(57)【要約】【課題】気密性を確保しつつ、製造誤差を吸収することが可能な荷電粒子線装置を提供する。【解決手段】荷電粒子線装置は、検出室フランジ１４０と、検出器３０と、検出器３０を保持する検出器保持台１１０と、検出室フランジ１４０に設けられたガイド穴１４４に摺動可能に挿入され、検出器保持台１１０に接続されている第１シャフト１２０と、検出室フランジ１４０に取り付けられ、球面軸受けを有する第１フランジ１７０と、第１フランジ１７０の球面軸受けで支持されている第２フランジ１８０と、第２フランジ１８０に設けられたガイド穴に摺動可能に挿入され、検出室フランジ１４０の貫通孔１４６を通って、検出器保持台１１０に接続されている第２シャフト１２２と、を含み、第１シャフト１２０および第２シャフト１２２には、検出器３０を冷却または加熱するための熱媒体の流路１２１，１２３が設けられている。【選択図】図２
2019091561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出室を気密に封止する検出室フランジと、
前記検出室に配置されている検出器と、
前記検出器を保持する検出器保持台と、
前記検出室フランジに設けられたガイド穴に摺動可能に挿入され、前記検出器保持台に接続されている第１シャフトと、
前記検出室フランジに取り付けられ、球面軸受けを有する第１フランジと、
前記第１フランジの球面軸受けで支持されている第２フランジと、
前記第２フランジに設けられたガイド穴に摺動可能に挿入され、前記検出室フランジの貫通孔を通って、前記検出器保持台に接続されている第２シャフトと、
を含み、
前記第１シャフトおよび前記第２シャフトには、前記検出器を冷却または加熱するための熱媒体の流路が設けられている、荷電粒子線装置。
【請求項２】
請求項１において、
球面の先端部を有する直動シャフトと、
前記直動シャフトを直動させる駆動装置と、
前記検出器保持台に接続され、前記直動シャフトの先端部を受ける球面軸受けを備えているシャフト支持部材と、
を含む、荷電粒子線装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記検出室フランジと前記検出室を規定する壁部材との間に配置されているＯリングと、
前記検出室フランジと前記壁部材との間の距離が、前記Ｏリングによる封止が可能となる距離よりも大きくなることを制限するフランジ支持部材と、
を含む、荷電粒子線装置。
【請求項４】
検出室を気密に封止する検出室フランジと、
前記検出室に配置されている検出器と、
前記検出器を支持する検出器保持台と、
前記検出室フランジに設けられたガイド穴に摺動可能に挿入され、前記検出器保持台に接続されている第１シャフトと、
球面の先端部を有する直動シャフトと、
前記直動シャフトを直動させる駆動装置と、
前記検出器保持台に接続され、前記直動シャフトの先端部を受ける球面軸受けを備えているシャフト支持部材と、
を含む、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する。
【背景技術】
【０００２】
透過電子顕微鏡や走査透過電子顕微鏡などの荷電粒子線装置では、観察手法や分析手法に応じて、様々な検出器が用いられる。そのため、荷電粒子線装置では、光軸上に様々な検出器が配置される。例えば、ＡＤＦ検出器（annular dark-field detector）や、蛍光板、エネルギーフィルターの検出部などが光軸上に配置される（特許文献１参照）。
【０００３】
近年、走査透過電子顕微鏡に搭載される検出器として、電子線を二次元的に検出して二次元像を取得でき、かつ、電子線の走査に追従可能なハイスピードのイメージセンサーである、ピクセル型ＳＴＥＭ検出器が注目されている。ピクセル型ＳＴＥＭ検出器を搭載した電子顕微鏡では、電子回折パターンをそのまま二次元像として記録可能であるため、透過ディスクと光軸との間の位置ずれや透過ディスクの形状を画像として確認することできる。ピクセル型ＳＴＥＭ検出器も、上記の検出器と同様に、光軸上に配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２３５６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ピクセル型ＳＴＥＭ検出器では、熱によるノイズを低減するために、冷却水が供給される。そのため、ピクセル型ＳＴＥＭ検出器を保持する保持台には、冷却水を導入するためのシャフト、および冷却水を導出するためのシャフトが接続され、この２本のシャフトで保持台が支持される。また、ピクセル型ＳＴＥＭ検出器は、検出位置と退避位置との間を移動するため、シャフトと、シャフトが挿入されるフランジのガイド穴と、の間を封止するためにＯリングが用いられる。Ｏリングを用いることにより、検出室のリーク（真空漏れ）を防ぐことができ、かつ、シャフトがガイド穴を摺動可能となる。
【０００６】
ここで、２本のシャフトが理想的に形成されている場合、それぞれのシャフトにおいて、シャフトとフランジのガイド穴との同軸度が確保されるため、シャフトの摺動時にＯリングに過剰な負荷が生じない。
【０００７】
しかしながら、実際には、部品の製造誤差が存在する。そのため、例えば、一方のシャフトを基準とした場合、製造誤差により、他方のシャフトとガイド穴との同軸度を確保することができない場合がある。この場合、シャフトとガイド穴との間を封止するＯリングに負荷がかかり、真空封止ができない状態に陥り、検出室の気密性を確保することができない場合がある。
【０００８】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、製造誤差を吸収することが可能な荷電粒子線装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る荷電粒子線装置は、
検出室を気密に封止する検出室フランジと、
前記検出室に配置されている検出器と、
前記検出器を保持する検出器保持台と、
前記検出室フランジに設けられたガイド穴に摺動可能に挿入され、前記検出器保持台に接続されている第１シャフトと、
前記検出室フランジに取り付けられ、球面軸受けを有する第１フランジと、
前記第１フランジの球面軸受けで支持されている第２フランジと、
前記第２フランジに設けられたガイド穴に摺動可能に挿入され、前記検出室フランジの貫通孔を通って、前記検出器保持台に接続されている第２シャフトと、
を含み、
前記第１シャフトおよび前記第２シャフトには、前記検出器を冷却または加熱するための熱媒体の流路が設けられている。
【００１０】
このような荷電粒子線装置では、例えば第１シャフトを基準とした場合に、製造誤差により第２シャフトが傾いていたとしても、第１フランジの球面軸受けにより、第２シャフトとガイド穴との間の同軸度を確保することができる。したがって、このような荷電粒子線装置では、製造誤差を吸収することができる。
【００１１】
本発明に係る荷電粒子線装置は、
検出室を気密に封止する検出室フランジと、
前記検出室に配置されている検出器と、
前記検出器を支持する検出器保持台と、
前記検出室フランジに設けられたガイド穴に摺動可能に挿入され、前記検出器保持台に接続されている第１シャフトと、
球面の先端部を有する直動シャフトと、
前記直動シャフトを直動させる駆動装置と、
前記検出器保持台に接続され、前記直動シャフトの先端部を受ける球面軸受けを備えているシャフト支持部材と、
を含む。
【００１２】
このような荷電粒子線装置では、例えば第１シャフトを基準とした場合に、製造誤差により直動シャフトが傾いていたとしても、直動シャフトの先端部をシャフト支持部材の球面軸受けで受けているため、検出器保持台を所定の方向に直動させることができる。したがって、このような荷電粒子線装置では、製造誤差を吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態に係る電子顕微鏡の構成を示す図。
【図２】検出器および駆動装置を模式的に示す図。
【図３】検出器および駆動装置の一部を拡大して模式的に示す図。
【図４】検出器および駆動装置の一部を拡大して模式的に示す図。
【図５】検出器および駆動装置の一部を拡大して模式的に示す図。
【図６】参考例に係る電子顕微鏡の検出器および駆動装置を模式的に示す図。
【図７】検出器および駆動装置を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００１５】
また、以下では、本発明に係る荷電粒子線装置として、電子線を照射して試料の観察や分析を行う電子顕微鏡を例に挙げて説明するが、本発明に係る荷電粒子線装置は電子線以
外の荷電粒子線（イオン等）を照射して試料の観察や分析を行う装置であってもよい。
【００１６】
１．  電子顕微鏡
まず、本実施形態に係る電子顕微鏡について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る電子顕微鏡１００の構成を示す図である。図１では、電子顕微鏡１００を構成する各部材を簡略化して図示している。
【００１７】
電子顕微鏡１００は、走査透過電子顕微鏡（scanning transmission electron microscope、ＳＴＥＭ）である。すなわち、電子顕微鏡１００は、電子線で試料Ｓ上を走査し、電子線の照射位置ごとに試料Ｓを透過した電子線の強度情報を取得して走査透過電子顕微鏡像（ＳＴＥＭ像）を生成することが可能な装置である。
【００１８】
電子顕微鏡１００は、図１に示すように、電子源１０と、照射系レンズ１２と、走査コイル１４と、対物レンズ１６と、試料ステージ１８と、試料ホルダー１９と、中間レンズ２０と、投影レンズ２２と、検出器３０と、駆動装置４０と、検出器５０と、を含む。
【００１９】
電子源１０は、電子線を放出する。電子源１０は、例えば、陰極から放出された電子を陽極で加速し電子線を放出する電子銃である。
【００２０】
照射系レンズ１２は、電子源１０から放出された電子線を試料Ｓに照射する。照射系レンズ１２は、図示はしないが、複数のコンデンサーレンズで構成されていてもよい。
【００２１】
走査コイル１４は、電子源１０から放出された電子線を二次元的に偏向させる。走査コイル１４は、電子線（電子プローブ）で試料Ｓ上を走査するためのコイルである。
【００２２】
対物レンズ１６は、電子線を試料Ｓ上に収束させて、電子プローブを形成する。また、対物レンズ１６は、試料Ｓを透過した電子線で結像する。
【００２３】
試料ステージ１８は、試料Ｓを保持する。図示の例では、試料ステージ１８は、試料ホルダー１９を介して、試料Ｓを保持している。試料ステージ１８は、試料Ｓを水平方向や鉛直方向に移動させることができる。
【００２４】
中間レンズ２０および投影レンズ２２は、試料Ｓを透過した電子線を、検出器３０や検出器５０に導く。
【００２５】
検出器３０は、検出室２に配置されている。検出室２は、真空状態である。検出器３０は、電子回折パターンを二次元デジタル画像として記録可能なピクセル型ＳＴＥＭ検出器である。ピクセル型ＳＴＥＭ検出器は、電子線を二次元的に検出して二次元像を取得でき、かつ、電子線の走査に追従可能なハイスピードのイメージセンサーである。
【００２６】
電子顕微鏡１００では、対物レンズ１６の後焦点面に形成された電子回折パターンが、中間レンズ２０および投影レンズ２２によって拡大され、検出器３０の検出面に転送される。これにより、検出器３０において、電子回折パターンを取得することができる。
【００２７】
駆動装置４０は、検出器３０を、検出位置と退避位置との間で移動させる。駆動装置４０は、直動シャフト１２４を介して検出器保持台１１０を移動させることで、検出器３０を移動させる。駆動装置４０は、例えば、圧縮気体を利用したエアーシリンダーによる駆動で直動シャフト１２４を直動させて（すなわち、直線的に移動させて）、検出器保持台１１０を移動させる。なお、駆動装置４０は、モーターによる駆動で直動シャフト１２４を直動させて、検出器保持台１１０を移動させてもよい。
【００２８】
検出位置は、検出器３０が試料Ｓを透過した電子線を検出する位置である。検出器３０がピクセル型ＳＴＥＭ検出器である場合、検出位置は、検出器３０の検出面の中心（センサーの中心）が、電子顕微鏡１００の光学系の光軸ＯＡ上に位置する位置である。退避位置は、検出器３０が、検出器５０による電子線の検出の邪魔にならない位置であり、光軸ＯＡから外れた位置である。
【００２９】
検出器５０は、検出器３０の後段に配置されている。検出器５０は、例えば、光軸ＯＡ上に配置されており、検出器３０が退避位置に位置している場合に、電子線を検出できる。検出器５０は、試料Ｓを透過した電子線を検出する検出器である。検出器５０は、例えば、明視野ＳＴＥＭ像を得るための検出器であってもよいし、環状明視野法（annular bright-field scanning transmission electron microscopy、ＡＢＦ−ＳＴＥＭ）による像を得るための検出器であってもよいし、低角度散乱暗射法（low-angle annular dark-field scanning transmission electron microscopy、ＬＡＡＤＦ−ＳＴＥＭ）による像を得るための検出器であってもよいし、高角度散乱暗視野法（high-angle annular dark-field scanning transmission electron microscopy、ＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭ）による像を得るための検出器であってもよい。
【００３０】
２．  検出器および駆動装置
次に、検出器３０および駆動装置４０の構成について説明する。図２は、検出器３０および駆動装置４０を模式的に示す図である。図３〜図５は、検出器３０および駆動装置４０の一部を模式的に示す図である。図２〜図５は、検出器３０が検出位置に位置している状態を図示している。なお、図２〜図５には、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。なお、Ｚ軸は、光軸ＯＡに平行な軸である。
【００３１】
電子顕微鏡１００は、図２に示すように、検出器保持台１１０と、第１シャフト１２０と、第２シャフト１２２と、直動シャフト１２４と、シャフト支持部材１３０と、検出室フランジ１４０と、壁部材１４２と、フランジ支持部材１５０，１５２と、ピン１６０と、ガイド部材１６２と、第１フランジ１７０と、第２フランジ１８０と、を含んで構成されている。
【００３２】
検出器３０は、検出室２に配置されている。検出器３０は、検出器保持台１１０に固定され、保持されている。
【００３３】
検出器保持台１１０には、流路１１２が設けられている。流路１１２には、検出器３０を冷却するための冷却水を流すことができる。検出器保持台１１０には、第１シャフト１２０および第２シャフト１２２が接続されている。検出器保持台１１０は、第１シャフト１２０および第２シャフト１２２で支持されている。
【００３４】
第１シャフト１２０には、冷却水を導入するための流路１２１が設けられている。第２シャフト１２２には、冷却水を導出するための流路１２３が設けられている。第１シャフト１２０および第２シャフト１２２は、検出器保持台１１０に冷却水を導入、導出するための機能、および駆動装置４０によって検出器３０を直動させる際の検出器３０の回転を規制するための機能を有する。
【００３５】
第１シャフト１２０は、検出器保持台１１０に接続されている。具体的には、第１シャフト１２０の先端部が、検出器保持台１１０に設けられた穴部１１４に挿入され固定されている。第１シャフト１２０の先端部には、Ｏリング１９０が装着されており、第１シャフト１２０と検出器保持台１１０の穴部１１４を規定する面との間を気密に封止している。
【００３６】
第２シャフト１２２は、検出器保持台１１０に接続されている。具体的には、第２シャフト１２２の先端部が、検出器保持台１１０に設けられた穴部１１６に挿入され固定されている。第２シャフト１２２の先端部には、Ｏリング１９１が装着されており、第２シャフト１２２と検出器保持台１１０の穴部１１６を規定する面との間を気密に封止している。
【００３７】
第１シャフト１２０および第２シャフト１２２が検出器保持台１１０に接続されることにより、流路１２１、流路１１２、流路１２３がつながる。これにより、冷却水は、流路１２１から流路１１２に導入され、流路１２３から導出される。
【００３８】
第１シャフト１２０は、検出室フランジ１４０に設けられたガイド穴１４４に摺動可能に挿入されている。検出室フランジ１４０のガイド穴１４４を規定する面には、Ｏリング１９２が装着されている溝が設けられている。Ｏリング１９２によって、第１シャフト１２０と検出室フランジ１４０との間を気密に封止でき、かつ、第１シャフト１２０がガイド穴１４４を摺動可能となる。
【００３９】
第２シャフト１２２は、第２フランジ１８０に設けられたガイド穴１８２に摺動可能に挿入されている。第２フランジ１８０のガイド穴１８２を規定する面には、Ｏリング１９３が装着されている溝が設けられている。Ｏリング１９３によって第２フランジ１８０と第２シャフト１２２との間を気密に封止でき、かつ、第２シャフト１２２がガイド穴１８２を摺動可能となる。
【００４０】
直動シャフト１２４は、駆動装置４０に接続されている。直動シャフト１２４は、駆動装置４０の動作により、Ｘ方向に直動する。直動シャフト１２４は、Ｘ軸に平行な軸を有しており、駆動装置４０の動作により、当該軸の方向に移動する。直動シャフト１２４は、駆動装置４０の直動ガイドによって直動可能に案内されている。駆動装置４０の直動シャフト１２４に接する面には、Ｏリング１９４が装着されている溝が設けられている。Ｏリング１９４によって駆動装置４０と直動シャフト１２４との間を気密に封止でき、かつ、直動シャフト１２４が摺動可能となる。
【００４１】
直動シャフト１２４の先端部は、曲面（例えば、球面の一部）である。検出器保持台１１０には、直動シャフト１２４の先端部を受ける球面軸受け１３２を備えているシャフト支持部材１３０が取り付けられている。直動シャフト１２４の先端部は、シャフト支持部材１３０の球面軸受け１３２とナット１３４に挟まれて固定されている。これにより、直動シャフト１２４の傾斜を規制することなく、検出器保持台１１０をＸ方向に直動させることができる。
【００４２】
駆動装置４０は、直動シャフト１２４を直動させる。駆動装置４０は、検出室フランジ１４０に取り付けられている。駆動装置４０の一部は、検出室フランジ１４０のガイド穴１４８に挿入されている。駆動装置４０がガイド穴１４８に挿入されることにより、直動シャフト１２４がＸ方向に直動するように駆動装置４０が検出室フランジ１４０に取り付けられる。駆動装置４０のガイド穴１４８に挿入された部分には、Ｏリング１９５が装着されており、駆動装置４０と検出室フランジ１４０との間を気密に封止している。
【００４３】
検出室フランジ１４０は、検出室２を規定する壁部材１４２とねじ（図示せず）などで固定されている。検出室フランジ１４０の壁部材１４２に接する面には、Ｏリング１９６が装着されている溝が設けられている。Ｏリング１９６によって、検出室フランジ１４０と壁部材１４２との間が気密に封止されている。
【００４４】
検出室フランジ１４０には、第１シャフト１２０が挿入されるガイド穴１４４と、第２フランジ１８０が取り付けられ、第２シャフト１２２が通る貫通孔１４６と、直動シャフト１２４が通り、駆動装置４０が取り付けられるガイド穴１４８と、が設けられている。
【００４５】
第１フランジ支持部材１５０および第２フランジ支持部材１５２は、壁部材１４２にねじ（図示せず）などで固定されている。第１フランジ支持部材１５０および第２フランジ支持部材１５２は、検出室フランジ１４０の周囲に配置されている。第１フランジ支持部材１５０と第２フランジ支持部材１５２とは、検出室フランジ１４０を挟んで対向する位置に配置されている。
【００４６】
第１フランジ支持部材１５０および第２フランジ支持部材１５２は、検出室フランジ１４０を壁部材１４２に固定するねじを緩めて検出室フランジ１４０が固定されていない状態にして検出器３０の位置決めをする際に（後述する「３．２．  Ｙ方向の位置決め」参照）、Ｏリング１９６が機能せずに検出室フランジ１４０と壁部材１４２との間からリーク（真空漏れ）することを防ぐためのストッパーとして機能する。
【００４７】
具体的には、第１フランジ支持部材１５０および第２フランジ支持部材１５２は、Ｘ方向における検出室フランジ１４０と壁部材１４２との間の距離が、検出室フランジ１４０と壁部材１４２との間に配置されているＯリング１９６による封止が可能となる距離よりも大きくなることを制限している。
【００４８】
図４に示すように、第２フランジ支持部材１５２は、検出室フランジ１４０の上面に対向する面１５４を有しており、第２フランジ支持部材１５２の面１５４により検出室フランジ１４０のＸ方向の移動を制限している。第２フランジ支持部材１５２の面１５４と検出室フランジ１４０の上面との間には隙間４が形成されている。検出室フランジ１４０は、隙間４の大きさの分だけしかＸ方向に移動することができない。すなわち、検出室フランジ１４０と壁部材１４２との間の距離は、隙間４の分だけしか離れない。隙間４は、検出室フランジ１４０がＹ方向に移動可能となり、かつ、Ｏリング１９６による封止が可能な大きさに設定されている。したがって、第２フランジ支持部材１５２によって、検出室フランジ１４０と壁部材１４２との間の距離が、Ｏリング１９６による封止が可能となる距離よりも大きくなることを制限できる。なお、第１フランジ支持部材１５０も、第２フランジ支持部材１５２と同様の構成を有している。
【００４９】
第１フランジ支持部材１５０には、ピン１５１が固定されている。ピン１５１は、検出室フランジ１４０のガイド穴１４９ａに挿入されている。ガイド穴１４９ａは、Ｙ方向に長手方向を持つ長穴であり、ピン１５１をＹ方向に案内する。
【００５０】
また、第２フランジ支持部材１５２には、ピン１５３が固定されている。ピン１５３は、検出室フランジ１４０のガイド穴１４９ｂに挿入されている。ガイド穴１４９ｂは、Ｙ方向に長手方向を持つ長穴であり、ピン１５３をＹ方向に案内する。
【００５１】
第１フランジ支持部材１５０には、Ｙ方向の位置決めを行うためのＹ方向位置決め用ねじ１５６が螺合されるねじ穴が形成されている。同様に、第２フランジ支持部材１５２には、Ｙ方向の位置決めを行うためのＹ方向位置決め用ねじ１５８が螺合されるねじ穴が形成されている。Ｙ方向位置決め用ねじ１５６およびＹ方向位置決め用ねじ１５８を締めたり緩めたりすることで、後述する「３．２．  Ｙ方向の位置決め」で説明するように、検出器３０のＹ方向の位置決めが可能である。
【００５２】
駆動装置４０には、Ｙ方向に延在するピン１６０が設けられている。ピン１６０の先端部は、検出室フランジ１４０に設けられたガイド部材１６２のガイド穴１６３に挿入され
る。これにより、ピン１６０は、Ｘ方向に案内される。この結果、駆動装置４０の回転が規制される。
【００５３】
駆動装置４０には、ブロック１６４が設けられている。ブロック１６４は、駆動装置４０からＹ方向に突出している。ブロック１６４には、Ｘ方向位置決め用ねじ１６６が螺合するねじ穴が形成されている。Ｘ方向位置決め用ねじ１６６を締めたり緩めたりすることで、後述する「３．１．  Ｘ方向の位置決め」で説明するように、検出器３０のＸ方向の位置決めが可能である。
【００５４】
第１フランジ１７０は、検出室フランジ１４０にねじ（図示せず）などで固定されている。第１フランジ１７０には、図４に示すように、検出室フランジ１４０の貫通孔１４６に連通する貫通孔１７２が設けられている。第１フランジ１７０の、検出室フランジ１４０側の面とは反対側の面には、球面軸受け１７４が設けられている。
【００５５】
第１フランジ１７０の検出室フランジ１４０に接する面には、Ｏリング１９７が装着されている溝が設けられている。Ｏリング１９７によって第１フランジ１７０と検出室フランジ１４０との間を気密に封止することができる。
【００５６】
第１フランジ１７０の貫通孔１７２を規定する面には、Ｏリング１９８が装着されている溝が設けられている。Ｏリング１９８によって第１フランジ１７０と第２フランジ１８０との間を気密に封止することができる。
【００５７】
第２フランジ１８０は、第１フランジ１７０上に配置されている第１部分１８４と、第１部分１８４から延在し、貫通孔１７２および貫通孔１４６に配置される第２部分１８６と、を有している。第２フランジ１８０には、第２シャフト１２２が挿入されるガイド穴１８２が設けられている。
【００５８】
第２フランジ１８０は、球面軸受け１７４で支持されている。第２フランジ１８０は、球面軸受け１７４に当接する当接面１８８を有している。第２フランジ１８０の当接面１８８は、第１部分１８４に設けられている。
【００５９】
図６は、参考例に係る電子顕微鏡の検出器１０３０および駆動装置１０４０の構成を示す図である。以下、本実施形態に係る電子顕微鏡１００を、図６に示す参考例に係る電子顕微鏡の構成と比較して、電子顕微鏡１００が奏する効果について説明する。
【００６０】
ここで、図６に示す例において、第１シャフト１１２０を基準軸とした場合、製造誤差により第２シャフト１１２２が第１シャフト１１２０に対して平行からずれて傾いてしまう場合がある。
【００６１】
第２シャフト１１２２は、検出室フランジ１１４０のガイド穴１１８２に摺動可能に挿入されている。製造誤差により第２シャフト１１２２が第１シャフト１１２０に対して平行からずれて傾いてしまうと、第２シャフト１１２２とガイド穴１１８２との間の同軸度を確保することができない。そのため、第２シャフト１１２２と検出室フランジ１１４０との間を封止するＯリング１１９３に負荷がかかりリークしてしまう場合がある。
【００６２】
これに対して、電子顕微鏡１００では、図４に示すように、第２フランジ１８０は、第１フランジ１７０の球面軸受け１７４によって支持されているため、第２シャフト１２２が傾いている場合でも、第２シャフト１２２とガイド穴１８２との間の同軸度を確保することができる。このように、電子顕微鏡１００では、製造誤差を吸収することができ、検出室２の気密性を確保することができる。
【００６３】
また、電子顕微鏡１００では、図示はしないが、検出室フランジ１４０に設けられた第１フランジ１７０を固定するためのボルトを通すための貫通孔（キリ穴）が、ボルトの径よりも十分に大きく形成されている。そのため、第１フランジ１７０のＹ方向における位置を調整可能である。第１フランジ１７０のＹ方向の位置を調整することで、第２フランジ１８０のＹ方向の位置を調整可能である。これにより、第２シャフト１２２の回転中心（傾斜中心）の位置を調整することができ、製造誤差をより吸収することができる。例えば、図４に示す例では、検出室フランジ１４０と第２フランジ１８０との間の隙間６の大きさの分だけ、第２フランジ１８０をＹ方向に調整可能である。
【００６４】
３．  位置決め
次に、電子顕微鏡１００における検出器３０の位置決め方法について説明する。以下では、検出器３０の検出位置を位置決めする方法について説明する。
【００６５】
検出器３０がピクセル型ＳＴＥＭ検出器である場合、検出器３０の中心を光軸ＯＡに合わせる際には、電子線の像を確認しながら行うことが望ましい。電子線の像を確認しながら検出器３０の位置決めを行うためには、検出室２の真空を維持した状態で、検出器３０の位置決めを行う必要がある。後述するように、電子顕微鏡１００では、検出器３０のＸ方向の位置決めおよびＹ方向の位置決めを、検出室２の真空を維持した状態で行うことができる。
【００６６】
３．１．  Ｘ方向の位置決め
電子顕微鏡１００において、検出器３０のＸ方向の位置決めは、駆動装置４０のＸ方向の位置を調整することにより行われる。
【００６７】
駆動装置４０のＸ方向の位置は、Ｘ方向位置決め用ねじ１６６を用いて調整できる。Ｘ方向位置決め用ねじ１６６により駆動装置４０のＸ方向の位置を調整することで、検出器３０のＸ方向の位置決めを行うことができる。これにより、検出室２の真空を維持したまま、検出器３０のＸ方向の位置決めができる。
【００６８】
図５に示すように、駆動装置４０の設置面４２と、検出室フランジ１４０と、の間には、隙間５がある。そのため、駆動装置４０は、隙間５の大きさの分だけ、−Ｘ方向に移動可能である。
【００６９】
また、駆動装置４０は、ガイド穴１６３の端面１６３ａ（図３参照）にピン１６０が突き当たるまで、＋Ｘ方向に移動可能である。ガイド穴１６３の長さは、Ｏリング１９５がガイド穴１４８から抜けない大きさに設定されている。
【００７０】
３．２．  Ｙ方向の位置決め
電子顕微鏡１００において、検出器３０のＹ方向の位置決めは、検出室フランジ１４０のＹ方向の位置を調整することにより行われる。
【００７１】
具体的には、まず、検出室フランジ１４０と壁部材１４２とを固定しているねじ等（図示せず）を緩めて検出室フランジ１４０が固定されていない状態にする。このとき、第１フランジ支持部材１５０および第２フランジ支持部材１５２が検出室フランジ１４０のストッパーとなり、Ｏリング１９６が機能せずに検出室フランジ１４０と壁部材１４２との間からリークすることを防ぐことができる。
【００７２】
ピン１５１は、検出室フランジ１４０のガイド穴１４９ａに挿入されている。また、ピン１５３は、検出室フランジ１４０のガイド穴１４９ｂに挿入されている。そのため、検
出室フランジ１４０と壁部材１４２とを固定しているねじ等を緩めても、検出室フランジ１４０は脱落しない。さらに、検出室フランジ１４０がＹ方向以外に移動することを規制することができる。
【００７３】
次に、検出室フランジ１４０が固定されていない状態で、Ｙ方向位置決め用ねじ１５６およびＹ方向位置決め用ねじ１５８を締めたり緩めたりすることで、検出室フランジ１４０のＹ方向の位置の調整を行い、検出器３０のＹ方向の位置を調整する。これにより、検出室２の真空を維持したまま、検出器３０のＹ方向の位置決めができる。
【００７４】
図４に示すように、Ｙ方向において、検出室フランジ１４０と第２フランジ支持部材１５２との間には、隙間８がある。そのため、検出室フランジ１４０は、隙間８の分だけ−Ｙ方向に移動可能である。同様に、Ｙ方向において、検出室フランジ１４０と第１フランジ支持部材１５０との間には、隙間がある。そのため、検出室フランジ１４０は、この隙間の分だけ＋Ｙ方向に移動可能である。
【００７５】
４．  電子顕微鏡の動作
次に、電子顕微鏡１００の動作について説明する。以下では、駆動装置４０の動作について説明する。図７は、検出器３０および駆動装置４０を模式的に示す図である。図７は、検出器３０が退避位置に位置している状態を図示している。
【００７６】
図２に示すように駆動装置４０が直動シャフト１２４を−Ｘ方向に移動させることで、検出器３０は検出位置に移動する。また、図５に示すように駆動装置４０が直動シャフト１２４を＋Ｘ方向に移動させることで、検出器３０は退避位置に移動する。
【００７７】
ここで、第１シャフト１２０を基準軸とした場合、製造誤差により直動シャフト１２４が第１シャフト１２０に対して平行からずれて傾いてしまう場合がある。
【００７８】
例えば、図６に示す例では、直動シャフト１１２４の先端が検出器保持台１１１０に直接固定されている。この場合、製造誤差により直動シャフト１１２４が第１シャフト１１２０に対して平行からずれて傾いてしまうと、例えば、検出器保持台１１１０をＸ方向に正確に直動させることができずに、検出器保持台１１１０がＸ方向からずれた方向に直動してしまうおそれがある。また、例えば、直動シャフト１１２４で検出器保持台１１１０をＸ方向に直動させる際に、第１シャフト１１２０と検出室フランジ１１４０との間を封止するＯリング１１９２に負荷がかかりリークしてしまうおそれがある。
【００７９】
これに対して、電子顕微鏡１００では、第１シャフト１２０を基準とした場合に、製造誤差により直動シャフト１２４が傾いていたとしても、直動シャフト１２４の先端部をシャフト支持部材１３０の球面軸受け１３２で受けているため、検出器保持台１１０（検出器３０）をＸ方向に直動させることができる。このように、電子顕微鏡１００では、製造誤差を吸収することができ、安定した動作が可能である。
【００８０】
５．  特徴
電子顕微鏡１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００８１】
電子顕微鏡１００は、検出室２を気密に封止する検出室フランジ１４０と、検出室２に配置されている検出器３０と、検出器３０を保持する検出器保持台１１０と、検出室フランジ１４０に設けられたガイド穴１４４に摺動可能に挿入され、検出器保持台１１０に接続されている第１シャフト１２０と、検出室フランジ１４０に取り付けられ、球面軸受け１７４を有する第１フランジ１７０と、第１フランジ１７０の球面軸受け１７４で支持されている第２フランジ１８０と、第２フランジ１８０に設けられたガイド穴１８２に摺動
可能に挿入され、検出室フランジ１４０の貫通孔１４６を通って、検出器保持台１１０に接続されている第２シャフト１２２と、を含み、第１シャフト１２０および第２シャフト１２２には、検出器３０を冷却するための冷却水の流路１２１，１２３が設けられている。
【００８２】
そのため、電子顕微鏡１００では、例えば第１シャフト１２０を基準とした場合に、製造誤差により第２シャフト１２２が傾いていたとしても、第１フランジ１７０の球面軸受け１７４により、第２シャフト１２２とガイド穴１８２との間の同軸度を確保することができる。このように、電子顕微鏡１００では、製造誤差を吸収することができる。
【００８３】
電子顕微鏡１００では、先端部が曲面の直動シャフト１２４と、直動シャフト１２４を移動させる駆動装置４０と、検出器保持台１１０に接続され、直動シャフト１２４の先端部を受ける球面軸受け１３２を備えているシャフト支持部材１３０と、を含む。そのため、電子顕微鏡１００では、例えば第１シャフト１２０を基準とした場合に、製造誤差により直動シャフト１２４が傾いていたとしても、直動シャフト１２４の先端部をシャフト支持部材１３０の球面軸受け１３２で受けているため、検出器保持台１１０をＸ方向に直動させることができる。このように、電子顕微鏡１００では、製造誤差を吸収することができ、安定した動作が可能である。
【００８４】
電子顕微鏡１００では、検出室フランジ１４０と検出室２を規定する壁部材１４２との間に配置されているＯリング１９６と、検出室フランジ１４０と壁部材１４２との間の距離が、Ｏリング１９６による封止が可能となる距離よりも大きくなることを制限するフランジ支持部材１５０，１５２と、を含む。そのため、電子顕微鏡１００では、検出室フランジ１４０と壁部材１４２とを固定しているねじ等（図示せず）を緩めた状態でも、フランジ支持部材１５０，１５２が検出室フランジ１４０のストッパーとなり、Ｏリング１９６が機能せずに検出室フランジ１４０と壁部材１４２との間からリークすることを防ぐことができる。したがって、電子顕微鏡１００では、検出室フランジ１４０を移動させることによって検出器３０のＹ方向の位置決めが可能となり、容易に、検出器３０の位置決めを行うことができる。
【００８５】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【００８６】
上述した実施形態では、検出器保持台１１０、第１シャフト１２０、および第２シャフト１２２には、検出器３０を冷却するための冷却水の流路１１２，１２１，１２３が設けられていたが、流路１１２，１２１，１２３は冷却水の流路に限定されず、検出器３０を冷却または加熱するための熱媒体の流路であってもよい。例えば、流路１１２，１２１，１２３に検出器３０を加熱するための媒体（温水など）を流すことにより、検出器３０を加熱することができる。
【００８７】
また、上述した実施形態では、検出器３０が、ピクセル型ＳＴＥＭ検出器である例について説明したが、検出器３０は、その他の検出器であってもよい。例えば、検出器３０は、熱ノイズの影響を低減するために冷却が必要なＣＣＤ（charge coupled device）イメージセンサーが搭載された検出器であってもよい。また、例えば、検出器３０は、Ｘ線を検出するＸ線検出器であってもよい。
【００８８】
また、上述した実施形態では、本発明に係る荷電粒子線装置が走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）である場合について説明したが、本発明に係る荷電粒子線装置は、これに限定されない。本発明に係る荷電粒子線装置としては、透過電子顕微鏡、走査電子顕微鏡、収束イオンビーム加工観察装置などが挙げられる。
【００８９】
なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、適宜組み合わせることが可能である。
【００９０】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【００９１】
２…検出室、４…隙間、５…隙間、６…隙間、８…隙間、１０…電子源、１２…照射系レンズ、１４…走査コイル、１６…対物レンズ、１８…試料ステージ、１９…試料ホルダー、２０…中間レンズ、２２…投影レンズ、３０…検出器、４０…駆動装置、４２…設置面、５０…検出器、１００…電子顕微鏡、１１０…検出器保持台、１１２…流路、１１４…穴部、１１６…穴部、１２０…第１シャフト、１２１…流路、１２２…第２シャフト、１２３…流路、１２４…直動シャフト、１３０…シャフト支持部材、１３２…球面軸受け、１３４…ナット、１４０…検出室フランジ、１４２…壁部材、１４４…ガイド穴、１４６…貫通孔、１４８…ガイド穴、１４９ａ…ガイド穴、１４９ｂ…ガイド穴、１５０…第１フランジ支持部材、１５１…ピン、１５２…第２フランジ支持部材、１５３…ピン、１５４…面、１５６…Ｙ方向位置決め用ねじ、１５８…Ｙ方向位置決め用ねじ、１６０…ピン、１６２…ガイド部材、１６３…ガイド穴、１６３ａ…端面、１６４…ブロック、１６６…Ｘ方向位置決め用ねじ、１７０…第１フランジ、１７２…貫通孔、１７４…球面軸受け、１８０…第２フランジ、１８２…ガイド穴、１８４…第１部分、１８６…第２部分、１８８…当接面、１９０…Ｏリング、１９１…Ｏリング、１９２…Ｏリング、１９３…Ｏリング、１９４…Ｏリング、１９５…Ｏリング、１９６…Ｏリング、１９７…Ｏリング、１９８…Ｏリング、１０３０…検出器、１０４０…駆動装置、１１１０…検出器保持台、１１２０…第１シャフト、１１２２…第２シャフト、１１２４…直動シャフト、１１４０…検出室フランジ、１１８２…ガイド穴、１１９２…Ｏリング、１１９３…Ｏリング
【図１】
2019091561.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】
2019091561.tif 000008
【図７】
2019091561.tif 000009