特許 6267542 静電型回転場偏向器を用いた荷電粒子線装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6267542

(24)【登録日】2018年1月5日

(45)【発行日】2018年1月24日

(54)【発明の名称】静電型回転場偏向器を用いた荷電粒子線装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/147 20060101AFI20180115BHJP

   H01J 37/28 20060101ALI20180115BHJP

   H01J 37/141 20060101ALI20180115BHJP

   H01J 37/153 20060101ALI20180115BHJP

【ＦＩ】

   H01J37/147 B

   H01J37/28 B

   H01J37/141 A

   H01J37/153 B

【請求項の数】7

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-34735(P2014-34735)

(22)【出願日】2014年2月25日

(65)【公開番号】特開2015-162265(P2015-162265A)

(43)【公開日】2015年9月7日

【審査請求日】2017年1月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】591012668

【氏名又は名称】株式会社ホロン

(74)【代理人】

【識別番号】100089141

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 守弘

(72)【発明者】

【氏名】福本 政幸

(72)【発明者】

【氏名】山藤 泉

(72)【発明者】

【氏名】穴澤 紀道

(72)【発明者】

【氏名】米澤 彬

(72)【発明者】

【氏名】神力 建則

【審査官】 右▲高▼ 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭61-271735（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭63-96844（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2000-57985（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2002-184336（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2002-231170（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2012-79700（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2013-229104（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第2011/108368（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第2004/0061067（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｊ ３７／１４７

Ｈ０１Ｊ ３７／１４１

Ｈ０１Ｊ ３７／１５３

Ｈ０１Ｊ ３７／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

荷電粒子ビームを静電型偏向器を用いて偏向して試料を走査し、放出、反射、吸収された荷電粒子を検出して画像を生成する荷電粒子線装置において、
生成された荷電粒子ビームを細く絞って前記試料に照射する対物レンズと、
前記生成された荷電粒子ビームと前記対物レンズとの間に設け、円周方向に少なくともＸ方向とその直角方向のＹ方向とにそれぞれ対向する電極を設け、かつ当該各電極が軸方向に少なくとも３０度以上で１８０度以内の所定角度回転する形状、あるいはその後、逆方向に元の角度まで回転する形状を持ち、軸上を入射した前記荷電粒子ビームを軸外方向に偏向する、ねじれ角の無い第１の静電型回転場偏向器と、
前記第１の静電型回転場偏向器と前記対物レンズとの間に設け、円周方向に少なくともＸ方向とその直角方向のＹ方向とにそれぞれ対向する電極を設け、かつ当該各電極が軸方向に少なくとも３０度以上で１８０度以内の所定角度回転する形状、あるいはその後、逆方向に元の角度まで回転する形状を持ち、該第１の静電型回転場偏向器によって軸外に偏向された荷電粒子ビームを軸方向に振り戻して、該対物レンズのレンズ中心あるいはその近傍に偏向する、ねじれ角の無い第２の静電型回転場偏向器と、
前記第１および第２の静電型回転場偏向器の対向する電極にそれぞれ所定走査電圧を印加し、前記荷電粒子ビームを２段偏向して前記試料上を当該荷電粒子ビームで面走査する走査電源と
を備え、
前記ねじれ角の無い前記第１の静電型回転場偏向器によって荷電粒子線ビームを軸外方向に偏向し、これを前記ねじれ角の無い前記第２の静電型回転場偏向器によって逆方向に振り戻して歪を低減したことを特徴とする静電型回転場偏向器を用いた荷電粒子線装置。

【請求項2】

前記各電極が軸方向に少なくとも３０度以上で１８０度以内の所定角度回転する形状、あるいはその後に逆方向に元の角度まで回転する形状を、それぞれ１つあるいはそれぞれ任意数で組み合わせたことを特徴とする請求項１記載の静電型回転場偏向器。

【請求項3】

前記静電型回転場偏向器を、導電性の円筒状の筒から、円周方向に少なくともＸ方向とその直角方向のＹ方向とにそれぞれ対向する電極の形状、かつ当該各電極が軸方向に少なくとも３０度以上で１８０度以内の所定角度回転する形状、あるいはその後、逆方向に元の角度まで回転する形状になるように切込を入れて作成したことを特徴とする請求項１から請求項２のいずれかに記載の静電型回転場偏向器を用いた荷電粒子線装置。

【請求項4】

請求項３において、治具を前記導電性の円筒に取り付け、前記切込を入れて静電型回転場偏向器を作成した後に、円筒状の筒の内部に当該作成した切込を入れた静電型回転場偏向器を絶縁材を介して固定したことを特徴とする静電型回転場偏向器を用いた荷電粒子線装置。

【請求項5】

前記静電型回転場偏向器を構成する電極の極数を、４極の整数倍（１倍を含む）としたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の静電型回転場偏向器を用いた荷電粒子線装置。

【請求項6】

前記静電型回転場偏向器を構成する各電極が軸方向に所定角度回転する形状、あるいはその後に逆方向に元の角度まで回転する形状を、１周期とした場合に、当該静電型回転場偏向器の軸方向の長さをその整数倍（１倍を含む）としたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の静電型回転場偏向器を用いた荷電粒子線装置。

【請求項7】

前記対物レンズは、磁界型レンズであって、上磁極と下磁極を前記試料に対面した構造、あるいは下磁極のみが前記試料に対面した構造としたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の静電型回転場偏向器を用いた荷電粒子線装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、静電型回転場偏向器を用いて収差を低減した荷電粒子線装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、半導体上に形成されるパターンの微細化が進むにつれ、これを描画するマスクのパターンが複雑な形状となり、従来の１次元の寸法検査では不十分で、２次元での精度良い寸法検査が必要とされている。

【0003】

この複雑な形状のパターンを有するマスクの２次元検査には、いわゆる“リソグラフィーシミュレーション”という方法等が用いられるが、これには１０μｍ角程度以上の比較的広い視野の歪の小さい画像が必要とされる。このため比較的広い視野で歪が小さくかつ高解像の画像が得られる走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）が求められている。

【0004】

また、静電型の回転場偏向器として、従来、ＣＲＴの偏向電極として試みられたパターンヨーク（下記の非特許文献1、非特許文献２）がある。これら非特許文献１，２に記載のパターンヨークは、展開図が三角関数であらわされる曲線からなるパターンを円柱の周りに巻きつけた形状を持ち、偏向感度の向上を目的としている。

【非特許文献1】裏克己、ナノ電子光学、第１４７頁、共立出版株式会社（２００５）

【非特許文献2】K.Schlesinger:Post-Acceleration and Electrostatic Deflection, PROCEEDINGS OF THE IRE.44.p659-p667(1956)

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来、ＳＥＭにおいては、対物レンズの手前に、コイルを用いた２段の磁界型偏向器が用いられている。

【0006】

しかし、磁界型偏向器は、コイルを機械的に精度良く巻いて作製することが難しく、偏向器の機械的非対称性などに伴う画像歪を生じ、広視野の歪の小さい画像を取得し難いという問題があった。

【0007】

また、ＳＥＭや集束イオンビーム装置においては、円筒を対称軸方向に４分割あるいは８分割したような４極子あるいは８極子からなる静電型走査偏向器（静電型偏向器）が用いられている。静電型偏向器では、磁界型偏向器に比べより機械的精度を得やすい。しかし、４極子偏向器は、画像歪が大きくなりやすい欠点がある。また、８極子偏向器では、画像歪を比較的小さくすることが可能であるが、走査制御系が４極子偏向器の走査制御系より複雑になるという問題があった。

【0008】

また、リソグラフィーシミュレーションにはある程度の広視野のデータ（画像）が必要とされる（例えば１０μｍ×１０μｍないし１６μｍ×１６μｍ程度）。

【0009】

しかし、ＳＥＭでは、この広視野の画像を歪なく（低歪で）撮影するのが非常に難しい問題がある。そのため、従来は、３μｍ×３μｍ程度の狭い領域で分割して画像を取り込み、つなぎ合わせてリソグラフィーシミュレーションに用いているため、効率が悪い問題がある。さらに、欠損がなくつなぎ合うように、画像間に重複するのりしろを持って各画像を取り込むため、効率が更に悪くなってしまうという問題が発生した。

【0010】

このため、広い視野を歪なく（低歪で）走査して画像を取得する荷電粒子線装置（例えばＳＥＭ）が必要とされている。

【0011】

また、上述した従来のパターンヨークは、偏向感度の向上を目的としたもので、後述する本発明の歪収差の低減を目的としたものではなく、荷電粒子線装置に画像歪の低減を目的として適用した例の記載や示唆の記載はない。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明は、荷電粒子ビームを静電型偏向器を用いて偏向して試料を走査し、放出、反射、吸収された荷電粒子を検出して画像を生成する荷電粒子線装置において、生成された荷電粒子ビームを細く絞って前記試料に照射する対物レンズと、生成された荷電粒子ビームと対物レンズとの間、あるいは対物レンズ中に設け、円周方向に少なくともＸ方向とその直角方向のＹ方向とにそれぞれ対向する電極を設け、かつ各電極が軸方向に少なくとも３０度以上で１８０度以内の所定角度回転する形状、あるいはその後、逆方向に元の角度まで回転する形状を持つ静電型回転場偏向器と、静電型回転場偏向器の対向する電極にそれぞれ所定走査電圧を印加し、荷電粒子ビームを偏向して試料上を当該荷電粒子ビームで面走査する走査電源とを備えるように構成する。

【0013】

この際、各電極が軸方向に少なくとも３０度以上で１８０度以内の所定角度回転する形状、あるいはその後に逆方向に元の角度まで回転する形状を、それぞれ１つあるいはそれぞれ任意数で組み合わせるようにしている。

【0014】

また、静電型回転場偏向器を軸上に２段設け、１段目で軸上の荷電粒子ビームを軸外に偏向し、２段目で軸外から軸方向に、あるいは対物レンズの中心に向けて逆方向に偏向するようにしている。

【0015】

また、静電型回転場偏向器の軸方向の長さを長くしてＸ方向とＹ方向との対向する電極にそれぞれ印加する電圧を低減、あるいは静電型回転場偏向器の軸方向の長さを短くしてサイズを小さくするようにしている。

【0016】

また、静電型回転場偏向器を、導電性の円筒状の筒から、円周方向に少なくともＸ方向とその直角方向のＹ方向とにそれぞれ対向する電極の形状、かつ各電極が軸方向に少なくとも３０度以上で１８０度以内の所定角度回転する形状、あるいはその後、逆方向に元の角度まで回転する形状になるように切込を入れて作成するようにしている。

【0017】

また、治具を導電性の円筒に取り付け、切込を入れて静電型回転場偏向器を作成した後に、円筒状の筒の内部に作成した切込を入れた静電型回転場偏向器を絶縁端子を介して固定するようにしている。

【0018】

また、静電型回転場偏向器を構成する電極の極数を、４極の整数倍（１倍を含む）とするようにしている。

【0019】

また、静電型回転場偏向器を構成する各電極が軸方向に所定角度回転する形状、あるいはその後に逆方向に元の角度まで回転する形状を、１周期とした場合に、静電型回転場偏向器の軸方向の長さをその整数倍（１倍を含む）とするようにしている。

【0020】

また、対物レンズは、磁界型レンズであって、試料に対して上磁極と下磁極を対面した構造、あるいは下磁極のみを対面した構造とするようにしている。

【発明の効果】

【0021】

本発明は、静電型回転場偏向器を用いて荷電粒子ビームを偏向して試料を平面走査することにより、広い範囲にわたり低歪で試料を走査して歪の小さい画像を取得することができる。

【0022】

これにより、比較的広い視野（１０μｍ×１０μｍ以上）にて歪１ｎｍ以下の高解像の画像が得られ（図７参照）、リソグラフィーシミュレーションに好適なＳＥＭを提供することが可能となる。

【実施例1】

【0023】

図１は、本発明の１実施例構成図を示す。ここで、荷電粒子ビーム（電子ビーム、イオンビームなどの負あるいは正の電荷を有するビーム）として、電子ビームを例に取り挙げ、当該図１以下に示す構成のもとで、実施例構成について詳細に説明する。

【0024】

図１において、対物レンズ１は、電子ビームを細く絞って試料５上を照射するものであって、公知のものであり、上極（上磁極）２と下極（下磁極）３との間に、ここでは磁界を印加して図示の点線のようなレンズ（模式的に表現）として作用するものである。図１では、対物レンズ１の上極（上磁極）２は試料５に対面し、下極（下磁極）３も試料５に対面している。下極（下磁極）３を図１の点線で示したように上極（上磁極）２に近づけて試料上面に生ずる対物レンズ磁場を光軸付近に比較的局在化するようにしてもよい。尚、後述する図１２に、対物レンズ１の上極（上磁極）２は試料５に対面していないが、下極（下磁極）３は試料５に対面する例を記載する。

【0025】

ここで、図１の対物レンズ１は、試料５の上面に大きな磁界を発生させ球面収差や色収差を小さくするようにしたイマージョンレンズとして構成されている。その際、試料５の上面にて回転場偏向器（１）１１、回転場偏向器（２）１２、および対物レンズ１による歪収差が発生して画像が歪む。しかし、歪収差の量は、走査偏向系を本発明の静電型の回転場偏向器（１）１１、回転場偏向器（２）１２で構成することにより、従来の磁界型の偏向器よりも大幅に小さくすることができた（図５から図７を用いて後述する）。

【0026】

２次電子検出器４は、電子ビーム１０が試料５を平面走査したときに放出された２次電子を検出するものであって、ＭＣＰなどの２次電子検出器である。尚、２次電子検出器４で、あるいは他の検出器を取り付けて、反射電子、Ｘ線、光などを検出するようにしてもよい。

【0027】

試料５は、対物レンズ１により細く絞られた電子ビーム１０を照射しつつ、回転場偏向器（１）１１、回転場偏向器（２）１２で偏向して走査し、放出された２次電子を２次電子検出器で検出して画像を取得する対象の試料であって、例えばマスク、ウェハなどである。

【0028】

電子ビーム１０は、図示外の電子銃、集束レンズで発生・集束された電子ビームである。

【0029】

回転場偏向器（１）１１、回転場偏向器（２）１２は、広視野を低歪で電子ビーム１０を平面走査する静電型の回転場偏向器であって、静電型の４極（あるいは４極の整数倍）の電極を回転させた形状をもつ偏向器である（図２から図１１を用いて後述する）。

【0030】

ここで、図１の構成のもとで、画像を取得する動作について簡単に説明する。

【0031】

（１）電子ビーム１０を対物レンズ１で細く絞って試料５、例えばマスクの上に照射した状態で、静電型の回転場偏向器（１）１１、回転場偏向器（２）１２に図示外の電源から走査用の偏向電圧を印加し、試料５の表面を平面走査する。

【0032】

（２）試料５から例えば放出された２次電子は対物レンズ１の磁界中を螺旋しながら電子ビーム１０の来た方向に戻る方向に走行して当該磁界が小さくなった領域で図示の２次電子検出器４に印加された正電圧に吸引されて当該２次電子検出器４の検出面を照射し検出・増幅し、公知の２次電子画像を生成する。

【0033】

以下、図２から図１１を用いて図１の構成および効果などを詳細に説明する。

【0034】

図２は、本発明の回転場偏向器の説明図を示す。図２は４極の回転場偏向器が１組の場合の形状例を示す。ここで、図２の（ａ）はＸ及びＹ方向の回転場偏向器の電極例を示し、図２の（ｂ）はＸ方向のみの回転場偏向器の電極例を示す。

【0035】

図２の（ａ）において、
・＋Ｖｘと記載した電極がＸ方向に偏向する電極であり、ここでは、正の電圧を印加する電極である。

【0036】

・−Ｖｘと記載した電極がＸ方向に偏向する電極であり、ここでは、負の電圧を印加する電極である。

【0037】

・＋Ｖｙと記載した電極がＹ方向に偏向する電極であり、ここでは、正の電圧を印加する電極である。

【0038】

・−Ｖｙと記載した電極がＹ方向に偏向する電極であり、ここでは、正の電圧を印加する電極である。

【0039】

図示のように、＋Ｖｘと−ＶｘとにＸ方向に偏向する電圧（走査偏向電圧）を印加すると共に、＋Ｖｙと−ＶｙとにＹ方向に偏向する電圧（走査偏向電圧）を印加することにより、図１の電子ビーム１０を、回転場偏向器（１）１１、および回転場偏向器（２）１２でそれぞれ偏向（２段偏向）し、結果として、試料５の表面をＸ方向およびＹ方向に走査（平面走査）することが可能となる。以下更に順次詳細に説明する。

【0040】

図２の（ｂ）において、＋Ｖｘと−Ｖｘの電極は、図２の（ａ）の＋Ｖｘと−Ｖｘの電極を取り出したものである。図示の電極の形状は、軸方向（図１の対物レンズ１の軸方向（下方向））に向かって図示のように、時計方向に０度からここでは、１２０度まで回転し、反時計方向に１２０度から０度まで戻り、これを２回繰り返した形状を持つ電極である（詳細は、図３、図１１など参照）。

【0041】

ここで、（１）図２の（ａ），（ｂ）は各電極が軸方向に少なくとも３０度以上で１８０度以内の所定角度回転（時計方向あるいは反時計方向のいずれか）し、その後に逆方向に元の角度まで回転する形状（「形状Ａ」という）を持つものである。しかし、（２）形状はこれに限られることなく、各電極が軸方向に少なくとも３０度以上で１８０度以内の所定角度回転（時計方向あるいは反時計方向のいずれか）する形状（「形状Ｂ」という）であってもよい（その後に逆方向に元の角度まで回転する形状を、必ずしも持たなくてもよい）。

【0042】

更に、（３）前記形状Ａと形状Ｂとをそれぞれ１つ組み合わせたり、（４）前記形状Ａと形状Ｂとをそれぞれ任意数で組み合わせてもよい。

【0043】

図３は、本発明の回転場偏向器の説明図（その２）を示す。

【0044】

図３の（ａ）は、回転場偏向器の全体の構成例を示す。ここでは、反時計方向に０度から１２０度まで回転し１２０度から０度まで戻る１周期を、２回繰り返した様子を模式的に示す。このように電極が回転しているので、それに伴って、電子ビーム１０が通過する際には、異なった方向の偏向電界により偏向されることとなる。

【0045】

図３の（ｂ）から（ｆ）は、図３の（ａ）の０度、６０度、１２０度、６０度、０度における電極＋Ｖｘと−Ｖｘとに印加したときの各電界（＋Ｖｙと−Ｖｙとには０Ｖを印加）の様子のシミュレーション結果例をそれぞれ示す。全体の偏向方向は、これらの電界による合成した方向に電子ビーム１０が偏向されることとなる。

【0046】

図４は、本発明の回転場偏向器の説明図（その３）を示す。

【0047】

図４の（ａ）は従来の４極子偏向器（円筒を軸方向に４分割した構造を持つ）のシミュレーションによる電界の様子を模式的に示し、図４の（ｂ）は従来の８極子偏向器（円筒を軸方向に８分割した構造を持つ）のシミュレーションによる電界の様子を模式的に示し、図４の（ｃ）は本発明の４極子回転場偏向器のシミュレーションによる電界の様子を模式的に示す。

【0048】

図４の（ａ）の従来の４極子偏向器は、構造が簡単で、制御電圧の印加も簡単であるが、電界（電位）分布があまりよくなく、画像の歪曲歪を生じ易い。

【0049】

図４の（ｂ）の従来の８極子偏向器は、図４の（ａ）の従来の４極子偏向器よりも電界分布を比較的広範囲に平行性を持たせやすく、図示の電界分布から画像の歪曲歪を少なくし易い。しかし、既述したように、走査制御系が４極子偏向器の走査制御系より複雑になるという問題があった。

【0050】

図４の（ｃ）の本発明の４極子回転場偏向器は、１０μｍ×１０μｍ以上の広範囲に渡って画像の歪曲歪を低減し得る（図５から図７参照）。尚、８極子回転場偏向器は、更に電界分布が広範囲に平行性を持たせることができる。

【0051】

図５は、本発明の回転場偏向器の説明図（その４）を示す。これは、歪収差の要因となる各偏向電極の６極子成分のシミュレーション結果を示す。ここで、横軸は中心軸からの距離ｍｍであり、縦軸の左側は（ａ）、（ｃ）の、右側は（ｂ）の、電界（Ｖ／ｍ^３）である。

【0052】

図５において、（ａ）４極子偏向器は、（ｂ）８極子偏向器よりも６極子成分が大きく、（ｃ）回転場偏向器では正負があり平均すればゼロであり、歪収差が小さくなる。

【0053】

図６は、従来の偏向器の説明図を示す。これは、図１に示した回転場偏向器（１）−回転場偏向器（２）−ＯＬ（対物レンズ１）の代わりに、既述した図４の（ａ）、（ｂ）の従来の静電型の４極子、８極子の偏向器（１）、偏向器（２）を用いた場合のシミュレーション結果例を示す。ここで、横軸は１２μｍ□視野（１２μｍ×１２μｍの視野）における歪（ｎｍ）を示す。縦軸は、偏向器の構成例を示す。

【0054】

図６の（ａ）は、４極ＤＥＦ１（図４の（ａ））−４極ＤＥＦ２（図４の（ａ））−ＯＬ（対物レンズ１）を組み合わせた場合のシミュレーション結果例を示す。

【0055】

図６の（ｂ）は、４極ＤＥＦ１（図４の（ａ））−８極ＤＥＦ２（図４の（ｂ））−ＯＬ（対物レンズ１）を組み合わせた場合のシミュレーション結果例を示す。

【0056】

図６の（ｃ）は、８極ＤＥＦ１（図４の（ｂ））−８極ＤＥＦ２（図４の（ｂ））−ＯＬ（対物レンズ１）を組み合わせた場合のシミュレーション結果例を示す。

【0057】

ここで、図６の（ｃ）の（DEF1；8極子）−（DEF2；8極子）−（ＯＬ）からなる系が最も歪み収差が小さい。次に、図６の（ｂ）では若干大きく、図６の（ａ）では１０倍以上歪収差が大きい。図６の（ｂ）より分かるように、図６の（ａ）の構成からDEF1のみを４極子で構成しても歪はあまり増加しないことが分かる。すなわちビームが光軸から離れるDEF2に歪収差の小さいDEFを用いると歪収差低減に効果的である。

【0058】

以上のことから、本発明に係わる回転場偏向器での歪収差のシミュレーションは容易でないが、図３〜図５、および実験結果の図７から小さい歪収差が得られた（後述する）。

【0059】

図７は、本発明の結果例を示す。これは、図１の構成における歪収差の実測例を示す。

【0060】

図７の（ａ）は、７．２μｍ×７．２μｍの全視野を、７×７で分割し、各点の合計４９点の歪によるズレ量を５０倍した値を黒丸でそれぞれ表示したものである。各格子点あるいはその近傍に示す歪によるズレ量を５０倍した値の黒丸は、図示の各黒丸から判明するように、そのズレ量が極めて小さく、１ｎｍ以下であった。ズレ量の数値（最大と最小の数値）は、後述する図７の（ｂ）に示す。

【0061】

図７の（ｂ）は、ズレ量（ＳＨＩＦＴ）の最大と最小を示したものである。ズレ量は、図示の下記のように実験結果として得られた。

【0062】

Ｓｈｉｆｔ（ズレ量） Ｘ（ｎｍ） Ｙ（ｎｍ）
Ｍａｘ ０．６６ ０．４２
Ｍｉｎ −０．６３ −０．４５
ここで、
・図７の（ａ）の格子間隔は１．２μｍ、格子点の最外郭は７．２μｍ角（１．２×６＝７．２μｍ角）である。

【0063】

・格子１点は、１０ｃｈｉｐの平均であり、図７の（ｂ）の表は４９点についての最大と最小を表す。

【0064】

図８は、本発明の回転場偏向器の作製フローチャートを示す。

【0065】

図８において、Ｓ１は、切込を除く加工をする。これは、例えば図２、図３に記載の４極子の回転場偏向器を作成する際に、当該回転場偏向器の切込を除いた加工、即ち、図９に示す回転場偏向器の切込を除いた円筒状の円筒状電極素材（切込無し）２１を加工する。

【0066】

Ｓ２は、治具にセットする。これは、Ｓ１で加工した切込を除いた例えば図９の円筒状電極素材（切込無）２１をフランジ２２、シャフト２３などからなる治具にセットする（ビスで円筒状電極素材（切込無）２１を治具に固定する）。

【0067】

Ｓ３は、切込を入れる。これは、Ｓ２で治具にセットした状態で、図９に示すように、円筒状電極素材２１に所定の切込を機械加工で入れ、回転場偏向器の各極（ここでは、４極子であるので、４つの極（＋Ｖｘ，−Ｖｘ、＋Ｖｙ，−Ｖｙ）になるように切込を入れる（治具に固定されているので、バラバラにはならない）。

【0068】

Ｓ４は、治具は外して洗浄する。

【0069】

Ｓ５は、治具にセットする。

【0070】

Ｓ６は、ピーク部品で絶縁し導電性円筒状部材の内側にセットする（図１０参照）。これは、図１０を用いて後述する。

【0071】

Ｓ７は、治具を外す。

【0072】

以上によって、円筒状電極素材（切込無）２１に切込を入れて回転場偏向器を作製し、洗浄、治具に再セット、導電性円筒状部材の内側にセット、治具を外すことにより、図１の回転場偏向器（１）１０、回転場偏向器（２）１１を対物レンズ１の図示の位置に取り付けることが可能となる。

【0073】

図９は、本発明の回転場偏向器の構造例を示す。ここでは、４極子の回転場偏向器の斜視図を説明および図面を簡単にするために示す。尚、４極子以外の８極子も同様に作製できる。実験では、４極子の回転場偏向器を作製し、その実験結果を求めた（図７参照）。

【0074】

図９において、円筒状電極素材２１は、回転場偏向器の素材となる導電性の円筒状素材であって、例えばアルミニウムなどの導電性で切込の入れやすい素材であればどのような素材でもよい。円筒状電極素材２１は、治具となるフランジ２２、シャフト２３とビスで固定され、該円筒状電極素材２１に所定の切込を機械加工などで入れても各電極がバラバラにならないようにビスで治具に固定されている。

【0075】

フランジ２２、シャフト２３は、円筒状電極素材２１を固定し、該円筒状電極素材２１に切込を入れて各電極に分離してもバラバラにならないように保持（固定）するものである。

【0076】

図１０は、本発明の回転場偏向器の詳細セット説明図を示す。これは、既述した図８のＳ６の詳細フローチャートおよびその説明図である。

【0077】

図１０の（ａ）において、Ｓ１１は、外側にネジを切ったピーク部品（円筒状）を円筒状部材（導電性）に固定する。これは、右側に記載した図１０の（ｂ）に示すように、外側にネジを切ったピーク部品（絶縁性、円筒状）３１を円筒状部材（導電性）３４に固定する。

【0078】

Ｓ１２は、円筒状部材の内側に回転場偏向器を挿入する。これは、右側に記載した図１０の（ｂ）に示すように、円筒状部材３４の内側に回転場偏向器３５を挿入する。

【0079】

Ｓ１３は、ネジ（導電性）によりピーク部品を介して回転場偏向器を引っ張り固定する。接続端子をネジで共締めする。これは、右側に記載した図１０の（ｂ）に示すように、ネジ（導電性）３２によりピーク部品３１を介して回転場偏向器３５を引っ張り固定すると共に、接続端子３３をネジ３２で共締めする。

【0080】

以上によって、作製した回転場偏向器を図１０の（ｂ）に示すように、円筒状部材（導電性）３４の内側の所定位置に高精度に取り付けることにより、既述した図１の対物レンズ１の内側に図示の回転場偏向器（１）１１、回転場偏向器（２）１２を所定の位置に高精度に固定することが可能となる。そして、接続端子３３から所定の走査電圧を外部の電源から供給し、図１の点線で示すように電子ビーム１０を２段偏向し、試料５上の広視野を低歪（１０から１６μｍ角の全視野について１ｎｍ以下の歪（図７参照））で平面走査することが可能となる。

【0081】

図１１は、本発明の回転場偏向器の形状説明図を示す。これは、説明を簡単にするために４極子の回転場偏向器の例を示す。

【0082】

図１１の（ａ）は斜視図を示し、図１１の（ｂ）は展開図を示す。

【0083】

図１１の（ａ）において、円筒状電極素材２１は、導電性の円筒状の電極素材であって、図示の切り込み２６を入れることにより、本例では、４極子であるから、４つの電極にそれぞれ分断されるものである（図９のフランジ２２、シャフト２３などからなる治具で固定されているので、切り込み２６を入れても各電極はバラバラにはならない）。

【0084】

タップ（治具取付用）２４は、図９のフランジ２２、シャフト２３などからなる治具に取り付けるためのタップである。

【0085】

タップ（回転場偏向器固定用）２５は、既述した図１０の（ｂ）の回転場偏向器３５をネジ３２で固定するためのものである。

【0086】

図１１の（ｂ）において、図示の展開した円筒状電極素材（切込有り）２１は、図１１の（ａ）の斜視図に示す円筒状電極素材（切込有り）２１を展開した様子を模式的に示す。横軸は回転方向（円周方向）であって、１周は２πＲ（Ｒは半径）である。縦軸は、図１の対物レンズ１の軸方向である。

【0087】

ここで、図１１の（ｂ）の円筒状電極素材（切込有り）２１は、４極子であるので円周方向（回転方向）の２πＲを４分割し、各電極は、軸方向に、ここでは、０度−１２０度（（２／３）πＲ）−０度を１周期として、２周期分を展開したものである。

【0088】

尚（１）軸方向の長さは、任意でよく、偏向感度を高くするには軸方向のサイズを長くし、一方、軸方向のサイズを小さくするには軸方向のサイズを短くする。

【0089】

（２）また、軸方向の周期は、ここでは、０度ー１２０度ー０度を１周期としたが、０度ー１２０度を１周期とし、その整数倍としてもよい。

【0090】

（３）また、０度ー１２０度で折り返すとしたが、この１２０度に限られず、３０度から１８０度の範囲のいずれでもよい。

【0091】

図１２は、本発明の他の実施例構成図を示す。図１から図１１は、該図１の対物レンズ１の上極（上磁極）と、下極（下磁極）とがともに試料５に対面していたが、これに限らず、下極（下磁極）のみが試料５に対面した本図１２のようにしてもよい。

【0092】

図１２において、本構成は、試料５面の対物レンズによる磁場の発生を小さくした対物レンズ１−１とその前方の２段の回転場偏向器１１，１２、２次電子検出器４から構成されている。図１２のアウトレンズ方式ＯＬでは、焦点距離が比較的大きく回転場偏向器１１，１２における電子ビーム１０の軸（光軸）からの距離を小さくできるため偏向による画像歪をより小さくすることができるという特徴がある。

【図面の簡単な説明】

【0093】

【図1】本発明の１実施例構成図である。

【図2】本発明の回転場偏向器の説明図である。

【図3】本発明の回転場偏向器の説明図（その２）である。

【図4】本発明の回転場偏向器の説明図（その３）である。

【図5】本発明の回転場偏向器の説明図（その４）である。

【図6】従来の偏向器の説明図である。

【図7】本発明の結果例である。

【図8】本発明の回転場偏向器の作製フローチャートである。

【図9】本発明の回転場偏向器の構造例である。

【図10】本発明の回転場偏向器の詳細セット説明図である。

【図11】本発明の回転場偏向器の形状説明図である。

【図12】本発明の他の実施例構成図である。

【符号の説明】

【0094】

１、１−１：対物レンズ
２，２−１：上極（上磁極）
３、３−１：下極（下磁極）
４：２次電子検出器
５：試料
１０：電子ビーム
１１，１２、３５：回転場偏向器
２１：円筒状電極素材
２２：フランジ
２３：シャフト
２４、２５：タップ
２６：切込み
３１：ピーク部品（円筒状）
３２：ネジ
３３：接続端子
３４：円筒状部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】