(57)【要約】【課題】荷電粒子ビーム走査手段を備えた複数種類の真空チャンバ装置に対応した静電潜像形成装置、静電潜像測定装置を提供し、静電潜像のビームプロファイルの定量化および再現性を評価可能とする。【解決手段】複数種類の真空チャンバ装置に対応する、一個の共通真空ステージ取り付け部５４を設け、共通真空ステージ取り付け部５４の一方面にステージ移動手段を設け、反対面に真空装置取り付け中間部材５２を当接させ、複数種類の真空チャンバ装置に取り付け可能とした。複数種類の真空チャンバ装置に対応する真空チャンバ装置取り付け中間部材５２の一方面は共通真空ステージ取り付け部５４と当接し、他方の面には駆動手段６４および構造体７０が配置され、共通真空ステージ取り付け部５４よりも外形が大きく、真空チャンバ装置取り付け基準面が略同一となるように、２重構造となっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバを用いた装置内に試料を載置し、３方向に移動可能とする真空試料ステージを設けた真空チャンバ装置において、
複数種類の真空チャンバ装置に対応する、一個の共通真空ステージ取り付け部を有し、
上記共通真空ステージ取り付け部の一方の面にステージ移動手段が設けられ、
上記共通真空ステージ取り付け部とは反対側の面に真空チャンバ装置取り付け中間部材が当接することで、複数種類の真空チャンバ装置に取り付け可能となっていることを特徴とする真空チャンバ装置。
【請求項２】
請求項１記載の真空チャンバ装置において、複数種類の真空チャンバ装置に対応する真空チャンバ装置取り付け中間部材の一方の面は共通真空ステージ取り付け部と当接し、もう一方の面には駆動手段および構造体が配置され、上記共通真空ステージ取り付け部よりも外形が大きく、かつ、真空チャンバ装置取り付け基準面が略同一となるように、２重構造となっていることを特徴とする真空チャンバ装置。
【請求項３】
請求項１記載の複数種類の真空チャンバ装置は、開口部の大小に対応しており、開口の小さい真空チャンバ装置の場合、共通真空ステージ取り付け部と真空チャンバ装置取り付け中間部材の外形が略同等またはそれ以下でありかつ同一の厚みであることを特徴とする真空装置。
【請求項４】
請求項２記載の真空チャンバ装置において、板金箱型の磁気シールド部材を有し、磁気シールド部材は構造体の内面に締結部材で締結され、真空チャンバ装置取り付け中間部材の開口部近傍に溝が設けられ、この溝に上記磁気シールド部材の端部が挿入されていることを特徴とする真空チャンバ装置。
【請求項５】
請求項４記載の真空チャンバ装置において、板金箱型の磁気シールド部材と構造体の比重の比（磁気シールド部材の比重／構造体の比重）が３．２以上であることを特徴とする真空チャンバ装置。
【請求項６】
請求項４記載の真空チャンバ装置において、板金箱型磁気シールド部材の材質はパーマロイであることを特徴とする真空チャンバ装置。
【請求項７】
請求項１記載の真空チャンバ装置において、板金箱型の磁気シールド部材を有し、上記板金箱型の磁気シールド部材の四隅は面取り形状となっており、真空チャンバ装置取り付け中間部材の溝部に挿入する先端部は四隅に切り欠きを有していることを特徴とする真空チャンバ装置。
【請求項８】
請求項１記載の真空チャンバ装置を備え、この真空チャンバ装置内において、荷電粒子ビームを走査する手段を有し、試料面を荷電粒子ビームで走査し、試料上に電荷分布を生成させ、静電潜像を形成することを特徴とする静電潜像形成装置。
【請求項９】
請求項１記載の真空チャンバ装置を備え、この真空チャンバ装置内において、荷電粒子ビームを走査する手段で試料面を走査し、この走査で得られる検出信号により試料面を測定する方法であって、試料に対して帯電させ、これを露光光学系で露光させ電荷分布を生成させることを特徴とする静電潜像測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空チャンバ装置、静電潜像形成装置および静電潜像測定装置に関するもので、試料、例えば、電子写真方式画像形成プロセスにおける像担持体としての感光体の、表面電位分布、表面電荷分布の測定などに適用可能なものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機やレーザープリンタといった電子写真方式画像形成装置において出力画像を得るために、通常、以下のプロセスを経ている。なお、各プロセスを実行して出力画像を得る電子写真装置の例を図１０に示す。図１０に示す例は、ドラム状の感光体を中心にして、以下の各プロセスを実行するユニットないしは装置が配置されている。
１．帯電：電子写真感光体を均一に帯電させる。
２．露光：上記感光体に光を照射し、画像に対応して部分的に電荷を逃がし、静電潜像を形成する。
３．現像：帯電した微粒子（以下「トナー」という）を上記静電潜像が形成された感光体上に供給し、トナーによる可視画像を形成する。
４．転写：現像され可視化されたトナー画像を紙または他の転写材に移動させる。
５．定着：転写画像を形成しているトナーを転写材に融着して、転写材上に画像を固定する。
６．クリーニング：感光体上の残留トナーを清掃する。
７．除電：感光体上の残留電荷を除去する。
【０００３】
上記の工程それぞれでのプロセスファクターやプロセスクオリティは、最終的な出力画像品質に大きく影響を与える。このため、より高い画質の画像を得るためには、各工程のプロセスクオリティを向上させる必要がある。中でも露光によって感光体表面に形成された静電潜像の品質を評価することは、質の高い画像を得る上で極めて重要である。特に、露光工程で用いる書き込み光学系は、感光体面上におけるビームスポット径が最適な値になるように設計されている。
【０００４】
しかし、本来、トナー粒子の挙動に直接影響を与える感光体上の静電潜像として最適なものが形成されるように設計されるべきであるにもかかわらず、そのような設計が行われているわけではない。また、露光エネルギーが静電潜像へ変換されるときの明確なメカニズムも確立されていない。仮に、静電潜像から得られる情報を光学系設計に取り込むことができるとすれば、さらに高品質の画像が得られ、画像形成装置の低コスト設計をすることが期待できる。
【０００５】
しかしながら、静電潜像は、測定することが極めて困難であり、実際の使用上においては全く測定することができないのが現状である。良く知られている静電潜像の測定方法として、カンチレバーなどのセンサヘッドを、電位分布を有する試料に近づけ、そのとき静電潜像とカンチレバーなどとの間に相互作用として起こる静電引力を計測し、電位分布に換算する静電引力方式がある。静電引力方式はＳＰＭ（ｓｃａｎｎｉｎｇ  ｐｒｏｂｅ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）として市販されている。また、誘導電流を計測し、これを電位分布に換算する誘導電流方式が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００６】
しかしながら、これらの測定方式を用いるためには、センサヘッドを試料に近接させる必要がある。例えば、１０μｍの空間分解能を得るためには、センサと試料との距離は１０μｍ以下にする必要がある。このような条件では、
１．絶対距離計測が必要となる。
２．測定に時間がかかり、その間に潜像の状態が変化する。
３．放電、吸着が起こる。
４．センサ自身が電場を乱す。
といった大きな問題点を有しており、他の用途には使うことができても、画像形成装置の感光体などにおける実使用上の静電潜像を測定することはできない。
【０００７】
このため、現実的な測定方法として、静電潜像を可視化し、可視化後のトナーを測定する方法が一般にとられている。すなわち、着色微粉末であるトナーに電荷を与え、この電荷を持ったトナーと静電潜像との間に働くクーロン力によって現像を行い、さらにこのトナー像を紙やテープに転写させ、転写されたトナーを測定するものである。しかしながら、これでは、現像と転写のプロセスを経ているので、静電潜像そのものを計測したことにはならない。
【０００８】
一方、電子ビームを用いた電位パターンの測定方法が知られている。これは、ＬＳＩの故障解析のために、既に実用化されている方法である。この測定方法は試料が導体の場合に適用することができる。測定対象が導体であれば、これに定電流を流すことにより電位分布を長時間保持することができ、また、電位量は高々０〜５Ｖの狭い範囲であり、チャージアップの現象も起きない。電子ビームの照射によって、電位状態が変わることもない。しかし、この測定方法は、本発明が対象としている感光体のような誘電体とは全く異質のものが測定対象であり、感光体のような誘電体の測定には適応できない。
【０００９】
他の測定方法として、電子ビームによる静電潜像の観察方法が知られている（例えば、特許文献３参照）。しかし、静電潜像が形成される試料としては、ＬＳＩチップなど、静電潜像を記憶・保持できる試料に限定されている。したがって、暗減衰を生じる通常の感光体は、測定することができない。通常の誘電体は電荷を半永久的に保持することができるので、電荷分布を形成した後、時間をかけて測定を行っても、測定結果に影響を与えることはない。しかしながら、感光体の場合は、抵抗値が無限大ではないので、電荷を長時間保持できず、暗減衰が生じ、時間とともに表面電位が低下してしまう。感光体が電荷を保持できる時間は、暗室であってもせいぜい数十秒である。従って、帯電・露光後に電子顕微鏡（ＳＥＭ）内で観察しようとしても、その準備段階で静電潜像は消失してしまう。
【００１０】
ところで、電子写真プロセスで用いられる感光体試料は、一般的に円筒形状をしており、円筒形状の感光体に生じる静電潜像分布を、非破壊で、高分解能に測定することが望まれる。また、電荷分布形成手段が同じであっても、感光体の経時的な劣化により、静電潜像は変化する。このため、経時的な静電潜像の変動を評価することが望まれている。
【００１１】
【特許文献１】特許第３００９１７９号公報
【特許文献２】特願平１１−１８４１８８号公報
【特許文献３】特願平０３−４９１４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は以上のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、荷電粒ビームを照射して測定を行う装置内に、静電潜像を形成する手段を備えることによって、静電潜像形成後の短い時間内に測定することができる静電潜像形成装置、静電潜像測定装置およびこれらに用いることができる真空チャンバ装置を提供することを目的とする。
【００１３】
さらに、静電潜像のビームプロファイルを精度良く定量評価するためには、露光光学系の構成を一定として、荷電粒子ビーム走査手段を変えた場合のビームプロファイルの再現性を評価することが不可欠である。そこで本発明では、荷電粒子ビーム走査手段を備えた複数種類の真空チャンバ装置に対応した静電潜像形成装置、静電潜像測定装置を提供すること、また、静電潜像のビームプロファイルの定量化および再現性を評価可能とすることで繰り返し信頼度および測定精度の向上を図ることができる真空チャンバ装置、静電潜像形成装置および静電潜像測定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】
【００１４】
請求項１記載の発明は、複数種類の真空チャンバ装置に対応する、一個の共通真空ステージ取り付け部を設け、共通真空ステージ取り付け部の一方の面にステージ移動手段を設け、反対側の面に真空装置取り付け中間部材を当接することで、複数種類の真空チャンバ装置に取り付け可能としたことを特徴とする。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の真空チャンバ装置において、複数種類の真空チャンバ装置に対応する真空チャンバ装置取り付け中間部材の一方の面は共通真空ステージ取り付け部と当接し、もう一方の面には駆動手段および構造体が配置され、上記共通真空ステージ取り付け部よりも外形が大きく、かつ、真空チャンバ装置取り付け基準面が略同一となるように、２重構造となっていることを特徴とする。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の真空チャンバ装置において、真空チャンバ装置は複数種類の開口部の大小に対応しており、開口の小さい真空チャンバ装置の場合、共通真空ステージ取り付け部と真空チャンバ装置取り付け中間部材の外形が略同等またはそれ以下でありかつ同一の厚みであることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項２記載の真空チャンバ装置において、板金箱型の磁気シールド部材を設け、構造体の内面に締結部材で締結し、真空チャンバ装置取り付け中間部材の開口部近傍に溝を設け，磁気シールド部材の端部を挿入することを特徴とする。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の真空チャンバ装置において、板金箱型の磁気シールド部材と前記構造体の比重の比（磁気シールド部材／構造体）が３．２以上であることを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項４記載の真空チャンバ装置において、板金箱型磁気シールド部材の材質をパーマロイとすることを特徴とする。
請求項７記載の発明は板金箱型の磁気シールド部材の四隅を面取り形状となし、真空チャンバ装置取り付け中間部材の溝部に挿入する先端部は四隅に切り欠きを設けることを特徴とする。
【００１８】
請求項８記載の発明は、請求項１記載の真空チャンバ装置を備え、この真空チャンバ装置内において、荷電粒子ビームを走査する手段を有し、試料面を荷電粒子ビームで走査し、試料上に電荷分布を生成させ、静電潜像を形成することを特徴とする静電潜像形成装置に関する。
【００１９】
請求項９記載の発明は、請求項１記載の真空チャンバ装置を備え、この真空チャンバ装置内において、荷電粒子ビームを走査する手段で試料面を走査し、この走査で得られる検出信号により試料面を測定する静電潜像測定装置であって、試料に対して帯電させ、これを露光光学系で露光させ電荷分布を生成させることを特徴とする静電潜像測定装置に関する。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１および２記載の発明によれば、一個の共通真空ステージ取り付け部の一方の面にステージ移動手段を設け、反対側の面に真空装置取り付け中間部材を当接することで、複数種類の真空チャンバ装置に取り付けることが可能となり、真空チャンバ装置間での互換性が向上し、ステージ移動手段等共通に使用でき、大幅なコスト低減が可能となる。
【００２１】
請求項３記載の発明によれば、一番小さい開口の真空チャンバ装置に対応した共通真空ステージ取り付け部と真空チャンバ取り付け中間部材の外形を略同等以下で厚みを同一とすることにより、真空ステージ、および駆動手段の位置関係を保ったまま小型化、コストの低減が可能となる。
【００２２】
請求項４および５記載の発明によれば、板金箱型の磁気シールド部材を構造体の内面に締結部材で締結し、真空チャンバ装置取り付け中間部材の開口部近傍に溝を設け、磁気シールド部材の端部を挿入して締結することで、磁気シールド性能を落とさずに構造体の軽量化を図ることができる。
【００２３】
請求項６および７記載の発明によれば、板金箱型の磁気シールドケースの材質をパーマロイとし、四隅は面取り形状となし、真空チャンバ装置取り付け中間部材の溝部に挿入する先端部は四隅に切り欠きを設けることで、組み付け時の磁気シールドケース先端部を真空チャンバ取り付け中間部材の溝に容易に嵌め込むことができ組み付け、および交換時の作業を容易に行うことができる。
【００２４】
請求項８記載の発明によれば、荷電粒子ビームを走査する真空装置内で、試料上に電荷分布を形成させることにより、静電潜像を形成することが可能となる。
【００２５】
請求項９記載の発明によれば、荷電粒子ビームを走査する真空装置内で、試料上に電荷分布を形成させる手段を有することにより、従来は極めて困難であった、試料の表面電荷分布を測定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照しながら本発明にかかる真空チャンバ装置、静電潜像形成装置および静電潜像測定装置の実施例について説明する。まず、静電潜像測定方法の実施例について説明する。
図８は、本発明にかかる静電潜像測定装置の１実施例を示す。この静電潜像測定装置は、荷電粒子ビームを照射する荷電粒子照射部１０と、露光部２０と、試料設置部１６と、２次電子検出部１８とを有してなる。これらはすべて同一のチャンバ内に配置され、チャンバ内は真空になっている。ここでいう、荷電粒子とは、電子ビームあるいはイオンビームなど、電界や磁界の影響を受ける粒子を指す。以下、荷電粒子照射部１０は、電子ビーム照射部からなる実施例として説明する。
【００２７】
電子ビーム照射部１０は電子ビームを発生させるための電子銃１１と、電子銃１１から発射された電子ビームを集束させるためのコンデンサレンズ１２と、電子ビームをＯＮ／ＯＦＦさせるためのビームブランカ１３と、ビームブランカ１３を通過した電子ビームを走査させるための走査レンズ１４と、走査レンズ１４を通過した電子ビームを再び集光させるための対物レンズ１５とを有してなる。上記走査レンズ１４はいわゆる偏向コイルである。他のそれぞれのレンズ等には、図示しない駆動用電源が接続されている。なお、イオンビームの場合には、電子銃の代わりに液体金属イオン銃などを用いる。上記２次電子検出部１８には、シンチレータや光電子増倍管などを用いている。上記各レンズ１２，１５の実態は、走査レンズ１４と同様にコイルである。
【００２８】
露光部２０は、後述のように構成される感光体に関して感度を持つ波長の光源２１、コリーメートレンズ２２、アパーチャ２３、結像レンズ２５などを有してなり、試料設置部１６に載置された試料３０上に、所望の光ビーム径、光ビームプロファイルを生成することが可能となっている。上記光源２１としては、ＬＤ（レ―ザ・ダイオード）などを用いることができる。また、ＬＤ制御手段などにより光源２１を制御し、適切な露光時間、露光エネルギーを照射できるようになっている。試料３０上に静電潜像からなるラインのパターンを形成するために、露光部２０の光学系にガルバノミラーやポリゴンミラーを用いたスキャニング機構を付けてもよい。
【００２９】
試料３０の実態をなす感光体の構成は、主に図１１に示すように、導電性支持体の上に電荷発生層（ＣＧＬ）、電荷輸送層（ＣＴＬ）が形成されてなるものである。感光体の表面に電荷が帯電している状態で露光されると、電荷発生層ＣＧＬの電荷発生材料（ＣＧＭ）によって光が吸収され、正負両極性のチャージキャリアが発生する。このキャリアは、電界によって、一方は、電荷輸送層ＣＴＬに、他方は導電性支持体に注入される。電荷輸送層ＣＴＬに注入されたキャリアは、電荷輸送層ＣＴＬ中を、電界によって電荷輸送層ＣＴＬの表面にまで移動し、感光体表面の電荷と結合して消滅する。これにより、感光体表面に電荷分布を形成する。すなわち、静電潜像を形成する。
【００３０】
次に、静電潜像測定装置をより具体化した図１３に示す実施例とその動作について説明する。まず、感光体試料３０に荷電粒子ビーム照射部１０によって電子ビームを照射させる。このときの加速電圧と２次電子放出比δとの関係を図９に示す。加速電圧Ｅ１は、これを２次電子放出比δが１となる加速電圧Ｅ０よりも高い加速電圧に設定することにより、入射電子量が、放出電子量より上回るため電子が試料３０に蓄積され、チャージアップを起こす。この結果、試料３０はマイナスの一様（均一）帯電を生じることができる。また、加速電圧と照射時間を適切に設定することにより、所望の帯電電位を形成することができる。所望の帯電電位が形成されたら、一旦、電子ビームをＯＦＦにする。
【００３１】
次に、露光部２０の光学系を介して感光体試料３０に露光を行う。光学系は、所望のビーム径およびビームプロファイルを形成するように調整されている。露光を行うことにより、感光体試料３０に静電潜像を形成することができる。静電潜像を形成した後、観察モードに変更する。観察モードでは、感光体試料３０を電子ビームで走査し、放出される２次電子を、シンチレータ、光電子増倍管などからなる２次電子検出部１８で検出し、これを電気信号に変換して電位コントラスト像を観察する。電位コントラスト像から電位に変換するためには、予め電位と信号強度の相関関係を表す変換テーブルを用意しておき、それをもとに、信号強度から電位を算出してもよい。あるいは、電子ビームスキャン領域内に既知となる参照電位を配置し、２次電子信号強度を参照電位と比較することにより、電位分布を算出する方法を用いてもよい。
【００３２】
参照電位を配置する方法としては、図１２に示すように、絶縁体３３上に複数の導電性基板３４を配置し、それぞれの導電性基板３４に基準となる電位を設定する方法がある。具体的には、基準電圧源の電圧を抵抗で分圧し、導電性基板３４ごとに基準となる電位をそれぞれ印加するようになっている。一般的に電位が高い部分よりも低い部分の方が、２次電子の放出量が多くなるので明るくなる。図１２では、相対的に電位の低い部分を白、電位の高い部分を黒で表示している。図１２において、符号３０は試料を、３１は静電潜像を、３２は電子ビームスキャン領域をそれぞれ示している。試料３０の表面を電子ビームでスキャンしながら前記検出器１８で２次電子を検出する。そのときの、検出信号強度の変化の様子を図１２の下部に示す。検出器１８上での信号強度は、設定条件により変化する場合には補正してもよい。また、事前にキャリブレーションしてもよい。
【００３３】
測定終了後は、図１３に示す光源１７、例えばＬＥＤなど用いて、試料３０の面全体に光を照射することにより、試料３０の残留電荷を除去することができる。図１３に、上記実施形態の制御部の例を示す。図１３において、静電潜像測定装置は、光源２１を制御するＬＤ制御部３６、走査レンズ１４を制御する荷電粒子制御部３７、残留電荷除去用の光源１７を制御するＬＥＤ制御部３８、試料台１６の移動を制御する試料台制御部３９を有している。これらＬＤ制御部３６、荷電粒子制御部３７、ＬＥＤ制御部３８、試料台制御部３９は、ホストコンピュータ３５によって制御される。また、検出器１８の出力は２次電子検出器４１で検出され、この検出信号は信号処理部４２で処理されて測定結果出力部４３から２次電子測定結果が出力されるように構成されている。２次電子放出比δは、
２次電子放出比δ＝放出電子／入射電子
と表されるが、より厳密にいうと、透過電子と反射電子を考慮する必要があるので、
放出電子＝透過電子＋反射電子＋２次電子
とするとよい。
【００３４】
正帯電にしたい場合には、図９に示すような、２次電子放出比が１以上となる加速電圧で照射させるとよい。通常のＳＥＭによる試料観察では、チャージアップの影響を避けるため、δ＝１の条件下で観察することが一般的で、それ以外の加速電圧を用いないことが知られている。この実施形態では、意図的にチャージアップさせて帯電電位を形成するようになっていることが特徴の一つである。
【００３５】
なお、上記方式では、帯電電位形成後に、一旦電子ビームをＯＦＦにすると述べたが、ＯＦＦにすることなく、δ＝１となる加速電圧に変換して、チャージアップの起きない観察条件とし、その状態で露光させる方式でもよい。また帯電方法としては、接触帯電など別手段を用いてもよい。
【００３６】
図１、２は、本発明にかかる真空チャンバ装置の実施例を示す。図１、図２は、大きい開口を有する真空チャンバに所定の機構および装置を装着した実施例で、真空チャンバ５０は円筒状の材料の内径加工を行い、軸線方向から見てＤ字状にカットされることで、図示されない開口部とこの開口部に形成されたフランジ取り付け部を有する。真空チャンバ５０内部には、試料を３方向に移動させるための試料ステージ５６（図２参上）が取り付けられている。図２は、主として、真空試料ステージ５６と、この真空試料ステージ５６を保持する共通真空ステージ取り付け部（以後、「小フランジ」という）５４と、この小フランジ部５４を上記真空チャンバ５０の開口部に固定するための真空装置取り付け中間部材（以後、「大フランジ」という）５２を示している。小フランジ５４は大フランジ５２に埋め込まれた状態（詳細は別途説明）で締結され一体化されている。図１、図２、図３に示すように、大フランジ５２の上記試料ステージ５６側とは反対側の面に箱型の構造体７０が固定され、構造体７０には、真空試料ステージ５６の駆動部６４、すなわち本実施例ではステッピングモータやマイクロヘッド等を、Oリングなどでリークを防止して取り付ける構造となっている。
【００３７】
図１において、真空チャンバ５０内部への電源供給、信号取り出しのためのハーネスは、フィードスルー６６で真空チャンバ５０内の真空を保ったまま中継できるようになっている。上記試料ステージ５６を有する真空ステージ装置は、リニアガイド６０に固定された台５８の上に載置され、ガイドレール６２に沿ってスライドすることで真空チャンバ装置に対する脱着が可能となっている。図１では大フランジ５２の基準面（突き当て面）が真空チャンバ５０のフランジ取り付け面にOリングを所定量圧縮してねじ締結することで装着を完了する。
【００３８】
図３は、大フランジ５２と箱型構造体７０の外観を示しており、図６は、これらの短手方向の断面図である。大フランジ５２と箱型構造体７０の内部構造は図６に示す通りで、大フランジ５２の真空チャンバ取り付け側に一段のザグリ加工部５３が形成され、ザグリ加工部５３の中に小フランジ５４が埋め込まれてねじで締結されている。ねじによる締結部は、ねじ孔が大フランジ５２を貫通しないように加工することで、リークを防止することができる。図６に示すように、大フランジ５２の基準面と小フランジ５４の基準面が略同一面になるように配置することで、前記真空試料ステージおよび構造体７０に取り付ける部品の共通使用が可能となる。
【００３９】
箱型構造体７０の内部には図５に示す磁気シールドケース８０が配置されている。磁気シールドケース８０は材質がパーマロイの薄板を箱型に折り曲げ加工し、隅部を溶接してなる。磁気シールドケース８０には前述のステッピングモータ、ハーネス等を取り付けるための逃げ穴が設けられ、さらに底部にねじ止め用の孔が設けられている。箱型構造体７０の内壁に沿って磁気シールドケース８０が嵌め込まれ、箱型構造体７０の底部にねじによって締結されている。箱型構造体７０はアルミ合金やマグネシウム合金等の比較的比重の軽い材料で構成する。荷電粒子を発生する電子銃を用いた電子顕微鏡では外部からの外乱磁場により、観察画像が揺らぎ、あるいはノイズの多い画像となり画質が劣化するため、外乱磁場の影響を遮断する必要がある。一般的には鉄（比重：約７．８６）系の分厚い磁性材料で筐体を構成すれば外乱磁場の影響を遮断することができる。しかし、このような材質を使用して構成すると、真空ステージ全体の重量が重くなるため、真空チャンバ５０への取り付けや持ち運びに大きな労力を要するといった難点がある。
【００４０】
本発明の実施例では、上記箱型構造体７０をアルミ合金（比重：約２．５６）、マグネシウム合金（比重：約１．７５）等の比較的比重の軽い非磁性材料を使用して構成している。この構成では磁気シールド効果が低下するので、磁気シールド効果の低下を、構造体７０の内側に板金箱型の強磁性体パーマロイ（約８．２）からなる磁気シールドケース８０をねじで締結することで、構造体７０と一体化し、磁気シールド効果を高めている。パーマロイとアルミ合金の比重の比（磁気シールド部材の比重／構造体の比重）は３．２となる。パーマロイでできた磁気シールドケース８０の四隅は面取り形状となっていて、箱型構造体７０の四隅内側の工具による機械加工で発生する円弧部分を逃げて組み付けることができるようになっている。磁気シールドケース８０の開口側の四つの辺の端部は、図６に示すように、大フランジ５２の開口部近傍に設けられた溝５２２に挿入されて大フランジ５２に接触させられ、磁気シールド効果を高めている。また、磁気シールドケース８０の四隅に切り欠き部８０１が設けられ、磁気シールドケース８０の開口端部のストレート部のみが上記溝５２２に挿入されることで、単純形状（ストレート部）のかみ合いとなり、組み付け時のひっかかりが防止されて組み付けが容易な構造になっている。
【００４１】
図４、図７は、開口部の最も小さい真空チャンバ装置に、試料を３方向に移動させるための試料ステージを取り付ける構造の例を示す。この取り付け構造では、大フランジ５２を取り外し、それに代わる中間部材９０を使用している。中間部材９０は、小フランジ５４の外形と略同等かまたはそれ以下の大きさで、さらに大フランジ５２を使用して取り付ける場合の大フランジ５２と同等の厚みをもっている。この中間部材９０は小フランジ５４に重ねられ、小フランジ５４に一体に組み付けられている。そして中間部材９０は中央に開口を有するとともに、その近傍に、大フランジ５２が有する前記溝５２２と同じ位置に溝９０２が設けられている。前述の例と同様に箱型構造体７０および磁気シールドケース８０も組み付けられ、磁気シールドケース８０の開口端部の四辺のストレート縁部が上記溝９０２に嵌っている。図４、図７に示す例は、前述の例と組み換えることができ、この組み換え作業は、真空ステージ５６とその駆動部６４をつなぐジョイント部のイモねじを外すだけで簡単に行うことができる。図４、図７に示す例における小フランジ５４にもOリング溝５４１と真空チャンバ取り付け用のねじ孔を設けてあるので、まったく問題なく真空チャンバ装置に装着することができる。
【００４２】
以上説明した本発明の実施例によれば、
１．複数種類の真空チャンバ装置に対応して共通の真空ステージ、共通の光学系を用いて測定できるので、繰り返しの再現性、定量評価を行うことができ、測定の確かさを確認することができる。
２．大きさや仕様の異なる真空ステージに組み換えることができ、組み換え作業も簡単であり、部品も共通に使うことができるので、個別対応の真空ステージ装置に比較して大幅な部品点数の低減、コスト抑制が可能となる。
３．真空ステージ装置の重量の大部分を占める構造体をアルミ、マグネシウム等の比重の軽い材料で形成しているので、大幅な重量削減が可能であり装着時や搬送時の負荷を低減することができる。
４．簡単な構造の板金による強磁性体を用いて磁気シールド効果を得ることができるので、電子顕微鏡の画像劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明にかかる真空チャンバ装置の実施例の外観を示す斜視図である。
【図２】上記実施例における真空ステージの例を示す斜視図である。
【図３】上記真空ステージの組み込みに用いられる箱型構造体とフランジ部材の一例を示す斜視図である。
【図４】上記真空ステージの組み込みに用いられる箱型構造体とフランジ部材の別の例を示す斜視図である。
【図５】本発明に用いられる磁気シールドケースの例を示す斜視図である。
【図６】真空ステージの組み込みに用いられる箱型構造体とフランジ部材の一例を示す断面図である。
【図７】真空ステージの組み込みに用いられる箱型構造体とフランジ部材の別の例を示す断面図である。
【図８】本発明にかかる静電潜像形成装置および静電潜像測定装置の実施例を示す光学配置図である。
【図９】上記実施例の荷電粒子ビーム照射部における加速電圧と２次電子放出比δとの関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の測定対象である感光体が用いられる画像形成装置の例を概略的に示す正面図である。
【図１１】本発明の測定対象である感光体の構造を拡大して示す断面図である。
【図１２】本発明による測定例と電子ビームスキャン領域内に既知となる参照電位を配置した例を示す平面図である。
【図１３】上記本発明にかかる静電潜像形成装置および静電潜像測定装置の実施例に適用される各部制御系統の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４４】
５０    真空チャンバ
５２    真空装置取り付け中間部材（大フランジ）
５４    共通真空ステージ取り付け部（小フランジ）
５６    真空ステージ
６４    駆動手段
７０    構造体
８０    磁気シールド部材
９０    中間部材
【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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