(57)【要約】  荷電粒子線装置の収差補正器を構成する多極子レンズは、通常、球面収差補正条件と磁気飽和の両方を満足する条件を１つしか作れないため、複数の加速電圧に対応することができない。そこで、本発明は、対物レンズの励磁電流の変更に応じて、多極子レンズを構成する複数組の極子群を選択的に励磁することにより、複数の収差補正条件について磁気飽和状態を満足する球面収差補正器を提供する。
2015151271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線源と、
前記荷電粒子線源から放出された荷電粒子を荷電粒子線として試料に対して照射する荷電粒子光学系と、
前記荷電粒子線を集束する対物レンズと、
前記対物レンズの励磁電流の変更に応じて、多極子レンズを構成する複数組の極子群を選択的に励磁することにより、複数の収差補正条件について磁気飽和状態を満足する球面収差補正器と、
前記荷電粒子光学系及び前記球面収差補正器を制御する制御部と
を有することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項２】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
前記複数の収差補正条件は、複数の加速電圧に対応する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項３】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
前記複数の収差補正条件は、前記対物レンズの複数のポールピース形状に対応する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項４】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
前記多極子レンズは、１２個の極子を有する１２極子レンズであり、
前記１２個の極子のうち６個の極子で構成される第１の極子群の励起により第１の収差補正条件を満足し、別の６個の極子で構成される第２の極子群の励起により第２の収差補正条件を満足し、１２個全ての極子の励磁により第３の収差補正条件を満足する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項５】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
前記多極子レンズは、１２個以上の極子を有する多極子レンズであり、
前記１２個以上の極子のうち６個の極子で構成される第１の極子群の励起により第１の収差補正条件を満足し、前記６個の極子とは別の極子群又は前記６個の極子を含む他の極子群の選択励磁により、１又は複数の他の収差補正条件を満足する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項６】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
前記多極子レンズは、１２個の極子を有する１２極子レンズであり、
前記１２個の極子のうち６個の極子で構成される第１の極子群の励起により第１の収差補正条件を満足し、別の６個の極子で構成される第２の極子群の励起により第２の収差補正条件を満足する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項７】
荷電粒子線源と、前記荷電粒子線源から放出された荷電粒子を荷電粒子線として試料に対して照射する荷電粒子光学系と、前記荷電粒子線を集束する対物レンズと、前記荷電粒子光学系の球面収差を補正する球面収差補正器と、前記荷電粒子光学系及び前記球面収差補正器を制御する制御部とを有する荷電粒子線装置における球面収差補正方法において、
前記制御部は、
前記対物レンズの励磁電流の変更に応じて、多極子レンズを構成する複数組の極子群を選択的に励磁することにより、複数の収差補正条件について磁気飽和状態を満足させる
ことを特徴とする球面収差補正方法。
【請求項８】
請求項７に記載の球面収差補正方法において、
前記制御部は、加速電圧の変更に対応して前記球面収差補正器を制御する
ことを特徴とする球面収差補正方法。
【請求項９】
請求項７に記載の球面収差補正方法において、
前記制御部は、前記対物レンズのポールピース形状の変更に対応して前記球面収差補正器を制御する
ことを特徴とする球面収差補正方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の球面収差補正方法において、
前記多極子レンズは、１２個の極子を有する１２極子レンズであり、
前記制御部は、前記１２個の極子のうち６個の極子で構成される第１の極子群を励起させて第１の収差補正条件を満足させ、別の６個の極子で構成される第２の極子群を励起させて第２の収差補正条件を満足させ、１２個全ての極子を励磁させて第３の収差補正条件を満足させる
ことを特徴とする球面収差補正方法。
【請求項１１】
請求項７に記載の球面収差補正方法において、
前記多極子レンズは、１２個以上の極子を有する多極子レンズであり、
前記制御部は、前記１２個以上の極子のうち６個の極子で構成される第１の極子群を励起させて第１の収差補正条件を満足させ、前記６個の極子とは別の極子群又は前記６個の極子を含む他の極子群を選択励磁させて１又は複数の他の収差補正条件を満足させる
ことを特徴とする前記対物レンズの複数のポールピース形状。
【請求項１２】
請求項７に記載の球面収差補正方法において、
前記多極子レンズは、１２個の極子を有する１２極子レンズであり、
前記制御部は、前記１２個の極子のうち６個の極子で構成される第１の極子群を励起させて第１の収差補正条件を満足させ、別の６個の極子で構成される第２の極子群を励起させて第２の収差補正条件を満足させる
ことを特徴とする球面収差補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば球面収差補正装置を備える荷電粒子線装置及びその球面収差補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Transmission Electron Microscope）や走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ：Scanning Transmission Electron Microscope）等の荷電粒子線装置には、球面収差補正装置（以下「収差補正器」ともいう）を備えたものがある。収差補正器は、ＴＥＭやＳＴＥＭにおいて分解能を制限する主要因である対物レンズの球面収差（Ｃｓ）を補正するために用いられる。収差補正器には、６極子場を発生させる２つの多極子レンズと、その間に２枚の回転対称レンズ（伝達レンズ）を配置したものが知られている（例えば特許文献１参照）。【０００３】
収差補正器は、負のＣｓを発生させ、対物レンズの正のＣｓを補正する。しかし、収差補正器の不完全性、すなわち多極子レンズを構成する個々の極子の位置ずれや、極子材料の磁気的特性のばらつきなどにより、寄生収差と呼ばれる余分な収差が発生してしまう。発生する３次以下の寄生収差は、２回対称１次非点収差（Ａ１）、１回対称２次コマ収差（Ｂ２）、３回対称２次非点収差（Ａ２）、２回対称３次スター収差（Ｓ３）、４回対称３次非点収差（Ａ３）である。収差補正器の調整は、球面収差Ｃｓの補正に加え、これら寄生収差の補正が必須となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００２−５１０４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、球面収差Ｃｓの補正は、多極子レンズの励磁電流を調整し、６極子場を変化させることで行う。球面収差（Ｃｓ）補正に必要な多極子レンズの励磁電流は、対物レンズの焦点距離と球面収差Ｃｓで決まる。対物レンズの励磁電流が一定であれば、対物レンズの焦点距離と球面収差Ｃｓも一定であるため、多極子レンズの励磁電流も一定となる。【０００６】
ところで、多極子レンズの不完全性は、電子線を偏向させる成分を持つ。例えば多極子レンズを励起する電流等が僅かに変動すると、電子線に偏向成分が加わって電子線が動いてしまう。この結果、見かけ上、電子線の焦点が一点に収束しなくなり、分解能が低下する。この多極子レンズの不完全性による偏向成分は、電流と磁場の関係に依存する。【０００７】
通常、コイルに形成した磁性材料に電流を流すと、磁場は電流に比例して大きくなるが、ある電流値からは磁性材料が磁気飽和するため、その電流値以上の電流を流しても磁場は飽和して大きくならない。このように磁性材料が磁気飽和した状態では、電流に対する磁場の変化量が小さくなる。すなわち、多極子レンズが磁気飽和した状態では、励起する電流の僅かな変動によって生じる偏向成分が、磁気飽和していない状態の偏向成分よりも小さくなる。従って、多極子レンズの偏向成分による分解能低下を防ぐためには、多極子レンズは、極子が磁気飽和した状態で使用することが望ましい。【０００８】
しかし、対物レンズの励磁電流が大きく変わる場合、例えば同一装置で加速電圧を変える場合、対物レンズの焦点距離と球面収差Ｃｓが大きく変わる。球面収差Ｃｓを補正するためには多極子レンズの６極子場を大きく変化させる必要があるが、極子が磁気飽和しているので、多極子レンズの励磁電流を大きくしても発生する６極子場は大きくならない。また、多極子レンズの励磁電流を小さくすると、所望の６極子場が得られる場合があるが、磁気飽和状態ではなくなるので、多極子レンズの不完全性による偏向成分の影響（励磁電流の僅かな変動によっても偏向成分の大きさが敏感に変化し、電子線を大きく動かす）のため、分解能を低下させる。すなわち、従来の収差補正器は、磁気飽和状態で、かつ、球面収差（Ｃｓ）補正に必要な多極子レンズの励磁電流を１条件しか満たすことができない。【０００９】
そこで、本発明は、従来発明では困難だった対物レンズの励磁電流が大きく変わる場合にも収差を補正できるように、磁気飽和状態、かつ、球面収差（Ｃｓ）補正に必要な多極子レンズの励磁電流の条件を複数有する収差補正器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明では、対物レンズの励磁電流の変更に応じて、多極子レンズを構成する複数組の極子群を選択的に励磁することにより、複数の収差補正条件について磁気飽和状態を満足する球面収差補正器を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、極子が磁気飽和した状態で、かつ、Ｃｓ補正の条件を複数持つ球面収差補正器を提供することができ、対物レンズの励磁電流が大きく変わる場合でも、Ｃｓ補正を行うことができる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１で使用する多極子レンズ（１２極子レンズ）の構成例を示す図。
【図２】１２極子レンズを構成する個々の極子の形状を示す図。
【図３】１２極子レンズを構成する極子の形状と６極子場強度の関係を説明する図。
【図４】１２極子レンズを構成する極子群と６極子場強度の関係を説明する図。
【図５】実施例に係る荷電粒子線装置の構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［実施例１］
以下、図面に基づいて、本発明の実施例を詳細に説明する。ただし、後述する実施例は本発明を実現するための一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。なお、各図においては、共通の構成について同一の参照番号が付されている。また、本実施例では、荷電粒子線装置としてＳＴＥＭを例示するが、これに限るものではなく、例えばＴＥＭに適用することができる。
【００１４】
図１は、本実施例で使用する多極子レンズの模式図である。図１は、１２個の極子から構成される１２極子レンズの構成を表している。なお、本発明は、１２個以上の極子（６の倍数で与えられる数の極子）を有する多極子レンズについて適用することができる。
【００１５】
以下の説明では、便宜的に、１２個の極子を、(1) 光軸に対して点対称に配置された６個の極子１ａ〜１ｆで構成される極子群１と、(2) 同じく点対称に配置された別の６個の極子２ａ〜２ｆで構成される極子群２とに分けて説明する。図１の場合、極子群１を構成する極子１ａ〜１ｆの間には、極子群２を構成する極子２ａ〜２ｆが１つずつ配置される。
【００１６】
極子群１を構成する６個の極子１ａ〜１ｆの形状は互いに同一であり、極子群２を構成する６個の極子２ａ〜２ｆの形状も互いに同一である。ただし、極子群１を構成する極子１ａ〜１ｆの形状と極子群２を構成する極子２ａ〜２ｆの形状は、互いに同一でも、異なっていても構わない。
【００１７】
球面収差Ｃｓを補正するには、コイル３で６個または１２個の極子を励起し、６極子場を発生させる。６極子場は、極子１ａ、１ｃ、１ｅを同極性（例えば、プラス）に励磁する一方、１ｂ、１ｄ、１ｆを逆極性（例えば、マイナス）に励起することで発生される。同様に、極子２ａ、２ｃ、２ｅを同極性に励磁する一方、２ｂ、２ｄ、２ｆを逆極性に励起することで、６極子場が発生される。なお、これら２つの６極子場を組み合わせることによっても、６極子場を発生させることができる。従って、図１に示す多極子レンズに６極子場を発生させる方法は３種類あり、３種類の加速電圧で最適な６極子場を提供することができる。もっとも、第１の極子群と第２の極子群のいずれか一方だけを励磁し、又は、第１の極子群と１２個全ての極子群（第１の極子群＋第２の極子群）を励磁して２種類の６極子場を提供することもできる。
【００１８】
球面収差Ｃｓを補正する６極子場の強度は、図１に示すコイル３の励磁を変化させることにより調整する。コイル３の励磁と６極子場の強度はほぼ比例関係にあるが、極子の磁気飽和により、ある励磁以上では６極子場の強度が飽和するようになる。コイル３の励磁と６極子場の強度及び磁気飽和する励磁値は、極子材料や極子形状などで制御することが可能である。
【００１９】
図２に、１２極子レンズ内で使用する極子の形状例を示す。極子の厚さＴやコイルが収まる軸径Ｒの大きさを変えることで、６極子場の強度や磁気飽和する励磁を制御することができる。また、図１に示す極子先端径Ｄを変えることによっても、６極子場の強度を制御することができる。
【００２０】
図３は、極子形状を変更する場合の１２極子レンズの励磁と６極子場強度の関係を計算した結果である。図３における実線は基準の形状の場合のグラフを示し、破線は極子の厚さＴを小さくした場合のグラフを示し、点線はコイル３を納める軸径Ｒを小さくした場合のグラフを示し、長鎖線は極子の先端径Ｄを小さくした場合のグラフを示している。図２に示すように、極子の形状が変わったとしても、６極子場の強度は、励磁の大きさにほぼ比例して大きくなり、ある励磁値を境に飽和してくる。
【００２１】
例えば極子の厚さＴを小さくすると（破線のグラフ）、励磁に対する６極子場の強度の傾きが小さくなるが、飽和が始まる励磁はほぼ同じである。また、コイル３を収める軸径Ｒを小さくすると（点線のグラフ）、励磁に対する６極子場の強度の傾きは変わらないが、飽和が始まる励磁が小さくなる。また、極子の先端径Ｄを小さくすると（長鎖線のグラフ）、励磁に対する６極子場の強度の傾きが大きくなるが、飽和が始まる励磁はほぼ同じである。このように、極子の形状を変えることで、６極子場の強度を制御することができる。
【００２２】
球面収差Ｃｓ補正に必要な６極子場の強度は、対物レンズの焦点距離と球面収差Ｃｓによって決まる。対物レンズの焦点距離と球面収差Ｃｓは、対物レンズの励磁電流によって決まる。ＴＥＭやＳＴＥＭの場合、通常、対物レンズの励磁電流は、ほぼ一定で使用するため、球面収差（Ｃｓ）補正に必要な６極子場の強度もほぼ一定となる。例えば球面収差（Ｃｓ）補正に必要な６極子場の強度が図３の（Ａ）である場合、基準となる形状では磁気飽和した部分で条件を満たし、極子の先端径Ｄが小さい形状では線形部分で条件を満たす。
【００２３】
前述したように、球面収差（Ｃｓ）補正に必要な６極子場の強度が線形部分で条件を満たす場合、コイル３に流す電流の僅かな変化に対して、６極子場の強度が大きく変わることになる。多極子レンズは形状の不完全性などにより、電子線を偏向させる磁場が６極子場に重畳されるため、電流に対して敏感な６極子場は、偏向成分も敏感に変化し、電子線を動かすため、分解能を低下させる。従って、球面収差（Ｃｓ）補正は、前者のような磁気飽和した電流に対して６極子場の強度が鈍感に変化する条件で行う方が望ましい。
【００２４】
しかし、対物レンズの励磁電流が大きく変わる場合は、対物レンズの焦点距離と球面収差Ｃｓが大きく変わるので、球面収差（Ｃｓ）補正に必要な６極子場の強度も大きく変わる。例えば加速電圧Ｅが変わる場合、対物レンズの励磁電流は式（１）で表わされる。
【式１】
【００２５】
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ここで、Ｅ０＊は相対論補正を加味した元々の加速電圧、Ｅ１＊は相対論補正を加味した別の加速電圧、Ｉ０とＩ１はそれぞれ加速電圧Ｅ０、Ｅ１のときの対物レンズの励磁電流である。例えば加速電圧６０ｋＶのときの対物レンズの励磁電流は、加速電圧２００ｋＶのときの励磁電流の約０．５２倍となる。このように、加速電圧が変わる場合、対物レンズの励磁電流が大きく変わるので、球面収差（Ｃｓ）補正に必要な６極子場の強度も大きく変わる。
【００２６】
例えば極子の形状が基準形状（実線のグラフ）の場合に、加速電圧２００ｋＶの球面収差（Ｃｓ）補正に必要な６極子場の強度が（Ａ）であると、図３に示したように、基準形状の極子によって発生される６極子場は、磁気飽和した部分において条件を満たす。これに対し、加速電圧６０ｋＶの球面収差（Ｃｓ）補正に必要な６極子場の強度が（Ａ）より大きい強度であると、基準形状の極子では、強度（Ａ）以上に６極子場の強度を上げることができないので、球面収差（Ｃｓ）補正の条件を満たすことができなくなる。
【００２７】
逆に、加速電圧６０ｋＶの球面収差（Ｃｓ）補正に必要な６極子場の強度が（Ａ）より小さい強度であると、基準形状の極子が発生する６極子場は、大きさこそ球面収差（Ｃｓ）補正の条件を満たすものの、励磁に対する６極子場の強度の傾きが大きいため（線形部分を使用することになるため）、多極子レンズの不完全性による偏向成分は、電流の僅かな変動に対して敏感に変化して電子線を動かし、分解能を低下させる。
【００２８】
そこで、本実施例では、図１の極子群１（極子１ａ〜１ｆ）を使用して加速電圧２００ｋＶの球面収差（Ｃｓ）補正を行い、極子群２（極子２ａ〜２ｆ）を使用して加速電圧１２０ｋＶの球面収差（Ｃｓ）補正を行い、極子群１と極子群２の両方を使用して加速電圧６０ｋＶの球面収差（Ｃｓ）補正を行う。図４は、それぞれ極子群１（極子１ａ〜１ｆ）、極子群２（極子２ａ〜２ｆ）、極子群１と極子群２の両方を使った場合の励磁と６極子場の強度の計算結果である。
【００２９】
本実施例の場合、極子群１（極子１ａ〜１ｆ）は、極子群２（極子２ａ〜２ｆ）よりもコイル３を収める軸径Ｒが小さいものとする。図４の（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ加速電圧２００ｋＶ、１２０ｋＶ、６０ｋＶの球面収差Ｃｓを補正するのに必要な６極子場の強度であるものとする。このように、６極子場を発生させる極子群を変える、又は、極子群を組み合わせることによって、加速電圧２００ｋＶ、１２０ｋＶ、６０ｋＶの球面収差（Ｃｓ）補正は、磁気飽和した部分で条件を満たすことができる。
【００３０】
前述したように、極子の先端径Ｄ、極子の厚さＴ、及びコイル３を収める軸径Ｒを変えることにより、得られる６極子場の強度を任意に制御することができる。よって、本実施例の１２極子レンズは、３つの加速電圧のいずれについても、磁気飽和した状態のまま球面収差Ｃｓを補正することができる。なお、多極子レンズを構成する極子の数を更に増やせば、磁気飽和した状態で球面収差Ｃｓを補正できる加速電圧の数を更に増やすことができる。
【００３１】
図５に、前述したように極子群の選択又は組み合わせ励磁が可能な収差補正器を実装する荷電粒子線装置の構成例を示す。なお、図５における荷電粒子線装置は、走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）であるものとする。図５に示す走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）は、電子線源４、照射レンズ６、７、調整レンズ８、収差補正器９、転写レンズ１０、スキャンコイル１１、対物レンズ１２、投影レンズ１４、暗視野像検出器１５、制御部１６、暗視野像観察部１７、計算機１８から構成される。
【００３２】
図５において、電子線源４から放出された電子線５は、照射レンズ６、７によって拡大又は縮小され、調整レンズ８の物面に焦点を結び、調整レンズ８のレンズ作用により収差補正器９に平行入射する。収差補正器９では電子線５の各収差が補正され、転写レンズ１０のレンズ作用により対物レンズ１２の上方に焦点を結ぶ。収差が補正された電子線５は、対物レンズ１２によって収束され、試料１３上に微小なプローブを形成する。当該プローブで試料１３上をスキャンコイル１１により走査し、試料１３から出てくる散乱波を暗視野像検出器１５で検出し、当該散乱波の強度を暗視野像観察部１７により、プローブ走査と同期させて輝点列として表示することで試料１３の暗視野像を得る。投影レンズ１４は、暗視野像検出器１５に入射する電子線の拡がりを調整する。
【００３３】
制御部１６は、照射レンズ６、７、調整レンズ８、転写レンズ１０、対物レンズ１２、投影レンズ１４のレンズ作用を電流源等によって独立に制御し、収差補正器９を構成する多極子レンズの励磁も独立に制御する。計算機１８は、制御部１６に適切な信号を送ることにより各レンズのレンズ作用を調整し、収差補正条件を満たす電流値などを計算（公知技術）する。また、計算機１８は、計算された収差補正条件を満たす電流値などを制御部１６に送ることにより、収差補正器９を調整して収差を補正する。計算機１８は、表示部を備えており、操作者はこれを見て装置の状態を確認することができ、また暗視野像観察部１７からの信号を受け取ることにより、暗視野像を計算機１８に表示することができる。
【００３４】
図５を用いて、加速電圧２００ｋＶ、１２０ｋＶ、６０ｋＶの実施形態の一例を説明する。なお、図５に示す収差補正器９には、図１に示した１２極子レンズが搭載されているものとする。
【００３５】
まず、加速電圧２００ｋＶの場合、制御部１６で１２極子レンズの極子群１を励起して６極子場を発生させる。このとき、制御部１６は、１２極子レンズの極子群２は励起しない。１２極子レンズの励磁は、加速電圧２００ｋＶの球面収差（Ｃｓ）補正に必要な６極子場である図４の（Ａ）を満たすものとする。極子群１が磁気飽和しているか否かは、極子群１を励起する電流を変化させたときに、球面収差Ｃｓが線形に変化するか否かを検出することによって判別することができる。励起電流と球面収差Ｃｓが比例関係の場合は磁気飽和しておらず、励起電流に対して球面収差Ｃｓの変化が小さい場合は磁気飽和していると判断できる。球面収差Ｃｓの大きさは収差測定によって求めることができる。
【００３６】
図５に示す収差補正器９を構成する各要素は、計算器１８で計算した収差補正条件を満たすよう、制御部１６によって独立に調整される。図５に示す収差補正器９以外のレンズなどの各要素は、適切な暗視野像が得られるように、制御部１６によって独立に調整される。
【００３７】
次に、加速電圧１２０ｋＶの場合、制御部１６で１２極子レンズの極子群２を励起して６極子場を発生させる。このとき、制御部１６は、１２極子レンズの極子群１は励起しない。１２極子レンズの励磁は、加速電圧１２０ｋＶの球面収差（Ｃｓ）補正に必要な６極子場である図４の（Ｂ）を満たすものとする。極子群２が磁気飽和しているか否かは、前記の加速電圧２００ｋＶの場合と同様、励起電流と球面収差Ｃｓが線形に変化するかどうかを検出することによって判別できる。
【００３８】
図５に示す収差補正器９を構成する各要素は、式（１）に基づいて調整されるが、最終的には計算器１８で計算した収差補正条件を満たすように、制御部１６によって独立に調整される。図５に示す収差補正器９以外のレンズなどの各要素についても同様に、式（１）に基づいて調整された後、最終的には適切な暗視野像が得られるよう、制御部１６によって独立に調整される。
【００３９】
最後に、加速電圧６０ｋＶの場合、制御部１６で１２極子レンズの極子群１と極子群２の両方を励起してそれぞれに６極子場を発生させる。１２極子レンズの励磁は、加速電圧６０ｋＶの球面収差（Ｃｓ）補正に必要な６極子場である図４の（Ｃ）を満たすものとする。極子群１及び極子群２が磁気飽和しているか否かは、前記の加速電圧２００ｋＶの場合と同様、励起電流と球面収差Ｃｓが線形に変化するかどうかを検出することによって判別できる。
【００４０】
このように、本発明によれば、加速電圧が変わる等、対物レンズの励磁電流が大きく変わる場合にも、１２極子レンズを構成する２つの極子群のうち励起する極子群のいずれか１つのみを励磁する、又は、極子群１と極子群２の両方を励磁させることにより、複数種類の球面収差（Ｃｓ）補正条件を満たす任意の強度を磁気飽和状態のまま得ることができる。
【００４１】
この結果、１２極子レンズの６極子場に重畳される偏向成分による分解能低下の影響を低減した収差補正器を提供することができる。なお、極子群１と極子群２の極子の形状が同じ場合には、極子群１と極子群２のいずれかを励磁する方法と、極子群１と極子群２を同時に励磁する方法を採用すれば良い。
【００４２】
［他の実施例］
前述の実施例では、走査型透過電子顕微鏡に搭載される球面収差補正器について、本発明の手法を適用する場合について説明したが、本発明は、透過型電子顕微鏡にも適用できる。また、本発明は、荷電粒子として電子を用いる場合だけでなく、イオンなど他の荷電粒子を用いる装置にも適用することができる。
【００４３】
前述の実施例の説明では、対物レンズの励磁電流が大きく変わる場合の一例として、加速電圧を変化させる場合について説明した。しかし、対物レンズの励磁電流は、対物レンズのポールピース（磁極片）の形状を変更することによっても大きく変化する。従って、ポールピースの形状の変更をオペレータが制御部に設定した場合、制御部１６が、設定されたポールピースの形状に応じて要求される励磁電流を満たすように、励磁する極子群のいずれか又は組み合わせを選択するようにしても良い。
【００４４】
また、前述の実施例では、６極子場の強度が飽和する範囲で各極子群を励磁する場合を想定するが、発生する６極子場の強度が完全には飽和しなくても、強度の変動範囲が許容範囲以下となる励磁値で各極子群を励磁しても良い。
【００４５】
また、前述の実施例では、１２極子レンズを例に説明したが、極子を６の倍数個有する１２極子以上の多極子レンズについても、本発明を適用することができる。例えば１８極子レンズであって、３組の６極子群のそれぞれが異なる強度の６極子場を発生できる場合、３組の６極子群を個別に励磁する方法、３組の６極子群のうち任意の２組の６極子群を励磁する方法、３組の６極子群を同時に励磁する方法を選択することができる。このように、極子の数を増やすことにより、対応可能な収差補正条件を更に増やすことができる。
【００４６】
また、前述の通り、前述した実施例は、本発明を分かりやすく説明するためのものであり、必ずしも説明した全ての構成を備える必要は無い。また、実施例の構成に他の構成を追加し、又は、実施例の一部構成を他の構成で置換し、又は実施例の一部構成を削除することも可能である。
【００４７】
また、上述した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路その他のハードウェアとして実現しても良い。また、上記の各構成、機能等は、それぞれの機能を実現するプログラムをプロセッサが解釈して実行することにより実現しても良い。すなわち、各構成等をソフトウェアにより実現しても良い。この場合、各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリやハードディスク、SSD（Solid State Drive）等の記憶装置、ICカード、SDカード、DVD等の記憶媒体に格納することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１ａ〜１ｆ…極子（極子２ａ〜２ｆとは形状が異なる）
２ａ〜２ｆ…極子（極子１ａ〜１ｆとは形状が異なる）
３…コイル
４…電子線源
５…電子線
６、７…照射レンズ
８…調整レンズ
９…収差補正器
１０…転写レンズ
１１…スキャンコイル
１２…対物レンズ
１３…試料
１４…投影レンズ
１５…暗視野像検出器
１６…制御部
１７…暗視野像観察部
１８…計算機
【図１】
2015151271.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年8月22日(2016.8.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線源と、
前記荷電粒子線源から放出された荷電粒子を荷電粒子線として試料に対して照射する荷電粒子光学系と、
前記荷電粒子線を集束する対物レンズと、
前記対物レンズの励磁電流の変更に応じて、多極子レンズを構成する複数組の極子群を選択的に励磁することにより、複数の収差補正条件について磁気飽和状態を満足する球面収差補正器と、
前記荷電粒子光学系及び前記球面収差補正器を制御する制御部と
を有することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項２】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
前記複数の収差補正条件は、複数の加速電圧に対応する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項３】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
前記複数の収差補正条件は、前記対物レンズの複数のポールピース形状に対応する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項４】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
前記多極子レンズは、１２個の極子を有する１２極子レンズであり、
前記１２個の極子のうち６個の極子で構成される第１の極子群の励起により第１の収差補正条件を満足し、別の６個の極子で構成される第２の極子群の励起により第２の収差補正条件を満足し、１２個全ての極子の励磁により第３の収差補正条件を満足する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項５】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
前記多極子レンズは、１２個以上の極子を有する多極子レンズであり、
前記１２個以上の極子のうち６個の極子で構成される第１の極子群の励起により第１の収差補正条件を満足し、前記６個の極子とは別の極子群又は前記６個の極子を含む他の極子群の選択励磁により、１又は複数の他の収差補正条件を満足する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項６】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
前記多極子レンズは、１２個の極子を有する１２極子レンズであり、
前記１２個の極子のうち６個の極子で構成される第１の極子群の励起により第１の収差補正条件を満足し、別の６個の極子で構成される第２の極子群の励起により第２の収差補正条件を満足する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項７】
荷電粒子線源と、前記荷電粒子線源から放出された荷電粒子を荷電粒子線として試料に対して照射する荷電粒子光学系と、前記荷電粒子線を集束する対物レンズと、前記荷電粒子光学系の球面収差を補正する球面収差補正器と、前記荷電粒子光学系及び前記球面収差補正器を制御する制御部とを有する荷電粒子線装置における球面収差補正方法において、
前記制御部は、
前記対物レンズの励磁電流の変更に応じて、多極子レンズを構成する複数組の極子群を選択的に励磁することにより、複数の収差補正条件について磁気飽和状態を満足させる
ことを特徴とする球面収差補正方法。
【請求項８】
請求項７に記載の球面収差補正方法において、
前記制御部は、加速電圧の変更に対応して前記球面収差補正器を制御する
ことを特徴とする球面収差補正方法。
【請求項９】
請求項７に記載の球面収差補正方法において、
前記制御部は、前記対物レンズのポールピース形状の変更に対応して前記球面収差補正器を制御する
ことを特徴とする球面収差補正方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の球面収差補正方法において、
前記多極子レンズは、１２個の極子を有する１２極子レンズであり、
前記制御部は、前記１２個の極子のうち６個の極子で構成される第１の極子群を励起させて第１の収差補正条件を満足させ、別の６個の極子で構成される第２の極子群を励起させて第２の収差補正条件を満足させ、１２個全ての極子を励磁させて第３の収差補正条件を満足させる
ことを特徴とする球面収差補正方法。
【請求項１１】
請求項７に記載の球面収差補正方法において、
前記多極子レンズは、１２個以上の極子を有する多極子レンズであり、
前記制御部は、前記１２個以上の極子のうち６個の極子で構成される第１の極子群を励起させて第１の収差補正条件を満足させ、前記６個の極子とは別の極子群又は前記６個の極子を含む他の極子群を選択励磁させて１又は複数の他の収差補正条件を満足させる
ことを特徴とする球面収差補正方法。
【請求項１２】
請求項７に記載の球面収差補正方法において、
前記多極子レンズは、１２個の極子を有する１２極子レンズであり、
前記制御部は、前記１２個の極子のうち６個の極子で構成される第１の極子群を励起させて第１の収差補正条件を満足させ、別の６個の極子で構成される第２の極子群を励起させて第２の収差補正条件を満足させる
ことを特徴とする球面収差補正方法。
【国際調査報告】
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