JPS63250048A - 走査型電子顕微鏡等における試料交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、走査型電子顕微鏡等における試料交換装置の
改良に関する。

「従来の技術］ かかる試料交換装置としては、試料室外壁にこの試料室
内に仕切弁を介して連通された試料交換室を固定し、こ
の試料交換室の前記仕切弁と対向する側壁に覗き窓を設
け、この覗き窓の中央部に球体軸受を介して先端に雄ネ
ジを有する試料交換棒を摺動かつ回動可能に貫通して取
付けた禍造が広く使用されている。試料を交換する際は
、仕切弁を開け、前記覗き窓を覗きながら試料交換棒を
前進させ、その維ネジを試料室内に防かれた試料ホルダ
の雌ネジ穴に螺合させて両者を一体化した後、試料交換
棒を後退させて試料ホルダを試料交換室内に収納してか
ら仕切弁を閉じ、試料交換室内を大気圧に戻して新しい
試料と交換するようにしている。

一方、走査型電子顕微鏡においては、水平移動機構の移
動範囲を長くすることなくできるだけ大型の試料をあら
ゆる方向から観察９分析可能となすため、試料には通常
に行なわれる水平移動に加えて回転や傾斜が与えられる
。また、試料像を高分解能で観察する場合には、試料表
面をできるだけ対物レンズに接近させて配置する必要が
あり、逆に低倍率や大型試料の傾斜状態を観察する場合
には、試料は対物レンズから離す必要がある。そのため
試料位置は電子線の光軸方向に上下移動できるように構
成されている。

ｒ発明が解決しようとする問題点コ そのため、試料の水平移動や回転及び傾斜、さらには上
下移動により試料ホルダに形成した雌ネジ穴と試料交換
棒との位置関係がズレることを避けることができない。

そこで、試料の交換を行なうために試料ホルダの雌ネジ
穴と試料交換棒とが対向することのできる試料の交換位
置を予め決めておき、試料を交換する度に、試料を水平
移動。

回転及び上下移動させることにより交換位置に戻す操作
が必要となる。そのため取扱い操作が非常に面倒である
。

そこで、本発明はこのような点に鑑みてなされたもので
あり、少なくとも水平方向の移動に関しては試料位置に
関係なく試料交換を行なうことのできる走査型電子顕微
鏡等における試料交換装置を提供することを目的とする
ものである。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は高真空に保たれＩ
ζ試料室と、該試料室内に置かれ、かつ電子線光軸と直
交する平面内で移動覆る移動体と、該移動体を前記光軸
を中心にして互いに直交する×及びＹ方向に夫々移動さ
せるためのＸ及びＹ移動機構と、前記移動体に着脱可能
に装着され、かつ試料を保持する試料ホルダと、前記試
料室内に仕切弁を介して連通した試料交換室と、前記試
料ホルダをその先端に着脱可能に取付けた状態で試料室
と試料交換室との間を往復させるため該試料交換室側壁
に摺動可能に貫通して取付けられた試料交換棒とを備え
、前記試料交換棒の軸心を前記移動体のＸ方向あるいは
Ｙ方向のいずれか一方の移動方向に一致させると共に、
前記移動体の他方の移動方向の移動に連動して前記試料
交換室をこの移動体の他方の移動方向に移動させるよう
に構成したことを特徴とするものである。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳説する。

［実施例コ 第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は第
１図のＡＡ断面図である。

第１図及び第２図において、１は試料室で、上方には図
示外の電子銃から発生した電子線ＥＢを細く集束して試
料２上に照射するための対物レンズ３が設置しである。

また、試料室１の底部には図示外の真空ポンプに連通さ
れた排気管４が接続してあり、試料室内は高真空に保た
れる。さらに、この試料室１の前面には前面カバー５が
取外し可能に設けである。

６は前記前面カバー５の内壁に案内板７ａ、７ｂを介し
て前記電子線ＥＢの光軸７と平行に上下動可能に保持さ
れた試料用移動体で、この上下移動体６の側面には軸受
８を介して傾斜体９が回動可能に取付けられている。前
記傾斜体９の傾動軸Ｔは光軸７と直交するように配置さ
れており、また、この傾斜体９の下端には光軸２と交差
する方向に張出し部９ａが設けである。この張出し部９
ａ上にはＸ移動体１０．Ｙ移動体１１及び回転台１２が
夫々積重ねるようにして設置しである。前記回転台１２
の上面には前記試料２を収納した試料ホルダ１３がアリ
及びアリ溝等によって着肌可能に装着される。ここで、
試料ホルダ１３を回転台１２に装着したとき、試料２の
表面が前記傾斜体９の傾動軸Ｔと一致するようにしであ
る。

１４は前記傾斜体９の上端部に前記傾動軸Ｔと同心状に
取付けられた円弧状のつ４−ム歯車で、この歯車には前
記軸受８（上下移動体６でも良い）に回転可能に保持さ
れたウオーム１５が噛合っている。このつＡ−ム１５は
図示外のスプライン軸受及び回転軸を介して前記前面カ
バー５の外壁に回転可能に取イ」けられたつまみに連結
されている。

１６ａは前記Ｘ移動体１０を前記光軸Ｚと直交し、かつ
前記傾動軸Ｔと直交するＸ軸方向に移動させるだめのマ
イクロメータヘッドで、このマイクロメータヘッドはモ
ータ１７ａで駆動される。

また、このマイクロメータヘッド１６ａ及びモータ１７
ａは傾斜体９の張出し部９ａ上に取付けられている。１
６ｂ及び１７ｂは前記Ｙ移動体１１を前記傾動軸Ｔ１つ
まりＹ軸方向に移動するためのマイクロメータヘッド及
びモータで、これらは前記Ｘ移動体１０上に取付けられ
ている。

１８は前記試料ホルダ１３の側面に設けた雌ネジ穴で、
この雌ネジ穴はその中心が前記試料ホルダの１３（試料
２）の中心０と直交すると共に試料２表面とも一致する
ように形成されている。

１９は前記前面カバー５の大気側に案内板２０ａ、２０
ｂを介して移動可能に保持された試料交換室用上下移動
体で、この上下移動体は前記試料用移動体６の移動方向
と同一方向に移動する、つまり光軸Ｚと平行に上下移動
する。また、この上下移動体１９の側面には、さらに案
内板２１８゜２１ｂを介して前記Ｘ軸と平行に移動する
移動体２２が取付けである。２３及び２４はこの移動体
２２を移動させるためのマイクロメータヘッド及びモー
タである。

２５は前記移動体２２に気密を保って固定された中空状
の試料交換室で、その軸心が前記傾動軸Ｔと略一致する
ように配置されており、この試料交換室の右側は前記前
面カバー５．軸受８．各上下移動体６，１９及び移動体
２２に形成した連通穴２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ
、２６ｅを介して前記試料室１内に連通されている。ま
た、この試料交換室２５の左側には蓋体２７が着脱可能
に装着されている。前記蓋体２７はガラス等の透明な物
質で形成され、この蓋体を通して試料交換室２５や試料
室１内を観察できるようにしである。

２８はこの蓋体に気密を保った状態で囲動可能に貫通し
て取付けられた試料交換棒で、この試料交換棒の軸心は
前記傾動軸Ｔと略一致するように配置されている。また
、試料交換棒の一端（真空側）には前記雌ネジ穴１８に
螺合可能な雄ネジ２９が設けである。３０は試料室１と
試料交換室２５との境に設けられた仕切弁である。

３１は前記２つの上下移動体６と１９を一体的に移動さ
せるためのコの字状のアームで、このアームは前記前面
カバー５に固定されたマイクロメータヘッドの如き上下
移動機４Ｍ３２に連結されている。

３３は前記モータ１７ａ、１７ｂ及び２４を制御するた
めの制御回路で、ブツシュスイッチ３４ａ、３４ｂ、３
４ｃ、３４ｄが夫々設けである。

尚、図示しないが前記各Ｘ、Ｙ移動体１０．１１は夫々
バネによってマイクロメータヘッド１６ａ、１６ｂ側に
押圧され、両者の係合が常に維持されている。

かかる構成において、スイッチ３４ａあるいは３４ｂを
夫々押せば、モータ１７ａが正、逆転してマイクロメー
タヘッド１６Ｈの軸が前進あるいは後退するため、Ｘ移
動体１０（試料２）がＸ軸に沿って往復移動する。また
、スイッチ３４Ｃあるいは３４ｄを夫々押せば、モータ
１７ｂが正。

逆転してマイクロメータヘッド１６ｂが前進あるいは後
退するため、Ｙ移動体１１（試料２）がＹ軸に沿って往
復移動する。その結果、各スイッチ３４ａ乃至３４ｄを
任意に押すことにより試料２の任意の場所の走査像を観
察することができる。

ここで、スイッチ３４ａあるいは３４ｂを押した場合、
モータ１６ａに供給される信号と同一の信号がモータ２
４に供給されるため、マイクロメータヘッド２３を介し
て移動体２２がＸ移動体１０と同方向に、しかも同じ移
動聞だけ移動する。

また、この各スイッチ３４ａ乃至３４ｄを操作し、Ｘ、
Ｙ移動体１０．１１を動かして回転台１２の回転中心を
光軸Ｚからある距離ズラした状態で、この回転台を断続
的に回転させながら走査像を観察するようになせば、Ｘ
、Ｙ移動体１０，１１の移動範囲を大きくすることなく
大型の試料を観察することができる。ここで、本実施例
ではユーセントリックタイプの試料傾斜装置、つまり試
料２を傾斜させる傾斜体９に水平移動機構を組込むと共
に、傾動軸Ｔに試料表面を一致させているため、Ｘ、Ｙ
移動体１０．１１により試料の観察位置を変えても、そ
の観察位置は常に傾動軸下と一致させることができる。

そのため試料を傾斜させても像のニゲが生じない。

さらに、つＡ−ム１５を回転させてウオーム歯車１４を
回せば、傾斜体９が傾動軸Ｔを中心にして時計あるいは
反部ｈ１方向に回動するため、試料２が光軸Ｚに対して
傾斜し、試料の任意角度の傾斜状態の走査像を観察する
ことができる。

さらに、上下移動機構３２を回せば、アーム３１を介し
て上下移動体６と１９が第１図中上あるいは下方向に同
時に移動する。この一方の上下移動体６の移動によって
試Ｆ３Ｊ２が光軸Ｚに沿って上下移動するため、対物レ
ンズ３と試料２との距離を任意に変化させることができ
、高分解能の観察や大型試料の傾斜を行なうことができ
る。

一方、新しい試料と交換する際には、従来ノように試料
の水平方向及び光軸方向における試料位置を交換位置ま
で戻す必要がなくなる。っまり試料２をＸ方向に移動さ
せた場合、試料交換室２５がこの試料の移動に伴って同
方向に、しかも同じ距離移動するため、試料交換棒２８
の軸心は常に傾動軸下と一致している。また、試ＦＩ２
のＹ軸方向の移動に関しては、予めＹ軸が傾動軸下と一
致しているため、試料交換棒２８の軸心と傾動軸Ｔとは
常に一致している。そのため、傾斜体９の傾斜角表示目
盛を零に合わせて試料２を水平状態に保つと共に、回転
台１２の回転角表示目盛を零に合わせれば、試料交換棒
２８の軸心と試料ホルダ１３の雌ネジ穴１８の中心とが
合致する。また、試料２の上下移動に伴って試料交換室
２５が同方向に上下移動するため、試料２の光軸Ｚ方向
の移動に伴って試料交換棒２８の軸心と傾斜体９の傾動
軸Ｔとがズレることはない。そこで、試料交換棒２８を
試料室１側に押込み、その先端に設けた雄ネジ２９を試
料ホルダ１３の雌ネジ穴１８に挿人し螺合させて両者を
一体化させる。そして、試料交換棒を前述とは逆の方向
に動かし試料ホルダ１３を回転台７２から抜き出して試
料交換室２５内に収納した後、仕切弁３０を閉じて試料
室と試料交換室とを遮断した状態で、試料交換室をり一
りして蓋体２７を外す。そして、試料交換棒の先端に新
しい試料を収納した試料ホルダを取付けた後、再び蓋体
２７を試料交換室２５に装着し、試料交換室内を粗引き
してから前述とは逆の動作を行なうことにより新しい試
料を試料室１内に装着することができる。

尚、前述の説明は本発明の一例であり、実施にあたって
は幾多の変形が考えられる。例えば、上記実施例では試
料交換室２５はＸ移動体１０と連動して同方向に動く移
動体２２に固定したが、移動体２２を使用することなく
直接試料交換室がＸ移動体１０と同方向に連動して動く
ように上下移動体１９に移動可能に取付けても良い。

また、試料交換室２５をＸ移動体１０のＸ軸方向の移動
に連動して動かずために夫々モータを使用して両者を連
結させたが、モータに代えて歯車機構等を利用して両者
を一本の操作軸で駆動可能とし、その操作軸を手動ある
いはモータによって駆動させるように構成しても良い。

また、試Ｆ１２及び試料交換室２５を光軸Ｚ方向に移動
する際に夫々専用の上下移動体６，１９を設けたが、こ
れに限定されることなく１つの上下移動体に傾斜体９及
び移動体２２あるいは試料交換室２５を夫々取付けても
良い。

また、上記実施例では本発明をユーセントリックタイプ
の試料傾斜装置に実施したが、非ユーセントリックタイ
プ、つまり水平移動させるためのＸ、Ｙ移動体の上に傾
斜機構を組込むタイプにも同様に実施することができる
。このようなタイプに実施した場合には試料の観察位置
を変えた際、観察位置が傾斜中心からズして傾斜時に像
のニゲが生じるが、その反面試料ホルダに形成した雌ネ
ジの穴は水平移動させても常に同じ高さを雛持している
ため、前述の実施例のように試料交換時に傾斜角を零ま
で戻す操作が不要となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すＩｉ１断面図、第２図
は第１図のＡＡ断面図である。 １：試料室　　　　　　２：試料 ３：対物レンズ　　　　４：排気管 ５コ前面カバー　　　　〇：試料用上下移動体７ａ、７
ｂ：案内板　　８：軸受 ９：傾斜体　　　　　　１０：Ｘ移動体１１：Ｙ移動体
　　　　１２：回転台 １３：試料ホルダ　　　１４：ウォーム歯車１５：ウオ
ーム １６ａ、１６ｂ：マイクロメータヘッド１７ａ、１７ｂ
、２４：Ｅ−タ １８：雌ネジ １９：試料交換室用上下移動体 ２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂ：案内板２２：移動体 ２３：マイクロメータヘッド ２５：試料交換室 ２６ａ乃至２６ｅ：連通穴 ２７：蓋体　　　　　　２８試料交換棒２９：雄ネジ　
　　　　３０：仕切弁 ３１：アーム　　　　　３２：上下移動機構３３：制御
回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高真空に保たれた試料室と、該試料室内に置かれ
   、かつ電子線光軸と直交する平面内で移動する移動体と
   、該移動体を前記光軸を中心にして互いに直交するＸ及
   びＹ方向に夫々移動させるためのＸ及びＹ移動機構と、
   前記移動体に着脱可能に装着され、かつ試料を保持する
   試料ホルダと、前記試料室内に仕切弁を介して連通した
   試料交換室と、前記試料ホルダをその先端に着脱可能に
   取付けた状態で試料室と試料交換室との間を往復させる
   ため該試料交換室側壁に摺動可能に貫通して取付けられ
   た試料交換棒とを備え、前記試料交換棒の軸心を前記移
   動体のＸ方向あるいはＹ方向のいずれか一方の移動方向
   に一致させると共に、前記移動体の他方の移動方向の移
   動に連動して前記試料交換室をこの移動体の他方の移動
   方向に移動させるように構成したことを特徴とする走査
   型電子顕微鏡等における試料交換装置。
2. （２）前記移動体と試料交換室とを前記光軸方向に連動
   して移動できるように構成したことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の走査型電子顕微鏡等における試
   料交換装置。