JP6118169B2 - 荷電粒子線装置 - Google Patents

Description

本発明は、荷電粒子線装置に関し、特に、カバーの振動が画質性能に影響する荷電粒子線装置に関する。

走査電子顕微鏡、透過電子顕微鏡、イオン顕微鏡、半導体検査装置等の荷電粒子線装置では、高真空環境下で発生させた荷電粒子線を試料に照射し、試料で反射した電子、試料を透過した電子、試料から放出された二次電子などを検出することによって試料の観察画像を取得する。

走査型電子顕微鏡では、多軸ステージに試料を搭載し、ステージを駆動することによって試料の観察位置を移動する。試料の観察はステージを停止させた状態で行う。現在、走査型電子顕微鏡の倍率は１００万倍、分解能は１ｎｍ以下である。

走査型電子顕微鏡の分解能を阻害する要因の一つとして振動がある。装置内部には除振機構があり、床振動は減衰されて試料室や電子光学鏡筒の構造体に伝達される。騒音は空気を媒体として、構造体に音圧として直接作用する。微振動や音圧が構造体に伝わると、荷電粒子線やステージ上の試料が振動する。さらに、設置環境の磁場が変動すると、試料に対して荷電粒子線の照射位置が変動する。結果として、試料に対して荷電粒子線の照射位置が変化し、パターンのエッジが振動して見えるなど、精彩な画像が得られなくなる。このような現象を像障害という。

特許文献１には、装置本体を二重カバーで囲むことによって騒音を電子光学系とステージに伝えない構成が開示されている。また、特許文献２には、装置カバーの内面に防塵繊維で包囲された吸音材もしくは制振材を取り付ける構成が開示されている。また、特許文献３では、装置カバーの内部に吸音体を配置する構成が開示されている。

特開平８−３２９８７４号公報 特開２００６−７９８７０号公報 特開２０１２−１０４２９８号公報

本願発明者が、荷電粒子線装置の分解能を阻害する要因について、鋭意検討した結果、次の知見を得るに至った。

荷電粒子線光学鏡筒には外部磁場をシールドする光学鏡筒カバーが実装されている。また、モータの可動部については、オペレータが触れないように安全カバーが取り付けられている。しかも、帯電防止などの観点から、カバーなどは電子光学鏡筒あるいは試料室に直接固定されているのが研究者・設計者における技術常識である。

しかしながら、本願の発明者が音波試験などを実施した結果、カバー（例えば、電子銃カバー、モータカバーなど）を電子光学鏡筒あるいは試料室に直接固定する従来の構成では、特定周波数帯域で、カバー内部の騒音を低減することは可能であるものの、装置上における複数のカバーの取付箇所では、外部からの音圧を制御できないことを見出した。

つまり、騒音の周波数と光学鏡筒カバーの固有値が一致する場合には、カバーが振動し、カバーが固定されている荷電粒子線光学鏡筒が振動する。また、騒音によってモータカバーが固有振動する場合、振動がモータまたは試料室に伝わり、ステージと試料が振動する。すると、試料に対して荷電粒子線の照射位置が変化するので、像障害となる。

装置全体をカバーで覆うことにより、カバー内部の平均音圧を低下させることは可能であるが、カバーの取付箇所で、光学鏡筒カバーあるいはモータカバーの固有振動数、つまり、特定の周波数で音圧を低下させることは困難である。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、騒音に励起されるカバーの固有振動を抑制する技術を提供する。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例として、荷電粒子線を収束する電子光学系と前記荷電粒子線を偏向する偏向器とを備える荷電粒子線光学鏡筒と、試料を真空状態に保持する試料室と、前記試料を搭載するステージと、を少なくとも含む荷電粒子線装置であって、磁気シールドカバーが制振シートを介して前記荷電粒子線光学鏡筒または前記試料室に取付けられている、荷電粒子線装置が提供される。

また、他の例としては、荷電粒子線を収束する電子光学系と前記荷電粒子線を偏向する偏向器とを備える荷電粒子線光学鏡筒と、試料を真空状態に保持する試料室と、前記試料を搭載するステージと、前記試料を移動させるための少なくとも１つのモータを有するステージベースと、を少なくとも含む荷電粒子線装置であって、モータカバーが、制振シートを介して前記ステージベースまたは前記試料室に取付けられている、荷電粒子線装置が提供される。

また、他の例としては、荷電粒子線を収束する電子光学系を備える荷電粒子線光学鏡筒と、試料を保持する試料ホルダと、前記試料ホルダを搭載するステージと、前記試料を透過した透過荷電粒子線を検出する検出器と、を少なくとも含む荷電粒子線装置であって、ホルダカバーが、制振シートを介して前記ステージまたは前記荷電粒子線光学鏡筒に取付けられている、荷電粒子線装置が提供される。

本発明によれば、カバーの固有振動を抑制した高分解能の荷電粒子線装置を提供することができる。

本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、上記した以外の、課題、構成および効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

第１実施例における走査電子顕微鏡の構造を示す図である。 下部磁気シールドカバーの構成を示す図である。 下部磁気シールドカバーを取付けた状態を示す図である。 上部磁気シールドカバーの構成を示す図である。 上部及び下部磁気シールドカバーを取付けた状態を示す図である。 磁気シールドカバーの変形の様子を示した説明図である。 せん断歪γと変位Ｘ、せん断応力τとせん断力Ｆとの関係を示した説明図である。 制振シートの吸収エネルギーを示した説明図である。 損失係数ηの角速度依存性を示した説明図である。 第２実施例における走査電子顕微鏡の構造を示す図である。 Ｘ軸モータカバーとＺ軸モータカバーの構成を示す図である。 第３実施例における走査電子顕微鏡の構造を示す図である。 上部及び下部磁気シールドカバー、並びに、モータカバーを取付けた状態を示す図である。 透過電子顕微鏡の構造を示す図である。 第４実施例における透過電子顕微鏡の構造を示す図である。 ステージカバーの構成を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説明する。なお、添付図面は本発明の原理に則った具体的な実施例を示しているが、これらは本発明の理解のためのものであり、決して本発明を限定的に解釈するために用いられるものではない。

荷電粒子線装置は、電子や陽イオンなどの電荷をもつ粒子（荷電粒子）を電界で加速し、試料に照射する装置である。荷電粒子線装置は、試料と荷電粒子との相互作用を利用して、試料の観察、分析、加工などを行う。荷電粒子線装置の例として、走査電子顕微鏡、透過電子顕微鏡、半導体計測装置（ＣＤ−ＳＥＭ）、半導体検査装置（レビューＳＥＭ）、イオン顕微鏡などが挙げられる。本発明は、これらの荷電粒子線装置に適用可能である。

［第１実施例］
以下では、荷電粒子線装置の一例として、走査電子顕微鏡の構造を説明する。図１は、第１実施例における走査電子顕微鏡の構造を示す。

走査電子顕微鏡は、電子線６を収束する電子光学系と電子線６を偏向する偏向器とを備える電子光学鏡筒２と、試料８を真空状態に保持する試料室１と、試料８を搭載するステージ１０と、を備える。試料室１の内部と電子光学鏡筒２の内部は、ターボ分子ポンプ３とイオンポンプ４Ａ、４Ｂ、４Ｃにより真空排気される。

電子光学鏡筒２の内部には、電子銃５が設けられている。電子光学鏡筒２の内部にある電子銃５から放出された電子線６は、対物レンズ７で収束されて、試料８に照射される。ここで、試料８上の観察したい領域を偏向器９で走査することにより、試料８から二次電子が発生し、二次電子を検出器（図示せず）によって検出することにより、試料８の観察画像が得られる。

試料室１には、ステージ１０が設けられており、試料８は、ステージ１０に搭載されている。また、試料室１には、Ｘ軸モータ１１と、Ｙ軸モータ（図示せず）と、Ｚ軸モータ１２と、θｘおよびθｚモータ（図示せず）を備えるステージベース２３が設けられている。ステージ１０は、Ｘ軸モータ１１と、Ｙ軸モータ（図示せず）と、Ｚ軸モータ１２と、θｘおよびθｚモータの回転により、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｚ方向に試料８を移動させることができる。

試料室１は、荷重板１３上に設置され、荷重板１３は、除振マウント１４を介して支持体２４上に支持されている。したがって、支持体２４から伝わる床振動は、除振マウント１４により減衰される。また、電子光学鏡筒２には、上下に分割された上部及び下部磁気シールドカバー１９Ａ，１９Ｂが取付けられている。したがって、外部磁場は、上部及び下部磁気シールドカバー１９Ａ，１９Ｂにより減衰される。

また、モータカバー２３Ａ，２３Ｂは、Ｘ軸モータ１１とＺ軸モータ１２を覆うように取付けられている。これにより、Ｘ軸モータ１１とＺ軸モータ１２の可動部は、モータカバー２３Ａ，２３Ｂによって保護されている。

図２は、下部磁気シールドカバー１９Ｂの構成を示す。下部磁気シールドカバー１９Ｂは、制振シート１８Ｂと、フランジ（金属プレート）１７Ｂとを備える。制振シート１８Ｂ及びフランジ１７Ｂは、下部磁気シールドカバー１９Ｂのフランジ部（１９Ｂ−１）と同じ輪形状で形成されている。カバーの材質には高透磁率材料のパーマロイが最適である。制振シート１８Ｂの材料は、絶縁性のニトリルゴムなどである。カバーの材質や制振シート１８Ｂの材質はこれに限定されない。

本実施例では、下部磁気シールドカバー１９Ｂと制振シート１８Ｂとフランジ１７Ｂとを接着して一体型とする。この状態で、フランジ１７Ｂを電子光学鏡筒２（あるいは、試料室１でもよい）にボルト（締結部材）２１Ｂで締結する。下部磁気シールドカバー１９Ｂが、制振シート１８Ｂを介して電子光学鏡筒２（あるいは試料室１）に取付けられているため、下部磁気シールドカバー１９Ｂの振動が、電子光学鏡筒２あるいは試料室１に伝達されるのを抑制することができる。

また、本実施例では、ボルト２１Ｂは、下部磁気シールドカバー１９Ｂ及び制振シート１８Ｂに接触しないように取付けられる。下部磁気シールドカバー１９Ｂ及び制振シート１８Ｂには、ボルト２１Ｂの取付位置に、ボルト２１Ｂと接触しない大きさで孔が形成されている。具体的には、制振シート１８Ｂの孔径と下部磁気シールドカバー１９Ｂの孔径は、ボルト２１Ｂのボルトヘッドの直径よりも大きく形成されている。これにより、ボルト２１Ｂが、制振シート１８Ｂ及び下部磁気シールドカバー１９Ｂには接触しないようにする。なお、この構成の理由については後述する。

次に、図２及び図３を用いて下部磁気シールドカバー１９Ｂの取付方法について説明する。まず、フランジ１７Ｂと制振シート１８Ｂと下部磁気シールドカバー１９Ｂを接着する。図２では、接着部分を「Ａ」で表記する。次に、接着されて一体となった下部磁気シールドカバー（１７Ｂ、１８Ｂ、１９Ｂ）を電子光学鏡筒２にかぶせ、フランジ１７Ｂを電子光学鏡筒２の下部にボルト２１Ｂで締結する。

帯電した人間が下部磁気シールドカバー１９Ｂに触れると、放電して装置に過大電流が流れるおそれがある。そこで、下部磁気シールドカバー１９Ｂを試料室１または電子光学鏡筒２にアース２０Ｂで接続する。

図４は、上部磁気シールドカバー１９Ａの構成を示す。上部磁気シールドカバー１９Ａは、制振シート１８Ａと、フランジ（金属プレート）１７Ａとを備える。制振シート１８Ａ及びフランジ１７Ａは、上部磁気シールドカバー１９Ａと電子光学鏡筒２とが接触する面（１９Ａ−１）に沿って輪形状で形成されている。カバーの材料や制振シートの材料については、下部磁気シールドカバー１９Ｂの場合と同様である。

また、ボルト２１Ａは、上部磁気シールドカバー１９Ａ及び制振シート１８Ａに接触しないように取付けられる。具体的には、制振シート１８Ａの孔径と上部磁気シールドカバー１９Ａの孔径は、ボルト２１Ａのボルトヘッドの直径よりも大きく形成されている。

次に、上部磁気シールドカバー１９Ａの取付方法について説明する。まず、フランジ１７Ａと制振シート１８Ａと上部磁気シールドカバー１９Ａを接着する。図４では、接着部分を「Ａ」で表記する。接着されて一体となった上部磁気シールドカバー（１７Ａ、１８Ａ、１９Ａ）を電子光学鏡筒２にかぶせ、フランジ１７Ａを電子光学鏡筒２の上部にボルト２１Ａで締結する。最後に、上部磁気シールドカバー１９Ａと電子光学鏡筒２とをアース２０Ａで接続する。

図５は、上部及び下部磁気シールドカバー１９Ａ，１９Ｂを取付けた状態を示す。上部及び下部磁気シールドカバー１９Ａ，１９Ｂは、それぞれ、制振シート１８Ａ，１８Ｂを介して電子光学鏡筒２に固定されている。また、上部及び下部磁気シールドカバー１９Ａ，１９Ｂは、それぞれ、電子光学鏡筒２にアース２０Ａ，２０Ｂで接続されているので、上部及び下部磁気シールドカバー１９Ａ，１９Ｂと電子光学鏡筒２は同電位である。

次に、例として、下部磁気シールドカバー１９Ｂの振動と、制振シート１８Ｂによる振動エネルギーの吸収メカニズムについて説明する。

図６は、下部磁気シールドカバー１９Ｂでの振動の様子を示した説明図である。図６のように下部磁気シールドカバー１９Ｂが、Ｘ方向に伸びて、Ｙ方向にへこむ振動モードについて考える。また、ここでは、下部磁気シールドカバー１９Ｂの１／４カット部分をモデルとして考える。

１／４カット部分における伸びた部分の振動エネルギーＥは以下のように算出される。なお、カバーの最大変位振幅をＸ_０、固有角振動数をω_ｎとする。変位 Ｘ＝Ｘ_０・ｓｉｎ（ω_ｎ・ｔ）とおくと、速度 Ｖ＝Ｘ_０・ω_ｎ・ｃｏｓ（ω_ｎ・ｔ）となる。したがって、カバーの振動エネルギーは、カバー質量Ｍと速度Ｖから次のように表される。
Ｅ＝１／２・Ｍ・Ｖ^２＝１／２・Ｍ・（ω_ｎ・Ｘ_０）^２ （１）

図７は、せん断歪γと変位Ｘ、せん断応力τとせん断力Ｆとの関係を示した説明図である。図７において、制振シートのせん断歪γを板厚Ｔと変位Ｘで表すと、γ＝Ｘ／Ｔとなる。したがって、最大せん断歪は、γ_ｍａｘ＝Ｘ_０／Ｔとなる。これにより、カバーの振動エネルギーＥの式（１）は、次のように表される。
Ｅ＝１／２・Ｍ・ω_ｎ ^２・γ_ｍａｘ ^２・Ｔ^２ （２）

次に、制振シート１８Ｂの吸収エネルギーＷについて述べる。制振シート１８Ｂの貯蔵弾性率をＧ’、損失係数をη、制振シート１８Ｂの面積をＳとする。制振シート１８Ｂが吸収できるエネルギーＷは、図８の楕円内部の面積になるので、次式のように表される。なお、損失係数ηは、図７のように周波数に依存するパラメータである。
Ｗ＝π・Ｘ_０・Ｙ_０＝π・Ｇ’・η・Ｓ・γ_ｍａｘ ^２・Ｔ （３）

ここで、制振シート１８Ｂによる振動エネルギーの吸収効率を、振動エネルギーＥ（式２）に対する吸収エネルギーＷ（式３）との比で定義する。
Ｗ／Ｅ＝（π・Ｇ’・η・Ｓ・γ_ｍａｘ ^２・Ｔ）／（１／２・Ｍ・ω_ｎ ^２・γ_ｍａｘ ^２・Ｔ^２）＝（２π・Ｇ’・η・Ｓ）／（Ｍ・ω_ｎ ^２・Ｔ） （４）

式（４）から、制振シート１８Ｂの貯蔵弾性率Ｇ’、損失係数η、面積Ｓが大きいほど、また、板厚Ｔが薄いほど吸収効率（Ｗ／Ｅ）が大きくなる。面積が大きいほど良いという観点から、例えば、制振シート１８Ｂは、下部磁気シールドカバー１９Ｂとフランジ１７Ａとで挟まれる部分の全面にわたる形状が好ましい。質量Ｍと固有角振動数ω_ｎは、カバー自体の形状や材質で決まる数値であり、吸収効率は、せん断歪γ_ｍａｘの大きさに依存しないことがわかる。磁気シールドカバー１９Ｂを制振シート１８Ｂを介して取付けることにより外部からの振動を抑制することが可能であるが、より吸収効率を高めるために、制振シートは、振動エネルギーＥに対する吸収エネルギーＷとの比が所定の値以上となるように選択してもよい。

また、図９は、複数の粘弾性材料Ａ，Ｂ，Ｃに関する角速度と損失係数との関係を示した図である。図９に示すように、損失係数ηは、材料及び角速度に依存する。したがって、制振シートの材料は、カバーの固有振動数を考慮して選択するのが好ましい。

以下の条件で、Ｗ／Ｅを計算する。
カバー（１ｋｇ）の１／４の質量 Ｍ＝１／４＝０．２５（ｋｇ）
カバーの固有角振動数（固有値を３００Ｈｚとした場合） ω_ｎ＝２π・３００（Ｈｚ）＝１８８５（ｒａｄ／ｓ）
貯蔵弾性率 Ｇ’＝４５０（ｋＰａ）
損失係数 η＝１．０
制振シートの外径を３２０ｍｍ、内径を３００ｍｍとした場合の制振シートの１／４の貼付面積 Ｓ＝π／４・（０．３２^２−０．３０^２）／４＝０．００２５（ｍ^２）
制振シートの板厚 Ｔ＝０．０００５（ｍ）
この条件では、Ｗ／Ｅ＝１６（倍）となり、十分な制振効果が得られる。なお、Ｗ／Ｅ＝１６（倍）は一例であり、当然ながら、これより小さい値でも制振効果を得ることができる。

以上の計算などからも分かるように、本実施例において、ボルト２１Ａ，２１Ｂのボルトヘッドが制振シート１８Ａ，１８Ｂ及び磁気シールドカバー１９Ａ，１９Ｂに接触しないような構造にしている理由は、磁気シールドカバー１９Ａ，１９Ｂの振動を、効率良く制振シート１８Ａ，１８Ｂのせん断歪みにさせ、より効果的に制振効果を得るためである。

なお、図１に示すように、上部磁気シールドカバー１９Ａの円筒面の一部は、イオンポンプ４Ａ、４Ｂ、４Ｃの配管を避けて取り付けられるように配管部分を切欠いた構造であっても良い。電子光学鏡筒２内部の真空度向上のために、電子銃５やイオンポンプ４Ａ、４Ｂ、４Ｃは６ヶ月に１回２５０℃のベーキングをする必要があり、ベーキング時は上部磁気シールドカバー１９Ａと制振シート１８Ａとフランジ１７Ａを取り外す。

本実施例によれば、上部及び下部磁気シールドカバー１９Ａ，１９Ｂの固有振動を抑制した高分解能の電子顕微鏡を提供することが可能となる。特に、従来では、カバーと電子光学鏡筒とを直接固定することが当業者における技術常識であった。したがって、従来では、カバーと電子光学鏡筒とを直接固定するため、その取付箇所では外部からの音圧を制御することができなかった。本実施例では、上部及び下部磁気シールドカバー１９Ａ，１９Ｂを制振シート１８Ａ，１８Ｂを介して電子光学鏡筒２に取付けることにより、磁気シールドカバー１９Ａ，１９Ｂの取付け箇所において外部から振動を抑制することができる。

また、本実施例では、ボルト２１Ａ，２１Ｂは、磁気シールドカバー１９Ａ，１９Ｂ及び制振シート１８Ａ，１８Ｂに接触しないように取付けられている。したがって、磁気シールドカバー１９Ａ，１９Ｂの振動を、効率良く制振シート１８Ａ，１８Ｂのせん断歪みにさせ、より効果的に制振効果を得ることができる。

また、従来のカバーでは、カバーと電子光学鏡筒をボルトで直接固定していたので、アースは不要であった。本実施例では、より効果的に制振効果を得るためにボルト２１Ａ，２１Ｂを磁気シールドカバー１９Ａ，１９Ｂに接触させない構成とした場合において、磁気シールドカバー１９Ａ，１９Ｂを電子光学鏡筒２と同電位に保つ構成を提供する。本実施例では、磁気シールドカバー１９Ａ，１９Ｂと電子光学鏡筒２とをアース２０Ａ，２０Ｂによって接続している。これにより、磁気シールドカバー１９Ａ，１９Ｂを電子光学鏡筒２と同電位に保つことができる。

［第２実施例］
以下では、第２実施例として、モータカバーの制振構造について説明する。図１０は、第２実施例における走査電子顕微鏡の構造を示す。第１実施例と同じ構成要素については、同じ符号を付し、説明を省略する。なお、本実施例では、走査電子顕微鏡は、従来の上部及び下部磁気シールドカバー１５Ａ，１５Ｂを備える。

図１１は、Ｘ軸モータカバーとＺ軸モータカバーの取付け図を示す。Ｘ軸モータカバー２３Ａは、制振シート２５Ａと、金属プレート２２Ａとを備える。制振シート２５Ａ及び金属プレート２２Ａは、Ｘ軸モータカバー２３Ａのフランジ部２６Ａと同じ矩形形状で形成されている。カバーの材料や制振シートの材料については、第１実施例の場合と同様である。

また、ボルト２７Ａは、Ｘ軸モータカバー２３Ａ及び制振シート２５Ａに接触しないように取付けられる。Ｘ軸モータカバー２３Ａ及び制振シート２５Ａには、ボルト２７Ａの取付位置に、ボルト２７Ａと接触しない大きさで孔が形成されている。具体的には、制振シート２５Ａの孔径とＸ軸モータカバー２３Ａの孔径は、ボルト２７Ａのボルトヘッドの直径よりも大きく形成されている。

次に、Ｘ軸モータカバー２３Ａの取付方法について説明する。まず、金属プレート２２Ａと制振シート２５ＡとＸ軸モータカバー２３Ａを接着する。図１１では、接着部分を「Ａ」で表記する。接着されて一体となったＸ軸モータカバー（２３Ａ、２５Ａ、２２Ａ）をＸ軸モータ１１にかぶせ、金属プレート２２Ａをステージベース２３の側面にボルト２７Ａで締結する。最後に、Ｘ軸モータカバー２３Ａとステージベース２３とをアース２８Ａで接続する。

Ｚ軸モータカバー２３Ｂについても、Ｘ軸モータカバー２３Ａと同様の構成が可能であり、図１１において同じ構成要素に同じ番号を付し、説明を省略する。なお、Ｚ軸モータカバー２３Ｂの構成要素については、Ｘ軸モータカバー２３Ａの構成要素と区別するために図１１において「Ｂ」を付して描かれている。

Ｙ軸モータおよびθｘ軸モータについては図示していないが、Ｘ軸モータカバー２３Ａと同様の構成が可能である。

本実施例によれば、モータカバー２３Ａ，２３Ｂの固有振動を抑制した高分解能の電子顕微鏡を提供することが可能となる。特に、従来では、Ｘ軸モータカバーとＺ軸モータカバーなどはステージベースに直接固定されていた。本実施例では、モータカバー２３Ａ，２３Ｂを制振シート２５Ａ，２５Ｂを介してステージベース２３に取付けることにより、モータカバー２３Ａ，２３Ｂの取付け箇所において外部から振動を抑制することができる。

また、本実施例では、ボルト２７Ａ，２７Ｂは、それぞれ、モータカバー２３Ａ，２３Ｂ及び制振シート２５Ａ，２５Ｂに接触しないように取付けられる。したがって、モータカバー２３Ａ，２３Ｂの振動を、効率良く制振シート２５Ａ，２５Ｂのせん断歪みにさせ、より効果的に制振効果を得ることができる。

また、モータカバー２３Ａ，２３Ｂとステージベース２３とをアース２８Ａ，２８Ｂによって接続している。これにより、カバーを電子光学鏡筒と同電位に保つことができる。

［第３実施例］
第３実施例として、電子光学鏡筒の磁気シールドカバーと、モータの制振カバーの両方を走査電子顕微鏡に適用した実施例を説明する。図１２は、第３実施例における走査電子顕微鏡の構造を示す。図１３は、上部及び下部磁気シールドカバー１９Ａ，１９Ｂ、並びに、モータカバー２３Ａ，２３Ｂを取付けた状態を示す。

図１２及び図１３において、上部及び下部磁気シールドカバー１９Ａ，１９Ｂ、並びに、モータカバー２３Ａ，２３Ｂの構造は、第１実施例及び第２実施例と同様である。したがって、図１２及び図１３において、第１実施例及び第２実施例と同じ構成要素については、同じ符号を付し、説明を省略する。

本実施例によれば、磁気シールドカバー１９Ａ，１９Ｂ及びモータカバー２３Ａ，２３Ｂの固有振動を抑制した高分解能の電子顕微鏡を提供することが可能となる。従来の装置構造に対して、制振シートとフランジ（または金属プレート）を追加することにより、音に励起されるカバーの固有振動の影響を抑制することができる。

［第４実施例］
第４実施例として、本発明を透過電子顕微鏡に適用した実施例を説明する。図１４は、透過電子顕微鏡の構造を示す図である。

透過電子顕微鏡は、電子線６を収束する電子光学系を備える電子光学鏡筒２と、試料８を保持する試料ホルダ３２と、試料ホルダ３２を搭載するステージ３１と、を備える。透過電子顕微鏡において、電子銃５から放射された電子線６は、照射レンズ４１により収束され、試料８に照射される。試料８は、試料ホルダ３２の先端に取付けられている。その後、試料８を透過した透過電子４０は、対物レンズ４２、投影レンズ４３を通過して蛍光板（またはＣＣＤ）４４に到達し、透過電子顕微鏡像や電子回折パターンとして結像される。なお、検出器の構成は、蛍光体から構成される検出器でもよいし、半導体検出器でもよい。

試料ホルダ３２の先端に取付けられている試料８は、ステージ３１の内部のモータを駆動させることにより、試料位置をＸ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ方向に移動させることができる。透過電子顕微鏡の場合、分解能は０．１ｎｍ以下に達する。室内の小さな騒音でも像障害の原因となる。像障害が発生する要因に、騒音が試料ホルダ３２の外部表面に作用したときの試料ホルダ３２の振動がある。

図１５は、第４実施例における透過電子顕微鏡の構造を示す図である。図１６は、試料ホルダカバーの取付け図を示す。図１５の透過電子顕微鏡において、ステージ３１には、制振シート３４を介してホルダカバー３５が装着されている。目的は、試料ホルダ３２を騒音に露出させないことである。さらに、制振シート３４を介してホルダカバー３５を取り付けることによって、ホルダカバー３５の固有振動を抑制することが可能である。

図１６に示すように、ホルダカバー３５は、第１カバー３５Ａと、第２カバー３５Ｂと、第３カバー３５Ｃと、制振シート３４と、フランジ（金属プレート）３３とを備える。第１カバー３５Ａは、円筒状に形成されている。第２カバー３５Ｂは、第１カバー３５Ａの開口に取付けられるものであり、第２カバー３５Ｂの中央には、ねじ部が形成された貫通孔３６が形成されている。貫通孔３６は、試料ホルダ３２が取出し可能な大きさで形成されている。第３カバー３５Ｃは、第２カバー３５Ｂの貫通孔３６に対応する直径を有する円筒状で形成されている。第３カバー３５Ｃの端部には、ねじ部３７が形成されており、第３カバー３５Ｃのねじ部３７は、第２カバー３５Ｂの貫通孔３６に締結できるように構成されている。

制振シート３４及びフランジ３３は、第１カバー３５Ａとステージ３１とが接触する面に沿って輪形状で形成されている。カバーの材料や制振シートの材料については、上述した実施例の場合と同様である。

また、ボルト３８は、第１カバー３５Ａ及び制振シート３４に接触しないように取付けられる。具体的には、第１カバー３５Ａの孔径と制振シート３４の孔径は、ボルト３８のボルトヘッドの直径よりも大きく形成されている。

次に、ホルダカバー３５の取付方法について説明する。まず、フランジ３３と制振シート３４と第１カバー３５Ａを接着する。図１６では、接着部分を「Ａ」で表記する。接着されて一体となった第１カバー（３５Ａ、３４、３３）をステージ３１にかぶせ、フランジ３３をステージ３１にボルト３８で締結する。次に、第２カバー３５Ｂを第１カバー３５Ａにかぶせ、ボルト３９で締結する。次に、第３カバー３５Ｃのねじ部３７を第２カバーの貫通孔３６にねじ込む。これにより、ステージ３１、試料ホルダ３２を気密に保つことができる。また、試料を交換する際には、第３カバー３５Ｃのみを外して、試料ホルダ３２を引出し、試料８の交換が可能となる。また、第１カバー３５Ａと電子光学鏡筒２とをアース５０で接続する。

本実施例によれば、ホルダカバー３５の固有振動を抑制した高分解能の透過電子顕微鏡を提供することが可能となる。制振シート３４と第１カバー３５Ａには、ボルト３８のボルトヘッドより大きな孔が開いているため、第１カバー３５Ａの振動は制振シート３４にせん断力を発生させる。図９のように、せん断力と変位の関係から振動エネルギーは制振ゴムの熱エネルギーに変換されることによりホルダカバー３５の振動を抑えることができる。

また、第１カバー３５Ａと電子光学鏡筒２とをアース５０で接続しているため、カバーを電子光学鏡筒と同電位に保つことができる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることがあり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

第１実施例では、下部磁気シールドカバー１９Ｂは、電子光学鏡筒２に取付けられているが、これに限定されず、試料室１に取付ける構成としてもよい。この場合、アース２０Ｂは、下部磁気シールドカバー１９Ｂと試料室１とを接続するようにしてもよい。

第２実施例では、モータカバー２３Ａ，２３Ｂは、ステージベース２３に取付けられているが、これに限定されず、試料室１に取付ける構成としてもよい。この場合、アース２８Ａ，２８Ｂは、モータカバー２３Ａ，２３Ｂと試料室１とを接続するようにしてもよい。

第４実施例では、ホルダカバー３５は、ステージ３１に取付けられているが、これに限定されず、電子光学鏡筒２に取付ける構成としてもよい。この場合、アース５０は、ホルダカバー３５と電子光学鏡筒２とを接続するようにしてもよい。

１ 試料室
２ 電子光学鏡筒
３ ターボ分子ポンプ
４Ａ、Ｂ、Ｃ イオンポンプ
５ 電子銃
６ 電子線
７ 対物レンズ
８ 試料
９ 偏光器
１０ ステージ
１１ Ｘ軸モータ
１２ Ｚ軸モータ
１３ 荷重板
１４ 除振マウント
１７Ａ、Ｂ フランジ（板状部材）
１８Ａ、Ｂ 制振シート
１９Ａ 上部磁気シールドカバー
１９Ｂ 下部磁気シールドカバー
２０Ａ、Ｂ アース
２１Ａ、Ｂ ボルト（締結部材）
２２Ａ、Ｂ 金属プレート（板状部材）
２３ ステージベース
２３Ａ Ｘ軸モータカバー
２３Ｂ Ｚ軸モータカバー
２４ 支持体
２５Ａ、Ｂ 制振シート
２６Ａ フランジ部
２７Ａ、Ｂ ボルト（締結部材）
２８Ａ、Ｂ アース
３１ ステージ
３２ 試料ホルダ
３３ フランジ（板状部材）
３４ 制振シート
３５ ホルダカバー
３５Ａ、Ｂ、Ｃ カバー
３６ 貫通孔
３７ ねじ部
３８、３９ ボルト（締結部材）
４０ 透過電子
４１ 照射レンズ
４２ 対物レンズ
４３ 投影レンズ
４４ 蛍光板またはＣＣｄ
５０ アース

Claims (4)

1. 荷電粒子線を収束する電子光学系と前記荷電粒子線を偏向する偏向器とを備える荷電粒子線光学鏡筒と、
   試料を真空状態に保持する試料室と、
   前記試料を搭載するステージと、を少なくとも含む荷電粒子線装置であって、
   磁気シールドカバーが制振シートを介して前記荷電粒子線光学鏡筒または前記試料室に取付けられており、
   前記磁気シールドカバーが、前記荷電粒子線光学鏡筒または前記試料室にアースで接続されていることを特徴とする荷電粒子線装置。
2. 荷電粒子線を収束する電子光学系と前記荷電粒子線を偏向する偏向器とを備える荷電粒子線光学鏡筒と、
   試料を真空状態に保持する試料室と、
   前記試料を搭載するステージと、を少なくとも含む荷電粒子線装置であって、
   磁気シールドカバーが制振シートを介して前記荷電粒子線光学鏡筒または前記試料室に取付けられており、
   前記磁気シールドカバーが、板状部材を備えており、
   前記磁気シールドカバーと前記板状部材とが、前記制振シートを介して接着されており、
   前記板状部材が、締結部材を用いて前記荷電粒子線光学鏡筒または前記試料室に締結されており、前記締結部材が、前記磁気シールドカバー及び前記制振シートに接触しないように取付けられていることを特徴とする荷電粒子線装置。
3. 請求項２に記載の荷電粒子線装置において、
   前記磁気シールドカバー及び前記制振シートには、前記締結部材の取付位置に、前記締結部材と接触しない大きさで孔が形成されていることを特徴とする荷電粒子線装置。
4. 荷電粒子線を収束する電子光学系と前記荷電粒子線を偏向する偏向器とを備える荷電粒子線光学鏡筒と、
   試料を真空状態に保持する試料室と、
   前記試料を搭載するステージと、を少なくとも含む荷電粒子線装置であって、
   磁気シールドカバーが制振シートを介して前記荷電粒子線光学鏡筒または前記試料室に取付けられており、
   前記磁気シールドカバーが、上部磁気シールドカバー及び下部磁気シールドカバーから構成されており、前記上部磁気シールドカバーが、前記制振シートを介して前記荷電粒子線光学鏡筒の上部に取付けられ、前記下部磁気シールドカバーが、前記制振シートを介して前記荷電粒子線光学鏡筒の下部または前記試料室に取付けられていることを特徴とする荷電粒子線装置。

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