JPH05500132A - 非対称界浸レンズ付き電子顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 非対称界浸レンズ付き電子顕微鏡 発明の分野 本発明は電子ビーム装置に関する。より詳細には、大きな試料に使用可能な電子 集束Ｌ／ンズに関するものである。

発明の背景 電子顕微鏡などの電子ビーム機器は最近の電子集積回路に関する研究開発や、そ れらの生産ラインに一般的に使用されている。１０年以上にわたって、半導体ウ ェーハの生産技術は商業的に集積回路をより小さなものにする方向に押し進めら れてきた。今日、１個の超大規模集積回路チップに１μｍの線幅か普通になって おり、０．１μｍ線幅が開発中である。言うまでもなく、電子ビーム機器の分解 能もこうした微少化と歩調を合わせる必要かある。

発明の概要 電子回路用走査顕微鏡は絶縁部分での充電効果を極小とするため、また組み立て られた装置が検査される際の損傷を防止するため、０．５ｋＶから２ｋＶの範囲 で操作されることが望ましい。

与えられた線幅で有意味な測定を行うためには分解度か１％以上であることか必 要で、例えば、今日の開発的研究では常識となっている線幅か０．２μｍに２ｎ Ｉ［ｌの分解度をもたらすことか必要である。そこで１ｋＶでの操作が望まれる 。現時点では半導体ウェーハ測定に適した電子顕微鏡で購入可能なものは、熱放 射銃か２ｋＶで分解度２０ｏｆｆＩ、電界放射銃が約１０ｎｍとなっている。

つまり、入手できる分解能は、使用可能な電圧レンジの上限をもっても不十分と いうことになる。低電圧での操作は電子源のエネルギ拡散を避けることかできな いため、入手できる走査電子顕微鏡での色収差がプローブのサイズをさらに減少 させることの制限要因となる。プローブのサイズは集積電子ビームの直径であり 、要求される分解度より小さくなければならない。

集積回路はほとんどウェーハに作られる。ＧａＡｓのような高等素材用の研究目 的のウェーハはその直径が２インチ（５０■）というものもある。しかし、特に シリコンなどの生産ライン用ウェーハは著しく大きい。もつとも最近の生産は４ インチ及び５インチ（１００及び１２５　ｍｍ）のウニ／’で行われている。中 には８インチ（２００ｍｍ）ウェーッ１を使用している生産ラインもある。最大 は１２インチ（３００ｍｍ）のウェー７１か予想されている。作られたウェーハ は電子顕微鏡で検査する際、ダイシングされないことが望ましい。言うまでもな く、３００ｍ１１１の試料を収容するチャンバにおいて２ｎｍの分解度を得るこ とは電子顕微鏡では大変困難なことである。このウェー７１サイズの問題のため 、購入可能な装置には既存の非界浸磁気レンズが装備されている。非界浸磁気レ ンズの実例はＷｏｌｆｆの米国特許第３５６０７３９号およびＳｈｉｏｋａｗａ の米国特許第４６３９５９７号に記載されている。電子顕微鏡は大略円筒形・左 右対称で直径ｄかあり、電子が中央の穴を通るようになっている。この穴を囲む ように１本またはそれ以上の数の円面・左右対称の磁極がある。これに対して非 界浸レンズでは、軸で隣接した磁気的に結合する磁極片か穴の近辺にあるその磁 極間の狭いギャップを通って単一の磁気回路を形成している。結果として生じる 磁界はギャップ部分で最も強く、電子ビームの集束に使用される。いったん電子 かギャップ部分から出れば、電子はそれ以上磁場によって閉じ込められることは ない。

界浸レンズは非界浸レンズと比較して著しく良い分解度を示のすぐそばで急激に ピークとなる。Ｐａｗｌｅｙは最近、ＥＭＳＡ　Ｂｕｌｌｅｔｉｎ、１９８８年 、第１８巻、第１号、第６１〜６４頁にｒＬｏｗ　Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｓｃａｎｎ ｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ＭｉｃｒｏｓｃｏｐｙＪに、そのような界浸レンズ で１ｋＶの時入手できる直径４ｎｍプローブについて発表している。しかし、既 存の界浸レンズは、両磁極の穴及び磁極間のギャップが極変に大きく作れないよ うな収差を制限する方法で設計されている。

その結果として生ずる幾何学的配置によりレンズのギャップに大きな半導体ウェ ーハを置くことは不可能となる。界浸レンズでは試料を傾けることはほとんど不 可能で、特定のタイプの結像に要求される二次電子または後方散乱電子の信号を 抽出することは困難である。

もう一つの方法は、Ｐ、Ｗ、Ｈａｗｋｅｓ　（Ｓｐｒｉｎｇｅｒ、　Ｂｅｒｌｉ ｎ、　１９８２）編纂のＭａｇｎｅｔｉｃ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｌｅｎｓｅｓと いう書物中のｒＵｎｃｏｎｖｅｎｔｉ。

−に＠：？　Ｂｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　ＬｅｎｓｅｓＪと題する 童の第３５９〜４９０頁にＭｕｌｖｅｙが述べているような単一磁極片を使用す る方法である。

その他にはＲｅ１ｓｎｅｒの米国特許第２８１９４０３号、Ｓ＋ｎ１ｔｈの米国 特許第２４１８４３２号に記載の例がある。単一磁極片の装置では、試料か電子 銃とレンズとの間に置かれ、磁界は試料を通って銃に向かって伸びている。この デザインであれば大きな試料サイズでも使用可能だが、他の問題が持ち上がって くる。例えば、収差を減少させることで良い光学状態を維持するためには焦点面 が磁極面に常に近い必要かあり、これは通常は１ミリの数１０分の１という距離 である。試料は銃とレンズとの間に！かれているため試料の厚さか制限され、ま た試料ホルダー自体も制限される。さらに試料を傾けることは不可能となる。こ のような製品は商業的に非実用的と言える。

５ａｓｓｅｎらは米国特許第３７０７６２８号に磁気レンズにおける円錐コイル につき記載している。このレンズでは電子ビームは円錐コイルの広がった部分か ら入り、試料に近い中心アパーチャより出る。日本特許公開６Ｏ−２５８８３６ （１９８５年）はこの種の円錐コイルが電子ビームに対して試料を傾けるのに有 効であると記載している。しかしながらこうした設計ではまだ不十分であると考 えられる。

発明の要約 本発明の目的は高分解能電子顕微鏡レンズを提供するところにある。

もう１つの目的は、大きな試料及び試料の傾けが可能な電子顕微鏡レンズを提供 するところにある。

本発明を簡単に述へるならば、電子を好ましくは円錐形の第１磁極片の後部の穴 から注入する電子レンズであると言うことができる。試料は第１磁極片先端の近 辺、また第１磁極片と第２磁極片との間に置かれる。第２磁極片は第１磁極片に 磁気的に結合されているか、第１磁極片から試料までの距離よりも第２磁極片か ら試料までの方が広く取られている。その作用については、磁界はピークで最高 となるが、そこでは磁界が第１磁極片から軸方向に急激に上がり、その後第２磁 極片に向かってゆっくり下がると言うものである。試料は電子集束ピークの近く に置かれる。

図面の簡単な説明 図１は本発明の磁気レンズ自体の断面図。

図２は光学軸に沿った磁界の強さのグラフで、その上に円錐磁極片の断面を重ね ている。

図３は図１の断面図の一部拡大図。

図４は円錐磁極片及び二次電子検出用バイアスグリッドの断面図。

図５は本発明が使用する磁気レンズ付き電子顕微鏡全体の概略図。

発明の詳細な説明 本発明の磁気レンズは、中に電子源より電子か注入される特定形状の磁極片と、 形状や大きさはあまり重要でないもう一つの磁極片とを使うものである。これら ２個の磁極片はコイルによって励磁されて通常の磁気回路を形成する。磁界は試 料近くに置かれた特定形状の磁極片よりピークまで急激に立ち上がる。

磁界はその後形状か特定されていない磁極片に向かって穏やかに下がっていく。

試料は特定形状の磁極片の近くに置かれる。

故に、磁界曲線は立ち上り部分のみで電子に影響を与える。広かった降下部分は 本質的にはビーム本体に何ら影響することかない。

磁気レンズの断面は図１に示されている。図示されていない電子銃によって光軸 １２に注入された電子ビーム１０は、中央穴１６のある円錐磁極片１４の後部か ら入り、円錐磁極片１４の前部先端より出る。試料１８は、非磁気可動ホルダー ２０上に、円錐磁極片１４の先端から数ミリ離れた程度の位置に置かれる。円錐 磁極片１４は筒型コイル２２によって励起され、試料チャ僚２６の残りの部分を 囲む磁気・・ウジング２４に磁気的に結合される。円錐磁極片１４及び磁気ハウ ジング２４は共に伝導性で地電位に保持される。磁気ハウジング２４は、円錐磁 極片１４と同様の筒型コイル２２によって励磁されて第２磁極片としての役割を する。これは、試料１８近傍に穴１６に隣接して形成される集中磁界のリターン パスとなる。

これと少し似たデザインはＲｅｖｉｅｗ　ｏｆ　５ｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　Ｉｎｓ ｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ　１９８８年第５９巻、第１９８５〜１９８９頁にｒ Ｎｅｗ　１ｅｎｓ　ｆｏｒ　ａ　ｌｏｗ−ｖｏｌｔａｇｅ　ｓｃａｎｎｉｎｇ　 ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ａ＋１ｃｒｏｓｃｏｐｅＪと題する技術記事に発表された。

５ｈａｏのデザインは本発明の単一磁極片デザインと異なり、電子ビームが円錐 磁極片前部に入る前に試料を通過するというものである。しかし、５ｈａｏは第 ２磁極片を、円錐磁極片の磁界を修正する「半磁極」片として特徴づけている。

単一磁極レンズでは軸磁界は磁極片のサイズと形状によって完全に限定されてし まう。その結果、良い光学的特賞を得るには磁極の直径はできるかぎり小さくし ておかなければならず、穴はさらに小さくするか、理想的にはゼロにすること望 ましい。しかしなから、本発明では最大限の磁界を押し出すため穴は（先端の大 きさに対し相対的に）大きく作らなければならない。大変中さな穴は、光学的性 能及び実用的応用という観点から受け入れることができない。先端の形状は穴は ど重要ではないか、円錐形は２つの利点がある。それは（１）試料を大きな角度 で傾けることができる、モして（２）小さな先端は比較的低いコイル励磁でより 強い磁界を作り出すという点である。故に、先端片の半角度ｅは広範囲で使用可 能性があると思われる。換言すれば、本発明は既存の界浸レンズに使われている ものと同様の技術を使用しているが、下側の磁極片を大きく離すことによって軸 磁界の使用可能部分に対する幾何学的配置が特に重要でな（なり、さらに上の磁 極の形状が自由に適応できるような独立したデザインを可能とする。

そのような配置で作られた磁界は後で述べる特別なパラメータ１組の図２の曲線 ３０で示されている。また、この図は光軸１２に沿った円錐磁極片を位置を示し ている。この曲線は、磁界か円錐磁極片１４の円錐ｆｆ１ｉｆｆｉ穴内ては全般 的に小さいか、円錐磁極片１４のちょうど前部で急激に片に上がることを示して いる。試料１８は曲線３０のピークまたは徐々に降下する部分に位置している。

ピークの後、磁界は磁気ハウシング２４て表されている第２１ｉｉ極片に向かっ てゆっくりと降下する。故に、電子か試料１８に対し一度焦点を合わせれば、磁 界は主ヒームの電子に何の影響も与えないようである。

仮に図１のレンズは試料１８としての１２インチウェーハの収容に使用された場 合、磁気ハウシング２４は少なくとも直径２４インチ（６００ｍｍ）なければな らない。はとんどの電子レンズては磁極か精密に機械仕上げされなければならず 、６００ｍｍのハウシングでは明らかに非実用的である。しかしながら図１のデ ザインでは、焦点面は円錐磁極片１４から数ミリ、また磁気ハウシング、つまり 第２磁極からは少なくとも２００１ＩｌｆｆＩ離れている。つまり、円錐形第１ 磁極片の先端からの離隔距離に対する第２磁極片の最も近い部分から得られる離 隔距離の割合は１０倍以上、できれば５０倍以上が望ましい。故に、電子を誘導 する磁界は円錐磁極片１４によってほとんど完全に決定され、第２磁極片の形状 はあまり重要でない。ここではより好ましい形と言うことで全体的に平坦な磁極 片として図示しているか、試料が第２磁極片のどの部分よりも円錐磁極片１４の 先端部に実質的に近いのであれば、円錐形のような他の形状も可能である。低部 の遮蔽部を完全に除去した場合のレンズの光学的特質の変化は５％以下だと推定 されている。つまり、磁気ハウシング２４の精密な機械仕上げは必要なく、その 全体的形状か強制される必要もない。磁界のわずかな非対称はほとんどの場合ｓ ｔｉｇｍａｔｏｒ　（無収差器）で修正することかできる。

本発明の円錐磁極片目体の拡大断面は図３に示されている。

円錐の外側角度θは試料１８の実質的傾けかてきるように４５度か選ばれた。円 錐磁極片１４は直径ｄの穴を持っている。円錐磁極片の前部先端は試料１８に面 し、磁極先端直径２ａを特−ブ半径δに焦点を合わせる。プローブ半径δは、色 収差及び球面収差であるＣ６およびＣｓから決定され、それらは磁界配分、また ビームエネルギーＶ及び電子源エネルギー拡散δＶから計算された。

図１のレンズによって作りだされる磁界の異なる値ｄ、ａ。

Ｗｓを計算するためのコンピュータ・プログラムか開発された。

磁界より光学的特質か得られた。４つの計算の結果を図１に示す。その他の計算 に使用された関連パラメータは下記の通り。

カラスエネルギー拡散δＶは０．１５Ｖ、円錐磁極片及び磁界ハウシングは軟質 鉄でできている。軟質鉄内の磁界を閉じ込め、また先端部分に焦点を合わせるた め、円錐磁極片は外部円錐半角度θか４５度で内部円錐半角度か３５度となって いる。磁界ハウシング２４は直径６００ｍｍ、高さ約４５０＋ｕ＋て、円錐磁極 片１４の先端かほぼ中央に位置している。図１及び４はほぼ正しく縮小されたも ので、関連する寸法はそれより取られている。

磁気レンズは、より大きな作業域Ｗ、には２０７０ａｍｐ回転”、そしてより小 さな作業域には２１４５ａｍｐ回転で励磁された。

表１ 表１において、プローブの半径δは次のような公式から計算ここでδは、ナノメ ーターの単位、δＶはｅＶの単位である。

この公式は、ここで使用されている極めて低いビーム電圧Ｖに有効である。Ｗ５ の大きな値は、試料の傾けが可能なデザインに対応する。この場合においてもプ ローブ半径２ｎｍまたはそれ以下が可能である。円錐プローブ片の先端から１． ０１以内に試料が宜ける場合、この距離では試料の傾けが困難になるが、プロー ブ半径δはさらに約１．２ｎｍにまで縮小される。

軟質鉄の飽和が現れるポイントまで励磁電流が増大されれば、さらに小さなサイ ズのプローブを得ることも可能である。作業域Ｗｇ＝１．０ｍｍで励磁電流か４ １００ａｍｐ回転の時、小さい方の円錐磁極はｆ　ｏ−０，８ｍｍ、　Ｃｘ＝　 ０．４＋ａｍ、そしてＣａ−０，５ｉ＋ｍを示す。また、同じ作業域と４４００ ａａ＋ｐ回転の励磁電流の場合、大きい方の円錐磁極はｆ　ｏ＝　０．９９ｍｍ 、Ｃｓ−０，５ｍａ＋。

モしてＣ。＝０．７＋ｎｍを示す。

本発明の顕微鏡レンズでの二次電子の抽出は、二次電子かレンズを通してのみし か検出てきないことから、潜在的に問題かある。現時点のデザインではレンズ穴 は比較的小さくなっている（約２　ｍａ＋）。二次電子の明確な誘導かなければ 円錐磁極片に吸収される部分か多くなり過ぎる。しかしなから、本発明に計画さ れた比較的低い電子電圧では、軸磁界（いわゆる平行抽出〕か低電圧電子に有害 な影響を与える漂遊磁界を作り出すことは避けられない。さらに、二次電子が磁 界ピークを越えた時点（例えば４５度の傾け）から放出されることから、低エネ ルギ二次電子は磁界の最大部分を乗り越えることはできないと考えられる。

故に、二次電子検出の効率を上げるためには、図４に示されたように、陰極電位 Ｖ↓を試料ホルダー２０に印加することによって、弱い静電界を試料１日と円錐 磁極片１４との間に印加することか望ましい。この抽出磁界は、二次電子をあら かじめ加速し、二次電子に放出点とレンズ穴との間に存在する磁気障害を克服さ せる働きをする。抽８磁界の強さは二次電子検出には十分だが、−次電子には影 響を与えないような強さを選ばなければならない。ここでの数値シュミレーショ ンはＮＶ１＝−２００ｖの試料電位か前述したパラメータで受け入れることので きる抽出磁界を提供することを示している。これはもちろん本質的に異なるパラ メータにより相違することはある。

二次電子か円錐磁極片１４からスパイラル状に出る場合は結像信号を得るためマ イクロチャネル・プレートを使用することかできる。しかし、ここでは下記に伝 導グリッドと光電子増倍管を基礎としたもっと一般的なシステムを述・＼ること にする。

低い一次電圧Ｖで必要な色収差Ｃｅを増加させないためには、部上に左右対称な 系か使用されるべきである。図４に示されているように、電位Ｖ２で維持された 補助グリッド４０は、二次電子を円錐磁極片１４の内面から離すためにもう少し の加速を提供する。抽出グリッド４２は、二次電子の軸速麿を減少させるため、 抽出グリッド４０の電位Ｖ２よりも低い電位Ｖ、で維持される。拘束グリッド４ ４は、収集されなかった二次電子を接地円錐磁極片１４の近くに返し収集させる よう陰極電位ｖ４て維持される。適切に選ばれたグリッド電位については、はと んどの二次電子は少なくとも拘束グリッド４４から返る方向で収集される。加え て、全てのグリッド電位は一次電子ビームに対する影響を最小限にするためでき るだけ低くされるべきである。

もちろん、グリッド素材は電子レンズとしての役割を果たすよう非磁気的素材が 使用されるべきである。１ｋＶの主ビームエネルギーにとって適切なグリッド電 位は、Ｖ　＋＝　２００　Ｖ、　Ｖｘ＝＋１００Ｖ、Ｖａ＝　１００Ｖ及びｖ、 ＝−２５０Ｖであることか分かった。

二次電子抽出のデザインを確認するため、静電界と磁界の組み合せにおける二次 電子軌道のｆｏｕｒｔｈ　ｏｒｄｅｒ　Ｒｕｎｇｅ−Ｋｕｔｔａ方程式を使用し た一連の計算か行われた。３つの計算から、良い検出信号を提供するために十分 な数の二次電子が収集されると言う一般的結論に達した。

上記のようなデザインの利点は、抽出グリッド４２と試料１８の間、または抽出 グリッド４２の後ろとの間にもう一つの可変電圧を置くことによって、二次電子 のエネルギー分析が行えることである。

後方散乱電子の検出では、抽出グリッド４２が止められ、モしてＶｓ＝Ｏ，Ｖと シンチレータ−及びＰＭＴの組み合わせが拘束グリッド４４の後ろに配置される 。研究した幾何学的配置ではに１９７６年の０ｐｔｉｋ第４６巻第１８３頁に記 載の技術記事中にＣｒｅｗｅらが記載しているように、□ｆｆ−ａｘｉｓ走査を 使用してコマが修正されれば、視界は±２００μｍよりもわずかに大きくなる。

低電圧走査電子顕微鏡の部分断面図は図５に示されている。

ここでは真空室は描かれておらず、磁気ハウシング２４の一部のみ示されている 。試料ホルダー２０は試料を３つの直交方間に改さんすることができ、また円錐 磁極片１４の限界まで試料１８を傾けることもできる。検出グリッド４０．４２ 及び４４は、円錐磁極片１４後部の穴の内部に置かれ、またそこには、試料１日 上の一次電子ビームをスキャニングするための走査コイル５０も置かれる。電子 は冷陰極磁界放出源５２から放出され、抽出電極５４によって加速される。小さ い収差は二重走査無収差器コイル（ｄｏｕｂｌｅ　ｓｃａｎｎｉｎｇ　ｓｔｉｇ ｌｌｌｌａｔｅｒ　ｃｏｉｌｓ）によって修正される。可変アパーチ＋　（ｄｉ ｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ａｐｅｒｔｕｒｅ）　５８は電子源５２の近くの高い真 空性を保持するために使用される。継鉄内のコイルはコンデンサレンズから成っ ている。そして最後に、ビームは最後のアパーチャ６２によって限定される。

試料ホルダー２０は、円錐磁極１４の先端近くの試料配置、及び試料１８の異な る部分をスキャニングさせるため、ｘ−ｙ−２改さん機６４によって支持されて いる。改さん機６４も軸６６によって支持されており、これによって試料１８を 電子ビームに対して傾けることかできる。これらの前述した要素は電子顕微鏡分 野で公知であり、購入可能なので、これ以上は述へない。

上記したレンズのデザインは、極度に低い収差計算のため、低電圧電子ビーム機 器には特に有用である。これを回転的に左右対称な二次電子抽出システムを組み 合わせると、大変大きな試料に必要な低電圧走査電子顕微鏡に使用することがで きる。

電子銃、レンズ及び試料間の幾何学的関係のため、試料のサイズと厚さに制限な （、さらに−次電子の妨げとならずに試料ホルダーを比較的複雑にすることもで きる。第１磁極片か円錐形きるが、大変高い電圧操作（約１５−２０ｋｅＶ以上 ）での使用はできない。

ＦＩＧ、ゴ 磁界（テスラ） ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、　４ 半径（ｍｒｎ） ＦＩＧ、５ 国際調査報告 −Ｍ＋１１＋＃ｂ６Ｎ１１＾１１ＤＩＩ（ＩＩ・６　＊　Ｎ　ｏ、　ｐ　、−Ｉ −ハ１（Ｑｌ’ｌ／Ｉ”Ｗ＆Ｉｊ

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．磁気レンズと、試料ホルダーとを有する荷電粒子集束装置であって、上記磁 気レンズは、 光軸上を後部から前部に抜ける第１の方向に荷電粒子を通過させる中央アパーチ ャを有するほぼ筒状に左右対称な第１磁極片と、 上記光軸に垂直に交わり上記第１磁極片の前部に接触する平面により、上記第１ 磁極片に向いた側に限界づけられる領域中に（第２磁極片の）磁気部を形成する 磁気回路を成す上記第１磁極片に磁気的に結合される第２磁極片と、上記第１磁 極片前部近傍のピーク位置で最大値を形成する分配の磁界分配を作るように上記 磁気回路を励起するコイルと、 を有し、 上記試料ホルダーは、第２磁極片のどの磁気部からよりも第１磁極片の前部側に 近い位置で光軸上に上記第１磁極片から離れて試料を支え、 上記荷電粒子は、試料位置に隣接する少なくとも上記第１磁極片によって集束さ れる ことを特徴とする荷電粒子集束装置。
2. ２．試料位置が第１磁極片の前部から離れたピーク位置側面にある、請求項１の 荷電粒子集束装置。
3. ３．第１磁極片の外面は円錐形で、前部から後部に向かって外側にテーパーがつ けられた請求項１の荷電粒子集束機構。
4. ４．試料の一部が第１磁極片の後部に向いた平面の側面になるように光軸に対し 試料を傾ける手段が設けられた試験片ホールダーを有する請求項３の荷電粒子集 束機構。
5. ５．試料の位置が、第２磁極片のどの箇所の位置からよりも第１磁極片の前部に 、少なくとも１０倍の換算計数で、近い試料位置にある、請求項３の荷電粒子集 束装置。
6. ６．換算計数が５０倍の請求項５の荷電粒子集束機構。
7. ７．第１磁極片の後部に面した光軸に沿って位置した荷電粒子源をさらに含む請 求項１の荷電粒子集束機構。
8. ８．第１磁極片で外面に円錐形を有し、それが前部から後部に向かってテーパづ けられており、また内部穴が第１磁極片の後部に面しており、さらに試料から放 出される荷電粒子を操作するために穴の中に本質上筒型に左右対称な電気コイル を有する請求項７の荷電粒子集束装置。
9. ９．中央軸上に伸び中央軸周りにほぼ筒状に左右対称な中央アパーチャを有する 第１磁極片と、 該第１磁極片の後部から前部へ上記中央アパーチャを介して荷電粒子を注入する 手段と、 上記中央軸が第１磁極片の上記前部に交差する先端で中央軸に垂直な平面により 上記第１磁極片に向いた側に限界づけられた前方領域の中に磁気部を形成し、上 記第１磁極片に磁気的に結合された第２磁極片（前方領域中の第２磁極片の磁気 部全体は、所定距離よりも上記先端に近くない）と、上記特定距離よりも上記先 端に実質的に近いピーク点で上記中央軸上に最大値を有する磁界分配を作るよう な磁気回路を励起する励起手段と、 を特徴とする集束荷電粒子ビームシステム。
10. １０．第１磁極片が上記先端に向かって内側にテーパづけられている外形円錐状 の請求項９の集束荷電粒子ビーム系。
11. １１．ピーク点と先端の間隔よりも本質的に大きい距離の前部領域を通る中央軸 に対して平行に延長した筒型磁気部を含む第２磁極片を有する請求項１０の集束 荷電粒子ビーム系。
12. １２．ピーク点を含む領域内のどの点においてでも試料を支え、配置された試料 ホールダーをさらに含む、請求項１１の集束荷電粒子ビーム系。
13. １３．平面に対し相対的に試料を傾けることができる試料ホルダーを含む請求項 １２の集束荷電粒子ビーム系。
14. １４．第１磁極片に対して試料ホールダーを陰極にバイアスする手段、及び第１ 磁極片のどの中央アパーチャ内にも少なくとも部分的に配置された電子検出手段 を有する荷電粒子が電子である請求項１２の集束荷電粒子ビーム系。
15. １５．中央アパーチャ内に配置され、第１磁極片に対して陽性電圧維持する補助 グリッド、及び該補助グリッドに対して第１磁極片のどの後部に配置され、補助 グリッドに対して陰極電圧を維持する抽出グリッドの電子検出法を含む、請求項 １４の集束荷電粒子ビーム系。