JP6169703B2 - 隔膜取付部材および荷電粒子線装置 - Google Patents
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Description
本実施例では、基本的な実施形態について説明する。図1には、本実施例の荷電粒子顕微鏡の全体構成図を示す。
隔膜10は土台9上に成膜または蒸着されている。隔膜10はカーボン材、有機材、金属材、シリコンナイトライド、シリコンカーバイド、酸化シリコンなどである。土台9は例えばシリコンや金属部材のような部材である。隔膜10部は複数配置された多窓であってもよい。一次荷電粒子線を透過または通過させることが可能な隔膜の厚みは数nm〜数μm程度である。隔膜は大気圧と真空を分離するための差圧下で破損しないことが必要である。そのため、隔膜10の面積は数十μmから大きくとも数mm程度の大きさである。
隔膜10を支持する土台9は隔膜保持部材155上に具備され、接着剤200等により気密に固定される。隔膜10の開口部と隔膜保持部材155の開口部が偏心した場合、隔膜10の開口部を透過する一次荷電粒子線または二次的荷電粒子線の一部または全部が隔膜保持部材155の構造体により遮蔽される恐れがある。これによりS/N比の悪化が生じ荷電粒子顕微鏡の性能低下が生じる。そこで、隔膜保持部材155に位置決め構造155aを備える。例えば、位置決め構造155aを窪みとし隔膜10を支持する土台9を位置決め構造155aに挿入し、隔膜10の位置合わせを行うことができる。
図6に、隔膜を隔膜保持部材に取り付ける際のジグの構成図を示す。ジグは隔膜を押さえて固定する押さえ部材201、押さえ部材を支持する構造体202および203、構造体202および203を支持するベースプレート204から構成される。押さえ部材201は隔膜保持部材が載置される部位の鉛直上方に設置され、構造体202に対し図示上下垂直方向に移動自在に保持される。少なくとも押さえ部材201の隔膜に対向する端が鉛直上下方向に動作することが必要である。押さえ部材201が隔膜保持部材155および土台9の鉛直上方から鉛直下方に動作させることで、隔膜保持部材155に対して隔膜10が保持された土台9を押さえつけてその位置を固定することができる。押さえ部材201は先端部に中心が凹形状の逃げ部201aを有する。これにより押さえ部材201の先端が隔膜10に接触するのを避けることができる。また、安定的に荷重を加えるため、押さえ部材201は錘201bを有してもよい。
本実施例の荷電粒子顕微鏡は、試料位置を変更することで観察視野を移動する手段としての試料ステージ5を蓋部材122に備えている。試料ステージ5には、面内方向へのXY駆動機構および高さ方向へのZ軸駆動機構を備えている。蓋部材122には試料ステージ5を支持する底板となる支持板107が取り付けられており、試料ステージ5は支持板107に固定されている。支持板107は、蓋部材122の第2筐体121への対向面に向けて第2筐体121の内部に向かって延伸するよう取り付けられている。Z軸駆動機構およびXY駆動機構からはそれぞれ支軸が伸びており、各々蓋部材122が有する操作つまみ108および操作つまみ109と繋がっている。装置ユーザは、これらの操作つまみ108および109を操作することにより、試料6の第2筐体121内での位置を調整する。
本実施例の荷電粒子顕微鏡においては、第2筐体内に置換ガスを供給する機能または第一の空間11や装置外部である外気とは異なった気圧状態を形成可能な機能を備えている。荷電粒子光学鏡筒2の下端から放出された荷電粒子線は、高真空に維持された第1の空間を通って、隔膜10を通過し、試料6に荷電粒子線が照射される。大気空間では荷電粒子線は気体分子によって散乱されるため、平均自由行程は短くなる。つまり、隔膜10と試料6の距離が大きいと一次荷電粒子線または荷電粒子線照射により発生する二次電子、反射電子もしくは透過電子等が試料及び検出器3まで届かなくなる。一方、荷電粒子線の散乱確率は、気体分子の質量数や密度に比例する。従って、大気よりも質量数の軽いガス分子で第2の空間を置換するか、少しだけ真空引きすることを行えば、荷電粒子線の散乱確率が低下し、荷電粒子線が試料に到達できるようになる。また、第2の空間の全体ではなくても、少なくとも第2の空間中の荷電粒子線の通過経路、すなわち隔膜10と試料6との間の空間の大気をガス置換または真空引きできればよい。
以上説明したように、本実施例では、試料ステージ5およびその操作つまみ108、109、ガス供給管100、圧力調整弁104が全て蓋部材122に集約して取り付けられている。従って装置ユーザは、上記操作つまみ108、109の操作、試料の交換作業、またはガス供給管100、圧力調整弁104の操作を第1筐体の同じ面に対して行うことができる。よって、上記構成物が試料室の他の面にバラバラに取り付けられている構成の荷電粒子顕微鏡に比べて操作性が非常に向上している。
Claims (14)
- 一次荷電粒子線を試料上に照射する荷電粒子光学鏡筒と、当該荷電粒子線装置の一部を成し、内部が真空ポンプにより真空排気される筐体と、前記真空排気される空間の気密状態を維持可能であり、かつ前記一次荷電粒子線を透過または通過させる隔膜と、を備える荷電粒子線装置に設置される隔膜取付部材であって、
外形の最長部が2.8mm以上3.2mm以下の土台に保持されたTEM用メンブレンが前記隔膜として取り付けられる隔膜設置部位と、
前記荷電粒子線装置の筐体に取り付けられる筐体固定部位と、を備え、
前記隔膜設置部位は、凸形状である、隔膜取付部材。 - 前記隔膜設置部位の対角線の最大の長さが2.8mm以上3.2mm以下である、請求項1記載の隔膜取付部材。
- 前記隔膜設置部位の位置決め構造は、当該隔膜取付部材の厚み方向に壁面をもつ少なくとも2つの段差構造であって、
前記2つの段差構造の各壁面は互いに平行ではなく、
前記各壁面に前記土台の外周の少なくとも1点ずつが接する、請求項1記載の隔膜取付部材。 - 前記隔膜設置部位の位置決め構造は、前記土台の外形の対角線の最大の長さと同等の直径の円形状からなる凸部または凹部であることを特徴とする隔膜取付部材。
- 前記隔膜設置部位の位置決め構造は、前記土台の外形と同等の凸部または凹部である、請求項1記載の隔膜取付部材。
- 前記隔膜設置部位の位置決め構造の直径または最大の対角線の長さは、前記土台の外形より小さい、請求項1記載の隔膜取付部材。
- 前記隔膜設置部位の位置決め構造の直径または最大の対角線の長さは、前記隔膜の取り付け位置の誤差の許容量だけ、前記土台の外形より大きい、請求項1記載の隔膜取付部材。
- 前記隔膜が取り付けられる面に前記隔膜取付部材の厚さ方向に貫通する開口部を有し、
前記開口部は、前記隔膜が設置される面の面積より、前記隔膜が設置される面とは反対側の面の面積の方が大きい、請求項1記載の隔膜取付部材。 - 前記開口部は、前記隔膜が設置される面から放射状に広がる円錐形状である、請求項8記載の隔膜取付部材。
- 一次荷電粒子線を試料上に照射する荷電粒子光学鏡筒と、
当該荷電粒子線装置の一部を成し、内部が真空ポンプにより真空排気される筐体と、
前記真空排気される空間の気密状態を維持可能であり、かつ前記一次荷電粒子線を透過または通過させる隔膜と、
前記隔膜を前記筐体に取り付ける隔膜取付部材とを備え、
前記隔膜取付部材は、外形の最長部が2.8mm以上3.2mm以下の土台に保持されたTEM用メンブレンが前記隔膜として取り付けられる隔膜設置部位と、
前記荷電粒子線装置の筐体に取り付けられる筐体固定部位と、を有し、
前記隔膜設置部位は、凸形状である、荷電粒子線装置。 - 一次荷電粒子線を非真空雰囲気内に置かれた試料に照射する荷電粒子線装置の筐体に対して取り付けられる隔膜取付部材に、前記一次荷電粒子線を透過または通過させ前記非真空雰囲気の空間を真空空間から隔離する隔膜を取り付ける際に用いる隔膜取付ジグであって、
前記隔膜取付部材が設置される隔膜取付部材設置部位を有するベースプレートと、
前記隔膜取付部材設置位置の鉛直上方に設置され、鉛直方向に可動することで前記隔膜取付部材の上に設置された前記隔膜が保持された土台を押さえる押さえ部材と、を有し、
前記ベースプレートは、前記隔膜取付部材の開口部の中心が前記押さえ部材の中心軸上に位置するように当該隔膜取付部材の設置位置を規定する位置決め構造を有する、隔膜取付ジグ。 - 前記ベースプレートは、前記隔膜取付部材設置部位に設けられた貫通孔を有し、
前記貫通孔の一端の少なくとも一部は前記隔膜によって閉じられ、
前記貫通孔の他方の一端には、真空ポンプを直接または間接に接続する真空ポンプ接続部位を有する、請求項11記載の隔膜取付ジグ。 - 一次荷電粒子線を非真空雰囲気内に置かれた試料に照射する荷電粒子線装置の筐体に対して取り付けられる隔膜取付部材に、前記一次荷電粒子線を透過または通過させ前記非真空雰囲気の空間を真空空間から隔離する隔膜を取り付ける際の隔膜取付方法であって、
前記隔膜取付部材の開口部の中心が所定の位置になるように当該隔膜取付部材を設置するステップと、
前記隔膜が保持された土台を前記隔膜取付部材の上に設置するステップと、
前記隔膜取付部材設置位置の鉛直上方に設置された押さえ部材を鉛直下方に動作させることで、当該押さえ部材によって前記隔膜取付部材の上に設置された前記隔膜が保持された土台を押さえるステップと、
前記隔膜が保持された土台を前記隔膜取付部材に押さえつけたまま、前記隔膜と前記隔膜取付部材を接着するステップと、を有し、
前記隔膜取付部材を設置するステップにおいて、前記隔膜取付部材の開口部の中心が前記押さえ部材の中心軸上に位置するように当該隔膜取付部材が設置される、隔膜取付方法。 - 前記隔膜を少なくとも一部とする側面を有する空間を真空引きすることで、前記隔膜の品質を検査するステップを有する、請求項13記載の隔膜取付方法。
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