JP2009031314A - Adapter for performing optical analysis of sample - Google Patents

Adapter for performing optical analysis of sample Download PDF

Info

Publication number
JP2009031314A
JP2009031314A JP2008291333A JP2008291333A JP2009031314A JP 2009031314 A JP2009031314 A JP 2009031314A JP 2008291333 A JP2008291333 A JP 2008291333A JP 2008291333 A JP2008291333 A JP 2008291333A JP 2009031314 A JP2009031314 A JP 2009031314A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
optical element
axis
mount
mirror
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2008291333A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5095587B2 (en
Inventor
Bennett Robert
ベネット ロバート
Andrew Mark Woolfrey
マーク ウールフレイ アンドリュー
John Charles Clifford Day
チャールズ クリフォード デイ ジョン
Angus Bewick
ビウィック アンガス
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renishaw PLC
Original Assignee
Renishaw PLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renishaw PLC filed Critical Renishaw PLC
Publication of JP2009031314A publication Critical patent/JP2009031314A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5095587B2 publication Critical patent/JP5095587B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/22Optical or photographic arrangements associated with the tube
    • H01J37/226Optical arrangements for illuminating the object; optical arrangements for collecting light from the object
    • H01J37/228Optical arrangements for illuminating the object; optical arrangements for collecting light from the object whereby illumination and light collection take place in the same area of the discharge
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/0202Mechanical elements; Supports for optical elements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/0205Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/0208Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using focussing or collimating elements, e.g. lenses or mirrors; performing aberration correction
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/0205Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/0216Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using light concentrators or collectors or condensers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/0205Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/0243Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows having a through-hole enabling the optical element to fulfil an additional optical function, e.g. a mirror or grating having a throughhole for a light collecting or light injecting optical fiber
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/252Tubes for spot-analysing by electron or ion beams; Microanalysers
    • H01J37/256Tubes for spot-analysing by electron or ion beams; Microanalysers using scanning beams
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/244Detection characterized by the detecting means
    • H01J2237/2445Photon detectors for X-rays, light, e.g. photomultipliers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/26Electron or ion microscopes
    • H01J2237/28Scanning microscopes
    • H01J2237/2803Scanning microscopes characterised by the imaging method
    • H01J2237/2808Cathodoluminescence

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To have precise and repeatable positioning of a mirror with respect to both an analytical axis and an optical system positioned along the optical axis in an arrangement, located so as to collect light received from a sample, which uses a mirror for directing the light generally along an optical axis at an angle to the analytical axis. <P>SOLUTION: The mirror (18) can be inserted in an operative position on the analytical axis and retracted to an inoperative position away from the analytical axis. An adjustable first mount (44) defines the inserted position of the parabolic mirror (18). An adjustable second mount (46) defines the retracted position of the parabolic mirror (18). The position of the mirror is defined during retraction from the operative position to the inoperative position. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、標本分析システムに関するものである。好適な実施形態においては、電子顕微鏡が分光分析システム、例えばラマン分光システム、光ルミネセンス分光システムまたは陰極ルミネセンス分光システムに組み合わされる。   The present invention relates to a sample analysis system. In a preferred embodiment, the electron microscope is combined with a spectroscopic analysis system, such as a Raman spectroscopic system, a photoluminescence spectroscopic system or a cathodoluminescence spectroscopic system.

本出願人の特許文献1においては、分析システム、例えば走査型電子顕微鏡が分析軸(analytical axis)に沿って標本に電子のビームを照射する。概ね標本上の分析軸には放物面ミラーが取り付けられ、このミラー内の開口により電子ビームが通過して標本に達することができるようになっている。ミラーはミラーホルダアセンブリ上に取り付けられ、このアセンブリは一般に分析軸と交差する光軸を有する。ミラーホルダアセンブリは、ミラーをその作動位置と分析軸から離れた非作動位置との間で進退できるものであってもよい。   In the applicant's patent document 1, an analysis system, such as a scanning electron microscope, irradiates a specimen with a beam of electrons along an analytical axis. In general, a parabolic mirror is attached to the analysis axis on the specimen, and an electron beam can pass through the opening in the mirror to reach the specimen. The mirror is mounted on a mirror holder assembly, which assembly generally has an optical axis that intersects the analysis axis. The mirror holder assembly may be capable of moving the mirror back and forth between its operating position and a non-operating position away from the analysis axis.

国際公開99/58939号公報International Publication No. 99/58939 米国特許第5,446,970号明細書US Pat. No. 5,446,970 国際特許出願GBO1/00170号明細書International patent application GBO1 / 00170 specification 米国特許第4,451,987号明細書US Pat. No. 4,451,987 米国特許第4,473,955号明細書U.S. Pat. No. 4,473,955 George TurrelおよびJacques Corset「Raman Microscopy, Developments & Applications」George Turrel and Jacques Corset “Raman Microscopy, Developments & Applications”

分析軸と、光軸に沿って位置決めされる光学系との双方に対して、ミラーが正確かつ反復性をもって位置決めされるようにすることが望まれる。   It is desirable to ensure that the mirror is accurately and repeatably positioned with respect to both the analysis axis and the optical system positioned along the optical axis.

さらに、走査型電子顕微鏡などの分析システムは超高真空下で作動可能なものであるので、作動位置と非作動位置との双方についてミラーの調整を真空の外でできるようにすることが好適である。   Furthermore, since an analysis system such as a scanning electron microscope can operate under an ultra-high vacuum, it is preferable that the mirror can be adjusted outside the vacuum in both the operating position and the non-operating position. is there.

本発明の第1の形態は、分析軸を有するとともに該分析軸に概ね沿う分析ビームを標本に向かって照射する他の分析装置の標本チャンバ内にマウントされた標本の光学的分析を行うためのアダプタであって、
前記標本から受容される散乱または発生光を集めるように配置されるとともに、前記分析軸に交差する光軸に概ね沿うよう前記光を向ける光学エレメントを具え、
該光学エレメントは前記分析軸上の作動位置と前記分析軸からはなれた非分析位置との間で調整可能である、アダプタにおいて、
6自由度に前記光学エレメントの変位を抑える調整可能なマウントによって前記作動位置が定められるアダプタを提供する。
A first aspect of the present invention is for performing an optical analysis of a sample mounted in a sample chamber of another analyzer having an analysis axis and irradiating the sample with an analysis beam substantially along the analysis axis. An adapter,
An optical element arranged to collect scattered or generated light received from the specimen and directing the light generally along an optical axis intersecting the analysis axis;
In the adapter, the optical element is adjustable between an operating position on the analysis axis and a non-analysis position separated from the analysis axis;
An adapter is provided in which the operating position is defined by an adjustable mount that reduces displacement of the optical element in six degrees of freedom.

好ましくは、前記調節可能なマウントが運動学的なものである。   Preferably, the adjustable mount is kinematic.

好ましくは、前記標本チャンバ内が減圧状態にあり、当該減圧状態が前記光学エレメントを前記作動位置に向けて付勢するのに用いられている。   Preferably, the inside of the sample chamber is in a reduced pressure state, and the reduced pressure state is used to urge the optical element toward the operating position.

好ましくは、前記光学エレメントは前記光軸に沿う入力光ビームも受容し、該入力光ビームが前記標本に向かうようにされている。   Preferably, the optical element also receives an input light beam along the optical axis so that the input light beam is directed toward the specimen.

好ましくは、前記光学エレメントがミラーである。あるいは、前記光学エレメントが光ファイバ集光エレメントであるものとすることができる。   Preferably, the optical element is a mirror. Alternatively, the optical element can be an optical fiber condensing element.

好ましくは、前記光軸が前記分析軸に対して概ね横切る方向にある。   Preferably, the optical axis is in a direction substantially transverse to the analysis axis.

6自由度に前記光学エレメントの変位を抑える第2マウントによって前記非作動位置が定められるものであってもよい。この第2マウントが調整可能なものであってもよい。   The non-operation position may be determined by a second mount that suppresses the displacement of the optical element with six degrees of freedom. The second mount may be adjustable.

本発明の第2の形態は、分析軸を有するとともに該分析軸に概ね沿う分析ビームを標本に向かって照射する他の分析装置の標本チャンバ内にマウントされた標本の光学的分析を行うためのアダプタであって、
第1焦点面を有し、前記標本から受容される散乱または発生光を集めるように配置されるとともに、前記分析軸に交差する光軸に概ね沿うよう前記光を向ける第1光学エレメントを具え、
該第1光学エレメントは前記分析軸上の作動位置と前記分析軸からはなれた非分析位置との間で調整可能であり、
第2焦点面を有する第2光学素子が前記第1光学エレメントに対して固定された関係をもって設けられ、前記第2光学エレメントが、前記第1光学エレメントにより前記光軸に沿うよう向けられた光を光学的アナライザに向かわせるものであるアダプタにおいて、
前記第1および第2光学エレメントは、
前記第1光学エレメントが前記作動位置にあるときに、それらの焦点面が前記第1光学エレメントの移動の向きに平行となるよう配置され、
前記第1光学エレメントのその作動位置での位置決めにおける誤差を少なくとも一部補正するよう配置されていることを特徴とするアダプタを提供する。
A second aspect of the present invention is for performing an optical analysis of a sample mounted in a sample chamber of another analyzer having an analysis axis and irradiating the sample with an analysis beam substantially along the analysis axis. An adapter,
A first optical element having a first focal plane and arranged to collect scattered or generated light received from the specimen and directing the light generally along an optical axis intersecting the analysis axis;
The first optical element is adjustable between an operating position on the analysis axis and a non-analysis position separated from the analysis axis;
A second optical element having a second focal plane is provided in a fixed relationship with respect to the first optical element, and the second optical element is directed along the optical axis by the first optical element. In an adapter that directs the optical analyzer to
The first and second optical elements are:
When the first optical elements are in the operating position, their focal planes are arranged parallel to the direction of movement of the first optical elements;
An adapter is provided that is arranged to at least partially correct an error in positioning of the first optical element in its operating position.

好ましくは、前記第1光学エレメントの位置をその作動位置に定めるべく位置決めマウントが設けられるとともに、
前記第1光学エレメントが前記作動位置にあるときに、前記第1光学エレメントの焦点距離と、前記第2光学エレメントの焦点距離との比が、前記第1光学エレメントの焦点および前記位置決めマウント間の光路に沿った距離と、前記第2光学エレメントの焦点および前記位置決めマウント間の光路に沿った距離との比に対して反転している。
Preferably, a positioning mount is provided to determine the position of the first optical element at its operating position,
When the first optical element is in the operating position, the ratio of the focal length of the first optical element to the focal length of the second optical element is such that the focal length of the first optical element and the positioning mount are Inverted with respect to the ratio of the distance along the optical path to the distance along the optical path between the focal point of the second optical element and the positioning mount.

好ましくは、前記第1および第2光学エレメントの焦点距離が等しく、前記第1光学エレメントが前記作動位置にあるときに、前記第1光学エレメントの焦点および前記位置決めマウント間の光路に沿った距離が、前記第2光学エレメントの焦点および前記位置決めマウント間の光路に沿った距離に等しい。   Preferably, when the focal lengths of the first and second optical elements are equal and the first optical element is in the operating position, the distance along the optical path between the focal point of the first optical element and the positioning mount is , Equal to the distance along the optical path between the focal point of the second optical element and the positioning mount.

好ましくは、前記第1および第2光学エレメントが放物面ミラーを具えている。   Preferably, the first and second optical elements comprise parabolic mirrors.

本発明の第3の形態は、分析ビームを標本に向かって照射する他の分析装置の標本チャンバ内にマウントされた標本の光学的分析を行うためのアダプタであって、
前記標本から受容される散乱または発生光を集めるように配置されるとともに、前記分析軸に交差する光軸に概ね沿って光学的アナライザに前記光を向かわせる光学エレメントを具え、
該光学エレメントが放物面ミラーであるアダプタにおいて、
前記放物面ミラーによって反射された光を光学的アナライザに合わせるための少なくとも1つのミラーが設けられ、該少なくとも1つのミラーが調整可能であるとともに、
前記光学的分析手段での歪みが画像処理ソフトウェアにより補正されるアダプタを提供する。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an adapter for optically analyzing a sample mounted in a sample chamber of another analyzer that irradiates an analysis beam toward the sample,
An optical element arranged to collect scattered or generated light received from the specimen and directing the light to an optical analyzer generally along an optical axis intersecting the analysis axis;
In an adapter wherein the optical element is a parabolic mirror,
At least one mirror is provided for aligning the light reflected by the parabolic mirror with the optical analyzer, the at least one mirror being adjustable;
An adapter is provided in which distortion in the optical analysis means is corrected by image processing software.

好ましくは、前記放物面ミラーと前記光学的アナライザとの間に第2放物面ミラーが配設され、当該2つの放物面ミラーは収差をキャンセルする向きに配置されている。前記放物面ミラーと前記光学的分析手段との間にさらに2つの放物面ミラーが配設され、当該4つの放物面ミラーは収差をキャンセルする向きに配置されているものとすることができる。   Preferably, a second parabolic mirror is disposed between the parabolic mirror and the optical analyzer, and the two parabolic mirrors are disposed in a direction to cancel aberration. Two further paraboloidal mirrors are arranged between the paraboloidal mirror and the optical analysis means, and the four paraboloidal mirrors are arranged in a direction to cancel the aberration. it can.

本明細書において用いるような、「運動学的(kinematic)」、「運動学的に(kinematically)」という語および同様の語の意味の議論については、特許文献2が参照されるべきである。これらの語は、保持(carrying)部材および受容部材上の各要素対間で点接触が行われるような運動学的支持だけでなく、各要素間で小面積のまたは線の接触が行われる半運動学的支持または擬似運動学的支持をも含むものである。   Reference should be made to U.S. Pat. No. 6,057,028 for a discussion of the meaning of the terms “kinematic”, “kinematically” and similar terms as used herein. These terms include not only kinematic support where point contact is made between each pair of elements on the carrying and receiving members, but also half-area or line contact between each element. It also includes kinematic support or pseudo-kinematic support.

以下、添付図面を参照して本発明を説明する。
図1は、一般的な電子ビーム発生・集束・走査システム12を有する電子顕微鏡10を示している。これは、公知の方法で、概ね分析軸14に沿って電子のビームを標本16に対し照射する。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows an electron microscope 10 having a typical electron beam generation, focusing and scanning system 12. This is a known method, and the sample 16 is irradiated with an electron beam substantially along the analysis axis 14.

走査型電子顕微鏡の代わりに、本発明は、透過型電子顕微鏡を含む他の種類の分析システムや、イオンビーム照射(ion beam bombardment)システムとともに用いられるものでもよい。   Instead of a scanning electron microscope, the present invention may be used with other types of analysis systems, including transmission electron microscopes, and ion beam bombardment systems.

放物面ミラーまたはその他の凹面鏡18が概ね標本16上の軸14にマウントされ、中央開口20を有することで電子ビームが標本16に向けて通過することが可能となる。放物面ミラー18はミラーホルダアーム22に取り付けられ、これは走査型電子顕微鏡の分析軸14に概ね直交する光軸24を有している。ミラーホルダ22は、放物面ミラー18を、作動位置(実線で示す)と非作動位置(破線で示す)との間で、双方向矢印26で示すように進退させることができる。非作動位置において放物面ミラー18は、走査型電子顕微鏡内の他の機器、すなわち電子ビームを標本16に照射することによって生じるX線を検出するのに用いることができるX線検出器などと干渉することはない。   A parabolic mirror or other concave mirror 18 is generally mounted on the axis 14 on the specimen 16 and has a central aperture 20 that allows the electron beam to pass toward the specimen 16. The parabolic mirror 18 is attached to a mirror holder arm 22, which has an optical axis 24 generally orthogonal to the analysis axis 14 of the scanning electron microscope. The mirror holder 22 can advance and retract the paraboloidal mirror 18 between an operating position (shown by a solid line) and a non-operating position (shown by a broken line) as shown by a bidirectional arrow 26. In the non-actuated position, the paraboloidal mirror 18 includes other devices in the scanning electron microscope, such as an X-ray detector that can be used to detect X-rays generated by irradiating the specimen 16 with an electron beam. There is no interference.

システム内には、例えば分光計を具えることができる光学系28も設けられている。作動位置にあるときには、入射するレーザビーム27をミラー25またはその他の手段を介して光軸24に沿うように向け、放物面ミラー18によって標本16上に集束させることができる。レーザビームは、例えば紫外線、可視光または赤外線とすることもできる。標本16からの散乱光は、放物面ミラー18によって集められ、コリメートされて、光学系28に向かう光軸24に沿った戻し方向にフィードバックされる。集められた光は、ラマン、蛍光または光ルミネセンスなどのような非弾性散乱光(inelastically scattered light)であってもよい。また、レーザ波長では弾性散乱(レーリー)光を含むであろう。これに代えて、またはこれとともに、ミラー18によって標本16から集められる光は陰極ルミネセンスであってもよく、これはレーザ入射を要することなく標本16上の電子ビームの作用によって生じる。   Also provided in the system is an optical system 28 that can comprise, for example, a spectrometer. When in the operative position, the incident laser beam 27 can be directed along the optical axis 24 via the mirror 25 or other means and focused on the specimen 16 by the parabolic mirror 18. The laser beam can be, for example, ultraviolet light, visible light or infrared light. Scattered light from the specimen 16 is collected by the parabolic mirror 18, collimated, and fed back in the return direction along the optical axis 24 toward the optical system 28. The collected light may be inelastically scattered light such as Raman, fluorescence or photoluminescence. It will also contain elastically scattered (Rayleigh) light at the laser wavelength. Alternatively or in conjunction therewith, the light collected from the specimen 16 by the mirror 18 may be cathodoluminescence, which is caused by the action of an electron beam on the specimen 16 without requiring laser incidence.

図1は、走査型電子顕微鏡チャンバに対して光学系28が剛に固定されたシステムを示している。この場合、放物面ミラーは、これが作動位置に置かれる度に、光学系と電子ビームとの双方に対して正確に位置決めされなければならない。他の構成として、光学系を放物面ミラーに対して剛に固定し、系全体がともに進退できるようにすることもできる。この構成は、電子ビームに対して放物面ミラーを正確に配置すれば足りるという点で有利であるが、重くかさばる光学系の分光計およびレーザ、あるいは信号収集およびレーザ供給に関連する部品をミラーホルダアームのアセンブリによって支持しなければならない点で不利である。   FIG. 1 shows a system in which an optical system 28 is rigidly fixed to a scanning electron microscope chamber. In this case, the parabolic mirror must be accurately positioned with respect to both the optical system and the electron beam each time it is placed in the operating position. As another configuration, the optical system can be rigidly fixed to the parabolic mirror so that the entire system can be advanced and retracted together. This configuration is advantageous in that it is sufficient to accurately place a parabolic mirror with respect to the electron beam, but mirrors heavy and bulky spectrometers and lasers or components related to signal acquisition and laser delivery. This is disadvantageous in that it must be supported by the holder arm assembly.

図2には後退機構の機能要素が示されている。走査型電子顕微鏡には、走査型電子顕微鏡チャンバ11の壁にチャンバフランジ30が設けられている。後退機構32は、機構フランジ34を介して走査型電子顕微鏡チャンバのフランジ30に取り付けられる。機構フランジ34が走査型電子顕微鏡チャンバ11に取り付けられると、電子ビーム軸14に対して固定され、従って重要なすべての光学的および機械的配置はこの機構フランジ34が基準とされる。   FIG. 2 shows the functional elements of the retracting mechanism. The scanning electron microscope is provided with a chamber flange 30 on the wall of the scanning electron microscope chamber 11. The retraction mechanism 32 is attached to the flange 30 of the scanning electron microscope chamber via a mechanism flange 34. When the mechanism flange 34 is attached to the scanning electron microscope chamber 11, it is fixed with respect to the electron beam axis 14, so all important optical and mechanical arrangements are referenced to this mechanism flange 34.

一対のガイドレール36(一方のみを図示)および後退スクリュ38が機構フランジ38に取り付けられる。後退アーム40がガイドレール36に取り付けられ、後退スクリュ38によりガイドレール36に沿って前進または後退(wound in or out)可能である。後退スクリュ38はモータ駆動されるものとすることができる。放物面ミラー18は摺動チューブ42により間接的に移送され、これは光軸24について後退アーム40と同心に取り付けることができる。摺動チューブ42すなわち放物面ミラー18の位置は、調整可能な運動学的マウントを具える2セットのマウントによって定められる。これらは位置決めマウント44および後退マウント46である。後退アーム40がガイドレール36に沿って前進または後退することで、位置決めマウント44上に摺動チューブ42を押圧(すなわち挿入位置に放物面ミラーを保持)し、または、後退マウント46上に摺動チューブ42を押圧(すなわち後退位置に放物面ミラーを保持)する。ベローズシール48を用いて、直線移動可能な真空シールを実現する。この種のシールには、チルト、軽度の回転および横方向変位を許容するという利点があり、超高真空圧力に至るまで信頼性のあるシールである。摺動Oリングシールのような他のシールが用いられてもよい。   A pair of guide rails 36 (only one shown) and a retraction screw 38 are attached to the mechanism flange 38. A retraction arm 40 is attached to the guide rail 36 and can be advanced or retreated (wound in or out) along the guide rail 36 by a retraction screw 38. The retraction screw 38 can be motor driven. The parabolic mirror 18 is indirectly transferred by the sliding tube 42, which can be mounted concentrically with the retracting arm 40 about the optical axis 24. The position of the sliding tube 42 or parabolic mirror 18 is defined by two sets of mounts with adjustable kinematic mounts. These are the positioning mount 44 and the retracting mount 46. As the retreat arm 40 moves forward or backward along the guide rail 36, the slide tube 42 is pressed on the positioning mount 44 (that is, the parabolic mirror is held at the insertion position), or the slide arm 42 is slid on the retraction mount 46. The moving tube 42 is pressed (ie, the parabolic mirror is held in the retracted position). Using the bellows seal 48, a linear seal capable of linear movement is realized. This type of seal has the advantage of allowing tilt, light rotation and lateral displacement, and is a reliable seal up to ultra-high vacuum pressures. Other seals such as sliding O-ring seals may be used.

ベローズシールは、一端にベローズ固定フランジ50を、他端にベローズ移動フランジ52を有している。ベローズ固定フランジ50は走査型電子顕微鏡チャンバ10に隣接する機構フランジ34に取り付けられている。ベローズ移動フランジ52は光学系フランジ54と、走査型電子顕微鏡チャンバ10から離れた摺動チューブ42の抜き出し端との双方に取り付けられている。光学系フランジ54は、光の取り出しを行うための真空ウィンドウ56を備えるとともに、走査型電子顕微鏡チャンバ10内で放物面ミラー18を支持しているミラーホルダアーム22を保持する。   The bellows seal has a bellows fixing flange 50 at one end and a bellows moving flange 52 at the other end. The bellows fixing flange 50 is attached to the mechanism flange 34 adjacent to the scanning electron microscope chamber 10. The bellows moving flange 52 is attached to both the optical system flange 54 and the extraction end of the sliding tube 42 away from the scanning electron microscope chamber 10. The optical system flange 54 includes a vacuum window 56 for extracting light, and holds the mirror holder arm 22 that supports the parabolic mirror 18 in the scanning electron microscope chamber 10.

後退アーム40を用いて、走査型電子顕微鏡チャンバ10に向けて摺動チューブ42を押すことができ、ここではその位置が位置決めマウント44によって定められる。後退アーム40はまた、走査型電子顕微鏡チャンバ10から離れるように摺動チューブ42を押すことができ、後退アーム40に対するその位置は、後退の間と後退位置にあるときとの双方で、後退マウント46により定められるようになっている。摺動アーム42すなわち放物面ミラー18の位置は常に、位置決めマウント44または後退マウント46のいずれかによって定められる。   The retraction arm 40 can be used to push the sliding tube 42 towards the scanning electron microscope chamber 10, where its position is defined by the positioning mount 44. The retract arm 40 can also push the slide tube 42 away from the scanning electron microscope chamber 10, and its position relative to the retract arm 40 is both during and when in the retract position. 46 is determined. The position of the sliding arm 42 or parabolic mirror 18 is always determined by either the positioning mount 44 or the retracting mount 46.

位置決めマウント44の運動学的マウントは、後退機構32の機構フランジ34上の光軸24と同心の円上で、120度の間隔をおいた3つのV型溝を具える。これらは摺動チューブ42に隣接する機構フランジ34の面上に設けられる。各V型溝は、図3に示すように、一対の平行な円筒状ローラ60によって提供されるものでもよい。同様に間隔をおいた球状端をもつ3つのベアリングが、機構フランジ34に隣接する摺動チューブの面に設けられる。摺動チューブ42が機構フランジ34に向かって移送されると、ボールベアリングがV型溝と相互に作用し合うことで、機構フランジ44に対する摺動チューブ42の位置、従って放物面ミラー18の位置が正確に定められる。   The kinematic mount of the positioning mount 44 comprises three V-shaped grooves spaced 120 degrees apart on a circle concentric with the optical axis 24 on the mechanism flange 34 of the retracting mechanism 32. These are provided on the surface of the mechanism flange 34 adjacent to the sliding tube 42. Each V-shaped groove may be provided by a pair of parallel cylindrical rollers 60 as shown in FIG. Three bearings with similarly spaced spherical ends are provided on the face of the sliding tube adjacent to the mechanism flange 34. When the sliding tube 42 is transferred toward the mechanism flange 34, the ball bearing interacts with the V-shaped groove, so that the position of the sliding tube 42 with respect to the mechanism flange 44, and hence the position of the parabolic mirror 18 is reached. Is accurately determined.

走査型電子顕微鏡チャンバ内の真空が機構フランジに対して摺動チューブを所定位置に保持するので、磁力あるいはばねによるものなどのような、運動学的要素を保持するための他の方法は不要である。   Since the vacuum in the scanning electron microscope chamber holds the sliding tube in place relative to the mechanical flange, no other methods for holding kinematic elements, such as by magnetic force or springs, are needed. is there.

運動学的マウントについては調整可能であることが望ましく、またその調整についても真空外で(ex-vacuo)可能であることが望ましい。本例では、球状端をもつ各ベアリングの位置は光軸24に平行に調整可能である。図4および図5に示すように、球状端をもつ各ベアリングは丸みのある端部64をもつ円筒状ロッド62によって提供される。各円筒状ロッド62は摺動チューブ42内に配置されるハウジング66に収容されている。ハウジング66はその長手軸に沿って延在する中央開口68を有している。この開口は段付きのものであり、拡大部70と縮小部72とを有している。円筒状ロッド62は段部74をもつ拡大部70内に嵌入され、縮小部72に入るところで係止される。円筒状ロッド62はねじ76によりハウジング66内の所定位置で保持される。このねじ76はハウジング66の側面にある開口78を通して挿入され、円筒状ロッド62の側面の一部にある平坦部80を押圧するものである。円筒状ロッド62の丸みのある端部64はハウジング66の中央開口から外方に延在する。   It is desirable that the kinematic mount be adjustable, and it is also desirable that the adjustment be ex-vacuo. In this example, the position of each bearing having a spherical end can be adjusted parallel to the optical axis 24. As shown in FIGS. 4 and 5, each bearing with a spherical end is provided by a cylindrical rod 62 with a rounded end 64. Each cylindrical rod 62 is accommodated in a housing 66 disposed in the sliding tube 42. The housing 66 has a central opening 68 extending along its longitudinal axis. This opening is stepped and has an enlarged portion 70 and a reduced portion 72. The cylindrical rod 62 is fitted into the enlarged portion 70 having the stepped portion 74 and is locked when entering the reduced portion 72. The cylindrical rod 62 is held at a predetermined position in the housing 66 by a screw 76. The screw 76 is inserted through the opening 78 on the side surface of the housing 66 and presses the flat portion 80 on a part of the side surface of the cylindrical rod 62. A rounded end 64 of the cylindrical rod 62 extends outward from the central opening of the housing 66.

ハウジング66の外側部もまた段付き円筒形状を有している。ハウジングの縮小部82の外側表面にはねじが付けられており、摺動チューブ42内のねじ付き開口84に螺着されるとともにボルト85によって所定位置に保持される。ハウジング66の内側表面の縮小部72にもねじが付けられ、調整ねじ86を受容する。この調整ねじは、摺動チューブ42に対しハウジング66の位置をその長手軸方向に調整できるようにするものである。   The outer portion of the housing 66 also has a stepped cylindrical shape. A screw is attached to the outer surface of the reduced portion 82 of the housing, and is screwed into a threaded opening 84 in the sliding tube 42 and held in place by a bolt 85. The reduction portion 72 on the inner surface of the housing 66 is also threaded to receive the adjustment screw 86. The adjusting screw is configured to adjust the position of the housing 66 in the longitudinal axis direction with respect to the sliding tube 42.

球状端をもつベアリングは、光軸24に平行に個々に位置調整可能である。従って、ボールベアリングの位置を個々に調整することにより、ミラーホルダアーム22を3軸のそれぞれに関して60度チルトさせることができる。光学アーム58もまた、球状端をもつベアリングの位置を全体的に調整することによって、進退軸に平行に移動可能である。これらのアライメントは、走査型電子顕微鏡14に関して3次元に放物面ミラー18を位置決めするのに十分である。   The bearings with spherical ends can be individually adjusted parallel to the optical axis 24. Accordingly, by individually adjusting the position of the ball bearing, the mirror holder arm 22 can be tilted by 60 degrees with respect to each of the three axes. The optical arm 58 can also be moved parallel to the advancing and retracting axis by generally adjusting the position of the bearing with the spherical end. These alignments are sufficient to position the parabolic mirror 18 in three dimensions with respect to the scanning electron microscope 14.

シリンダ64の丸みのある端部はV型溝に対して2接点をもつ。V型溝に対して2接点をもつ他の形状を用いることもでき、例えば図6においては楔形が示されている。この楔形は、例えば60度の角度をもつものとすることができる。   The rounded end of the cylinder 64 has two contacts to the V-shaped groove. Other shapes with two contacts for the V-shaped groove can also be used, for example, a wedge shape is shown in FIG. The wedge shape may have an angle of 60 degrees, for example.

放物面ミラー18を後退させるために、後退アーム40を後退させて走査型電子顕微鏡チャンバ10から離れた摺動チューブ42の端部に接触させ、そして機構全体を機構フランジ34から引き離す。位置決めマウント44での接触は解除され、後退の間、放物面ミラー18の位置は後退マウント46によって定められる。放物面ミラー18の後退は、後退スクリュ上の調整可能な係止部(不図示)によって制限される。   To retract the parabolic mirror 18, the retracting arm 40 is retracted to contact the end of the sliding tube 42 away from the scanning electron microscope chamber 10 and the entire mechanism is pulled away from the mechanism flange 34. Contact at the positioning mount 44 is released and the position of the parabolic mirror 18 is determined by the retracting mount 46 during retraction. Retraction of the parabolic mirror 18 is limited by an adjustable lock (not shown) on the retraction screw.

後退アーム40と摺動チューブとの間の接触は、位置決めマウント44と同様の調整可能な運動学的マウントにより行われる。ここでは、球状端をもつベアリングが後退アーム40に配設されるとともに、摺動チューブ42上のV型溝と接触する。   Contact between the retracting arm 40 and the sliding tube is made by an adjustable kinematic mount similar to the positioning mount 44. Here, a bearing having a spherical end is disposed on the retracting arm 40 and contacts the V-shaped groove on the sliding tube 42.

図7は後退アームの端面を示す。ガイドレールのための開口92が設けられるとともに、後退スクリュのためのねじ付き開口94が設けられている。4つの細長い開口90が設けられ、ここに球状端をもつベアリングのためのハウジングが配置される。これらの細長いスリットによって、各ハウジングを個々に、横方向に調整することができる。   FIG. 7 shows the end face of the retracting arm. An opening 92 for the guide rail is provided, and a threaded opening 94 for the retracting screw is provided. Four elongated openings 90 are provided in which a housing for a bearing with a spherical end is arranged. These elongated slits allow each housing to be individually adjusted laterally.

従って摺動チューブ42の位置すなわち放物面ミラー18の位置は、位置決めマウント44によって(すなわち機構フランジ34に対して)、または、後退マウント46によって(すなわち後退アーム40に対して)、常に定められることになる。   Thus, the position of the sliding tube 42, i.e. the position of the parabolic mirror 18, is always determined by the positioning mount 44 (i.e. relative to the mechanism flange 34) or by the retraction mount 46 (i.e. relative to the retraction arm 40). It will be.

位置決めマウント44での運動学的マウントの調整によって放物面ミラー18のアライメントが行われた後、後退マウント46での運動学的マウントの調整が行われ、そのボールベアリングのなす平面が位置決めマウント部の平面に平行になるようにされる。また、ボールベアリングがV型溝に確実に位置合わせされるよう、横方向の調整を行うことによって、位置決めマウント44のチルト調整により生じる、後退アームに対する摺動チューブ42のいかなる横方向変位も補償されるようにする。これらの調整は、位置決めマウント44の係合から後退マウント46の係合までの移行を通じて、放物面ミラー18のいかなる変位も最小限にする助けとなる。そして、位置決めマウント44の調整によって放物面ミラー18の位置合わせに変化が生じた後には、それらの調整を要するのみである。   After the parabolic mirror 18 is aligned by adjusting the kinematic mount in the positioning mount 44, the kinematic mount is adjusted in the retracting mount 46, and the plane formed by the ball bearing is the positioning mount portion. To be parallel to the plane. Also, any lateral displacement of the sliding tube 42 relative to the retracting arm caused by tilt adjustment of the positioning mount 44 is compensated by making lateral adjustments to ensure that the ball bearing is aligned with the V-shaped groove. So that These adjustments help minimize any displacement of the parabolic mirror 18 through the transition from engagement of the positioning mount 44 to engagement of the retracting mount 46. Then, after the alignment of the parabolic mirror 18 is changed by adjusting the positioning mount 44, it is only necessary to adjust them.

本発明の調整可能な運動学的マウントは、他の適用において使用する場合にも好適である。例えば、特許文献3に記載されたような光ファイバの集光エレメント(fibre optic light collection element)を、標本と欠陥検査装置(defect review tool(DRT);半導体ウェハ内の欠陥を検出するための電子顕微鏡の一種)の対物レンズとの間で、正確に位置決めすることができる。ウェハ内の欠陥をDRT内で電子の光学的中心(electron optical centre)となるように正確に位置づけることができ、これにより光ファイバ集光エレメントも標本表面から既知の距離をもって電子の光学的中心に移動されるものとなる。よって光ファイバ集光エレメントは、X,YおよびZにおいて正確に位置決めされるものとなり、これは上述の調整可能な運動学的マウントを使用することによって実現できる。   The adjustable kinematic mount of the present invention is also suitable for use in other applications. For example, a fiber optic light collection element as described in Patent Document 3, a specimen and a defect review tool (DRT); an electron for detecting defects in a semiconductor wafer It can be accurately positioned with an objective lens of a kind of microscope. Defects in the wafer can be accurately positioned in the DRT to be the electron optical centre, so that the fiber optic focusing element can also be brought to the optical center of the electron at a known distance from the sample surface. It will be moved. Thus, the fiber optic focusing element will be precisely positioned in X, Y and Z, which can be achieved by using the adjustable kinematic mount described above.

本発明は調節可能な位置決めマウントに限られるものではない。6自由度で放物面ミラー18の位置を制約する他の調整可能マウントもまた好適である。かかるマウントは例えば、プレートに当接していくつかの変位を制限するボールと、他の変位を制限する平面ばね(planar spring)との組み合わせを具えることができ、これについては特許文献4および特許文献5に開示されている。   The present invention is not limited to adjustable positioning mounts. Other adjustable mounts that constrain the position of the parabolic mirror 18 with six degrees of freedom are also suitable. Such a mount can comprise, for example, a combination of a ball that abuts the plate to limit some displacements and a planar spring to limit other displacements, as described in US Pat. It is disclosed in Document 5.

図8は、分光計のように、放物面ミラー18によって集められた光を光学系に結合するための光学的構成を示している。先の図面において示したものと同様の部分には同一の参照番号が用いられている。   FIG. 8 shows an optical configuration for coupling light collected by the parabolic mirror 18 to an optical system, such as a spectrometer. The same reference numbers are used for parts similar to those shown in the previous drawings.

放物面ミラー18によって集められた標本からの光は調整可能なミラー100,102を介し第2放物面ミラーに向けて反射される。二つの放物面ミラーは互いに固定された関係にあり、それらの相対的アライメントは二つの調整可能なミラー100,102によって6軸に調整することができる。   Light from the specimen collected by the parabolic mirror 18 is reflected through the adjustable mirrors 100 and 102 toward the second parabolic mirror. The two parabolic mirrors are in a fixed relationship with each other, and their relative alignment can be adjusted to six axes by the two adjustable mirrors 100,102.

顕微鏡の対物部(objective)106は後退機構32の機構フランジ34(従って標本チャンバ)に対して固定位置に設けられる。顕微鏡対物部106は第2放物面ミラー104の焦点に位置し、光をコリメートして、分光計に向く適切な平行ビームにする。顕微鏡の対物部106を調整可能とし、第2放物面ミラー104の焦点に正確に位置づけできるようにすることが望ましい。   The objective 106 of the microscope is provided at a fixed position with respect to the mechanism flange 34 of the retracting mechanism 32 (and thus the specimen chamber). The microscope objective 106 is located at the focal point of the second parabolic mirror 104 and collimates the light into a suitable parallel beam that faces the spectrometer. It is desirable that the microscope objective 106 be adjustable so that it can be accurately positioned at the focal point of the second parabolic mirror 104.

放物面ミラーは平面鏡より好ましく用いられるが、これはより良好な集光効率(light collection efficiency)を提供するからである。放物面ミラーは楕円面鏡(ellipsoid)より好ましく用いられるが、楕円面鏡は2焦点を有し、位置合わせが複雑で微妙なものとなるからである。   Parabolic mirrors are preferably used over flat mirrors because they provide better light collection efficiency. A parabolic mirror is preferably used rather than an ellipsoid, because the ellipsoidal mirror has two focal points and the alignment is complicated and delicate.

放物面ミラーを用いることの当然の結果として、軸外の画像が歪むことになる。これは二つの放物面ミラーを用いることで改善される。四つの放物面ミラーを用いればより一層の改善が可能となるが、この場合は位置合わせが容易でなくなる。   The natural consequence of using a parabolic mirror is that off-axis images are distorted. This is improved by using two parabolic mirrors. If four parabolic mirrors are used, further improvement is possible. In this case, however, alignment is not easy.

図8は、アライメントミラー100,102とともに標本から顕微鏡対物部106に光結合を行う一対の放物面ミラー18,104を示しているが、アライメントミラーとともに1または4つの放物面ミラーを使用するシステムを用いることもできる。   FIG. 8 shows a pair of paraboloidal mirrors 18 and 104 that optically couple the specimen to the microscope objective 106 together with the alignment mirrors 100 and 102, but one or four paraboloidal mirrors are used with the alignment mirrors. A system can also be used.

ラマンレーザプローブ(Raman laser probe)を電子顕微鏡に結合するために放物面ミラーを使用することについては、先に非特許文献1に開示されている。このシステムにおいては、図9に示すように、一対の放物面ミラー110,112が配置され、それらの焦点114,116が異なる水平面にあるようになっている。この配置はすべての収差(aberration)をキャンセルできない点で不利である。   The use of a parabolic mirror to couple a Raman laser probe to an electron microscope has been previously disclosed in NPL 1. In this system, as shown in FIG. 9, a pair of paraboloidal mirrors 110 and 112 are arranged so that their focal points 114 and 116 are on different horizontal planes. This arrangement is disadvantageous in that all aberrations cannot be canceled.

本発明においては、図10に示すように、焦点が同一水平面にあるように放物面ミラー110,112が配置されている。放物面ミラーのこの構成によって収差がキャンセルされ、特に近軸光線(paraxial rays)からの収差が補正される。   In the present invention, as shown in FIG. 10, the parabolic mirrors 110 and 112 are arranged so that the focal points are on the same horizontal plane. This configuration of the parabolic mirror cancels aberrations, and in particular corrects aberrations from paraxial rays.

残余の歪み(糸巻き形歪み(pin-cushion distortion)や樽形歪み(barrel distortion)など)を補正するために、イメージワープ(image warping)などの画像処理技術が用いられる。   Image processing techniques such as image warping are used to correct residual distortions (such as pin-cushion distortion and barrel distortion).

1μmより高い精度でレーザスポットを標本上に反復可能に位置決めすることが望ましい。しかし非運動学的位置決めマウント(例えばエンドストップすなわち滑り軸受)が用いられる場合、あるいは運動学的位置決めマウントが汚損された場合には、例えばドリフトによってスポット位置の精度は低下する。標本上でのレーザスポット位置の精度低下は以下に述べる光学的構成によって補償される。   It is desirable to repeatably position the laser spot on the specimen with an accuracy higher than 1 μm. However, if non-kinematic positioning mounts (eg, end stops or sliding bearings) are used, or if the kinematic positioning mount is fouled, the accuracy of the spot position is reduced due to drift, for example. A decrease in accuracy of the laser spot position on the specimen is compensated by the optical configuration described below.

図11は無限共役比モード(infinite conjugate mode)で働く焦点距離fの2つの等しいレンズ120,122を示しており、これらは、物体Oが上方に移動すると、画像Iは同じ量だけ逆移動(invert)する。後退アームの位置の小さい誤差を補償するのにこの性質を用いる。   FIG. 11 shows two equal lenses 120, 122 of focal length f that work in infinite conjugate mode, which when the object O moves upward, the image I moves backwards by the same amount ( invert). This property is used to compensate for small errors in the position of the retracting arm.

図12Aは後退アームにおいて用いられている光学素子を単純化した形態で示している。光学素子の各セットは平面鏡124,126およびレンズ128,130を具えることができる。あるいは、図8に示したように、光学素子は一対の放物面ミラーを具えていてもよい。光学素子は後退アーム内で互いに剛に取り付けられており、その結果後退アームの挿入/後退が光学系アセンブリ全体の移動を生じさせる。加えて、光学素子は整合の取れた対であり、画像/物体に関する小領域について、物体は倍率ファクタ1で結像され、焦点が合っており、かつ反転(invert)されるようになっている。   FIG. 12A shows in a simplified form the optical elements used in the retracting arm. Each set of optical elements can include plane mirrors 124 and 126 and lenses 128 and 130. Alternatively, as shown in FIG. 8, the optical element may include a pair of parabolic mirrors. The optical elements are rigidly attached to each other within the retracting arm so that insertion / retraction of the retracting arm causes movement of the entire optical system assembly. In addition, the optical elements are matched pairs so that for a small area of the image / object, the object is imaged with a magnification factor of 1, in focus and inverted. .

図12Aは2つのミラー・レンズアセンブリ124,128・126,130を示しており、これらは等しい焦点距離fを有し、回転中心(すなわち位置決めマウント)に対して等距離離隔している。   FIG. 12A shows two mirror and lens assemblies 124, 128, 126, and 130 that have equal focal lengths f and are equidistant from the center of rotation (ie, the positioning mount).

図12Bに示すようにアセンブリ全体がX方向に移動する一方、物体Oが固定されていれば、後退アームに対して−X移動する画像I’が生じる。従って標本上のレーザスポットの位置はそのままであり、後退アームの僅かな移動によって影響を受けることはない。上述の補償をX,−X,Yおよび−Yにおける後退アームの移動に適用する。   If the entire assembly moves in the X direction as shown in FIG. 12B, but the object O is fixed, an image I ′ that moves −X relative to the retracting arm is generated. Therefore, the position of the laser spot on the specimen remains as it is and is not affected by slight movement of the retracting arm. The above compensation applies to the movement of the retracting arm at X, -X, Y and -Y.

このシステムは、Z方向における後退アームの移動については同様の方法で補償しない。しかし光学系の被写界深度(depth of field)内のZ方向における変化が小さければ問題はない。本光学系において用いる放物面ミラーの被写界深度は、例えば約20μmである。スポットを1μm以内で位置決めすることを目的としているので、放物面ミラーのこのオーダの小変位は受容される。   This system does not compensate in a similar manner for the movement of the retracting arm in the Z direction. However, there is no problem if the change in the Z direction within the depth of field of the optical system is small. The depth of field of the parabolic mirror used in this optical system is, for example, about 20 μm. Since the aim is to position the spot within 1 μm, small displacements of this order of the parabolic mirror are acceptable.

また光学素子を対称に配置することによって、後退アームの僅かな揺動も補償される。図11は、例えばハウジング132によって互いに固定された2つのレンズ120,122を示している。物体Oが固定され、ハウジング132が回転中心Pの回りに揺動し、被写界深度内で小角度がついても、画像Iは動かない。これは上述と同じ理由による。しかしこれは2つの光学素子の中心に回転軸がある場合にのみ成り立つことである。後退アームの位置決めマウント(運動学的またはその他のもの)は光学素子間の回転軸として作用する。   Further, by arranging the optical elements symmetrically, slight swinging of the retracting arm is also compensated. FIG. 11 shows two lenses 120 and 122 secured to each other by a housing 132, for example. Even if the object O is fixed, the housing 132 swings around the rotation center P, and a small angle is formed within the depth of field, the image I does not move. This is for the same reason as described above. However, this is true only when the rotation axis is at the center of the two optical elements. The retracting arm positioning mount (kinematic or otherwise) acts as the axis of rotation between the optical elements.

レンズの焦点距離が等しくない場合は、回転中心を焦点距離が長い方のレンズに近い位置に移動させなければならない。例えば、対物レンズ焦点距離f1:結像レンズ焦点距離f2の比が1:2であれば、物体から回転中心までの距離:回転中心から画像までの距離の比を2:1にしなければならない。   If the focal lengths of the lenses are not equal, the center of rotation must be moved to a position closer to the lens with the longer focal length. For example, if the ratio of the objective lens focal length f1: imaging lens focal length f2 is 1: 2, the ratio of the distance from the object to the center of rotation: the distance from the center of rotation to the image must be 2: 1.

後退アームが揺動するとZにおける変位も生じるが、揺動角が小さくかつ回転中心から物体までの距離が大きければ、画像には影響がない。   When the retracting arm swings, displacement in Z occurs, but if the swing angle is small and the distance from the center of rotation to the object is large, the image is not affected.

図13は図8に示したものと同様な後退アームの光学的構成を示している。この構成は光路を曲げるための2つのミラー134,136を含んでいる。位置決めマウントは回転軸Pを形成し、レンズ128,130が等しい焦点距離をもつ場合には、ミラー・レンズアセンブリ124,128・126,130のそれぞれから等距離に位置づけられる。   FIG. 13 shows an optical configuration of a retracting arm similar to that shown in FIG. This configuration includes two mirrors 134 and 136 for bending the optical path. The positioning mount forms a rotational axis P and is positioned equidistant from each of the mirror and lens assemblies 124, 128, 126, 130 if the lenses 128, 130 have equal focal lengths.

従って、対称な光学素子を用いることで、不正確な動きのシステムに対する補正が行われる。この光学素子の配置とすることで、精度の低い位置決めマウントを用いても、後退アームの位置が多少正確でなくてもこれが補正されるので、安定かつ反復性のある後退アームの位置決めが可能となる。   Therefore, the use of symmetrical optical elements provides correction for inaccurate motion systems. By using this optical element arrangement, even if a low-accuracy positioning mount is used, this is corrected even if the position of the retracting arm is somewhat inaccurate, which enables stable and repeatable positioning of the retracting arm. Become.

光学系が一対の放物面ミラーを具える場合には、図10を参照して述べたように、補正の度合いは画像フィールドにわたる画像品位の関数であり、これら放物面ミラーが相等しいものであることを要する。放物面ミラーを用いることで、平面鏡・レンズアセンブリよりも、よりよい集光、従ってまたより高速の光学系が提供されるという利点がある。加えて、放物面ミラーは後退アーム内での占有スペースが小さく、また大きい被写界深度を有するために後退アームの大きいZ内変位を許容できる。   If the optical system comprises a pair of parabolic mirrors, the degree of correction is a function of image quality over the image field, as described with reference to FIG. 10, and these parabolic mirrors are identical. It is necessary to be. The use of parabolic mirrors has the advantage of providing better light collection and thus faster optical systems than plane mirror and lens assemblies. In addition, the paraboloidal mirror occupies a small space in the retracting arm and has a large depth of field, and therefore can allow a large displacement in the Z of the retracting arm.

分光システムに組み合わされる走査型電子顕微鏡の模式図である。It is a schematic diagram of the scanning electron microscope combined with a spectroscopy system. 図1の後退機構の模式図である。It is a schematic diagram of the retraction mechanism of FIG. 後退機構の機構フランジの端面図である。It is an end elevation of a mechanism flange of a retreat mechanism. 後退機構の調整可能な運動学的マウントを示す。Fig. 5 shows an adjustable kinematic mount of the retraction mechanism. 調整可能な運動学的マウントの部分の分解図である。FIG. 6 is an exploded view of a portion of an adjustable kinematic mount. 他の運動学的マウントである。Other kinematic mounts. 後退機構の後退アームの端面図である。It is an end view of the retraction arm of the retraction mechanism. 走査型電子顕微鏡と光学系との間の光学的配置の模式図である。It is a schematic diagram of the optical arrangement | positioning between a scanning electron microscope and an optical system. 放物面ミラーの従来の連結を示す。Fig. 2 shows a conventional connection of parabolic mirrors. 本発明において用いられる放物面ミラーの連結を示す。Fig. 4 shows the connection of parabolic mirrors used in the present invention. 無限共役比モードの2つのレンズの図である。It is a figure of two lenses of an infinite conjugate ratio mode. 図12Aおよび図12Bは後退アームにおける光学素子を単純化して示す。12A and 12B show simplified optical elements in the retracting arm. 後退アーム内の光学素子を示す。Fig. 3 shows the optical element in the retracting arm.

Claims (10)

分析軸を有するとともに該分析軸に概ね沿う分析ビームを標本に向かって照射する他の分析装置の標本チャンバ内にマウントされた標本の光学的分析を行うためのアダプタであって、
前記標本から受容される散乱または発生光を集めるように配置されるとともに、前記分析軸に交差する光軸に概ね沿うよう前記光を向ける光学エレメントを具え、
該光学エレメントは前記分析軸上の作動位置に挿入可能、かつ前記分析軸から離れた非作動位置に後退可能である、アダプタにおいて、
6自由度に前記光学エレメントの変位を抑える第1マウントによって前記作動位置が定められ、
6自由度に前記光学エレメントの変位を抑える第2マウントによって前記非作動位置が定められ、
前記第2マウントはさらに、前記作動位置から前記非作動位置へ後退する間に前記光学エレメントの位置を定める、
ことを特徴とするアダプタ。
An adapter for performing optical analysis of a sample mounted in a sample chamber of another analyzer having an analysis axis and irradiating the sample with an analysis beam generally along the analysis axis,
An optical element arranged to collect scattered or generated light received from the specimen and directing the light generally along an optical axis intersecting the analysis axis;
In the adapter, the optical element can be inserted into an operating position on the analysis axis and retracted to a non-operational position away from the analysis axis;
The operating position is defined by a first mount that suppresses the displacement of the optical element in six degrees of freedom;
The inoperative position is determined by a second mount that suppresses the displacement of the optical element in six degrees of freedom;
The second mount further defines the position of the optical element while retracting from the operating position to the non-operating position;
An adapter characterized by that.
前記第1および第2マウントが運動学的なものであることを特徴とする請求項1に係るアダプタ。   The adapter according to claim 1, wherein the first and second mounts are kinematic. 前記光学エレメントが前記作動位置に向けて付勢されていることを特徴とする請求項1または請求項2に係るアダプタ。   The adapter according to claim 1, wherein the optical element is biased toward the operating position. 前記標本チャンバ内が減圧状態にあり、当該減圧状態が前記光学エレメントを前記作動位置に向けて付勢するのに用いられていることを特徴とする請求項3に係るアダプタ。   The adapter according to claim 3, wherein the inside of the sample chamber is in a reduced pressure state, and the reduced pressure state is used to bias the optical element toward the operating position. 前記光学エレメントは前記光軸に沿う入力光ビームも受容し、該入力光ビームが前記標本に向かうようにされていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに係るアダプタ。   5. The adapter according to claim 1, wherein the optical element also receives an input light beam along the optical axis, and the input light beam is directed toward the specimen. 前記光学エレメントがミラーであることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに係るアダプタ。   The adapter according to any one of claims 1 to 5, wherein the optical element is a mirror. 前記光学エレメントが光ファイバ集光エレメントであることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに係るアダプタ。   The adapter according to any one of claims 1 to 5, wherein the optical element is an optical fiber condensing element. 前記光軸が前記分析軸に対して概ね横切る方向にあることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれかに係るアダプタ。   The adapter according to any one of claims 1 to 7, wherein the optical axis is in a direction substantially transverse to the analysis axis. 前記第1マウントが調整可能なものであることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれかに係るアダプタ。   The adapter according to any one of claims 1 to 8, wherein the first mount is adjustable. 前記第2マウントが調整可能なものであることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれかに係るアダプタ。   The adapter according to any one of claims 1 to 9, wherein the second mount is adjustable.
JP2008291333A 2001-08-03 2008-11-13 Adapter for optical analysis of specimens Expired - Fee Related JP5095587B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0118981A GB0118981D0 (en) 2001-08-03 2001-08-03 Electron microscope and spectroscopy system
GB0118981.0 2001-08-03

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003519668A Division JP2004538470A (en) 2001-08-03 2002-08-05 Electron microscope and spectroscopy system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009031314A true JP2009031314A (en) 2009-02-12
JP5095587B2 JP5095587B2 (en) 2012-12-12

Family

ID=9919764

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003519668A Pending JP2004538470A (en) 2001-08-03 2002-08-05 Electron microscope and spectroscopy system
JP2008291333A Expired - Fee Related JP5095587B2 (en) 2001-08-03 2008-11-13 Adapter for optical analysis of specimens

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003519668A Pending JP2004538470A (en) 2001-08-03 2002-08-05 Electron microscope and spectroscopy system

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP1412796A1 (en)
JP (2) JP2004538470A (en)
GB (1) GB0118981D0 (en)
WO (1) WO2003014794A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011069719A (en) * 2009-09-25 2011-04-07 Horiba Ltd Photodetector and optical transmitter

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003322611A (en) 2002-04-30 2003-11-14 Horiba Ltd Measuring chamber equipped with optical window
EP1953791A1 (en) * 2007-02-05 2008-08-06 FEI Company Apparatus for observing a sample with a particle beam and an optical microscope
FR2960699B1 (en) * 2010-05-27 2013-05-10 Centre Nat Rech Scient FLEXIBLE CATHODOLUMINESCENCE DETECTION SYSTEM AND MICROSCOPE USING SUCH A SYSTEM.
EP2469253A1 (en) 2010-12-24 2012-06-27 HybriScan Technologies Holding BV System for electron microscopy and Raman spectroscopy
CZ305388B6 (en) 2014-03-26 2015-08-26 Tescan Orsay Holding, A.S. Analytic system with Raman microscope end electron microscope
US10707051B2 (en) * 2018-05-14 2020-07-07 Gatan, Inc. Cathodoluminescence optical hub
CN112368570A (en) 2018-05-30 2021-02-12 加坦公司 Device for wavelength-resolved angle-resolved cathodoluminescence
EP4092406A1 (en) * 2021-05-19 2022-11-23 Hitachi High-Tech Analytical Science Finland Oy An optical assembly for optical emission spectroscopy
GB202203236D0 (en) 2022-03-09 2022-04-20 Renishaw Plc Optical apparatus
GB202203237D0 (en) 2022-03-09 2022-04-20 Renishaw Plc Optical apparatus
GB202203238D0 (en) 2022-03-09 2022-04-20 Renishaw Plc Optical apparatus

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5382377A (en) * 1976-12-24 1978-07-20 Rolls Royce Probe used in measuring instruments
JPS5963501A (en) * 1982-06-14 1984-04-11 ジ−ティ−イ−・ヴァレロン コ−ポレ−ション Positional detector
JPH0415529A (en) * 1990-05-09 1992-01-20 Hitachi Ltd Two-dimensional image spectral device and two-dimensional image spectral processor and its method
JPH06320394A (en) * 1993-04-22 1994-11-22 Renishaw Plc Rotary mechanism and probe arm of machine tool with same
JPH10104171A (en) * 1996-09-09 1998-04-24 Lucent Technol Inc Optical system and object inspecting method using the same
WO1999058939A1 (en) * 1998-05-09 1999-11-18 Renishaw Plc Electron microscope and spectroscopy system
WO2000014578A1 (en) * 1998-09-02 2000-03-16 Renishaw Plc Optical filter for raman spectroscopy
WO2000065331A2 (en) * 1999-04-22 2000-11-02 Kla-Tencor Corporation System for analyzing surface characteristics with self-calibrating capability
JP2000329695A (en) * 1999-05-20 2000-11-30 Hamamatsu Photonics Kk Fluorescene-life measuring apparatus

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4810093A (en) * 1986-08-11 1989-03-07 Laser Precision Corporation Versatile and efficient radiation transmission apparatus and method for spectrometers

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5382377A (en) * 1976-12-24 1978-07-20 Rolls Royce Probe used in measuring instruments
JPS5963501A (en) * 1982-06-14 1984-04-11 ジ−ティ−イ−・ヴァレロン コ−ポレ−ション Positional detector
JPH0415529A (en) * 1990-05-09 1992-01-20 Hitachi Ltd Two-dimensional image spectral device and two-dimensional image spectral processor and its method
JPH06320394A (en) * 1993-04-22 1994-11-22 Renishaw Plc Rotary mechanism and probe arm of machine tool with same
JPH10104171A (en) * 1996-09-09 1998-04-24 Lucent Technol Inc Optical system and object inspecting method using the same
WO1999058939A1 (en) * 1998-05-09 1999-11-18 Renishaw Plc Electron microscope and spectroscopy system
JP2002514747A (en) * 1998-05-09 2002-05-21 レニショウ パブリック リミテッド カンパニー Electron microscope and spectroscopy system
WO2000014578A1 (en) * 1998-09-02 2000-03-16 Renishaw Plc Optical filter for raman spectroscopy
WO2000065331A2 (en) * 1999-04-22 2000-11-02 Kla-Tencor Corporation System for analyzing surface characteristics with self-calibrating capability
JP2000329695A (en) * 1999-05-20 2000-11-30 Hamamatsu Photonics Kk Fluorescene-life measuring apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011069719A (en) * 2009-09-25 2011-04-07 Horiba Ltd Photodetector and optical transmitter

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004538470A (en) 2004-12-24
EP1412796A1 (en) 2004-04-28
GB0118981D0 (en) 2001-09-26
WO2003014794A1 (en) 2003-02-20
JP5095587B2 (en) 2012-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5095587B2 (en) Adapter for optical analysis of specimens
US6885445B2 (en) Electron microscope and spectroscopy system
EP1953792B1 (en) Apparatus for observing a sample with a particle beam and an optical microscope
US8497487B2 (en) Sample holder with optical features
JP5947928B2 (en) Adaptive cathodoluminescence detection system and microscope employing such a system
US9228962B2 (en) Adjustable cathodoluminescence detection system and microscope employing such a system
EP1236036A2 (en) X-ray fluorescence apparatus
JP4392990B2 (en) Electron microscope and spectroscopic system
JP2013534692A5 (en)
EP3570311B1 (en) Cathodoluminescence optical hub
US7289597B2 (en) Optical axis adjusting mechanism for X-ray lens, X-ray analytical instrument, and method of adjusting optical axis of X-ray lens
JP5090134B2 (en) Sample holder for UV, visible and near infrared absorption spectrum measurement
US10168354B1 (en) Scanning probe microscope
US20050226372A1 (en) X-ray image magnifying device
JP5589555B2 (en) X-ray analyzer
Milas et al. Sample holder with optical features

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20081215

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110617

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20110920

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20110926

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111014

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120511

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120806

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120824

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120919

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5095587

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150928

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees