(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子光学機器であって、
上記装置の光軸に沿って伝搬する荷電粒子のビームを、上記機器内で照射されるべき対象を上記粒子のビームに晒すために、生成する粒子ソースと、
上記荷電粒子のビームを集束させる集束レンズと、
上記集束レンズのレンズ収差を補正する補正装置と
を含み、
上記補正装置は、均一な双極場の電場と、この均一な双極場の電場に直交して延在する均一な双極場の磁場と、電気的及び磁気的四重極場、六重極場、並びに、電気的及び／又は磁気的八重極場を生成する極面の第一の及び第二の組みを含み、両方の双極場は、上記機器の光軸に直交して延在し、且つ、上記極面は、上記機器の光軸と実質的に平行に延在し、
上記極面の第一の組みは、第一の付加的な六重極場を生成するように配置され、且つ、上記極面の第二の組みは、第二の付加的な六重極場を生成するように配置され、該第一の及び第二の付加的な六重極場は、上記六重極場の一部を形成し、かつ、相互に上記光軸の周りに１８０°回転させられてある粒子光学機器において、
上記極面の第一の組み及び上記極面の第二の組みは、上記光軸に平行な方向において、相互に隣接して配置され、他の粒子光学素子が、上記極面の第一の組みと上記極面の第二の組みとの間に配置されないことを特徴とする粒子光学機器。
【請求項２】
上記補正装置の双極場及び四重極場は、上記機器の光軸に沿って伝搬する荷電粒子の軌道が実質的に一周期を備えた正弦関数として定められるような強度を有する請求項１記載の粒子光学機器。
【請求項３】
第１の付加的な六重極場を決定する極面の長さは、上記光軸の方向から見た場合に、第２の付加的な六重極場を決定する極面の長さに等しい請求項２記載の粒子光学機器。
【請求項４】
スポット形成対物レンズを備えた走査型粒子光学機器として形成され、
上記補正装置が、上記粒子ソースから見た場合に、上記対物レンズよりも前になるように上記機器内に配置されている請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の粒子光学機器。
【請求項５】
粒子光学機器において集束レンズのレンズ収差を補正するため一つのユニットとして構成されている請求項１乃至４のうちいずれか１項記載の補正装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は粒子光学機器に係わり、その粒子光学機器は、機器内で照射されるべき対象を粒子ビームに晒すため装置の光軸に沿って通過する荷電粒子のビームを生成する粒子ソースと、
荷電粒子のビームを集束させる集束レンズと、
集束レンズのレンズ収差補正用の補正装置とからなり、
上記補正装置は、均一電場及びこの均一電場に直交して延在する均一磁場を生成する極面を含み、両方の双極場は上記機器の光軸に直交して延在し、
上記補正装置は、電気的及び磁気的四重極場、六重極場、並びに、電気的及び／又は磁気的八重極場を生成する極面を更に有し、上記極面は上記機器の光軸と実質的に平行して延在し、
上記補正装置は、上記六重極場の一部を形成し、相互に上記光軸の周りに１８０°回転させられた少なくとも二つの付加的な六重極場を生成するために配置されている。
また、本発明は上記機器で使用するための補正装置に関する。
かかる機器で使用するこの種類の補正装置は、欧州特許第０  ３７３  ３９９  号に提案されている。
電子顕微鏡又は電子リソグラフ用機器のような粒子光学機器は、一般的に、熱電子ソース又は電場放出タイプの電子ソースのような粒子ソースにより生成された荷電粒子のビーム（通常は電子ビーム）によって検査又は加工されるべき対象を照射するため配置される。対象照射は、かかる機器で検査されるべき上記対象を結像させること（電子顕微鏡内のサンプル）、又は、例えば、マイクロエレクトロニクス用の対象上に非常に小さい構造を形成すること（電子リソグラフ用機器）を目的とする。
電子ビームは原則として２通りの方法で集束される。第１の可能性のある方法によれば、被検査サンプルは電子ビームによって多少均一に照射され、拡大されたサンプルの像が集束レンズを用いて形成される。集束レンズは、この場合に結像レンズ系の対物レンズであり、対物レンズの解像度が機器の解像度を支配する。この種類の機器は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）として知られている。第２の可能性のある集束方法によれば、電子ソースの放射面、又は、その一部は、一般的に被検査サンプル上（走査型電子顕微鏡の場合）に、或いは、微小構造が設けられる対象上（リソグラフ装置の場合）に、非常に縮小されたスケールで結像される。電子ソースの像（例えば、偏向コイルを用いて対象の全域に移された“スポット”）は、結像レンズ系を用いて再形成される。第２の方法の場合、集束レンズはスポット形成レンズ系の対物レンズであり、対物レンズの解像度はビームのスポットサイズ、即ち、機器の解像度を支配する。
上記の全ての機器で使用されるレンズは、通常磁気レンズであるが、静電レンズでも構わない。両方のタイプのレンズは、実際上、つねに回転対称レンズである。かかるレンズは非理想的な挙動、即ち、レンズ収差を示すことが避けられず、その中で所謂球面収差及び色収差は、通常、レンズ解像度に関して決定的に重要であり、これらのレンズ収差は、従来の電子光学機器の解像度を決定する。粒子光学の基本理論によれば、上記レンズ収差は回転対称電場又は磁場を用いる補償によって除去し得ない。
それにも係わらず、粒子光学機器の解像度を高めるため、引用した欧州特許第０  ３７３  ３９９  号は、非回転対称構造を有する補正装置を用いて上記レンズ収差を低減させることを提案する。この構造は、“ウィーンタイプ（Ｗｉｅｎ−ｔｙｐｅ）”補正器により形成され、即ち、均一電場及び均一電場に直交した均一磁場が共に機器の光軸と直交して延在する構造である。球面収差並びに色収差の補正のため、提案された補正器は、多数の多重極、即ち、電気的及び磁気的四重極、電気的及び磁気的六重極、並びに、電気的及び／又は磁気的八重極を含む。かくして、八重極場の電場だけ、又は、磁場だけが存在する場合があっても構わない。
引例の欧州特許出願（図４と、その関連した説明）に記載された補正装置の一実施例は、色収差及び球面収差の補正が可能である。この実施例は、２個の回転可能な対称レンズが間に配置されている２個の同一の多重極ユニットの系により構成される。各多重極ユニットは、極面が軸方向、即ち、機器の光軸に平行に傾けられた多数の電気的及び磁気的極により形成される。各極は個別に励起され、個別の励起が適切に選択されたとき、かかる多重極は、所望通りに光軸と直交して延在する均一な電場と、その電場に直交して延在する均一な磁場とを形成することが可能である。両方の場は、光軸と直交して延在し、電気的及び磁気的四重極場、六重極場及び電気的及び／又は磁気的八重極場がそれらの上に重ね合わされ得る。上記公知の補正装置において、六重極場は異なる強さと、反対の符号とを有する。これは、公知の補正装置の六重極場が一定部分から構成され、２個の付加的な六重極場が上記六重極場に追加され、相互に光軸の周りに１８０°回転させられている。
このような構造は、製造精度、（特に、熱的ドリフトに関する）機械的安定性、種々の素子の相対的な位置合わせ、並びに、電気的及び磁気的極の励起に対する電流及び電圧の安定性に関する非常に厳しい要件を充たす必要がある。公知の補正装置は多数の別個の構成部品からなるので、すべての構成部品に対し製造精度、機械的安定性及び位置合わせに関する要件を充たすことは非常に困難である。
本発明の目的は、機械的安定性及び精度に関する上記の要件が非常に簡単に充たされる上記の種類の粒子光学装置を提供することである。本目的を達成するため、本発明による粒子光学装置は、付加的な六重極場を決定する極面が他の粒子光学装置を間に設けることなく互いに隣接して配置されていることを特徴とする。
本発明は、補正装置内の種々の多重極に対し、色収差並びに球面収差が補正され、２枚の円形中間レンズ（ｒｏｕｎｄ  ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  ｌｅｎ  ｓ）、即ち、２個の別個の多重極ユニットを使用する必要がなく、励起を検出し得るという事実の認識に基づいている。補正装置は、製造後に物理的分離が六重極場を発生させる極に作成される一つの機械的ユニットとして構成される。光軸の方向から見た場合、この結果として、一定の六重極場と二つの付加的な六重極場とからなる六重極場構造が得られる。付加的な六重極場は、電気的及び磁気的極の適当な励起によって相対的に光軸の周りで１８０°回転させられ、換言すれば、それらは反対に向けられる。補正装置は１台の機械的ユニットとして製造されるので、１個の構成部品だけが機器の光軸に関して整列される必要があり、製造公差に起因した寸法のばらつきは、構成部品を別々に製造する場合よりも実質的に小さい。
上記段階の付加的な効果は、本発明による補正装置の場合、従来の補正装置よりも少ない２個の要素（即ち、２台の多重極レンズの間に配置された２個の回転対称レンズ）を励起すればよいという点である。これにより、本発明による補正装置の調整の複雑さが軽減される。
本発明の他の一実施例において、補正装置の二重極及び四重極は、機器の光軸方向に通過する荷電粒子の軌道が実質的に一周期の正弦関数として成形されるような強度を有する。
かくして調整された場の強度で、場を発生させる励起電流及び／又は励起電圧は、機器の光軸に沿って通過するビームの軌道が数周期の正弦関数として成形されるような状況と比較してできる限り小さくなるように値が決められる。このような状況において、調整されるべき電流及び／又は電圧の安定性は最高にされる。
本発明の他の一実施例において、第１の付加的な六重極場を決定する極面の長さは、光軸の方向から見ると、第２の付加的な六重極場を決定する極面の長さと一致する。
後者の段階によれば、付加的な六重極の励起のため、原則として一方の付加的な六重極を決定する極の組から他方の付加的な六重極場を決定する極の組に電気的に接続され得る一台の電源だけを使用すれば十分であるという利点が得られる。励起のゆっくりした変化は、両方の組に等しい励起の変化を生じさせる。また、任意の（小さい）機械的ばらつきは、非常に小さい電流及び／又は電圧用の簡単な電源を用いて補償することが可能になる。
粒子光学装置が、スポット形成対物レンズを備えた走査型粒子光学装置であるとき、補正装置は、好ましくは、粒子ソースから見た場合に対物レンズの前に配置される。補正装置はできる限り対物レンズに接近させて配置されるので、あらゆる残存している収差は、補正装置と対物レンズとの間の距離によって拡大されるとは限らない。必要に応じて、ビームの運動を走査する偏向コイルの組を補正装置と対物レンズとの間に設けても構わないが、これらのコイルはかなり小さく、補正装置と対物レンズとの間の距離を増加させない、若しくは、殆ど増加させない。かくして、補正装置はできる限り対物レンズの近くに取り付けられる。
本発明の上記及び他の面は、以下の実施例から明らかになり、実施例を参照して説明される。図面において、
図１は、本発明による補正装置が使用され得る粒子光学機器の関連した部分の概略図であり、
図２は、本発明により粒子光学機器で使用する補正装置の一実施例の斜視図であり、
図３ａ及び３ｂは、本発明による補正装置内の二つの相互に直交した平面において１周期の正弦関数として成形されたある種の電子線の軌道を概略的に示す図であり、
図４ａ乃至４ｃは、本発明による補正装置を使用した場合と使用しない場合とに関して、色収差及び球面収差に起因した電子スポットの集束の偏りを概略的に示す図である。
図１は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）のカラム２の一部分の形式の粒子光学機器を示す図である。通常通り、機器内の電子ソース（図示されない）は、機器の光軸４に沿って伝搬する電子ビームを生成する。電子ビームは、コンデンサレンズ６のような１枚以上の電磁気レンズを通過し、次に、対物レンズ８に達する。いわゆる単極レンズと称されるこの対物レンズは、サンプル室１０の壁により構成された磁気回路の一部を形成する。対物レンズ８は、サンプル１４を走査する電子ビーム集束を形成するため使用される。走査は、対物レンズ８内に設けられている走査コイル１６を用いて、Ｘ方向並びにＹ方向にサンプル上で電子ビームを移動させることにより行われる。サンプル１４は、ｘ方向移動用搬送台２０とｙ方向移動用搬送台２２とを含むサンプル台１８上に置かれる。これら２台の搬送台により検査用サンプルの所望の領域を選択することが可能になる。この顕微鏡の場合、結像はサンプルから対物レンズ８の方向に戻る２次電子が放出されることにより行われる。２次電子は対物レンズのボアに設けられた検出器２４により検出される。検出器には、検出器を作動し、検出された電子の流れを信号に変換する制御ユニット２６が接続され、この信号は、例えば、陰極線管（図示しない）を用いてサンプルの像を形成するため使用され得る。コンデンサレンズ６と対物レンズ８との間に、以下に説明するように対物レンズの色収差及び球面収差を補正するための役割を果たす補正装置２８が設けられている。
図２は、例えば、図１に示された粒子光学機器に使用される補正装置の一実施例の斜視図である。補正装置は、同一の片側部３１ａ及び３１ｂの対により構成される。二つの片側部は全く同一であるため、以下、一方の片側部３１ａも基づいて補正装置の説明を行う。両方の片側部は何れも円柱状シェル３２からなる磁気回路により形成され、円柱状シェルには、多数のｎ個、ｎが８の場合に８個の極３０−１乃至３０−ｎが円柱全域に規則的に分布するように設けられている。機械的不完全性を補正するため、大きい数ｎ、例えば、ｎ＝１２が選定される。シェル３２の円柱軸は、図１に示された粒子光学機器の光軸４と一致する。
種々の多重極場、即ち、磁場及び電場は、ｎ個の極を用いて発生させられる。各極は、電場並びに磁場を発生させるため設けられ、多重極場を決定する極面は機器の光軸と平行に延在する。各極３０−ｉは、磁場を発生させる励起コイル３４−ｉと、電場を発生させる極キャップ（ｐｏｌｅ  ｃａｐ）３６−ｉとを含む。各励起コイル３４−ｉ及び各極キャップ３６−ｉは、個別に励起させることが可能であるので、任意の所望の多重極場、電場及び磁場の両方が８個の極３０−１乃至３０−８を用いて発生され得る。
たとえ、原則として、９次以上の多重極場は本発明を実施するため必要ではないとしても、機械的不完全性を補償するため、１０極場及び１２極場を発生させる可能性を有することが望ましい。しかし、この可能性は本発明に不可欠ではない。
図３には、図２に示された補正装置における一周期の正弦関数の形状を有する数本の電子線の軌道を示す図である。図３ａは光軸を通る平面内の軌道を示し、図３ｂは上記平面と直交した平面内の軌道を示す。光軸を通る平面はｘｚ平面と称され、ｘ方向は電子双極の電場の向きの線と平行に延在し、ｚ方向は光軸の向きである。実線は１ｋｅＶの公称エネルギーを有する電子の軌道を表わし、一点鎖線は公称エネルギーから０．２ｅＶの偏差があるエネルギーを有する電子の軌道を表わす。両方の図で、極に対し５０ｍｍの長さ（即ち、補正ユニット）と、曲面の境界円に対し２ｍｍの内径が想定されている。両方の図で隠線付きの境界面は縮尺が比例した境界を表わしていない。光軸からの軌道の偏差が視覚的に分かるように、１０μｍの１目盛りが図示されている。
図３ａに示されたｘｚ平面は電子多重極の対称面である。磁気多重極はこの電子多重極と直交して延在する。ｘｚ平面と直交して延在する平面、即ち、図３ｂに示された平面はｙｚ平面と称される。
図３ａによるｘｚ平面内の電子軌道の１次式は、
0003985057.tif 000002
であり、一方、図３ｂによるｙｚ平面内の電子軌道の１次式は以下の関係
0003985057.tif 000003
が成立する。式（１）及び（２）の記号には以下の意味がある。
＊  ｘ、ｙ及びｚは関連した電子の位置座標である。
＊  ｘ0及びｙ0は夫々、ｚ＝０の領域、即ち、補正装置の入力におけるｘ及びｙの値である。
＊  ｘ’0及びｙ’0は、夫々、ｚ＝０の領域におけるｘ平面及びｙ平面における軌道のｚ方向の傾斜を表わす。
＊  ΔＵは公称エネルギーＵ0からの電子のエネルギーの偏差を表わす。
＊  ｋ＝（Ｅ1√２）／（４Ｕ0）のＥ1は、電位のｘ及びｙに関する級数展開の項ｘの係数である。
式（１）及び（２）から補正装置内でｘｚ平面だけで分散が生じ（変数ΔＵは式（１）だけに現れる）、ｙｚ平面は分散を免れることが分かる。
補正装置の調整、即ち、極３０−ｉ（図１）が励起される電流及び電圧の値の選択は、以下の規準に基づいて行われる。
最初に、平衡時に公称エネルギーＵ0の電子は補正装置内で偏向されないことが要求される。これは、初期に光軸を追跡した公称エネルギーの電子は、補正装置を離れた後も光軸方向に通過することを意味する。この要求は、
Ｅ1−ｖ0Ｂ1＝０              （３）
の場合に充たされる。未だ説明されていない式（３）内の記号は、以下の意味がある。
＊  Ｂ1は磁位のｘ及びｙに関する級数展開の項ｙの係数である。
＊  Ｖ0は加速電位Ｕ0と関連した電子の速度である。
式（３）がいわゆる“ウィーン条件”を充たすとき、電気的及び磁気的四重極成分は、ｘｚ平面内の補正装置の挙動がｙｚ平面内の挙動と一致しなければならないという条件、即ち、いわゆる二重集束条件が充たされるように選択される必要がある。この条件は、
0003985057.tif 000004
である。未だ説明していない式（４）中の記号は以下の意味を有する。
＊  Ｅ2は電位のｘ及びｙに関する級数展開の項（ｘ2−ｙ2）の係数である。
＊  Ｂ2は磁位のｘ及びｙに関する級数展開の項２ｘｙの係数である。
補正装置がその入力から出力まで分散を示さないことを保証するため、ΔＵ／Ｕ0と比例する式（１）の最後の項は零と一致することが必要である。長さＬを有する補正装置の場合に、この条件は、
ｋ＝２π／Ｌ
即ち、ｋ＝（Ｅ1√２）／（４Ｕ0）の場合に、
0003985057.tif 000005
によって充たされる。式（５）は２π条件と称される。
色収差を補正するため、補正装置の色収差が回転対称であり、かつ、補正装置の色収差が補正されるべき対物レンズの色収差と対向するという条件が充たされなければならない。第１の要件は色非点収差の無い条件と称され、第２の要件は色収差補正（ａｃｈｒｏｍａｔｉｃ）条件と称される。色非点収差の無い条件は：
0003985057.tif 000006
のように表わされる。未だ説明していない式（６）の記号は以下の意味を有する。
＊  Ｅ3は電位のｘ及びｙに関する級数展開の項（ｘ3−３ｘｙ2）の係数である。
＊  Ｂ3は磁位のｘ及びｙに関する級数展開の項（３ｘ2ｙ−ｙ3）の係数である。
色収差補正条件は：
0003985057.tif 000007
のように表わされる。未だ説明されていない式（７）の記号の意味は以下の通りである。
＊Ｃc,objは補正されるべき対物レンズの色収差の係数である。
＊Ｋobjは補正されるべき対物レンズの強度であり、この値は焦点距離ｆobjの逆数に一致する。
球面収差を補正するため、補正装置の球面収差が回転対称であるという条件が充たされる必要がある。この条件は二つの要件を生じさせる。第１の要件は軸方向非点収差の無い条件と称され、第２の要件は軸方向スター収差（ｓｔａｒ−ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ）の無い条件と称される。上記二つの要件を組み合わせることにより、以下の二つの要件：
0003985057.tif 000008
の如く表わされる。未だ説明していない式（９）の記号は以下の意味を有する。
＊  Ｅ4は電位のｘ及びｙに関する級数展開の項（ｘ4−６ｘ2ｙ2＋ｙ4）の係数である。
＊  Ｂ4は磁位のｘ及びｙに関する級数展開の項（４ｘ3ｙ−４ｘｙ3）の係数である。
式（３）乃至（９）に従う多重極場に対する条件が充たされた場合、補正装置自体の球面収差の表現は以下の式：
0003985057.tif 000009
により与えられる。未だ説明していない式（１０）の記号は以下の意味を有する。
＊  Ｃs,corrは補正装置自体の球面収差の係数である。
＊  Ｃc,corrは補正装置自体の色収差の係数である。
式（１０）において、補正装置自体の球面収差の大きさは、補正されるべき集束レンズの球面収差を保証するため充分ではない。これは、主として、ＬＫobjが１よりも遙かに大きいという事実に起因している。また、式（１０）において、球面収差は補正装置自体の色収差と無関係ではないので、任意の集束レンズの二つの収差の同時補正は実現可能ではない。八極を超える次数の多重極を追加しても、かかる高次の多重極は球面収差の補正に寄与しないので、この問題は解決しない。
上記の問題は、本発明によれば、補正装置（少なくとも補正装置の６重極部）を二つの部分に分割し、付加的な６重極ΔＥ3を元の６重極の第１の部分に追加し、同じ強度の付加的な６重極ΔＥ3を元の６重極の第２の部分から差し引くことによって解決される。上記付加的な６重極に起因した球面収差Ｃ’s,corrの係数に対し、次式：
0003985057.tif 000010
が成立することが実証される。
かくして形成された補正装置の色収差の係数に対し、次式：
0003985057.tif 000011
が成立する。式（１２）の表現は、付加的な六重極が元の六重極に追加されていない補正装置に対し得られた表現から逸脱していない。
調整されるべき付加的な六重極項ΔＥ3の大きさは、付加的な六重極の無い補正装置（式（１０））、一つの付加的な六重極だけを有する仮想的な補正装置（式（１１））、及び、補正されるべき集束レンズの球面収差の係数の合計は、零でなければならないという条件から得られる。式（１１）の左側半分の項に対し要求された大きさはここから導出され、そこからΔＥ3の値が得られる。
本発明による補正装置を含む粒子光学機器の調整処理は、一般的に以下の通り行われる。
１）画像は、補正装置が作動されていない場合に、例えば、１０．０００の倍率を用いて、小さい対象、例えば、０．２５μｍの大きさ程度の径を有するラテックス球から形成される。
２）四重極の軸は、四重極強度Ｅ2及びＢ2を変化させながら、画像シフトが起こらなくなるまで四重極並びに電子ビームを相対的に移動させることによって光軸と整列させられる。
３）次に、すべての多重極強度が式（３）乃至（１１）に従ってその公称値に調整される。
４）Ｅ1が２π条件を充たすように調整され、同時にＢ1はウィーン条件を充たすように調整され、対象上への焦点合わせはＥ1によって行われ、一方、ビーム移動はＢ1の調整によって最小限に抑えられる。
５）Ｂ2を用いて非点収差を最小限に抑えることにより二重集束条件が充たされる。
６）段階２、４及び５は、上記条件が充たされる最終的な状況に達するまで繰り返される。
７）続いて、Ｅ2が調整され、同時に、Ｅ2−ｖ0Ｂ2は、色収差の補正の調整の精確な調整の間、一定に保持される。これは以下の通り行われる。色収差が存在する場合、集束レンズの励起は、電子ビームの交点が最小になるように調整され得る。この状態は集束と称される。この集束に基づいて、対物レンズは僅かにデフォーカスするように調整される。僅かなデフォーカスは加速電圧Ｕを偏向することにより打ち消される。加速電圧には、集束が復元されるＵ＋ΔＵ1及びＵ−ΔＵ2の２つの値があることが分かった。次に、Ｅ1はΔＵ1＝−ΔＵ2になるまで変えられる。
８）任意の３倍の残存非点収差は、対物レンズのデフォーカスでの六重極Ｅ３の強度及び方向の調整により除去される。その理由は、この収差が、デフォーカスする場合に輪状画像の三角形状の歪みとして現れるからである。
９）付加的な六重極Ｅ3は球面収差の調整のため調整される。この公称値への調整は、式（１１）からＥ3の公称値を計算することによって得られる。
１０）任意の４倍の残存非点収差は、集束レンズのデフォーカスでの八重極係数Ｅ4の強度及び方向の調整により除去される。この収差は、主として、デフォーカスする際に、輪状画像内の下方及び情報の集束の間で４５°シフトされた正方形又は十字形の歪みとして現れる。
図４ａ乃至４ｃは、色収差及び球面収差に起因する電子スポットの収束の偏差をグラフ的に表わす図である。これらの図に関して、円柱状電子ビームは、環状断面と、光軸と一致した円柱軸とを有する場合が想定されている。円柱の径はｒ0と一致し、但し、ｒ0＝ｆαである（ｆ＝１／Ｋは補正されるべき集束レンズの焦点距離であり、αはアパーチャの角度である）。図４ａ乃至４ｃのビーム軌道は、市販されたシミュレーションプログラムを用いてコンピュータシミュレーションすることにより得られた。このコンピュータプログラムは、“ＴＲＣ／ＴＲＡＳＹＳ”として公知であり、オランダ国、デルフト（Ｄｅｌｆｔ）のデルフト工科大学、応用物理学部門、粒子光学グループから入手可能である。上記シミュレーションプログラムで使用される電場及び磁場は、“ＭＬＤ、磁気レンズ設計”、“ＭＭＤ、磁気多重極設計”、“ＥＬＤ、静電レンズ設計”、及び、“ＥＭＤ、静電多重極設計”として公知であり、かつ、デルフト工科大学から入手可能である多数の他のプログラムを用いて計算された。
図４ａは、集束レンズの近軸の画像平面内の電子ビームの断面図である。同図において、集束レンズは補正装置を包含するが、球面収差は発生せず、即ち、Ｃs＝０である場合が考えられている。また、同図において結像パラメータの値は、Ｃc＝１ｍｍ、ｆ＝１ｍｍ、α＝１２ｍｒａｄ、Ｕ0＝１ｋＶであり、画像平面内のスケール値が同図の軸方向に与えられている。方形状の画素は分散の無い状況（ΔＵ＝０）を表わし、三角形状の画素は補足的にΔＵ＝０．２ｅＶの状況を表わし、プラス符号で形成された画素はΔＵ＝−０．２ｅＶの状況を表わす。この例では、スポットサイズは約０．４ｎｍであることが分かる。同じ状況において、補正されていないビームは径５ｎｍを有するスポットを生じさせ、そのスケール値のため、関連した画素は図示されない。
図４ｂは集束レンズの近軸の画像平面内の電子ビームの断面図である。同図において、集束レンズは、球面収差並びに色収差の補正装置を包含している。同図において結像パラメータの値は、Ｃc＝１ｍｍ、Ｃs＝１ｍｍ、ｆ＝１ｍｍ、α＝１５ｍｒａｄ、Ｕ0＝１ｋＶであり、画像平面内のスケール値が同図に与えられている。方形状の画素は分散の無い状況（ΔＵ＝０）を表わし、三角形状の画素は補足的にΔＵ＝０．２ｅＶの状況を表わし、プラス符号で形成された画素はΔＵ＝−０．２ｅＶの状況を表わす。この例では、スポットサイズは約１ｎｍであることが分かる。同じ状況において、補正されていないビームは径６ｎｍを有するスポットを生じさせ、そのスケール値のため、関連した画素は図示されない。
図４ｃは集束レンズの近軸の画像平面内の電子ビームの断面図である。同図において、集束レンズは球面収差用の補正装置を包含しているが、色収差は発生していない場合、即ち、Ｃc＝０であることが想定されている。また、同図において結像パラメータの値は、Ｃs＝１０ｍｍ、ｆ＝５ｍｍ、α＝１０ｍｒａｄ、Ｕ0＝１ｋＶであり、画像平面内のスケール値が同図に与えられている。方形状の画素は分散の無い状況（ΔＵ＝０）を表わし、三角形状の画素は補足的にΔＵ＝０．２ｅＶの状況を表わし、プラス符号で形成された画素はΔＵ＝−０．２ｅＶの状況を表わす。この例では、スポットサイズは約４ｎｍであることが分かる。同じ状況において、補正されていないビームは径２０ｎｍを有するスポットを生じさせ、そのスケール値のため、関連した画素は図示されない。
【図１】
0003985057.tif 000012
【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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