(57)【要約】【課題】荷電粒子線装置の試料を保持するリングばねの飛散をなくし、薄型化かつ操作性の向上を可能にした試料支持装置を提供する。【解決手段】試料支持台部２０１には、試料押さえ用のあり溝２０２が設けられ、且つ試料固定機構部Ｂは、あり溝と協働して試料２０７を押さえるリングばね２０３を有する。リングばね２０３は、試料の外縁部を押さえるリング部２０３ｂとリング部両端から延びる２本の脚部２０３ａを有する。この２本の脚部を介して、リングばね２０３が試料支持台部２０１から外れないように且つあり溝に対して装脱可能な上下方向の回動動作をなし得るように試料支持装置に取付けられている。リングばね２０３をあり溝２０２に装脱させる場合には、スライダー２０５によりばね脚部２０３ａを少し閉じてリング部２０３ｂの径をあり溝よりも縮めておこなう。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線装置で観察もしくは加工する試料を、荷電粒子線通路上に設置するための試料支持装置で、前記試料を保持するための試料支持台部と、前記試料を前記試料支持台部に固定するための試料固定機構部と、真空外から荷電粒子線通路部まで前記試料を導入するための支持棒部とを備えた試料支持装置において、
前記試料支持台部には、試料押さえ用のあり溝が設けられ、
前記試料固定機構部は、前記あり溝と協働して前記試料を押さえるリングばねを有し、
前記リングばねは、前記試料の外縁部を押さえるリング部と該リング部の両端から延びる複数の脚部を有し、この脚部を介して、前記試料支持台部から外れないように且つ前記あり溝に対して装脱可能な上下方向の回動動作をなし得るように前記試料支持装置に取付けられていることを特徴とする荷電粒子線装置用の試料支持装置。
【請求項２】
前記リングばねは、前記あり溝と反対側の脚部一端を支点として、前記試料支持装置に上下方向に回動可能に取付けられ、前記試料を前記あり溝に入れる時及び前記あり溝から取り出す時に、前記上下方向の回動動作により、試料の出し入れ作業の支障の無い位置に移動し得るよう設定されている請求項１に記載の荷電粒子線装置用の試料支持装置。
【請求項３】
前記リングばねは、前記脚部の開閉調整により前記リング部の径を調整するリング径調整機構を備えている請求項１又は２記載の荷電粒子線装置用の試料支持装置。
【請求項４】
前記リングばねの脚部は、リング部付近の一部が狭められるくびれ部と、このくびれ部から徐々に広がるＹの字広がり部とを有し、
前記リング径調整機構は、前記リングばねの脚部における前記くびれ部から前記Ｙの字広がり部の範囲で摺動するよう装着されたスライダーにより構成され、このスライダーの移動調整により該リングばねの脚部の開閉を調整する構成にした請求項３に記載の荷電粒子線装置用の試料支持装置。
【請求項５】
前記試料支持装置において、前記スライダーは、前記リングばねの脚部に装着可能にするための開ループ形状のスリットを有する請求項４に記載の荷電粒子線装置用の試料支持装置。
【請求項６】
前記試料支持台部は、前記リングばねを前記あり溝に戻すときの横ずれを防ぐために、前記リングばねの上下方向の回動時に前記リングばねの脚部間に位置して、前記リングばねをガイドする円錐形突起ガイドが固定されている請求項１ないし５のいずれか１項記載の荷電粒子線装置用の試料支持装置。
【請求項７】
前記スライダーの摺動と前記円錐形突起ガイドとの協働により、前記スライダーのわずかな移動量で前記リングばねの径を調整可能にした請求項４ないし６のいずれか１項に記載の荷電粒子線装置用の試料支持装置。
【請求項８】
前記リングばねの脚部の一端は、前記試料支持装置に設けたばね支えの溝に嵌っており、このばね支えの溝には、前記リングばねのリング部が前記あり溝で前記試料の外縁部を押さえるために、遊びが設けられている請求項１に記載の荷電粒子線装置用試料支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線装置における試料支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
透過型電子顕微鏡等に代表される荷電粒子線装置において、通常、試料支持装置は試料支持部、試料固定機構部、支持棒部から構成されており、試料を真空外から真空内の荷電粒子線通路位置まで導入する装置として使用される。例えば、透過型電子顕微鏡において、試料は倍率１０万倍以上の高倍率観察でも振動、ドリフトの影響なく観察できる必要がある。言い換えれば、試料支持装置は、その逆数での振動、ドリフトに耐えられなければならないということになる。
【０００３】
試料支持装置自身の性能は、この試料支持部、試料固定機構部によって大きく左右されてしまう。試料の安定な固定を実現するために、いろいろの方式が提案されている。例えば、試料をねじの締め付けで押さえるねじ固定方式、別部材で押さえる別部材固定方式(ねじ固定/ばね固定)、あり溝に設置した試料をリング状のばねを用いて押さえるリングばね固定方式等がある。
【０００４】
このうち、ねじ固定方式は最後の締め付け時、試料に回転による方位ずれ、又はよじれが発生してしまう可能性がある。また、別部材固定方式は、試料を別部材で押さえるときに、試料の位置ずれが発生しても作業者にはその位置ずれが見えないという不具合があった。
【０００５】
リングばね固定方式は、ばね線径が0.2〜0.3ｍｍと細く、試料を固定する作業時及び固定している状態でも試料の状態を確認できるため、上記の他の方式の不具合を防ぐことができる。
【０００６】
図４に、従来の鉢巻状リングばね１０１とその専用の装脱ピンセット１０２を示す。鉢巻状リングばね１０１のわずかな突起１０１ａを専用装脱ピンセット１０２で掴んで、該リングばね１０１を動径方向に縮めることで、試料支持台部に設けたあり溝にリングばねが装着される。あり溝装着後のリングばねは、突起部１０１ａがピンセットから解放されることで動径方向へ広がり、その広がり力が、あり溝のテーパ壁面に規制されて試料の外縁部を下方へ加圧する力に変換される。それにより、あり溝に設置した試料が固定される。なお、突起１０１ａを大きくすると、試料支持部の高さが厚くなってしまうため、突起は必要最小限にする必要があるが、このような突起の制約から、鉢巻状リングばね１０１は、専用装脱ピンセット１０２やあり溝から飛散しやすかった。
【０００７】
また、従来のリングばねは、鉢巻形の形状を呈しているため、それを試料支持装置に装着したり外したりする場合には、リングばねを掴むための、専用装脱ピンセットなどが必要とされる。また、そのリングばねの掴み操作を少しでも間違えると、リングばねが飛散してしまう可能性を有している。したがって、取り扱いには、作業者に熟練と、作業中の細心の注意が要求されていた。
【０００８】
ちなみに、透過型電子顕微鏡においては、対物ポールピースは極限までそのギャップは狭くなっているうえ、近年普及し始めたトモグラフィー法においては、そのギャップ内に装着される試料に観察に際して、より大きな傾斜を与えて観察することが必要とされる。
【０００９】
そのために、試料を保持している試料支持装置の試料支持部は、機械的強度を保持したままで、できるるだけ薄く、細くする必要がある。且つ、操作性の点から試料の装脱はワンタッチであることが要求される。一般的な試料支持は試料押え板なるもので支持するため、どうしても支持部の径が太く、厚くなってしまう傾向があった。それを改善する一手法として、試料の径(３ｍｍ)と同等のサイズにできる上記リングばねを用いるが、上記したように、取り扱い上の点で問題を持っていた。したがって、前記ニーズの寸法に対応し、且つ、取り扱いが簡単な試料支持装置が要求されていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
荷電粒子線装置の試料支持装置において、リングばね固定方式の場合には、該試料支持部のリングばねの線径を可能な限り細くし、かようなリングばねを試料支持部から飛散しない構造とし、且つ、試料を支持台部にしっかり固定する必要がある。
【００１１】
高倍率で使用する電子顕微鏡使用条件下においては、試料部におけるわずかな振動源も像観察時の問題となるため、試料支持装置における試料の支持台部への固定は、設置された試料の外縁部を全周に渡って、できるだけ均圧で押さえる必要がある。
【００１２】
本発明の目的は、簡便な操作で且つリングばねが飛散することなく、リングばねを試料支持装置におけるあり溝に装着することができ、しかも、荷電粒子線装置において、狭幅スペースへの試料の設置及び/或いは試料の高傾斜状態を実現することができる試料支持装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記目的を達成するために、基本的には、試料を保持するための試料支持台部と、前記試料を前記試料支持台部に固定するための試料固定機構部と、真空外から荷電粒子線通路部まで前記試料を導入するための支持棒部とを備えた試料支持装置において、次のような構成を提案する。
【００１４】
前記試料支持台には、試料押さえ用のあり溝が設けられ、且つ前記試料固定機構部は、前記あり溝と協働して前記試料を押さえるリングばねを有する。さらに、前記リングばねは、前記試料の外縁部を押さえるリング部と該リング部の両端から延びる複数の脚部を有し、この脚部を介して、前記試料支持台部から外れないように且つ前記あり溝に対して装脱可能な上下方向の回動動作をなし得るように前記試料支持装置に取付けられていることを特徴とする。
【００１５】
上記構成をなす本願発明は、次のような一連の動作を可能にする。
【００１６】
試料をあり溝に設置する時には、リングばねを、その脚部の一部を支点にして上方に持ち上げて（上方回動）、試料設置作業の支障の無い位置に退避させておく。試料があり溝に設置された後、リングばねをあり溝位置まで回倒（下方回動）させ、且つその脚部を幾分閉めてリング部の径を動径方向に幾分縮めれば（リング部が、あり溝に入れる程度に縮める）、リングばねがあり溝に装着される。その後、リングばねの脚部の閉め力を解放することで、リング部の動径方向の縮めが解放される。それにより、リングばねの動径方向に広がる力が、あり溝の内周壁（テーパ壁面）により下方への加圧力（試料への押し付け力）に変換され、それにより、試料は、あり溝における載置部に固定される。
【００１７】
試料をあり溝から取り出す場合には、上記と逆の動作、すなわち、試料が、あり溝にある状態で、リングばねの脚部を幾分閉めて（リング部があり溝から出られる程度に縮める）、上記した退避位置までリングばねを持ち上げる（上方回動）。それにより、試料は、リングばねの拘束から解除され、あり溝から取り出せる。
【発明の効果】
【００１８】
本願発明によれば、簡便な操作で、リングばねを、試料支持装置におけるあり溝に飛散させることなく装着することができる。しかも、試料の外周縁を細径で突起のないリングばねで確実に固定することで、試料支持部の薄型化を図り、荷電粒子線装置における狭幅スペースへの試料の設置及び/或いは試料の高傾斜状態を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本願発明の試料支持装置の一実施例における試料固定状態を示す要部斜視図。
【図２】図１の縦断面図。
【図３】上記実施例における試料固定を解放した状態(リングばねを持ち上げた状態)を示す要部斜視図。
【図４】従来のリングばねを試料支持装置に装着する場合のリングばねの取り扱い状態を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施例について図面を用いて説明する。
【００２１】
本実施例における試料支持装置は、収束イオンビーム加工装置、透過型電子顕微鏡、走査型電子顕微鏡などの各種荷電粒子線装置において適用可能なものであるが、これら列挙した装置に限定するものではない。なお、以下、説明の便宜のために、透過型電子顕微鏡を例に説明する。
【００２２】
図１は、試料支持装置に試料を固定した状態を示し、図２にその断面図を示す。図３は、試料固定機構部の要素となるリングばねを、あり溝から外して、あり溝に対して、試料の設置及び取り出し作業を可能にした状態を示す。
【００２３】
試料支持装置は、大別すると、試料支持部Ａ、試料固定機構部Ｂ、支持棒部２０８からなり、試料を真空外から真空内の電子線通路位置まで搬送する装置である。
【００２４】
試料支持部Ａは、試料ホルダーとして機能する試料支持台部２０１、試料支持台部２０１に形成されたあり溝２０２の中に形成された試料載置部２１２（図２参照）により構成される。試料載置部２１２は、荷電粒子線を通過させる孔の周りに形成され、その試料載置部２１２の上方周りが、あり溝２０２を形成する下広がりのテーパにより囲まれている。
【００２５】
試料固定機構部Ｂは、あり溝２０２、一対のばね脚部２０３ａを有するリングばね２０３、リングばねのリング口径を伸縮自在に調整するためのスライダー２０５、上記スライダー及びばね脚部を受け入れるための溝部２０９、リングばね装脱時にばねガイドとして機能する円錐形突起ガイド２０６、リングばね２０３をあり溝２０２に装脱する時にリングばねの上下方向回転動作を可能にするばね支え２０４などから構成される。
【００２６】
支持棒部２０８は、その先端側に形成した平面部２０８ａに、上記した円錐形突起ガイド２０６とばね支え２０４とを設けている。ばね支え２０４は、取付ねじ２１により支持棒部２０８に固着されている。
【００２７】
ここで、試料固定機構部Ｂの構造について、さらに説明する。
【００２８】
あり溝２０２は、試料載置部２１２の周りを囲むように形成され、ばね脚受け入れ側の溝部２０９と連なっている。リングばね２０３は、試料を押さえるためのリング部２０３ｂの両端から延びる一対のばね脚部２０３ａを有する。一対のばね脚部２０３ａは、リング部２０３ｂ近くが符号２０３ｃに示すようにくびれており、そこから左右対称に両側にＹの字形に広がる部分２０３ｄを有する。このばね脚部２０３ａには、くびれ部２０３ｃからＹの字形広がり部２０３ｄにかけて摺動可能なスライダー２０５が装着されている。
【００２９】
スライダー２０５は、リングばね２０３の脚部２０３ａに装着されることが可能なように開ループ形状のスリット２０５ａを有する。このスリット２０５ａのスリットにおける開放部は、リングばねの脚部２０３ａがぎりぎり通れる程度に狭めてある。
【００３０】
リングばね２０３は、あり溝２０２と反対側の脚部一端側２０３ａ´が、支持台部２０１の軸方向と直交する幅方向に折り曲げ形成されて、ばね支え２０４のばね支え溝２１１に係合している。また、ばね支え２０４には、リングばね２０３の上下方向の回動動作を可能にするための一対のばね脚部嵌り溝２１０が設けられている。
【００３１】
かようなリングばね取付け構造により、リングばね２０３は、あり溝２０２と反対側の脚部一端２０３ａ´を支点として、試料支持装置に上下方向に回動可能に取付けられる。それにより、試料２０７をあり溝２０２に入れる時及びあり溝２０３から取り出す時に、上下方向の回動動作により、試料の出し入れ作業の支障の無い位置（図３の位置）に移動し得るよう設定されている。
【００３２】
リングばね２０３は、スライダー２０５を、ばね脚上の上記くびれ部２０３ｃから広がり部２０３の範囲で移動調整することにより、脚部２０３ａが開閉調整される。それにより、リング部の径を伸縮自在に調整するリング径調整機構が構成される。
【００３３】
試料支持棒部２０８には、リングばね２０３をあり溝に戻すときの横ずれを防ぐために、円錐形突起ガイド２０６が設けられている。この円錐形突起ガイド２０６は、リングばね２０３の上下方向の回動時にリングばねの脚部間で且つスライダー２０５とばね支え２０４間に位置して、リングばね２０３をガイドする。
【００３４】
円錐形突起ガイド２０６は、上部円錐部と下部ストレート部からなり、ストレート部はリングばね２０３を、ばね支え２０４に装着した時の一対のばね脚部の間隔と同等のサイズとなる外径を有している。
【００３５】
上記構成において、試料２０７をあり溝２０２に設置する時には、リングばね２０３を、図３に示すように、その脚部一端を支点にして上方に持ち上げて、試料設置作業の支障の無い位置に退避させておく。試料２０７があり溝２０２に設置されたならば、リングばね２０３に装着されたスライダー２０５をピンセットにて保持しながら、リングばね２０３を、突起ガイド２０６をガイドにしながら、あり溝２０２の直ぐ上まで倒していく。そして、リングばね２０３が支持台部２０１上面に接触した位置で、スライダー２０５を、ばね脚部上のくびれ部２０３ｄからＹの字広がり部２０３ｄ方向（矢印Ａの方向）に移動する。リングばね２０３の脚部は、あり溝と反対側がばね支え２０４と突起ガイド２０６により、一定の間隔を保持しているため、リングばね２０３がスライダー２０５近傍でのみ縮まることができる。このため、リングばね２０３は動径方向に縮まり、あり溝上面穴より円形に近い形状で小さくすることができる。それにより、リングばね２０３があり溝２０２に入る。リングばね２０３が試料２０７上に到達した時点で、スライダー２０５をくびれ部２０３ｃ方向（Ｂ方向）に移動することにより、リングばね２０３は、動径方向に縮めた形から解放される。これにより、リングばね２０３は、自身のばね力により動径方向に広がり、この広がる力が、あり溝２０２側部のテーパにより下方への力に変換される。このときのリングばね２０３のリング部２０３ｂは、試料２０７の外縁に位置し、上記のリングばねの下方への変換力により試料２０７が試料載置部２１２側に均一に押し付けられ、試料をあり溝中に確実に押し付けることができる。
【００３６】
なお、リングばね２０３の脚部の一端２０３ａ´の一端は、ばね支え２０４の溝２１１に嵌っており、このばね支えの溝には、リングばねのリング部があり溝で試料の外縁部を押さえるために、若干の遊びが設けられている。
【００３７】
試料２０７をあり溝２０２から取り出す場合には、上記と逆の動作、すなわち、試料が、あり溝にある状態で、スライダー２０５を、ばね脚部上のＹの字広がり部２０３ｄ方向（矢印Ａ方向）に移動させてリングばねの脚部を幾分閉めて（リング部があり溝から出られる程度に縮める）、図３の退避位置までリングばねを持ち上げる（上方回動）。それにより、試料２０７は、リングばね２０３の拘束から解除され、あり溝から取り出せる。
【００３８】
なお、リングばねのばね脚部は、一対（２本）以外の複数であってもよい。
【００３９】
以上のように、本実施例によれば、簡便なスライダー操作とリングばねの上下方向の回動で、リングばねを、試料支持装置におけるあり溝に飛散させることなく装着することができる。しかも、試料の外周縁を細径で突起のないリングばねで均一に固定することで、試料支持部の薄型化を図り、荷電粒子線装置における狭幅スペースへの試料の設置及び/或いは試料の高傾斜状態を実現することができる。
【符号の説明】
【００４０】
２０１…試料支持台部、２０２…あり溝、２０３…リングばね、２０４…ばね支え、２０５…スライダー、２０６…円錐形突起ガイド、２０７…試料、２０８…支持棒部、Ａ…試料支持部、Ｂ…試料固定機構部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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