(57)【要約】【課　題】試料ホルダＨをその軸回りに回転させたときのＺ軸上の試料観察部分が視野から逃げる量を少なくすること。Ｚ軸に沿う荷電粒子線に垂直な平面図において、前記試料ホルダの回動中心である球面軸受の球面中心Ｏ１とＺ軸とを結ぶ直線と、前記回転部材の軸線とを一致させること。【解決手段】直交するＸ軸およびＹ軸に垂直なＺ軸に沿う荷電粒子ビームの通路を囲む鏡筒２の内外をＸ軸方向に連通させるゴニオメータ装着孔２ｂと、前記ゴニオメータ装着孔２ｂの内端部に設けられ且つＸＹ平面に垂直な旋回軸８ａ回りに回転可能に支持され且つ回転時に球面中心Ｏ１がＸＹ平面内で移動可能に支持された前記球面軸受８と、試料ホルダＨが装着されるホルダ装着部材を支持し且つＹ軸方向に位置調節可能に支持された軸受部材１６とを有するゴニオメータＧＭとを備えた試料ホルダ支持装置。【選択図】　　　図１
2004079313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の構成要件（Ａ０１）〜（Ａ０６）を備えたことを特徴とする試料ホルダ支持装置、
（Ａ０１）直交するＸ軸およびＹ軸に垂直なＺ軸に沿う荷電粒子ビームの通路を囲む鏡筒に固定されたゴニオ装着用ステージであって、Ｘ軸方向に延び且つ前記鏡筒の内外を連通させるゴニオメータ装着孔と、前記ゴニオメータ装着孔の内端部に設けられた球面軸受けとを有するゴニオ装着用ステージ、
（Ａ０２）ＸＹ平面に垂直な旋回軸回りに旋回可能に支持され且つ旋回時に球面中心がＸＹ平面内で移動可能に支持された前記球面軸受け、
（Ａ０３）前記ゴニオメータ装着孔の外端部に支持され且つ前記Ｘ軸方向に延びる軸受孔を有する軸受部材と、前記軸受孔により回転可能に支持され且つホルダ装着部材貫通孔を有する回転部材と、前記ホルダ装着部材貫通孔を貫通して配置され且つ内端部が前記球面軸受けに回動可能に支持されるとともに試料ホルダが着脱可能に装着されるホルダ装着孔を有するホルダ装着部材と、前記ホルダ装着部材の外端部を前記Ｙ軸方向に位置調節するＹ軸方向位置調節部材と、前記Ｚ軸方向に位置調節するＺ軸方向位置調節部材とを備えたゴニオメータ、
（Ａ０４）前記Ｙ軸方向に位置調節可能に支持された前記軸受部材、
（Ａ０５）前記旋回軸回りに前記球面軸受けの旋回位置を調節する球面軸受位置調節部材、
（Ａ０６）前記軸受部材を前記Ｙ軸方向に位置調節する軸受位置調節部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、荷電粒子線装置の試料ホルダ支持装置に関し、特に、試料傾斜時の試料の観察部分の移動量（像逃げ）を少なくした試料ホルダ支持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
次の図面により透過型電子顕微鏡の従来例について説明する。
なお、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をＸ軸方向、右左方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とし、矢印Ｘ，−Ｘ，Ｙ，−Ｙ，Ｚ，−Ｚで示す方向または示す側をそれぞれ、前方、後方、右方、左方、上方、下方、または、前側、後側、右側、左側、上側、下側とする。
また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。
【０００３】
（従来例１）
図５は荷電粒子線装置で使用されている試料ホルダ支持装置の従来例１の説明図で、比較的小型の試料ホルダ支持装置の要部平断面図である。
図５において、透過型電子顕微鏡（荷電粒子線装置）０１は、内部を真空に保持される鏡筒０２を有し、鏡筒０２の前側部分（Ｘ側部分）にはブロック貫通孔０２ａが形成され、後側部分（−Ｘ側部分）にはゴニオメータ装着孔０２ｂが形成されている。鏡筒０２上端部（Ｚ軸方向上端部）に配置した電子銃（図示せず）から下方（−Ｚ方向）に出射される電子ビームの中心線に沿ってＺ軸が設定される。電子ビームは収束レンズ（図示せず）により収束位置Ｆ１に配置された試料を透過してから結像レンズ（図示せず）により鏡筒０２下端部の撮像位置（図示せず）に結像する。撮像位置には撮像装置が配置されており、撮像した顕微鏡画像は図示しないディスプレイで観察することができる。
【０００４】
鏡筒０２により位置調節可能に支持されたステージＧＳは、水平面内（ＸＹ平面内）で移動可能なステージ本体０３を有しており、ステージ本体０３には上下方向に延びるＺ軸（上下軸）に沿った荷電粒子ビームの通路が形成されている。ステージ本体０３の前部（Ｘ側部分）にはピボット軸受０４を収容するＸ軸方向に延びるピボット軸受収容孔０３ａが形成されている。ピボット軸受０４は複数のバネを介して、ピボット軸受収容孔０３ａ内に移動可能に支持されている。ステージ本体０３の後部（−Ｘ側部分）には円筒部０３ｂが形成されており、円筒部０３ｂは前記ゴニオメータ装着孔０２ｂを貫通して鏡筒０２の後側に突出している。円筒部０３ｂの内端部（Ｘ端部）には軸受用球面０３ｃが形成されており、前記軸受用球面０３ｃの球面中心Ｏは円筒部０３ｂの軸線上に配置されている。
前記ステージ本体０３の前端部（Ｘ側端部）にはブロック０６が連結されている。ブロック０６は前記ブロック貫通孔０２ａを貫通して鏡筒０２の外部に突出している。前記ブロック０６は前後方向（Ｘ軸方向）に位置調節可能なホルダ位置決め部材０７を支持しており、前記ホルダ位置決め部材０７は、前記ピボット軸受０４の前端の位置決めを行うために前記ピボット軸受０４の前端（Ｘ端）に当接している。
【０００５】
前記符号０３〜０７で示された要素によりステージＧＳが構成されており、前記ステージＧＳは前記鏡筒０２にＸＹ面内で移動可能に支持されている。
前記鏡筒０２には４本の位置調節用スクリュー０８が貫通して支持されており、前記位置調節用スクリュー０８の先端部には球０８ａが装着されている。前記位置調節用スクリュー０８を鏡筒０２外部から回転させて進退移動させることにより、前記ステージＧＳのＸＹ面内の位置を調節することができる。
【０００６】
前記ステージＧＳの円筒部０３ｂの後部（−Ｘ側部分）には軸受部材０１０が装着されており、軸受部材０１０は前後方向（Ｘ軸方向）に延びる軸受孔０１０ａを有する。前記軸受孔０１０ａには回転部材０１１が回転可能に支持されている。
前記回転部材０１１にはＸ軸方向に延びる貫通孔０１１ａが形成されている。貫通孔０１１ａを貫通する筒状のホルダ装着部材０１２の内端部の外側面には球面０１２ａが形成されている。前記ホルダ装着部材０１２の球面０１２ａは前記軸受用球面０３ｃにより、球面中心Ｏ回りに回動可能に支持されている。また、ホルダ装着部材０１２には円筒状のホルダ装着孔０１２ｂが形成されている。
【０００７】
前記ホルダ装着部材０１２のホルダ装着孔０１２ｂには円筒状外周面を有する試料ホルダＨが嵌合状態でスライド可能に装着されており、前記ホルダ装着孔０１２ｂの軸と試料ホルダＨの軸とは一致している。したがって、ホルダ装着部材０１２の軸を傾斜させることにより、試料ホルダＨの軸を傾斜させることができるようになっている。試料ホルダＨはその外端部に作用する大気圧により常時内方（Ｘ方向）に押圧されている。この試料ホルダＨの内端に当接する前記ピボット軸受０４のＸ軸方向の位置を調節することにより、試料ホルダＨのＸ軸方向の位置決めが行われる。
前記回転部材０１１の外周面にはギヤ０１１ｃが形成されている。前記ギヤ０１１ｃに噛み合う図示しないウォームギヤを回転させることにより、回転部材０１１はＸ軸回りに回転する。前記ホルダ装着部材０１２および試料ホルダＨも、前記回転部材０１１と一体的に回転して、Ｘ軸回りの回転位置が調節される。試料ホルダＨの回転により、試料ホルダＨの内端部に保持された試料はＸ軸回りに傾斜（回転）する。
【０００８】
前記回転部材０１１には、Ｙ軸方向押圧部材０１３およびＹ軸方向位置調節用スクリュー０１４が互いに対向する位置に支持されており、それらの先端は、ホルダ装着部材０１２の筒状の外側面に当接している。前記Ｙ軸方向位置調節用スクリュー０１４の先端の位置を調節することにより、前記ホルダ装着部材０１２を前記球面中心Ｏ回りに左右方向（Ｙ軸方向）に旋回させることができる。このとき、試料ホルダＨの内端部のＹ軸方向の位置を調節することができる。
なお詳細は省略するが、前記ホルダ装着部材０１２を前記球面中心Ｏ回りにＺ軸方向（上下方向）に回動させることにより、試料ホルダＨの内端部のＺ軸方向の位置を調節することができるように構成されている。試料ホルダＨの内端部のＺ軸方向の位置を調節する機構は従来公知（特開２０００−２６８７５８号公報参照）である。
【０００９】
前記試料ホルダＨの内端部のＸ軸方向の位置は前記ホルダ位置決め部材（Ｘ軸方向位置決め部材）０７をＸ軸方向に位置調節することにより位置決めされ、Ｙ軸方向の位置はＹ軸方向位置調節用スクリュー０１４により位置決めされる。したがって、前記試料ホルダＨの内端部に保持された試料は、前記ホルダ位置決め部材０７および前記Ｙ軸方向位置調節用スクリュー０１４により、電子ビームの通路上（Ｚ軸上）の位置（試料観察位置）に配置することができる。なお、電子ビームのＺ軸上の収束位置Ｆ１は図示しない電子レンズに印加する電流を調節することにより調節される。
前記試料観察位置に配置した試料を傾斜させる場合には、回転部材０１１を回転させることにより、回転部材０１１、ホルダ装着部材０１２および円筒状外周面を有する試料ホルダＨを同時に回転させる。このとき、円筒状の試料ホルダＨの内端部に保持された試料は傾斜する。
前記符号０１０〜０１４等で示す要素により前記試料ホルダＨのＸ軸回りの傾斜および前記球面中心Ｏ回りのＹ軸方向およびＺ軸方向の傾斜を行うゴニオメータＧＭが構成されている。
【００１０】
回転部材０１１の中心線と試料ホルダＨの中心線（ホルダ軸）とが一致している場合には、前記試料の傾斜時に、試料の観察位置（電子ビームが照射されている位置）は傾斜するだけで移動しない。しかしながら、前記試料の傾斜時に、回転部材０１１の中心線と試料ホルダＨの中心線とが一致していない場合には、試料の観察位置は移動して視野から外れる。
したがって、試料を傾斜させる場合には、次の条件（ａ），（ｂ）を満たすことが必要となる。
（ａ）回転部材０１１の中心線と試料ホルダＨの中心線とが一致しなければならない。
（ｂ）前記回転部材０１１および試料ホルダＨの中心線が光軸（電子ビームの通路、すなわち、Ｚ軸）と垂直に交差しなければならない。
【００１１】
前記図５に示す試料ホルダ支持装置の従来例１では、前記ステージ本体０３に円筒部０３ｂおよび軸受用球面０３ｃを同時に加工することにより、前記ステージ本体０３の円筒部０３ｂの軸線上に軸受用球面０３ｃの球面中心Ｏを配置している。前記円筒部０３ｂに装着する軸受部材０１０の軸受孔０１０ａの中心線は前記円筒部０３ｂの中心線と一致するので、軸受部材０１０の軸受孔０１０ａの中心線上に前記球面中心Ｏが配置される。さらに、前記軸受部材０１０に支持された回転部材０１１の中心線は前記球面中心Ｏを通るように配置され、且つ、前記試料ホルダＨの軸は前記球面中心Ｏを通るように配置される。
したがって、前記球面中心Ｏ回りに、前記ホルダ装着部材０１２をＹ軸方向およびＺ軸方向に回動させることにより、ホルダ装着部材０１２に装着された試料ホルダＨの軸を前記回転部材０１１の軸と一致させることができる。すなわち、前記条件（ａ）を満たすことができる。
また、前記試料ホルダＨおよび前記回転部材０１１の軸が一致した状態で、前記４個の位置調節用スクリュー０８を調節して、ステージＧＳを移動させることにより前記条件（ｂ）を満たすことができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
前記図５に示すゴニオメータＧＭを使用した試料ホルダ支持装置の従来例１では、ステージＧＳおよび前記ステージに装着されたゴニオメータＧＭを一体的に移動させる必要がある。このため前記図５の試料ホルダ支持装置は、荷電粒子線装置が小型の装置である場合には、使用可能である。しかしながら、荷電粒子線装置が大型の透過型電子顕微鏡装置の場合等には、移動させる部材の重量が大きいので、使用することが困難である。
図６は荷電粒子線装置で使用されている試料ホルダ支持装置の従来例２の説明図で、比較的大型の試料ホルダ支持装置の要部平断面図である。
図７は前記図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
図６、図７に示した従来の試料ホルダ支持装置の説明において、前記図５に示した要素に対応する要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００１３】
この図６、図７に示す試料ホルダ支持装置の従来例２は、下記の点で前記図５に示す従来例１と相違しているが、他の点では前記従来例１と同様に構成されている。
図６、図７において、鏡筒０２の前部にはブロック貫通孔０２ａが形成され、後部にはゴニオメータ装着孔０２ｂが形成されている。
ステージ本体０３は前記鏡筒０２内部に固定支持されている。ステージ本体０３の前部（Ｘ側部分）にはブロック０６が固定されており、ブロック０６は前記鏡筒０２のブロック貫通孔０２ａを貫通している。ステージ本体０３の後部（−Ｘ側部分）には球面軸受収容孔０３ｄが形成されている。球面軸受収容孔０３ｄに収容された球面軸受０５は、下方（−Ｚ方向）に突出する旋回軸０５ａ（図７参照）により旋回中心Ｏ２（図６参照）回りに旋回可能に支持されている。前記球面軸受０５の後端部（−Ｘ端部）は前記円筒状の球面軸受支持部材０９の内周面に装着されたＯリングにより、前記旋回軸０５ａ回りに旋回可能に保持されている。
【００１４】
前記図６、図７に示す試料ホルダ支持装置の従来例２は、球面軸受０５を旋回中心Ｏ２（旋回軸０５ａの平面図（図６）での位置）回りに旋回させることにより球面軸受０５の球面中心Ｏ１の位置を変更できる。しかしながら、回転部材０１１の軸の位置をＹ軸方向に調節することができないので、平面図（図６参照）において、Ｚ軸、Ｏ１，Ｏ２を一直線上に配置することができない。また、側面図（図７参照）において、前記回転部材０１１の軸線上から前記球面軸受０５の球面中心Ｏ１がずれて構成された場合、前記回転部材０１１および前記球面軸受０５の位置を調節できないので、前記回転部材０１１の軸線上に前記球面軸受０５の球面中心Ｏ１を配置するように調節することもできない。
したがって、図６、図７に示す従来例２では、平面図および側面図の両方において、前記回転部材０１１の軸線上に前記球面軸受０５の球面中心Ｏ１を配置することができず、また、平面図において、前記Ｚ軸および球面中心Ｏ１を結ぶ直線と前記回転部材０１１の軸線とを一致させることも不可能である。このため、前記回転部材０１１を回転させて試料ホルダＨをその軸回りに回転させたときに、Ｚ軸上の試料観察部分が視野から大きく逃げる。
【００１５】
本発明は、前述の事情に鑑み、下記の記載内容（Ｏ０１），（Ｏ０２）を課題とする。
（Ｏ０１）前記試料ホルダＨをその軸回りに回転させたときのＺ軸上の試料観察部分が視野から逃げる量を少なくすることが可能な、構成が簡単なホルダ支持装置を提供すること。
（Ｏ０２）Ｚ軸に沿う荷電粒子線に垂直な平面図において、前記試料ホルダの回動中心である球面軸受の球面中心Ｏ１とＺ軸とを結ぶ直線と、前記回転部材０１１の軸線とを一致させることが可能な試料ホルダ支持装置を提供すること。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
次に、前記課題を解決するために案出した本発明を説明するが、本発明の要素には、後述の実施例の要素との対応を容易にするため、実施例の要素の符号をカッコで囲んだものを付記する。
また、本発明を後述の実施例の符号と対応させて説明する理由は、本発明の理解を容易にするためであり、本発明の範囲を実施例に限定するためではない。
【００１７】
（本発明）
前記課題を解決するために、本発明の試料ホルダ支持装置は、下記の構成要件（Ａ０１）〜（Ａ０６）を備えたことを特徴とする、
（Ａ０１）直交するＸ軸およびＹ軸に垂直なＺ軸に沿う荷電粒子ビームの通路を囲む鏡筒（２）に固定されたゴニオ装着用ステージ（ＧＳ）であって、Ｘ軸方向に延び且つ前記鏡筒（２）の内外を連通させるゴニオメータ装着孔（２ｂ）と、前記ゴニオメータ装着孔（２ｂ）の内端部に設けられた球面軸受（８）とを有するゴニオ装着用ステージ（ＧＳ）、
（Ａ０２）ＸＹ平面に垂直な旋回軸（８ａ）回りに旋回可能に支持され且つ旋回時に球面中心（Ｏ１）がＸＹ平面内で移動可能に支持された前記球面軸受（８）、（Ａ０３）前記ゴニオメータ装着孔（２ｂ）の外端部に支持され且つ前記Ｘ軸方向に延びる軸受孔（１６ａ）を有する軸受部材（１６）と、前記軸受孔（１６ａ）により回転可能に支持され且つホルダ装着部材貫通孔（２１ｂ）を有する回転部材（２１）と、前記ホルダ装着部材貫通孔（２１ｂ）を貫通して配置され且つ内端部が前記球面軸受（８）に回動可能に支持されるとともに試料ホルダ（Ｈ）が着脱可能に装着されるホルダ装着孔（２２ａ）を有するホルダ装着部材（２２）と、前記ホルダ装着部材（２２）の外端部を前記Ｙ軸方向に位置調節するＹ軸方向位置調節部材（３４）と、前記Ｚ軸方向に位置調節するＺ軸方向位置調節部材（２８）とを備えたゴニオメータ（ＧＭ）、
（Ａ０４）前記Ｙ軸方向に位置調節可能に支持された前記軸受部材（１６）、
（Ａ０５）前記旋回軸（８ａ）回りに前記球面軸受（８）の旋回位置を調節する球面軸受位置調節部材（１４）、
（Ａ０６）前記軸受部材（１６）を前記Ｙ軸方向に位置調節する軸受位置調節部材（４１，４２）。
【００１８】
（本発明の作用）
前述の特徴を備えた本発明の荷電粒子線装置では、直交するＸ軸およびＹ軸に垂直なＺ軸に沿う荷電粒子ビームの通路を囲む鏡筒（２）にはゴニオ装着用ステージ（ＧＳ）が固定される。ゴニオメータ装着孔（２ｂ）は、Ｘ軸方向に延び且つ前記鏡筒（２）の内外を連通させる。前記ゴニオメータ装着孔（２ｂ）の内端部に設けられた球面軸受（８）は、ＸＹ平面に垂直な旋回軸（８ａ）回りに回転可能であり、回転時に球面中心（Ｏ１）がＸＹ平面内で移動する。
前記ゴニオメータ装着孔（２ｂ）の外端部には軸受部材（１６）が前記Ｙ軸方向に位置調節可能に支持される。前記軸受部材（１６）のＸ軸方向に延びる軸受孔（１６ａ）は、回転部材（２１）を回転可能に支持する。
回転部材（２１）のホルダ装着部材貫通孔（２１ｂ）を貫通するホルダ装着部材（２２）は、内端部が前記球面軸受（８）に回動可能に支持される。ホルダ装着部材（２２）のホルダ装着孔（２２ａ）には試料ホルダ（Ｈ）が着脱可能に装着される。
【００１９】
軸受位置調節部材（４１，４２）は、前記軸受部材（１６）を前記Ｙ軸方向に位置調節するので、軸受部材（１６）および前記軸受部材（１６）に支持された回転部材（２１）の軸をＹ軸方向に調節することができる。したがって、前記軸受位置調節部材（４１，４２）により、Ｚ軸に垂直な平面内において、軸受部材（１６）および回転部材（２１）の回転軸を前記Ｚ軸に交差させることができる。
球面軸受位置調節部材（１４）は、前記旋回軸（８ａ）回りに前記球面軸受（８）の旋回位置を調節するので、球面軸受位置調節部材（１４）により、球面軸受（８）の球面中心（Ｏ１）の位置をＹ軸方向に調節することができる。したがって前記Ｚ軸に垂直な平面図において、前記球面軸受位置調節部材（１４）は、前記Ｚ軸に交差する前記回転部材（２１）の回転軸上に、球面中心（Ｏ１）を配置することができる。すなわち、前記Ｚ軸に垂直な平面図において、前記球面中心（Ｏ１）を通る回転部材（２１）の軸を前記Ｚ軸と交差させることができる。
【００２０】
Ｙ軸方向位置調節部材（３４）は前記ホルダ装着部材（２２）の外端部を前記Ｙ軸方向に位置調節する。このとき、前記球面中心（Ｏ１）を通るホルダ装着部材（２２）のホルダ装着孔（２２ａ）の軸およびホルダ装着孔（２２ａ）に装着された試料ホルダ（Ｈ）のホルダ軸は球面中心（Ｏ１）回りに旋回し、且つ試料ホルダ（Ｈ）内端部に保持された試料はＹ軸方向に位置調節される。
したがって、前記Ｚ軸に垂直な平面図において、前記球面中心（Ｏ１）を通り且つ前記Ｚ軸に交差する前記回転部材（２１）の軸と、ホルダ装着部材（２２）および試料ホルダ（Ｈ）の軸を一致させることができる。このため、前記回転部材（２１）および試料ホルダ（Ｈ）をそれらの軸回りに回転させたときのＺ軸上の試料観察部分が視野から逃げる量を少なくすることが可能となる。
また、前記試料ホルダの回動中心である球面軸受の球面中心Ｏ１とＺ軸とを結ぶ直線と、前記回転部材０１１の軸線とを、Ｚ軸に垂直なＸＹ平面内においてのみ位置調節可能としてそれらを一致させているが、ＸＺ面内では一致させていないので、比較的簡単な構成とすることができる。
【００２１】
Ｚ軸方向位置調節部材（２８）は前記ホルダ装着部材（２２）の外端部を前記Ｚ軸方向に位置調節する。このとき、前記球面中心（Ｏ１）を通るホルダ装着部材（２２）のホルダ装着孔（２２ａ）の軸およびホルダ装着孔（２２ａ）に装着された試料ホルダ（Ｈ）のホルダ軸は球面中心（Ｏ１）回りにＺ軸方向に回動し、試料ホルダ（Ｈ）内端部に保持された試料はＺ軸方向に位置調節される。したがって、前記Ｚ軸方向位置調節部材（２８）により、球面中心（Ｏ１）回りの試料ホルダ（Ｈ）の軸のＺ軸方向の回動位置および前記試料のＺ軸方向の位置を調節することができる。
【００２２】
【実施の形態】
次に図面を参照しながら、本発明の試料ホルダ支持装置の実施の形態１を備えた電子顕微鏡（荷電粒子線装置）を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は本発明のホルダ支持装置の実施の形態１の説明図で、ホルダ支持装置を備えた透過型電子顕微鏡の要部の平断面図である。
図２は同実施の形態１の要部縦断面図で、前記図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
図３は前記図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
図４は前記図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
図１〜３において、透過型電子顕微鏡（荷電粒子線装置）１は、内部を真空に保持される鏡筒２を有し、鏡筒２の前側（Ｘ側）部分にはブロック貫通孔２ａが形成され、後側（−Ｘ側）部分にはゴニオメータ装着孔２ｂが形成されている。鏡筒２上端部（Ｚ軸方向上端部）に配置した電子銃（図示せず）から下方に出射される電子ビームの中心線に沿ってＺ軸が設定される。電子ビームは収束レンズ（図示せず）により収束位置Ｆ１に配置された試料を透過してから結像レンズ（図示せず）により鏡筒２下端部の撮像位置（図示せず）に結像する。撮像位置には撮像装置が配置されており、撮像した顕微鏡画像は図示しないディスプレイで観察することができる。
【００２３】
鏡筒２により支持されたゴニオ装着用のステージＧＳは、ステージ本体３を有しており、ステージ本体３の中央部には上磁極５ａ、下磁極５ｂを有する対物レンズ５が支持されている。対物レンズ５には上下方向に延びるＺ軸（上下軸）に沿った荷電粒子ビームの通路が形成されている。
ステージ本体３の前部（Ｘ側部分）にはピボット軸受４を収容するＸ軸方向に延びるピボット軸受収容孔３ａが形成されている。ステージ本体３の前部（Ｘ側部分）にはブロック６が固定されており、ブロック６は前記鏡筒２のブロック貫通孔２ａを貫通している。前記ブロック６は前後方向（Ｘ軸方向）に位置調節可能なホルダ位置決め部材７を支持しており、前記ホルダ位置決め部材７は、前記ピボット軸受４の前端の位置決めを行うために前記ピボット軸受４の前端（Ｘ端）に当接している。
【００２４】
ステージ本体３の後部（−Ｘ側部分）には球面軸受収容孔３ｄが形成されている。球面軸受収容孔３ｄに収容された球面軸受８は球面中心Ｏ１を中心とする球面を有している。前記球面軸受８は、後端部（−Ｘ側端部）は円筒状であり、その前側部分（Ｘ側部分）は円筒状部材の上部および下部の外側面を平面状に削った形状をしている。前記球面軸受８は、その下面から下方（−Ｚ方向）に突出する旋回軸８ａ（図２参照）により旋回中心Ｏ２（旋回軸８ａの平面図（図１）における位置）回りに旋回可能に支持されている。なお、球面軸受８の姿勢を安定させ且つ旋回時の摩擦抵抗を小さくするため、球面軸受８の下面の平面状部分には低摩擦剤により形成された３個のブシュ９（２個のみ図２に図示）が３角形の頂点に固着されている。球面軸受８の上面は押圧部材１１により押圧されている。
【００２５】
前記ゴニオメータ装着孔２ｂには筒状の球面軸受支持部材１２が支持されている。球面軸受支持部材１２の内径は前記球面軸受８の円筒状後端部の外径よりもやや大きい形状に形成されている。球面軸受８の後端部の外周面は前記筒状の球面軸受支持部材１２の内周面に装着されたＯリングにより、前記旋回軸８ａ回りに旋回可能に保持されている。
図１において、前記球面軸受８の前端部（Ｘ側部分）の右側面（Ｙ側面）は押圧部材（スプリング）１３により押圧されている。前記球面軸受８の前端部（Ｘ側部分）の左側面（−Ｙ側面）にはスクリューにより構成された球面軸受位置調節部材１４の先端部が当接している。前記球面軸受位置調節部材１４を回転させてその軸方向（Ｙ軸方向）に進退移動させることにより前記球面軸受８を前記旋回軸８ａ回り（旋回中心Ｏ２回り）に旋回させることが可能である。
前記符号３〜１４で示された要素によりゴニオ装着用ステージＧＳが構成されている。
【００２６】
前記ゴニオメータ装着孔２ｂの後部（−Ｘ側部分）には、軸受孔１６ａを有する軸受部材１６が図示しないガイド部材沿ってＹ軸方向に移動可能に連結されている。前記軸受部材１６をＹ軸方向に移動させると、前記軸受部材１６の軸受孔１６ａの軸がＺ軸に交差する状態とすることができる。前記状態の時の、軸受孔１６ａの軸に沿ってＸ軸が設定される。
図２において、前記軸受部材１６にはギヤホルダ１７（図２、図４参照）が支持されており、ギヤホルダ１７内のウォームギヤ１８はＸ軸周り駆動用モータ１９（図４参照）の回転により回転する。
【００２７】
前記軸受部材１６により、回転部材２１が回転可能に支持されている。前記軸受部材１６および前記回転部材２１の軸は同軸である。前記回転部材２１は、その外周部に前記ウォームギヤ１８と噛み合うギヤ２１ａ（図２、図４参照）を有しており、前記Ｘ軸周り駆動用モータ１９によりギヤ２１ａを回転させて軸受部材１６および回転部材２１の軸回りの回転位置を調節することができる。
【００２８】
図２において、前記回転部材２１のホルダ装着部材貫通孔２１ｂを貫通するホルダ装着部材２２はホルダ装着孔２２ａを有する円筒状部材でその内端部に球面２２ｂを有している。前記球面２２ｂは前記球面軸受８により球面中心Ｏ１回りに回動可能に支持されている。前記ホルダ装着孔２２ａは円筒状外側面を有する試料ホルダＨが装着される孔である。ホルダ装着孔２２ａの軸はホルダ軸（試料ホルダＨの軸）と同一であり、前記球面軸受８の球面中心Ｏ１を通る。
【００２９】
前記ホルダ装着部材２２の軸をその軸回りまたは前記球面中心回りにＹ軸方向またはＺ軸方向に旋回させることにより、試料ホルダＨの軸をＹ軸方向またはＺ軸方向に旋回させることができるようになっている。このとき、試料ホルダＨの内端部に保持された試料はＹ軸方向（左右方向）またはＺ軸方向（上下方向）に移動する。
また、試料ホルダＨはその外端部に作用する大気圧により常時内方（Ｘ方向）に押圧されている。この試料ホルダＨの内端に当接する前記ピボット軸受４のＸ軸方向の位置を調節することにより、試料ホルダＨのＸ軸方向の位置決めが行われる。
【００３０】
なお、前記回転部材２１を回転させたとき、前記ホルダ装着部材２２および試料ホルダＨは前記回転部材２１および軸受部材１６の軸回りに回転する。前記試料ホルダＨが回転部材２１の軸回りに回転するとき、回転部材２１の軸と試料ホルダの軸とが一致している場合には、試料ホルダＨの内端部に支持された試料は前記回転部材２１の軸と一致するホルダ軸回りに傾斜するだけである。前記試料ホルダＨが回転部材２１の軸回りに回転するとき、回転部材２１の軸と試料ホルダの軸とが一致していない場合には、試料ホルダＨの内端部に支持された試料は傾斜しながら前記回転部材２１の軸回りに移動する。
以後、前記回転部材２１の軸を試料傾斜軸（試料ホルダＨに保持された試料を傾斜させるときの回転軸）ともいう。
【００３１】
図１、図３において、ホルダ装着部材２２の外端部にはＹ軸（左右軸）方向に延びる突出部材２２ｃが設けられており、突出部材２２ｃの上面中央部はＺ軸方向押圧部材２４（図１、図３参照）により下方に押圧されている。図３において、前記突出部材２２ｃの両端部下面には、前記回転部材２１（図２参照）により軸２５（図２参照）回りに揺動可能に支持された揺動部材２６の左右一対のアーム２６ａ，２６ａ（図２、図４参照）の上端に設けた球２７，２７が当接している。
【００３２】
図２において、前記揺動部材２６には、前記回転部材２１に支持されたＺ軸方向位置調節用スクリュー２８の先端が当接しており、Ｚ軸方向位置調節用スクリュー（Ｚ軸方向位置調節部材）２８を回転させてその軸方向に進退移動させと、前記揺動部材２６は軸２５回りに揺動する。前記Ｚ軸方向位置調節用スクリュー２８はギヤ２８ａと一体に構成されており、前記ギヤ２８ａに噛み合うギヤ２９は、前記回転部材２１に支持された上下動用モータ（Ｚ軸方向位置調節モータ）３１の出力軸に固着されている。したがって、上下動用モータ３１が回転するとギヤ２９およびこのギヤ２９と噛み合う前記ギヤ２８ａおよび前記Ｚ軸方向位置調節用スクリュー２８が回転する。このとき、前記Ｚ軸方向位置調節用スクリュー２８が進退移動し、前記揺動部材２６が軸２５回りに揺動して前記球２７，２７が突出部材２２ｃを上下に移動させる。このとき、ホルダ軸（ホルダ装着部材２２および試料ホルダＨの軸）が前記球面中心Ｏ１の回りに上下に回動する。
前記符号２４〜３１で示された要素により前記ホルダ装着部材２２の外端部のＺ軸方向の位置調節を行うホルダ装着部材Ｚ軸方向位置調節装置（２４〜３１）が構成されている。
【００３３】
図１において、ホルダ装着部材２２の外端部は前記Ｙ軸（左右軸）方向の一側面（右側面）が、前記回転部材２１に支持されたＹ軸方向押圧部材３３により左方（−Ｙ方向）に押圧されており、他側面（左側面）には前記回転部材２１に支持されたＹ軸方向位置調節用スクリュー３４（Ｙ軸方向位置調節部材）の先端が当接している。前記Ｙ軸方向位置調節用スクリュー３４にはギヤ３４ａが一体に形成されており、前記ギヤ３４ａにはギヤ３５が噛み合っている。ギヤ３５は、前記回転部材２１に支持された左右動用モータ（Ｙ軸方向位置調節モータ）３６の出力軸に固着されている。したがって、左右動用モータ３６が回転するとギヤ３５およびこのギヤ３５と噛み合う前記ギヤ３４ａと一体成形された前記Ｙ軸方向位置調節用スクリュー３４が回転する。このとき、前記Ｙ軸方向位置調節用スクリュー３４が進退移動し、前記ホルダ軸（ホルダ装着部材２２および試料ホルダＨの軸）が左右（Ｙ軸方向）に旋回する。このとき、試料ホルダＨの内端部のＹ軸方向の位置を調節することができる。
【００３４】
前記符号３３〜３６で示された要素により前記ホルダ装着部材２２の外端部のＹ軸方向の位置調節を行うホルダ装着部材Ｙ軸方向位置調節装置（３３〜３６）が構成されている。
前記符号１６〜３６等で示された要素により前記試料ホルダＨのＸ軸回りの傾斜および前記球面中心Ｏ回りのＹ軸方向およびＺ軸方向の傾斜を行うゴニオメータＧＭが構成されている。
【００３５】
図１において、前記鏡筒２に左右方向（Ｙ軸方向）に移動可能に支持された前記軸受部材１６の左右には、スクリュー支持部材３８，３９が配置されている。スクリュー支持部材３８，３９は前記鏡筒２に支持されている。スクリュー支持部材３８，３９には、スクリュー（軸受位置置調節部材）４１，４２が螺合して貫通するネジ孔が形成されている。スクリュー４１，４２の先端部は、軸受部材１６の左右の側面に当接している。したがって、スクリュー４１，４２を回転させて軸方向に進退移動させることにより、前記軸受部材１６を左右方向（Ｙ軸方向）に移動させて位置調節することができる。
前記軸受部材１６に支持された前記回転部材２１は、軸受部材１６と一体的にＹ軸方向に移動するので、前記スクリュー４１，４２により左右方向の位置が調節される。すなわち、スクリュー４１，４２は軸受部材１６および回転部材２１の軸をＹ軸方向に位置調節する軸受位置置調節部材として構成されている。
【００３６】
（実施の形態１の作用）
前記構成を備えた試料ホルダ支持装置において、試料ホルダＨをそのホルダ軸回りに回転させて試料を傾斜させた時に、回転部材２１の中心線と試料ホルダＨの中心線とが一致している場合には、試料は傾斜するだけで移動しない。しかしながら、前記試料の傾斜時に、回転部材２１の中心線と試料ホルダＨの中心線とが一致していない場合には、試料が傾斜すると同時に移動する。このときには、試料の観察部分が視野から逃げてしまう。
【００３７】
この実施の形態１は、図２の側断面図では、前記軸受部材１６および回転部材２１の軸（ホルダ傾斜軸）上に球面軸受８の中心Ｏ１が配置されるように、機械加工されている。その場合、前記回転部材２１によりホルダ装着部材２２を介して支持された試料ホルダＨの内端部に支持された試料位置に電子ビームが収束ずくように収束レンズ（図示せず）への印加電流が調節される。
しかし、図１の平面図では機械加工のみによって、前記軸受部材１６および回転部材２１の軸（ホルダ傾斜軸）上に球面軸受８の中心Ｏ１を配置し且つ試料ホルダＨの内端部に支持された試料位置を電子ビームの通路上（光軸上）に配置することは困難である。したがって、この実施の形態１では、前記スクリュー（軸受け位置調節部材）４１，４２および球面軸受位置調節部材１４が設けられている。
【００３８】
図１の平面図において、前記スクリュー（軸受位置調節部材）４１，４２により前記軸受部材１６を左右方向に位置調節することができる。したがって、前記スクリュー４１，４２により、前記軸受部材１６および回転部材２１の軸をＹ軸方向に移動させてＺ軸と交差させることができる。
また図１の平面図において、前記球面軸受位置調節部材１４を回転させてその軸方向（Ｙ軸方向）に進退移動させることにより前記球面軸受８を前記旋回軸８ａ回りに旋回させて、球面中心Ｏ１を前記軸受部材１６および回転部材２１の軸上に配置することができる。
また、前記Ｙ軸方向位置調節用スクリュー（Ｙ軸方向位置調節部材）３４によりホルダ装着部材２２および試料ホルダＨを前記球面中心Ｏ１回りに、Ｙ軸方向に回動させることができる。
【００３９】
したがって図１の平面図において、前記スクリュー４１，４２および球面軸受位置調節部材１４により、軸受部材１６および回転部材２１の軸（試料傾斜軸）をＺ軸と交差させるとともに、その軸上に球面中心Ｏ１を配置することができる。また、図１の平面図において、Ｙ軸方向位置調節用スクリュー（Ｙ軸方向位置調節部材）３４により、ホルダ装着部材２２および試料ホルダＨの軸を前記軸受部材１６および回転部材２１の軸（ホルダ傾斜軸）に一致させることができる。したがって、図１の平面図では、軸受部材１６および回転部材２１の軸（ホルダ傾斜軸）を試料ホルダＨの軸と一致させるとともに、その軸上にＺ軸との交点および前記球面中心Ｏ１を配置することができる。
【００４０】
すなわち、この実施の形態１では、前記図２の側断面図および図１の平面図において、軸受部材１６および回転部材２１の軸上に球面中心Ｏ１を配置することができる。このため、前記回転部材２１を回転させたときの試料の逃げを少なくすることができる。
【００４１】
前記実施の形態１では平面図（図１）において、軸受部材１６および回転部材２１の軸（ホルダ回転軸）を試料ホルダＨの軸と一致させるとともに、その軸上にＺ軸との交点および前記球面中心Ｏ１を配置するためには、次の作業を行う。
（１）前記回転部材２１をその軸（試料傾斜軸）回りに±θ°回転させたときに、ＣＲＴ等の画像表示面に表示された撮像画像が、画像表示面の中心点（光軸）に対してどのように変位するかを確認する。例えば、片側のみに変位する場合は、平面図（図１）において、回転部材２１の軸（試料傾斜軸）がＺ軸と交差していないことを意味する。
（２）次に、前記撮像画像が、画像表示面の中心点（光軸）に対して対称に変位するように、軸受部材１６および回転部材２１の軸（試料傾斜軸）の位置および球面中心Ｏ１の位置を調節する。前記調節は、前記スクリュー（軸受位置置調節部材）４１，４２および球面軸受位置調節部材１４により行う。
（３）前記（２）の作業を行って、ユーセントリックを合わせ込む（最終的には回転部材２１を回転させた時に像の変位が０に近づくように調節する）。そして、試料位置で焦点が合うように対物レンズの電流を調節する。
【００４２】
（変更例）
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更実施例を下記に例示する。
（Ｈ０１）前記スクリューにより構成された球面軸受位置調節部材１４、Ｚ軸方向位置調節用スクリュー２８、Ｙ軸方向位置調節用スクリュー（Ｙ軸方向位置調節部材）３４、スクリュー（軸受位置置調節部材）４１，４２等の軸の先端部をピエゾ素子により構成することが可能である。その場合、前記ピエゾ素子をスクリューの軸方向に伸縮させることにより、位置調節を高精度に行うことができる。
【００４３】
【発明の効果】
前述の本発明の荷電粒子線装置は、下記の効果（Ｅ０１），（Ｅ０２）を奏することができる。
（Ｅ０１）前記試料ホルダＨをその軸回りに回転させたときのＺ軸上の試料観察部分が視野から逃げる量を少なくすることが可能な、構成が簡単なホルダ支持装置を提供することができる。
（Ｅ０２）Ｚ軸に沿う荷電粒子線に垂直な平面図において、前記試料ホルダの回動中心である球面軸受の球面中心Ｏ１とＺ軸とを結ぶ直線と、前記回転部材０１１の軸線とを一致させることが可能な試料ホルダ支持装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明のホルダ支持装置の実施の形態１の説明図で、ホルダ支持装置を備えた透過型電子顕微鏡の要部の平断面図である。
【図２】図２は同実施の形態１の要部縦断面図で、前記図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図３は前記図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図４は前記図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】図５は荷電粒子線装置で使用されている試料ホルダ支持装置の従来例１の説明図で、比較的小型の試料ホルダ支持装置の要部平断面図である。
【図６】図６は荷電粒子線装置で使用されている試料ホルダ支持装置の従来例２の説明図で、比較的大型の試料ホルダ支持装置の要部平断面図である。
【図７】図７は前記図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【符号の説明】
ＧＭ…ゴニオメータ、
ＧＳ…ゴニオ装着用ステージ、
Ｈ…試料ホルダ、
Ｏ１…球面中心、
２…鏡筒、
２ｂ…ゴニオメータ装着孔、
８…球面軸受、
８ａ…旋回軸、
１４…球面軸受位置調節部材、
１６…軸受部材、
１６ａ…軸受孔、
２１…回転部材、
２１ｂ…ホルダ装着部材貫通孔、
２２ａ…ホルダ装着孔、
２２…ホルダ装着部材、
２８…Ｚ軸方向位置調節部材、
３４…Ｙ軸方向位置調節部材、
４１，４２…軸受位置調節部材。
【図１】
2004079313.tif 000003
【図２】
2004079313.tif 000004
【図３】
2004079313.tif 000005
【図４】
2004079313.tif 000006
【図５】
2004079313.tif 000007
【図６】
2004079313.tif 000008
【図７】
2004079313.tif 000009