JP2002319364A - 走査形電子顕微鏡 - Google Patents

走査形電子顕微鏡

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JP2002319364A
JP2002319364A JP2001122007A JP2001122007A JP2002319364A JP 2002319364 A JP2002319364 A JP 2002319364A JP 2001122007 A JP2001122007 A JP 2001122007A JP 2001122007 A JP2001122007 A JP 2001122007A JP 2002319364 A JP2002319364 A JP 2002319364A
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sample
sample stage
electron microscope
stage
scanning electron
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Naoki Yamaguchi
直樹 山口
Ryuichi Tanaka
隆一 田中
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Hitachi Ltd
Hitachi Science Systems Ltd
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Hitachi Ltd
Hitachi Science Systems Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】従来、走査形電子顕微鏡における試料ステージ
の微少振動による像障害は、試料ステージの振動抑制機
構を設けることで解決してきたが、試料ステージの移動
や試料交換毎に振動抑制機構の動作・非動作の切り替え
を行う必要があり、操作が煩雑になる上、切り替え操作
を怠ると装置を損傷する可能性があるため、安全装置等
が必要となりコストアップとなった。 【解決手段】振動抑制機構に、試料ステージと試料室壁
に取り付けた固体部品が常に接触したまま、試料ステー
ジの移動軸X,Y,Z,R,Tの5軸すべての移動を行うことがで
きる機構を備えた。 【効果】本発明は、走査形電子顕微鏡の高倍率観察時に
おける操作性の向上及び、低コスト化に貢献できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、試料ステージの振
動抑制機構を有する走査形電子顕微鏡に関する。
【0002】
【従来の技術】走査形電子顕微鏡における試料ステージ
の微少振動は、像障害の要因のひとつである。従来は、
試料ステージとそれを保持する試料室間に振動抑制機構
を設けることで解決してきた。この振動抑制機構は、試
料ステージの一部と試料室壁に取り付けた固体部品を、
空気圧や真空等の力を用いてお互いを平面接触させるこ
とでその機能を有している。従って、ユーセントリック
ステージ(試料を傾斜しても観察視野が移動しないユー
セントリック傾斜可能なステージ)の場合は、試料ステ
ージベース部がZ方向及びT方向に移動することから、試
料をZ方向又はT方向に移動する場合には、振動抑制機構
を手動又は電動等で非動作(非接触)状態とし、Z移動
又はT移動した後再び手動又は電動等で動作(接触)状
態としなければならず、煩雑な操作が必要である。ま
た、装置構成によっては振動抑制機構を動作状態で試料
室内を大気圧に戻した場合は、前述の機構の接触圧力に
よって試料ステージが飛び出してしまう可能性もあり、
試料交換等で試料室内を大気圧に戻すときにも、振動抑
制機構を非動作に切り替えなければならなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】走査形電子顕微鏡にお
ける試料ステージの微少振動よる像障害は、従来、試料
ステージの振動抑制機構を設けることで解決してきた。
この振動抑制機構は、試料ステージと試料室壁に取り付
けた固体部品を、空気圧や真空等の力を用いて接触させ
ることでその機能を有している。前述のユーセントリッ
クステージの場合は、ステージベース部がZ方向及びT方
向に移動するため、試料をZ移動及びT移動する前後に、
試料ステージと試料室の間の振動抑制機構を動作・非動
作と切り替える必要があり、操作が煩雑になる問題点が
あった。また、ステージベースに直接固体部品を接触さ
せるため、接触圧力により試料位置が動作時と非動作時
で大きく異なり観察位置がズレるという問題点もある。
さらに、振動抑制機構を非動作に切り替えせずに、観察
位置移動のために試料ステージの移動をした場合や、試
料交換等のために試料室内を大気圧に戻した場合は、装
置を損傷する可能性があり、それらを避けるための安全
機構等が必要となりコストアップとなる。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記、走査形電子顕微鏡
における試料ステージの微少振動よる像障害を解決する
手段として、前述の試料ステージの振動抑制機構に、試
料ステージと試料室壁に取り付けた固体部品が常に接触
したまま、試料ステージの動作を行うことができる機構
を備えることとする。この機構を備えることにより、試
料ステージ動作毎の振動抑制機構の動作・非動作の切り
替えの必要が無くなり、動作・非動作の切り替え時にス
テージが移動してしまい観察位置がズレる現象が無くな
る。
【0005】また、前述の試料ステージの振動抑制機構
に、真空の場合は接触し、大気圧の場合は非接触になる
機構を追加することにより、振動抑制機構を非動作に切
り替えをせずに試料室内を大気圧に戻した場合に起こる
試料ステージ飛び出しによる装置の損傷等を回避でき
る。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を詳細に説明する。
【0007】図1は本発明の実施例の試料ステージ及び
試料室周辺部概略縦断面図である。図中1は試料ステー
ジベース部、2はX機構、3はY機構、4はR機構、5は試料
台、6はT機構、7はZ機構、8は電子銃、9はステージ側振
動抑制機構(以下、ステージ側機構とする)、10は動作
状態の試料室側振動抑制機構(以下、試料室側機構とす
る)、11は非動作状態の試料室側振動抑制機構(以下、
試料室側機構とする)、12は試料室、13は傾斜軸中心で
ある。図2は図1のP方向から見た試料ステージの概略
平面図である。
【0008】本実施例で用いている試料ステージは、ユ
ーセントリックステージであり、試料傾斜時にも観察視
野が移動せず、試料傾斜時にX移動(前後方向)及びY移
動(左右方向)を行っても焦点がずれないようにするた
め、傾斜軸13の中心に試料面を合わせるように構成す
る。また、試料ステージベース部1に上下方向に動作す
るZ機構7及び、傾斜方向に動作するT機構6を備えてい
る。
【0009】ステージ側機構10を試料ステージベース部
1に取り付けることで、X機構(前後方向)2、Y機構(左
右方向)3及び、R機構(回転)4の動作における振動抑
制機構の動作・非動作操作は必要のない構造となる。な
ぜなら、図1に示すユーセントリックステージは、X機
構2、Y機構3及び、R機構4が試料ステージベース部1上に
取り付けられているため、X機構2、Y機構3及び、R機構4
が動作しても、試料ステージベース部1は動作しない構
造であるためである。Z機構(上下方向)7及び、T機構
(傾斜方向)6の動作に関してはこの限りではないた
め、振動抑制機構が常に接触した状態で、試料ステージ
ベース部1のZ機構7及び、T機構6の動作を行うことがで
きる機能を有する必要がある。
【0010】本実施例では、ステージ側機構9の接触部
に転がり可能な球面を備えるように構成し、試料室側機
構10の接触部に平面板を採用することで、ステージ側機
構9は、試料室側機構10の平面上ステージ移動に伴うあ
らゆる方向への移動を可能とした。このことにより、試
料ステージと試料室壁に取り付けた固体部品が常に接触
したまま、試料ステージベース部1を動作させるZ機構7
及び、T機構6の動作を行うことができる機能を有するこ
とが可能となる。本実施例では、ステージ側機構9の接
触面部に転がり可能な球面を備えるよう採用した球面の
数は1つであるが、より振動抑制効果を上げるため、3点
等の多点支持とすることも可能である。これによって、
従来の試料をZ移動及びT移動する前後に行っていた振動
抑制機構の動作・非動作の切り替えが不要となり、操作
性の大幅な向上がはかれる。また、振動抑制機構を常に
動作したままで観察位置の移動ができることから、振動
抑制機構の動作・非動作の試料位置の変化も考慮する必
要がなくなり、安全装置等が不要となることによるコス
トダウンも可能となる。
【0011】図3は本発明の実施例のうち、振動抑制機
構の動作・非動作を空気圧とバネとのバランスで自動切
り替え可能な機構を追加した、試料ステージ及び試料室
周辺部概略縦断面図である。図中の14は振動抑制機構自
動解除用バネ(以下、バネとする)である。
【0012】試料室側機構10を図中11の位置へ移動可能
に構成することで、振動抑制機能の動作・非動作を可能
としている。本実施例では、試料室側機構10と試料室12
外側側面の間にバネ14を備え、試料室内を大気から真空
にした場合にはバネ14の反発力よりも真空による試料室
側振動抑制機構の引張力が大きくなり、尚かつ、この引
張力は振動抑制に対して充分強く作用し、試料室側機構
を図中11から10に移動するようなバネ定数を持つバネ14
を採用する。これによって、試料室内を真空から大気に
した場合には、試料室側機構を図中10から11にバネ14の
反発力によって振動抑制機構を非動作とし、試料室内を
大気から真空にした場合には、試料室側機構を図中11か
ら10に真空の力でバネ14を縮ませ振動抑制機構を動作と
することが可能となる。これによって、試料交換等で試
料室内を大気圧に戻したとき、誤って振動抑制機構が動
作していた場合に起こる試料ステージの飛び出しによる
装置の損傷等を回避することが可能となる。また、安全
装置等が不要になることによるコストダウンも可能とな
る。
【0013】
【発明の効果】従来の走査形電子顕微鏡における試料ス
テージの微少振動よる像障害を解決するために用いてい
た試料ステージの振動抑制機構は、試料ステージと試料
室壁に取り付けた固体部品を空気圧や真空等の力を用い
て接触させることでその機能を有している。試料ステー
ジベース部がZ移動及び、T移動をするユーセントリック
ステージの場合は、試料ステージベース部がZ方向及びT
方向に移動することから、試料をZ移動及びT移動する場
合には、振動抑制機構を手動又は電動等で非動作状態と
し、Z移動又はT移動した後再び手動又は電動等で動作状
態としなければならず、操作が煩雑であった。また、振
動抑制機構の動作・非動作の切り替え時にステージが移
動してしまい観察位置がズレるといった課題があった。
しかし、試料ステージの振動抑制機構に、試料ステージ
と試料室壁に取り付けた固体部品が常に接触したまま、
試料ステージのの動作を行うことができる機構を備える
本発明により、従来の試料をZ移動及びT移動する前後に
行っていた試料ステージの振動抑制機構を動作・非動作
の切り替えが不要となり、振動抑制機構を動作したまま
で観察位置の移動ができることから、操作性を大幅に向
上させることができ、動作・非動作の切り替え時のステ
ージ移動による観察位置のズレも解消される。また、振
動抑制機構の動作・非動作は空気圧とバネとのバランス
で自動切り替え可能なように構成されているため、振動
抑制機構を非動作に切り替えをせずに試料室内を大気圧
に戻した場合に起こる試料ステージの飛び出しによる装
置の損傷等を回避することができ、振動抑制機構の動作
・非動作の安全装置等が不要となることからコストダウ
ンも可能となる。
【0014】以上のことから本発明は、走査形電子顕微
鏡の高倍率観察時における操作性の向上及び、走査形電
子顕微鏡の低コスト化に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による1実施例を示す走査形電子顕微鏡
の試料ステージ及び試料室周辺部概略縦断面図。
【図2】図1の概略図を図1中のP方向より見た走査式電
子顕微鏡の試料ステージの概略平面図。
【図3】本発明による1実施例に、振動抑制機構の動作
・非動作を空気圧とバネとのバランスで自動切り替え可
能な機構を追加した、走査形電子顕微鏡の試料ステージ
及び試料室周辺部概略縦断面図。
【図4】従来の走査形電子顕微鏡の試料ステージ及び試
料室周辺部概略縦断面図。
【符号の説明】
1…試料ステージベース部、2…X機構、3…Y機構、4…T
機構、5…試料台、6…T機構、7…Z機構、8…電子銃、9
…ステージ側振動抑制機構、10…試料室側振動抑制機構
(動作状態)、11…試料室側振動抑制機構(非動作状
態)、12…試料室、13…傾斜軸中心、14…振動抑制機構
自動解除用バネ、15…ステージ側振動抑制機構(従来
形)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 隆一 茨城県ひたちなか市大字市毛1040番地 株 式会社日立サイエンスシステムズ内 Fターム(参考) 2F078 CA06 CA08 5C001 AA03 AA04 CC04 DD03

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 試料室壁に摺動可能に取り付けた固体部
    品を、試料ステージの一部に接触させることにより、試
    料ステージの微少振動を抑制するよう構成され、かつ固
    体部品と試料ステージが接触したまま、試料ステージの
    移動軸X,Y,Z,R,Tの5軸すべての移動が可能に構成したこ
    とを特徴とする走査形電子顕微鏡。
  2. 【請求項2】 前記接触部分に低摩擦部品または摩擦を
    軽減するための材料及び手段を用いたことを特徴とする
    請求項1に記載の走査形電子顕微鏡。
  3. 【請求項3】 前記接触部分に転がり可能な球面を用い
    たことを特徴とする請求項1又は2に記載の走査形電子
    顕微鏡。
  4. 【請求項4】 前記接触部分の動作・非動作を空気圧と
    バネとのバランスで自動切り替え可能なように構成した
    ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の
    走査形電子顕微鏡
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