズとしてシュノーケルタイプが使用され、・・・上磁極の孔は２０ｍｍであり、前記ギャップは２２ｍｍであり、球面収差および色収差は、有限要素法により計算されたとき、それぞれ４．４ｍｍおよび５．５ｍｍであること、
▲５▼第２図は、加速電位とプローブ径との関係を示す図であって、電界放射型電子銃が使用されるときに、シュノーケルタイプレンズの場合および通常の対物レンズの場合のプローブ直径が比較されていること、
▲６▼第３図は、５ＫＶで撮影したカーボンプレート上の金粒子を表す写真図であって、該図には、カーボンプレート上にスパッタされ、且つ５ＫＶで撮影された金粒子では、５ｎｍ以下の分解能が得られたこと、
▲７▼第４図は、７ＫＶで撮影した病原菌を表す写真図であること、
が記載されており、特に第２図には、シュノーケルタイプのレンズを用いた場合でも、加速電圧が２０ＫＶで、プローブ径が１５〜２０Åで飽和することが図示されている。
刊行物２：
　非対称磁界型対物レンズの改良に関し、
▲８▼軸の曲りの少い、しかも球面収差及び色収差の少い磁界型対物レンズを提供することを目的とすること（第２頁左上欄第９〜１１行）、
▲９▼上磁極片の孔径をｂ１、下磁極片の該磁極片と対向する側の外径をＤ２、該上磁極片間隔をＳとしたとき、Ｓ＜ｂ１、Ｄ２＜ｂ１となし、且つ下磁極片が磁気飽和するほど強励磁されるレンズにおいて、前記下磁極片の孔径ｂ２とその長さｈの関係をｂ２＜ｈ＜３ｂ２となし、このときの下磁極片側面の光軸となす角度θを５５度乃至６５度の範囲内に設定すること、
▲１０▼第２図、第３図及び第４図は、起磁力ＮＩの変化に対する焦点距離ｆ０、球面収差Ｃｓ及び色収差Ｃｃの変化をθをパラメータとして表示したものであって、各部の寸法は、ｂ１＝７．２ｍｍ、Ｓ＝３ｍｍ、Ｄ２＝２ｍｍ、ｂ２＝１ｍｍ、ｈ＝３ｍｍの場合、加速電圧は２００ＫＶの場合であること、
が記載されており、第３図には、球面収差係数が４ｍｍ以下であること、第４図には、色収差係数が２ｍｍ以下であることが図示されている。
刊行物３：
　ＦＥ電子銃そのものは通常ＳＥＭに採用されるまでに工業化されていることが記載されている。
刊行物４：
　透過結像型電子顕微鏡に使用される対物レンズの改良（対物レンズ磁極片の交換なしに各観察目的に最適なレンジ磁場を形成する手段を有する装置を提供する）並びに透過電子顕微鏡と走査顕微鏡を単一の装置を用いて観察する際の課題及びその解決手段に関し、「一般に対物レンズの球面収差を小さくして高分解能の顕微鏡像を得るには磁極片間の距離を可能な限り狭ばめて磁場の半値幅ｄを小さくすることと、レンズ磁気回路が飽和する程度に強励磁にして最大磁場強度Ｂｍを大きくすることとが必要とされる。又、前述した様に、透過結像と走査像を同一装置により観察するためには走査像観察用の最終段集束レンズと試料との間の距離を短かくしてレンズ収差を小さくすることが好ましく、そのために試料５はレンズ磁場の略中央に設置される。」と記載されている。
刊行物５：
　高分解２次電子像を適切なコントラストで観察可能な走査型電子顕微鏡に関し、「電子レンズの上磁極と下磁極との間のレンズ磁場内に試料を配置し、この試料上で電子線を走査することにより発生する二次電子を光軸に沿って上磁極の上方に取り出し、上磁極の上方におかれた検出器で検出して画像表示する装置」が記載され、第１図には検出器を対物レンズに近接して電子銃側に配置すること、及び下磁極の孔径は上磁極の孔径よりも小さいことが示されている。
（４）当審の判断
　訂正後の発明と刊行物１に記載された発明とを比較する。
　訂正後の発明は、「従来は電子線径を１５〜２０Åに絞って試料に照射していたが２次電子の散乱の問題があって、それ以上分解能が上がらないとされていた」という課題を解決し、「電子線径を従来以上に細く絞り、二次電子を高効率で検出できる電子光学系を備えた走査型電子顕微鏡を提供する」ことを目的とするものである。
　そして、訂正後の発明では、「上記対物レンズの第１の磁極の穴径と、第２の磁極の穴径との平均穴径が２ｍｍから１６ｍｍの範囲にあって、球面収差係数と色収差係数がともに３ｍｍ以下であり、かつ上記第１磁極の開口部直径が上記第２磁極の開口部直径より大きく、上記第１磁極と第２磁極とのギャップの範囲が３ｍｍ以上１２ｍｍ以内とする」ことにより「上記試料上で上記電子線の直径を１ｎｍ以下」とすることを達成するものである。
　これに対し、刊行物１に記載された発明は、上記▲２▼及び▲３▼の記載からみて、「電子銃から取り出して細く絞った電子線を、試料台に置かれた試料上で二次元的に走査し、上記試料より励起された二次電子を検出する走査型電子顕微鏡において、上記電子銃として電界放射型電子銃を用い、上記試料台は対物レンズの内部に配置され、上記試料から出てくる上記二次電子を検出する検出器は上記対物レンズに近接して上記電子銃側に配置してなる、走査型電子顕微鏡」である点で訂正後の発明と一致しているものの、以下の点で相違している。
　すなわち、刊行物１の第２図には、加速速度とプローブ直径の関係が、シュノーケルタイプレンズの場合と通常の対物レンズの場合とを比較して示されており、該図には、シュノーケルタイプのレンズを用いた場合でも、加速電圧が２０ＫＶで、プローブ径は１５〜２０Å（すなわち、１．５〜２．０ｎｍ）付近で飽和することが図示されている。また、第３図には、カーボンプレート上にスパッタされ、且つ５ＫＶで撮影された金粒子では、５ｎｍ以下の分解能が得られたことが記載されている。
　刊行物１のこれらの記載から明らかなように、刊行物１には、「上記試料上で上記電子線の直径を１ｎｍ以下となるように」する点については何等示唆する記載がない。
　また、刊行物１には、使用したシュノーケルレンズの「ギャップが２２ｍｍ」、「球面収差係数が４．４ｍｍ」、「色収差係数が５．５ｍｍ」である点については記載されているものの、これらの値は、訂正後の発明の要件である「ギャップが１２ｍｍ以内」であり「球面収差係数と色収差係数がともに３ｍｍ以下」とは異なるものであり、さらに、刊行物１は「上磁極が２０ｍｍ」であるという記載にとどまり、本件発明の要件である第１の磁極と第２の磁極の関係、即ち、「上記対物レンズの第１の磁極の穴径と、第２の磁極の穴径との平均穴径が２ｍｍから１６ｍｍの範囲にあって、かつ上記第１磁極の開口部直径が上記第２磁極の開口部直径より大きくした」点については、全く記載がない。
　そこで該相違点について検討する。
　刊行物２乃至５のいずれにも、電界放射型電子銃を用いた走査型電子顕微鏡において、試料上で電子線の直径を１ｎｍ以下となるようにすること、及びそのための対物レンズの具体的な設計については示唆する記載はないから、訂正後の発明は、刊行物１に記載された発明に、刊行物２乃至刊行物５に記載された発明を組み合わせることにより、当業者が容易に発明をすることができたものであるでとすることはできない。
　すなわち、刊行物２には、上磁極片の孔径ｂ１を７．２ｍｍ、下磁極片の孔径ｂ２を１ｍｍ、ギャップＳを３ｍｍとしたこと、及び球面収差係数が４ｍｍ以下であること（第３図）、色収差係数が２ｍｍ以下であること（第４図）が記載乃至図示されており、これらの数値は、訂正後の発明の「上記対物レンズの第１の磁極の穴径と、第２の磁極の穴径との平均穴径が２ｍｍから１６ｍｍの範囲にあって、球面収差係数と色収差係数がともに３ｍｍ以下であり、かつ上記第１磁極の開口部直径が上記第２磁極の開口部直径より大きく、上記第１磁極と第２磁極とのギャップの範囲が３ｍｍ以上１２ｍｍ以内とする」という要件と重複するものである。しかしながら、該刊行物には、「軸の曲りの少い、しかも球面収差及び色収差の少いの磁界型対物レンズを提供することを目的とする」と記載されているにとどまり、該行物には、訂正後の発明の「電子銃の直径を１ｎｍ以下とすること」については何等示唆する記載がないばかりでなく、訂正後の発明の構成要件である「電子源として電界効果型電子銃を用いる」こと及び「上記試料台は対物レンズの内部に配置され、上記試料から出てくる上記二次電子を検出する検出器は上記対物レンズに近接して上記電子銃側に配置してなる」ことについても記載がない。
　よって、刊行物１に記載された発明と、刊行物２に記載された発明とを組み合わせる動機がなく、刊行物２に記載された対物レンズに関する数値を、単に刊行物１に記載された発明に適応しただけでは、訂正後の発明の「電子銃の直径を１ｎｍ以下とする」という構成を容易に導き出すことはできない。
　また、刊行物３には、電界効果型電子銃が走査型電子顕微鏡に採用されるまでに工業化されているというにとどまり、電子線の直径を１ｎｍ以下とすること、及びそのための解決手段については何等記載されていない。
　刊行物４には、「一般に対物レンズの球面収差を小さくして高分解能の顕微鏡像を得るには磁極片間の距離を可能な限り狭ばめて磁場の半値幅ｄを小さくすることと、レンズ磁気回路が飽和する程度に強励磁にして最大磁場強度Ｂｍを大きくすることとが必要とされる。又、前述した様に、透過結像と走査像を同一装置により観察するためには走査像観察用の最終段集束レンズと試料との間の距離を短かくしてレンズ収差を小さくすることが好ましく、そのために試料５はレンズ磁場の略中央に設置される。」と記載されているが、「高分解能」の具体的な数値、及び対物レンズの具体的構造及び数値については何等記載されていない。また、電子源として電界効果型電子銃を用いる点についても記載がない。
　刊行物５には、検出器を対物レンズに近接して電子銃側に配置すること、及び下磁極の孔径は上磁極の孔径よりも小さいことが記載されているだけで、電子線の直径を１ｎｍ以下とすること、及びそのための対物レンズの具体的設計については何等記載されていない。
　以上のとおり、刊行物３乃至５には、対物レンズに関する具体的な構成や数値について何等記載がない以上、刊行物１に記載された発明に、刊行物３乃至刊行物５に記載された発明をいかに組み合わせても、訂正後の発明の構成を容易に導き出すことはできない。
　したがって、訂正後の発明は、特許出願の際独立して特許を受けることができるものである。
５．むすび
　以上のとおりであるから、上記請求は、特許法第１２０条の４第２項及び同条第３項で準用する第１２６条第２項乃至第４項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
ＩＩＩ．特許異議の申立てについての判断
１．本件特許発明
　本件に係る発明は、前述のとおり、訂正明細書の特許請求の範囲に記載されたとおりのものである。（以下、「本件発明」という。）
２．申立の理由の概要
　特許異議申立人は、下記の甲第１、２号証を提出し、以下の理由により、本件特許は取り消されるべきであると主張している。
（１）本件特許は、特許法第３６条第３項及び第４に規定する要件を満たしていない特許出願に対してなされたものである。
（２）本件発明は、甲第１号証乃至甲第５号証を提出し、本件発明は甲第１号証に記載された発明であるから特許法第２９条第１項第３号に該当し、あるいは甲第１号証乃至甲第５号証に記載された発明に基づいてて当業者が容易に発明をすることができたものであるから、特許法第２９条第２項の規定により、特許を受けることができないものである。
　記
甲第１号証：ＰＲＯＣＥＥＤＩＮＧＳ　ＥＬＥＣＴＲＯＮ　ＭＩＣＲＯＳＣＯＰＹ　ＳＯＣＩＥＴＹ　ＯＦ　ＡＭＥＲＩＣＡ，ＴＨＩＲＴＹ　ＥＩＧＨＴＨ　ＡＮＮＵＡＬ　ＭＥＥＴＩＮＧ　１９８０，Ｅｄｉｔｏｒ　Ｇ．Ｗ．ＢＡＩＬＥＹ　ｐｐ．６８〜６９（刊行物１と同一）
甲第２号証：特開昭５７−８０６４５号公報（刊行物２と同一）
甲第３号証：田中敬一等編　「図説走査型電子顕微鏡」１９８０年２月２５日、株式会社朝倉書店、第２６、２７頁（刊行物３と同一）
甲第４号証：特開昭５４−２３４６５号公報（刊行物４と同一）
甲第５号証：実願昭５５−１５８９７１号（実開昭５６−７０９６５号）のマイクロフィルム（刊行物５と同一）
３．当審における判断
（１）特許法第３６条違反について
　特許異議申立人が、本件明細書の記載が不備であるとする具体的な理由の概要は、
（ｉ）特許請求の範囲に記載された「試料上で上記電子線の直径を１ｎｍ以下にするように構成」することは、従来から当業者が目標にしてきた技術的事項であり、発明の構成に欠くことができない事項ではないから、特許法第３６条第５項に規定する要件を満たしていない、
（ｉｉ）発明の詳細な説明には「（ｂ１＋ｂ２）／２で規格化したときの平均値」であるとしているが、どのようにして得られた平均値であるのか記載がなく、規格化の意義が不明であり、試料上で電子線の直径が１ｎｍ以下となる（ｂ１、ｂ２）の値の組み合わせも不明であり、当業者が実施できる程度に記載されていないので、特許法第３６条第４項に規定する要件を満たしていない、
というものである。
　しかしながら、訂正後の特許請求の範囲には、訂正前の特許請求の範囲第２項及び第３項に実施態様として記載されていた事項が、本件発明の構成要件として記載され、試料上で上記電子線の直径を１ｎｍ以下にするための技術事項が明瞭にされている。したがって、上記（ｉ）の理由は採用できない。
　また、実験物理学講座２３「電子顕微鏡」第７７頁、５．６磁界レンズの項にも記載されているように、一般には上磁極と下磁極との穴の径が同一資料中では、Ｄとして表記されて、Ｄを指標として規格化した形で表記され、また穴径が異なる場合にはＤを（ｂ１＋ｂ２）／２として取り扱うことが通常行われている手法であるから（第８０頁中段参照）、上記（ｉｉ）の理由で本件明細書の記載をもって、当業者が容易に実施できる程度に記載されていないとすることはできない。
（２）特許法第２９条第２項違反について
　甲第１号証及び甲第５号証に記載された発明については、前項「ＩＩ．３．（３）刊行物に記載された発明」に記載したとおりである。
　そして、本件発明が、甲第１号証に記載された発明ではなく、また、甲第１号証乃至甲第５号証に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものでもないことは、前項「ＩＩ．３．（４）当審の判断」に記載したとおりである。
ＩＶ．むすび
　したがって、特許異議申立ての理由及び証拠方法によっては、本件特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１１年６月２８日（１９９９．６．２８）
【訂正の要旨】
特許請求の範囲の減縮を目的として、
（１）特許請求の範囲第１項に「以下となるように構成した」とあるのを、「以下となるように、上記対物レンズの第１の磁極の穴径と、第２の磁極の穴径との平均穴径が２ｍｍから１６ｍｍの範囲にあって、球面収差係数と色収差係数がともに３ｍｍ以下であり、かつ上記第１磁極の開口部直径が上記第２磁極の開口部直径より大きく、上記第１磁極と第２磁極とのギャップの範囲が３ｍｍ以上１２ｍｍ以内であるとした」と訂正する。
（２）特許請求の範囲第２項及び第３項を削除する。
（５４）【発明の名称】
走査電子顕微鏡
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】電子銃から取り出して細く絞った電子線を、試料台に置かれた試料上で二次元的に走査し、上記試料より励起された二次電子を検出する走査型電子顕微鏡において、
上記電子銃として電界放射型電子銃を用い、上記試料台は対物レンズの内部に配置され、上記試料から出てくる上記二次電子を検出する検出器は上記対物レンズに接近して上記電子銃側に配置してなり、上記試料上で上記電子線の直径を１ｎｍ以下となるように、上記対物レンズの第１の磁極の穴径と、第２の磁極の穴径との平均穴径が２ｍｍから１６ｍｍの範囲にあって、球面収差係数と色収差係数がともに３ｍｍ以下であり、かつ上記第１磁極の開口部直径が上記第２磁極の開口部直径より大きく、上記第１磁極と第２磁極とのギャップの範囲が３ｍｍ以上１２ｍｍ以内であるとしたことを特徴とする走査電子顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
　〔発明の利用分野〕
　本発明は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）に係り、特に超高分解能二次電子像観察に好適な電子光学系に関する。
　〔発明の背景〕
　ＳＥＭの分解能は朝倉健太郎著「顕微鏡のおはなし」第１２３頁第１７行から第２０行目に記載されている如く、
　「１９６０年後半にシカゴ大学のＡ．Ｖクルーによって開発された電界放射型（ＦＥ：ＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏｎ）電子銃は、１９７２年にＳＥＭに搭載され、実用化の道を歩み出しました。１９８１年には２ｎｍの分解能が得られるようになりました」このように
　従来の二次電子像分解能は２０Åが最高であり、その電子光学系は文献（走査型電子顕微鏡の基礎と応用；共立出版，昭和５８年１２月，ページ１４，図２，７（ｂ））に記載のように、第１図のごとくなっていた。
　すなわち、電界放射型（ＦＥ）電子銃１より出た一次電子線８は加速レンズ２，コンデンサレンズ３，対物レンズ４により約２０Åの電子線径に絞られて試料５に照射される。試料５で励起された二次電子９は検出器６により検出される。電子線８は偏向器７により試料９上を二次元的に走査される。
　一方近年、前記文献のＰ４２，図３，１２のように試料５を対物レンズ４の内部に挿入し、短焦点，低収差化をはかり、電子線径を１５Åに絞った例がある。このときの電子光学系は第２図のごとくで、電子銃１１はＬａＢｂの熱電子銃であった。
　第１図の場合は、対物レンズ４が長焦点なために収差が大きく電子線８を細く絞れないという欠点があった。また、第２図の場合は熱電子銃のために、電子線８のエネルギーの広がりが大きく、色収差が大きくなってやはり電子線８を細く絞れないという欠点があった。
　従来は上述のように電子線径を１５〜２０Åに絞って試料に照射していたが２次電子の散乱の問題があって、それ以上分解能が上がらないとされていた。
　〔発明の目的〕
　従って本発明の目的は、電子線径を従来以上に細く絞り、二次電子を高効率で検出できる電子光学系を備えた走査型電子顕微鏡を提供することにある。
〔発明の概要〕
　上記目的を達成するために本発明のおいては、電子銃として電界放射型電子銃を用い、試料を対物レンズの内部に配置し、二次電子検出器を対物レンズに近接して電子銃側に配置して走査型電子顕微鏡を構成したことを特徴としている。つまり、本発明は下記の考え方を基礎にしてなされたものである。
　すなわち、電子線を出来る限り細く絞るためには、エネルギーの広がりが小さな電子銃と低収差なレンズ系を用いればよい。また、二次電子の検出効率を上げるためには、二次電子の通路に遮蔽物を配置しないような構成とすればよい。
〔発明の実施例〕
　以下、本発明の一実施例を第３図により説明する。電子銃１は電子線８のエネルギーの広がりの小さなＦＥ電子銃を用い、低収差化をはかるために試料５は対物レンズ４の内部に配置されている。また、二次電子９の高検出効率化をはかるために、検出器６は対物レンズ４に接近してその電子銃側に配置する。そのために対物レンズ４のレンズコイル４１は、試料５に対して検出器６と反対側に配置している。以上の構成以外は従来と同一であり、動作原理も従来と同一である。
　次に、上記対物レンズ４の磁極形状について、収差と二次電子９の高検出効率化との観点により、その実用的な形状について述べる。そのために、対物レンズ４の磁極部分を拡大した一例を第４図に、そしてそのレンズ磁場と２次電子の回転半径の一例を第５図に示す。また、磁極形状によるレンズ特性を第６〜８図に示す。
　一般に、試料５１を保持する試料台５２は幅５ｍｍ以上を要す。二次電子像の観察では少なくとも３０°以上の傾斜角を可能にしたいので、磁極４２，４３のギャップＳは３ｍｍ以上は必要となる。一方、試料５１で励起された二次電子が磁極４２，４３に衝突されにくくするためには、第１磁極４２の穴径ｂ１と第２磁極４３の穴径ｂ２との間にはｂ１＞ｂ２なる関係をもたせるのがよい。このような条件のもとに計算機シミュレーションで球面収差係数ＣＳ，色収差係数ＣＣ使用励磁
　　　　　　　　　ＩＮ／√Ｅ
等をもとめ第６〜８図に示した。ここで、Ｉはレンズコイル電流，Ｎはレンズコイルの巻き数，Ｅは加速電圧である。第６〜８図は、試料５１をレンズ中心に配設し、ｂ１とｂ２をｂｌ＞ｂ２の条件のもとに変化させて、（ｂｌ＋ｂ２）／２で規格化したときの平均値で示して有る。これらの特性図より、実用性も考慮して、Ｓ１２ｍｍ，２ｍｍ（ｂｌ＋ｂ２）／２１６ｍｍ，
　　　　　　　　ＩＮ／√Ｅ
＞
となるような磁極４２，４３を用いれば、ＣＳ＜３ｍｍ，ＣＣ＜３ｍｍとなるような対物レンズ４を作ることが可能となる。このような対物レンズ４を用いれば、加速電圧Ｅ２０ＫＶで電子線８を数Å以下に絞ることができ、極めて高い分解能を有する２次電子像が得られる。
　ここで、代表的な対物レンズ（Ｓ＝８ｍｍ，ｂ１＝８ｍｍ，ｂ２＝２ｍｍ），加速電圧２０ＫＶに対する軸上磁場分布１２と
（ここでｒは二次電子の回転半径，ｍは電子の質量，ｅは電子の電荷，Ｖは２次電子エネルギー，Ｂはレンズ磁場を示す）式による二次電子９の回転半径（ｒ）１３を第５図に示す。磁極４２がこの回転半径１３より軸外にあれば二次電子９は磁極４２に衝突することなくすべて検出される。実際には、検出器６に印加されている高電圧の電界作用により、磁極４２の出力近傍では回転半径１３で示される程二次電子９は広がっておらず、検出器６の方に引き寄せられる。従って実用的には、磁極４２の半開き角θは３０°以上あれば特に問題はない。このような磁極４２では高効率な二次電子検出が可能となる。
　第５〜８図は、試料５１を対物レンズ４中心に配置したものに対して示したが、対物レンズ４中にあれば上記した条件で低収差，高検出高率なレンズであることが計算器シミュレーションで分かっている。従って、試料５は対物レンズ４中にあればよい。
　〔発明の効果〕
　本発明によれば、電子線エネルギーの広がりが小さく、かつ低収差なレンズが実現できるので、極めて細く電子線を絞ることができ、走査型電子顕微鏡の分解能を従来の１５〜２０Å以上に向上できる効果がある。
　また、二次電子の検出効率を高めることができるので、Ｓ／Ｎ改善，画質向上の効果がある。
【図面の簡単な説明】
　第１，２図は、従来のＳＥＭの電子光学系の基本構成を示した図、第３図は、本発明のＳＥＭの電子光学系の基本構成を示した図、第４図は、本発明の対物レンズ磁極形成を示す図、第５図はレンズ磁極に対するレンズ磁場と二次電子の回転半径を示す図、第６〜８図は、本発明のレンズ特性を示すもので、それぞれ球面，色収差係数，レンズ励磁の特性を示す図である。
１…電界放射型電子銃、２…加速レンズ、３…コンデンサレンズ、４…対物レンズ、５…試料、６…検出器、７…偏向器、８…一次電子線、９…二次電子、１１…熱電子銃、１２…レンズ磁場、１３…二次電子の回転半径、４１…レンズコイル、４２…第一磁極、４３…第二磁極、５１…試料、５２…試料台。