(57)【要約】【課題】設置環境の温度変化により荷電粒子線装置で生じる試料ドリフトを高精度に計測し、設置環境の温度変化によるドリフトを低減する。【解決手段】荷電粒子線装置で、試料の観察・分析を行う場合には、試料ステージ１５０に搭載されて試料室１１１に配置された試料１１０を、長時間、試料室１１１に保持する必要がある。しかし、装置の環境温度が変化すると、試料ステージ１５０を支持するステージケース１６１の熱変形により試料ドリフトが発生し、試料上の同じ位置を維持できなくなる。そこで、ステージケース１６１の変形量を計測する変形量計測手段２１１と、ステージケース１６１の外面を加熱及び／又は冷却する加熱・冷却手段２１３と、この計測された変形量に基づいて、試料ステージ１５０に搭載された試料１１０に対する荷電粒子線の照射位置が環境雰囲気の温度変化によって移動しないように、加熱・冷却手段２１３を作動制御するドリフト補正回路２１２とを用いて、環境温度変化に起因する試料ドリフトの低減を実現する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に荷電粒子線を照射する試料室と、
荷電粒子線を照射する試料が搭載される試料ステージと、
前記試料室に面する内面と外部の環境雰囲気に面する外面とを有し、前記試料ステージを支持して前記試料ステージに搭載された試料を前記試料室に配置するステージケースと
を備えた荷電粒子線装置において、
前記ステージケースの変形量を計測する変形量計測手段と、
前記ステージケースの外面を加熱及び／又は冷却する温度調整手段と、
前記変形量計測手段により計測された変形量に基づいて、前記試料ステージに搭載された試料に対する荷電粒子線の照射位置が環境雰囲気の温度変化によって移動しないように、前記温度調整手段を作動制御する制御手段と
を有することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項２】
前記変形量計測手段は、前記ステージケースに生じた歪みを検出する歪み計測手段であることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線装置。
【請求項３】
前記温度調整手段は、前記ステージケースの外面を加熱及び冷却する加熱・冷却手段であり、
前記制御手段は、前記変形量計測手段により計測された変形量に基づいて、環境雰囲気の温度変化によって前記ステージケースが膨張熱変形した場合は、前記加熱・冷却手段に前記ステージケースを冷却させ、環境雰囲気の温度変化によって前記ステージケースが収縮熱変形した場合は、前記加熱・冷却手段に前記ステージケースを加熱させる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の荷電粒子線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査電子顕微鏡等の荷電粒子線装置に係り、装置の設置環境の温度変化に起因して発生する試料ドリフトの低減技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
荷電粒子線装置は、真空に保たれた試料室内で、電子ビーム等の荷電粒子線を試料に照射し、このとき試料から発生する二次電子を検出することにより、試料表面の拡大観察画像を取得する。また、試料から二次電子と同時に発生する反射電子，特性Ｘ線，陰極光（カソードルミネッセンス）等といった二次粒子を検出することにより、試料の元素構成分析，結晶方位等の組成分析といった試料分析を行うこともできる。
【０００３】
荷電粒子線装置では、荷電粒子線の照射に当たって、試料は試料ステージに搭載されて支持される。試料が搭載された試料ステージは、試料上における観察範囲（観察領域）や観察方向等の観察条件に応じて、試料室内で水平移動，上下移動，回転，又は傾倒させられ、試料上における荷電粒子線の照射位置や照射方向等が調整されるようになっている。
【０００４】
ところで、荷電粒子線装置を用いた試料分析では、試料上における分析範囲（分析領域），分析手順等といった分析条件によっては、その分析処理時間が長時間に及ぶことがあり、一の試料が試料ステージに搭載されて保持される時間も長くなる。そのため、試料分析も行い得る荷電粒子線装置においては、作業時間の経過とともに、その取得した画像が、観察・分析条件による試料上の本来の観察・分析位置である目標位置に対して移動してしまう試料ドリフトが発生することがある。試料分析の際に、試料ドリフトが発生すると、分析対象位置が目標位置と異なってしまい、誤った位置の試料分析が行われてしまうことになる。
【０００５】
この試料ドリフトの一因としては、荷電粒子線装置が設置された環境の温度がこの長時間に及ぶ観察・分析作業中に変化することにより装置が熱変形し、その結果、荷電粒子線の試料表面上に照射される位置がずれてしまうことが挙げられる。
【０００６】
従来、このような試料ドリフトを低減させる技術として、例えば、ＷＯ２０１１／１４５２９０号公報（特許文献１）に開示されているようなドリフト低減技術がある。特許文献１には、荷電粒子線装置の装置温度の変化を測定する温度計を具備し、その温度変化に合わせて試料ステージの温度変化を吸収する加熱装置を具備したドリフト低減技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＷＯ２０１１／１４５２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
試料ドリフトは、荷電粒子線装置を用いた試料の観察・分析作業中に、装置の設置環境の温度変化が起こり、装置に熱変形が生じることが一因となっている。その温度変化の影響は、環境雰囲気（大気）に接している装置部分に、早く現れる。
【０００９】
そこで、特許文献１に記載の技術では、温度計は、荷電粒子線装置の試料室筐体の筐体外面に配置され、設置環境の温度変化、又は環境雰囲気に接している装置筐体の温度変化を測定する構成になっている。そして、温度計で測定された装置筐体の温度変化に対して、予め設定された所定の関係式に従ってこの温度変化を吸収するように加熱装置の出力を変化させることにより、荷電粒子線装置の試料ドリフトを低減する構成になっている。
【００１０】
しかし、特許文献１に記載の技術では、加熱装置は、真空に保たれた試料室内部に配置された試料ステージに具備された構成になっているため、装置筐体の筐体外面に配置された温度計により測定された環境温度変化の影響が、加熱装置及び試料ステージが備えられた試料室内部に実際に伝播するまでに時間がかかり、装置の熱変形に対しての応答性の面で課題があった。
【００１１】
すなわち、特許文献１に記載の技術は、温度計により装置の設置環境の温度変化を測定することによって、装置の熱変形で生じる試料ドリフトを間接的に測定するようになっている。しかしながら、装置の設置環境の温度変化による装置での熱変形の現れ方は再現性が低く、設置環境の温度や装置自体の温度を計測しても、試料ドリフトを高精度に計測することが困難である、という課題があった。
【００１２】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、設置環境の温度変化により荷電粒子線装置に生じた熱変形量を直接測定することにより、設置環境の温度変化により荷電粒子線装置で生じる試料ドリフトを高精度に計測し、設置環境の温度変化によるドリフトを低減する荷電粒子線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】
【００１３】
そこで、上記した課題を解決するため、本発明に係る荷電粒子線装置は、試料に荷電粒子線を照射する試料室と、荷電粒子線を照射する試料が搭載される試料ステージと、試料室に面する内面と外部の環境雰囲気に面する外面とを有し、試料ステージを支持して試料ステージに搭載された試料を前記試料室に配置するステージケースとを備えた荷電粒子線装置であって、ステージケースの変形量を計測する変形量計測手段と、ステージケースの外面を加熱及び／又は冷却する温度調整手段と、変形量計測手段により計測された変形量に基づいて、試料ステージに搭載された試料に対する荷電粒子線の照射位置が環境雰囲気の温度変化によって移動しないように、温度調整手段を作動制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、設置環境の温度変化に起因する試料ドリフトを高精度に、かつ応答性良く低減できる荷電粒子線装置を提供することができる。
【００１５】
また、設置環境の温度変化による装置での熱変形の現れ方が再現性が低くても、変形量の大きさ（計測する歪みの大きさ）から装置の現在の熱変形状態を直接把握することができ、試料ドリフトを補正することが可能となる。
【００１６】
上記した以外の、課題、構成、及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の荷電粒子線装置の一実施の形態に係るＳＥＭの全体構成図である。
【図２】図１に示したＳＥＭにおける試料ステージの構成を示す模式図である。
【図３】図１に示したＳＥＭに備えられたドリフト補正手段の一実施例の構成図である。
【図４】試料ドリフトのドリフト量とステージケースに生じた歪み量との関係の検証グラフである。
【図５】本実施の形態に係るＳＥＭに備えられたドリフト補正手段の別の実施例の構成図である。
【図６】長時間に及ぶ観察・分析作業の間に環境温度が低下変化し、ステージケースが収縮熱変形した場合のステージケースの形態を模式的に示した図である。
【図７】長時間に及ぶ観察・分析作業の間に環境温度が上昇変化し、ステージケースが膨張熱変形した場合のステージケースの形態を模式的に示した図である。
【図８】ステージケースの収縮熱変形によって試料室での配置姿勢が変化した、ＳＥＭにおける試料ステージの状態説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る荷電粒子線装置の一実施の形態について、図面に基づいて説明する。なお、説明に当たっては、荷電粒子線装置の一種としての走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）を例に説明するが、本発明に係る荷電粒子線装置はＳＥＭに限定されるものではない。
【００１９】
図１は、本発明に係る荷電粒子線装置の一実施の形態に係るＳＥＭの全体構成図である。
【００２０】
図１において、ＳＥＭ１００は、電子光学系１２１を構成する電子光学系機器を収容した鏡筒１０２と、内部に観察対象の試料１１０が収容される試料室１１１が形成された試料室筐体１０３と有する。鏡筒１０２は、試料室筐体１０３の上面に、一体的に載置固定された構造になっている。鏡筒１０２と試料室筐体１０３とによって、ＳＥＭ１００の装置筐体１０１が構成される。試料室筐体１０３の周面には、試料室１１１に収容された分析対象の試料１１０を交換する際に装置筐体１０１の外部に対して開放され、観察・分析時を含めた常時は、試料交換口蓋体１６０によって気密に閉塞される試料交換口１１２が形成されている。
【００２１】
装置筐体１０１では、鏡筒１０２内、及び試料交換口１１２が密閉された試料室１１１それぞれは、ＳＥＭ１００が設置された環境雰囲気（大気）に対して隔絶可能で、気密性が保たれた構造になっている。また、鏡筒１０２と試料室筐体１０３との間は、鏡筒１０２の電子光学系１２１で生成された一次電子線１２０を試料室１１１の分析対象の試料１１０に照射可能な構造になっている。
【００２２】
鏡筒１０２内部は、図示せぬ真空ポンプ等の排気手段により真空排気されて、常時は高真空度状態に保たれている。また、試料室筐体１０３の試料室１１１は、試料交換口１１２が密閉されて観察・分析対象の試料１１０について観察・分析作業が行われている間は、図示せぬ真空ポンプ等の排気手段により真空排気されて、観察・分析に適した真空度状態に保たれる。試料室１１１の内圧は、試料交換口１１２を開放して試料交換を行う場合は、試料交換口１１２の開放に際して事前にその真空度状態が大気圧状態に復圧されるようになっており、試料交換後、試料交換口１１２が閉塞されたときには、再び観察・分析に適した真空度状態に戻されるようになっている。
【００２３】
鏡筒１０２には、電子銃１２２，収束レンズ１２３，対物レンズ１２４，走査偏向器１２５等といった電子光学系１２１の構成機器が収容されている。各構成機器１２２，１２３，１２４，１２５は、装置筐体１０１の外部に設けられた電子光学系制御部２０１にそれぞれ信号接続されている。また、図示の例では、鏡筒１０２には、一次電子線１２０の照射によって試料１１０から放出される二次電子１３０を検出する二次電子検出器１３１が配置されている。二次電子検出器１３１は、装置筐体１０１の外部に設けられた画像生成部２０２と信号接続されている。
【００２４】
一方、試料室筐体１０３の試料室１１１には、分析対象の試料１１０が試料ステージ１５０に搭載されて収容配置される。また、図示の例では、試料室筐体１０３には、一次電子線１２０の照射によって試料１１０から二次電子１３０と同時に放出される、例えば、反射電子，特性Ｘ線，陰極光（カソードルミネセンス）等といった、試料１１０の元素構成分析，結晶方位等の組成分析といった試料分析を行うために利用される二次粒子を検出する二次粒子検出器が配置されている。ここでは、試料分析用の二次粒子検出器として、一次電子線１２０の照射により試料１１０から二次電子１３０と一緒に放出される特性Ｘ線１４０を検出するエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ(Energy dispersive X-ray spectrometry)）検出器１４１が設けられている。ＥＤＸ検出器１４１は、装置筐体１０１の外部に設けられたＥＤＸ処理部２０５と信号接続されている。
【００２５】
なお、図示の例では、二次電子検出器１３１，試料分析用の二次粒子検出器（ＥＤＸ検出器１４１）の配置場所は、それぞれ鏡筒１０２，試料室筐体１０３としたが、二次電子１３０，試料分析用の二次粒子（図示の例では、特性Ｘ線１４０）を検出可能な場所であるならば、鏡筒１０２，試料室筐体１０３のいずれでも構わない。
【００２６】
電子光学系制御部２０１は、ＳＥＭ１００を用いた試料１１０の観察・分析に当たり、予め設定された観察・分析条件に従って、電子光学系１２１の構成機器１２２，１２３，１２４，１２５それぞれを制御し、試料室１１１に収容された観察・分析対象の試料１１０に対して一次電子線１２０を照射制御する。例えば、観察・分析対象の試料１１０の観察・分析領域に係る試料面の拡大観察画像（ＳＥＭ画像）を取得する場合、電子光学系制御部２０１は、例えば試料１１０の観察・分析条件等が予め設定された該当レシピを基に、試料１１０の観察・分析を行う試料面上の観察・分析領域毎に、電子銃１２２により生成・放出される一次電子線１２０を、収束レンズ１２３，対物レンズ１２４を介して、試料面上の目標位置に収束し、走査偏向器１２５によって、この一次電子線１２０の照射位置を、目標位置に対応した観察・分析領域に該当する試料面上で走査する。
【００２７】
画像生成部２０２には、二次電子検出器１３１の検出出力に加えて、電子光学系制御部２０１から走査偏向器１２５に供給される一次電子線１２０の走査制御信号も供給される。画像生成部２０２は、二次電子検出器１３１により検出される二次電子１３０の強度を、一次電子線１２０の走査と同期して走査生成される画像の輝度変調入力とすることで、分析対象の試料１１０の観察・分析領域に係る試料面の拡大観察画像を生成する。画像生成部２０２により生成された拡大観察画像データは、観察画像表示部２０３に出力され、拡大観察画像が表示される。
【００２８】
ＥＤＸ処理部２０５には、ＥＤＸ検出器１４１の検出出力に加えて、電子光学系制御部２０１から走査偏向器１２５に供給される一次電子線１２０の走査制御信号も供給される。ＥＤＸ処理部２０５は、ＥＤＸ検出器１４１により検出される特性Ｘ線１４０のエネルギーに比例する信号強度を、一次電子線１２０の走査と同期して取得して、これを基に分析対象の試料１１０の観察・分析領域に係るＥＤＸスペクトルや元素分布画像（Ｍａｐｐｉｎｇ像）を生成したり、観察・分析領域の試料の構成元素を求めたりする。ＥＤＸ処理部２０５により生成されたＥＤＸスペクトルデータや元素分布画像データ等は、分析画像表示部２０６に出力され、表示される。
【００２９】
分析対象の試料１１０は、このような観察・分析を行うに当たり、試料ステージ１５０に搭載されて試料室１１１に収容配置され、試料面上における観察・分析範囲（観察・分析領域）等の観察・分析条件に応じて、試料室１１１で水平移動，上下移動，回転，又は傾倒させられ、試料面上における荷電粒子線（一次電子線１２０）の照射位置や照射方向等が調整される。
【００３０】
図２は、図１に示したＳＥＭにおける試料ステージの構成を示す模式図である。
【００３１】
試料ステージ１５０は、試料上における観察位置や観察方向等の観察・分析条件に応じて、試料室１１１で、搭載された試料１１０を水平移動，上下移動，回転，又は傾倒させることより、試料面上における一次電子線１２０の照射位置を変位させたり、電子光学系１２１の光軸方向に対する試料面の向きを調整したり等する。
【００３２】
図示の例では、試料ステージ１５０は、試料ホルダ１５１，ローテーションテーブル１５２，Ｙテーブル１５３，Ｘテーブル１５４，Ｔベース（チルトベース）１５５，チルト軸１５６，Ｚテーブル１５７を備えた構成になっている。
【００３３】
試料ホルダ１５１は、試料１１０が接着されて搭載される試料搭載面を有し、ローテーションテーブル１５２に対して位置決めされて着脱自在にネジ固定される。これにより、試料１１０は、ローテーションテーブル１５２に対し、試料ホルダ１５１ごと交換可能になっている。
【００３４】
ローテーションテーブル１５２は、ローテーションテーブル１５２に位置決め固定される試料ホルダ１５１の試料搭載面に垂直な回動軸を回動中心にして、Ｙテーブル１５３に対して回動可能に支持されている。試料ホルダ１５１に搭載固定された試料１１０は、図示せぬローテーションテーブル用モータの駆動によりローテーションテーブル１５２がＹテーブル１５３上で回動変位するのに対応して、ローテーションテーブル１５２と一体的に回動変位する。
【００３５】
Ｙテーブル１５３は、Ｘテーブル１５４に対して、ローテーションテーブル１５２に位置決め固定された試料ホルダ１５１の試料搭載面に平行なＹ軸方向に沿って、図示せぬＹ軸方向ガイドを介し移動可能に支持されている。試料ホルダ１５１に搭載固定された試料１１０は、図示せぬＹテーブル用モータの駆動によりＹテーブル１５３がＸテーブル１５４上でＹ軸方向に沿って移動変位するのに対応して、ローテーションテーブル１５２ごと、Ｙテーブル１５３と一体的にＹ軸方向に移動変位する。
【００３６】
Ｘテーブル１５４は、Ｔベース１５５に対して、ローテーションテーブル１５２に位置決め固定された試料ホルダ１５１の試料搭載面に平行でかつＹ軸と直交するＸ軸方向に沿って、図示せぬＸ軸方向ガイドを介し移動可能に支持されている。試料ホルダ１５１に搭載固定された試料１１０は、図示せぬＸテーブル用モータの駆動によりＸテーブル１５４がＴベース１５５上でＸ軸方向に沿って移動変位するのに対応して、ローテーションテーブル１５２，Ｙテーブル１５３ごと、Ｘテーブル１５４と一体的にＸ軸方向に移動変位する。
【００３７】
Ｔベース１５５は、一端側の周面に、Ｘテーブル１５４がＸ軸方向ガイドを介してＸ軸方向に沿って移動可能に取り付けられるベーステーブル面が形成され、他端側の端面には、チルト軸１５６が一体的にネジ固定されている。チルト軸１５６は、Ｔベース１５５の他端側の端面から突設し、Ｘ軸方向に沿って延びる。
【００３８】
Ｔベース１５５は、Ｚテーブル１５７に対して、チルト軸１５６が回動可能に支持されて取り付けられている。Ｔベース１５５は、図示せぬチルト用モータの駆動により、チルト軸１５６の軸心を中心にＺテーブル１５７に対して回動変位することによって、ベーステーブル面がチルト軸１５６の軸心廻りに回動変位する。試料ホルダ１５１に搭載固定された試料１１０は、チルト用モータの駆動によりＴベース１５５がチルト軸１５６の軸心廻りに回動変位するのに対応して、ローテーションテーブル１５２，Ｙテーブル１５３，Ｘテーブル１５４ごと、Ｔベース１５５と一体的にチルト軸１５６の軸心廻りに回動変位し、試料ホルダ１５１の試料搭載面を電子光学系１２１の光軸Ｚ０に対して垂直な水平状態に対して傾倒させるようになっている。
【００３９】
Ｚテーブル１５７は、試料室筐体１０３の試料交換口１１２に着脱可能に取り付けられる後述のステージケース１６１に対して、チルト軸１５６の延設方向であるＸ軸方向と直交する所定方向に沿って、Ｚ軸方向ガイド１６５を介し移動可能に支持されている。試料ホルダ１５１に搭載固定された試料１１０は、図示せぬＺテーブル用モータの駆動によりＺテーブル１５７がステージケース１６１内を所定方向に沿って移動変位するのに対応して、ローテーションテーブル１５２，Ｙテーブル１５３，Ｘテーブル１５４，Ｔベース１５５ごと、Ｚテーブル１５７と一体的に所定方向に沿って移動変位するようになっている。
【００４０】
試料ステージ１５０では、図示省略したローテーションテーブル１５２を試料ホルダ１５１の試料搭載面に垂直な回動軸を回動中心にして回動変位させるためのローテーションテーブル用モータ、Ｙテーブル１５３をＹ軸方向に沿って移動変位させるためのＹテーブル用モータ、Ｘテーブル１５４をＸ軸方向に沿って移動変位させるためのＸテーブル用モータ、Ｔベース１５５をチルト軸１５６を回動中心にして回動変位させるためのチルト用モータ、Ｚテーブル１５３をＸ軸方向と直交する所定方向に沿って移動変位させるためのＺテーブル用モータは、電子光学系制御部２０１にそれぞれ接続され、ＳＥＭ１００を用いた試料１１０の観察・分析に当たり、予め設定された観察・分析条件、特に観察・分析領域や観察・分析方向等に応じてそれぞれ駆動制御される。この場合、電子光学系制御部２０１は、観察・分析条件に応じて、電子光学系１２１の構成機器１２２，１２３，１２４，１２５それぞれを制御して一次電子線１２０の照射制御を行うとともに、ローテーションテーブル１５２，Ｙテーブル１５３，Ｘテーブル１５４，Ｔベース１５５，Ｚテーブル１５７を移動又は回動制御して、試料ホルダ１５１に搭載された試料１１０の試料面上における一次電子線１２０の被照射位置を試料室１１１で変位させたり、電子光学系１２１の光軸方向に対する試料面の向きを調整したりする。
【００４１】
ステージケース１６１は、図示の例では、試料室筐体１０３の周面に形成された試料交換口１１２を囲繞するような大きさの四角形形状の端面を有する中空枠体で形成されている。ステージケース１６１の一端側の開口端面は、試料室筐体１０３の試料交換口１１２の開口縁を囲繞しながら、試料室筐体１０３の外周面に当接密着させられる当接側端面１６３になっている。これに対し、ステージケース１６１の他端側の開口端面１６４は、試料ステージ１５０の組み付け時、試料ステージ１５０のメンテナンス時等に備えての開口で、常時は、面板１６２が気密性を保って取り付け固定され、閉塞されている。
【００４２】
ステージケース１６１は、その内周面にＺ軸方向ガイド１６５を介し、Ｚテーブル１５７がＺ軸方向ガイド１６５に沿って移動可能に取り付けられることによって、試料ステージ１５０全体をチルト軸１５６の延設方向であるＸ軸方向と直交する所定方向に移動可能に支持する。その際、ステージケース１６１の当接側端面１６３の開口からは、Ｔベース１５５がＸ軸方向に沿って突出し、Ｘテーブル１５４等が支持されたベーステーブル面がケース外部に位置されるようになっている。この結果、ステージケース１６１は、試料ステージ１５０を支持した状態で、その当接側端面１６３を試料交換口１１２を囲繞するように試料室筐体１０３の外周面に密着当接させることにより、Ｔベース１５５のベーステーブル面上に配置されたＸテーブル１５４，Ｙテーブル１５３，ローテーションテーブル１５２，試料ホルダ１５１を、試料交換口１１２から試料室１１１の中央部へ導入し、試料ホルダ１５１の試料搭載面を、電子光学系１２１の下方の、光軸Ｚ０と交差する位置に配置することできる。
【００４３】
また、その際、ステージケース１６１は、Ｚ軸方向ガイド１６５を介したＺテーブル１５７の移動方向が電子光学系１２１の光軸方向と平行になり、試料室１１１の高さ方向になるように位置決めされて、試料室筐体１０３の外周面に密着当接させられる。この結果、ローテーションテーブル１５２，Ｙテーブル１５３，Ｘテーブル１５４，Ｔベース１５５，Ｚテーブル１５７の、電子光学系制御部２０１による観察・分析条件に応じた移動又は回動制御によって、試料ホルダ１５１の試料搭載面は、試料室１１１で、水平移動，上下移動，回転，又は傾倒させられ、試料面上における荷電粒子線の照射位置や照射方向等が調整される。
【００４４】
加えて、ステージケース１６１は、その他端側の開口端面１６４を面板１６２で閉塞した状態で、その当接側端面１６３を試料交換口１１２を囲繞するように試料室筐体１０３の外周面に密着当接され、面板１６２とともに、装置筐体１０１外部の、ＳＥＭ１００が配置された環境雰囲気（大気）に対して、試料室１１１を密閉する試料交換口蓋体１６０としても機能する。
【００４５】
ステージケース１６１の当接側端面１６３を試料室筐体１０３の外周面に対して密着当接させる当たり、ステージケース１６１は案内支持機構１７０によって案内支持されている。図示の例では、案内支持機構１７０は、装置筐体１０１（試料室筐体１０３）に付設され、試料交換口１１２の開口方向（図示の場合は、Ｘ軸方向）に沿って筐体外部を延びるガイド軸１７１と、ステージケース１６１の外周面に一体的に突出形成され、このガイド軸１７１にその延設方向に沿って移動可能に係合した係合部１７２とより構成されている。案内支持機構１７０は、当接側端面１６３を試料室筐体１０３の試料交換口１１２に対して当接／離間させ、試料ステージ１５０のベーステーブル面を試料室１１１で電子光学系１２１の光軸Ｚ０に対して進退させるように、ステージケース１６１を案内支持する。また、案内支持機構１７０は、ステージケース１６１の当接側端面１６３を試料室筐体１０３の外周面に対して当接させた状態で、試料ステージ１５０のＺテーブル１５７がＺ軸方向ガイド１６５を介し電子光学系１２１の光軸方向に沿って移動するように、試料室筐体１０３に対するステージケース１６１の当接姿勢を規定する。
【００４６】
ＳＥＭ１００を用いた試料１１０の観察・分析作業では、ステージケース１６１に支持された試料ステージ１５０は、試料交換口１１２の閉塞・開放に対応して、試料室１１１に対して導入・導出される。具体的には、試料１１０の観察・分析を行う際、試料１１０が搭載された試料ホルダ１５１をローテーションテーブル１５２に固定した状態で、試料交換口蓋体１６０としても機能するステージケース１６１を案内支持機構１７０を利用して移動させ、当接側端面１６３を試料室筐体１０３の試料交換口１１２の開口縁に当接させることによって、試料ステージ１５０は試料室１１１の中央部へ導入され、試料ホルダ１５１の試料搭載面は、試料室１１１で電子光学系１２１の光軸Ｚ０と交差するように配置される。そして、このステージケース１６１を試料室筐体１０３の試料交換口１１２の開口縁に当接させた状態で、試料室１１１を観察・分析に適した真空度状態に真空引きすることによって、その当接側端面１６３は試料交換口１１２の開口縁に気密性を保って密着させられ、試料室１１１は装置筐体１０１外部の環境雰囲気から隔絶される。これに対し、試料交換等のために試料ステージ１５０を試料室１１１から導出する際は、観察・分析に適した真空度状態になっている試料室１１１を例えば弁等からなる図示せぬ復圧機構を用いて大気圧状態に復圧させた後、ステージケース１６１をガイド軸１７１に沿って案内移動させ、試料ステージ１５０を試料交換口１１２から導出することによって、ローテーションテーブル１５２から試料ホルダ１５１を取り外すことできる。
【００４７】
ところで、このようなＳＥＭ１００を用いた試料１１０の観察・分析作業では、その作業時間が長時間に亘ると、装置の設置環境の温度変化に起因して、観察中の試料が目標位置に対してゆっくり動く試料ドリフトが発生する。
【００４８】
ＳＥＭ１００では、図１及び後述の図３に示されているように、ＳＥＭ１００が設置された環境雰囲気（大気）に触れる鏡筒１０２及び試料室筐体１０３の形状は、例えば鏡筒１０２の場合は円筒、試料室筐体１０３の場合は中空四角柱といったように、通常、軸対称な筐体形状になっている。そのため、長時間に及ぶ観察・分析作業中にＳＥＭ１００が設置された環境温度が変化し、鏡筒１０２や試料室筐体１０３が熱変形しても、それぞれ軸対称な筐体形状であるので、その円筒形状の鏡筒１０２や中空四角柱形状の試料室筐体１０３の対称軸自体は、試料室筐体１０３の熱変形の影響を受けても変位しにくい構造になっている。さらに、鏡筒１０２内や試料室筐体１０３内における電子光学系１２１の光軸Ｚ０の位置も、通常、図１に示すように、電子銃１２２は鏡筒１０２の対称軸上の筐体部分に配置され、収束レンズ１２３，対物レンズ１２４，走査偏光器１２５は、鏡筒１０２や試料室筐体１０３の対称軸を挟んで相対する軸対称構造になっているので、鏡筒１０２や試料室筐体１０３の熱変形による変位は表れにくくなっている。
【００４９】
その一方で、試料交換口１１２の試料交換口蓋体１６０を兼ね、試料ステージ１５０を支持するステージケース１６１は、ＳＥＭ１００が設置された環境雰囲気に触れる中空枠体の形状が軸対称な中空四角柱形状や円筒形状であっても、その軸方向の一端側の当接側端面１６３は、試料室筐体１０３に当接密着された固定端となって変形が規制されるのに対し、他端側の開口端面１６４は、面板１６２が取り付け固定されてはいても、当接側端面１６３との関係で眺めれば変形が規制されない自由端になっているので、当接側端面１６３側よりも環境温度の変化による熱変形が現れ易い。
【００５０】
図６は、長時間に及ぶ観察・分析作業の間に環境温度が低下変化し、ステージケースが収縮熱変形した場合のステージケースの形態を模式的に示した図で、図６（Ａ）はステージケースの側面図、図６（Ｂ）はステージケースの斜視図である。
【００５１】
図７は、長時間に及ぶ観察・分析作業の間に環境温度が上昇変化し、ステージケースが膨張熱変形した場合のステージケースの形態を模式的に示した図で、図７（Ａ）はステージケースの側面図、図７（Ｂ）はステージケースの斜視図である。
【００５２】
なお、図６，図７に示した、試料ステージ１５０が支持されたステージケース１６１の構成については、図１，図２に示した、試料ステージ１５０が支持されたステージケース１６１の構成の説明と重複するので、同一構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００５３】
図６に示すように、長時間に及ぶ観察・分析作業の間にＳＥＭ１００が設置された環境雰囲気の温度が作業当初に対して低下変化すると、外面が試料交換口蓋体１６０として環境雰囲気に触れているステージケース１６１及び面板１６２は、環境温度の低下の影響を受け、作業当初の形態に対して収縮するように熱変形する。
【００５４】
具体的には、一端側の当接側端面１６３が試料室筐体１０３の試料交換口１１２の開口縁に当接密着されたステージケース１６１では、その収縮熱変形は、固定端である当接側端面１６３側よりも自由端側である他端側の開口端面１６４側に顕在化して現れるようになる。
【００５５】
そのため、ステージケース１６１を構成する、端面形状が軸対称な四角形状の枠体の形態は、平坦面だった枠体の各周面部が収縮し、自由端側の開口端面１６４の形態が凹んで歪み、開口端面１６４側の枠体部分の大きさが当接側端面１６３側の枠体部分に対して収縮する。また、同じ環境雰囲気に触れている面板１６２も収縮熱変形し、作業当初の平坦な四角形状の板面形態は凹んで歪む。
【００５６】
また、図７に示すように、長時間に及ぶ観察・分析作業の間にＳＥＭ１００が設置された環境雰囲気の温度が作業当初に対して上昇変化すると、外面が試料交換口蓋体１６０として環境雰囲気に触れているステージケース１６１及び面板１６２は、環境温度の上昇の影響を受け、作業当初の形態に対して膨張するように熱変形する。
【００５７】
具体的には、一端側の当接側端面１６３が試料室筐体１０３の試料交換口１１２の開口縁に当接密着されたステージケース１６１では、その膨張熱変形は、固定端である当接側端面１６３側よりも自由端側である他端側の開口端面１６４側に顕在化して現れるようになる。
【００５８】
そのため、ステージケース１６１を構成する、端面形状が軸対称な四角形状の枠体の形態は、平坦面だった枠体の各周面部が膨張し、自由端側の開口端面１６４の形態が凸状に膨らんで歪み、開口端面１６４側部分の枠体の大きさが当接側端面１６３側の枠体部分に対して拡大する。また、同じ環境雰囲気に触れている面板１６２も膨張熱変形し、作業当初の平坦だった四角形状の板面形態は凸状に膨らんで歪む。
【００５９】
このように、長時間に及ぶ観察・分析作業中に環境温度が変化し、環境温度の低下又は上昇が起き、試料ステージ１５０を支持するステージケース１６１が熱変形すると、ステージケース１６１にＺ軸方向ガイド１６５を介して取り付け支持された試料ステージ１５０は、試料室１１１における配置姿勢が変化する。
【００６０】
具体的には、ステージケース１６１が環境温度の低下の影響を受け、例えば図６に示したように収縮熱変形した場合は、試料ステージ１５０は、このステージケース１６１の収縮熱変形によって、図８に示すように試料室１１１における配置姿勢が変化する。
【００６１】
図８は、ステージケースの収縮熱変形によって試料室での配置姿勢が変化した、ＳＥＭにおける試料ステージの状態説明図である。
【００６２】
図示の例では、ステージケース１６１が図６に示したように収縮熱変形することにより、ステージケース１６１の内壁面に対し、Ｚ軸方向ガイド１６５を介して移動可能に支持された試料ステージ１５０は、Ｔベース１５５の一端側の試料室１１１における導入位置を作業当初よりも試料室１１１の奥部側へずらすように押動される。さらに、ステージケース１６１を形成する中空四角柱形状の枠体の軸位置とＴベース１５５のチルト軸１５６の軸位置とが同軸関係になっておらず、ステージケース１６１の軸位置よりもＴベース１５５のチルト軸１５６の軸位置が上方にずれている図示の例の場合は、試料ステージ１５０は、Ｔベース１５５の一端側の試料室１１１における配置位置を作業当初よりも上方に移動させるように回動させられる。
【００６３】
また、ステージケース１６１が環境温度の上昇の影響を受け、例えば図７に示したように膨張熱変形した場合は、試料ステージ１５０は、このステージケース１６１の膨張熱変形によって、図示省略するが、図８に示した収縮熱変形の場合とは反対に、試料室１１１における配置姿勢が変化する。
【００６４】
この場合、ステージケース１６１が図７に示したように膨張熱変形することにより、ステージケース１６１の内壁面に対し、Ｚ軸方向ガイド１６５を介して移動可能に支持された試料ステージ１５０は、Ｔベース１５５の一端側の試料室１１１における導入位置を作業当初よりも試料室１１１の手前側へずらすように引き寄せられる。さらに、ステージケース１６１を形成する中空四角柱形状の枠体の軸位置とＴベース１５５のチルト軸１５６の軸位置とが同軸関係になっておらず、ステージケース１６１の軸位置よりもＴベース１５５のチルト軸１５６の軸位置が上方にずれている図示の例の場合は、試料ステージ１５０は、Ｔベース１５５の一端側の試料室１１１における配置位置を作業当初よりも下方に移動させるように回動させられる。
【００６５】
次に、観察・分析作業の間にＳＥＭが設置された環境温度が変化し、ステージケースが熱変形して生じる試料ドリフトのメカニズムについて説明する。
【００６６】
長時間に及ぶ観察・分析作業中に環境温度が低下又は上昇変化し、例えば図８で示したように、試料ステージ１５０が支持されたステージケース１６１が収縮熱変形又は膨張熱変形すると、ステージケース１６１に対しＺ軸方向ガイド１６５を介して移動可能に支持された試料ステージ１５０は、ステージケース１６１の熱変形の影響を受けて、試料室１１１での配置姿勢が変化する。
【００６７】
これにより、観察・分析作業当初とＹテーブル１５３，Ｘテーブル１５４，Ｚテーブル１５７それぞれの移動位置に変わりなく、チルト軸１５６の回動位置に変わりなくとも、環境温度の変化により試料ステージ１５０が支持されたステージケース１６１が熱変形してしまうと、電子光学系１２１の光軸Ｚ０をｚ軸とした三次元座標系（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）と試料ステージ１５０のＺテーブルの移動変位方向をｚ軸とした三次元座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）との間の所定関係が、ステージケース１６１の環境温度の変化による熱変形前後で変動してしまうことになる。この結果、長時間に及ぶ観察・分析作業では、装置の設置環境の温度変化に起因して、その取得した画像が、観察・分析条件による試料上の本来の観察・分析位置である目標位置に対して移動してしまう試料ドリフトが発生する。
【００６８】
そこで、本実施の形態に係るＳＥＭ１００では、ＳＥＭ１００が設置された環境温度の変化に起因する試料ドリフトの発生を、ＳＥＭ１００が設置された環境温度の測定やＳＥＭ１００の装置筐体１０１の筐体温度の測定によらずに、上記分析した試料ドリフトのメカニズムを基に、環境温度の変化によりＳＥＭ１００の装置筐体１０１に生じた熱変形量を直接測定することによって試料ドリフトを高精度に計測し、環境温度の変化による試料ドリフトを低減するドリフト補正手段２１０が備えられている。  
【００６９】
図３は、本実施の形態に係るＳＥＭに備えられたドリフト補正手段の一実施例の構成図である。
【００７０】
なお、図３に示したドリフト補正手段２１０の説明に当たり、図１，図２に示したＳＥＭ１００の構成部分は、同一符号を使用して説明する。
【００７１】
ドリフト補正手段２１０は、変形量計測手段２１１と、ドリフト補正回路２１２と、加熱・冷却手段２１３と、を含んで構成されている。
【００７２】
変形量計測手段２１１は、環境温度の変化によりＳＥＭ１００の装置筐体１０１に生じた熱変形量を直接測定する。変形量計測手段２１１は、上記分析した試料ドリフトのメカニズムから、試料ステージ１５０を支持し、試料室１１１での試料ステージ１５０の配置姿勢が試料室筐体１０３の試料交換口１１２の開口縁に対する取り付けによって規定され、試料交換口蓋体１６０としても機能するステージケース１６１に設けられている。変形量計測手段２１１としては、環境温度の変化によるステージケース１６１の収縮熱変形又は膨張熱変形の度合い、すなわちステージケース１６１の変形量を計測するため、例えば歪みゲージ、又は変位センサといった検出素子が利用される。
【００７３】
図示の例では、変形量計測手段２１１としては、歪みゲージ２１４が用いられている。歪みゲージ２１４は、中空枠体で形成されたステージケース１６１の軸方向に係り、一端側の当接側端面１６３から離れ、他端側の開口端面１６４に寄った軸方向位置に配置される。この軸方向位置には、開口端面１６４に取り付け固定された面板１６２も含む。これは、一端側の当接側端面１６３が試料室筐体１０３に当接密着されられて固定端となるのに対し、他端側の開口端面１６４は、面板１６２が取り付け固定されてはいても、当接側端面１６３との関係で眺めれば変形が規制されない自由端になり、図６，図７に示したように、環境温度の変化による熱変形が顕在化して現れることによる。
【００７４】
加えて、図示の例では、歪みゲージ２１４は、中空枠体が中空四角柱で形成されたステージケース１６１のコーナー周壁部に配置される。これは、熱変形によるステージケース１６１の周面の一つに生じた歪みを検出するよりも、コーナー周壁部の歪みを検出する方が歪みゲージ２１４の出力が隣り合う二つの面それぞれの歪み変化が相乗されたものとなり、ステージケース１６１の熱変形を高精度に検出できることによる。歪みゲージ２１４から出力される検出信号は、アンプ２１５に入力され、アンプ２１５により増幅されてドリフト補正回路２１２に供給される。
【００７５】
ドリフト補正回路２１２は、歪みゲージ２１４からの検出信号を基に、入力されたステージケース１６１のコーナー周壁部の歪みの大きさに基づいて、現在のコーナー周壁部、すなわち試料ステージ１５０を支持するとともに試料交換口蓋体１６０として機能するステージケース１６１の、環境温度の変化による熱変形による歪みを打消すような加熱・冷却手段２１３に対しての制御信号を生成し、加熱・冷却手段駆動回路２１６に供給する。加熱・冷却手段駆動回路２１６は、ドリフト補正回路２１２から供給される制御信号を基づいて、加熱・冷却手段２１３を駆動する。
【００７６】
加熱・冷却手段２１３は、試料ステージ１５０を支持するステージケース１６１及び／又は面板１６２の外面に設けられ、面板１６２が取り付け固定された状態で試料交換口蓋体１６０としても機能する、試料ステージ１５０を支持するステージケース１６１を加熱又は冷却して、環境温度の変化に基づいてステージケース１６１及び面板１６２に生じる熱変形による歪みを低減する。加熱・冷却手段２１３としては、例えばペルチェ素子のような熱電素子等を使用した加熱・冷却器が利用される。
【００７７】
図示の例では、加熱・冷却手段２１３としては、ペルチェ素子を使用した複数個（図示の例では３個）の薄板状の加熱・冷却器２１７が用いられている。複数個の加熱・冷却器２１７は、ステージケース１６１の開口端面１６４に密着固定された面板１６２の外面の、電子光学系１２１の光軸方向に対応する面板１６２の高さ方向に係る中央部位置に、横方向に並べて取り付け配置されている。ここで、加熱・冷却器２１７を面板１６２に設けたのは、面板１６２が、同じ環境雰囲気に接するステージケース１６１よりもＺ軸方向ガイド１６５を介して試料ステージ１５０を支持していない分だけ熱容量が小さく、まず、加熱・冷却手段２１３による加熱効果又は冷却効果が現れ易く、ひいては、ステージケース１６１及び面板１６２からなる試料交換口蓋体１６０全体に対しての加熱・冷却手段２１３による加熱又は冷却を、面板１６２を加熱又は冷却することによって効率的に行えることによる。また、加熱・冷却器２１７を面板１６２の外面に設けたのは、加熱・冷却器２１７による加熱効果又は冷却効果が試料室１１１に直接拡散しないようにするためである。
【００７８】
次に、上述したドリフト補正回路２１２による加熱・冷却手段２１３の制御構成について詳述するに当たって、本実施の形態に係るＳＥＭ１００に係り、ＳＥＭ１００の試料ドリフトとステージケース１６１の歪みとの関係について、図４に基づいて説明する。
【００７９】
図４は、試料ドリフトのドリフト量とステージケースに生じた歪み量との関係の検証グラフである。
【００８０】
検証に当たっては、ＳＥＭ１００が設置された環境の環境温度を一定温度に保つように別途制御した上で、加熱・冷却手段２１３によってステージケース１６１と一体の面板１６２の加熱し続け、観察・分析作業時間の経過とともに環境温度が単純増加していくＳＥＭ１００の設置環境を模擬的に再現した。その際、加熱・冷却手段２１３によって面板１６２の加熱し始める際の時間０の面板１６２の温度、すなわち、一定の環境温度は、面板１６２が収縮熱変形して板面形態が平坦状態に対して凹んで歪んでいる所定環境温度とした。
【００８１】
したがって、図４におけるグラフの横軸の時間は、加熱・冷却手段２１３としての加熱・冷却器２１７による加熱時間に応じたステージケース１６１と一体の面板１６２の温度上昇変化を、すなわち環境温度の上昇変化を時間パラメータで表したものに相当する。
【００８２】
また、グラフの左縦軸に示したドリフト量は、試料テーブル１５０に搭載された試料１１０上の目標位置と、この目標位置に対応して設定された電子光学系１２１及び試料ステージ１５０の制御で実際に一次電子線１２０が照射された試料１１０上の照射位置とのずれ量を示し、その値０は目標位置と一次電子線１２０の試料１１０上の照射位置とが合っている状態を、正・負はずれ方向を示す。
【００８３】
また、グラフの右縦軸に示したドリフト量は、変形量計測手段２１１としての歪みゲージ２１４からアンプ２１５を介してドリフト補正回路２１２に供給される検出信号の大きさを示す。
【００８４】
図４に示されているように、加熱・冷却器２１７によりステージケース１６１と一体の面板１６２の加熱を行うことで、加熱時間の経過、すなわち面板１６２の当初温度に対する温度上昇とともに、加熱開始前の所定環境温度による収縮熱変形によって所定状態に凹んで歪んでいた面板１６２及びステージケース１６１は、その凹んで歪んだ変形が徐々に小さくなる。その際、歪みゲージ２１４からアンプ２１５を介してドリフト補正回路２１２に供給される検出信号の大きさ、及び試料ドリフトのドリフト量も、徐々に小さくなる。
【００８５】
さらに、加熱・冷却器２１７によりステージケース１６１と一体の面板１６２の加熱を続けることで、面板１６２の温度はさらに所定環境温度から上昇することなり、面板１６２及びステージケース１６１は、ドリフト量が０、及びこのドリフト量が０に対応する面板１６２の形態を経て、今度は、面板１６２及びステージケース１６１は膨張熱変形し始め、板面形態が平坦状態に対して凸状に膨らんで歪み始める。そして、その凸状に膨らんで歪んだ変形は、加熱時間の経過すなわち面板１６２のさらなる温度上昇とともに増大する。その際、歪みゲージ２１４からアンプ２１５を介してドリフト補正回路２１２に供給される検出信号の大きさは引き続いて徐々に小さくなり、試料ドリフトのドリフト量は、ドリフト量が０を基準にして反対方向（図中、マイナス方向）に徐々に大きくなる。
【００８６】
これより、加熱・冷却器２１７による継続加熱時間の増加、換言すればＳＥＭ１００が設置されている環境温度の上昇に応じて、ドリフト量及び歪みゲージ２１４から検出出力それぞれは、ともに単調に増減変化することが理解できる。
【００８７】
この結果、図６及び図７に示したような、試料ステージ１５０を支持するステージケース１６１の収縮熱変形及び膨張熱変形による変形形態を、ＳＥＭ１００が設置されている環境温度の変化によらず、加熱・冷却手段２１３としての加熱・冷却器２１７で面板１６２及びステージケース１６１を加熱又は冷却して、観察・分析作業の間、一定の変形形態に保つことができれば、試料室１１１におけるステージケース１６１による試料ステージ１５０の配置姿勢を一定に保つことができ、環境温度の変化による試料ドリフトの発生を低減できることが理解できる。
【００８８】
そこで、本実施例に係るドリフト補正手段２１０のドリフト補正回路２１２では、歪みゲージ２１４からアンプ２１５を介してドリフト補正回路２１２に供給される検出信号を基に、例えば加熱・冷却器２１７を次に述べるようにして作動制御して、環境温度の変化による試料ドリフトの発生を低減するようになっている。
【００８９】
ドリフト補正回路２１２は、ＳＥＭ１００を用いた観察・分析作業の開始直前の歪み、すなわち開始直前に歪みゲージ２１４からアンプ２１５を介して供給される検出信号の大きさを取り込み、基準値として設定記憶する。
【００９０】
そして、ドリフト補正回路２１２は、ＳＥＭ１００を用いた観察・分析作業が開始されると、逐次、歪みゲージ２１４からアンプ２１５を介して供給される検出信号を取り込み、この取り込んだ検出信号の大きさと基準値とを比較する。そして、その比較結果に基づいて、図４に示した例の場合では、検出信号の大きさが基準値よりも大きい場合は、加熱・冷却手段駆動回路２１６に、検出信号の大きさを基準値に近づけるように減少させるための制御信号を出力し、加熱・冷却手段駆動回路２１６は、この制御信号に基づいて加熱・冷却器２１７を加熱作動する。これに対し、検出信号の大きさが基準値よりも小さい場合は、加熱・冷却手段駆動回路２１６に、検出信号の大きさを基準値に近づけるように上昇させるための制御信号を出力し、加熱・冷却手段駆動回路２１６は、この制御信号に基づいて加熱・冷却器２１７を冷却作動する。
【００９１】
上記した例では、ＳＥＭ１００を用いた観察・分析作業の開始直前の歪み、すなわち開始直前に歪みゲージ２１４からアンプ２１５を介して供給される検出信号の大きさを、基準値としたことにより、実際の観察・分析作業を開始指示後、迅速に行うことができる。なお、この基準値については、ＳＥＭ１００を用いた観察・分析作業の開始直前の歪みゲージ２１４からの検出出力に限られるものではなく、観察・分析作業を開始指示と実際の観察・分析作業の開始とがずれるものの、加熱・冷却器２１７による補正可能範囲内の、歪みゲージ２１４の任意の検出信号の大きさに設定することも可能である。この場合、基準値として設定した検出信号の大きさによっては、加熱・冷却器２１７は、加熱器又は冷却器だけで済ますことも可能になる。
【００９２】
以上のように、本実施の形態に係るＳＥＭ１００によれば、ＳＥＭ１００が設置された環境雰囲気の温度変化により、試料ステージ１５０を支持するとともに、環境雰囲気に接してその温度変化の影響を受けるステージケース１６１に生じた熱変形量を直接測定することにより、設置環境の温度変化により荷電粒子線装置で生じる試料ドリフトを高精度に計測し、設置環境の温度変化によるドリフトを低減することができる。
【００９３】
なお、本実施の形態に係るＳＥＭに係り、試料ステージ１５０自体の具体的な構成や、試料ステージ１５０を支持するステージケース１６１の具体的な構成等は、図１に示したＳＥＭ１００の具体的な構成に限定されるものではない。そのため、試料ステージ１５０やステージケース１６１の具体的な構成が図１に示したＳＥＭ１００と違う場合であっても、試料ステージ１５０を支持するステージケース１６１に生じた熱変形量を計測する変形量計測手段２１１の配置箇所や、ステージケース１６１の設置環境の温度変化による変形を抑えて試料ドリフトを打ち消す加熱・冷却手段２１３の配置箇所については、実験，計算等によって、環境温度の変化による試料ドリフトの原因となるステージケース１６１の熱変形を効果的に打ち消せる筐体箇所や、環境温度の変化による試料ドリフトに対してステージケース１６１の歪みが単調に変化する関係が成立する筐体箇所を適宜選定することによって、対応可能である。
【００９４】
また、変形量計測手段２１１、ドリフト補正回路２１２、加熱・冷却手段２１３を含んで構成されるドリフト補正手段２１０の具体的な構成についても、図３に示したドリフト補正手段の構成に限定されるものではない。
【００９５】
図５は、本実施の形態に係るＳＥＭに備えられたドリフト補正手段の別の実施例の構成図である。
【００９６】
なお、図５に示したドリフト補正手段２１０の構成に当たり、図１，図２に示したＳＥＭ１００の構成部分は、同一符号を使用して説明する。
【００９７】
面板１６２が一体的に固定された、試料ステージ１５０を試料室１１１に支持するステージケース１６１の熱変形は、ステージケース１６１及び面板１６２の周囲の環境雰囲気（大気）の流れや、外部機器，ＳＥＭ操作者等の熱源によって随時変化し、その影響が大きいと、ステージケース１６１の各周面部や面板１６２上の各箇所で熱変形挙動が異なる場合がある。
【００９８】
そこで、本実施例に係るドリフト補正手段２１０では、例えば、図５に示すように、変形量計測手段２１１は、中空枠体が中空四角柱で形成されたステージケース１６１の各コーナー周壁部に４個の歪みゲージ２１４を取り付け、加熱・冷却手段２１３は、面板１６２の外面に９個の加熱・冷却器２１７を取り付けた構成になっている。
【００９９】
なお、ステージケース１６１への歪みゲージ２１４の取り付け個数やその配置は、複数個であれば４個に限ることなく、複数個の歪みゲージ２１４が、ステージケース１６１の外周廻りに沿って均等的に配置され、ステージケース１６１の対応する各周面部の歪みをそれぞれが同条件で検出できる配置構成になっていれば構わない。同様に、加熱・冷却器２１７の取り付け個数やその配置も、複数個であれば９個に限ることなく、複数個の加熱・冷却器２１７が面板１６２上に均等的に配置され、面板１６２の対応する各面板部分にそれぞれが同条件で同じ加熱・冷却効果を及ぼすことができる配置構成になっていれば構わない。
【０１００】
一方、ドリフト補正回路２１２は、各歪みゲージ２１４（２１４Lu，２１４Ld，２１４Ru，２１４Rd）からの検出信号の供給を逐次受けながら、現在のコーナー周壁部、すなわち試料ステージ１５０を支持するとともに試料交換口蓋体１６０として機能するステージケース１６１の、環境温度の変化による熱変形による歪みを打消すような各加熱・冷却器２１７（２１７-11〜２１７-33）それぞれに対しての制御信号を生成し、加熱・冷却手段駆動回路２１６に供給する。加熱・冷却手段駆動回路２１６は、ドリフト補正回路２１２から供給される制御信号を基づいて、各加熱・冷却器２１７（２１７-11〜２１７-33）それぞれを駆動する。
【０１０１】
図示の例では、例えば、ドリフト補正回路２１２は、ＳＥＭ１００を用いた観察・分析作業の開始直前の歪み、すなわち開始直前に各歪みゲージ２１４（２１４Lu，２１４Ld，２１４Ru，２１４Rd）からアンプ２１５を介して供給される検出信号の大きさを取り込む。その上で、加熱・冷却器２１７-11の制御に関しては、歪みゲージ２１４Luからの検出出力を、加熱・冷却器２１７-12の制御に関しては、歪みゲージ２１４Luからの検出出力と歪みゲージ２１４Ruからの検出出力と平均値を、加熱・冷却器２１７-13の制御に関しては、歪みゲージ２１４Ruからの検出出力を、加熱・冷却器２１７-21の制御に関しては、歪みゲージ２１４Luからの検出出力と歪みゲージ２１４Ldからの検出出力と平均値を、加熱・冷却器２１７-22の制御に関しては、歪みゲージ２１４Lu，２１４Ld，２１４Ru，２１４Rdそれぞれからの検出出力の平均値を、加熱・冷却器２１７-23の制御に関しては、歪みゲージ２１４Ruからの検出出力と歪みゲージ２１４Rdからの検出出力と平均値を、加熱・冷却器２１７-31の制御に関しては、歪みゲージ２１４Ldからの検出出力を、加熱・冷却器２１７-32の制御に関しては、歪みゲージ２１４Ldからの検出出力と歪みゲージ２１４Rdからの検出出力と平均値を、加熱・冷却器２１７-33の制御に関しては、歪みゲージ２１４Rdからの検出出力を、といった具合にそれぞれ基準値として設定記憶する。
【０１０２】
そして、ドリフト補正回路２１２は、ＳＥＭ１００を用いた観察・分析作業が開始されると、逐次、歪みゲージ２１４（２１４Lu，２１４Ld，２１４Ru，２１４Rd）それぞれからアンプ２１５を介して供給される検出信号を取り込み、この取り込んだ各検出信号を基に、各基準値に対する比較値を同様にして演算する。そして、加熱・冷却器２１７（２１７-11〜２１７-33）毎に、該当する基準値と演算した比較値とを比較し、その比較結果に基づいて、対応する加熱・冷却器２１７（２１７-11〜２１７-33）の駆動制御信号を加熱・冷却手段駆動回路２１６に出力し、加熱・冷却器２１７（２１７-11〜２１７-33）毎にその駆動を制御する。
【０１０３】
このように、本実施例に係るドリフト補正手段２１０では、複数の加熱・冷却器２１７（２１７-11〜２１７-33）をステージケース１６１に取り付けることで、ステージケース１６１及び面板１６２の複雑な変形挙動を認識することが可能となり、複数の加熱・冷却器２１７（２１７-11〜２１７-33）を面板１６２の外面に取り付けることで、ドリフト補正の応答性を高め、また、任意の加熱・冷却器２１７（２１７-mn）を加熱・冷却することで、面板１６２を部分的な熱変形にも対応できるようになる。これにより、ステージケース１６１の複雑な熱変形挙動によるドリフトの補正も可能となる。
【０１０４】
以上、説明したように、本発明に係る荷電粒子線装置の一実施の形態としてのＳＥＭ１００は構成されるが、本発明はＳＥＭ以外の荷電粒子線装置にも適用可能である。すなわち、試料ステージを支持するステージケースが環境雰囲気に直接的に接触していたり、ステージケースが直接的に環境雰囲気に接触していなくとも、観察・分析作業中に環境雰囲気の温度変化の影響を受け易い荷電粒子線装置であるならば、変形量計測手段，ドリフト補正回路，加熱・冷却手段を有するドリフト補正手段による、環境温度の変化による試料ドリフトの発生を低減する構成は適用可能である。
【符号の説明】
【０１０５】
１００  ＳＥＭ、  １０１  装置筐体、  １０２  鏡筒、  １０３  試料室筐体、
１１０  試料、  １１１  試料室、  １１２  試料交換口、  １２０  一次電子線、
１２１  電子光学系、  １２２  電子銃、  １２３  収束レンズ、
１２４  対物レンズ、  １２５  走査偏光器、  １３０  二次電子、
１３１  二次電子検出器、  １４０  特性Ｘ線（二次粒子）、
１４１  ＥＤＸ検出器（二次粒子検出器）、  １５０  試料ステージ、
１５１  試料ホルダ、  １５２  ローテーションテーブル、  １５３  Ｙテーブル、
１５４  Ｘテーブル、  １５５  Ｔベース、  １５６  チルト軸、
１５７  Ｚテーブル、  １６０  試料交換口蓋体、  １６１  ステージケース、
１６２  面板、  １６３  当接側端面、  １６４  開口端面、
１６５  Ｚ軸方向ガイド、  １７０  案内支持機構、  １７１  ガイド軸、
１７２  係合部、  ２０１  電子光学系制御部、  ２０２  画像生成部、
２０３  観察画像表示部、  ２０５  ＥＤＸ処理部、  ２０６  分析画像表示部、
２１０  ドリフト補正手段、  ２１１  変形量計測手段、
２１２  ドリフト補正回路、  ２１３  加熱・冷却手段、  ２１４  歪みゲージ、  
２１５  アンプ、  ２１６  加熱・冷却手段駆動回路、  ２１７  加熱・冷却器。
【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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