(57)【要約】【課題】  本発明が解決しようとする課題は、試料微動装置において、装置使用者の誤操作や試料高さ設定の誤りによって発生する、試料とレンズ・検出器の接触・損傷を防止することである。【解決手段】  試料微動装置を試料室に挿入時又は真空動作時のＺ位置以上にＺが上昇しない機構を設ける。【効果】  試料を試料室に挿入したとき又は真空動作時のＺ位置以上に試料がレンズや検出器に近づくことは無いため、観察中に装置使用者が誤って試料微動装置を動かしても、Ｚ軸の移動が制限されるため、試料とレンズ／検出器の衝突を防止することができる。また、ゲートを併用することで、高さ設定を誤った場合には試料室に挿入できないので、Ｚ移動や試料高さ設定を誤ったとしても、レンズや試料の破損を防止することができる。【選択図】図６
2010040460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子源と、
当該荷電粒子源から発生した荷電粒子線を試料に集束する対物レンズと、
当該試料を搭載する試料ステージと、
当該試料ステージが内部に配置される試料室と、
当該試料ステージを荷電粒子線の光軸方向に移動させるステージ移動装置と、
を備えた荷電粒子線装置において、
当該ステージ移動装置は、凸形状のストッパ部を有する制限部材を備え、
前記試料室に凹部を有するラックが配置され、
当該ストッパ部と前記ラックが嵌合することにより、前記制限部材が前記試料ステージが光軸方向に移動すること
を制限することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記制限部材は、試料ステージが光軸方向であって、前記対物レンズに接近する方向に移動することを制限すること
を特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記試料室に備えられたラックは、試料室内の排気に伴って移動する支持部材に固定され、前記支持部材は、試料室内の排気に伴って、前記ラックが前記ストッパに接近するように移動すること
を特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記制限部材は、試料ステージが、当該ステージが試料室内に導入されたときの位置より対物レンズに接近する方向への移動を制限すること
を特徴とする荷電粒子線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線装置に関し、特に試料移動による、試料とレンズ又は試料と検出器との接触を防止する機能を備えた荷電粒子線装置及びその試料微動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子顕微鏡に代表される荷電粒子線装置の試料微動装置は、搭載した試料への荷電粒子線照射位置を移動し、観察視野や元素分析位置を移動するための装置である。試料の移動方向は、一般に水平方向のＸ軸およびＹ軸方向移動，傾斜Ｔ軸移動や試料を回転するＲ軸、さらに垂直方向であるＺ軸移動の５軸の移動方向が可能である。
【０００３】
Ｚ軸方向の移動は、高倍率像を観察するために、試料をよりレンズに近づけたり、視野探しのためにレンズから試料を離したりするときに必要であり、頻繁に使用する移動方向である。しかし、Ｚ軸方向の移動には、試料とレンズの接触・損傷の危険性を伴う。
【０００４】
また近年の電子顕微鏡では、その多機能化に伴い、観察試料も多様化しており、より大きな試料に対応するためＸ軸やＹ軸の移動範囲の拡大や、試料断面の観察や元素分析の効率を上げるために、Ｔ軸を用いて試料表面を検出器に向ける傾斜観察などのニーズが増えており、これらの試料移動時に不意に試料と試料近傍に設置されるレンズやその他検出器に衝突させないような取扱いが要求される。
【０００５】
引用文献１には、対物レンズの下磁極下面と試料ホルダとの接触防止機構を備えた試料傾斜装置として、対物レンズの下磁極下面と試料面との距離に常に対応した試料傾斜角を規制せしめるようになした装置が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５４−１３７６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の装置では、装置使用者が位置関係や可動範囲を忘れ、試料微動装置を誤って動かし、試料をレンズ，検出器と衝突させてしまう問題があった。
【０００８】
また、各軸をモータドライブ化した試料微動装置は、衝突防止のため高さ制限を各試料高さ毎にソフトに組み込んでいるが、試料高さの設定を誤ると、試料がレンズ，検出器と衝突してしまう問題があった。
【０００９】
引用文献１では、対物レンズ下磁極下面と試料ホルダとの接触については考慮されているが、試料ホルダに搭載される試料と対物レンズ下磁極下面との接触について考慮されていない。
【００１０】
本発明では、操作を誤ったり、試料高さの設定を間違ったりというヒューマンエラーに対しても、試料とレンズ／検出器の衝突を防ぐことができる試料微動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記した課題を解決するため、本発明では、荷電粒子源と、当該荷電粒子源から発生した荷電粒子線を試料に集束する対物レンズと、当該試料を搭載する試料ステージと、当該試料ステージが内部に配置される試料室と、当該試料ステージを荷電粒子線の光軸方向に移動させるステージ移動装置と、を備えた荷電粒子線装置において、当該ステージ移動装置は、凸形状のストッパ部を有する制限部材を備え、前記試料室に凹部を有するラックが配置され、当該ストッパ部と前記ラックが嵌合することにより、前記制限部材が前記試料ステージが光軸方向に移動することを制限することを特徴とする荷電粒子線装置を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、試料を試料室に挿入したとき又は真空動作時のＺ位置以上に試料がレンズや検出器に近づくことは無いため、観察中に装置使用者が誤って試料微動装置を動かしても、Ｚ軸の移動が制限部材によって制限されるため、試料とレンズ／検出器の衝突を防止することができる。
【００１３】
また、ゲートを併用することで、高さ設定を誤った場合には試料室に挿入できないので、Ｚ移動や試料高さ設定を誤ったとしても、レンズや試料の破損を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
まず、従来の試料微動装置の機構について、図１〜図４を用いて説明する。図１は、電子顕微鏡の試料微動装置と試料室，レンズの関係を示した図である。試料微動装置２は、Ｚ軸上下板１，ベース板５，Ｚ軸移動機構６等により構成されている。試料微動装置２は、各移動方向それぞれに対応する機構を、ベース板５に取付け、それぞれに対応するつまみを回して移動させる構造である。その中で、Ｚ軸移動機構６は、Ｚ軸上下板１をベース板５に取付け、Ｚ軸上下板１をつまみによって上下させ、試料微動装置全体を上下させる構造となっている。
【００１５】
図２は、図１のＺ軸移動機構６を拡大した図である。Ｚ軸送りネジ９は、ベアリング１０を介してベアリング板１１に取付けられ、ベアリング板１１はベース板５に取付けられている。Ｚ軸つまみ８を回転することで、Ｚ軸メネジ１２が上下に移動し、Ｚ軸メネジ１２に連動するＺ軸上下板１が上下に移動することで、試料微動装置を垂直方向に移動することができる。
【００１６】
図３は、電子顕微鏡の試料微動装置と試料室３，レンズ４の縦方向の断面図である。試料微動装置は、ベース板５と真空保持された試料室３に取付けられたレール１４をガイドとし、試料微動装置全体を挿入する構造である。
【００１７】
図４のように、試料観察中は真空保持する必要があるため、試料１３と試料近傍に設置されるレンズ４やその他検出器の位置関係を直接目視することはできない。そのため、従来は、試料１３を試料室３に挿入する前に、レンズ４や検出器の形を模擬したゲート７を用いて、試料１３とレンズ４、検出器の位置関係や試料微動装置の稼動範囲を確認後、試料１３を挿入し、試料移動時におけるレンズ４、検出器の衝突を防止してきた。
【００１８】
しかし、従来の装置では、装置使用者が位置関係や可動範囲を忘れ、試料微動装置を誤って動かし、試料をレンズ，検出器と衝突させてしまう問題があった。
【００１９】
次に、本実施形態の３種類の実施例について、以下詳細に説明する。
【００２０】
なお、当該衝突防止機構は、電子顕微鏡以外の他の荷電粒子線装置にも適用可能である。
【実施例１】
【００２１】
第一の実施例について、図５，図６を用いて説明する。
【００２２】
図５は、実施例１による試料微動装置の平面図、図６は装置の左側面図である。
【００２３】
本実施例では、試料微動装置を試料室３に挿入したとき、Ｚ軸上下板１に固定されたストッパ１５が、試料室３に固定されたラック１６に噛み合うことにより、Ｚ軸の移動ができなくなる点である。
【００２４】
これにより、試料１３とレンズ４又は検出器の距離は試料室３に挿入されて以降変えられないので、試料１３とレンズ４又は検出器の接触を防止することが可能である。
【実施例２】
【００２５】
図７は、本発明による試料微動装置と試料室３の概略を示した平面図、図８は装置の正面図である。図７，図８のように、ストッパ１５とヒキバネ２０の外側にガイド１９を２つ取付けて、ストッパ１５とヒキバネ２０がＺ軸方向のみ移動できるようにする。そのストッパ１５をＺ軸上下板１の上面に常に接触するように、もう一端をヒキバネ２０でベース板５と固定することにより、ストッパ１５とＺ軸上下板１が同期して移動するよう構成する。
【００２６】
ストッパ１５にはラック１６と噛み合う突起を設け、ラック１６は左右方向にのみ移動できるように構成する。ストッパ１５の突起部とラック１６が噛み合うと、ストッパ１５によってＺ軸上下板１の上面が抑えられるので、Ｚ軸の上方向の移動を制限することができる。このとき、Ｚ軸つまみ８を回すことで、Ｚの下方向のみ移動できる。試料室３にピストンベース２２をオシバネ１８とラックストッパ２１で固定し、ピストンベース２２にラック１６とピストン１７を取付ける。これにより、試料室３が真空中の場合、真空引きの力によってラックがストッパ１５の突起部と噛み合い、Ｚ軸上下板１の上面が抑えられる。大気中では、オシバネ１８の力によって、ラック１６がストッパ１５の突起部から離れて、Ｚ軸は自由に移動できる。
【００２７】
この構造により、Ｚ軸の上方向の移動を制限できるので、試料微動装置挿入前にゲート７によって、観察試料１３とレンズ４・検出器が衝突しないように確認すれば、装置使用者の誤動作による試料１３の衝突は防げる。さらに、ストッパ１５はＺ軸上下板１の上面のみを制限しているので、Ｚ軸つまみ８を回すと、Ｚの下方向への移動は可能である。電子顕微鏡の観察では、高倍率の画像を観察するためにＺの上方向に移動し、試料１３を可能な限りレンズ４に近づける必要がある。逆に、低倍率像を観察するには、試料１３をレンズ４から離す必要があるため、Ｚの下方向の移動が必要である（図３，図４）。本実施例では、Ｚの上方向の移動のみ制限し、下方向の移動は自由に行えるので、装置使用者が高倍率像を観察しながら無意識に操作してもレンズ４と試料１３が接触せず、かつ低倍率の観察も同時に行うことができる。
【００２８】
本方式は、低倍で視野を広く取りたい場合や、焦点深度を深くしたい場合に試料微動装置を試料室３から引き出さなくても、Ｚ軸の移動を制限できる点で有効である。
【実施例３】
【００２９】
図９は、本発明による試料微動装置と試料室の概略を示した左側面図、図１０は平面図、図１１は正面図である。
【００３０】
図９，図１０，図１１のように、ヒキバネ２０によって固定されたストッパ１５が、試料室３に固定されたラック１６と噛み合い、Ｚ軸上下板１の上面を抑える構成になっている。これにより、試料微動装置の挿入時に、Ｚ軸の上方向の移動のみを制限することができるので、検出器等の取付け場所を広く確保できる。
【００３１】
試料室３には二次電子検出器や反射電子検出器など多くの検出器や、電流や信号を試料室内に導入する端子など、オプションを取付ける場所が設置されており、数多い顧客の要求に応じて様々な対応ができるように構成されている。本実施例によれば、Ｚ軸移動の制限に際して、より多くの検出器を試料室３に設置することが可能となる。
【００３２】
本実施例１〜３に加えて、図３のように試料微動装置を試料室３に挿入する前に、レンズ４と検出器の形を模擬したゲート７を用いて、観察試料１３とレンズ４・検出器の位置関係を確認すれば、従来問題となっていた装置使用者によるＺ軸移動の誤操作や試料高さ設定の誤りによる試料１３とレンズ４・検出器の接触・損傷を排除することができる。
【００３３】
さらに、ゲート７による方式を用いると、５軸モーター駆動の試料微動装置においても、上記制限部材を設けることで、試料高さの設定を誤っても、試料がレンズ、検出器と衝突してしまうことがない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】電子顕微鏡の電子光学系と試料微動装置の構成図。
【図２】図１におけるＺ軸移動機構の拡大図。
【図３】試料微動装置と試料室の概略を示した左側面図。
【図４】図３と同様の方向で、試料微動装置を試料室に挿入した時の概略図。
【図５】本発明による試料微動装置と試料室の構成を示した平面図。
【図６】図５の左側面図。
【図７】本発明による試料微動装置と試料室の構成を示した平面図。図５から、ラックとストッパの構成を変更した図。
【図８】図７の正面図。
【図９】本発明による試料微動装置と試料室の構成を示した左側面図。図７から、ラックとストッパの構成を変更した図。
【図１０】図９の平面図。
【図１１】図９の正面図。
【符号の説明】
【００３５】
１  Ｚ軸上下板
２  試料微動装置
３  試料室
４  レンズ
５  ベース板
６  Ｚ軸移動機構
７  ゲート
８  Ｚ軸つまみ
９  Ｚ軸送りネジ
１０  ベアリング
１１  ベアリング板
１２  Ｚ軸メネジ
１３  試料
１４  レール
１５  ストッパ
１６  ラック
１７  ピストン
１８  オシバネ
１９  ガイド
２０  ヒキバネ
２１  ラックストッパ
２２  ピストンベース
【図１】
2010040460.tif 000003
【図２】
2010040460.tif 000004
【図３】
2010040460.tif 000005
【図４】
2010040460.tif 000006
【図５】
2010040460.tif 000007
【図６】
2010040460.tif 000008
【図７】
2010040460.tif 000009
【図８】
2010040460.tif 000010
【図９】
2010040460.tif 000011
【図１０】
2010040460.tif 000012
【図１１】
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