(57)【要約】本発明は、粒子源（１）、ミラー補正器（９、２１〜２５）及び対物レンズ（１６）を有する粒子ビームシステムに関する。ミラー補正器はこの場合静電ミラー（９）及びビーム路において粒子源（１）と静電ミラー（９）との間にならびに静電ミラー（９）と対物レンズ（１６）との間に磁気ビーム偏向器（２１、２２、２３、２４、２５）を有する。磁気ビーム偏向器（２１、２２、２３、２４、２５）が一度の通過において分散をもたらさない。さらに、磁気ビーム偏向器（２１、２２、２３、２４、２５）は４極子及び／又は４極子コンポーネントを有し、磁気ビーム偏向器（２１、２２、２３、２４、２５）からの最初の出射と対物レンズ（１６）との間の全軌道経過において対物レンズ（１６）の回折面（２８）に対する最大２つの共役面（２９、３０）が生じるように４極子及び／又は４極子コンポーネントは決定される。
2004519084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子源（１）、ミラー補正器（９、２１〜２５）及び対物レンズ（１６）を有する粒子ビームシステムにおいて、
前記ミラー補正器は、静電ミラー（９）を有し、さらにビーム路において前記粒子源（１）と前記静電ミラー（９）との間にならびに該静電ミラー（９）と前記対物レンズ（１６）との間に磁気ビーム偏向器（２１、２２、２３、２４、２５）を有し、
該磁気ビーム偏向器（２１、２２、２３、２４、２５）はそれぞれ一度の通過において分散をもたらさず、
前記磁気ビーム偏向器（２１、２２、２３、２４、２５）は４極子及び／又は４極子コンポーネントを有し、前記磁気ビーム偏向器（２１、２２、２３、２４、２５）からの最初の出射と前記対物レンズ（１６）からの最初の出射との間の全軌道経過において該対物レンズ（１６）の回折面（２８）に対する最大２つの共役面（２９、３０）が生じるように前記４極子及び／又は４極子コンポーネントは決定されている、粒子源（１）、ミラー補正器（９、２１〜２５）及び対物レンズ（１６）を有する粒子ビームシステム。
【請求項２】
対物レンズ（１６）の回折面（２８）は静電ミラー（９）のミラー面（２９）に結像されている、請求項１記載の粒子ビームシステム。
【請求項３】
ビーム偏向器は少なくとも３つの外部マグネットセクタ（２１、２３、２５）及び少なくとも２つの内部マグネットセクタ（２２、２４）を有し、粒子源（１）とミラー（９）との間では２つの外部マグネットセクタ（２１、２３）がこれらの外部マグネットセクタ（２１、２３）の間にある１つの内部マグネットセクタ（２２）を有し、ならびに、前記ミラー（９）と対物レンズ（１６）との間では２つの外部マグネットセクタ（２３、２５）がこれらの外部マグネットセクタ（２３、２５）の間にある１つの内部マグネットセクタ（２４）を有する、請求項１又は２記載の粒子ビームシステム。
【請求項４】
内部マグネットセクタ（２２、２４）における磁界は外部マグネットセクタ（２１、２３、２５）における磁界方向とは逆平行である、請求項３記載の粒子ビームシステム。
【請求項５】
ビーム偏向器はまったく磁気的である、請求項１〜４のうちの１項記載の粒子ビームシステム。
【請求項６】
ビーム偏向器は第１の領域（２１、２２、２３）において第１の対称面（２６）に対して対称的に偏向を惹起し、第２の領域（２３、２４、２５）において第２の対称面に対して対称的に偏向を惹起する、請求項１〜５のうちの１項記載の粒子ビームシステム。
【請求項７】
偏向器は外部マグネットセクタと内部マグネットセクタとの間で自由ドリフト区間を磁界のない空間において有する、請求項１〜６のうちの１項記載の粒子ビームシステム。
【請求項８】
内部マグネットセクタ（２２、２４）に面した外部マグネットセクタ（２１、２３、２５）の入射及び出射エッジ（２１ｂ、２３ａ、２３ｂ、２５ａ）は粒子ビームの光軸に対して傾斜している、請求項１〜７のうちの１項記載の粒子ビームシステム。
【請求項９】
偏向角度は、個々のマグネットセクタ（２１、２２、２３、２４、２５）において、それぞれビーム偏向器の一度の通過の後でほとんど分散が生じないように選択される、請求項１〜８のうちの１項記載の粒子ビームシステム。
【請求項１０】
全マグネットセクタの磁界は大きさとしては同一である、請求項１〜９のうちの１項記載の粒子ビームシステム。
【請求項１１】
光軸に対してほぼ平行に偏向器に入射する粒子は対称面（２６、２７）においてスチグマティックに集束される、請求項６〜１０のうちの１項記載の粒子ビームシステム。
【請求項１２】
ビーム偏向器（２１、２２、２３、２４、２５）と対物レンズ（１６）との間には１つ又は２つの磁気的な又は静電的な８極子又はより高次の多重極子素子（１１、１３）が設けられている、請求項１〜１１のうちの１項記載の粒子ビームシステム。
【請求項１３】
粒子源（１）と偏向器（２１〜２５）との間にはスチグマトール（４）が設けられている、請求項１〜１２のうちの１項記載の粒子ビームシステム。
【請求項１４】
粒子源（１）と偏向器（２１〜２５）との間に及び／又は該偏向器と対物レンズ（１６）との間に、フィールドレンズ（５、１５）が設けられている、請求項１〜１３うちの１項記載の粒子ビームシステム。
【請求項１５】
粒子源（１）と偏向器（２１〜２５）との間のフィールドレンズは液浸レンズ（５）であり、該液浸レンズ（５）によって粒子の運動エネルギが前記偏向器（２１〜２５）に入射する前に高められる、請求項１４記載の粒子ビームシステム。
【請求項１６】
偏向器（２１〜２５）と対物レンズ（１６）との間のフィールドレンズは液浸レンズ（１５）であり、該液浸レンズ（１５）によって粒子の運動エネルギが偏向器（２１〜２５）から出射した後で低減される、請求項１４又は１５記載の粒子ビームシステム。
【請求項１７】
粒子検出器（２０）が設けられており、該粒子検出器（２０）は、対物レンズ（１６）に最も近いマグネットセクタ（２５）の前記対物レンズ（１６）とは正反対の側に配置され、しかも出射側光軸（ＯＡ３）を基準にして静電ミラー（９）とは向かい合う側に配置されており、前記対物レンズ（１６）に最も近い前記マグネットセクタ（２５）は、試料から外に飛び出て前記対物レンズ（１６）により収集される粒子の１次粒子からの分離を惹起する、請求項１〜１６のうちの１項記載の粒子
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明はミラー補正器を有する粒子ビームシステムに関する。このようなシステムは例えばＥＰ−Ｂ１０５３０６４０から周知である。ミラー補正器はこのようなシステムにおいてはシステムに含まれる粒子光学的コンポーネントの幾何学的及びエネルギ依存的な収差の補正のために使用される。
【０００２】
ミラー補正器は静電ミラーの他に磁気的ビーム偏向器を有する。このようなビーム偏向器は、この場合、一方で粒子源から出射する粒子ビームを静電ミラーに導き、そしてこの静電ミラーで反射された粒子ビームを後続の結像光学系に導くためのいわば粒子ビームに対する進路変更器（Ｗｅｉｃｈｅ）として使用される。
【０００３】
ビーム偏向器が非回転対称構成部材として２次の収差さえも発生しないために、既にＥＰ−Ｂ１０５３０６４０からは相応のビーム偏向器を対称的に形成することが公知であり、この結果、ビーム偏向器は２つの対称面を有し、これら２つの対称面は粒子ビームの軌道面に対して垂直であり、同時に偏向器の個々の領域において得られる偏向の角度を２等分する面に存在する。ビーム偏向器の構造におけるこの対称性及びミラー又はミラーとフィールドレンズとの組み合わせによる互いの対称面の同時結像によって、ビーム偏向器内部において対称面に対して対称的な粒子ビームの基本軌道経過が達成され、これによって２次の収差がビーム偏向器内部で消える。しかし、偏向器内部の基本軌道のこの対称的な経過が保証されるためには、静電ミラーが一方では偏向器の対称面に対して共役に設けられており他方で同時にこれら対称面が結像スケール１：１で互いに結像することが必要である。
【０００４】
たった２つの正方形のセクタマグネットからなるこの偏向器において中間像面がこれらの対称面に結像されるならば、結果的になるほど単純で簡潔な構造が得られる。しかし、ミラーにおける大きな分散のために結合収差が生じ、この結合収差は制限された品質でしか訂正できない。これに対して対物レンズの回折面が偏向器の対称面に結像されるならば、このような結合収差はミラーにおいてほとんど分散が生じないために発生しない。なるほど、この動作モードでは像における分散が生じ、この分散は偏向器を二度通過した後で初めて目立つにちがいない。しかし、偏向器の大きな焦点距離はビーム束直径の縮小化を必要とし、この縮小化は非常に大きな長さ又は少なくとも二段式の対物レンズ系及び同様に少なくとも二段式のミラー系によってのみ実現され得る。
【０００５】
ＥＰ０５３０６４０にはさらに既に粒子ビームの一度の通過に対して分散をもたらさない偏向器が記述されている。しかし、これは付加的な重畳された静電電界を有する３つの異なる磁界か又は部分的に凹面の外面を有するマグネットセクタかのいずれかを有する。しかし、マグネットセクタの凹面の外面はマグネットコイルの相応の凹面の形成を必要とし、これによってまた製造技術上の問題がとりわけ大量生産において発生する。
【０００６】
本発明の目的は、全体的に簡略化されかつよりコンパクトな構造を可能にするミラー補正器を有する粒子ビームシステムを提供することである。
【０００７】
この目的は請求項１の構成を有する粒子ビームシステムによって解決される。本発明の有利な実施形態は従属請求項の構成から得られる。
【０００８】
冒頭に引用したＥＰ−Ｂ１５３０６４０に記述されたシステムのように、本発明のシステムもビーム偏向器を有し、このビーム偏向器はそれぞれ一度の通過に対して分散をもたらさない。この場合、分散をもたらさないということは、偏向器の分散が非常に僅少であるので、偏向器のコンポーネントの最適な調整によってほとんど分散が生じないことが実現可能であることであると解釈してほしい。
【０００９】
分散をもたらさないことに加えて、偏向器は４極子又は４極子コンポーネントを有し、これらの４極子又は４極子コンポーネントは次のように選択されている。すなわち、偏向器からの最初の出射と対物レンズからの最初の出射との間の全軌道経過において対物レンズの回折面に対して最大２つの共役面が、すなわち対物レンズの回折面の２つの中間像面が生じるように選択されている。
【００１０】
偏向器は十分にテレスコピックなので、光軸との対称面の交点から出てくる粒子ビームは偏向器の外では平行に又はほんの少しだけ収束して経過する。
【００１１】
対物レンズの回折面に対して共役な面は有利には静電ミラーの面、すなわち全ての軌道に対して反転ポイントが逆静電界（ｄａｓ ｅｌｅｋｔｒｏｓｔａｔｉｓｃｈｅ Ｇｅｇｅｎｆｅｌｄ）に基づいて存在する面と一致する。この状態は付加的なフィールドレンズによって調整される。
【００１２】
周知のビーム偏向器のように、本発明におけるビーム偏向器も有利には第１の領域で第１の対称面を有し、第２の領域で第２の対称面を有し、この結果、偏向はそれぞれこれらの対称面に対して対称的に行われる。
【００１３】
２つの対称領域の各々において、本発明のビーム偏向器はそれぞれ少なくとも２つの外部マグネットセクタ及び少なくとも１つの内部マグネットセクタを有する。外部マグネットセクタと内部マグネットセクタとの間にはさらに有利には磁界のない中間空間においてドリフト区間が設けられている。
【００１４】
マグネットセクタの間にドリフト区間が設けられているので、入射及び出射エッジは光軸に対して偏向した傾きを有し、これによって集束は磁界の方向に対して平行に行われる。入射及び出射エッジにおける４極子コンポーネントによるこの集束はこの場合偏向磁界により発生される磁界方向に対して垂直な集束と一致し、この結果、偏向器は全体として円形レンズのようにスチグマチックな結像を発生する。しかし、傾斜した入射及び出射エッジの代わりに又は傾斜した入射及び出射エッジに加えて、４極子素子を偏向器に又は偏向器のすぐ前及び後に設けることもできる。
【００１５】
個々のマグネットセクタにおける偏向角度は、それぞれ偏向器の一度の通過の後でほとんど全分散が生じないように選択される。分散と偏向器に後置接続された静電ミラーの色収差又は球面収差との相互作用によって生じる結合収差はこれによって回避される。さらに、中間像では分散が発生せず、この分散は偏向器の第２のパスにおいて極めて精確に補償される。一度の通過に対して分散のないこのようなビーム偏向器は、中間マグネットセクタにおける磁界が外部マグネットセクタにおける磁界方向に対して逆平行である場合に、実現される。
【００１６】
さらに有利な実施例では、磁界は内部マグネットセクタ及び両方の外部マグネットセクタにおいて大きさが等しい。これによって同一のターン数を有するメインコイルが異なる磁界を発生するために直列接続で使用され、これによってまた電流源の安定性に対する比較的低い要求が結果的に生じる。
【００１７】
さらに、ビーム偏向器は有利には全く磁気的であり、すなわち粒子ビームの偏向のためにも偏向方向に対して垂直な集束のためにも静電界は設けられない。
【００１８】
光軸に対する外部マグネットセクタの入射及び出射エッジの傾き及びマグネットセクタにおける磁界によるビーム偏向は、有利には、光軸に対して平行に入射する粒子が偏向器の対称面の近傍又は直ぐ近くで集束されるように選択される。これによって次のことが達成される。すなわち、偏向器の外のフィールド軌道（ｄｉｅ Ｆｅｌｄｂａｈｎｅｎ）は光軸に対して平行に又はほぼ平行に経過し、従ってフィールド軌道と光軸との交点は偏向器の入射及び出射エッジから離れている。これによって、フィールド軌道を結像するための唯一の付加的なフィールドレンズだけは必要であるが、しかし、更に別の中間結像を必要とするであろう軸方向の軌道の付加的な結像は必要ない。
【００１９】
相応のフィールドレンズは有利には中間電極を有する静電液浸レンズ（ｅｌｅｋｔｒｏｓｔａｔｉｓｃｈｅ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎｓｌｉｎｓｅ）として形成され、この結果、全体として結像が結果的に得られる。これによって、ビーム偏向器は変動する柱状電位（Ｓａｅｕｌｅｎｐｏｔｅｎｔｉａｌ）でも一定の電位で動作されうる。しかし、磁気レンズ及び／又は静電レンズの他の形式も可能である。
【００２０】
さらに、有利には、ビーム偏向器と対物レンズとの間には少なくとも４極子巻線、６極子巻線及び８極子巻線を有する１つ又は２つの８極子素子又はより高次の素子、とりわけ１２極子素子が設けられている。付加的に、１つ又は複数の１２極子素子は双極子巻線を有してもよい。しかし、これらの双極子巻線の代わりに、２つ又は３つの別個の個別偏向系も可能である。１つ又は複数の１２極子素子はこの場合改良され拡張された（ａｕｆｇｅｂｌａｓｅｎ）スチグマトールとして使用され、全体としてスチグマチックな結像を保証することができる。１つ乃至は複数の１２極子素子はこの場合空心コイルとして形成され得る。さらに、２つの１２極子素子を更なる偏向系なしに偏向器と対物レンズとの間に配置することも考えられる。しかし、この場合には、２つの１２極子素子の全ての１２個の極はそれぞれ別個にかつ互いに独立して制御できなければならない、すなわち電流を印加できなければならない。これの代わりに、ビーム偏向器とこのビーム偏向器の後に続く第１の１２極子素子との間に、２つの１２極子素子の間に及びビーム方向から見て第２の１２極子素子の後ろにそれぞれ個別偏向系を設けることも考えられる。個別偏向系はこの場合ビーム調整のために使用される。
【００２１】
２つの静電的個別偏向器がビーム偏向器と静電ミラーとの間に設けられるべきである。代替的に、とりわけ対物レンズとビーム偏向器との間に存在する構造空間が足りない場合には、多重極子素子が電磁気的構成において偏向器と静電ミラーとの間に配置されることもありうる。
【００２２】
さらに、有利には、スチグマトールの変化によって結像状況、とりわけ残留歪み及び残留非点収差を偏向器の偏向領域において粒子源と静電ミラーとの間で調整するために、スチグマトールを粒子源と偏向器との間に設ける。
【００２３】
粒子がビーム偏向器と静電ミラーとの間でそれ以上下がらない最低エネルギを有すると有利であることが明らかとなった。それゆえ、とりわけ粒子の低い運動エネルギによる適用事例では、粒子源と偏向器との間に及び偏向器と対物レンズとの間にそれぞれ静電液浸レンズを設けることが有利であり、この静電液浸レンズによって粒子の運動エネルギは偏向器への入射の前に高められ、偏向器からの出射の後で再び低減される。これによって、偏向器は偏向器の領域における電子の一定の運動エネルギにおいて、すなわち一定の偏向磁界において動作され得る。
【００２４】
偏向器の一度の通過における全偏向は有利には９０°であり、この結果、中間にある粒子反射による偏向器の２度の通過の後では出射光軸は入射光軸とは同軸に経過する。
【００２５】
ミラー補正器を有するシステム全体は、有利には、同時に結像系全体の色収差及び球面収差が粒子源と対物レンズとの間で修正されているように動作される。これによって全体として相応の粒子ビームシステムの分解能が高められる。
【００２６】
次に本発明の詳細を図面に図示された実施例に基づいて詳しく説明する。それぞれ、
図１は本発明によるミラー補正器を有する走査電子顕微鏡の原理図を示し、
図２は図１のビーム偏向器の拡大図を示し、
図３は図２のビーム偏向器を通過する１５ｋｅＶ電子に対する基本軌道の経過の線図を示す。
【００２７】
図１に図示された走査電子顕微鏡は粒子源（１）に後続するビーム加速器（２）を有する粒子源（１）を有する。このビーム加速器（２）を通過した後で粒子はビームガイド管（６）の電位に加速される。例えば粒子源（１）に対して１０ｋＶの電位にあるビームガイド管（６）の領域では、磁気コンデンサレンズ（３）及びこのコンデンサレンズ（３）に後続するスチグマトール（４）が設けられている。この場合、コンデンサレンズ（３）はさらに下方に後続するビーム管におけるビーム束拡大のために使用される。スチグマトール（４）には第１の静電液浸レンズ（５）が後続し、この第１の静電液浸レンズ（５）によって電子は内部ビームガイド管（７）のより高い運動エネルギに加速される。ほぼ走査電子顕微鏡の中心の内部ビームガイド管（７）の領域にはマグネットセクタ（２１〜２５）を有するビーム偏向器が設けられている。ビーム偏向器はこの場合粒子光学的なビームスプリッタとして作用し、このビームスプリッタは第１の光軸（ＯＡ１）に沿って入射する電子ビームをこの入射光軸（ＯＡ１）からそれた光軸（ＯＡ２）の方向に偏向する。同時に、ビーム偏向器は偏向された光軸（ＯＡ２）の方向に入射する電子ビームを出射側光軸（ＯＡ３）の方向に偏向し、この出射側光軸（ＯＡ３）は入射側光軸（ＯＡ１）と同軸に経過している。入射光軸（ＯＡ１）と偏向された光軸（ＯＡ２）との間のビーム偏向器内でのビーム偏向はこの場合第１の対称面（２６）に対して対称的に行われ、偏向された光軸（ＯＡ２）と出射側光軸（ＯＡ３）との間のビーム偏向は第２の対称面（２７）に対して対称的に行われる。従って、入射光軸（ＯＡ１）から偏向された光軸（ＯＡ２）への偏向の際に通過する３つのマグネットセクタ（２１、２２、２３）は第１の偏向領域を形成し、この第１の偏向領域は第１の対称面（２６）に対して対称的であり、偏向された光軸（ＯＡ２）から出射側光軸（ＯＡ３）への偏向の際に通過する３つのマグネットセクタ（２３、２４、２５）は第２の偏向領域を形成し、この第２の偏向領域は第２の対称面（２７）に対して対称的である。３つの外部偏向領域（２１、２３、２５）における磁界方向はこの場合対称の理由から一致しておりかつ互いに平行である。これに対して、２つの中間マグネットセクタ（２２、２４）においては磁界方向は３つの外部マグネットセクタ（２１、２３、２５）における磁界方向とは逆平行であり、この結果、ビーム偏向は交互の方向の部分偏向から構成されている。ビーム偏向器に関する更なる詳細は後で図２に基づいてさらに記述する。
【００２８】
入射光軸（ＯＡ１）に対して偏向されたアームではビーム偏向器の後ろに静電ミラー（９）が続く。このミラー（９）によって反射された電子は再びマグネットセクタ（２３）に入射するが、そこではこのマグネットセクタ（２３）の最初の通過とは正反対の運動方向に基づいて正反対の方向に偏向される。次いで、これらの反射された電子は２つの後続のマグネットセクタ（２４、２５）を通過し、次いで光軸（３）に沿って入射光軸（ＯＡ１）に同軸にビーム偏向器から出てくる。ビーム偏向器の一度の通過の際に発生されるビーム偏向はこの場合９０°に設計されており、この結果、ビーム偏向器は全体として偏向された光軸（ＯＡ２）に対して対称的である。これらのマグネットセクタはそのビーム偏向特性の他に結像特性も有するので、ミラー面（２９）の像は面（３０、３１）に発生し、これらの面（３０、３１）はビーム偏向器の対称面（２６、２７）の近傍に存在する。理想的な調整の際にはミラー面（２９）の像は精確に偏向器の対称面（２６、２７）に存在するが、この理想的な調整からのほんの僅かなずれは大して不利な結果をもたらさない。
【００２９】
ビーム偏向器に続いて電子の運動方向にはすぐに第２の静電液浸レンズ（１５）が存在し、この第２の静電液浸レンズ（１５）によって電子はビームガイド管（１７）のエネルギに対物レンズ（１６）において制動される。同時に、この液浸レンズ（１５）はミラー面（２９）の像面（３０）を対物レンズの回折面（２８）の近傍の面に結像する。これに続いて、ビーム方向から見て前置接続、中間接続及び後置接続された単一偏向系（１０、１２、１４）を有する２つの１２極子素子（１１、１３）から成る系が後に続く。
【００３０】
短い焦点距離及びこれから結果的に生じる対物レンズ（１６）の主平面と回折面との間の空間的近さのために、ミラー面（２９）が結像されている面が対物レンズ（１６）の回折面（２８）とぴったり一致するかどうかは比較的問題ではない。全体としてミラー面と対物レンズとの間に対物レンズ（１６）の回折面（２８）の２つの中間像だけが現れる。これら２つの中間像のうちの１つはミラー面（２９）の中間像（３０）の近傍にあり、もう１つはミラー面（２９）の近傍にある。
【００３１】
通常の場合には、対物レンズ（１６）におけるビームガイド管の電位はコンデンサレンズ（３）の領域におけるビームガイド管（６）の電位に相応する。対物レンズ（１６）によって、入射する電子ビームはこの対物レンズ（１６）の焦点面（１８）に集束される。この場合、対物レンズ（１６）は全くの磁気的な対物レンズ又は磁気的な対物レンズと静電液浸レンズとの組み合わせのいずれかとして形成され得る。後者の場合には、静電液浸レンズは次のことによって形成される。すなわち、ビームガイド管（１７）が対物レンズ（１６）の内部でこの対物レンズ（１６）の磁極片ギャップの高さで又はその後ろで終端し、電子がビームガイド管（１７）から出た後で対物レンズ（１６）の焦点面（１８）の近傍に設けられた試料の電位にまで制動される。
【００３２】
対物レンズの焦点面の近傍に配置された試料との相互作用によって発生する後方散乱電子又は２次電子はビームガイド管（１７）のより高い電位によって再びこのビームガイド管（１７）の中に戻って加速され、対物レンズ（１６）とビーム偏向器との間のビーム路を正反対の方向に通過する。今や再び反転された運動方向のために、後方散乱電子及び２次電子はビーム偏向器に入る際にマグネットセクタ（２５）において正反対の方向に偏向され、この結果、これらの後方散乱電子及び２次電子は入射する電子ビームからは分離される。偏向されたサイドアームにおいてビーム偏向器に後続する検出器（２０）によって、２次電子も後方散乱電子も検出され得る。この検出器（２０）に前置接続された静電レンズ（１９）によって、異なる電位の印加により後方散乱電子と２次電子との間のエネルギ的な分離が減速ポテンシャル法に則って可能である。
【００３３】
ビーム偏向器全体は全体として５つのマグネットセクタ（２１〜２５）から成る。この場合、全ての５つのマグネットセクタ（２１〜２５）はまったく凸面の外面を有し、この結果、マグネットセクタにおいて磁界を発生するために必要なコイルは比較的簡単に製造可能である。２つの内部マグネットセクタ（２２、２４）はこの場合同一の構造を有する。同様に全部で３つの外部マグネットセクタ（２１、２３、２５）も同一に構成されうるが、第１のマグネットセクタ（２１）に対してはこれが図２に図示されているように単に第３のマグネットセクタ（２３）の半分に対して対称的な構造を有すれば十分である。同様に最後の外部マグネットセクタ（２５）は一方の半分においてマグネットセクタ（２３）の半分に対して対称的な構造を持ちさえすればよく、他方の半分においては場合によっては後続する検出器系に対して最適化される。個々のマグネットセクタは次のように形成される。すなわち、第１のマグネットセクタ（２１）の入射エッジ（２１ａ）は入射光軸（ＯＡ１）に対して垂直であり、第３のマグネットセクタ（２３）の入射乃至は出射エッジ（２３ｃ）は偏向された光軸（ＯＡ２）に対して垂直であり、第３の偏向領域（２５）の入射乃至は出射エッジ（２５ｂ）は出射光軸（ＯＡ３）に対して垂直である。この場合、入射乃至は出射エッジの傾きが、磁界方向に対して平行又は逆平行な、すなわち図２の図面平面に対して垂直な偏向磁界（Ｂ）への入射乃至は出射の際の集束作用を決定する。
【００３４】
これに対して、偏向器の内部の入射及び出射エッジ（２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ及び２５ａ）はそれぞれ偏向された光軸に対して大きく傾斜されている。これによって、ビーム偏向器の内部において集束が磁界方向に対して平行乃至は逆平行にマグネットセクタにおいて実現され、４極子コンポーネントによるこの集束は磁界により磁界方向に対して垂直に発生される集束とちょうど同じ大きさであり、この結果、ビーム偏向器は一度の通過に対してスチグマチックな結像を発生し、このスチグマチックな結像は円形レンズの結像に相応する。
【００３５】
対称性条件のためにいずれにせよ自由パラメータとしての値しか使用できない個々のマグネットセクタの間のドリフト区間長及び個々のマグネットセクタにおける偏向角度は、ビーム偏向器においては一度の通過に対する分散の無いことが要求されかつテレスコピックに入射する電子束ができるだけ弱く集束されて偏向器から離れるべきであることからもたらされる。
【００３６】
図３には、１５ｋｅＶの運動エネルギを有する電子の図２のビーム偏向器の一度の通過に対する基本軌道が図示されている。見れば分かるように、全ての基本軌道は偏向器の内部で対称面（２６、２７）に対して対称に経過している。光軸（ＯＡ）に対してほぼ平行に入射するフィールド軌道ｘγ、ｙδはスチグマチックに対称面（２６、２７）において集束される。従って、対称面においてスチグマチックな回折像が生じる。ｘγ軌道の集束はこの場合マグネットセクタの双極子フィールドによって行われ、他方でｙδ軌道の集束は４極子フィールドによって行われ、これらの４極子フィールドはビーム偏向器の内部のマグネットセクタの入射及び出射エッジの傾きによって生じる。同時にアパーチャ軌道ｘα、ｙβも対称面（２６、２７）に対して対称的な経過を有するので、ビーム偏向器全体は一度の通過に対して磁気円形レンズとして作用する。さらに分散軌道ｘκの経過から見て取れるように、ビーム偏向器では分散は既に一度の通過において消えてしまい、この結果、ビーム偏向器は一度の通過に対して分散をもたらさない。曲線ψ１によって図３では光軸に沿った磁界強度の経過が図示されている。個々のパスに対する偏向器の分散の無いことは、磁界強度ψ１とｘα、磁界強度ψ１とｘγの積の線積分が偏向器への入射及び偏向器からの出射の間に消滅するという要求、すなわち、
【００３７】
【数１】
2004519084.tif 000003
【００３８】
から生じる。この図に図示された実施例では２つの内部マグネットセクタ（２２、２４）だけが設けられている。しかし、これらの内部マグネットセクタを複数のマグネットセクタに分割することも可能であり、この結果、７個以上のマグネットセクタ及び比較可能な結像性能を有する偏向器が生じる。この場合、偏向器の各一度の通過において４つ又は相応にそれ以上のマグネットセクタが通過される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明によるミラー補正器を有する走査電子顕微鏡の原理図を示す。
【図２】
図１のビーム偏向器の拡大図を示す。
【図３】
図２のビーム偏向器を通過する１５ｋｅＶ電子に対する基本軌道の経過の線図を示す。
【符号の説明】
１  粒子源
２  ビーム加速器
３  磁気コンデンサレンズ
４  スチグマトール
５  第１の静電液浸レンズ
６  ビームガイド管
７  内部ビームガイド管
９  静電ミラー
１０  単一偏向系（１０、１２、１４）
１１  １２極子素子
１２  単一偏向系
１３  １２極子素子
１４  単一偏向系
１５  第２の静電液浸レンズ
１６  対物レンズ
１７  ビームガイド管
１８  焦点面
１９  静電レンズ
２０  検出器
２１、２２、２３、２４、２５  マグネットセクタ
２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａ、２５ａ  入射エッジ
２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂ  出射エッジ
２５ｂ、２３ｃ  入射乃至は出射エッジ
２６  第１の対称面
２７  第２の対称面
２８  回折面
２９  ミラー面
３０  （像）面
３１  面
ＯＡ１  入射光軸
ＯＡ２  偏向された光軸
ＯＡ３  出射光軸
Ｂ  偏向磁界
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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2004519084.tif 000025
【国際調査報告】
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