JP4181347B2

JP4181347B2 - Transmission electron microscope

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Publication number: JP4181347B2
Application number: JP2002210089A
Authority: JP
Inventors: 幹夫成瀬
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 2002-07-18
Filing date: 2002-07-18
Publication date: 2008-11-12
Anticipated expiration: 2022-07-18
Also published as: JP2004055300A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子顕微鏡等の、電子ビーム、イオンビーム、あるいは光等を用いて、試料の観察、分析作業を行う装置または、電子ビームによりウエハの表面を描画作業する装置等の顕微作業装置に関し、特に、内端部に顕微作業部材（試料保持部材、プローブ保持部材、ビーム絞り用アパーチャ保持部材等）を保持するホルダが真空室形成用の外壁を貫通して配置された顕微作業装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前記顕微作業装置として、顕微作業を行う真空室を形成する真空室形成用の外壁を貫通し且つ前記外壁に気密に連結された筒状のホルダ装着部材を設け、前記ホルダ装着部材に形成したホルダ装着孔に、前記顕微作業部材を保持するホルダがスライド可能且つ気密に貫通した状態で装着される構造のものが従来公知である。前記ホルダ装着孔に装着された前記ホルダは、内端部が真空室中に配置され、外端部は大気中に配置される。前記ホルダ装着部材を貫通する前記ホルダの内端部に作用する前記真空室の圧力と外端部に作用する大気圧との圧力差により、前記ホルダ装着孔の軸に沿って前記ホルダを内方に移動させる力が作用する。前記ホルダの内方への移動を防止するために、ホルダ移動防止部材が使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記顕微作業装置において、ホルダの外端部に作用する大気圧は、音、音声、ドアの開閉等により変動し、前記大気圧の変動によりホルダは振動する。
前記試料保持部材またはプローブ保持部材等の顕微作業部材を保持するホルダに、外部からの振動（すなわち、外乱）が伝達されると、精度の良い顕微作業データの取得が難しくなるという問題点がある。
空気の清浄化を図って加圧されているクリーンルーム内に前記顕微作業装置が配置されている場合、空気圧の変動は大きくなり、ホルダの前記振動の振幅も大きくなる。この場合、ホルダ内端部の前記顕微作業部材（試料保持部材、プローブ保持部材、ビーム絞り用アパーチャ保持部材等）のドリフト（位置変動）が大きくなる。この場合、顕微作業データの精度がさらに悪化する。
【０００４】
従来、前記問題点を解決するため、前記ホルダ装着部材を含む前記ホルダ支持装置を大気から遮断するための密封カバーが考えられている。しかしながら、前記密封カバーを使用する場合は、コントロール用ケーブルを導入する際にも気密性を保持するためにハーメチック等の気密導入端子が必要となる。また、密封カバーによりホルダの大きさに制限が加わり、特殊ホルダ（冷却ホルダ等）の使用が難しくなる。
したがって、前記密封カバーの構造は複雑で大掛かりなものとなり、コストアップになる。
本発明は前述の事情に鑑み、下記（Ｏ01）の記載内容を課題とする。
（Ｏ01）周囲の気圧変動による顕微作業部材（試料保持部材、プローブ保持部材、ビーム絞り用アパーチャ保持部材等）のドリフト（位置変動）を減少させること。
【０００５】
【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。
【０００６】
（本発明）
前記課題を解決するために、本発明の顕微作業装置は、次の構成要件（Ａ01）〜（Ａ07）を備えたことを特徴とする、
（Ａ01）内端部に顕微作業部材（Ｈａ）を保持するホルダ（Ｈ）がスライド可能且つ気密に貫通した状態で装着されるホルダ装着孔（１２ａ）を有するホルダ装着部材（１２）であって、顕微作業を行う真空室を形成する真空室形成用の外壁（Ｔａ）を貫通し且つ前記外壁（Ｔａ）に気密に連結された前記ホルダ装着部材（１２）、
（Ａ02）前記ホルダ装着部材（１２）を貫通する前記ホルダ（Ｈ）の外端部に作用する大気圧により前記ホルダ装着孔（１２ａ）の軸方向に移動しようとする前記ホルダ（Ｈ）の移動を防止するホルダ移動防止部材（３２；５９）、
（Ａ03）印加電圧に応じて変形し且つ変形時に前記ホルダ（Ｈ）内端部の位置を変化させるピエゾ素子（３４ｂ；２４ｂ；５９）を有し、前記ピエゾ素子（３４ｂ；２４ｂ；５９）の変形により前記ホルダ（Ｈ）内端部の前記顕微作業部材（Ｈａ）の位置を調節する位置調節部材（３４；２４；５９）、
（Ａ04）前記ホルダ（Ｈ）の外端部に作用する大気圧を検出する気圧計（４２）、
（Ａ05）前記気圧計（４２）の検出値の変動に応じて発生する前記ホルダ（Ｈ）内端部の顕微作業部材（Ｈａ）の位置変動を防止するように前記ピエゾ素子（３４ｂ；２４ｂ；５９）を駆動するピエゾ素子駆動回路（Ｄ９；Ｄ９′）、
（Ａ06）前記気圧計（４２）の検出値に応じて予め設定したピエゾ駆動データを記憶するピエゾ駆動データ記憶手段（ＭＥ；ＭＥ′）、
（Ａ07）前記気圧計（４２）の検出値に応じて設定されたピエゾ駆動データ（Ｐｎ）に基づいて定まるピエゾ駆動電圧（Ｖｎ）を前記ピエゾ素子駆動回路（Ｄ９；Ｄ９′）に印加して、前記顕微作業部材（Ｈａ）の位置変動を防止するピエゾ駆動制御手段（Ｃ９；Ｃ９′）。
【０００７】
前記構成要件（Ａ01）〜（Ａ07）を備えた本発明の顕微作業装置では、顕微作業を行う真空室を形成する真空室形成用の外壁（Ｔａ）に連結されたホルダ装着部材（１２）は、前記外壁（Ｔａ）を気密に貫通する。前記ホルダ装着部材（１２）のホルダ装着孔（１２ａ）にスライド可能且つ気密に貫通した状態で装着されるホルダ（Ｈ）はその内端部に顕微作業部材（試料保持部材、プローブ保持部材、ビーム絞り用アパーチャ保持部材等）（Ｈａ）を保持する。
前記ホルダ装着部材（１２）を貫通する前記ホルダ（Ｈ）は、ホルダ（Ｈ）の外端部に作用する大気圧の変動により移動する力を受ける。前記ホルダ移動防止部材（３２；５９）は、前記大気圧により前記ホルダ（Ｈ）が移動するのを防止する。
気圧計（４２）は前記ホルダ（Ｈ）の外端部に作用する大気圧を検出する。
ピエゾ駆動データ記憶手段（ＭＥ；ＭＥ′）は、前記気圧計（４２）の検出値に応じて予め設定したピエゾ駆動データを記憶する。
ピエゾ駆動制御手段（Ｃ９；Ｃ９′）は、前記気圧計（４２）の検出値に応じて設定されたピエゾ駆動データに基づいて定まるピエゾ駆動電圧を前記ピエゾ素子駆動回路（Ｄ９；Ｄ９′）に印加する。このとき、ピエゾ素子駆動回路（Ｄ９；Ｄ９′）は、前記気圧計（４２）の検出値の変動に応じて発生する前記ホルダ（Ｈ）内端部の顕微作業部材（Ｈａ）の位置変動を防止するように前記ピエゾ素子（３４ｂ；２４ｂ；５９）を駆動する。
位置調節部材（３４；２４；５９）は、印加電圧に応じて変形し且つ変形時に前記顕微作業部材（Ｈａ）の位置を変化させるピエゾ素子（３４ｂ；２４ｂ；５９）により前記顕微作業部材（Ｈａ）の位置を調節して、前記ホルダ（Ｈ）内端部の顕微作業部材（Ｈａ）の位置変動を防止する。
【００１０】
前記本発明の顕微作業装置は、次の構成要件（Ａ08）を備えることができる。
（Ａ08）前記顕微作業部材（Ｈａ）よりも外端側に設けられ、印加電圧に応じて変形し且つその変形により前記気圧の変動による前記ホルダ（Ｈ）先端部の前記軸方向の位置変動を防止して前記顕微作業部材（Ｈａ）の位置変動を防止する前記ピエゾ素子（３４ｂ；５９）を有する前記位置調節部材（３４；５９）。
【００１１】
前記構成要件（Ａ08）を備えた本発明の顕微作業装置では、前記顕微作業部材（Ｈａ）よりも外端側に設けられた前記ピエゾ素子（３４ｂ；５９）を有する前記位置調節部材（３４；５９）は、印加電圧に応じて変形し且つその変形により前記気圧の変動による前記ホルダ（Ｈ）先端部の前記軸方向の位置変動を防止して前記顕微作業部材（Ｈａ）の位置変動を防止する。
【００１２】
前記構成要件（Ａ 01 ）〜（Ａ 07 ）を備えた本発明の顕微作業装置は、前記構成要件（Ａ02），（Ａ03）の代わりに次の構成要件（Ａ02′），（Ａ03′）を備えることができる。
（Ａ02′）前記ホルダ装着部材（１２）を貫通する前記ホルダ（Ｈ）の内端部に作用する前記真空室の圧力と外端部に作用する大気圧との圧力差により前記ホルダ装着孔（１２ａ）の軸方向内方に移動しようとする前記ホルダ（Ｈ）に係合して前記ホルダ（Ｈ）の前記移動を阻止するホルダ係合部（３２ａ；５９ａ）を有する前記ホルダ移動防止部材（３２；５９）、
（Ａ03′）印加電圧に応じて変形し且つ変形時に前記顕微作業部材（Ｈａ）の前記軸方向の位置を変化させる前記ピエゾ素子（３４ｂ；５９）を有し、前記ピエゾ素子（３４ｂ；５９）の変形により前記顕微作業部材（Ｈａ）の前記軸方向の位置を調節する前記位置調節部材（３４；５９）。
【００１３】
前記構成要件（Ａ02′），（Ａ03′）を備えた本発明の顕微作業装置では、ホルダ係合部（３２ａ；５９ａ）を有する前記ホルダ移動防止部材（３２；５９）は、前記ホルダ装着部材（１２）を貫通する前記ホルダ（Ｈ）の内端部に作用する前記真空室の圧力と外端部に作用する大気圧との圧力差により前記ホルダ装着孔（１２ａ）の軸方向内方に移動しようとする前記ホルダ（Ｈ）に係合して前記ホルダ（Ｈ）の前記移動を阻止する。
前記位置調節部材（３４；５９）は、印加電圧に応じて変形し且つ変形時に前記顕微作業部材（Ｈａ）の前記軸方向の位置を変化させる前記ピエゾ素子（３４ｂ；５９）を有し、前記ピエゾ素子（３４ｂ；５９）の変形により前記顕微作業部材（Ｈａ）の前記軸方向の位置を調節する。
【００１４】
前記構成要件（Ａ02′），（Ａ03′）を備えた本発明の顕微作業装置は、次の構成要件（Ａ09）を備えることができる。
（Ａ09）印加電圧に応じて変形し且つ変形時に前記ホルダ係合部（３２ａ；５９ａ）の位置を変化させる前記ピエゾ素子（３４ｂ；５９）を有し、前記ピエゾ素子（３４ｂ；５９）の変形により前記ホルダ（Ｈ）の前記軸方向の位置を調節する前記位置調節部材（３４；５９）。
【００１５】
前記構成要件（Ａ09）を備えた本発明の顕微作業装置では、印加電圧に応じて変形し且つ変形時に前記ホルダ係合部（３２ａ；５８ａ）の位置を変化させる前記ピエゾ素子（３４ｂ；５９）を有する前記位置調節部材（３４；５９）は、前記ピエゾ素子（３４ｂ；５９）の変形により前記ホルダ（Ｈ）の前記軸方向の位置を調節する。前記ホルダ（Ｈ）の前記軸方向の位置を調節することにより、前記顕微作業部材（Ｈａ）の前記軸方向の位置変動を防止することができる。
【００１６】
【実施の形態】
次に図面を参照しながら、本発明の顕微作業装置の実施の形態を説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
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。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は本発明の顕微作業装置の実施の形態１としての透過型電子顕微鏡の要部のみを断面図で示す全体図である。
図２は同実施の形態１の透過型電子顕微鏡の要部平断面拡大図で、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において、本発明の顕微作業装置の実施の形態１としての透過型電子顕微鏡Ｔは、内部を真空に保持された鏡筒（外壁）Ｔａを有している。鏡筒Ｔａは鉛直なＺ軸に沿って配置されている。鏡筒Ｔａの中間部にはゴニオ支持ステージＧＳおよびゴニオメータＧＭが設けられている。前記ゴニオメータＧＭには試料ホルダＨが装着されており、試料ホルダＨの内端部には試料を保持する試料保持部材Ｈａが設けられている。なお、前記試料保持部材Ｈａに保持された試料は電子ビームによって決像できる焦点位置（像フォーカス位置）Ｆ1（図１、図２参照）に配置される。
前記鏡筒Ｔａの上端に設けた電子銃Ｅ（後述の図５参照）から出射した電子ビームはＺ軸に沿って下方に進み、順次、鏡筒Ｔａ内部に配置された電子レンズＲ（後述の図５参照）、偏向コイルＬ（後述の図５参照）を通過して下端部に配置した撮像装置Ｋ（後述の図５参照）に到達するように構成されている。なお、前記電子レンズＲは、前記焦点位置Ｆ１の上側に配置された集束レンズおよび下側に配置された結像レンズを有している。
【００１８】
図１〜図４において鏡筒Ｔａの一部を構成するゴニオ支持ステージＧＳの内部には、上下方向に延びるＺ軸（上下軸）に沿った電子ビームの通路が形成されている。ゴニオ支持ステージＧＳは前記Ｚ軸に垂直な方向に延び且つ前記鏡筒Ｔａの内外を連通させるゴニオメータ装着孔１と、前記ゴニオメータ装着孔１の外端に形成されたゴニオメータ装着面２と、前記ゴニオメータ装着孔１の内端部に設けられた球面軸受け３とを有する。また、ゴニオ支持ステージＧＳは前記ゴニオメータ装着孔１と角度９０°をなす方向に形成されたホルダ位置決め部材装着孔４を有している。
【００１９】
ゴニオメータＧＭは軸受部材６を有し、軸受部材６は前記ゴニオメータ装着面２（図２参照）に接合した状態で連結される被装着面６ａおよび前記被装着面６ａに垂直な軸受孔６ｂとを有する。
図１において、前記軸受部材６にはギヤホルダ７が支持されており、ギヤホルダ７内のウォームギヤ８はＸ軸周り駆動用モータ９（図４参照）の回転により回転する。
前記軸受部材６により回転可能に支持された回転部材１１は、その外周部に前記ウォームギヤ８と噛み合うギヤ１１ａ（図２、図４参照）を有しており、前記Ｘ軸周り駆動用モータ９により回転位置を調節することができる。
図２において、前記回転部材１１のホルダ装着部材貫通孔１１ｂを貫通するホルダ装着部材１２はホルダ装着孔１２ａを有する円筒状部材でその内端部に球面１２ｂを有し、前記球面１２ｂは前記球面軸受け３により回動可能に支持されている。前記ホルダ装着孔１２ａは試料ホルダＨが装着される孔であり、ホルダ装着孔１２ａの軸はホルダ軸（試料ホルダＨの軸）と同一であり、前記球面軸受け３の中心Ｏを通る。
前記軸受部材６および前記回転部材１１の軸は同軸である。
【００２０】
図３において、ホルダ装着部材１２の外端部には前記Ｘ軸およびＺ軸に垂直なＹ軸（左右軸）方向に延びる突出部材１２ｃが設けられており、突出部材１２ｃの上面中央部はＺ軸方向押圧部材１４（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１２ｃの両端部下面には、前記回転部材１１（図２参照）により軸１５回りに揺動可能に支持された揺動部材１６の左右一対のアーム１６ａ，１６ａの上端に設けた球１７，１７が当接している。
【００２１】
図１において、前記揺動部材１６には、前記回転部材１１に支持されたネジ１８の先端が当接しており、前記揺動部材１６は前記ネジ１８の進退移動により軸１５回りに揺動する。前記ネジ１８はギヤ１８ａと一体に構成されており、前記ギヤ１８ａに噛み合うギヤ１９は、前記回転部材１１に支持された上下動用モータ（Ｚ軸方向位置調節モータ）２１の出力軸に固着されている。したがって、上下動用モータ２１が回転するとギヤ１９およびこのギヤ１９と噛み合う前記ギヤ１８ａおよび前記ネジ１８が回転する。このとき、前記ネジ１８が進退移動し、前記揺動部材１６が軸１５回りに揺動して前記球１７，１７が突出部材１２ｃを上下に移動させる。このとき、ホルダ軸（ホルダ装着部材１２および試料ホルダＨの軸）が前記球面中心Ｏの回りに上下に傾斜する。
前記符号１４〜２１で示された要素により前記ホルダ装着部材１２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（１４〜２１）が構成されている。前記ホルダ装着部材Ｚ軸方向位置調節装置（１４〜２１）によりホルダ装着部材１２は前記球面軸受け３の中心Ｏ回りに鉛直面（ＸＺ平面）内での回転位置の調節が可能である。
【００２２】
図２において、ホルダ装着部材１２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１１に支持されたＹ軸方向押圧部材２３により左方に押圧されており、他側面（左側面）には前記回転部材１１に支持されたネジ２４（Ｙ軸方向位置調節部材）の先端が当接している。前記ネジ２４にはギヤ２４ａが一体に形成されており、前記ギヤ２４ａにはギヤ２５が噛み合っている。ギヤ２５は、前記回転部材１１に支持された左右動用モータ（Ｙ軸方向位置調節モータ）２６の出力軸に固着されている。したがって、左右動用モータ２６が回転するとギヤ２５およびこのギヤ２５と噛み合う前記ギヤ２４ａと一体成形された前記ネジ２４が回転する。このとき、前記ネジ２４が進退移動し、前記ホルダ軸（ホルダ装着部材１２および試料ホルダＨの軸）Ｈxが左右（Ｙ軸方向）に傾斜する。
【００２３】
前記符号２３〜２６で示された要素により前記ホルダ装着部材１２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（２３〜２６）が構成されている。前記ホルダ装着部材Ｙ軸方向位置調節装置（２３〜２６）によりホルダ装着部材１２は前記球面軸受け３の中心Ｏ回りにＸＹ平面内での回転位置の調節が可能である。
【００２４】
図２において、前記ホルダ位置決め部材装着孔４には円筒状ケース３０が収容されている。円筒状ケース３０には鉛直なピン３１回りに回転可能なホルダＸ軸方向位置決め部材（ホルダ移動防止部材）３２が収容されている。前記ホルダＸ軸方向位置決め部材３２は、鏡筒ＴａをＹ軸方向に貫通しており、その内端部には前記試料ホルダＨの内端部が係合する係合孔３２ａが形成されている。前記ホルダＸ軸方向位置決め部材３２と円筒状ケース３０内面との間には真空シールのためにベローズ３３が設けられている。
試料ホルダＨはその内端部と外端部に作用する気圧差により常時内方に（Ｘ軸方向に）移動する力を受けているので、前記係合孔３２ａに係合する試料ホルダＨの内端部は、ホルダＸ軸方向位置決め部材３２の内端部をＸ方向に押圧している。この場合、前記ピン３１回りに回動可能なホルダＸ軸方向位置決め部材３２の外端部は−Ｘ方向に移動しようとする。
【００２５】
前記ホルダＸ軸方向位置決め部材３２の外端部の−Ｘ側面には、円筒状ケース３０の外端部に支持されたネジ３４（Ｘ軸方向位置調節部材）の先端が当接しているので、ホルダＸ軸方向位置決め部材３２のピン３１回りの回動位置は前記ネジ３４の進退位置により定まる。
前記ネジ３４にはギヤ３４ａが一体に形成されており、ギヤ３４ａはギヤ３５と噛み合っている。前記ギヤ３５は前記円筒状ケース３０に支持された前後移動用モータ（Ｘ軸方向位置調節用モータ）３６の出力軸に固着されている。したがって、前記前後移動用モータ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と一体の前記ネジ３４が回転する。このとき、前記ネジ３４が前後方向に（Ｘ軸方向に）進退移動し、前記ホルダＸ軸方向位置決め部材３２の内端部がピン３１回りに前後に（Ｘ軸方向に）回動する。
前記ネジ３４の進退移動によりホルダＸ軸方向位置決め部材３２の内端部は前後に（Ｘ軸方向に）移動する。このとき、前記係合孔３２ａに係合する試料ホルダＨは前後（Ｘ軸方向）に移動する。
前記符号３１〜３６で示された部材により試料ホルダＨは前記Ｘ軸方向の位置（ホルダの軸方向の位置）の調節が可能である。
【００２６】
前記ネジ３４の先端部はピエゾ素子３４ｂに当接しており、ピエゾ素子３４ｂはホルダＸ軸方向位置決め部材３２に固定支持されている。ネジ３４の軸方向における前記ピエゾ素子３４ｂの両端部には電極（図示せず）が形成されており、前記図示しない電極に電圧を印加することにより、前記ピエゾ素子３４ｂが軸方向に伸縮する。前記ピエゾ素子３４ｂの伸縮により、ホルダＸ軸方向位置決め部材３２の内端部の係合孔３２ａの位置をホルダ軸方向（Ｙ軸方向）に位置調節することができる。したがって、試料ホルダＨの外端に作用する大気圧の変動に伴って試料ホルダＨが前記ホルダ軸方向に振動する際に、前記ピエゾ素子３４ｂを伸縮させることにより、前記試料ホルダＨの内端部に保持された試料の位置変動を防止することが可能となる。
【００２７】
（実施の形態１の制御部の説明）
図１において、前記鏡筒Ｇａの近傍にはパソコンにより構成されたコントローラＣが配置されている。コントローラＣは、接続機器に対する入出力信号のレベルを調節するＩ／Ｏ（入出力インターフェース）、画像形成装置の制御プログラムが記憶されＲＯＭ（リードオンリメモリ）、前記ＲＯＭに記憶されたプログラムに従った処理を実行するＣＰＵ（中央処理装置）、前記処理の実行時にプログラムの一部やデータ等を一時的に記憶するＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ハードディスク等の記憶装置、その他、クロック発振器等から構成されている。
【００２８】
図５は本発明の顕微作業装置の実施の形態１としての透過型電子顕微鏡の制御部のブロック線図である。
図５において、コントローラＣには、電源スイッチ４１が設けられており、また、前記コントローラＣに信号を出力する信号出力要素４２〜４４（後述）およびコントローラＣが制御する制御要素（後述）が接続されている。
（信号出力要素）
コントローラＣに信号を出力する信号出力要素としては、気圧計４２、キーボード４３、およびマウス４４等がある。
【００２９】
（制御要素）
コントローラＣが制御する制御要素としては、ディスプレイ４６を駆動する表示回路Ｄ１、電子銃Ｅを駆動する電子銃駆動用電源Ｄ１、電子レンズＲを駆動する電子レンズ駆動用電源Ｄ２、偏向コイルＬを駆動する偏向コイル駆動回路Ｄ４、撮像装置Ｋを駆動する撮像装置駆動回路Ｄ５の他、次の要素Ｄ６〜Ｄ９等がある。
Ｄ６：Ｘ軸方向位置調節モータ駆動回路
Ｘ軸方向位置調節モータ駆動回路Ｄ６は前後移動用モータ（Ｘ軸方向位置調節用モータ）３６（図２参照）を駆動する。
Ｄ７：Ｙ軸方向位置調節モータ駆動回路
Ｙ軸方向位置調節モータ駆動回路Ｄ７は左右移動用モータ（Ｙ軸方向位置調節用モータ）２６（図２参照）を駆動する。
Ｄ８：Ｚ軸方向位置調節モータ駆動回路
Ｚ軸方向位置調節モータ駆動回路Ｄ８は上下移動用モータ（Ｚ軸方向位置調節モータ）２１（図１参照）を駆動する。
Ｄ９：ピエゾ素子駆動回路
ピエゾ素子駆動回路Ｄ９は、ネジ３４の先端部が当接するピエゾ素子３４ｂ（図２参照）を駆動する。
【００３０】
（前記コントローラＣの機能）
前記コントローラＣは、前記各信号出力要素からの出力信号に応じた処理を実行して、前記各制御要素に制御信号を出力する機能（制御手段）を有している。前記コントローラＣの機能（制御手段）を次に説明する。
Ｃ1：表示制御手段
表示制御手段Ｃ1は、コントローラＣの電源スイッチ４１がオンしてから、コントローラＣのＲＯＭまたはハードディスクに記憶されたプログラムと、前記気圧計４２、キーボード４３、マウス４４等の信号出力要素からの出力信号とに応じて、前記ディスプレイ４６に画像情報を表示する。
Ｃ２：電子銃制御手段
電子銃制御手段Ｃ２は、前記電子銃駆動用電源回路Ｄ２の動作を制御する。
Ｃ３：電子レンズ制御手段
電子レンズ御手段Ｃ３は、前記電子レンズ駆動用電源回路Ｄ３の動作を制御する。
Ｃ４：偏向コイル制御手段
偏向コイル御手段Ｃ４は、前記偏向コイル駆動回路Ｄ４の動作を制御する。
Ｃ５：撮像装置制御手段
撮像装置制御手段Ｃ５は、前記撮像装置駆動回路Ｄ５の動作を制御する。
【００３１】
Ｃ６：Ｘ軸方向位置制御手段
Ｘ軸方向位置制御手段Ｃ６は、前記Ｘ軸方向位置調節モータ駆動回路Ｄ６の動作を制御して、前後移動用モータ（Ｘ軸方向位置調節用モータ）３６（図２参照）を駆動し、試料ホルダＨのＸ軸方向の位置（ホルダ軸方向の位置）を調節する。
Ｃ７：Ｙ軸方向位置制御手段
Ｙ軸方向位置制御手段Ｃ７は、前記Ｙ軸方向位置調節モータ駆動回路Ｄ７の動作を制御して左右移動用モータ（Ｙ軸方向位置調節用モータ）２６（図２参照）を駆動し、試料ホルダＨの内端部（試料保持部）の左右方向の位置（Ｙ軸方向の位置）を調節する。
Ｃ８：Ｚ軸方向位置制御手段
Ｚ軸方向位置制御手段Ｃ８は、前記Ｚ軸方向位置調節モータ駆動回路Ｄ８の動作を制御して上下移動用モータ（Ｚ軸方向位置調節モータ）２１（図１参照）を駆動し、試料ホルダＨの内端部（試料保持部）の上下方向の位置（Ｚ軸方向の位置）を調節する。
Ｃ９：Ｘ軸方向位置変動防止用ピエゾ駆動制御手段
Ｘ軸方向位置変動防止用ピエゾ駆動制御手段Ｃ９は、前記ピエゾ素子駆動回路Ｄ９の動作を制御してネジ３４の先端部のピエゾ素子３４ｂ（図２参照）を駆動し、試料ホルダＨの先端部の試料のＸ軸方向の位置を調節する。そして、気圧変動による試料ホルダＨの振動による試料ホルダＨの先端部のＸ軸方向の位置変動を防止する。
【００３２】
ＭＥ：Ｘ軸方向位置変動防止用ピエゾ駆動データ記憶手段
前記ピエゾ素子３４ｂの変位量はその駆動電圧に応じて変化する。したがって、前記気圧変動量に応じて発生する試料の位置変動量をキャンセルするように前記ピエゾ素子３４ｂを駆動することにより、前記試料の位置変動を防止することができる。
前記気圧変動量に対する試料の位置変動量は、ホルダＨの種類やピエゾ素子３４ｂの形状、大きさ等によって異なるので、本実施の形態１では、異なる試料ホルダＨ１〜ＨＮに対して、前記気圧変動量と、前記気圧変動量に対応する試料の位置変動量をキャンセルするピエゾ素子３４ｂの駆動電圧とを、予め実験により求めておく。そして、気圧計４２の計測値とそれに対する駆動電圧とを前記Ｘ軸方向位置変動防止用ピエゾ駆動データ記憶手段ＭＥに記憶しておく。
したがって、Ｘ軸方向位置変動防止用ピエゾ駆動データ記憶手段ＭＥは、複数のホルダ（通常の試料ホルダ、試料加熱用ホルダ、試料冷却用ホルダ等）Ｈ１〜ＨＮに対するＸ軸方向位置変動防止用のピエゾ駆動データをそれぞれ記憶するホルダＨ１〜ＨＮ用データ記憶手段ＭＥ１〜ＭＥＮを有している。なお、本明細書の記載において、「ホルダＨ」は、複数の各ホルダＨ１〜ＨＮの中のいずれかを意味する。前記ホルダＨ１〜ＨＮ用データ記憶手段ＭＥ１〜ＭＥＮに記憶されるデータについては、図６により後述する。
Ｃ１０：ホルダ種類設定手段
前記各ホルダＨ１〜ＨＮ毎に、気圧変動時のホルダ内端部の位置変動状態が異なるので、前記位置変動を防止するためには、前記ピエゾ素子３４ｂの駆動電圧の制御方法を異ならせる必要がある。そこで、ホルダ種類設定手段Ｃ１０は、前記ゴニオメータＧＭに装着されている試料ホルダＨ（Ｈ＝Ｈ１〜ＨＮのいずれか）の種類を設定する機能を有する。
【００３３】
図６は前記Ｘ軸方向位置変動防止用ピエゾ駆動データ記憶手段ＭＥに記憶されるピエゾ駆動データの説明図である。
図６において、各ホルダ毎のピエゾ駆動データは、ｎを正の整数とした場合に気圧検出値Ｐｎと、前記気圧検出値Ｐｎに対応して設定されたピエゾ駆動電圧Ｖｎとを有している。前記ＰｎとＶｎとは、試料ホルダＨ（Ｈ＝Ｈ１〜ＨＮのいずれかを表す）を前記ゴニオメータＧＭに装着した状態で、気圧ＰｎのときのホルダＨ内端部の位置変動を防止するピエゾ駆動電圧Ｖｎを予め実験で求めた値である。前記気圧検出値Ｐｎの値は例えば（１／１０００）気圧の間隔で設定されており、（１／１０００）気圧間隔の各気圧検出値Ｐｎに対してそれぞれ、ピエゾ駆動電圧Ｖｎの設定値が記憶される。
前記データＰｎおよびＶｎは、複数の各試料ホルダＨ１〜ＨＮの全てに対してそれぞれ記憶されている。
【００３４】
（実施の形態１の作用）
前記構成を備えた本発明の顕微作業装置の実施の形態１としての透過型電子顕微鏡では、ゴニオメータＧＭに装着された試料ホルダＨは、その外端部に作用する大気圧により鏡筒Ｔａの内方（Ｘ方向）に向けて押圧されている。前記試料ホルダＨの内端部は、ホルダＸ軸方向位置決め部材３２の内端部の係合孔３２ａに係合しているので、試料ホルダＨのＸ軸方向の位置は、前記ホルダＸ軸方向位置決め部材３２により位置決め保持されている。
大気圧の変動により、前記試料ホルダＨに作用する押圧力が変動すると、前記前記ホルダＸ軸方向位置決め部材３２にたわみが生じる。この撓みの変化により試料ホルダＨ内端部に保持された試料の位置変動が生じる。この結果、電子顕微鏡像の動きが生じ、顕微鏡画像がぼけて分解能が低下する。前記試料の位置変動量は前記気圧変動量に応じて発生する。
しかしながら、本実施の形態１では、Ｘ軸方向位置変動防止用ピエゾ駆動制御手段Ｃ９は、前記ホルダ装着部材１２に装着された試料ホルダＨに対応して記憶されているピエゾ駆動データを、Ｘ軸方向位置変動防止用ピエゾ駆動データ記憶手段ＭＥから読出して、ピエゾ素子３４ｂを駆動することにより、前記気圧変動量に応じて発生する前記試料の位置変動量をキャンセルすることができる。なお、Ｘ軸方向位置変動用ピエゾ駆動制御手段Ｃ９は、Ｖｎまでリニアに変化する駆動電圧がピエゾ素子３４ｂに印加されるように、記憶手段ＭＥから読みだしたピエゾ駆動データを更正して前記ピエゾ素子駆動回路Ｄ９を制御する。
【００３５】
（前記実施の形態１のフローチャートの説明）
図７は前記構成を備えた顕微作業装置の実施の形態１としての透過型電子顕微鏡のホルダ装着部材に装着された試料ホルダがどんなホルダであるかを設定するためのホルダ種類設定処理のフローチャートである。
図７のフローチャートの各ＳＴ（ステップ）の処理は、前記コントローラＣのＲＯＭに記憶されたプログラムに従って行われる。また、図７に示すホルダ種類設定処理のフローチャートは、制御プログラムのメインルーチン（説明省略）のメニュー画面においてホルダ設定処理が選択されたときにスタートする。
図７のＳＴ１においてホルダ設定用画面を表示する。
ＳＴ２においてホルダ設定処理が終了したか否か判断する。この判断はホルダ設定用画面に表示されている設定処理終了アイコンが選択されたか否かにより判断する。イエス（Ｙ）の場合は前記ＳＴ５に移り、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ３に移る。
【００３６】
ＳＴ３において設定用のデータ（ホルダＨ１〜ＨＮを特定するデータ）の入力（キーボード４３またはマウス４４からの入力）が有ったか否か判断する。ノー（Ｎ）の場合は前記ＳＴ１に戻り、イエス（Ｙ）の場合はＳＴ４に移る。
ＳＴ４において、入力値を表示用メモリ（図示せず）に記憶し、且つ入力値を表示画面に追加表示する。次にＳＴ１に戻る。
ＳＴ５において、設定した試料ホルダＨ１〜ＨＮのいずれかを特定するデータをＲＡＭに記憶する。次に、ホルダ種類設定処理を終了してメインルーチン（図示せず）に戻る。
【００３７】
図８は前記構成を備えた顕微作業装置の実施の形態１としての透過型電子顕微鏡の気圧変動時の試料位置変動防止処理のフローチャートである。
図８のフローチャートの各ＳＴ（ステップ）の処理は、前記コントローラＣのＲＯＭに記憶されたプログラムに従って行われる。また、この処理は実施の形態１の透過型電子顕微鏡の他の各種処理（例えば、前記ディスプレイ４６への必要な表示情報の表示処理、撮像処理等）と並行してマルチタスクで実行される。
図８に示す試料位置変動防止処理のフローチャートは、コントローラＣの電源スイッチ４１がオンになるとスタートする。
図８のＳＴ１１において、電子顕微鏡画像の撮像作業中か否か判断する。ノー（Ｎ）の場合はＳＴ１１を繰り返し実行し、イエス（Ｙ）の場合はＳＴ１２に移る。
【００３８】
ＳＴ１２において気圧計の出力する気圧検出値ＰｎをＲＡＭに読み込む。
次にＳＴ１３においてＸ軸方向位置変動防止用ピエゾ駆動データ記憶手段ＭＥに記憶されたデータから、設定されている試料ホルダＨの前記気圧検出値Ｐｎに対応したピエゾ駆動電圧Ｖｎを決定する。
ＳＴ１４においてピエゾ素子３４ｂにピエゾ駆動電圧Ｖｎを印加して気圧変動による試料ホルダＨ内端部の位置変動を防止する（気圧変動による試料の位置変動をキャンセルする）。次に前記ＳＴ１１に戻る。
【００３９】
（実施の形態１の変更例）
前記実施の形態１の顕微作業装置では、気圧計４２（図５の符号４２）の検出値に応じてＸ軸方向位置変動防止用のピエゾ素子３４ｂを駆動して、顕微作業部材Ｈａの位置変動を防止していたが、前記気圧計４２の代わりに、試料ホルダＨに固定したＸ軸方向位置変動センサ４２′（図５の２点鎖線参照）を使用することが可能である。前記Ｘ軸方向位置変動センサ４２′としては加速度計を使用することが可能である。この場合、試料ホルダＨ（Ｈ＝Ｈ１〜ＨＮのいずれかを表す）を前記ゴニオメータＧＭに装着した状態で、Ｘ軸方向位置変動センサ４２′の検出値に対して、試料ホルダＨ内端部の位置変動を防止するピエゾ駆動電圧を予め実験で求めておく。前記実験で求めた値をＸ軸方向位置変動防止用ピエゾ駆動データ記憶手段ＭＥに記憶させておく。
そして、前記Ｘ軸方向位置変動センサ４２′の検出値と、前記Ｘ軸方向位置変動防止用ピエゾ駆動データ記憶手段ＭＥに記憶されたデータに応じて、前記ピエゾ素子３４ｂを駆動することにより、試料ホルダＨ内端部の顕微作業部材Ｈａの位置変動を防止することができる。
【００４０】
（実施の形態２）
図９は本発明の顕微作業装置の実施の形態２としての透過型電子顕微鏡の要部平断面図で、前記実施の形態１の図２に対応する図である。
図９に示す実施の形態２の説明において、前記実施の形態１の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。この実施の形態２は、下記の点で前記実施の形態１と相違しているが、他の点では前記実施の形態１と同様に構成されている。
前記実施の形態１では、Ｘ軸方向位置変動防止用のピエゾ素子３４ｂのみを設けて、Ｙ軸方向位置変動用ピエゾ素子を設けていなかったが、図９に示す実施の形態２では、Ｙ軸方向位置調節用のネジ（Ｙ軸方向位置調節部材）２４の先端部が当接するＹ軸方向位置変動用ピエゾ素子２４ｂをホルダ装着部材１２外周面に設けることにより、Ｙ軸方向の位置変動を防止することが可能である。
【００４１】
図１０は本発明の顕微作業装置の実施の形態２としての透過型電子顕微鏡の制御部のブロック線図で、前記実施の形態１の図５に対応する図である。
図１０において、本実施の形態２のコントローラＣには、Ｙ軸方向位置変動防止用ピエゾ駆動回路Ｄ９′が接続されている。
本実施の形態２のコントローラＣは、前記実施の形態１の機能以外に次の機能（制御手段）を有している。
Ｃ９′：Ｙ軸方向位置変動防止用ピエゾ駆動制御手段
Ｙ軸方向位置変動防止用ピエゾ駆動制御手段Ｃ９′は、前記ピエゾ素子駆動回路Ｄ９′の動作を制御してネジ２４の先端部が当接するのピエゾ素子２４ｂ（図９参照）を駆動し、試料ホルダＨの先端部の試料のＹ軸方向の位置を調節する。そして、気圧変動による試料ホルダＨの振動による試料ホルダＨの先端部の位置変動を防止する。
【００４２】
ＭＥ′：Ｙ軸方向位置変動防止用ピエゾ駆動データ記憶手段
前記ピエゾ素子２４ｂの変位量はその駆動電圧に応じて変化する。したがって、前記気圧変動量に応じて発生する試料の位置変動量をキャンセルするように前記ピエゾ素子２４ｂを駆動することにより、前記試料の位置変動を防止することができる。
前記気圧変動量に対する試料の位置変動量は、試料ホルダＨ１〜ＨＮによって異なるので、本実施の形態２では、異なる試料ホルダＨ１〜ＨＮに対して、前記気圧変動量と、前記気圧変動量に対応する試料のＹ軸方向の位置変動量をキャンセルするピエゾ素子２４ｂの駆動電圧とを、予め実験により求めておく。そして、気圧計４２の計測値とそれに対する駆動電圧とを前記Ｙ軸方向位置変動防止用ピエゾ駆動データ記憶手段ＭＥ′に記憶しておく。
したがって、Ｙ軸方向位置変動防止用ピエゾ駆動データ記憶手段ＭＥ′は、複数のホルダ（通常の試料ホルダ、試料加熱用ホルダ、試料冷却用ホルダ等）Ｈ１〜ＨＮに対するＹ軸方向位置変動防止用のピエゾ駆動データをそれぞれ記憶するホルダＨ１〜ＨＮ用データ記憶手段ＭＥ１′〜ＭＥＮ′を有している。
【００４３】
前記構成を備えた本実施の形態２の顕微作業装置は、気圧変動に応じて前記ピエゾ素子２４ｂを伸縮駆動することにより、気圧変動時の試料ホルダＨ内端部のＹ軸方向の位置変動を防止することができる。
【００４４】
（実施の形態３）
図１１は本発明の顕微作業装置の実施の形態３としての透過型電子顕微鏡の要部平断面図で、前記実施の形態１の図２に対応する図である。
図１２は同実施の形態３としての透過型電子顕微鏡の要部縦断面図で、前記図１１のＸII−ＸII線断面図である。
図１１、図１２に示す実施の形態３の説明において、前記実施の形態１の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。この実施の形態３は、下記の点で前記実施の形態１と相違しているが、他の点では前記実施の形態１と同様に構成されている。
前記実施の形態１では、ホルダＸ軸方向位置決め部材３２の回転位置を調節するネジ３４の先端部にＸ軸方向位置変動防止用のピエゾ素子３４ｂを設けていたが、本実施の形態３では、それらの部材は省略されている。
【００４５】
図１１、図１２において、ホルダ装着部材１２の後端部（−Ｘ端部）にはリング状のフランジ１２ｄが設けられている。フランジ１２ｄの後面には肉厚のリング状の弾性部材５６および肉厚のリング状金属５７が順次接着されている。リング状金属５７の外周面にはオスネジが形成されており、そのオスネジにはキャップ状の間隔調節部材５８のメスネジが螺合している。前記間隔調節部材５８を回転させると間隔調節部材５８のＸ軸方向に位置を調節することができる。
前記間隔調節部材５８の外端面にはリング状のＸ軸方向位置変動防止用ピエゾ素子５９が支持されている。Ｘ軸方向位置変動防止用ピエゾ素子５９はＸ軸方向に伸縮可能に構成されている。
前記ホルダ装着部材１２を貫通する試料ホルダＨは、ホルダ筒Ｈａと前記ホルダ筒Ｈａの後端に連結した大径部Ｈｂとを有しており、前記ホルダ筒Ｈａの内部にはハーメチックシールＨｃが設けられている。リード線Ｌは外部から大径部Ｈｂを貫通してホルダ筒Ｈａ内部に導入され、前記ハーメチックシールＨｃの端子（図示せず）に接続されている。
【００４６】
ホルダ筒Ｈａの内端部には、試料保持部６０が連結されている。前記ハーメチックシールＨｃの端子に接続されたリード線から印加される電圧により試料保持部６０は加熱可能に構成されている。前記試料ホルダＨは、前記符号Ｈａ〜Ｈｃ、６０で示された要素により構成されている。
【００４７】
前記試料ホルダＨが前記ホルダ装着部材１２に装着された状態では、ホルダ筒Ｈａがホルダ装着孔１２ａを気密に貫通する。試料ホルダＨは外端部に作用する大気圧により、その大径部Ｈｂの前端面が前記間隔調節部材（ホルダ移動防止部部材）５８の後面に支持されたＸ軸方向位置変動防止用ピエゾ素子５９後端面（ホルダ係合部）５９ａに押圧された状態で停止し、Ｘ軸方向に位置決めされる。したがって、本実施例では、Ｘ軸方向位置変動防止用ピエゾ素子５９は、ホルダ移動防止部材として構成されている。前記間隔調節部材５８を回転させて間隔調節部材５８をＸ軸方向に位置調節することにより、前記Ｘ軸方向位置変動防止用ピエゾ素子５９後端面（ホルダ係合部）５９ａに押圧される試料ホルダＨのＸ軸方向の位置を調節することができる。
【００４８】
前記構成を備えた本実施の形態３の顕微作業装置は、気圧変動に応じて前記ピエゾ素子５９をＸ軸方向に伸縮駆動することにより、気圧変動時の試料ホルダＨ内端部のＸ軸方向の位置変動を防止することができる。
【００４９】
（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）本発明はＺ軸方向の位置変動防止用ピエゾ素子を設けることが可能である。
（Ｈ02）本発明は透過型電子顕微鏡以外の電子顕微鏡や顕微作業を行う装置等の顕微作業装置に適用可能である。
【００５０】
【発明の効果】
前述の本発明の顕微作業装置は、下記の効果（Ｅ01）を奏することができる。
（Ｅ01）周囲の気圧変動による顕微作業部材（試料保持部材、プローブ保持部材、ビーム絞り用アパーチャ保持部材等）のドリフト（位置変動）を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の顕微作業装置の実施の形態１としての透過型電子顕微鏡の要部のみを断面図で示す全体図である。
【図２】図２は同実施の形態１の透過型電子顕微鏡の要部平断面拡大図で、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は本発明の顕微作業装置の実施の形態１としての透過型電子顕微鏡の制御部のブロック線図である。
【図６】図６は前記Ｘ軸方向位置変動防止用ピエゾ駆動データ記憶手段ＭＥに記憶されるピエゾ駆動データの説明図である。
【図７】図７は前記構成を備えた顕微作業装置の実施の形態１としての透過型電子顕微鏡のホルダ装着部材に装着された試料ホルダがどんなホルダであるかを設定するためのホルダ種類設定処理のフローチャートである。
【図８】図８は前記構成を備えた顕微作業装置の実施の形態１としての透過型電子顕微鏡の気圧変動時の試料位置変動防止処理のフローチャートである。
【図９】図９は本発明の顕微作業装置の実施の形態２としての透過型電子顕微鏡の要部平断面図で、前記実施の形態１の図２に対応する図である。
【図１０】図１０は本発明の顕微作業装置の実施の形態２としての透過型電子顕微鏡の制御部のブロック線図で、前記実施の形態１の図５に対応する図である。
【図１１】図１１は本発明の顕微作業装置の実施の形態３としての透過型電子顕微鏡の要部平断面図で、前記実施の形態１の図２に対応する図である。
【図１２】図１２は同実施の形態３としての透過型電子顕微鏡の要部縦断面図で、前記図１１のＸII−ＸII線断面図である。
【符号の説明】
Ｃ９；Ｃ９′…ピエゾ駆動制御手段、Ｄ９；Ｄ９′…ピエゾ素子駆動回路、Ｈａ…顕微作業部材、Ｈ…ホルダ、ＭＥ；ＭＥ′…ピエゾ駆動データ記憶手段、Ｐｎ…ピエゾ駆動データ、Ｖｎ…ピエゾ駆動電圧、Ｔａ…外壁、
１２…ホルダ装着部材、１２ａ…ホルダ装着孔、３２；５９…ホルダ移動防止部材、３２ａ；５９ａ…ホルダ係合部、３４；２４；５９…位置調節部材、３４ｂ；２４ｂ；５９…ピエゾ素子、４２…気圧計、４２′…位置変動センサ、[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a microscopic work apparatus such as an electron microscope, an apparatus for observing and analyzing a sample using an electron beam, an ion beam, light, or the like, or an apparatus for drawing a surface of a wafer with an electron beam. In particular, the present invention relates to a microscope working apparatus in which a holder for holding a microscope working member (a sample holding member, a probe holding member, a beam diaphragm aperture holding member, etc.) is disposed through an outer wall for forming a vacuum chamber at an inner end.
[0002]
[Prior art]
A holder formed on the holder mounting member by providing a cylindrical holder mounting member penetrating through an outer wall for forming a vacuum chamber for forming a vacuum chamber for performing a microscopic work and airtightly connected to the outer wall as the microscope working device. Conventionally known is a structure in which a holder for holding the microscopic work member is slidably and airtightly inserted into the mounting hole. The holder mounted in the holder mounting hole has an inner end disposed in the vacuum chamber and an outer end disposed in the atmosphere. Due to the pressure difference between the pressure of the vacuum chamber acting on the inner end portion of the holder penetrating the holder mounting member and the atmospheric pressure acting on the outer end portion, the holder is moved inward along the axis of the holder mounting hole. The force to move is applied. In order to prevent the inward movement of the holder, a holder movement preventing member is used.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the microscopic work apparatus, the atmospheric pressure acting on the outer end portion of the holder fluctuates due to sound, sound, door opening / closing, etc., and the holder vibrates due to the fluctuation of the atmospheric pressure.
When vibration from the outside (that is, disturbance) is transmitted to a holder that holds a microscopic work member such as the sample holding member or the probe holding member, there is a problem that it is difficult to obtain microscopic work data with high accuracy. .
When the microscopic work device is arranged in a clean room that is pressurized in order to clean the air, the fluctuation of the air pressure increases and the amplitude of the vibration of the holder also increases. In this case, the drift (position variation) of the microscopic work member (sample holding member, probe holding member, beam stop aperture holding member, etc.) at the inner end of the holder increases. In this case, the accuracy of the microscopic work data is further deteriorated.
[0004]
Conventionally, in order to solve the above problems, a sealing cover for blocking the holder support device including the holder mounting member from the atmosphere has been considered. However, when the sealing cover is used, a hermetic or other hermetic introduction terminal is required to maintain hermeticity even when the control cable is introduced. In addition, the size of the holder is limited by the sealing cover, and it becomes difficult to use a special holder (such as a cooling holder).
Therefore, the structure of the sealing cover is complicated and large, and the cost is increased.
In view of the above-described circumstances, the present invention has the following description (O01) as a problem.
(O01) To reduce the drift (position variation) of the microscopic work member (sample holding member, probe holding member, beam stop aperture holding member, etc.) due to ambient pressure fluctuations.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
Next, the present invention devised to solve the above problems will be described. Elements of the present invention are parenthesized with reference numerals of elements of the embodiments in order to facilitate correspondence with elements of the embodiments described later. Append what is enclosed in brackets.
The reason why the present invention is described in correspondence with the reference numerals of the embodiments described later is to facilitate understanding of the present invention, and not to limit the scope of the present invention to the embodiments.
[0006]
(Invention)
In order to solve the above-mentioned problem, the microscopic work apparatus of the present invention is characterized by including the following structural requirements (A01) to (A07):
(A01) A holder mounting member (12) having a holder mounting hole (12a) mounted in a state in which a holder (H) holding a microscopic work member (Ha) is slidable and airtightly penetrated in an inner end portion. The holder mounting member (12) penetrating an outer wall (Ta) for forming a vacuum chamber for forming a vacuum chamber for performing microscopic work and hermetically connected to the outer wall (Ta),
(A02) Movement of the holder (H) trying to move in the axial direction of the holder mounting hole (12a) by the atmospheric pressure acting on the outer end of the holder (H) penetrating the holder mounting member (12) Holder movement preventing member (32; 59) for preventing
(A03) It has a piezo element (34b; 24b; 59) that deforms according to the applied voltage and changes the position of the inner end of the holder (H) at the time of deformation, and the piezo element (34b; 24b; 59) A position adjusting member (34; 24; 59) for adjusting the position of the microscopic work member (Ha) at the inner end of the holder (H) by deformation;
(A04) Barometer (42) for detecting atmospheric pressure acting on the outer end of the holder (H),
(A05) The piezo element (34b; 24b; so as to prevent the position of the microscopic work member (Ha) at the inner end of the holder (H), which is generated in accordance with the change in the detected value of the barometer (42). 59) a piezo element driving circuit (D9; D9 ′) for driving
(A06) Piezo drive data storage means (ME; ME ′) for storing piezo drive data set in advance according to the detected value of the barometer (42);
(A07) A piezo drive voltage (Vn) determined based on the piezo drive data (Pn) set according to the detected value of the barometer (42) is applied to the piezo element drive circuit (D9; D9 '). Piezo drive control means (C9; C9 ') for preventing fluctuations in the position of the microscopic work member (Ha).
[0007]
In the microscopic work apparatus according to the present invention having the structural requirements (A01) to (A07), the holder mounting member (12) connected to the vacuum chamber forming outer wall (Ta) that forms the vacuum chamber for performing microscopic work is provided. , Airtightly penetrates the outer wall (Ta). A holder (H) mounted in a slidable and airtight manner in a holder mounting hole (12a) of the holder mounting member (12) has a microscopic work member (sample holding member, probe holding member, beam) at its inner end. (Aperture holding member for diaphragm, etc.) (Ha) is held.
The holder (H) penetrating the holder mounting member (12) receives a moving force due to fluctuations in atmospheric pressure acting on the outer end of the holder (H). The holder movement preventing member (32; 59) prevents the holder (H) from moving due to the atmospheric pressure.
The barometer (42) detects the atmospheric pressure acting on the outer end of the holder (H).
The piezo drive data storage means (ME; ME ′) stores piezo drive data preset according to the detection value of the barometer (42).
The piezo drive control means (C9; C9 ′) supplies a piezo drive voltage determined based on the piezo drive data set according to the detected value of the barometer (42) to the piezo element drive circuit (D9; D9 ′). Apply. At this time, the piezo element driving circuit (D9; D9 ') changes the position of the microscopic work member (Ha) at the inner end of the holder (H), which is generated in accordance with the change in the detected value of the barometer (42). The piezo element (34b; 24b; 59) is driven to prevent this.
The position adjusting member (34; 24; 59) is deformed in accordance with an applied voltage, and the micro work member (Ha) is deformed by a piezo element (34b; 24b; 59) which changes the position of the micro work member (Ha) at the time of deformation. The position of the microscopic work member (Ha) at the inner end of the holder (H) is prevented from changing.
[0010]
  The microscopic work apparatus of the present invention can include the following configuration requirements (A08).
(A08)Outer end side than the microscopic work member (Ha)The deformation of the microscopic work member (Ha) is prevented by the deformation of the microscopic work member (Ha) by deforming according to the applied voltage and preventing the axial position variation of the holder (H) tip due to the variation of the atmospheric pressure. The position adjusting member (34; 59) having the piezo element (34b; 59).
[0011]
  In the microscopic working device of the present invention having the above-described configuration requirement (A08),Outer end side than the microscopic work member (Ha)The position adjusting member (34; 59) having the piezo element (34b; 59) provided on the head is deformed according to an applied voltage, and the deformation causes the pressure at the tip of the holder (H) due to fluctuations in the atmospheric pressure. The position fluctuation of the microscopic work member (Ha) is prevented by preventing the position fluctuation in the axial direction.
[0012]
  SaidConfiguration requirements (A 01 ) ~ (A 07 )The provided microscopic work apparatus of the present invention can include the following structural requirements (A02 ′) and (A03 ′) instead of the structural requirements (A02) and (A03).
(A02 ′) Due to the pressure difference between the pressure of the vacuum chamber acting on the inner end of the holder (H) penetrating the holder mounting member (12) and the atmospheric pressure acting on the outer end, the holder mounting hole ( The holder movement preventing member (12a) having a holder engaging portion (32a; 59a) that engages with the holder (H) about to move inward in the axial direction and prevents the movement of the holder (H). 32; 59),
(A03 ′) Deformation according to the applied voltage and change the position of the microscopic work member (Ha) in the axial direction at the time of deformation.AboveThe position adjusting member (34; 59) having a piezo element (34b; 59) and adjusting the axial position of the microscopic working member (Ha) by deformation of the piezo element (34b; 59).
[0013]
  In the microscopic work device of the present invention having the above-described structural requirements (A02 ′) and (A03 ′), the holder movement preventing member (32; 59) having a holder engaging portion (32a; 59a) is the holder mounting member. Due to the pressure difference between the pressure of the vacuum chamber acting on the inner end of the holder (H) penetrating (12) and the atmospheric pressure acting on the outer end, the holder mounting hole (12a) is axially inward. Engage with the holder (H) to be moved to prevent the movement of the holder (H).
  The position adjusting member (34; 59) is deformed according to an applied voltage, and changes the position of the microscopic work member (Ha) in the axial direction at the time of deformation.AboveA piezo element (34b; 59) is provided, and the position of the microscopic work member (Ha) in the axial direction is adjusted by deformation of the piezo element (34b; 59).
[0014]
  The microscopic work apparatus of the present invention having the above-described structural requirements (A02 ′) and (A03 ′) can include the following structural requirements (A09).
(A09) Deformation according to applied voltage and at the time of deformationPosition of holder engaging portion (32a; 59a)The position adjusting member (34; 59) having the piezo element (34b; 59) for changing the position of the holder (H) and adjusting the axial position of the holder (H) by deformation of the piezo element (34b; 59).
[0015]
  In the microscopic working device of the present invention having the above-described structural requirement (A09), the microscopic working device is deformed according to the applied voltage and isPosition of holder engaging portion (32a; 58a)The position adjusting member (34; 59) having the piezo element (34b; 59) for changing the position adjusts the axial position of the holder (H) by deformation of the piezo element (34b; 59). By adjusting the position of the holder (H) in the axial direction, the position of the microscopic work member (Ha) in the axial direction can be prevented from changing.
[0016]
Embodiment
Next, embodiments of the microscopic work apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments.
In order to facilitate understanding of the following description, in the drawings, the front-rear direction is the X-axis direction, the left-right direction is the Y-axis direction, the up-down direction is the Z-axis direction, and arrows X, -X, Y, -Y, The direction indicated by Z and -Z or the indicated side is defined as the front side, the rear side, the right side, the left side, the upper side, the lower side, or the front side, the rear side, the right side, the left side, the upper side, and the lower side, respectively.
In the figure, “•” in “○” means an arrow heading from the back of the page to the front, and “×” in “○” is the front of the page. It means an arrow pointing from the back to the back.
[0017]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an overall view showing only a main part of a transmission electron microscope as a first embodiment of a microscope working apparatus of the present invention in a sectional view.
2 is an enlarged plan view of a main part of the transmission electron microscope of the first embodiment, and is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG.
Referring to FIG. 1, a transmission electron microscope T as a first embodiment of the microscopic work apparatus of the present invention has a lens barrel (outer wall) Ta whose interior is held in a vacuum. The lens barrel Ta is disposed along the vertical Z-axis. A goniometer support stage GS and a goniometer GM are provided in the middle portion of the lens barrel Ta. A sample holder H is mounted on the goniometer GM, and a sample holding member Ha for holding a sample is provided on the inner end of the sample holder H. The sample held by the sample holding member Ha is disposed at a focal position (image focus position) F1 (see FIGS. 1 and 2) where an image can be determined by an electron beam.
An electron beam emitted from an electron gun E (see FIG. 5 described later) provided at the upper end of the lens barrel Ta travels downward along the Z axis, and sequentially, an electron lens R (described later) disposed inside the lens barrel Ta. 5), and passes through a deflection coil L (see FIG. 5 described later) and reaches an imaging device K (see FIG. 5 described later) disposed at the lower end. The electron lens R has a focusing lens disposed above the focal position F1 and an imaging lens disposed below.
[0018]
In FIG. 1 to FIG. 4, an electron beam path along the Z axis (vertical axis) extending in the vertical direction is formed inside the gonio support stage GS constituting a part of the lens barrel Ta. A goniometer support stage GS extends in a direction perpendicular to the Z-axis and communicates the inside and outside of the barrel Ta, a goniometer mounting surface 2 formed at the outer end of the goniometer mounting hole 1, and the goniometer And a spherical bearing 3 provided at the inner end of the mounting hole 1. The goniometer support stage GS has a holder positioning member mounting hole 4 formed in a direction that makes an angle of 90 ° with the goniometer mounting hole 1.
[0019]
The goniometer GM has a bearing member 6, and the bearing member 6 includes a mounted surface 6a connected in a state of being joined to the goniometer mounting surface 2 (see FIG. 2) and a bearing hole 6b perpendicular to the mounted surface 6a. Have.
In FIG. 1, a gear holder 7 is supported on the bearing member 6, and a worm gear 8 in the gear holder 7 is rotated by rotation of a driving motor 9 (see FIG. 4) around the X axis.
The rotating member 11 rotatably supported by the bearing member 6 has a gear 11a (see FIGS. 2 and 4) that meshes with the worm gear 8 on an outer peripheral portion thereof, and is driven by the driving motor 9 around the X axis. The rotational position can be adjusted.
In FIG. 2, the holder mounting member 12 passing through the holder mounting member through hole 11b of the rotating member 11 is a cylindrical member having a holder mounting hole 12a, and has a spherical surface 12b at its inner end, and the spherical surface 12b is the spherical surface. The bearing 3 is rotatably supported. The holder mounting hole 12a is a hole into which the sample holder H is mounted. The axis of the holder mounting hole 12a is the same as the holder shaft (the axis of the sample holder H) and passes through the center O of the spherical bearing 3.
The shafts of the bearing member 6 and the rotating member 11 are coaxial.
[0020]
In FIG. 3, a protruding member 12c extending in the Y-axis (left-right axis) direction perpendicular to the X-axis and Z-axis is provided at the outer end portion of the holder mounting member 12, and the central portion of the upper surface of the protruding member 12c is Z It is pressed downward by the axial pressing member 14 (see FIGS. 1 and 3). In FIG. 3, the upper ends of a pair of left and right arms 16a and 16a of a swinging member 16 supported so as to be swingable about a shaft 15 by the rotating member 11 (see FIG. 2) are provided on the lower surfaces of both ends of the protruding member 12c. Spheres 17 and 17 provided on the surface abut.
[0021]
In FIG. 1, the tip of a screw 18 supported by the rotating member 11 is in contact with the swinging member 16, and the swinging member 16 swings around the shaft 15 as the screw 18 moves back and forth. . The screw 18 is formed integrally with a gear 18 a, and a gear 19 that meshes with the gear 18 a is fixed to an output shaft of a vertical movement motor (Z-axis direction position adjustment motor) 21 supported by the rotating member 11. Yes. Accordingly, when the vertical movement motor 21 rotates, the gear 19 and the gear 18a and the screw 18 that mesh with the gear 19 rotate. At this time, the screw 18 moves forward and backward, the swinging member 16 swings around the shaft 15, and the balls 17 and 17 move the protruding member 12c up and down. At this time, the holder shaft (the shaft of the holder mounting member 12 and the sample holder H) is tilted up and down around the spherical center O.
A holder mounting member Z-axis direction position adjusting device (14-21) for adjusting the position of the outer end portion of the holder mounting member 12 in the Z-axis direction is configured by the elements indicated by the reference numerals 14-21. The holder mounting member 12 can adjust the rotational position in the vertical plane (XZ plane) around the center O of the spherical bearing 3 by the holder mounting member Z-axis direction position adjusting device (14-21).
[0022]
In FIG. 2, the outer end portion of the holder mounting member 12 has one side surface (right side surface) in the Y-axis (left-right axis) direction pressed to the left by the Y-axis direction pressing member 23 supported by the rotating member 11. The tip of the screw 24 (Y-axis direction position adjusting member) supported by the rotating member 11 is in contact with the other side surface (left side surface). A gear 24a is formed integrally with the screw 24, and a gear 25 is engaged with the gear 24a. The gear 25 is fixed to the output shaft of a left / right movement motor (Y-axis direction position adjustment motor) 26 supported by the rotating member 11. Therefore, when the left / right motor 26 rotates, the screw 24 integrally formed with the gear 25 and the gear 24a meshing with the gear 25 rotates. At this time, the screw 24 moves back and forth, and the holder shaft (the shaft of the holder mounting member 12 and the sample holder H) Hx tilts left and right (Y-axis direction).
[0023]
A holder mounting member Y-axis direction position adjusting device (23-26) for adjusting the position of the outer end portion of the holder mounting member 12 in the Y-axis direction is configured by the elements indicated by the reference numerals 23-26. The holder mounting member 12 can adjust the rotational position in the XY plane around the center O of the spherical bearing 3 by the holder mounting member Y-axis direction position adjusting device (23 to 26).
[0024]
In FIG. 2, a cylindrical case 30 is accommodated in the holder positioning member mounting hole 4. The cylindrical case 30 accommodates a holder X-axis direction positioning member (holder movement preventing member) 32 that can rotate around a vertical pin 31. The holder X-axis positioning member 32 penetrates the lens barrel Ta in the Y-axis direction, and an engagement hole 32a is formed at the inner end of the holder X-axis positioning member 32 to engage the inner end of the sample holder H. . A bellows 33 is provided between the holder X-axis positioning member 32 and the inner surface of the cylindrical case 30 for vacuum sealing.
Since the sample holder H receives a force that moves inwardly (in the X-axis direction) due to a pressure difference acting on the inner end portion and the outer end portion of the sample holder H, the sample holder H engaged with the engagement hole 32a The inner end portion presses the inner end portion of the holder X-axis direction positioning member 32 in the X direction. In this case, the outer end portion of the holder X-axis direction positioning member 32 that can rotate around the pin 31 tends to move in the −X direction.
[0025]
Since the tip of the screw 34 (X-axis direction position adjusting member) supported by the outer end portion of the cylindrical case 30 is in contact with the -X side surface of the outer end portion of the holder X-axis direction positioning member 32, The rotation position around the pin 31 of the holder X-axis positioning member 32 is determined by the advance / retreat position of the screw 34.
A gear 34 a is formed integrally with the screw 34, and the gear 34 a meshes with the gear 35. The gear 35 is fixed to the output shaft of a front / rear moving motor (X-axis direction position adjusting motor) 36 supported by the cylindrical case 30. Therefore, when the forward / backward movement motor 36 rotates, the gear 35 and the screw 34 integrated with the gear 34a meshing with the gear 35 rotate. At this time, the screw 34 moves back and forth in the front-rear direction (in the X-axis direction), and the inner end portion of the holder X-axis direction positioning member 32 rotates back and forth around the pin 31 (in the X-axis direction).
The inner end portion of the holder X-axis direction positioning member 32 moves back and forth (in the X-axis direction) by the forward and backward movement of the screw 34. At this time, the sample holder H engaged with the engagement hole 32a moves back and forth (X-axis direction).
The position of the sample holder H in the X-axis direction (the position in the axial direction of the holder) can be adjusted by the members indicated by the reference numerals 31 to 36.
[0026]
The tip of the screw 34 is in contact with the piezo element 34 b, and the piezo element 34 b is fixedly supported by the holder X-axis direction positioning member 32. Electrodes (not shown) are formed at both ends of the piezo element 34b in the axial direction of the screw 34. By applying a voltage to the electrode (not shown), the piezo element 34b expands and contracts in the axial direction. By the expansion and contraction of the piezo element 34b, the position of the engagement hole 32a at the inner end of the holder X-axis direction positioning member 32 can be adjusted in the holder axis direction (Y-axis direction). Therefore, when the sample holder H vibrates in the holder axial direction along with the change in atmospheric pressure acting on the outer end of the sample holder H, the inner end portion of the sample holder H is expanded and contracted by expanding and contracting the piezoelectric element 34b. Therefore, it is possible to prevent the position variation of the sample held on the surface.
[0027]
(Description of Control Unit of Embodiment 1)
In FIG. 1, a controller C composed of a personal computer is disposed in the vicinity of the lens barrel Ga. The controller C stores an I / O (input / output interface) that adjusts the level of input / output signals for the connected device, a control program for the image forming apparatus, a ROM (read only memory), and a program stored in the ROM. CPU (Central Processing Unit) that executes processing, RAM (Random Access Memory) that temporarily stores part of the program and data during execution of the processing, storage devices such as hard disks, and other clock oscillators ing.
[0028]
FIG. 5 is a block diagram of a control unit of a transmission electron microscope as the first embodiment of the microscopic work apparatus of the present invention.
In FIG. 5, the controller C is provided with a power switch 41, and signal output elements 42 to 44 (described later) for outputting signals to the controller C and control elements (described later) controlled by the controller C are connected. Has been.
(Signal output element)
Signal output elements that output signals to the controller C include a barometer 42, a keyboard 43, a mouse 44, and the like.
[0029]
(Control element)
Control elements controlled by the controller C include a display circuit D1 for driving the display 46, an electron gun driving power source D1 for driving the electron gun E, an electron lens driving power source D2 for driving the electron lens R, and a deflection coil L. In addition to the deflection coil driving circuit D4 for driving and the imaging device driving circuit D5 for driving the imaging device K, there are the following elements D6 to D9.
D6: X-axis direction position adjustment motor drive circuit
The X-axis direction position adjustment motor drive circuit D6 drives a forward / backward movement motor (X-axis direction position adjustment motor) 36 (see FIG. 2).
D7: Y-axis direction position adjustment motor drive circuit
The Y-axis direction position adjustment motor drive circuit D7 drives a left / right movement motor (Y-axis direction position adjustment motor) 26 (see FIG. 2).
D8: Z-axis direction position adjustment motor drive circuit
The Z-axis direction position adjustment motor drive circuit D8 drives a vertical movement motor (Z-axis direction position adjustment motor) 21 (see FIG. 1).
D9: Piezo element drive circuit
The piezo element drive circuit D9 drives the piezo element 34b (see FIG. 2) with which the tip of the screw 34 abuts.
[0030]
(Function of the controller C)
The controller C has a function (control means) for executing a process according to an output signal from each signal output element and outputting a control signal to each control element. The function (control means) of the controller C will be described next.
C1: Display control means
The display control means C1 is a program stored in the ROM or hard disk of the controller C after the power switch 41 of the controller C is turned on, and an output signal from a signal output element such as the barometer 42, keyboard 43, mouse 44, etc. In response to this, image information is displayed on the display 46.
C2: Electron gun control means
The electron gun control means C2 controls the operation of the electron gun driving power supply circuit D2.
C3: Electronic lens control means
The electronic lens controller C3 controls the operation of the electronic lens driving power supply circuit D3.
C4: deflection coil control means
The deflection coil controller C4 controls the operation of the deflection coil drive circuit D4.
C5: Imaging device control means
The imaging device control means C5 controls the operation of the imaging device drive circuit D5.
[0031]
C6: X-axis direction position control means
The X-axis direction position control means C6 controls the operation of the X-axis direction position adjustment motor drive circuit D6 to drive the forward / backward movement motor (X-axis direction position adjustment motor) 36 (see FIG. 2). The position of the holder H in the X axis direction (position in the holder axis direction) is adjusted.
C7: Y-axis direction position control means
The Y-axis direction position control means C7 controls the operation of the Y-axis direction position adjustment motor drive circuit D7 to drive the left / right movement motor (Y-axis direction position adjustment motor) 26 (see FIG. 2). The position in the left-right direction (position in the Y-axis direction) of the inner end portion (sample holding portion) of H is adjusted.
C8: Z-axis direction position control means
The Z-axis direction position control means C8 controls the operation of the Z-axis direction position adjustment motor drive circuit D8 to drive the vertical movement motor (Z-axis direction position adjustment motor) 21 (see FIG. 1). The position in the vertical direction (position in the Z-axis direction) of the inner end (sample holder) is adjusted.
C9: X-axis direction position variation preventing piezo drive control means
The piezo drive control means C9 for preventing X-axis direction position fluctuation controls the operation of the piezo element drive circuit D9 to drive the piezo element 34b (see FIG. 2) at the tip of the screw 34, and the tip of the sample holder H. The position of the sample in the X-axis direction is adjusted. And the position fluctuation | variation of the X-axis direction of the front-end | tip part of the sample holder H by the vibration of the sample holder H by atmospheric pressure fluctuation is prevented.
[0032]
ME: Piezo drive data storage means for preventing position fluctuation in the X-axis direction
The amount of displacement of the piezo element 34b changes according to its driving voltage. Therefore, by driving the piezo element 34b so as to cancel the sample position fluctuation amount generated according to the atmospheric pressure fluctuation amount, the sample position fluctuation can be prevented.
Since the amount of variation in the position of the sample relative to the amount of variation in atmospheric pressure varies depending on the type of holder H, the shape and size of the piezo element 34b, etc., in the first embodiment, the variation in atmospheric pressure is performed for different sample holders H1 to HN. The amount and the driving voltage of the piezo element 34b for canceling the sample position variation corresponding to the atmospheric pressure variation are obtained in advance by experiments. Then, the measured value of the barometer 42 and the driving voltage corresponding to the measured value are stored in the X-axis direction position variation preventing piezo drive data storage means ME.
Therefore, the piezo drive data storage means ME for preventing X-axis position fluctuations is used to prevent piezos for preventing X-axis position fluctuations with respect to a plurality of holders (normal sample holder, sample heating holder, sample cooling holder, etc.) H1 to HN. There are holders H1 to HN data storage means ME1 to MEN for storing drive data, respectively. In the description of the present specification, “holder H” means any of the plurality of holders H1 to HN. The data stored in the holders H1 to HN data storage means ME1 to MEN will be described later with reference to FIG.
C10: Holder type setting means
Since the position variation state of the inner end of the holder at the time of atmospheric pressure variation differs for each of the holders H1 to HN, in order to prevent the positional variation, it is necessary to vary the method for controlling the driving voltage of the piezo element 34b. is there. Therefore, the holder type setting means C10 has a function of setting the type of the sample holder H (H = H1 to HN) attached to the goniometer GM.
[0033]
FIG. 6 is an explanatory diagram of piezo drive data stored in the X-axis direction position variation preventing piezo drive data storage means ME.
In FIG. 6, the piezo drive data for each holder has an atmospheric pressure detection value Pn and a piezo drive voltage Vn set corresponding to the atmospheric pressure detection value Pn when n is a positive integer. . Pn and Vn are piezo drives that prevent fluctuations in the position of the inner end of the holder H when the pressure is Pn with the sample holder H (representing any of H = H1 to HN) attached to the goniometer GM. The voltage Vn is a value obtained in advance by experiments. The value of the atmospheric pressure detection value Pn is set at intervals of, for example, (1/1000) atmospheric pressure, and the setting value of the piezo drive voltage Vn is stored for each atmospheric pressure detection value Pn at (1/1000) atmospheric pressure intervals. Is done.
The data Pn and Vn are stored for all of the plurality of sample holders H1 to HN, respectively.
[0034]
(Operation of Embodiment 1)
In the transmission electron microscope as the first embodiment of the microscopic working apparatus of the present invention having the above-described configuration, the sample holder H mounted on the goniometer GM has the inside of the lens barrel Ta by the atmospheric pressure acting on the outer end thereof. Is pressed in the direction (X direction). Since the inner end portion of the sample holder H is engaged with the engagement hole 32a of the inner end portion of the holder X-axis direction positioning member 32, the position of the sample holder H in the X-axis direction is the holder X-axis direction. The positioning member 32 is positioned and held.
When the pressing force acting on the sample holder H changes due to the change in atmospheric pressure, the holder X-axis direction positioning member 32 is deflected. Due to this change in bending, the position of the sample held at the inner end of the sample holder H is changed. As a result, the movement of the electron microscope image occurs, the microscope image is blurred and the resolution is lowered. The amount of variation in the position of the sample is generated according to the amount of variation in atmospheric pressure.
However, in the first embodiment, the X-axis direction position variation preventing piezo drive control means C9 uses the piezo drive data stored corresponding to the sample holder H mounted on the holder mounting member 12 as X-axis. By reading from the direction position fluctuation preventing piezo drive data storage means ME and driving the piezo element 34b, the position fluctuation amount of the sample generated according to the atmospheric pressure fluctuation amount can be canceled. The piezo drive control means C9 for changing the position in the X-axis direction corrects the piezo drive data read from the storage means ME so that a drive voltage that linearly changes to Vn is applied to the piezo element 34b. The element drive circuit D9 is controlled.
[0035]
(Explanation of the flowchart of the first embodiment)
FIG. 7 is a flowchart of a holder type setting process for setting what kind of holder is the sample holder mounted on the holder mounting member of the transmission electron microscope as the first embodiment of the microscope working apparatus having the above-described configuration. is there.
The processing of each ST (step) in the flowchart of FIG. 7 is performed according to a program stored in the ROM of the controller C. The flowchart of the holder type setting process shown in FIG. 7 starts when the holder setting process is selected on the menu screen of the main routine (not shown) of the control program.
In ST1 of FIG. 7, a holder setting screen is displayed.
In ST2, it is determined whether or not the holder setting process has been completed. This determination is made based on whether or not the setting process end icon displayed on the holder setting screen is selected. If yes (Y), the process proceeds to ST5, and, if no (N), the process proceeds to ST3.
[0036]
In ST3, it is determined whether or not setting data (data specifying the holders H1 to HN) has been input (input from the keyboard 43 or the mouse 44). If no (N), the process returns to ST1, and if yes (Y), the process proceeds to ST4.
In ST4, the input value is stored in a display memory (not shown), and the input value is additionally displayed on the display screen. Next, the process returns to ST1.
In ST5, data specifying any of the set sample holders H1 to HN is stored in the RAM. Next, the holder type setting process is terminated and the process returns to the main routine (not shown).
[0037]
FIG. 8 is a flowchart of a sample position fluctuation preventing process at the time of atmospheric pressure fluctuation of the transmission electron microscope as the first embodiment of the microscope working apparatus having the above-described configuration.
The processing of each ST (step) in the flowchart of FIG. 8 is performed according to a program stored in the ROM of the controller C. Further, this process is executed in a multitasking manner in parallel with other various processes of the transmission electron microscope according to the first embodiment (for example, a display process of necessary display information on the display 46, an imaging process, etc.).
The flowchart of the sample position variation preventing process shown in FIG. 8 starts when the power switch 41 of the controller C is turned on.
In ST11 of FIG. 8, it is determined whether or not an electron microscope image is being picked up. If no (N), ST11 is repeatedly executed, and if yes (Y), the process proceeds to ST12.
[0038]
In ST12, the barometric pressure detection value Pn output from the barometer is read into the RAM.
Next, in ST13, the piezo drive voltage Vn corresponding to the set atmospheric pressure detection value Pn of the sample holder H is determined from the data stored in the X-axis direction position fluctuation preventing piezo drive data storage means ME.
In ST14, a piezo drive voltage Vn is applied to the piezo element 34b to prevent position fluctuation of the inner end of the sample holder H due to atmospheric pressure fluctuation (cancel the position fluctuation of the sample due to atmospheric pressure fluctuation). Next, the process returns to ST11.
[0039]
(Modification of Embodiment 1)
In the microscopic working apparatus of the first embodiment, the position variation of the microscopic work member Ha is driven by driving the piezo element 34b for preventing the position fluctuation in the X-axis direction according to the detection value of the barometer 42 (reference numeral 42 in FIG. 5). However, instead of the barometer 42, it is possible to use an X-axis direction position variation sensor 42 '(see a two-dot chain line in FIG. 5) fixed to the sample holder H. An accelerometer can be used as the X-axis direction position variation sensor 42 '. In this case, with the sample holder H (representing any one of H = H1 to HN) attached to the goniometer GM, the inner end of the sample holder H is compared with the detection value of the X-axis direction position variation sensor 42 '. A piezo drive voltage that prevents position fluctuation is obtained in advance by experiments. The value obtained in the experiment is stored in the X-axis direction position fluctuation preventing piezo drive data storage means ME.
Then, the sample is driven by driving the piezo element 34b according to the detection value of the X-axis direction position variation sensor 42 'and the data stored in the X-axis direction position variation prevention piezo drive data storage means ME. Positional fluctuation of the microscopic work member Ha at the inner end of the holder H can be prevented.
[0040]
(Embodiment 2)
FIG. 9 is a plan sectional view of a principal part of a transmission electron microscope as a second embodiment of the microscopic work apparatus of the present invention, and corresponds to FIG. 2 of the first embodiment.
In the description of the second embodiment shown in FIG. 9, the same reference numerals are given to the components corresponding to the components of the first embodiment, and the detailed description thereof is omitted. The second embodiment is different from the first embodiment in the following points, but is configured in the same manner as the first embodiment in other points.
In the first embodiment, only the piezo element 34b for preventing position variation in the X-axis direction is provided and the piezo element for position variation in the Y-axis direction is not provided. However, in the second embodiment shown in FIG. By providing a Y-axis direction position changing piezo element 24b on the outer peripheral surface of the holder mounting member 12 with which the tip of the direction position adjusting screw (Y-axis direction position adjusting member) abuts, the position change in the Y-axis direction is prevented. Is possible.
[0041]
FIG. 10 is a block diagram of a control unit of a transmission electron microscope as the second embodiment of the microscope working apparatus according to the present invention, and corresponds to FIG. 5 of the first embodiment.
In FIG. 10, a Y-axis direction position fluctuation preventing piezo drive circuit D9 ′ is connected to the controller C of the second embodiment.
The controller C of the second embodiment has the following functions (control means) in addition to the functions of the first embodiment.
C9 ': Piezo drive control means for preventing position fluctuation in the Y-axis direction
The Y-axis direction position variation preventing piezo drive control means C9 'controls the operation of the piezo element drive circuit D9' to drive the piezo element 24b (see FIG. 9) with which the tip end of the screw 24 abuts. The position of the sample at the tip of the holder H in the Y-axis direction is adjusted. And the position fluctuation | variation of the front-end | tip part of the sample holder H by the vibration of the sample holder H by atmospheric pressure fluctuation is prevented.
[0042]
ME ′: Piezo drive data storage means for preventing position fluctuation in the Y-axis direction
The amount of displacement of the piezo element 24b changes according to its driving voltage. Therefore, by driving the piezo element 24b so as to cancel the sample position fluctuation amount generated according to the atmospheric pressure fluctuation amount, the sample position fluctuation can be prevented.
Since the sample position fluctuation amount with respect to the atmospheric pressure fluctuation amount varies depending on the sample holders H1 to HN, the second embodiment corresponds to the atmospheric pressure fluctuation amount and the atmospheric pressure fluctuation amount for different sample holders H1 to HN. The driving voltage of the piezo element 24b that cancels the amount of variation in the position of the sample in the Y-axis direction is obtained in advance by experiments. Then, the measured value of the barometer 42 and the driving voltage corresponding thereto are stored in the Y-axis direction position variation preventing piezo drive data storage means ME ′.
Therefore, the Y-axis direction position variation preventing piezo drive data storage means ME ′ is for preventing the Y-axis direction position variation with respect to a plurality of holders (ordinary sample holder, sample heating holder, sample cooling holder, etc.) H1 to HN. There are holders H1 to HN data storage means ME1 'to MEN' for storing piezo drive data, respectively.
[0043]
The microscopic working apparatus of the second embodiment having the above-described configuration moves the piezo element 24b in accordance with the atmospheric pressure fluctuation, thereby changing the position of the inner end of the sample holder H in the Y-axis direction during the atmospheric pressure fluctuation. Can be prevented.
[0044]
(Embodiment 3)
FIG. 11 is a fragmentary plan sectional view of a transmission electron microscope as a third embodiment of the microscope working apparatus of the present invention, and corresponds to FIG. 2 of the first embodiment.
12 is a longitudinal sectional view of a main part of the transmission electron microscope as the third embodiment, and is a sectional view taken along line XII-XII in FIG.
In the description of the third embodiment shown in FIGS. 11 and 12, the same reference numerals are given to the components corresponding to the components of the first embodiment, and the detailed description thereof is omitted. The third embodiment is different from the first embodiment in the following points, but is configured similarly to the first embodiment in other points.
In the first embodiment, the piezo element 34b for preventing X-axis position fluctuation is provided at the tip of the screw 34 that adjusts the rotational position of the holder X-axis positioning member 32. In the third embodiment, however, Those members are omitted.
[0045]
11 and 12, a ring-shaped flange 12 d is provided at the rear end (−X end) of the holder mounting member 12. A thick ring-shaped elastic member 56 and a thick ring-shaped metal 57 are sequentially bonded to the rear surface of the flange 12d. A male screw is formed on the outer peripheral surface of the ring-shaped metal 57, and a female screw of a cap-shaped interval adjusting member 58 is screwed into the male screw. When the interval adjusting member 58 is rotated, the position of the interval adjusting member 58 can be adjusted in the X-axis direction.
A ring-shaped X-axis direction position variation preventing piezo element 59 is supported on the outer end surface of the distance adjusting member 58. The X-axis direction position variation preventing piezo element 59 is configured to be extendable and contractible in the X-axis direction.
The sample holder H penetrating the holder mounting member 12 has a holder tube Ha and a large-diameter portion Hb connected to the rear end of the holder tube Ha, and a hermetic seal Hc is formed inside the holder tube Ha. Is provided. The lead wire L penetrates the large-diameter portion Hb from the outside, is introduced into the holder cylinder Ha, and is connected to a terminal (not shown) of the hermetic seal Hc.
[0046]
A sample holder 60 is connected to the inner end of the holder tube Ha. The sample holder 60 is configured to be heatable by a voltage applied from a lead wire connected to the terminal of the hermetic seal Hc. The sample holder H is constituted by elements indicated by the symbols Ha to Hc and 60.
[0047]
In a state where the sample holder H is mounted on the holder mounting member 12, the holder tube Ha penetrates the holder mounting hole 12a in an airtight manner. The sample holder H is a piezoelectric element for preventing position fluctuation in the X-axis direction in which the front end surface of the large-diameter portion Hb is supported on the rear surface of the spacing adjusting member (holder movement preventing member) 58 due to the atmospheric pressure acting on the outer end. 59 Stops while being pressed by the rear end surface (holder engaging portion) 59a, and is positioned in the X-axis direction. Therefore, in this embodiment, the X-axis direction position variation preventing piezo element 59 is configured as a holder movement preventing member. By rotating the distance adjusting member 58 and adjusting the position of the distance adjusting member 58 in the X-axis direction, the sample holder is pressed against the rear end face (holder engaging portion) 59a of the X-axis direction position variation preventing piezo element 59. The position of H in the X-axis direction can be adjusted.
[0048]
The microscopic work apparatus according to the third embodiment having the above-described configuration moves the piezo element 59 in the X-axis direction in accordance with the atmospheric pressure fluctuation, thereby extending the X-axis direction of the inner end of the sample holder H during the atmospheric pressure fluctuation. Position fluctuations can be prevented.
[0049]
(Example of change)
As mentioned above, although the Example of this invention was explained in full detail, this invention is not limited to the said Example, A various change is performed within the range of the summary of this invention described in the claim. It is possible. Modified embodiments of the present invention are illustrated below.
(H01) In the present invention, a piezo element for preventing position fluctuation in the Z-axis direction can be provided.
(H02) The present invention is applicable to an electron microscope other than a transmission electron microscope and a microscopic work apparatus such as an apparatus for performing microscopic work.
[0050]
【The invention's effect】
The above-described microscopic work apparatus of the present invention can achieve the following effect (E01).
(E01) Drift (position variation) of the microscopic work member (sample holding member, probe holding member, beam stop aperture holding member, etc.) due to ambient pressure fluctuations can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view showing only a main part of a transmission electron microscope as a first embodiment of a microscopic working apparatus of the present invention in a sectional view.
FIG. 2 is an enlarged plan sectional view of an essential part of the transmission electron microscope according to the first embodiment, and is a sectional view taken along line II-II in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG.
4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 2. FIG.
FIG. 5 is a block diagram of a control unit of a transmission electron microscope as the first embodiment of the microscopic work apparatus of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram of piezo drive data stored in the X-axis direction position variation preventing piezo drive data storage means ME.
FIG. 7 is a holder type setting for setting what kind of holder is a sample holder mounted on a holder mounting member of a transmission electron microscope as a first embodiment of a microscope working apparatus having the above-described configuration; It is a flowchart of a process.
FIG. 8 is a flowchart of a sample position variation preventing process at the time of atmospheric pressure variation of a transmission electron microscope as the first embodiment of the microscope working apparatus having the above-described configuration.
FIG. 9 is a plan sectional view of a principal part of a transmission electron microscope as a second embodiment of the microscopic work apparatus of the present invention, and corresponds to FIG. 2 of the first embodiment.
FIG. 10 is a block diagram of a control unit of a transmission electron microscope as a second embodiment of the microscopic work apparatus of the present invention, and corresponds to FIG. 5 of the first embodiment.
FIG. 11 is a plan sectional view of a principal part of a transmission electron microscope as a third embodiment of the microscopic work apparatus of the present invention, and corresponds to FIG. 2 of the first embodiment.
12 is a longitudinal sectional view of an essential part of a transmission electron microscope as the third embodiment, and is a sectional view taken along line XII-XII in FIG. 11. FIG.
[Explanation of symbols]
C9; C9 '... Piezo drive control means, D9; D9' ... Piezo element drive circuit, Ha ... Microscopic work member, H ... Holder, ME; ME '... Piezo drive data storage means, Pn ... Piezo drive data, Vn ... Piezo. Driving voltage, Ta ... outer wall,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Holder mounting member, 12a ... Holder mounting hole, 32; 59 ... Holder movement prevention member, 32a; 59a ... Holder engaging part, 34; 24; 59 ... Position adjusting member, 34b; 24b; 59 ... Piezo element, 42 ... Barometer, 42 '... Position change sensor,

Claims

A transmission electron microscope comprising the following constituent elements (A01) to (A07):
(A01) A holder mounting member having a holder mounting hole in which a holder for holding a microscopic work member is slidably and airtightly penetrated in an inner end portion, and forms a vacuum chamber for performing microscopic work The holder mounting member penetrating the outer wall for formation and airtightly connected to the outer wall;
(A02) a holder movement preventing member for preventing movement of the sample holder which attempts to move inward in the axial direction of the holder mounting hole by atmospheric pressure acting on the outer end portion of the holder penetrating the holder mounting member;
(A03) It has a piezo element that deforms according to the applied voltage and changes the position of the inner end of the holder at the time of deformation, and adjusts the position of the microscopic work member at the inner end of the holder by the deformation of the piezo element. Position adjustment member,
(A04) a barometer for detecting atmospheric pressure acting on the outer end of the holder;
(A05) A piezo element drive circuit for driving the piezo element so as to prevent a position change of the microscopic work member at the inner end of the holder that occurs in accordance with a change in a detected value of the barometer,
(A06) Piezo drive data storage means for storing piezo drive data preset according to the detected value of the barometer,
(A07) Piezo drive control means for applying a piezo drive voltage determined based on piezo drive data set in accordance with the detected value of the barometer to the piezo element drive circuit to prevent positional fluctuation of the microscopic work member. .

The transmission electron microscope according to claim 1, further comprising the following constituent element (A08):
(A08) The microscopic working member provided on the outer end side of the holder mounting member, which is deformed according to an applied voltage and prevents deformation of the holder tip portion in the axial direction due to variation of the atmospheric pressure due to the deformation. The position adjusting member having the piezo element that prevents the position fluctuation of the position adjusting member.

The transmission electron microscope according to claim 1, comprising the following constituent elements (A02 ') and (A03'):
(A02 ′) The holder mounting hole moves inward in the axial direction due to a pressure difference between the pressure of the vacuum chamber acting on the inner end portion of the holder penetrating the holder mounting member and the atmospheric pressure acting on the outer end portion. The holder movement preventing member having a holder engaging portion that engages with the holder to be prevented and prevents the movement of the holder;
(A03 ′) The piezoelectric element includes the piezoelectric element that is deformed according to an applied voltage and changes the axial position of the microscopic work member at the time of deformation, and the axial position of the microscopic work member is deformed by the deformation of the piezoelectric element. Adjusting the position adjusting member.

The transmission electron microscope according to claim 3, comprising the following constituent elements (A09):
(A09) The position adjustment that includes the piezo element that is deformed according to an applied voltage and changes the position of the holder engaging portion at the time of deformation, and that adjusts the axial position of the holder by the deformation of the piezo element. Element.