(57)【要約】【目的】本発明は、気体中走査型電子顕微鏡に関し、気体中に配置された試料の表面の拡大画像を簡易に生成できる装置を提供することを目的とする。【構成】電子銃、コンデンサレンズ、対物レンズ、走査手段、検出器から少なくとも構成される鏡筒と、鏡筒と気体中の試料との間に配置した真空隔壁と、鏡筒に接触して設けた真空隔壁あるいは鏡筒の試料側に面した部分と、気体中に配置した試料との間を非接触に保持する調整機構と、鏡筒から真空隔壁を透過して気体中に出射された電子ビームを、気体中に配置された試料に、照射しつつ平面走査したときに放出された２次電子あるいは反射された反射電子あるいは発生したＸ線を、真空隔壁を透過して鏡筒内の真空中に取り込んで検出する検出器と、検出器で検出された２次電子あるいは反射電子あるいはＸ線の信号、あるいは試料に流れる電流をもとに画像を生成する画像生成手段とを備える。【選択図】        図１
2014199802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体中に配置された試料の表面の拡大画像を生成する気体中走査型電子顕微鏡において、
電子ビームを発生させて細く絞った電子ビームを出射すると共に当該出射した電子ビームを試料上で平面走査させる、電子ビームが走行する部分を真空排気した電子銃、コンデンサレンズ、対物レンズ、走査手段、検出器から少なくとも構成される鏡筒と、
前記鏡筒と前記気体中の試料との間に配置した真空隔壁と、
前記鏡筒に設けた前記真空隔壁あるいは前記鏡筒の試料側に面した部分と、気体中に配置した試料との間を非接触に保持する調整機構と、
前記鏡筒から真空隔壁を透過して気体中に出射された電子ビームを、当該気体中に配置された試料に、照射しつつ平面走査したときに放出された２次電子あるいは反射された反射電子あるいは発生したＸ線を、前記真空隔壁を透過して前記鏡筒内の真空中に取り込んで検出する前記検出器と、
前記検出器で検出された２次電子あるいは反射電子あるいはＸ線の信号、あるいは試料に流れる電流をもとに画像を生成する画像生成手段と
を備えたことを特徴とする気体中走査型電子顕微鏡。
【請求項２】
前記試料として、回転する円筒の外面上にパターンを形成したロールモールドとしたことを特徴とする請求項１記載の気体中走査型電子顕微鏡。
【請求項３】
前記調整機構は、前記鏡筒に接触して設けた前記真空隔壁あるいは前記鏡筒の試料側に面した部分と、気体中に配置した試料であるロールモールドとの間の距離について、傾き、高さ、回転の３者を少なくとも調整することを特徴とする請求項２記載の気体中走査型電子顕微鏡。  
【請求項４】
前記試料として、平面状の試料、かつ平面内で移動可能にした試料であることを特徴とする請求項１記載の気体中走査型電子顕微鏡。
【請求項５】
前記調整機構は、前記鏡筒に接触して設けた前記真空隔壁あるいは前記鏡筒の試料側に面した部分と、気体中に配置した試料との間の距離について、傾き、高さの２者を少なくとも調整することを特徴とする請求項４に記載の気体中走査型電子顕微鏡。
【請求項６】
前記真空隔壁として、薄い円盤状かつ中心に小さな電子ビームが透過する薄膜を設け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気体中走査型電子顕微鏡。
【請求項７】
前記真空隔壁として、電子ビームが透過する薄膜の厚さを数ｎｍから数十ｎｍ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気体中走査型電子顕微鏡。
【請求項８】
前記真空隔壁として、カーボン膜の厚さ数ｎｍから数十ｎｍとしたことを特徴とする請求項７記載の気体中走査型電子顕微鏡。
【請求項９】
前記気体として、空気、窒素ガス、ヘリウムガスのいずれか１つ以上としたことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の気体中走査型電子顕微鏡。
【請求項１０】
前記気体として、大気圧から減圧したことを特徴とする請求項１から請求項９のいずかに記載の気体中走査型電子顕微鏡。
【請求項１１】
前記調整機構は、前記鏡筒に接触して設けた前記真空隔壁あるいは前記鏡筒の試料側に面した部分と、気体中に配置した試料との間の距離を数μｍから数十μｍの非接触に保持することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の気体中走査型電子顕微鏡。
【請求項１２】
前記鏡筒の真空中に設けた検出器の代わりに、前記気体に面して電子ビームが通過する中心に穴のある前記真空隔壁あるいは薄膜で覆われた検出器を設け、当該検出器により試料からの２次電子あるいは反射電子あるいはＸ線の１つ以上を検出することを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれかに記載の気体中走査型電子顕微鏡。
【請求項１３】
気体中に配置された試料の表面の拡大画像を生成する気体中走査型電子顕微鏡における画像生成方法において、
電子ビームを発生させて細く絞った電子ビームを出射すると共に当該出射した電子ビームを試料上で平面走査させる、電子ビームが走行する部分を真空排気した電子銃、コンデンサレンズ、対物レンズ、走査手段、検出器から少なくとも構成される鏡筒と、
前記鏡筒と前記気体中の試料との間に配置した真空隔壁と、
前記鏡筒に設けた前記真空隔壁あるいは前記鏡筒の試料側に面した部分と、気体中に配置した試料との間を非接触に保持する調整機構と、
前記鏡筒から真空隔壁を透過して気体中に出射された電子ビームを、当該気体中に配置された試料に、照射しつつ平面走査したときに放出された２次電子あるいは反射された反射電子あるいは発生したＸ線を、前記真空隔壁を透過して前記鏡筒内の真空中に取り込んで検出する前記検出器と、
前記検出器で検出された２次電子あるいは反射電子あるいはＸ線の信号、あるいは試料に流れる電流をもとに画像を生成する画像生成手段とを設け、
前記調整機構が前記鏡筒に接触して設けた前記真空隔壁あるいは前記鏡筒の試料側に面した部分と、気体中に配置した試料との間を非接触に調整し、該非接触の状態で試料を任意箇所に移動して当該任意箇所の画像を生成する
ことを特徴とする気体中走査型電子顕微鏡の画像生成方法。
【請求項１４】
前記気体中に配置された前記試料を支持台上に載置して平面移動可能とし、かつ前記鏡筒と該鏡筒の先端に取り付けた前記真空隔壁とを一体にして前記支持台上に３本以上の脚で固定したことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれかに記載の気体中走査型電子顕微鏡。
【請求項１５】
気体中に配置された前記試料に対して、前記鏡筒と当該鏡筒に取り付けた前記真空隔壁とを一体にして平行移動する移動機構を備えたことを特徴とする請求項１から請求項１２、および請求項１４のいずれかに記載の気体中走査型電子顕微鏡。
【請求項１６】
請求項１５の移動機構は、前記鏡筒に取り付けた前記真空隔壁の先端が、前記支持台に固定された支柱の、前記真空隔壁が該支柱との間で摺動する摺動面より試料に近い位置に設け、該真空隔壁の先端を試料の表面に近づけることを可能にしたことを特徴とする気体中走査型電子顕微鏡。
【請求項１７】
請求項１５の移動機構は、前記鏡筒に取り付けた前記真空隔壁の先端が、前記支持台に固定された支柱の、前記真空隔壁が該支柱との間で摺動する摺動面と同一あるいは試料から離れた位置に設け、該真空隔壁の先端と周囲の支柱との間の無駄なスペースを削減したことを特徴とする気体中走査型電子顕微鏡。
【請求項１８】
請求項１５の移動機構は、前記鏡筒に取り付けた前記真空隔壁の先端が、前記支持台に配置された試料に対して、Ｘ方向に移動する移動機構ＸおよびＹ方向に移動する移動機構Ｙをそれぞれ設けたことを特徴とする気体中走査型電子顕微鏡。
【請求項１９】
請求項１８の前記移動機構Ｘは前記試料を跨ぐ梁状部上をＸ方向移動し、前記移動機構Ｙは前記梁状部と直交する方向に該梁状部が移動あるいは前記試料を移動させることを特徴とする気体中走査型電子顕微鏡。
【請求項２０】
請求項１８あるいは請求項１９の移動機構Ｙは、平板の２つの脚あるいは該平板をくりぬいた形状の４つ以上の脚で前記試料を跨ぐ梁状部を構成したことを特徴とする気体中走査型電子顕微鏡。
【請求項２１】
請求項１９および請求項２０の梁状部は、矩形の板をくりぬいた形状を設けて当該形状の内部をＸ方向移動可能とし、前記真空隔壁と周囲の部材との間の無駄なスペースを削減したことを特徴とする気体中走査型電子顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体中に配置された試料の表面の拡大画像を生成する気体中走査型電子顕微鏡に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）は、高真空に保持した鏡筒により電子を発生させて細く絞り、該細く絞った電子ビームを真空中に配置した試料の表面上に平面走査し、そのときに放出された２次電子などを検出器で検出して画像を生成する装置である。
【０００３】
従来、鏡筒は高真空に保持したままで、試料を水中におく。そして、これらの間を真空隔壁を隔てて接触させ、鏡筒を真空に保持しながら、かつ電子を当該真空隔壁を透過させる。真空隔壁は、真空を保持させなければならないので、比較的小さくなる（例えば１５０μｍφ）。
【０００４】
ここで、真空隔壁を透過した電子ビームを水中に配置した試料（生物）に照射しつつ平面走査したときに当該試料から放出された２次電子（あるいは反射電子）を、真空隔壁を逆方向に透過させて真空中に取り込んで当該２次電子（あるいは反射電子）を検出する際のＳ／Ｎの劣化を少なくする上では当該真空隔壁は薄い方が有利である。
【０００５】
このようにして真空隔壁の試料側に、水分を含ませた試料（生物・金粒子等）を、生の状態のままで観察していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述した装置は、真空隔壁のサイズが小さいために、小さな試料には有利だが、円筒状の外面にパターンを形成したシームレスモールドや大きな平面の試料（例えば数ｍ四方の液晶パネルなど）には適さないという問題があった。
【０００７】
また、真空隔壁に接して水中に試料（生物など）を配置しているので当該真空隔壁のサイズに視野が制限されてしまったり、水中の試料を大幅に移動できなく観察できる試料面上の大きさが制限されてしまったりするという問題があった。
【０００８】
また、試料がシームレスモールドのように、回転動作を伴う試料では非常に困難となってしまうという問題もあった。
【０００９】
更に、実際に試料を水を浸すことになるので、用途によってはその使用が制限されてしまうという問題もあった。
【００１０】
また、ＬＣＤ基板などように極めて大きな試料では、従来のＳＥＭ装置の試料室に入れて観察する手法では極めて困難であると共に、試料の全面を走査して観察するためには極めて大きなサイズの試料室が要求されてしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、前記不具合を解消し、鏡筒は通常の走査型電子顕微鏡の鏡筒と同様に高真空に保持したままで、試料を気体中（例えば大気、窒素ガス、ヘリウムガス中など）におき、両者の間を薄い真空隔壁（例えばカーボン膜数ｎｍ〜数十ｎｍ〜）で真空を保持し、かつ薄い真空隔壁と気体中の試料の間の距離（ＷＤ）を非接触（例えば数μｍから数十μｍ程度）にすると共に気体中の試料を任意の場所に移動可能にし、真空隔壁のサイズを小さくすると共に回転する試料や極めて大型サイズの試料の任意箇所を画像取得領域に移動させて当該画像を取得可能、かつ試料の交換を容易にすることを並立させるようにしている。
【００１２】
そのために、本発明は、気体中に配置された試料の表面の拡大画像を生成する気体中走査型電子顕微鏡において、電子ビームを発生させて細く絞った電子ビームを出射すると共に出射した電子ビームを試料上で平面走査させる、電子ビームが走行する部分を真空排気した電子銃、コンデンサレンズ、対物レンズ、走査手段、検出器から少なくとも構成される鏡筒と、鏡筒と気体中の試料との間に配置した真空隔壁と、鏡筒に接触して設けた真空隔壁あるいは鏡筒の試料側に面した部分と、気体中に配置した試料との間を非接触に保持する調整機構と、鏡筒から真空隔壁を透過して気体中に出射された電子ビームを気体中に配置された試料に、照射しつつ平面走査したときに放出された２次電子あるいは反射された反射電子あるいは発生したＸ線を、真空隔壁を透過して鏡筒内の真空中に取り込んで検出する検出器と、検出器で検出された２次電子あるいは反射電子あるいはＸ線の信号、あるいは試料に流れる電流をもとに画像を生成する画像生成手段とを備えるようにしている。
【００１３】
この際、試料として、回転する円筒の外面上にパターンを形成したロールモールドとするようにしている。
【００１４】
また、調整機構は、鏡筒に接触して設けた真空隔壁あるいは鏡筒の試料側に面した部分と、気体中に配置した試料であるロールモールドとの間の距離について、傾き、高さ、回転の３者を少なくとも調整するようにしている。
【００１５】
また、試料として、平面状の試料、かつ平面内で移動可能にした試料とするようにしている。
【００１６】
また、調整機構は、鏡筒に接触して設けた真空隔壁あるいは鏡筒の試料側に面した部分と、気体中に配置した試料との間の距離について、傾き、高さの２者を少なくとも調整するようにしている。
【００１７】
真空隔壁として、薄い円盤状かつ中心に小さな電子ビームが透過する薄膜を設けるようにしている。
【００１８】
また、真空隔壁として、電子ビームが透過する薄膜の厚さを数ｎｍから数十ｎｍとするようにしている。
【００１９】
また、真空隔壁として、カーボン膜の厚さ数ｎｍから数十ｎｍとするようにしている。
【００２０】
また、気体として、空気、窒素ガス、ヘリウムガスのいずれか１つ以上とするようにしている。
【００２１】
また、気体として、大気圧から減圧するようにしている。
【００２２】
また、調整機構は、鏡筒に接触して設けた真空隔壁あるいは鏡筒の試料側に面した部分と、気体中に配置した試料との間の距離を数μｍから数十μｍの非接触に保持するようにしている。
【００２３】
また、鏡筒の真空中に設けた検出器の代わりに、気体に面して電子ビームが通過する中心に穴のある真空隔壁あるいは薄膜で覆われた検出器を設け、検出器により試料からの２次電子あるいは反射電子あるいはＸ線の１つ以上を検出するようにしている。
【００２４】
また、気体中に配置された試料を支持台上に載置して平面移動可能とし、かつ鏡筒と該鏡筒の先端に取り付けた真空隔壁とを一体にして支持台上に３本以上の脚で固定するようにしている。
【００２５】
また、気体中に配置された試料に対して、鏡筒と該鏡筒に取り付けた真空隔壁とを一体にして平行移動する移動機構を備えるようにしている。
【００２６】
また、移動機構は、鏡筒に取り付けた真空隔壁の先端が、支持台に固定された支柱の、真空隔壁が該支柱との間で摺動する摺動面より試料に近い位置に設け、真空隔壁の先端を試料の表面に近づけることを可能にするようにしている。
【００２７】
また、移動機構は、鏡筒に取り付けた真空隔壁の先端が、支持台に固定された支柱の、真空隔壁が該支柱との間で摺動する摺動面と同一あるいは試料から離れた位置に設け、真空隔壁の先端と周囲の支柱との間の無駄なスペースを削減するようにしている。
【００２８】
また、移動機構は、鏡筒に取り付けた真空隔壁の先端が、支持台に配置された試料に対して、Ｘ方向に移動する移動機構ＸおよびＹ方向に移動する移動機構Ｙをそれぞれ設けるようにしている。
【００２９】
また、移動機構Ｘは、試料を跨ぐ梁状部上をＸ方向移動し、移動機構Ｙは梁状部と直交する方向に梁状部が移動あるいは試料を移動させるようにしている。
【００３０】
また、移動機構Ｙは、平板の２つの脚あるいは該平板をくりぬいた形状の４つ以上の脚で試料を跨ぐ梁状部を構成するようにしている。
【００３１】
また、梁状部は、矩形の板をくりぬいた形状を設けて形状の内部をＸ方向移動可能とし、真空隔壁と周囲の部材との間の無駄なスペースを削減するようにしている。
【発明の効果】
【００３２】
本発明は、鏡筒は通常の走査型電子顕微鏡の鏡筒と同様に高真空に保持したままで、試料を気体中におき、両者の間を薄い真空隔壁で真空を保持し、かつ薄い真空隔壁と気体中の試料の間の距離（ＷＤ）を非接触にすると共に気体中の試料を任意に移動可能にすることにより、真空隔壁のサイズを小さくすると共に極めて大型サイズの試料の任意箇所を画像取得領域に移動させて当該画像を取得可能、かつ試料の交換を容易にすることを並立させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明は、鏡筒は通常の走査型電子顕微鏡の鏡筒と同様に高真空に保持したままで、試料を気体中におき、両者の間を薄い真空隔壁で真空を保持し、かつ薄い真空隔壁と気体中の試料の間の距離（ＷＤ）を非接触にすると共に気体中の試料を任意に移動可能にし、真空隔壁のサイズを小さくすると共に極めて大型サイズの試料の任意箇所を画像取得領域に移動させて当該画像を取得可能、かつ試料の交換を容易にすることを並列させることを実現した。
【実施例１】
【００３４】
図１は、本発明の１実施例構造図を示す。
【００３５】
図１において、鏡筒１は、電子ビームを発生する電子銃、電子銃で発生されて放出された電子ビームを集束する集束レンズ、集束レンズで集束された電子ビームを細く絞って試料に照射する対物レンズ、試料上に照射された細く絞られた電子ビームを平面走査（Ｘ方向およびＹ方向に走査）する走査偏向系などから構成される公知のものであって、電子ビームが通過する部分は図示外の真空排気系より真空排気されるものである。
【００３６】
真空隔壁２は、鏡筒１の電子ビームが走行する真空排気される部分と、気体中（通常は大気圧、必要に応じて図示外の真空排気系により減圧（例えば１／１０ないし１／１００程度）に配置された試料との間の真空を保持する隔壁であって、電子ビームが通過する部分は非常に薄い薄膜で構成されるものである（図２の（ｂ）など参照）。
【００３７】
傾き・高さ・回転調整機構３は、鏡筒１の側に設けた調整機構であって、ここでは、円筒外周面にパターンを形成したロールモールド１１の外周面（試料の表面に相当）に対して、当該鏡筒１の先端部分の真空隔壁２（あるいは他の部分が突出しているときはその突出部分）との間の傾き、高さ（ワークディスタンスＷＤ）、回転を調整する機構である（図４を用いて詳述する）。尚、試料が平面試料の場合には傾き、高さの２者を調整する機構である。
【００３８】
ＭＣＰ４は、電子ビームを細く絞ってロールモールド１１の外周面に照射しつつ平面走査したときに放出された２次電子を取り込んで検出・増幅するものである。ＭＣＰ４で検出・増幅した画像信号をもとにロールモールド１１の外周面の拡大画像（２次電子画像、反射電子画像）を図示外のディスプレイ装置の画面上に表示する。
【００３９】
検出器５は、鏡筒１の先端部分に配置した検出器であって、表面が保護膜（ベリリウム、カーボン，ＳｉＮなど）で被覆されたものであり、２次電子、反射電子、Ｘ線、光などを検出する検出器である。
【００４０】
電子ビーム６は、鏡筒１を構成する図示外の対物レンズで細く絞られ、真空隔壁２を通過して気体中に放出された電子ビームである。当該電子ビーム６は試料である、ここでは、ロールモールド１１の外周面に細く絞られて照射しつつ平面走査されるものである。ロールモールド１１の外周面（試料表面）に照射しつつ平面走査された電子ビームにより、当該表面から２次電子が放出、反射電子が反射、Ｘ線が放出され、これらは真空隔壁２を通過して真空内部に取り込まれてＭＣＰ４や、図示外のＸ線検出器、反射電子検出器によりそれぞれ検出・増幅し、拡大画像を生成する。
【００４１】
支柱７、保持板８は、鏡筒１を保持する支柱、保持板である。
【００４２】
ロールモールド１１は、円筒状の外周面にパターンを形成した試料であって、ロールステージ１２に取り付けて回転可能、かつ、更にロールステージ１２がＸ、Ｙ方向に移動可能な試料用のテーブル１５に配置されたものである。尚、ロールモールド１１の代わりに平面状の大きな試料（例えばウェハ、液晶パネルなどの平面状の大きな試料）を試料用のテーブル１５の上に配置してもよい。
【００４３】
ロールステージ１２は、ロールモールドの主軸を保持して一定速度に回転可能にしたものであって、図示外の高精度エンコードにより回転角度θを精密にリアルタイムに角度制御可能に構成されたものである。
【００４４】
主軸１３は、ロールモールド１１の主軸であって、ここでは、ロールステージ１２の軸に一致させるように配置されたものである。
【００４５】
グローバルアライメント１４は、ロールモールド１１の外周面に設けたグローバルアライメントのマークであって、回転方向の位置、方向などを定めるたりなどするためのものである。
【００４６】
試料用のテーブル１５は、ここでは、ロールモールド１１を装着したロールステージ１２を固定するものであって、Ｘ方向およびＹ方向に図示外のレーザ干渉計で位置を測定しつつリアルタイムに精密移動制御可能なテーブルである。
【００４７】
傾き・高さ・回転調整機構１６は、試料側に設けた、傾き、高さ、回転を調整する機構であって、ここでは、ロールモールド１１の外周面と、鏡筒１の真空隔壁２の先端面（あるいは他の部分が突出しているときはその突出部分）との間の傾き、高さ（ワーキングディスタンスＷＤに相当）、回転を所定値に調整する機構（圧電素子など）である。尚、試料側の傾き・高さ・回転調整機構１６、あるいは鏡筒１側の傾き・高さ・回転調整機構３のいずれか一方を設けてもよいし、両者を設けてもよい。
【００４８】
パソコン４１は、全体をソフトウェアにより統括制御するものであって、ここでは、図示の鏡筒制御手段４２、調整制御手段４３、移動制御手段４４、画像取得手段４５などから構成されるものである。
【００４９】
鏡筒制御手段４２は、鏡筒１を制御するものであって、ここでは、電子銃に高電圧を印加して電子ビームを発生させ、集束レンズに電流を流して当該電子ビームを集束させ、集束された電子ビームを対物レンズに電流を流して細く絞った電子ビーム６を真空隔壁を透過させて気体中に放出させ、気体中に放出されてロールモールド１１の外周面に当該電子ビーム６を照射しつつ鏡筒１内の偏向系を制御して平面走査させ、ロールモールド１１の電子ビーム６が平面走査されたときに放出された２次電子、反射電子、Ｘ線、光などを真空隔壁２を通過して真空中に取り込んで検出・増幅し、画像信号（拡大画像）を出力したりなどするものである。
【００５０】
調整制御手段４３は、傾き・高さ・回転調整機構３，１６を制御し、試料（ロールモールド１１の外周面）の傾き、高さ、回転を所定値に調整制御するものである（図３から図９を用いて後述する）。
【００５１】
移動制御手段４４は、ロールモールド１１の回転、移動を制御するものであって、ロールステージ１２、試料用のステージ１５などを制御し、所望の観察位置に制御するものである。
【００５２】
画像取得手段４５は、ロールモールド１１の外周面の指定された部分の画像を取得するものである（図３などを参照）。
【００５３】
図２は、本発明の他の実施例構造図を示す。この図２は、気体（空気、窒素、ヘリウムなど）を密閉の試料室２１に充満（通常は大気圧、必要に応じて減圧（１／１０ないし１／１００に減圧））した場合の構造図を示す。ここで、試料室２１は、気体を充満した密閉型の試料室であって、他の構造は図１と同一であるので説明を省略する。
【００５４】
図２の（ａ）において、排気ポンプ２１は鏡筒１を構成する電子銃、中間部分、対物レンズの先端部分（検出器室７２）などをそれぞれ真空排気するポンプであって、当該鏡筒１内の電子ビームが通過する部分を高真空に保持するためのものである。
【００５５】
検出器４、ＥＤＳ４１は、２次電子、反射電子、Ｘ線を検出する検出器である。
【００５６】
図２の（ｂ）は、真空隔壁ユニット７１の具体的構造図例を示す。図示の真空隔壁ユニット７１は、真空隔壁２を境に上部分が真空中、下部分が気体中にするためのものである。
【００５７】
図２の（ｂ−１）は真空隔壁ユニット７１の全体の側面断面図を示し、図２の（ｂ−２）は真空隔壁ユニット７１の先端部分の電子ビームを通過させる真空隔壁２の部分の上面拡大図を示す。
【００５８】
図２の（ｂ−１）において、真空隔壁ユニット７１は、図２の（ａ）の鏡筒１の先端部分に取り付け、真空中で生成した電子ビームを気体中に配置した試料に向けて照射（放出）し、気体中の試料に電子ビームを照射したときに放出された２次電子、反射電子、Ｘ線を真空中に取り込んで検出するためのものであって、先端部分に真空隔壁２を設けたものである。
【００５９】
図２の（ｂ−２）において、真空隔壁２は、図２の（ｂ−１）の真空隔壁ユニット７１の先端部分に取り付けた真空隔壁２の拡大図であって、鏡筒１の軸中心（光軸）を中心にして所定領域、図示の例では、０．１ｍｍ×０．１ｍｍの矩形の領域の膜厚を１５ｎｍにした例（当該矩形が確保できれば、円形でもよい）を示す。膜厚は数ｎｍから数十ｎｍ程度であればよい。しかし、これに限られることなく、目的に応じて電子ビーム、２次電子、反射電子、Ｘ線を検出できるだけ通過することができればよい（例えば２次電子では薄い必要があり、反射電子ではそれほど薄い必要はない、Ｘ線では更にそれほど薄い必要はない）。
【００６０】
尚、真空隔壁２は、細く絞った電子ビームをロールモールド１１の外周面上に照射しつつ走査（回転に同期したライン走査あるいは帯状に平面走査など）したときに放出された２次電子、反射電子、Ｘ線を通過させて真空内に取り込んで検出器４，４１などで検出する。この際、電子が真空隔壁２を照射することとなり、それに伴い２次電子が放出されて真空内に併せて取り込まれて検出器４などで併せて検出され、結果として増幅率（ＳＮ）などを向上させることができるので、当該真空隔壁２について実験により適切な膜厚および材料を選択し、分解能をより向上させる。
【００６１】
本発明では、真空隔壁２と、気体中に配置した試料（ロールモールド１１の外周面）とは非接触であり、真空隔壁２のサイズが小さくても、電子ビームが真空中から気体中に通過し、検出する２次電子、反射電子、Ｘ線を気体中から真空中に取り込むことができればよい。このため、気体中に配置した試料（ロールモールド１１の外周面）を移動（回転など）させれば、観察できる試料のサイズや試料の観察領域の制限はいずれもなく、高速回転するロールモールド１１の外周面、更に、平面状の極めて大きなサイズの試料（液晶パネルの表面など）の拡大画像を取得することが可能となる。
【００６２】
次に、図３のフローチャートの順番に従い、図１、図２の構造の動作を詳細に説明する。
【００６３】
図３は、本発明の動作説明フローチャートを示す。
【００６４】
図３において、Ｓ１は、試料をセットする。これは、図１、図２の試料である、ロールモールド１１をロールステージ１２にセットする。尚、試料がロールモールド１１およびロールステージ１２とが一体型の場合には試料用のテーブル１５にこれらをセットする。
【００６５】
Ｓ２は、プリアライメントを行う。これは、Ｓ１で試料を新規にセットした場合、試料の凸部分が規定値よりも大きい場合があるので、規定値のＮ倍（例えば３倍）の距離（真空隔壁２と試料（ロールモールド１１）との間の距離（ＷＤ（ワークディスタンス））になるように、傾き・高さ・回転調整機構３あるいは１６で設定する。
【００６６】
Ｓ３は、最高と最低を求める。これは、Ｓ２で、真空隔壁２と試料（ロールモールド１１）との間の距離を規定値のＮ倍に、調整機構３，１６で調整した状態で、電子ビーム６を試料（ロールモールド１１）に照射しつつ放出された２次電子、反射電子、Ｘ線のいずれかを検出・増幅して生成した画像をもとに、フォーカスを合わせた状態の画像を取得し、このときの画像から試料面の高さの最高と最低を求める（例えば合焦点時の対物レンズの電流値から、予め求めておいた両者の関係から高さを算出する）。尚、真空隔壁２と試料面との間の距離は、図示外の近接センサー（あるいは静電容量センサーやレーザ干渉計）で別途、リアルタイムに測定した結果を利用してもよい。
【００６７】
Ｓ４は、最高が規定値以内であれば規定値に設定する。これは、試料（ロールモールド１１）の高さの最高値が規定値（例えば数μｍから数十μｍの規定値）以内と判明した場合には規定値に、調整機構３，１６で設定する。
【００６８】
Ｓ５は、アライメントで座標系を補正する。これは、Ｓ４で高さを規定値に設置した状態で、試料（ロールモールド１１）の複数のグローバルアライメント１４の拡大画像を取得し、これらグローバルアライメント１４の位置をもとに設計データ（ＣＡＤデータ）と比較し、試料（ロールモールド１１）の座標系との補正を行い、設計データ（ＣＡＤデータ）との対応付けを行う（両座標系の校正を行う）。以降は、設計データ（ＣＡＤデータ）をもとに試料（ロールモールド１１）の任意の場所に移動し、対応する拡大画像を取得することが可能となる。
【００６９】
Ｓ６は、試料の傾き・高さ・回転を算出する。これは、試料（ロールモールド１１）の傾き、高さ、回転をそれぞれ算出する（図４を用いて後述する）。
【００７０】
Ｓ７は、試料の傾き・高さ・回転を調整する。これは、Ｓ６（図４）で算出した試料の傾き、高さ、回転が規定値となるように図１、図２の調整機構（傾き・高さ・回転調整機構）３，１６を制御して試料（ロールモールド１１）の傾き、高さ、回転を規定値に調整する。
【００７１】
以上によって、試料（ロールモールド１１）をセットし、プリアライメント、座標系の補正（校正）、試料（ロールモールド１１）の傾き、高さ、回転を調整機構３，１６で調整し、設計データ（ＣＡＤデータ）上で指定された場所の拡大画像を取得する準備が完了したこととなる。
【００７２】
次に、Ｓ８は、指定座標に試料を移動する。これは、設計データ（ＣＡＤデータ）上で指定された座標に対応する場所に試料用のテーブル１５、ロールステージ１２を駆動して移動する。
【００７３】
Ｓ９は、Ａｕｔｏ  Ｆｏｃｕｓ（オートフォーカス）する。
【００７４】
Ｓ１０は、画像を取得する。これらＳ９，Ｓ１０は、Ｓ８で指定された座標に試料（ロールモールド１１）を移動させた状態で、電子ビーム６を照射しつつ平面走査し、そのときに放出された２次電子、反射電子、Ｘ線のいずれかを検出して拡大画像を取得し、この際、対物レンズの電流を微小に変化させたときの拡大画像を生成してジャストフォーカスの点を見つけて当該ジャストフォーカスのときの拡大画像を取得する。
【００７５】
Ｓ１１は、測長する。これは、Ｓ１０で取得した拡大画像をもとに指定された部分（パターン）の測長（例えばパターンの幅、間隔などの測長）を行う。
【００７６】
Ｓ１２は、検査・評価する。これは、Ｓ１１で測長した値や画像をもとに検査・評価（許容値内で検査合格、総合評価が合格など）する。
【００７７】
Ｓ１３は、終わりか判別する。ＹＥＳの場合には、終了する。ＮＯの場合には、Ｓ８以降を繰り返す。
【００７８】
以上によって、真空隔壁２と試料（ロールモールド１１）との間の傾き、高さ、回転を測定し、調整機構３．１６で規定値に設定、グローバルアライメントで座標系を補正した後、設計データ（ＣＡＤデータ）をもとに指定座標に試料（ロールモールド１１）を移動して拡大画像を取得して測長し、検査・評価を自動的に行うことが可能となる。この際、試料（ロールモールド１１）が気体中かつ鏡筒１と非接触で配置されているため、回転可能かつ任意の場所に移動し、その場所の拡大画像を極めて容易に取得することが可能となる。
【００７９】
次に、図４のフローチャートの順番に従い、図１、図２の試料（ロールモールド１１）の傾き、高さ、回転の測定および調整について詳細に説明する。
【００８０】
図４は、本発明の傾き、高さ、回転の測定および調整のフローチャートを示す。
【００８１】
図４において、Ｓ２１は、原点、副原点のＸ，θ，Ｚを検出、測定する。これは、既述した図１、図２のロールモールド１１について、図８に示すように、予め当該ロールモールド１１の外周面に設けた、例えば左側に設けたＰ原点（Ｘ０、θ０、Ｚ０）および右側に設けたＱ副原点（Ｘ１、θ１、Ｚ１）を含む拡大画像を取得して当該原点、副原点のマークを検出し、その座標（Ｘ，θ、Ｚ）を精密測定する（具体的に言えば、図示外のレーザ干渉計をもとに設計データ（ＣＡＤデータ）上の原点、副原点の位置にそれぞれ移動してそのマーク（グローバルアライメントマーク）の拡大画像を取得し、各マークの座標位置をそれぞれ精密測定する）。ここで、Ｘ、θ、Ｚは、下記である。
【００８２】
・Ｘ：ロールモールド１１の軸方向の距離（Ｐ原点を原点としたときの軸方向の距離（レーザ干渉計で測定）
・θ：ロールモールド１１の回転方向の回転角度（Ｐ原点を０度としたときの回転角度（精密回転エンコーダで回転角度を測定）
・Ｚ：ロールモールド１１の原点、副原点のマークに図示外の対物レンズでジャストフォーカスしたときのそれぞれの高さ（対物レンズのジャストフォーカス電流と高さとの関係を予め求めてグラフにしておき、ジャストフォーカス時の電流から高さＺを算出する）。尚、Ｚ軸方向の距離を測定する近接センサー（あるいは静電容量センサーやレーザ干渉計など）を配置し、高さを測定してもよい。
【００８３】
Ｓ２２は、回転のグローバルアライメントを検出、測定する。これは、Ｓ２１と同様に、図８のロールモールド１１の外周面に配置した、例えば左側のサーボトラック中の回転のグローバルアライメントのマークの拡大画像を順次取得し、各回転のグローバルアライメントのマークの回転角度とＸ方向のずれ量Δｄを図９に示すように測定し、主軸の傾きを測定する。
【００８４】
Ｓ２３は、主軸の傾きを調整する。これは、Ｓ２２で測定した主軸の傾きが０となるように、図９に示すように調整、例えば図９の斜線の丸の斜め方向の回転のグローバルアライメントの列の拡大画像と、黒丸の回転のグローバルアライメントの列の拡大画像との差Δｄ１、Δｄ２・・・が０（ゼロ）となるように、既述した図１、図２の傾き・高さ・回転調整機構３あるいは１６のいずれか一方あるいは両者で調整する。
【００８５】
Ｓ２４は、主軸の高さを調整する。これは、ロールモールド１１の主軸（回転軸）と、鏡筒１の真空隔膜２との間の距離である高さＺ（ワークディスタンスＷＤ）を、規定値の範囲内になるように、既述した図１、図２の傾き・高さ・回転調整機構３あるいは１６のいずれか一方あるいは両者で調整する。
【００８６】
Ｓ２５は、主軸の回転を補正する。これは、図８のロールモールド１１の主軸の回転方向を調整、例えば測定されたグローバルアライメントのＰ原点の座標（θ０、Ｘ２０），Ｑ副原点（θ０，Ｘ２１）のときに、原点のＸ方向の座標Ｘ２０＝０（原点は０と定義）と、副原点のＸ方向の座標Ｘ２１との差（Ｘ２０−Ｘ２１＝０−Ｘ２１）がゼロとなるように、既述した図１、図２の傾き・高さ・回転調整機構３あるいは１６のいずれか一方あるいは両者で調整する。
【００８７】
Ｓ２６は、終わりか判別する。これは、主軸の傾き、高さ、回転の調整が全て規定値内に調整でき、終了したか判別する。ＹＥＳの場合には主軸の傾き、高さ、回転の調整が規定値内への調整が全て終わったので終了する。一方、いずれかの調整が終了できなかった場合には、Ｓ２１以降を繰り返して調整を更に行う。
【００８８】
以上によって、鏡筒１（光軸）の真空隔壁２（あるいは鏡筒１の突出した部分）に対するロールモールド１１（主軸）の傾き、高さ、回転を規定値に自動調整することが可能となる。これにより、気体中に配置したロールモールド１１上の任意の場所を、真空隔壁２の光軸方向に放出されて平面走査される電子ビームの位置に高速移動しても、鏡筒１の光軸とロールモールド１１の主軸とが直交した状態に常に保持され、かつ真空隔壁２とロールモールド１１との間の距離（高さＺ）が常に一定に保たれ、気体中に配置したロールモールド１１の外周面上の任意場所の拡大画像を高速に取得し、測長することが可能となる。
【００８９】
図５は、本発明の説明図（その１）を示す。
【００９０】
図５の（ａ）は図１、図２の傾き・高さ・回転調整機構を上側（鏡筒側）に設けた例を示し、図５の（ｂ）は図１、図２の傾き・高さ・回転調整機構を下側（ロールモールド１１の側）に設けた例を示す。
【００９１】
図５の（ａ−１）は正面模式図を示し、図５の（Ａ−２）は上面模式図を示す。
【００９２】
図５の（ａ−１），（ａ−２）において、傾き・高さ・回転調整機構３は、鏡筒１の下部に設けたものであって、真空隔壁２を保持するものであり、内部は真空排気され、外部は気体中（大気圧、必要に応じて減圧）に保持されるものである。図示の傾き・高さ・回転調整機構３を、この例では、円周状の３箇所に設け、当該３箇所の傾き・高さ・回転調整機構３により、真空隔壁２の部分と、図示外のロールモールド１１との間の傾き、高さ（距離）を調整（回転は、この例では図５の（ｂ）の下側で調整）するものであり、例えばピエゾ素子（電圧を印加すると収縮する素子）を用いたものである。ここで、
・両者の間の傾きの調整は、３つのいずれかを収縮して所望の方向に傾けるように調整する。
【００９３】
・両者の間の距離（高さ）の調整は、３つの全てに同じに収縮させて所望（規定）の高さに調整する。
【００９４】
・両者の間の回転する調整は、この例では、後述する図５の（ｂ）の下側のロールモールド１１で行う。
【００９５】
図５の（ｂ）はロールモールド１１の上面模式図を示す。
【００９６】
図５の（ｂ）において、傾き・高さ・回転調整機構（回転）１６は、ロールモールド１１の回転を調整するものであって、ロールモールド１１を回転させる軸（主軸１３）を鏡筒１の光軸に直角方向の面内で当該光軸を中心に回転させて規定値に調整するものである。上述した傾き・高さ・回転調整機構３と同様に、ピエゾ素子などで作成したものである。
【００９７】
傾き・高さ・回転調整機構（傾き・高さ）１６’は、上述した図５の（ａ）の傾き・高さ・回転調整機構（傾き・高さ）３と同じ傾き、高さを調整するものであって、いずれか一方あるいは両者で傾き、高さを調整するものである。この傾き・高さ・回転調整機構（傾き・高さ）１６’は、上述したように、この例では、円周状の３箇所に設け、当該３箇所の傾き・高さ・回転調整機構１６’により、真空隔壁２の部分に対して、ロールモールド１１の傾き、高さ（距離）を調整（回転は、この例では図５の（ｂ）の傾き・高さ・回転調整機構（回転）１６で調整）するものであり、例えばピエゾ素子（電圧を印加すると収縮する素子）を用いたものである。
【００９８】
図６は、本発明の説明図（その２）を示す。
【００９９】
図６の（ａ）は既述した図５の（ａ）の傾き・高さ・回転調整機構（傾き・高さ）３で傾き・高さを調整する様子を模式的にす。図示のように、鏡筒１の光軸を、図５の（ａ）の傾き・高さ・回転調整機構（傾き・高さ）３で図示のように、ロールモールド１１の中心を中心に規定値に傾ける調整を行う。
【０１００】
図６の（ｂ）は既述した図５の（ｂ）の傾き・高さ・回転調整機構（回転）１６で回転を調整する様子を模式的にす。図示のように、ロールモールド１１の主軸を、図５の（ｂ）の傾き・高さ・回転調整機構（傾き・高さ）１６で図示のように、当該ロールモールド１１の中心を中心に規定値に回転させる調整を行う。
【０１０１】
以上の図６の（ａ）で鏡筒１（光軸）の真空隔壁２の傾き、高さを調整、および図６の（ｂ）でロールモールド１１の主軸の回転を調整することが可能となる。
【０１０２】
図７は、本発明の説明図（その３）を示す。図７は、真空隔壁２のロールモールド１１に面した部分の中心に電子ビームが通過する穴を設けた検出器５を設けた例を示す。
【０１０３】
図７において、検出器５は、両面に保護膜を設けた検出器（例えば半導体検出器、チャネルプレートなどの電子、Ｘ線検出器）である。保護膜は、ここでは、例えばベリリウム、カーボン、ＳｉＮ膜などの薄膜（数ｎｍから百数十ｎｍであって、例えば２０ｎｍ）であって、細く絞った電子ビームをロールモールド１１上の平面走査したときに放出された２次電子、反射電子、Ｘ線などを検出・増幅するものである。保護膜を検出器５の両面に設けたことにより、細く絞った電子ビームをロールモールド１１に照射しつつ平面走査したときに放出された２次電子、反射電子、Ｘ線などから直接に照射されて汚染が生じたり、ダメージを受けたりすることを防止した上で、当該保護膜を通過した電子、および更に、保護膜を電子で照射したことで内部に向けて放出された２次電子について、検出器５で検出・増幅することにより良好な感度を得ると共に劣化を予防することが可能となる。
【０１０４】
図８は、本発明の説明図（その４）を示す。図８は、ロールモールド１１のグローバルアライメントのマークの例を模式的に示す。
【０１０５】
図８において、サーボトラックは、ロールモールド１１の左側に設けたサーボトラックであって、ここでは、当該サーボトラック中にグローバルアライメントを設けたものである。サーボトラック中に、図示のＰ原点（Ｘ０，θ０、Ｚ０）、および回転角度を表すマークが図示のように設けられている。これらサーボトラック中のＰ原点（Ｘ０，θ０、Ｚ０）およびこれに続くパターンの座標を含む拡大画像を取得し、これらの座標を精密測定する。ここで、Ｘは既述したようにロールモールドのＸ方向（主軸方法）の距離、θはロールモールドの回転角度、Ｚはロールモールド１１と鏡筒１の真空隔壁２との間の距離（高さ）である。
【０１０６】
同様に、ロールモールド１１の右側にＱ副原点（Ｘ１，θ１、Ｚ１）の座標を測定する。
【０１０７】
以上のＰ原点（Ｘ０，θ０、Ｚ０）とこれに続く複数のマークの座標（Ｘｉ，θｉ、Ｚｉ）、Ｑ副原点（Ｘ１，θ１、Ｚ１）の座標をそれぞれ測定し、設計データ（ＣＡＤデータ）と照合して両者の座標系を関連づけると共に、鏡筒１（光軸）の真空隔壁２とロールモールド１１（主軸）との傾き、高さ、回転をそれぞれ規定値範囲内に自動調整することにより、鏡筒１の真空隔壁２から細く絞った電子ビームを気体中に配置したロールモールド１１上に照射しつつ走査（回転に同期して走査あるいは帯状に平面走査など）し、そのときに放出された２次電子、反射電子、Ｘ線を検出して拡大画像を生成することが可能となる。この際、試料である気体中に配置されたロールモールド１１を任意の場所に高速に移動させてその拡大画像を順次取得し、測長などすることが可能となる。
【０１０８】
図９は、本発明の説明図（その５）を示す。図９は、ロールモールド１１の主軸の回転を規定値に調整する様子を説明するための模式図を示す。ロールモールド１１の左側のサーボトラック中のグローバルアライメントであるＰ原点（Ｘ０，θ０、Ｚ０）とこれに続くパターンの座標（Ｘｉ，θｉ，Ｚｉ）をそれぞれ測定し、これらの回転方向が図示の点線のように斜めに傾斜（反時計方向に回転）している場合には、垂直となるようにロールモールド１１の主軸を調整（図示では時計方向に主軸を回転させて垂直となるように調整）する。
【０１０９】
以上のように、ロールモールド１１の回転方向に設けられたサーバトラック中のグローバルアライメントの列の方向について、当該ロールモールド１１の主軸と直交する方向に調整してロールモールド１１の回転調整を行うことが可能となる。
【０１１０】
図１０は、本発明のシュミレーションの結果例を示す。図１０の横軸はＷＤ（ワーキングディスタンス、高さＺ）を表し、縦軸は分解能を表す。例えば電子ビームの加速電圧３０ＫＶ、真空隔壁２がカーボン膜５０ｎｍ、ＷＤ（ワーキングディスタンス）５０μｍで分解能は１．７μｍ〜（空気）、０．０４μｍ〜（Ｈｅ）と予想される。尚、ＷＤを更に小さくしたり、気体（空気、Ｈｅ）を減圧（例えば１／１０ないし１／１００に減圧）すれば、電子（２次電子、反射電子）の減衰などを低減して分解能を高めることが可能となる。
【０１１１】
次に、気体中に配置した大きな試料３７に電子ビームを照射しつつ平面走査し、そのときに放出された２次電子などを検出して拡大画像を生成する実施例について、以下図１１から図１８を用いて詳細に説明する。
【０１１２】
図１１は、本発明の他の構成図を示す。図１１は、設置面３５に固定したステージ３６上に大きなサイズの試料３７を載置し、当該試料３７の拡大画像を生成する他の構成例を示す。
【０１１３】
図１１において、ＳＥＭ鏡筒３１は、図１、図２の鏡筒１と同じであって、電子ビームを発生して集束レンズ、対物レンズで細くして薄膜の隔壁３２を通過させ、試料３７の表面に照射しつつ平面走査し、試料３７から放出された２次電子、反射電子、Ｘ線などを隔壁３２を逆方向に走行させて当該ＳＥＭ鏡筒３１内に配置した図示外の検出器（２次電子検出器、反射電子検出器、Ｘ線検出器など）で検出し、拡大画像を生成するためのものである。
【０１１４】
隔壁３２は、図１、図２の真空隔壁２と同じであって、電子ビームを通過させて気体中（例えば大気圧）に配置した試料３７に照射しつつ平面走査し、放出（反射）された２次電子、反射電子、Ｘ線などを逆方向に通過させ、ＳＥＭ鏡筒３１内の真空中に配置した検出器で検出させるためのものである。
【０１１５】
設置面（支持台）３５は、試料３７を固定したり、ＳＥＭ鏡筒３１と隔壁３２とを保持する支柱３５−１を、固定ネジ３５−２などで固定したりする設置面（支持台）である。本実施例では、設置面３５上にステージ３６、その上に試料３７を固定している。また、設置面３５の別の場所で当該設置面３５の上に支柱３５−１を介してＳＥＭ鏡筒３１と隔壁３２とを一体に固定したものである。この図１１では、試料３７と設置面３５との間にあるステージ３６により電子ビームの中心軸に対して試料３７の観察する場所の中心を移動させるようにしている。小さな試料３７では、図１１の試料３７自身をステージ３６で移動させた方が便利である。しかし、大きな試料、例えばＬＣＤ基板などのように１ｍものサイズになると、ステージ３６を移動させるのでは限界があり、ＳＥＭ鏡筒３１と隔壁３２とを一体にして、移動させる方が望ましい（図１２から図１８を用いて後述する）。
【０１１６】
支柱（支持用の脚）３５−１は、ＳＥＭ鏡筒３１と隔壁３２とを一体に保持するものであって、ここでは、３本、あるいは４本、あるいはそれ以上の脚（イメージ的にはテーブルなどの４本の脚と同じ）で設置面３５に固定ネジ３５−２などで固定するものである。以上のように、設置面３５に対してある場所ではステージ３６を介して試料３７を固定し、設置面３５の他の場所では支柱３５−１を介してＳＥＭ鏡筒３１と隔壁３２とを一体にして固定し、いわば両者は並列的に設置面３５に固定しているため、構造的な自由度が非常に高い。
【０１１７】
ステージ３６は、設置面３５に固定し、その上に試料３７を載置してＸＹＺ方向に移動させるものであって、ここでは、Ｘ方向に移動するＸステージ３６−１、Ｙ方向に移動するＹステージ３６−２、Ｚ方向に移動するＺステージ３６−３から構成されるものである。
【０１１８】
試料３７は、拡大画像を生成する対象の試料であって、ウエハ、ＬＣＤ基板、ロールモールドなどの試料である。
【０１１９】
以上のように構成することにより、設置面（支持台）３５上の気体中に配置したステージ３６に試料３７を載置し、設置面３５の別の場所上に支柱（３本以上の脚）３５−１で固定されたＳＥＭ鏡筒３１と隔壁３２とから細く絞った電子ビームを該隔壁３２を通過させて放出し、気体中に配置した試料３７の上を面走査して放出された２次電子、反射電子、Ｘ線などを逆方向に隔壁３２を通過させて真空内部に配置した検出器（２次電子、反射電子、Ｘ線などの検出器）で検出し、拡大画像を生成することが可能となる。
【０１２０】
図１２は、本発明の他の構成図（その２）を示す。図１２は、隔壁３２の先端が、摺動面３４の下側（試料３７に近い側）にある場合の例を示す。この場合には、隔壁３２の先端が、ＳＥＭ鏡筒３１と隔壁３２とを一体にしてＸＹ方向に移動させる面（「摺動面」という）よりも下側であるために、試料３７に対して電子ビームの中心を距離Ｌだけ左右に移動させる場合、図示の距離Ｌだけ当該隔壁３２の両側に確保しておかないと移動できないので、当該距離Ｌのデッドスペースが両側にそれぞれ発生し、支持台３５の内側のサイズ（内径）が距離２Ｌだけおおきくなってしまうので、大きなサイズの試料３７の場合には特に問題となる。また、該隔壁３２の先端が、摺動面３４の下側の場合には、隔壁３２の先端を、試料３７の表面に近接でき、いわゆるＷＤ（ワーキングディスタンス）を小さくし、分解能を高めることができる有利な点がある。
【０１２１】
図１２において、上板３３は、ＳＥＭ鏡筒３１を保持すると共に、支持台３５の両側の支柱部分の摺動面３４で摺動し、Ｘ方向、Ｙ方向にそれぞれ移動させるためのものである。摺動面３４は、例えば公知のレールと平面、あるいは３箇所に配置したボールと平面であって、Ｙ方向およびＹ方向の駆動機構によりＸＹ方向に移動できればよい。
【０１２２】
支持台３５は、図１２では、支持台３５の中央は平面で両側に上向のコの字型に支柱部分を形成し、該支柱部分に摺動面３４を設けたものである。
【０１２３】
試料台３６は、試料３７を載置するものである。
【０１２４】
試料３７は、既述した試料である。
【０１２５】
図１３は、本発明の他の実施例構成図（その１）を示す。図１３は、隔壁３２の先端が摺動面３４の下側（試料３７に近い側）に配置した例を示す。この場合には、図１２を用いて説明したように、距離Ｌを隔壁３２の両側に確保する必要があり、デッドスペースが発生する欠点がある。一方、隔壁３２の先端を試料３７に近づけ、ＷＤを小さくして高分解能にできる利点がある。
【０１２６】
図１３において、上板３３は、図１２の上板３３と同一である。
【０１２７】
支持台３６は、本例では、平板の支持台の例を示す。
【０１２８】
支柱３５−１は、一方を支持台３５に固定し、他方を摺動面３４とした例を示し、例えば４本の脚からなる支柱３５−１を設けて当該支柱３５−１の上部と、上板３３との間で摺動面３４（公知のレールと平面、あるいはボールと平面などからなる摺動面）を形成し、Ｘ方向、Ｙ方向に図示外の駆動機構により移動可能にしたものである。
【０１２９】
図１４は、本発明の他の実施例構成図（その２）を示す。図１４は、隔壁３２の先端が摺動面３４と同一あるいは上側（試料３７から離れた側）に配置した例を示す。図１４は、同一の例を示す。この場合には、図１３のように距離Ｌを両側に確保する必要はなく、大きなサイズの試料３７に向く利点がある。一方、隔壁３２の先端を試料３７に近づけることができず、ＷＤが大きくなりがちで、高分解能が得難い欠点がある。
【０１３０】
図１５は、本発明の他の実施例構成図（その３）を示す。図１５は、極めて大きなサイズの試料３７の場合であって、ＳＥＭ鏡筒３１と隔壁３２とを一体にして梁状部などからなる移動機構（Ｘ）でＸ方向に移動させ、Ｙ方向に当該移動機構（Ｘ）５１全体を移動機構（Ｙ）５１で移動させたり、あるいは試料３７を移動させたりする例を示す。Ｙ方向にはレールを設けて該レールの上を移動機構（Ｙ）５１により移動させればよく、極めて大きなサイズの大気中に存在する試料３７の全部分の拡大画像を生成できる。試料３７をＹ方向に移動させる場合には、Ｙ方向の移動距離には制限はない。
【０１３１】
図１６は、本発明の他の実施例構成図（その４）を示す。図１６の（ａ）は正面図を示し、図１６の（ｂ）は側面図を示す。図１６は、設置面３５−３に対してＸ移動はＸステージ３６−１で試料３７を移動させ、Ｙ方向は試料３７を移動させる例を示す。
【０１３２】
図１６において、梁状部５２は、門型であって、設置面３５−３に固定するものであり、当該梁状部にＳＥＭ鏡筒３１と隔壁３２とを一体に固定するものである。梁状部５２は、図１６の（ｂ）の側面図に示すように、板状のものである。
【０１３３】
以上の構成により、コの字型の脚で設置面３５−３にＳＥＭ鏡筒３１を固定し、大気中に配置した長尺の試料３７の拡大画像を容易に生成できる。
【０１３４】
図１７は、本発明の他の実施例構成図（その５）を示す。図１７の（ａ）は正面図を示し、図１７の（ｂ）は側面図を示す。図１７は、設置面３５−３に対してＸ移動はＸステージ３６−１で試料３７を移動させ、Ｙ方向は試料３７を移動させる例を示す。
【０１３５】
図１７において、梁状部５２は、門型であって、設置面３５−３に固定するものであり、当該梁状部にＳＥＭ鏡筒３１と隔壁３２とを一体に固定するものである。梁状部５２は、図１７の（ｂ）の側面図に示すように、板状の内部をくりぬいたコの字型であって、いわば４本の脚で設置面３５−３とＳＥＭ鏡筒３１とを固定し、試料３７がその４本の脚の間を出入りする構造にしたものである。
【０１３６】
以上の構成により、４本などの脚で設置面３５−３に固定したＳＥＭ鏡筒３１により、大気中に配置した長尺の試料３７の拡大画像を容易に生成できる。
【０１３７】
図１８は、本発明の他の実施例構成図（その６）を示す。図１８の（ａ）は正面図を示し、図１８の（ｂ）は上面図を示し、図１８の（ｃ）は側面図を示す。図１８は、設置面３５−３に対してＸ移動はコの字型の梁状部５２に搭載したＳＥＭ鏡筒３１をＸ方向に移動させ、Ｙ方向は試料３７を移動させる例を示す。
【０１３８】
図１８において、梁状部５２は、門型であって、設置面３５−３に固定するものであり、当該梁状部５２の上面にＳＥＭ鏡筒３１と隔壁３２とを一体にしてＸ方向に移動可能に設けたものである。梁状部５２は、図１８の（ｂ）の上面図に示すように、上部にＸ方向に移動可能な細長い孔を設けて、ＳＥＭ鏡筒３１の先端の小径部分が当該孔を貫通して試料３７の上方の所定位置に設置できるようにすると共にＳＥＭ鏡筒３１の大径部分が当該孔の周囲の梁状部５２の上面で保持できるようにし、当該孔をガイドにしてＳＥＭ鏡筒３１をＸ方向に図示外の移動機構により移動可能にしたものである。また、図１８の（ｃ）の側面図に示すように、梁状部５２の側面の脚となる部分（板状の部分）の内部をくりぬいて脚にし、いわば４本の脚で設置面３５−３とＳＥＭ鏡筒３１とを固定し、試料３７がその４本の脚の間を出入り（Ｙ方向の移動）する構造にしたものである。
【０１３９】
以上の構成により、４本などの脚で設置面３５−３に固定した梁状部５２の上面でＳＥＭ鏡筒３１をＸ方向に移動させることにより、大気中に配置した長尺の試料３７の拡大画像を容易に生成できる。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】本発明の１実施例構造図である。
【図２】本発明の他の実施例構造図である。
【図３】本発明の動作説明フローチャートである。
【図４】本発明の傾き・高さ・回転の測定および調整のフローチャートである。
【図５】本発明の説明図（その１）である。
【図６】本発明の説明図（その２）である。
【図７】本発明の説明図（その３）である。
【図８】本発明の説明図（その４）である。
【図９】本発明の説明図（その５）である。
【図１０】本発明のシュミレーションの結果例である。
【図１１】本発明の他の構成図である。
【図１２】本発明の他の構成図（その２）である。
【図１３】本発明の他の実施例構成図（その１）である。
【図１４】本発明の他の実施例構成図（その２）である。
【図１５】本発明の他の実施例構成図（その３）である。
【図１６】本発明の他の実施例構成図（その４）である。
【図１７】本発明の他の実施例構成図（その５）である。
【図１８】本発明の他の実施例構成図（その６）である。
【符号の説明】
【０１４１】
１：鏡筒
２：真空隔壁
３、１６，１６’：傾き・高さ・回転調整機構
４：ＭＣＰ
５：検出器
６：電子ビーム
７：支柱
８：保持板
１１：ロールモールド
１２：ロールステージ
１３：主軸
１５：試料用のステージ
２１：試料室
４１：パソコン
４２：鏡筒制御手段
４３：調整制御手段
４４：移動制御手段
４５：画像取得手段
７１：真空隔壁ユニット
７２：検出器室
３１：ＳＥＭ鏡筒
３２：隔壁
３３：上板
３４：摺動面
３５、３５−３：設置面（支持台）
３５−１：支柱（支持用の脚）
３５−２：固定ネジ
３６：ステージ（試料台）
３６−１：Ｘステージ
３６−２：Ｙステージ
３６−３：Ｚステージ
３７：試料
５１：移動機構（Ｘ）、移動機構（Ｙ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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