JP6130185B2 - 試料導入装置および荷電粒子線装置 - Google Patents

Description

本発明は、試料導入装置および荷電粒子線装置に関する。

透過電子顕微鏡等の荷電粒子線装置では、一般的に、観察や分析の対象となる試料は、試料ホルダーによって保持される。試料ホルダーを透過電子顕微鏡の試料室に挿入することにより、試料ホルダーに保持されている試料は、試料室に導入される（例えば特許文献１参照）。

ここで、透過電子顕微鏡等の荷電粒子線装置の試料室は真空状態であるため、試料ホルダーを試料室に挿入する際には、試料室と外部との圧力差によって、試料ホルダーには試料室に引き込まれる力が加わる。試料ホルダーにこの力が加わることによって、試料ホルダーが試料室に急激に引き込まれて、試料ホルダーに保持されている試料の破損や、試料室の真空度の悪化等を招く恐れがある。したがって、ユーザーは、この力によって試料ホルダーが試料室に急激に引き込まれないように試料ホルダーを支持しながら、試料ホルダーを試料室に挿入しなければならない。

特開平８−２９３２７８号公報

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、容易に試料を試料室に導入することができる試料導入装置、および荷電粒子線装置を提供することができる。

（１）本発明に係る試料導入装置は、
荷電粒子線装置の試料室に試料を導入するための試料導入装置であって、
予備排気を行うための予備排気室と、
前記試料を保持可能な試料保持部を有する試料ホルダーと、
前記試料ホルダーを支持するための支持部と、
前記試料保持部が前記予備排気室から前記試料室に移動するように、前記支持部を移動させる駆動部と、
を含み、
前記駆動部は、前記試料室と外部との圧力差によって前記試料ホルダーに加わる第１の力とは反対方向の力であって、前記第１の力より小さい第２の力を、前記試料ホルダーに作用させる。

このような試料導入装置によれば、駆動部によって試料ホルダーの試料保持部が予備排気室から試料室に移動するように支持部を移動させることができるため、容易に、試料を試料室に導入することができる。

（２）本発明に係る試料導入装置において、
前記試料ホルダーを回転させるためのゴニオメーターと、
前記予備排気室と前記試料室とを隔てるための仕切弁と、
前記駆動部および前記ゴニオメーターを制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記ゴニオメーターを制御して、前記ゴニオメーターを回転させて前記仕切弁を開く処理と、
前記駆動部を制御して、前記試料保持部が前記予備排気室から前記試料室に移動するように、前記支持部を移動させる処理と、
前記駆動部を制御して、前記支持部が前記試料ホルダーから離れるように、前記支持部を移動させる処理と、
を行ってもよい。

（３）本発明に係る試料導入装置において、
前記駆動部は、前記試料保持部が前記試料室から前記予備排気室に移動するように、前記支持部を移動させてもよい。

（４）本発明に係る荷電粒子線装置は、
本発明に係る試料導入装置を含む。

このような荷電粒子線装置によれば、本発明に係る試料導入装置を含むため、容易に試料を試料室に導入することができる。

本実施形態に係る荷電粒子線装置の構成を説明するための模式図。 本実施形態に係る試料導入装置を模式的に示す図。 本実施形態に係る試料導入装置の動作を説明するための模式図。 本実施形態に係る試料導入装置の動作を説明するための模式図。 本実施形態に係る試料導入装置の動作を説明するための模式図。 本実施形態に係る試料導入装置の動作を説明するための模式図。 本実施形態に係る試料導入装置の動作を説明するための模式図。 試料ホルダーを試料室に挿入する際の本実施形態に係る試料導入装置の制御部の処理の一例を示すフローチャート。 試料ホルダーを試料室から取り出す際の本実施形態に係る試料導入装置の動作の一例を示すフローチャート。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１． 荷電粒子線装置の構成
まず、本実施形態に係る荷電粒子線装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る荷電粒子線装置１０００の構成を説明するための模式図である。

本実施形態に係る荷電粒子線装置１０００は、本発明に係る試料導入装置を含んで構成されている。ここでは、荷電粒子線装置が、本実施形態に係る試料導入装置１００を含んで構成されている場合について説明する。なお、図１では、試料導入装置１００を簡略化して図示している。

荷電粒子線装置１０００は、図１に示すように、電子線源１００１と、照射レンズ１００２と、試料導入装置１００と、対物レンズ１００４と、中間レンズ１００５と、投影レンズ１００６と、撮像装置１００８と、鏡筒１０１０と、を含んで構成されている。ここでは、荷電粒子線装置１０００が、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）である場合について説明する。なお、図１では、試料ホルダー１０が試料室１に挿入されている状態を図示している。

電子線源１００１、照射レンズ１００２、対物レンズ１００４、中間レンズ１００５、投影レンズ１００６は、鏡筒１０１０の内部に収容されている。鏡筒１０１０の内部は、排気装置（図示せず）によって減圧排気されている。

電子線源１００１は、電子線ＥＢを発生させる。電子線源１００１は、陰極から放出された電子を陽極で加速し電子線ＥＢを放出する。電子線源１００１として、公知の電子銃を用いることができる。

照射レンズ１００２は、電子線源１００１の後段に配置されている。照射レンズ１００２は、電子線源１００１で発生した電子線ＥＢを試料Ｓに照射するためのレンズである。照射レンズ１００２は、例えば、複数の集束レンズ（図示せず）を含んで構成されている。

試料室１には、試料ホルダー１０によって試料が保持されている。試料室１は、鏡筒１０１０内の空間である。試料室１は、真空状態に維持される。ここで真空状態とは、大気よりも圧力の低い状態をいう。試料室１において、試料Ｓに荷電粒子線（電子線）が照射される。

試料導入装置１００は、試料Ｓを試料室１に導入するための装置である。試料導入装置１００は、試料ホルダー１０を移動させて、試料Ｓを保持する試料保持部１２を予備排気室２から試料室１に移動させることができる。また、試料導入装置１００は、試料ホルダー１０を移動させて、試料保持部１２を試料室１から予備排気室２に移動させることができる。

試料導入装置１００は、試料Ｓを試料室１に保持し、試料室１における試料Ｓの位置決めを行う試料ステージとしても機能する。図示の例では、試料導入装置１００は、対物レンズ１００４の横から試料ホルダー１０（試料Ｓ）を挿入するサイドエントリーステージを構成している。

試料導入装置１００の制御部９０は、後述する試料導入装置１００の駆動部３０およびゴニオメーター５０（図２参照）を制御する。具体的には、制御部９０は、駆動部３０およびゴニオメーター５０を制御して、試料保持部１２を予備排気室２から試料室１に移動させる処理を行う。また、制御部９０は、駆動部３０およびゴニオメーター５０を制御して、試料保持部１２を試料室１から予備排気室２に移動させる処理を行う。制御部９０の処理の詳細については後述する。制御部９０の機能は、例えば、各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）、ＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などのハードウェアや、プログラムにより実現できる。

対物レンズ１００４は、照射レンズ１００２の後段に配置されている。対物レンズ１００４は、試料Ｓを透過した電子線ＥＢで結像するための初段のレンズである。

中間レンズ１００５は、対物レンズ１００４の後段に配置されている。投影レンズ１０
０６は、中間レンズ１００５の後段に配置されている。中間レンズ１００５および投影レンズ１００６は、対物レンズ１００４によって結像された像をさらに拡大し、撮像装置１００８上に結像させる。

撮像装置１００８は、電子線ＥＢを検出するための検出器を有している。検出器は、例えば、２次元的に配置された固体撮像素子を有するＣＣＤカメラである。撮像装置１００８は、電子顕微鏡像を撮像し、この電子顕微鏡像の情報を出力する。

荷電粒子線装置１０００は、図示の例では、除振機１０１１を介して架台１０１２上に設置されている。

図２は、試料導入装置１００を模式的に示す図である。図２では、試料導入装置１００を上方（電子線ＥＢの進行方向）から見た模式図である。

試料導入装置１００は、図２に示すように、予備排気室２と、試料ホルダー１０と、支持部２０と、駆動部３０と、を含む。試料導入装置１００は、さらに、ゴニオカバー４０と、ゴニオメーター５０と、試料ホルダー挿入管６０と、仕切弁（バルブ）７０と、レバー８０と、制御部９０（図１参照）と、を含んで構成されている。

予備排気室２は、試料ホルダー１０を試料室１に導くために予備排気するための空間である。予備排気とは、試料Ｓを試料室１に導入する際に、予備排気室２を所与の圧力まで排気することをいう。予備排気を行うことで、試料室１の真空度の低下を抑制しつつ、試料Ｓを試料室１に導入することができる。予備排気室２は、大気圧から所与の圧力まで排気されることができる。例えば、予備排気室２は、バルブ（図示せず）を介して、真空排気装置に接続されており、このバルブを開くことにより、予備排気室２は排気される。予備排気は、例えば、ユーザーが、ゴニオカバー４０に設けられている試料ホルダー交換スイッチ４９を押すことで、開始される。

予備排気室２は、試料ホルダー挿入管６０内の空間である。予備排気室２と試料室１とは、仕切弁７０を介して接続されている。予備排気室２は、仕切弁７０を開くことにより、試料室１と連通する。仕切弁７０は、試料室１と予備排気室２とを隔てるための真空隔壁として用いられる真空弁である。仕切弁７０は、ゴニオメーター５０に固定されたギヤ７２に固定されており、試料ホルダー挿入管６０を回転させることによりギヤ７２が回転し、仕切弁７０が開閉する。

試料ホルダー１０は、棒（ロッド）状の部材である。試料ホルダー１０は、試料保持部１２と、シャフト部１３と、グリップ部１４と、を含んで構成されている。

シャフト部１３の一方の端部には、試料保持部１２が設けられている。また、シャフト部１３の長手方向の他方の端部には、グリップ部１４が設けられている。試料保持部１２は、試料Ｓを保持することができる。試料保持部１２は、図示はしないが、試料Ｓをネジの締め付けによって固定してもよいし、試料Ｓをばねにより試料保持部１２に押し付けて固定してもよい。グリップ部１４は、例えば、ユーザーが試料ホルダー１０を把持するための部分である。グリップ部１４の径は、シャフト部１３の径よりも大きい。

試料室１と外部（大気圧）との圧力差によって、試料ホルダー１０には試料室１に引き込まれる力が作用している。試料ホルダー１０は、この力によってレバー８０に押しつけられている。レバー８０は、軸８２を回転中心とするてこ式のレバーである。レバー８０は、例えば、モーター（図示せず）の駆動により動作することができる。レバー８０によって、試料ホルダー１０を試料ホルダー１０の軸方向に移動させることができる。

支持部２０は、試料ホルダー１０を支持することができる。支持部２０は、試料ホルダー１０の試料保持部１２、シャフト部１３を通すための貫通孔２２が設けられた板状の部材である。支持部２０は、駆動部３０に接続されている。図示の例では、支持部２０は、２つの駆動部３０に接続されている。支持部２０は、駆動部３０のロッド３１に固定されている。支持部２０は、ロッド３１の直線運動に伴って、直線的に移動する。図示の例では、支持部２０は、初期位置Ｐ１に位置しているが、支持部２０は、ロッド３１の直線運動により、初期位置Ｐ１から、位置Ｐ２（図４参照）、位置Ｐ３（図６参照）、位置Ｐ４（図５参照）に移動することができる。これにより、試料ホルダー１０を移動させて、試料保持部１２（試料Ｓ）を予備排気室２から試料室１に移動させたり、試料保持部１２を試料室１から予備排気室２に移動させたりすることができる。

駆動部３０は、支持部２０を移動させる。本実施形態では、駆動部３０は、エアーシリンダーである。エアーシリンダーは、例えば、圧縮空気のエネルギーを直線運動に変換する機械要素である。駆動部（エアーシリンダー）３０は、ロッド３１を有しており、支持部２０は、ロッド３１に接続されている。駆動部（エアーシリンダー）３０が伸縮することによってロッド３１が直線運動し、支持部２０を移動させることができる。図示の例では、試料導入装置１００は、２つの駆動部（エアーシリンダー）３０を有しており、この２つの駆動部（エアーシリンダー）３０が支持部２０を移動させる。

駆動部（エアーシリンダー）３０は、試料保持部１２が予備排気室２から試料室１に移動するように、支持部２０を移動させる。具体的には、駆動部（エアーシリンダー）３０は、試料室１と外部（大気圧）との圧力差によって試料ホルダー１０に加わる力Ｆ１とは反対方向の力であって、力Ｆ１より小さい力Ｆ２を、試料ホルダー１０に作用させる（図６参照）。これにより、試料ホルダー１０が急激に試料室１に引き込まれることを防ぐことができ、試料ホルダー１０を所望の速度で移動させて、試料保持部１２を予備排気室２から試料室１に移動させることができる。

また、駆動部（エアーシリンダー）３０は、試料保持部１２が試料室１から予備排気室２に移動するように、支持部２０を移動させる。具体的には、駆動部（エアーシリンダー）３０は、力Ｆ１とは反対方向の力であって、力Ｆ１より大きい力Ｆ３を、試料ホルダー１０に作用させる（図７参照）。これにより、試料ホルダー１０が急激に試料室１に引き込まれることを防ぐことができ、試料ホルダー１０を所望の速度で移動させて、試料保持部１２を試料室１から予備排気室２に移動させることができる。

駆動部（エアーシリンダー）３０は、制御部９０（図１参照）によって制御される。センサー（前方オートセンサー）３２は、駆動部（エアーシリンダー）３０が伸びたときの長さを決めるためのセンサーであり、センサー（後方オートセンサー）３４は、駆動部（エアーシリンダー）３０が縮んだときの長さを決めるためのセンサーである。さらに、センサー３５とセンサー３６は、センサー３２とセンサー３４との間に配置され、駆動部３０の長さを決めるためのセンサーである。すなわち、センサー３２，３４，３５，３６によって、駆動部（エアーシリンダー）３０の長さの上限と下限を決めることができる。センサー３２，３４，３５，３６の検出位置を調整することで、支持部２０の移動範囲を決めることができる。

ゴニオメーター５０は、試料ホルダー挿入管６０に挿入された試料ホルダー１０を回転（傾斜）させることができる。ゴニオメーター５０が試料ホルダー１０を回転（傾斜）させることにより、試料保持部１２が回転（傾斜）し、試料Ｓを電子線ＥＢに対して傾斜させることができる。ゴニオメーター５０は、制御部９０（図１参照）によって制御される。また、ゴニオメーター５０の回転角度（傾斜角度）の検出は、ポテンショメーター（図
示せず）によって行われる。なお、ゴニオメーター５０の回転角度（傾斜角度）の検出は、エンコーダー等の回転を検出可能な検出器で行ってもよい。

ゴニオメーター５０には、予備排気可否センサー９２が設けられている。予備排気可否センサー９２は、予備排気を行うことが可能か否かを検出するためのセンサーである。

ゴニオカバー４０は、試料ホルダー１０、支持部２０、駆動部３０、およびゴニオメーター５０を収容する容器である。ゴニオカバー４０は、蓋部４２と筐体４４とで構成されている。蓋部４２は、開閉可能に設けられている。蓋部４２には、蓋部４２の開閉を検知するための開閉検知センサー４６が設けられている。また、蓋部４２および筐体４４には、蓋部４２を閉じた状態で固定するためのフック４８が設けられている。また、ゴニオカバー４０には、制御部９０の処理を開始させるための試料ホルダー交換スイッチ４９が設けられている。

２． 試料導入装置の動作
次に、本実施形態に係る試料導入装置１００の動作について図面を参照しながら説明する。図３〜図７は、試料導入装置１００の動作を説明するための模式図である。

（１）試料ホルダーの試料室への挿入手順
まず、試料ホルダー１０を試料室１に挿入する際の試料導入装置１００の動作について説明する。

図３に示すように、ユーザーによって蓋部４２が開かれると、開閉検知センサー４６がＯＮとなり、予備排気可否センサー９２が有効になる。そして、ユーザーが、試料ホルダー１０を支持部２０の貫通孔２２、および試料ホルダー挿入管６０に挿入して、予備排気室２に試料ホルダー１０（試料保持部１２）を導入する。このとき、ゴニオメーター５０は、右回りに９０度回転している状態であり、試料ホルダー１０は、０度の状態で、試料ホルダー挿入管６０に挿入される。

試料ホルダー１０が試料ホルダー挿入管６０に挿入されると、図３に示すように、試料ホルダー１０から突出しているピン１６が予備排気可否センサー９２を押し、予備排気可否センサー９２をＯＮにする。そして、ユーザーが試料ホルダー交換スイッチ４９を押すことで、予備排気室２において、予備排気が開始される。また、試料ホルダー交換スイッチ４９が押されることで、制御部９０が以下に説明する処理を開始する。このとき、支持部２０は、図３に示すように、初期位置Ｐ１に位置している。

図８は、試料ホルダー１０を試料室１に挿入する際の試料導入装置１００の制御部９０の処理の一例を示すフローチャートである。以下に示す、制御部９０の処理Ｓ１０、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３は、自動シーケンスで行われる。

まず、制御部９０は、駆動部（エアーシリンダー）３０を制御して、図４に示すように、支持部２０が試料ホルダー１０を支持するように、支持部２０を移動させる処理を行う（Ｓ１０）。これにより、駆動部（エアーシリンダー）３０が伸びて支持部２０が位置Ｐ２に移動し、試料ホルダー１０が支持部２０で支持される。より具体的には、センサー３２は、位置Ｐ２に調整されており、制御部９０は、センサー３２の出力信号に基づいて、駆動部（エアーシリンダー）３０を位置Ｐ２に移動させる処理を行う。試料ホルダー１０には、予備排気室２と外部（大気圧）との圧力差によって予備排気室２に引き込まれる力ｆ１が加わっている。そのため、支持部２０を位置Ｐ２まで移動させて、試料ホルダー１０のグリップ部１４に支持部２０を押し当てることで、試料ホルダー１０を支持することができる。

ここで、支持部２０の貫通孔２２の形状は、試料ホルダー１０に設けられた回転抑制部１８が収まる形状となっており、この回転抑制部１８が貫通孔２２に収まることにより、試料ホルダー１０の軸まわりの回転が抑制される。

予備排気が完了すると、制御部９０は、ゴニオメーター５０を制御して、ゴニオメーター５０を回転させ、図５に示すように、試料室１と予備排気室２とを隔てる仕切弁７０を開く処理を行う（Ｓ１１）。

具体的には、制御部９０は、まず、ゴニオメーター５０を制御して、ゴニオメーター５０を左回り２５度回転させる処理を行う。これにより、試料ホルダー１０には、力ｆ１が加わっているため、駆動部３０では、力ｆ１と反対方向で、力ｆ１よりも小さい力ｆ２を試料ホルダー１０に作用させ、支持部２０を位置Ｐ２から位置Ｐ４まで移動させることで、試料ホルダー１０のピン１６が試料ホルダー挿入管６０の溝に移動し、試料ホルダー１０と試料ホルダー挿入管６０とが一体となり、試料ホルダー挿入管６０の回転が規制される。より具体的には、センサー３５は、位置Ｐ４に調整されており、制御部９０は、センサー３５の出力信号に基づいて、駆動部３０を位置Ｐ４に移動させる処理を行う。次に、制御部９０は、ゴニオメーター５０を制御して、ゴニオメーター５０を左回りに６５度回転させる処理を行う。このとき、試料ホルダー挿入管６０の回転が規制されているため、ギヤ７２は、ゴニオメーター５０の回転とともに試料ホルダー挿入管６０との相対角度を変化させる。これにより、ギヤ７２が回転し、仕切弁７０が開き、予備排気室２と試料室１とが連通する。予備排気室２と試料室１とが連通すると、試料ホルダー１０には、試料室１と外部（大気圧）との圧力差によって試料室１に引き込まれる力Ｆ１が加わる。

次に、制御部９０は、駆動部（エアーシリンダー）３０を制御して、図６に示すように、試料保持部１２が予備排気室２から試料室１に移動するように、支持部２０を移動させる処理を行う（Ｓ１２）。ここで、駆動部（エアーシリンダー）３０は、力Ｆ１とは反対方向の力であって、力Ｆ１より小さい力Ｆ２を、試料ホルダー１０に作用させる。これにより、駆動部（エアーシリンダー）３０が縮んで、支持部２０を位置Ｐ４（図５参照）から位置Ｐ３に移動させて、試料保持部１２を予備排気室２から試料室１に移動させる。図６の例では、試料ホルダー１０がレバー８０に突き当たるまで支持部２０を移動させている。より具体的には、センサー３６は、位置Ｐ３に調整されており、制御部９０は、センサー３６の出力信号に基づいて、駆動部３０を位置Ｐ３に移動させる処理を行う。

次に、制御部９０は、駆動部（エアーシリンダー）３０を制御して、図２に示すように、支持部２０が試料ホルダー１０から離れるように、支持部２０を移動させる処理を行う（Ｓ１３）。これにより、駆動部（エアーシリンダー）３０は、さらに縮み、支持部２０は試料ホルダー１０から切り離されて初期位置Ｐ１に戻る。より具体的には、センサー３４は、初期位置Ｐ１に調整されており、制御部９０は、センサー３４の出力信号に基づいて、駆動部（エアーシリンダー）３０を位置Ｐ１に移動させる処理を行う。

図２に示すように、支持部２０が試料ホルダー１０から切り離されることにより、試料ホルダー１０は、レバー８０による移動、ゴニオメーター５０による回転（傾斜）が可能になる。制御部９０は、この処理（Ｓ１３）の後、処理を終了する。そして、ユーザーが、ゴニオカバー４０の蓋部４２を閉じる。

以上の工程により、試料ホルダー１０を試料室１に挿入する、すなわち、試料Ｓを試料室１に導入することができる。

なお、制御部９０は、処理Ｓ１０，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３であらかじめ設定していた時間が過ぎた場合には、処理を中断する。また、制御部９０は、駆動部（エアーシリンダー）３０への空気の供給量に大きな増減が発生した場合にも、処理を中断する。これにより、安全に試料Ｓを試料室１に導入することができる。

（２）試料ホルダーの試料室からの取り出し手順
次に、試料ホルダー１０を試料室１から取り出す際の試料導入装置１００の動作について説明する。

図２に示す試料ホルダー１０が試料室１に挿入された状態において、ユーザーが蓋部４２を開く。そして、ユーザーは、試料ホルダー交換スイッチ４９を押す。試料ホルダー交換スイッチ４９が押されることで、制御部９０が以下に説明する処理を開始する。

図９は、試料ホルダー１０を試料室１から取り出す際の試料導入装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。以下に示す、制御部９０の処理Ｓ２０、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３は、自動シーケンスで行われる。

制御部９０は、駆動部（エアーシリンダー）３０を制御して、図７に示すように、試料保持部１２が試料室１から予備排気室２に移動するように、支持部２０を移動させる処理を行う（Ｓ２０）。ここで、駆動部（エアーシリンダー）３０は、試料室１と外部（大気圧）との圧力差によって試料ホルダー１０に加わる力Ｆ１とは反対方向の力であって、力Ｆ１より大きい力Ｆ３を、試料ホルダー１０に作用させる。これにより、駆動部（エアーシリンダー）３０が伸びて、支持部２０を位置Ｐ１（図２参照）から位置Ｐ３を経由して位置Ｐ４に移動させて、試料保持部１２を試料室１から予備排気室２に移動させる。より具体的には、センサー３５は、位置Ｐ４に調整されており、制御部９０は、センサー３５の出力信号に基づいて、駆動部（エアーシリンダー）３０を位置Ｐ４に移動させる処理を行う。

次に、制御部９０は、ゴニオメーター５０を制御して、図４に示すように、ゴニオメーター５０を回転させて、試料室１と予備排気室２とを隔てる仕切弁７０を開く処理を行う（Ｓ２１）。具体的には、制御部９０は、まず、ゴニオメーター５０を制御して、ゴニオメーター５０を右回り６５度回転させる処理を行う。これにより、仕切弁７０が閉じて、試料室１と予備排気室２とが隔てられる。次に、制御部９０は、駆動部３０を制御して、支持部２０を位置Ｐ４から位置Ｐ２に移動させる処理を行う。さらに、ゴニオメーター５０を制御して、ゴニオメーター５０を右回りに２５度回転させる。このとき、試料ホルダー１０のピン１６が予備排気可否センサー９２を押し、予備排気可否センサー９２をＯＮにする。これにより、予備排気室２のリークが開始される（Ｓ２２）。予備排気室２のリークは、例えば、予備排気室２に窒素ガス等の不活性ガスを供給することで行われる。

リークの完了後、ユーザーは、試料ホルダー１０を引き抜くことができる。試料ホルダー１０を引き抜くとき、試料ホルダー１０のピン１６が予備排気可否センサー９２をオフにする。制御部９０は、駆動部（エアーシリンダー）３０を制御して、図示はしないが、支持部２０が初期位置Ｐ１に戻るように、支持部２０を移動させる処理を行う（Ｓ２３）。より具体的には、センサー３４は、初期位置Ｐ１に調整されており、制御部９０は、センサー３４の出力信号に基づいて、駆動部（エアーシリンダー）３０を初期位置Ｐ１に移動させる処理を行う。制御部９０は、この処理（Ｓ２３）の後、処理を終了する。

以上の工程により、試料ホルダー１０を試料室１から取り出す、すなわち、試料Ｓを試料室１から取り出すことができる。

なお、制御部９０は、処理Ｓ２０，Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３であらかじめ設定していた時間が過ぎた場合には、処理を中断する。また、制御部９０は、駆動部（エアーシリンダー）３０への空気の供給量に大きな増減が発生した場合にも、処理を中断する。これにより、安全に試料Ｓを試料室１から取り出すことができる。

ここでは、制御部９０が自動シーケンスで、試料保持部１２の試料室１から予備排気室２への移動、および試料保持部１２の予備排気室２から試料室１への移動を行う場合について説明したが、試料導入装置１００では、自動シーケンスを行わず、ユーザーが試料ホルダー１０を移動させることにより、手動で試料保持部１２の予備排気室２から試料室１への移動、および試料保持部１２の試料室１から予備排気室２への移動を行うこともできる。

本実施形態に係る試料導入装置１００および荷電粒子線装置１０００は、例えば、以下の特徴を有する。

試料導入装置１００では、試料保持部１２（試料Ｓ）が予備排気室２から試料室１に移動するように、試料ホルダー１０を支持する支持部２０を移動させる駆動部３０を含んで構成されているため、容易に試料Ｓを試料室１に導入することができる。

試料導入装置１００によれば、駆動部３０は、試料室１と外部（大気圧）との圧力差によって試料ホルダー１０に加わる力Ｆ１とは反対方向の力であって、力Ｆ１より小さい力Ｆ２を、試料ホルダー１０に作用させる。したがって、試料室１と外部（大気圧）との圧力差によって試料ホルダー１０に加わる力Ｆ１により、試料ホルダー１０が、試料室１に急激に引き込まれることを防ぐことができる。

試料導入装置１００では、駆動部３０を制御する制御部９０が、ゴニオメーター５０を制御して、ゴニオメーター５０を回転させて仕切弁７０を開く処理と、駆動部３０を制御して、試料保持部１２が予備排気室２から試料室１に移動するように、支持部２０を移動させる処理と、駆動部３０を制御して、支持部２０が試料ホルダー１０から離れるように支持部２０を移動させる処理と、を行う。これにより、自動シーケンスにより、試料保持部１２を予備排気室２から試料室１に移動させることができる。したがって、試料導入装置１００によれば、容易に試料Ｓを試料室１に導入することができる。

試料導入装置１００では、駆動部３０が、試料保持部１２が試料室１から予備排気室２に移動するように、支持部２０を移動させるため、容易に、試料Ｓを試料室１から予備排気室２に移動させることができる。したがって、試料導入装置１００によれば、容易に、試料Ｓを試料室１から取り出すことができる。

荷電粒子線装置１０００によれば、試料導入装置１００を含んで構成されているため、上述のように、容易に試料Ｓを試料室１に導入することができる。

なお、上述した実施形態は、一例であってこれらに限定されるわけではない。

例えば、上述した試料導入装置１００の例では、駆動部３０が、図２に示すように、エアーシリンダーである場合について説明したが、駆動部３０はこれに限定されず、例えば、ロッド３１を動作させる電動アクチュエーターであってもよい。

また、例えば、上述した試料導入装置１００の例では、駆動部３０は、図２に示すように、ゴニオカバー４０内に収容されていたが、ゴニオカバー４０の外に配置されていてもよい。

また、例えば、上述した実施形態では、試料導入装置１００を、透過電子顕微鏡に適用した場合について説明したが、試料導入装置１００は、透過電子顕微鏡に限らず、その他の荷電粒子線装置に適用することができる。荷電粒子線装置としては、例えば、ＳＥＭ、ＳＴＥＭ等の電子顕微鏡、集束イオンビーム（ＦＩＢ）装置、電子ビーム露光装置等が挙げられる。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１…試料室、２…予備排気室、１０…試料ホルダー、１２…試料保持部、１３…シャフト部、１４…グリップ部、１６…ピン、１８…回転抑制部、２０…支持部、２２…貫通孔、３０…駆動部、３１…ロッド、３２，３４，３５，３６…センサー、４０…ゴニオカバー、４２…蓋部、４４…筐体、４６…開閉検知センサー、４８…フック、４９…試料ホルダー交換スイッチ、５０…ゴニオメーター、６０…試料ホルダー挿入管、７０…仕切弁、７２…ギヤ、８０…レバー、８２…軸、９０…制御部、９２…予備排気可否センサー、１００…試料導入装置、１０００…荷電粒子線装置、１００１…電子線源、１００２…照射レンズ、１００４…対物レンズ、１００５…中間レンズ、１００６…投影レンズ、１００８…撮像装置、１０１０…鏡筒、１０１１…除振機、１０１２…架台

Claims (4)

1. 荷電粒子線装置の試料室に試料を導入するための試料導入装置であって、
   予備排気を行うための予備排気室と、
   前記試料を保持可能な試料保持部を有する試料ホルダーと、
   前記試料ホルダーを支持するための支持部と、
   前記試料保持部が前記予備排気室から前記試料室に移動するように、前記支持部を移動させる駆動部と、
   を含み、
   前記駆動部は、前記試料室と外部との圧力差によって前記試料ホルダーに加わる第１の力とは反対方向の力であって、前記第１の力より小さい第２の力を、前記試料ホルダーに作用させる、試料導入装置。
2. 請求項１において、
   前記試料ホルダーを回転させるためのゴニオメーターと、
   前記予備排気室と前記試料室とを隔てるための仕切弁と、
   前記駆動部および前記ゴニオメーターを制御する制御部と、
   を含み、
   前記制御部は、
   前記ゴニオメーターを制御して、前記ゴニオメーターを回転させて前記仕切弁を開く処理と、
   前記駆動部を制御して、前記試料保持部が前記予備排気室から前記試料室に移動するように、前記支持部を移動させる処理と、
   前記駆動部を制御して、前記支持部が前記試料ホルダーから離れるように、前記支持部を移動させる処理と、
   を行う、試料導入装置。
3. 請求項１または２において、
   前記駆動部は、前記試料保持部が前記試料室から前記予備排気室に移動するように、前記支持部を移動させる、試料導入装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の試料導入装置を含む、荷電粒子線装置。
   

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