(57)【要約】  【課題】  試料チャンバを大気開放することなく、低真空二次電子検出とそのほかの例えば反射電子検出等との切り換えを簡便な操作で以て行うことができる走査電子顕微鏡を提供する。  【解決手段】  試料チャンバ２０の開口部２１に挿通されたロッド２４の端部に低真空二次電子検出用のリング状電極１６を取り付け、試料チャンバ２０の外側でロッド２４の押し入れ・引き出し操作を行うことで、対物レンズ１３の下方に固定した反射電子検出器２３と試料１５との間の空間に電極１６を進出・退避自在とする。これにより、試料チャンバ２０の外側での簡単な操作で以て低真空二次電子検出モードとそれ以外の検出モードとを切り換えることができ、しかもそれぞれの観察で高感度な検出が可能となる。【選択図】  図２
2006313651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略密閉可能な試料室内で試料に粒子線を照射することにより該試料から放出された二次電子や反射電子を検出し、その検出信号に基づいて試料像や試料組成に関する情報を取得する粒子線顕微鏡において、
試料の粒子線照射位置の直上又は斜め上方に配置された、該試料から放出される二次電子及び／又は反射電子を検出するための第１の検出手段と、
前記試料室内を低真空にした状態で試料から放出される二次電子を検出するための第２の検出手段の構成要素である電極と、
前記試料室の外部からの操作に応じて、前記試料の粒子線照射位置の上方となる位置と前記第１の検出手段による検出の妨げとならない位置との間で、前記電極を移動させる移動手段と、
を備えることを特徴とする粒子線顕微鏡。
【請求項２】
前記第１の検出手段は、前記試料室内を高真空にした状態で試料から放出される二次電子、又は低真空から高真空までの範囲において試料から放出される反射電子を検出するための検出器であることを特徴とする請求項１に記載の粒子線顕微鏡。
【請求項３】
前記粒子線は電子線であり、試料上で該電子線の照射位置を走査することで該試料の２次元画像を作成する走査電子顕微鏡であることを特徴とする請求項１又は２に記載の粒子線顕微鏡。
【請求項４】
前記移動手段は、
前記試料室の外部に位置する回動操作部と、
該回動操作部の回動操作に伴う回転駆動力を前記試料室内に伝達する軸棒と、
前記試料室内にあって前記軸棒の回転運動を直線運動に変換する駆動力変換部と、
前記軸棒を回動可能としつつ該軸棒の周面と接触して該軸棒周囲における前記試料室内外を連通する空隙を閉塞するシール部と、
を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の粒子線顕微鏡。
【請求項５】
外気と遮断された真空室内で試料に対する分析を行う真空分析装置にあって、該分析に必要な部材を所定の第１位置とそこから離れた第２位置との間で移動させるための部材移動機構において、
前記真空室の外部に位置する回動操作部と、
該回動操作部の回動操作に伴う回転駆動力を前記真空室内に伝達する軸棒と、
前記真空室内にあって前記軸棒の回転運動を直線運動に変換する駆動力変換部と、
前記軸棒を回動可能としつつ該軸棒の周面と接触して該軸棒周囲における前記真空室内外を連通する空隙を閉塞するシール部と、
を備え、前記駆動力変換部による直線運動で以て前記部材を第１位置と第２位置との間で移動させることを特徴とする真空分析装置用部材移動機構。
【請求項６】
前記駆動力変換部は平行リンク機構を含むことを特徴とする請求項５に記載の真空分析装置用部材移動機構。
【請求項７】
前記駆動力変換部は、２組の平行リンクを含む平行リンク機構と、その各組の１本ずつのリンクの端部を接続する歯車機構と、を含むことを特徴とする請求項６に記載の真空分析装置用部材移動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ＝Scanning Electron Microscope）や電子線マイクロアナライザなど、電子線、イオンビーム、中性子線等の粒子線を試料に照射して試料の分析や観察を行う粒子線顕微鏡、及び、そうした粒子線顕微鏡など、真空室内で試料の分析を行う真空分析装置において該真空室内で分析に必要な各種部材を移動するための部材移動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な走査電子顕微鏡では、微小径に集束させた電子線を試料に照射し、試料上の所定の範囲内でその電子線の照射位置を走査する。そして、電子線の照射位置から発生した二次電子や反射電子を検出して、その検出信号に基づいて上記走査に対応した試料表面の画像を作成してモニタの画面上に表示する。
【０００３】
こうした走査電子顕微鏡による観察方法として、低真空条件下（１〜２５００Ｐａ程度の真空度）において試料に電子線を照射し、試料から放出された二次電子が試料表面周囲の残留ガス分子と衝突することで多数発生した正イオンや電子を検出する、という方法が知られている。図６は、特許文献１、２等に開示されている従来の低真空走査電子顕微鏡の検出部を中心とする概略構成図である。
【０００４】
電子銃１０から放出された電子線１１は偏向コイル１２を介し、対物レンズ１３によって集束されて試料ステージ１４上に載置された試料１５の表面に照射される。対物レンズ１３の下部にはリング状の電極１６が配置されており、この電極１６には直流電圧源１７により所定の正電圧が印加される。電子線１１の照射によって試料１５からは二次電子や反射電子が放出されるが、これら電子は電極１６と試料ステージ１４との間の電位差により形成される電場によって電極１６の方向に誘引される。
【０００５】
低真空条件下では試料１５の周囲に多数の残留ガス分子５０が存在するため、誘引された電子はこの残留ガス分子５０と衝突して電子雪崩現象を生じさせ、これによって多数の電子や正イオンを生起させる。正イオンは上記電場の作用により試料１５の方向に向かって進み、試料１５に接触して吸収される。これにより、試料１５及び試料ステージ１４には先に試料１５から発生した二次電子の量にほぼ比例する吸収電流が流れる。この吸収電流を電流測定部１８で検出し、その検出信号を画像処理部１９へと送る。偏向コイル１２により電子線を２次元的に曲げることで試料１５上で電子線の照射位置を走査し、画像処理部１９はその走査に応じた検出信号に基づいて試料１５に関する２次元画像を作成する。
【０００６】
なお、電子雪崩現象で発生した電子は電極１６に引っ張られて電極１６に接触して吸収されるから、電極１６にはこの電子に起因する電流が流れる。この電流も先に試料１５から発生した二次電子の量にほぼ比例するものとなるから、この電流を検出してその検出信号に基づき試料１５に関する２次元画像を作成することもできる。
【０００７】
ところで、走査電子顕微鏡では、上記のような低真空条件下での二次電子検出（本明細書中では「低真空二次電子検出」という）により試料画像を作成するほかに、反射電子を検出して試料組成を反映した画像を作成する場合もある。また、低真空条件下でない通常の高真空条件下（一般的には１×１０-2Ｐａよりも良好な真空度）での二次電子検出を行う場合もある。通常、二次電子や反射電子は試料の表面にほぼ垂直な方向で最もその量が多く、その方向から離れるほど量が少なくなる。したがって、反射電子検出時にその検出感度を高めるには、検出器を試料の真上、図６で言えば電子線１１の入射軸にできるだけ近い位置に配置することが好ましい。一方、上述のように低真空二次電子検出を行う場合に、電極１６を配置する位置も試料１５の真上、つまり電子線１１の入射軸にできるだけ近い位置に配置することが好ましい。
【０００８】
そのため、低真空二次電子検出のために電極１６を上記構成のように設置すると、反射電子検出時に電極１６が妨げとなって検出器に到達する電子の量が少なくなり、画像の精度（Ｓ／Ｎ比など）が低下する一因となる。逆に反射電子の検出を優先すると、低真空二次電子検出のための電極１６を上記構成のように設置することができず、低真空二次電子検出時の画像の精度が低下する一因となる。
【０００９】
また、高真空条件下での二次電子検出の場合には、通常、試料の斜め上方にシンチレータを備えた二次電子検出器を配置するが、上記電極１６が試料１５の上方に存在するとその影響で、シンチレータに印加した高電圧により形成される電場が試料上方の空間内に入りにくくなる。その結果、試料１５から放出された二次電子を誘引する電場の電位勾配が低くなり、二次電子が二次電子検出器に到達しにくくなって検出感度が低下するという問題がある。
【００１０】
従来、低真空二次電子検出のために電極１６を着脱可能とし、必要に応じて対物レンズ１３の下方に電極１６を装着することで低真空二次電子検出を行えるようにした走査電子顕微鏡もある。しかしながら、こうした走査電子顕微鏡では、電極１６の着脱を行うためにいちいち試料チャンバを大気開放する必要があるため、分析作業が煩雑になり分析に要する時間も掛かるという問題がある。
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−１００３１６号公報（段落[０００９]及び図３）
【特許文献２】特開２００２−１３４０５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明はこのような課題を解決するために成されたものであり、その第１の目的とするところは、走査電子顕微鏡等の粒子線顕微鏡において、真空状態になっている試料チャンバを大気開放することなく、低真空二次電子検出とそのほかの例えば反射電子検出等との切り換えを簡便な操作で以て行うことができる粒子線顕微鏡を提供することである。
【００１３】
また、本発明の第２の目的とするところは、上記のような第１の目的を達成するために好適な部材移動機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記第１の目的を達成するために成された第１発明は、略密閉可能な試料室内で試料に粒子線を照射することにより該試料から放出された二次電子や反射電子を検出し、その検出信号に基づいて試料像や試料組成に関する情報を取得する粒子線顕微鏡において、
試料の粒子線照射位置の直上又は斜め上方に配置された、該試料から放出される二次電子及び／又は反射電子を検出するための第１の検出手段と、
前記試料室内を低真空にした状態で試料から放出される二次電子を検出するための第２の検出手段の構成要素である電極と、
前記試料室の外部からの操作に応じて、前記試料の粒子線照射位置の上方となる位置と前記第１の検出手段による検出の妨げとならない位置との間で、前記電極を移動させる移動手段と、
を備えることを特徴としている。
【００１５】
上記粒子線とは、電子線、イオンビーム等の荷電粒子線や中性子線などのことであるが、ここではＸ線などの電磁波線も粒子線に含むものとする。
【００１６】
また、上記第１の検出手段は、具体的には例えば、試料室内を高真空にした状態で試料から放出される二次電子、又は低真空から高真空までの範囲において試料から放出される反射電子を検出するための検出器であるものとすることができる。
【００１７】
また本発明に係る粒子線顕微鏡の具体的な一態様としては、前記粒子線が電子線であり、試料上で該電子線の照射位置を走査することで該試料の２次元画像を作成する走査電子顕微鏡であるものとすることができる。
【００１８】
また、上記第２の目的を達成するために成された第２発明は、外気と遮断された真空室内で試料に対する分析を行う真空分析装置にあって、該分析に必要な部材を所定の第１位置とそこから離れた第２位置との間で移動させるための部材移動機構において、
前記真空室の外部に位置する回動操作部と、
該回動操作部の回動操作に伴う回転駆動力を前記真空室内に伝達する軸棒と、
前記真空室内にあって前記軸棒の回転運動を直線運動に変換する駆動力変換部と、
前記軸棒を回動可能としつつ該軸棒の周面と接触して該軸棒周囲における前記真空室内外を連通する空隙を閉塞するシール部と、
を備え、前記駆動力変換部による直線運動で以て前記部材を第１位置と第２位置との間で移動させることを特徴としている。
【００１９】
ここで、真空分析装置としては例えば上記第１発明のような粒子線顕微鏡が典型的な例であるが、必ずしも粒子線を試料に照射することで試料を分析するものに限らない。また、ここで移動対象である部材とは、例えば検出器や該検出器の構成要素である一部材（例えば上記のような低真空二次電子検出用の電極など）とすることができるが、それに限るものでなく、例えば、検出器の構成要素以外の電極、プローブ、遮蔽板など、真空室内での分析に必要な部材であれば特に限定されない。
【発明の効果】
【００２０】
第１発明に係る粒子線顕微鏡において、試料室内を低真空状態にして二次電子検出を行う際には、作業者は試料室外部から所定操作を行い、上記移動手段により電極を試料の粒子線照射位置の上方となる位置まで移動させる。その状態で試料に粒子線を照射して試料から二次電子を放出させ、その二次電子を上記電極に印加した電圧により形成される電場で誘引して電子雪崩現象を生じさせて多数の電子と正イオンとを生起させる。この増倍された電子又は正イオンを第２の検出手段で検出し、その検出信号に基づいて例えば試料像に関する情報を取得する。なお、電子を検出する場合には上記電極に流れる吸収電流を測定すればよいし、正イオンを検出する場合には試料又は試料が載置された試料ステージに流れる吸収電流を測定すればよい。
【００２１】
他方、例えば反射電子検出を行う際には、作業者は試料室外部から所定操作を行い、上記移動手段により電極を第１の検出手段による検出の妨げとならない位置まで移動させる。このときの位置は、少なくとも試料の粒子線照射位置の直上に電極が存在しない位置であればよいが、好ましくは、試料の粒子線照射位置から第１の検出手段を見たときにその全てが見渡せる、つまり電極で隠れないような位置にするとよい。この状態で試料に粒子線を照射して試料から反射電子等を放出させ、そうした電子を試料の上方の第１の検出手段で検出する。
【００２２】
また、試料室内を高真空状態にして二次電子検出を行う場合にも、反射電子検出時と同様に移動手段により電極を試料上方から退避させることで、試料上方空間を広く空ける。これにより、二次電子を誘引するための電場が試料上方空間に入り易く、第１の検出手段による二次電子の検出の妨げとなりにくい。
【００２３】
このようにして第１発明に係る粒子線顕微鏡によれば、低真空二次電子検出時には試料の直上に低真空二次電子検出用の電極が配置されるので、効率良く低真空二次電子を検出することができ、高感度で分析を行うことができる。一方、低真空二次電子検出以外の分析時には、試料の直上から低真空二次電子検出用の電極が退避されるので、この電極に殆ど影響されることなく、試料から放出された二次電子や反射電子などを効率良く検出することができる。また、こうした切り換えを試料室の外部から行うことができるので、従来のように、いちいち試料室内を大気開放して電極を取り付け又は取り外すような面倒な作業が不要になり、分析作業の効率を向上させることができる。
【００２４】
第２発明に係る部材移動機構では、例えば上記第１発明に係る粒子線顕微鏡において低真空二次電子検出を行う際に、作業者は真空室外部から回動操作部を所定方向に回動操作する。すると、この回動操作に伴う回転駆動力は軸棒の回転により真空室の内部に伝達され、真空室内において駆動力変換部により直線運動に変換される。この直線運動によって部材、即ち低真空二次電子検出用電極は移動し、所定位置、即ち試料の粒子線照射位置の直上まで移動される。真空室の内外を接続する軸棒は回動可能である必要があり、そのために該軸棒の周囲には真空室内外を連通する空隙が形成されているが、その空隙は軸棒の周面に接触しているシール部材で閉塞されるので、真空室内の真空状態は維持される。
【００２５】
この発明に係る移動機構においては、シール部材の接触面に対し軸棒はその軸の周りに摺動するが、このような回動方向のシールでは直動方向のシールとは異なり真空室内外での軸棒の往復はないため、真空室内への大気の漏れ込みが起こりにくく、真空度の悪化を防止することができる。また大気中の微小なゴミ等をシール部に送り込むことがないので、それによるシール部のシール不良を防止でき、この点でも真空度の悪化を招くことがない。また、軸棒の摺動面は小さく、しかも常にシール部に接触している状態であるため、軸棒の摺動面やシール部に塗布されるグリースの切れが起こりにくく、グリースの追加塗布等のメンテナンス作業を大幅に軽減することができる。
【００２６】
さらにまた、この発明に係る移動機構によれば、真空室の外部で操作部は回動させればよいので、直動機構のように軸棒等を引き抜くための空間を必要とせず、真空室内においては部材は直動するので、軸を中心にした旋回軌道上で部材を移動させる場合に比べてその移動スペースをかなり小さくすることができる。したがって、真空分析装置の小形化に有利であり、第１発明に係る粒子線顕微鏡などに特に好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
［実施例１］
以下、本発明に係る粒子線顕微鏡の一実施例（実施例１）である走査電子顕微鏡について、図面を参照して説明する。図１は本実施例による走査電子顕微鏡の検出部を中心とする要部の概略構成図、図２はこの走査電子顕微鏡の動作モードを説明するための図である。図１及び図２では、既に説明した図６と同一の構成要素には同一符号を付して詳しい説明を省略する。
【００２８】
この走査電子顕微鏡では、対物レンズ１３の下部にリング状の反射電子検出器２３が本発明における第１の検出手段の１つとして取り付けられており、その中央の開口部を通して対物レンズ１３で集束された電子線１１が試料１５に向けて照射される。試料ステージ１４上に載置された試料１５の上方、つまり試料１５と反射電子検出器２３との間の空間には、本発明における移動手段に相当する絶縁性のロッド２４の端部に取り付けられたリング状の電極１６が、そのロッド２４の直線往復動に応じて挿入可能に設けられている。このロッド２４は、試料ステージ１４、試料１５、反射電子検出器２３等を密閉可能に内包する試料チャンバ２０に設けられた開口部２１に挿通されている。そして、この開口部２１の内壁周縁に装着されたＯリング２２がロッド２４の周面に密着することで、ロッド２４と開口部２１との間の隙間の気密を維持している。
【００２９】
電極１６には直流電圧源１７から直流電圧が印加されるとともに、後述するように電極１６に吸収される電子により流れる電流が直流遮断用のコンデンサ２５及び増幅器２６を介して取り出され、検出信号として出力されるように構成されている。上述したようにこの検出信号により、試料１５の表面の情報を取得して試料画像の作成が可能となる。即ち、この構成では、電極１６、直流電圧源１７、コンデンサ２５等が本発明における第２の検出手段に相当する低真空二次電子検出器として機能する。なお、この例では、電極１６に吸収された電子による流れる電流を検出信号として取り出しているが、前述したように、試料１５に吸収された正イオンによる流れる電流を検出信号として取り出すようにしてもよい。
【００３０】
さらに、試料ステージ１４上に載置された試料１５の斜め上方には、高真空状態で二次電子を検出するための高真空用二次電子検出器２９が本発明における第１の検出手段の１つとして配設されている。
【００３１】
図２（ａ）に示すように、低真空二次電子検出時には、試料チャンバ２０の外側（図２（ａ）では右側）からロッド２４を試料チャンバ２０内に押し入れるようにして、電極１６を試料１５の直上に移動させる。なお、電極１６の中央の円形開口部１６１の中心軸が電子線１１の入射軸に一致するように電極１６の位置決めを行うことが望ましいから、例えば適当なストッパ等を設けておいてこのストッパに当接する位置までロッド２４を押し入れると、電極１６が試料１５上の適切な位置に挿入されるようにするとよい。
【００３２】
このような構成で、試料チャンバ２０内を低真空状態（１〜２５００Ｐａ程度の真空度）にして試料１５に電子線１１を照射する。この電子線１１の照射によって試料１５から放出された二次電子等は電極１６と試料ステージ１４との間の電位差により形成される電場によって電極１６の方向に誘引され、周囲に存在する残留ガス分子５０と衝突し電子雪崩現象を起こす。これによって生起された多数の電子は電極１６に接触して吸収される。これにより、電極１６には試料１５から発生した二次電子の量にほぼ比例する電流が流れるから、この電流ｉをコンデンサ２５を介して取り出し増幅して検出信号とする。
【００３３】
試料１５から放出される二次電子は試料１５の表面にほぼ垂直な方向、つまり電子線１１の入射軸の周辺に多く放出されるが、リング状の電極１６はこの入射軸を取り囲むように配置されているため、試料１５から出た二次電子は効率良く電極１６の方向に誘引され、残留ガス分子５０との衝突によって発生した電子も効率良く電極１６に吸収される。それによって、高い感度で以て低真空条件下で二次電子を検出することができる。
【００３４】
一方、反射電子検出による試料画像を観察したい場合には、図２（ｂ）に示すように、ロッド２４を試料チャンバ２０から引き抜くようにして、電極１６を試料１５の直上から適度な位置、即ち反射電子検出器２３による検出を実質的に妨げない位置まで退避させる。このときには電極１６には電圧を印加しない。このような構成で、試料チャンバ２０内を所定の真空状態（低真空から高真空までの広い真空範囲で可）にして試料１５に電子線１１を照射する。この電子線１１の照射によって試料１５から放出された反射電子は電極１６等に遮られることなく反射電子検出器２３に到達する。これにより、反射電子検出器２３では試料１５から発生した反射電子の量にほぼ比例する検出信号を得ることができる。
【００３５】
試料１５から放出される反射電子は試料１５の表面にほぼ垂直な方向、つまり電子線１１の入射軸の周辺に多く放出されるが、このとき電極１６は退避されているので反射電子の挙動は電極１６の影響を殆ど受けず検出器２３に到達し得る。それによって、高い感度で以て反射電子を検出することができる。
【００３６】
また、高真空条件下（例えば１×１０-2Ｐａよりも良好な真空度）で二次電子を検出する場合にも、上記反射電子検出時と同様に電極１６を試料１５の直上から退避させる。そして、高真空二次電子検出器２９のシンチレータに例えば１０ｋＶ程度の高電圧を印加して、試料１５とこのシンチレータとの間の電位差により両者の間の空間に電場を形成する。この状態で試料１５に電子線１１を照射し、試料１５から放出された二次電子を電場により誘引して検出器２９で検出する。この場合にも、試料１５の上方に電極１６が存在しないので、この電極１６の存在に妨害されることなく二次電子を誘引するために適切な電場が試料１５の上方に形成される。それによって、高い感度で以て二次電子を誘引して検出することができる。
【００３７】
最近は、上記のような走査電子顕微鏡にエネルギー分散型Ｘ線分析装置を組み込むことで、試料上の所定領域のＸ線分析を可能とした装置も開発されている。こうした走査電子顕微鏡では、電子線１１の照射位置近傍から放出された固有Ｘ線を検出するＸ線検出器を併設する必要があるが、低真空二次電子検出と固有Ｘ線の検出とを並行して行いたい場合には、試料１５の直上に挿入した電極１６が固有Ｘ線の検出の妨げになることがある。
【００３８】
そこで、そうした場合には図５に示すように、Ｘ線検出器２７により検出される固有Ｘ線の通過部分の周囲だけ、電極１６に切欠きや開口などの欠損部１６２を形成しておけばよい。これにより、低真空二次電子検出と固有Ｘ線の検出との両方を良好に並行して行うことができる。
【００３９】
［実施例２］
次に、本発明の他の実施例（実施例２）による走査電子顕微鏡について図３、図４を参照して説明する。上記実施例１の構成の場合、直線往復動するロッド２４はＯリング２２に接触した状態で摺動する。こうしたシール構造は一般的に利用されてはいるが、走査電子顕微鏡の試料チャンバのようにロッドが大気環境と真空環境とを往復する場合には、次のような問題が起こる場合がある。
【００４０】
（１）ロッドを大気環境中から真空環境中に移動させる際に、ロッドの表面の凹凸に付着した大気ガス成分を一緒に真空環境中に導入してしまい、ロッドを押し入れ操作したときに一時的ではあるが真空度が悪化する。なお、低真空二次電子検出の場合には、真空度の悪化自体はそれほど問題とならないこともあるが、検出に悪影響を及ぼすような成分が試料チャンバ内に一時的にでも導入されてしまうと問題となることがある。
（２）直線往復動の場合、Ｏリングシール面が摺動ストローク全体となるため、摺動の潤滑性を高めるため及びロッド表面の凹凸によるガスリークを防止するために塗布されている真空用グリースが無くなり易く（グリース切れを起こし易く）、摺動不良やガスリークの原因となり易い。
（３）ロッド表面に付着した微小なゴミをロッドの摺動に伴いＯリングへと送り込んでしまい、それによってシール不良を起こす場合がある。
（４）上記（２）、（３）のような問題を未然に回避するために、定期的なメインテナンスが必要となる。特に、操作回数の多い場合には注意が必要であり、メインテナンスのために稼働率が低くなるおそれがある。
【００４１】
上記のような直動機構の問題点を回避するために、回転軸を摺動面とする回転導入機構とすることも考えられる。しかしながら、回転導入機構では、電極などの構造体を試料直上から退避させるための移動軌跡が扇状となり、直動機構と比較すると、試料チャンバ内で大きな動作スペースを必要とする。そこで、この実施例２では、従来の回転導入機構の利点を活かしつつ、試料チャンバ２０内では電極１６を直線往復動させることができる、第２発明に係る部材移動機構としての回転導入機構３０を利用して、電極１６を試料１５の直上に挿入したり試料１５上から退避させたりできるようにしている。
【００４２】
図３（ａ）はこの実施例２による走査電子顕微鏡で採用した回転導入機構３０の正面断面図、図３（ｂ）は回転導入機構３０と電子線照射系との位置関係を示す側面図、図４は回転導入機構３０による電極１６の進退動作を示すための下面図である。なお、図面が煩雑になるのを避けるため、図３（ｂ）では平行リンク等の駆動機構の一部の記載を省略している。
【００４３】
図３（ｂ）に示すように、試料チャンバ２０の上面には対物レンズ１３を含む電子線照射系が取り付けられているが、その同じ面に形成された開口部２０１にこの回転導入機構３０の金属製のハウジング３１の下部を挿入するようにして、そのハウジング３１に形成されたフランジ３１１がネジ３２で試料チャンバ２０に固定されている。ハウジング３１には垂直に円柱形状の軸棒３３が回転自在に貫通して設けられ、その上端に作業者が操作するツマミ３４が本発明における回動操作部として取り付けられている。したがって、このツマミ３４を回転操作することで、軸棒３３は回動する。
【００４４】
軸棒３３にはその軸に略直交する方向にピン３５が埋設されており、軸棒３３の回動に従って回転するピン３５がストッパ３６に当接する位置で軸棒３３の回動は停止される。なお、このストッパ３６の位置は所定範囲で調整可能となっており、この調整によってストッパ３６により規制される軸棒３３の停止の回転位置が調整可能である。ハウジング３１にあって軸棒３３の貫通孔の下部の内壁にはＯリング３７が本発明におけるシール部として嵌設されており、このＯリング３７と軸棒３３との接触面が、この軸棒３３とその貫通孔との間の隙間を密封するシール面となっている。したがって、上述するように軸棒３３が回転されるとき、軸棒３３の周方向がＯリング３７との摺動面となり、上記のように直動機構のシール面で生じるような各種の問題は起こらない。
【００４５】
軸棒３３の下端とハウジング３１の下面に下方から回転自在に挿設された軸３８とには、平行リンク機構３９を構成する第１リンク３９１、第２リンク３９２の一端が固定されている。第１リンク３９１の他端は歯車機構４０の第１平歯車４０１に接続され、第１平歯車４０１は、第３リンク３９３の一端に接続された第２平歯車４０２と噛み合っている。一方、第２リンク３９２の他端及び第４リンク３９４の一端は、それぞれ第２平歯車４０２及び第１平歯車４０１の軸に対して回転自在に取着されている。さらに、第３リンク３９３及び第４リンク３９４の他端は、絶縁体である電極取付ブロック４１に対し、いずれも回転自在に軸着されている。このような平行リンク機構３９及び歯車機構４０の構成により、軸棒３３の回転駆動力は直線往復運動に変換され、電極取付ブロック４１は図３（ｂ）及び図４に示すように水平にスライド移動する。即ち、これらが本発明における動力変換部に相当する。
【００４６】
１個のネジ４５により電極取付ブロック４１に固定された電極１６は、低真空二次電子検出時に試料１５の直上に挿入される部分が略円形平板状であり、中央に円形開口部１６１を有し、その周縁の一部のみが切り欠かれた欠損部１６２となっている。この電極１６に一端がハンダ付けや加締め等により電気的に接続された被覆線４２の他端は、ハウジング３１に設けられたフィードスルー４３の下端に接続され、真空シールされたフィードスルー４３を介してコネクタ４４から試料チャンバ２０外部と電気的に導通するように構成されている。上述のように電極取付ブロック４１は絶縁体であるため、この部分で電極１６とリンク３９３、３９４との絶縁は確保される。
【００４７】
上記構成を有する本実施例の走査電子顕微鏡では、低真空二次電子検出を行うに際し作業者は、回転導入機構３０においてピン３５がストッパ３６に当接することで回転が規制される位置までツマミ３４を回す。すると、その回転操作が、平行リンク機構３９及び歯車機構４０により直線運動に変換され、電極１６は図３（ｂ）及び図４に示すように、その円形開口部１６１の中心が電子線１１の入射軸の位置Ｓにほぼ一致するような位置Ｐａまで進出する。なお、ツマミ３４を一杯に（つまりそれ以上回らなくなる位置まで）回したときに電極１６が上記のような位置に来るように、予めストッパ３６の位置を調整しておくものとする。このような調整は一般に本顕微鏡の設置調整時やメインテナンス時等に行えばよい。
【００４８】
上記のようにして電極１６と試料１５及び電子線１１との位置関係は、実施例１における図２（ａ）に示した状態と同様になるから、この状態で試料チャンバ２０内を低真空状態にして電極１６に例えば３００Ｖ程度の高電圧を印加して電子線１１を試料１５に照射することにより、試料１５から発生した二次電子に起因する電子を電極１６で良好に検出することができる。これは実施例１の説明で述べた通りである。
【００４９】
また、反射電子検出を行う場合には、作業者はツマミ３４を先とは逆方向に回す。すると、その回転操作が、平行リンク機構３９及び歯車機構４０により直線運動に変換され、電極１６は図３（ｂ）及び図４に示すように、試料１５と反射電子検出器２３との間から完全に抜かれた位置Ｐｂまで後退する。このときの電極１６と試料１５、反射電子検出器２３及び電子線１１との位置関係は、実施例１における図２（ｂ）に示した状態と同様になるから、この状態で試料チャンバ２０内を所定の真空状態にして電子線１１を試料１５に照射することにより、試料１５から発生した反射電子を反射電子検出器２３で良好に検出することができる。これも実施例１の説明で述べた通りである。
【００５０】
また、図３（ｂ）では図が煩雑になるため高真空二次電子検出器の記載を省略しているが、上記実施例１で説明したような位置に高真空二次電子検出器２９を配置し、反射電子検出時と同様に試料１５の上方から電極１６を退避させることで効率良く高真空条件下での二次電子の検出を行うことが可能である。
【００５１】
また、上記のような低真空二次電子検出時に平行して固有Ｘ線の検出を行いたい場合、試料１５から放出された固有Ｘ線は電極１６の欠損部１６２を通過してＸ線検出器に到達し得る。これによって、固有Ｘ線検出によるＸ線画像も同時に取得することが可能である。
【００５２】
なお、上述のように電極１６は１個のネジ４５のみにより電極取付ブロック４１に固定されているため、電極１６が不要な場合、或いは、電極１６に代えて試料１５上に挿入したい他の検出器ユニット等を取り付けたい場合に、簡単に取り外すことが可能である。
【００５３】
本発明者らが上記のような構成に基づいて実際に作製した回転導入機構３０では、ツマミ３４の回動操作の角度範囲を約６０°として、電極１６の移動距離を約９５ｍｍとすることができた。これは、走査電子顕微鏡において上記のような目的を達成するのに、十分な移動距離である。
【００５４】
実施例２では、上記のような特徴的な構成の回転導入機構３０を、走査電子顕微鏡の低真空二次電子検出用の電極１６を試料１５上に挿入する又は試料１５上から退避させるために使用していたが、こうした構成の回転導入機構は走査電子顕微鏡以外の他の分析装置にも利用することができる。特に、内部を真空状態にすることが可能な気密性のチャンバの外側から作業者が直接回動操作し、或いはモータ等の回転駆動機構により回転駆動させ、チャンバ内において上記回動操作や回転駆動に応じて、検出器や電極、遮蔽板、プローブ等の各種部材を直線往復動により所定空間に挿入したり該空間から退避させたりする必要があるような各種の真空分析装置に有用である。
【００５５】
なお、上記実施例は本発明の一実施例であって、本発明の趣旨の範囲で適宜変形、修正、追加を行っても本願請求の範囲に包含されることは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施例（実施例１）による走査電子顕微鏡の検出部を中心とする要部の概略構成図。
【図２】実施例１の走査電子顕微鏡の動作モードを説明するための図。
【図３】本発明の他の実施例（実施例２）による走査電子顕微装置で採用した回転導入機構の正面断面図（ａ）及び、回転導入機構と電子線照射系との位置関係を示す側面図（ｂ）。
【図４】実施例２の走査電子顕微鏡における回転導入機構による電極の進退動作を示すための下面図。
【図５】実施例１による走査電子顕微装置の変形例の概略構成図。
【図６】従来の低真空走査電子顕微鏡の検出部を中心とする概略構成図。
【符号の説明】
【００５７】
１０…電子銃
１１…電子線
１２…偏向コイル
１３…対物レンズ
１４…試料ステージ
１５…試料
１６…電極
１６１…円形開口部
１６２…欠損部
１７…直流電圧源
２０…試料チャンバ
２１、２０１…開口部
２２、３７…Ｏリング
２３…反射電子検出器
２４…ロッド
２５…コンデンサ
２６…増幅器
２７…Ｘ線検出器
２９…高真空二次電子検出器
３０…回転導入機構
３１…ハウジング
３１１…フランジ
３２、４５…ネジ
３３…軸棒
３４…ツマミ
３５…ピン
３６…ストッパ
３８…軸
３９…平行リンク機構
３９１…第１リンク
３９２…第２リンク
３９３…第３リンク
３９４…第４リンク
４０…歯車機構
４０１…第１平歯車
４０２…第２平歯車
４１…電極取付ブロック
４２…被覆線
４３…フィードスルー
４４…コネクタ
【図１】
2006313651.tif 000003
【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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