JPH05121027A - 蒸着手段付き電子顕微鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 試料室内を汚染することなく再蒸着を可能と
して試料の連続観察を可能とする。 【構成】 蒸着室２６を有する蒸着手段１８と試料室２
を有する電子顕微鏡１６とを鋼管等よりなる真空搬送通
路２０で連結すると共に、この通路にゲートバルブ２
８、３０を設けて開閉可能にする。そして、上記通路２
０に試料４を載置した試料台３６を搬送する磁気浮上式
の搬送手段２２を設ける。これにより、蒸着物質による
汚染を排除しつつ電子顕微鏡による試料の観察を可能に
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蒸着手段を備えた電子
顕微鏡装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子顕微鏡、例えば走査型電子
顕微鏡にあっては、試料の観察面に加速された一次電子
を入射させ、この一次電子によって試料から励起される
二次電子により試料表面の凹凸形状を画像として表現す
るものである。このような電子顕微鏡により、試料の変
化を観察する場合には、試料を電子顕微鏡の試料室内へ
入れ、これにアクチュエータにより負荷を加えて試料を
変形させつつその表面を観察する。ところで、観察すべ
き試料が自由電子を持たない絶縁材料の場合には、試料
に入射した一次電子がチャージアップして二次電子が励
起されずに観察が不可能であるために、観察に先立って
試料の観察面に予め導電材料を蒸着し、これにより二次
電子を励起させることにより観察を可能ならしめてい
る。

【０００３】しかしながら、観察時におけるアクチュエ
ータによる試料の変形により、この変形に追従できない
蒸着導電部材が試料から剥がれて試料の新生面が現わ
れ、これがために一次電子がチャージアップして試料の
観察が継続できなくなっていた。そこで、この問題点を
解決するために特開平３−３４２４７号公報に開示され
るように電子顕微鏡の試料室に蒸着手段を組み込むよう
にした装置が提案されている。図１２に示すようにこの
装置は、電子顕微鏡の試料室２内に試料４を固定すると
共に、これに変形負荷を加える負荷装置６を収容して構
成され、更に、この試料４に臨ませて蒸着ノズル８が形
成されると共に、このノズル８内に導電材料よりなるコ
イル１０を設置している。そして、観察試験中に試料４
の蒸着導電材料が剥離した場合には、直ちに制御回路１
２によりコイル１０を加熱して蒸発した導電材料を蒸着
ノズル８の先端から試料に当てて、再蒸着させるように
なっている。これにより、試料に負荷をかける前と変わ
らぬ明瞭な表面画像を得るものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の従来装置にあっては、電子顕微鏡の試料室２内に蒸着
源及び蒸着ノズル８を一体化して導入したために、試料
室２内が蒸着物質により汚染されてしまい、観察に支障
をきたす場合が生ずるという問題があるばかりか、上記
汚染によって試料室２内にて観察に必要な真空が得られ
難くなるという不都合もあった。また、上述のように電
子顕微鏡と蒸着手段とを一体化させているので全体の構
造が複雑になり、メンテナンス作業が非常に困難になっ
ていた。更には試料４に導電材料を再蒸着している間
は、電子顕微鏡として機能させることができないという
不都合もあった。本発明は、以上のような問題点に着目
し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本
発明の目的は、試料室内を汚染することなく再蒸着を可
能として試料の連続観察を可能にできる蒸着手段付き電
子顕微鏡装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、蒸着手段と、電子顕微鏡と、前記蒸着
手段と前記電子顕微鏡の試料室とを開閉可能に連結する
真空搬送通路と、前記真空搬送通路内に沿って試料を搬
送するための搬送手段とを備えるように構成したもので
ある。

【０００６】

【作用】本発明は、以上のように構成したので、電子顕
微鏡の試料室にて観察中に蒸着導電材料が剥がれた場合
には、この試料を搬送手段により真空搬送通路内を搬送
してこれを蒸発装置内に設置する。そして、この真空搬
送通路を閉状態に維持した状態で、蒸発装置内で試料に
導電材料を再蒸着させる。この再蒸着が完了したなら
ば、上記試料を真空搬送通路を介して再度、試料室内に
戻して観察を続行する。

【０００７】

【実施例】以下に、本発明に係る蒸着手段付き電子顕微
鏡装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１
は本発明に係る蒸着手段付き電子顕微鏡装置を示す側面
図、図２は電子顕微鏡装置を示す平面図、図３は真空搬
送通路を示す側断面図、図４は真空搬送通路を示す平面
断面図である。尚、従来装置と同一部分には同一符号を
付す。図示するように、この蒸着手段付き電子顕微鏡装
置１４は、実際に試料を観察する、例えば走査型の電子
顕微鏡１６と試料に金等の導電材料を蒸着させる蒸着手
段１８と、これら装置１６、１８間を連絡する真空搬送
通路２０と、この中に収容される搬送手段２２とにより
主に構成されている。

【０００８】具体的には、上記走査型の電子顕微鏡とし
ては、通常のものが用いられ、この試料室２と上記蒸着
手段１８の蒸着室２６とは、例えば所定の径及び所定の
長さを有する鋼管よりなる上記真空搬送通路２０により
接続されており、各装置とこの搬送通路２０との接続部
にはこの通路を開閉可能とする、例えばスライド式のゲ
ートバルブ２８、３０が設けられている。

【０００９】上記真空搬送通路２０内に設けられる上記
搬送手段２２は、磁気浮上方式の一対のガイドレール３
４、３４を有しており、図７及び図８に示すように各ガ
イドレール３４、３４の下部には、これに沿って走行移
動されることになる図９及び図１０に示す試料台３６を
磁気浮上させるための試料台浮上用電磁石コイル３８が
設けられると共に、各ガイドレール３４、３４の側部に
は上記試料台３６を推進させるための試料台推進用電磁
石コイル４０が設けられている。そして、上記ガイドレ
ール３４、３４の端部は、図１１に示すように電子顕微
鏡１６の試料室２４の内部に設けた負荷装置６の観察固
定位置及び蒸着手段１８の蒸着室２６の蒸着処理位置で
ある固定位置まで伸びており、ガイドレール３４、３４
の先端部には、図８にも示すように移動してくる試料台
３６の速度を減速させてこれを停止するための試料台減
速停止用電磁石コイル４２がそれぞれ設けられると共
に、この試料台３６に異常な衝撃が加わることを阻止す
る非常用緩衝バネ４４が取り付けられている。

【００１０】そして、この固定位置における、例えば３
つの試料台浮上用電磁石コイルは、試料台３６を固定す
るために電流の向きが切換え可能になされており、試料
台浮上用兼固定用切換式電磁石コイル３９として構成さ
れている。また、図９及び図１０に示すように上記試料
台３６は略矩形状に成形されると共にこの下部には、こ
の移動時に磁気的に浮上させる浮上用永久磁石４６が設
けられている。そして、この試料台３６の上部には、試
料４を実際に搭載するための試料搭載部４８が着脱自在
に設けられている。そして、図３及び図４に示すよう
に、真空搬送通路２０の略中央部には、各ガイドレール
３４、３４を途中にて分断するごとく試料を選別するた
めの試料選別機構３２が設けられている。この試料選別
機構３２の外殻は略円筒体状に成形されると共に、その
下部には図示しない排気系に接続された排気管５０が設
けられており、この搬送通路２０内を真空引きし得るよ
うに構成されている。

【００１１】そして、この選別機構３２内には、上記分
断されたガイドレール３４、３４の端部間を橋渡すよう
に回転可能になされた試料台選別用回転ホルダ５２が設
けられると共に、この下部にはこのホルダ５２を回転す
るための、例えばステッピングモータよりなる試料台回
転用モータ５４が取り付けられている。この回転ホルダ
５２には、このホルダの回転中心を中心として十字状に
配置された４つの凹部状の試料台保持溝５６がそれぞれ
の一側を開放させて設けられており、各開放端はガイド
レール３４、３４の端部と水平レベルが同一になるよう
に設定されている。そして、各試料台保持溝５６の幅、
高さ、長さ等の大きさは前記図９及び図１０に示す試料
台３６よりも僅かに大きく設定されており、この試料台
３６を保持溝５６内に完全に収容し得るように構成され
ている。

【００１２】そして、上記試料台保持溝５６の入口部に
は、試料台の通過を確認する試料台通過確認センサ５８
が設けられると共に、その溝内には試料台の有無を検知
するための試料台有無確認センサ６０が設けられてい
る。更に、図５及び図６に示すように真空搬送通路２０
のゲートバルブ２８、３０が設けられる箇所には分断さ
れるガイドレール３４、３４間を橋渡しするようにはね
板方式のレール連結用継手６６、６６が屈曲可能に設け
られており、ゲートバルブのスライド板６４が挿入され
た時に屈曲し得るように構成されている。そして、図１
に示すように電子顕微鏡１６の側部には、先に説明した
例えば蒸着手段、電子顕微鏡、磁気浮上機構、試料台選
別機構等の全ての動作制御を行うための制御部７０が設
けられている。

【００１３】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。まず、導電材料が予めスパッタ
リング等によって蒸着された試験すべき試料４を試料搭
載部４８に載置すると共に、これを試料台３６に取付け
る。そして、これを電子顕微鏡１６の試料室２の負荷装
置６へ設置する。また、他に試験すべき試料が１つ或い
は複数存在するならば、それを上述のように試料台３６
にセットしてその試料台３６を試料選別機構３２の回転
ホルダ５２の試料台保持溝５６に適宜収容させておく。
このような状態において、上記試料室２４、真空搬送通
路２０及び蒸着手段１８の蒸着室２６を真空引きして所
定の真空状態に維持しておく。そして、電子顕微鏡１６
を駆動しつつ試料室２に置かれた試料４に負荷装置６で
もって負荷をかけてこれを変形し、電子ビームにより観
察面７１より試料４を観察する。尚、試料台３６を固定
するためには、ガイドレール３４の端部に設けた切換式
電磁石コイル３９を駆動することにより、これに試料台
３６の底部の浮上用永久磁石４６を吸着させて全体を固
定する。

【００１４】この観察途中にて、変形により試料４に蒸
着してあった薄い導電材料が剥離した場合には電子ビー
ムのチャージアップにより観察が続行できなくなること
からこの試料に導電材料を再蒸着する操作へ移行する。
まず、真空搬送装置２０に設けられた２つのゲートバル
ブ２８、３０を開状態とし、そしてガイドレール３４、
３４に設けた試料台推進用電磁石コイル４０及び試料台
浮上用電磁石コイル３８を駆動すると共に、ガイドレー
ル３４、３４の端部に設けた切換式電磁石コイル３９の
電流の方向を反転して試料台の固定用から浮上用に切換
える。これにより、試料搭載部４８を載せたまま試料台
３６はリニアモータの原理でガイドレール３４、３４に
沿って磁気浮上した状態で移動し、試料台選別用回転ホ
ルダ５２の空いている試料台保持溝５６内に収容され
る。

【００１５】ゲートバルブが開くに伴ってこの部分に設
けたレール連結用継手６６が稼働してレールの切断箇所
に橋渡しされるので、試料台３６は円滑にこの部分を通
過することができる。また、試料台保持溝５６内へ収容
された試料台３６は、試料台有無確認センサ６０により
その存在が確認されると共に、試料台通過確認センサ５
８によりその通過した事実も確認される。このように試
料台３６の保持溝５６への収納が確認されたならば、こ
の回転ホルダ５２は半回転して対応する保持溝５６が蒸
着手段１８側へ向けて臨むようにセットされる。そし
て、再度、試料台浮上用電磁石コイル３８及び試料台推
進用電磁石コイル４０を駆動することにより試料台３６
を移動させて、これを蒸着手段１８の蒸着室２６内に収
容し、これを停止固定する。この場合、試料台３６が蒸
着室２６内に激突しないように、ガイドレール３４、３
４の蒸着室内終端部において図８に示すように試料台減
速停止用電磁石コイル４２を駆動して走行してくる試料
台３６を減速させて停止させる。その後、切換式電磁石
コイル３９の電流方向を固定用に切換えて試料台３６を
固定する。

【００１６】このようにして蒸着手段１８側への試料台
３６の収容が完了したならば、少なくとも蒸着手段１８
側に設けたゲートバルブ２８を閉じて、これと搬送通路
２０側とを完全に区画する。この状態で蒸着手段１８を
駆動して、先に導電材料の剥離した試料４に再度、導電
材料を所定時間だけ蒸着させる。この蒸着操作の間にお
いて、他に観察すべき試料がある場合には、その試料は
他の試料台３６に載せられて前述のごとく試料選別機構
３２の回転ホルダ５２に予め収容されているので、この
試料台３６をガイドレール３４、３４に沿って移動させ
て電子顕微鏡１６の試料室２内に収容し、電子顕微鏡側
のゲートバルブ３０を閉じて、所定の真空度のもとで前
述のように試料４の観察を行う。

【００１７】このように、電子顕微鏡１６での観察操作
と、蒸着手段１８での蒸着操作とを同時に並行に行うこ
とが可能となり、しかも両装置はゲートバルブ２８、３
０により完全に仕切られているので、蒸着物質により電
子顕微鏡の試料室２が汚染されることもない。このよう
にして、試料４の再蒸着が完了したならば、前記したと
逆の操作を行って再蒸着さなれた試料４を有する試料台
３６を電子顕微鏡１６の試料室２に戻す。この時、今ま
で観察されていた他の試料は試料選別機構３２の回転ホ
ルダ５２内に既に戻されている。このようにして導電材
料が再蒸着された試料４を試料室２内に戻したならば、
前記したと同様に再度、この試料４の観察を行うことに
なる。

【００１８】このように本実施例においては、電子顕微
鏡１６と蒸着手段１８とを真空搬送通路２０で接続して
たので、試料室２内を蒸着物質により汚染することなく
試料に導電材料の再蒸着を施して、観察を継続的に行う
ことが可能となる。また、このシステム全体が常に真空
状態に維持されているので試料は全工程に渡って大気中
に曝されることがなく、従って、この試料表面が大気で
汚染されて観察が不可能になる恐れもない。更に、試料
４を両装置間に渡って搬送する場合には、磁気浮上方式
による搬送手段２２を用いているので、試料台３６の搬
送に伴う金属同士の接触がなく、汚染源となる金属粉等
の発生を抑制することができる。

【００１９】また、本実施例にあっては、真空搬送通路
２０の途中にタレット式の多重保持機能を有する試料選
別機構３２を設けたので、再蒸着操作を行いながら他の
複数の試料を電子顕微鏡１６により観察することが可能
である。尚、本実施例にあっては、上述のように装置の
効率的利用を図るために試料選別機構３２を設けたが、
これを設けなくてもよいのは勿論であり、また、搬送手
段２２として磁気浮上方式でなく、他の方式を採用して
もよい。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
次のような優れた作用効果を発揮することができる。電
子顕微鏡内を蒸着物質で汚染することなく試料に導電材
料の再蒸着を施して観察を継続的に行うことができる。
また、各装置を分割した状態で設置できるので、メンテ
ナンス作業を容易に行うことができるのみならず、既存
の装置を大幅に改造することなく使用することができ
る。更に、真空搬送通路は開閉可能になされているの
で、蒸着操作を行いつつ電子顕微鏡による観察操作も行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る蒸着手段付き電子顕微鏡装置を示
す側面図である。

【図２】電子顕微鏡装置を示す平面図である。

【図３】真空搬送通路を示す側断面図である。

【図４】真空搬送通路を示す平面断面図である。

【図５】ゲートバルブの開状態を示す状態図である。

【図６】ゲートバルブの閉状態を示す状態図である。

【図７】搬送手段に用いる電磁石コイルを示す平面図で
ある。

【図８】搬送手段に用いる電磁石コイルを示す側面図で
ある。

【図９】試料台を示す側面図である。

【図１０】試料台を示す平面図である。

【図１１】電子顕微鏡の試料室を示す概略構成図であ
る。

【図１２】従来の蒸着手段付き電子顕微鏡装置を示す概
略構成図である。

【符号の説明】

２…試料室、４…試料、６…負荷装置、８…蒸着ノズ
ル、１４…電子顕微鏡装置、１６…電子顕微鏡、１８…
蒸着手段、２０…真空搬送通路、２２…搬送手段、２６
…蒸着室、２８，３０…ゲートバルブ、３４…ガイドレ
ール、３６…試料台、３８…試料台浮上用電磁石コイ
ル、４０…試料台推進用電磁石コイル、４８…試料載置
部、５２…試料台選別用回転ホルダ、５６…試料台保持
溝。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸着手段と、電子顕微鏡と、前記蒸着手
   段と前記電子顕微鏡の試料室とを開閉可能に連結する真
   空搬送通路と、前記真空搬送通路内に沿って試料を搬送
   するための搬送手段とを備えたことを特徴とする蒸着手
   段付き電子顕微鏡装置。