JP7114426B2 - Charged particle beam device - Google Patents
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Description
本発明は、荷電粒子線装置に関する。 The present invention relates to a charged particle beam device.
電子顕微鏡等の荷電粒子線装置では、試料の構造が破壊され、正常な状態の試料が観察できなくなることを抑制するために、冷却した試料を固定した固定部材(例えば、カートリッジ)を試料室内に設けた保持部に保持させて、試料を観察する場合がある。 In charged particle beam instruments such as electron microscopes, a fixing member (for example, a cartridge) that holds a cooled sample is placed in the sample chamber in order to prevent the structure of the sample from being destroyed, making it impossible to observe the sample in a normal state. In some cases, the sample is observed while being held by a provided holding portion.
しかしながら、試料を冷却すると、カートリッジやカートリッジを保持する保持部が収縮し、これらの部材の間に隙間が生じる場合がある。隙間が生じると、観察対象の試料が振動してしまい、観察する像にノイズが発生してしまう虞がある。 However, when the sample is cooled, the cartridge and the holder that holds the cartridge may shrink, creating a gap between these members. If there is a gap, the sample to be observed vibrates, which may cause noise in the observed image.
特許文献1では、試料周辺温度を検出し、温度制御手段により温度を適切に制御することによって、部材の熱膨張/収縮を抑制する技術が開示されている。 Patent Document 1 discloses a technique for suppressing thermal expansion/contraction of a member by detecting the ambient temperature of a sample and appropriately controlling the temperature with a temperature control means.
しかしながら、特許文献1に開示された技術では、試料周辺温度の精密制御が必要であり、装置の構造および制御が複雑となる問題があった。 However, the technique disclosed in Patent Document 1 requires precise control of the ambient temperature of the sample, and has the problem of complicating the structure and control of the apparatus.
本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであり、観察する像のノイズの発生を容易に抑制できる荷電粒子線装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a charged particle beam apparatus capable of easily suppressing the occurrence of noise in an image to be observed.
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明では、以下のような構成の荷電粒子線装置を提供する。 In order to solve the above problems and achieve the object of the present invention, the present invention provides a charged particle beam device configured as follows.
試料室内で、試料が固定された試料固定部材を保持する試料保持機構(例えば、後述の試料保持機構160)と、
前記試料保持機構を制御する制御部(例えば、後述の制御基板300)と、を備える荷電粒子線装置であって、
前記試料保持機構は、
前記試料固定部材が載置される載置部(例えば、後述の載置部242)と、
所定の初期位置から移動して、前記載置部に載置された前記試料固定部材を係止する係止部(例えば、後述の係止部243)と、
前記試料室内の温度を検出する温度検出部(例えば、後述の温度検出機構245)と、を有し、
前記係止部は、前記試料固定部材を係止する際に、前記試料固定部材を前記載置部に押し付ける方向に移動し、
前記制御部は、前記温度検出部が検出した前記試料室内の温度に応じて、前記係止部の移動量を決定する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
a sample holding mechanism (for example, a
A charged particle beam device comprising a control unit (for example, a
The sample holding mechanism is
a mounting portion (for example, a
a locking portion (for example, a
a temperature detection unit (for example, a
the locking portion moves in a direction to press the sample fixing member against the mounting portion when locking the sample fixing member;
A charged particle beam apparatus, wherein the control unit determines the amount of movement of the locking unit according to the temperature in the sample chamber detected by the temperature detection unit.
本発明によれば、観察する像のノイズの発生を容易に抑制できる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
According to the present invention, it is possible to easily suppress the occurrence of noise in an observed image.
Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.
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。 Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. It should be noted that the embodiments described below do not unduly limit the scope of the invention described in the claims. Moreover, not all the configurations described below are essential constituent elements of the present invention.
1.荷電粒子線装置の概要
まず、本実施形態に係る荷電粒子線装置の概要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100の構成の一例を示す図である。
1. Overview of Charged Particle Beam Device First, an overview of a charged particle beam device according to this embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a charged
図1に示すように、本実施形態における荷電粒子線装置100は、透過電子顕微鏡(TEM)であり、試料室20と、試料交換装置100Aと、荷電粒子線源110と、光学系120と、撮像装置130と、試料保持機構160と、を含んで構成されている。
As shown in FIG. 1, the charged
試料室20は、図1に示すように、鏡筒22内の空間である。試料室20は、鏡筒22の内壁で区画される空間である。すなわち、鏡筒22は、試料室20を備えた真空容器ともいえる。
The
試料室20内は、真空排気装置(図示せず)によって真空排気されている。これにより、試料室20は、真空に保たれている。ここで、真空とは、圧力が大気圧より低い空間状態のことをいう。また、真空排気とは、目的とする真空状態を得るために、内部の気体を排気することをいう。試料室20を真空排気する真空排気装置としては、例えば、イオンポンプ、スクロールポンプ、ターボ分子ポンプ等を用いることができる。
The inside of the
鏡筒22には、試料保持機構160が取り付けられている。試料保持機構160は、試料保持部24、試料ホルダー26、ゴニオメーター28、モーター29を含んで構成されている。
A
ゴニオメーター28は、鏡筒22の外壁に取り付けられている。試料ホルダー26は、鏡筒22を貫通するように設けられている。試料ホルダー26の一端部は、鏡筒22外に配置され、ゴニオメーター28に接続されている。また、試料ホルダー26の他端部は、試料室20内に配置され、試料保持部24が接続されている。
A
試料保持部24は、試料交換装置100Aから搬送され、試料Sが固定されたカートリッジ(リテーナー)2を保持する。試料保持部24に保持された試料Sの試料室20内における位置決めは、ゴニオメーター28で行う。
The
モーター29は、鏡筒22外に設けられており、後述する試料保持部24の係止部243を駆動させる駆動源を構成する。本実施形態では、モーター29には、ステッピングモーター(パルスモーター)が用いられる。なお、試料保持部24の詳細及び試料交換装置100Aの詳細については後述する。
The
試料室20は、荷電粒子線(電子線)が試料Sに照射される空間である。荷電粒子線装置100では、試料室20において、試料保持部24に保持された試料Sに電子線が照射される。試料Sを透過した電子線は、光学系で結像され、電子顕微鏡像が得られる。
The
荷電粒子線源110は、鏡筒22の上部に取り付けられ、電子線(荷電粒子線)EBを発生させる。荷電粒子線源110としては、例えば、公知の電子銃を用いることができる。荷電粒子線源110として用いられる電子銃は特に限定されず、例えば熱電子放出型や、熱電界放出型、冷陰極電界放出型などの電子銃を用いることができる。
A charged
光学系120は、試料Sに電子線EBを照射するための照射レンズ122と、試料Sを透過した電子線EBで結像するための結像系を構成している対物レンズ124、中間レンズ126、および投影レンズ128と、を含んで構成されている。
The
撮像装置130は、結像系(レンズ124,126,128)によって結像された電子顕微鏡像を撮像する。撮像装置130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カメラを含んで構成されている。撮像装置130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。
The
荷電粒子線装置100は、図示の例では、除振機140を介して架台150上に設置されている。
The charged
2.荷電粒子線装置の要部
次に、本実施形態に係る荷電粒子線装置の要部として、試料容器10,カートリッジ2、試料交換装置100A、及び、試料保持部24について図2乃至4を参照しながら説明する。
図2は、本実施形態に係る荷電粒子線装置100の要部を模式的に示す図である。なお、図2には、互いに直交する軸として、X軸、Y軸、Z軸を図示している。また、図3は、カートリッジ2を模式的に示す図であり、(A)は上面図を示し、(B)は側面図を示している。また、図4は、試料保持部24の一例を示す図であり、(A)は上面図を示し、(B)は図4(A)のA-A線断面図を示している。
2. Main Part of Charged Particle Beam Device Next, as main parts of the charged particle beam device according to the present embodiment, the
FIG. 2 is a diagram schematically showing the main part of the charged
(1)試料容器及びカートリッジ
図2に示すように、荷電粒子線装置100の試料交換装置100Aには、試料容器10が取り付けられている。試料容器10は、冷却された試料Sを搬送するための容器である。試料容器10には、試料S、および試料Sを冷却する冷媒6が収容される。
(1) Sample Container and Cartridge As shown in FIG. 2 , the
試料容器10は、カートリッジ2が取り付けられたマガジン4を収容する。カートリッジ2には、冷却された試料Sが固定部材(図示省略)によって固定されている。
A
試料Sは、例えば、生物試料や、高分子材料等の電子ビームやイオンビーム等の荷電粒子線により構造が破壊されやすい試料である。 The sample S is, for example, a biological sample or a sample such as a polymeric material whose structure is likely to be destroyed by a charged particle beam such as an electron beam or an ion beam.
図3に示すように、カートリッジ2は、略長方形の板状部材である。カートリッジ2には、上下方向に貫通する貫通孔201が形成されており、その貫通孔201上に試料Sが固定部材(図示省略)で固定される。
As shown in FIG. 3, the
また、カートリッジ2の長手方向の一端部側(図3では、右側)には、上下方向に貫通する係止孔202が形成されている。係止孔202は、略四角形状に形成されている。係止孔202におけるカートリッジ2の長手方向の一端部側(図3では、右側)の縁には、カートリッジ2の上面に向かうにつれて、孔の大きさが大きくなるように形成された係止縁203が形成されている。
A locking
図2に示すように、カートリッジ2は、マガジン4に取り付けられている。図示の例では、複数(3つ)のカートリッジ2がマガジン4に取り付けられている。カートリッジ2およびマガジン4は、熱伝導性のよい材料で形成されることが望ましい。
As shown in FIG. 2,
試料Sは、例えば液体窒素温度以下(例えば極低温)に冷却された後に、カートリッジ2に固定される。試料Sが固定されたカートリッジ2はマガジン4に取り付けられ、試料容器10で搬送される。なお、ここでは、試料Sが固定されたカートリッジ2をマガジン4に取り付けて試料容器10に収容する場合について説明したが、図示はしないが、カートリッジ2やマガジン4を用いずに、直接、試料Sを試料容器10に収容してもよい。
The sample S is fixed in the
冷媒6は、例えば、液体窒素である。冷媒6は、液体メタン、液体エタン、または液体ブタンであってもよい。冷媒6は、試料Sを冷却することができ、かつ、後述する真空排気装置50で真空排気されて凝固するものであれば特に限定されない。
The
試料容器10内には、マガジン4が収容される試料収容空間と、冷媒6が収容される冷媒収容空間とを区画する熱伝導部材(図示省略)が設けられている。また、試料容器10は、後述する試料交換室30に仕切り弁40が閉じた状態で接続される。試料容器10は、図示の例では、接続部材42を介して、試料交換室30に接続されている。接続部材42の端面にはOリング44が装着されており、試料容器10と接続部材42との間は、Oリング44によって封止される。試料容器10は、仕切り弁40が閉じた状態で、真空排気装置50によって真空排気される。
A heat-conducting member (not shown) is provided in the
(2)試料交換装置
次に、試料交換装置100Aについて説明する。試料交換装置100Aは、図2に示すように、ゴニオメーター28と鏡筒22を挟んで対向する位置に設けられている。なお、試料交換装置100Aが設置される場所は、試料室20において、試料Sの交換を行うことができれば特に限定されない。
(2) Specimen Exchanger Next, the
試料交換装置100Aは、図2に示すように、試料交換室30と、仕切り弁40と、真空排気装置50と、試料保管部60と、冷却部70と、第1搬送ロッド80と、第2搬送ロッド90と、を含んで構成されている。
As shown in FIG. 2, the
試料交換室30は、試料室20に接続されている。試料交換室30と試料室20との間には、仕切り弁32が設けられている。仕切り弁32は、試料交換室30と試料室20との間の真空隔壁として用いられる弁である。仕切り弁32を開くことによって、試料交換室30と試料室20とを連通する。また、仕切り弁32を閉じることによって、試料交換室30と試料室20とを隔離する。
The
試料交換室30は、真空容器34で囲まれた空間である。試料交換室30は、真空排気装置50によって真空排気される。これにより、試料交換室30を真空に保つことができる。試料交換室30には、試料保管部60が設けられている。
The
仕切り弁40は、試料交換室30と試料容器10との間に配置される。仕切り弁40は、試料容器10が試料交換室30に接続される際に、試料交換室30と試料容器10との間に配置される。仕切り弁40は、試料交換室30と試料容器10との間の真空隔壁として用いられる弁である。仕切り弁40を開くことによって、試料交換室30と試料容器10とを連通する。また、仕切り弁40を閉じることによって、試料交換室30と試料容器10とを隔離する。
A
真空排気装置50は、試料容器10を真空排気する。真空排気装置50は、試料容器10が試料交換室30に接続され、かつ、仕切り弁40が閉じた状態で試料容器10の真空排気を行うことができる。これにより、試料容器10の試料収容空間および冷媒収容空間が真空排気され、冷媒収容空間に収容された冷媒6(例えば液体窒素)の凝固点が上昇し、冷媒6を凝固させることができる。なお、真空排気装置50は、仕切り弁40が開いた状態で試料容器10の真空排気を行うこともできる。
The
真空排気装置50は、排気管52を介して、試料容器10を真空排気する。排気管52は、図示の例では、接続部材42に接続されている。排気管52には、電磁弁54が設けられている。
The
真空排気装置50は、さらに、試料交換室30を真空排気する。真空排気装置50は、排気管56を介して、試料交換室30を真空排気する。排気管56には、電磁弁58が設けられている。
The
真空排気装置50としては、例えば、油回転真空ポンプ(ロータリーポンプ)、イオンポンプ、スクロールポンプ、ターボ分子ポンプ等を用いることができる。
As the
試料保管部60は、試料交換室30に設けられている。試料保管部60は、試料Sを保持することができる。試料保管部60は、複数の試料Sを保持することができる。図示の例では、試料保管部60は、試料Sが固定された複数のカートリッジ2を保持している。試料保管部60は、例えば、マガジン4と同様の構成を有している。
The
試料保管部60は、冷却部70によって冷却されている。したがって、試料Sを冷却した状態で保管することができる。試料保管部60は、例えば、熱伝導率が大きい材料で形成されている。
The
冷却部70は、試料保管部60を冷却する。冷却部70は、例えば、冷媒が入ったタンク(例えば液体窒素が入った液体窒素タンク)72と、タンク72と試料保管部60とを熱的に接続する熱伝導部材74aと、を含んで構成されている。冷却部70は、タンク72に入った冷媒で熱伝導部材74aを冷却することで試料保管部60を冷却する。
The
冷却部70は、さらに、第1搬送ロッド80、および第2搬送ロッド90を冷却する。冷却部70は、さらに、タンク72と第1搬送ロッド80とを熱的に接続する熱伝導部材74bと、タンク72と第2搬送ロッド90とを熱的に接続する熱伝導部材74cと、を含んで構成されている。熱伝導部材74a,74b,74cは、例えば、銅線である。
The
第1搬送ロッド80は、試料容器10と試料交換室30との間において、試料Sを搬送する。ここでは、第1搬送ロッド80は、マガジン4を保持して搬送することで、試料Sを搬送している。具体的には、第1搬送ロッド80は、先端部でマガジン4を掴み、掴んだマガジン4をZ方向に移動させることができる。第1搬送ロッド80は、試料容器10内のマガジン4を掴んで+Z方向(図2では上方)に移動させることで、マガジン4を試料交換室30に搬送する。また、第1搬送ロッド80は、試料交換室30内のマガジン4(試料S)を試料容器10に搬送することもできる。
The
第1搬送ロッド80は、冷却部70によって冷却されている。そのため、第1搬送ロッド80が冷却されたマガジン4に触れても、マガジン4はその温度を保持できる。
The
第2搬送ロッド90は、第1搬送ロッド80と試料保管部60との間において、試料Sを搬送する。ここでは、第2搬送ロッド90は、試料Sが固定されたカートリッジ2を保持して搬送することで、試料Sを搬送している。具体的には、第2搬送ロッド90は、先端部でカートリッジ2を掴み、掴んだカートリッジ2をX方向に移動させることができる。第2搬送ロッド90は、第1搬送ロッド80が保持するマガジン4からカートリッジ2を取り出し、カートリッジ2を-X方向(図2では左方向)に移動させることで、カートリッジ2を試料保管部60に搬送する。また、第2搬送ロッド90は、試料保管部60からカートリッジ2を取り出して、第1搬送ロッド80が保持するマガジン4に搬送することもできる。
The
第2搬送ロッド90は、さらに、試料保管部60と試料室20との間において、試料Sを搬送する。第2搬送ロッド90は、試料保管部60からカートリッジ2を取り出し、+X方向(図2では右方向)に移動させることで、カートリッジ2を試料室20に搬送する。第2搬送ロッド90は、図示の例では、試料室20内の試料保持部24に試料Sを搬送する。また、第2搬送ロッド90は、試料室20から試料保管部60にカートリッジ2(試料S)を搬送することもできる。
The
第2搬送ロッド90は、さらに、試料室20と第1搬送ロッド80との間において、試料Sを搬送する。第2搬送ロッド90は、試料室20(試料保持部24)からカートリッジ2を取り出し、-X方向に移動させることで、カートリッジ2を第1搬送ロッド80に搬送する。また、第2搬送ロッド90は、第1搬送ロッド80から試料室20にカートリッジ2(試料S)を搬送することもできる。
The
第2搬送ロッド90は、冷却部70によって冷却されている。そのため、第2搬送ロッド90が冷却されたカートリッジ2に触れても、カートリッジ2はその温度を保持できる。
The
(3)試料保持部
次に、試料保持部24について説明する。図4に示すように、試料保持部24は、ベース部241と、載置部242と、係止部243と、押圧部244と、温度検出機構245と、を含んで構成されている。
(3) Sample Holding Section Next, the
ベース部241は、略各筒状の部材であり、一端部(図示省略)が試料ホルダー26(図2参照)に接続されている。また、ベース部241の他端部(図4では左側の端部)には、一対の係止部保持部241a,241aが一体的に形成されている。係止部保持部241a,241aは、X方向に沿って配置された略平板状の部材である。また、一対の係止部保持部241a,241aは、その内面が、Y方向に所定の距離を空けて対向するように配置されている。一対の係止部保持部241a,241aの間には、係止部243を軸支する軸部241bが設けられている。
The
係止部保持部241a,241aのX方向における一端側(図4の左側)の下部には、X方向に沿って延在する載置部242が設けられている。載置部242の上面は、略平面状に形成されており、カートリッジ2が載置される。
A mounting
係止部243は、軸孔が形成された係止ベース部243aと、係止ベース部243aと一体的に形成され、X方向に沿って延びる係止アーム部243bと、を含んで構成されている。係止ベース部243aは、一対の係止部保持部241a,241aの間に配置されている。係止ベース部243aの軸孔に軸部241bが挿通されることによって、係止部243は、係止部保持部241a,241aに回動可能に軸支されている。
The locking
係止部243は、押圧部244に押圧されていないときは、図示しない付勢手段(たとえば、コイルばね)によって、図4に示す係止部243の位置(以下の説明において、「待機位置」と称する場合がある)で、待機する。
When the locking
係止アーム部243bの先端側(図4の左側)には、カートリッジ2の係止縁203(図3参照)と隙間なく当接可能なように、傾斜面部243cが形成されている。
An
押圧部244は、X方向に沿って延在する略棒状の部材であり、ベース部241及び試料ホルダー26内を貫通している。
The
押圧部244の一端部は、モーター29に接続されている。これによって、モーター29が駆動すると、押圧部244の他端部(図4では左側の端部)である押圧端部244aが、一対の係止部保持部241a,241aの間を、X方向に移動可能となっている。
One end of the
押圧端部244aが、任意に設定可能な初期位置(例えば、図4に示す位置)から左側に移動して、係止アーム部243bの基端側(図4の右側)に接触すると、係止アーム部243bは、押圧端部244aによって押圧される。係止アーム部243bが押圧端部244aによって押圧されると、係止アーム部243bの先端側(図4の左側)は、図4(B)の矢印R方向に回動する。これによって、係止アーム部243bの先端が、載置部242上のカートリッジ2の係止孔202(図3参照)内に進入する。そして、係止アーム部243bの傾斜面部243cが係止縁203に当接することで、係止アーム部243bは、カートリッジ2を係止する。
When the
温度検出機構245は、試料室20内における試料保持部24付近の温度を検出可能な温度センサ(図示省略)を含んで構成されている。この温度センサは、後述する温度コントローラー301に接続されており、検出結果を温度コントローラー301に出力する。
The
3.荷電粒子線装置の回路構成
次に、荷電粒子線装置100の回路構成について説明する。図5は、荷電粒子線装置100の回路構成を示す機能ブロック図である。
図5に示すように、荷電粒子線装置100の回路構成は、互いに電気的に接続された制御基板300と、温度コントローラー301と、モーター29とを含んで構成されている。
3. Circuit Configuration of Charged Particle Beam Device Next, the circuit configuration of the charged
As shown in FIG. 5, the circuit configuration of the charged
制御基板300は、制御装置としてFPGA(field-programmable gate array)を備えている。制御基板300は、荷電粒子線装置100の各種動作を制御する。制御基板300には、温度コントローラー301と、モーター29と、に接続されている。
The
温度コントローラー301は、温度検出機構245(図4参照)の温度センサから入力された検出結果に基づいた温度情報を、制御基板300に送信する。制御基板300は、受信した温度情報に基づいてモーター29の駆動量(ステップ数)を決定し、モーター29を駆動させる。
The
本実施形態では、駆動量として、第1の駆動量と、第2の駆動量が、設定されている。制御基板300は、受信した温度情報が示す温度が0℃以下の場合、駆動量を第1の駆動量に決定する。一方、制御基板300は、受信した温度情報が示す温度が0℃よりも高い場合(0℃を超えている場合)、駆動量を第2の駆動量に決定する。
In this embodiment, a first drive amount and a second drive amount are set as the drive amount. When the temperature indicated by the received temperature information is 0° C. or less, the
モーター29の駆動量(ステップ数)に応じて、係止部243の回動量(移動量)が決定されるため、制御基板300は、温度検出部が検出した試料室内の温度に応じて、係止部の移動量を決定する制御部を構成する。
Since the rotation amount (movement amount) of the locking
第1の駆動量は、荷電粒子線装置100の組み立て時などにおいて、試料室20内における試料保持部24付近の温度を0℃以下に設定した上で、係止アーム部243bがカートリッジ2を係止する際のモーター29の駆動量を計測することで予め設定される。具体的には、モーター29を駆動させて、押圧端部244aを初期位置(例えば、図4に示す位置)から、係止アーム部243bがカートリッジ2をしっかりと係止する位置(係止アーム部243bの傾斜面部243cと係止縁203が当接することでモーター29が回転しなくなる位置)まで移動させたときの、モーター29の駆動量を計測することで、第1の駆動量が設定される。
When the charged
第2の駆動量は、設定した第1の駆動量よりも小さく設定される。本実施形態では、第1の駆動量の95%に設定される。なお、第2の駆動量を、試料室20内における試料保持部24付近の温度を0℃よりも高くした上で、第1の駆動量の設定と同様に、係止アーム部243bがカートリッジ2を係止する際のモーター29の駆動量を計測することで設定してもよい。なお、第1の駆動量及び第2の駆動量は、任意のタイミングで再設定可能である。
The second drive amount is set smaller than the set first drive amount. In this embodiment, it is set to 95% of the first driving amount. Note that the second driving amount is set so that the temperature near the
なお、図示は省略するが、制御基板300は、温度コントローラー301と、モーター29の他に、荷電粒子線装置100の各種構成、例えば第1搬送ロッド80や第2搬送ロッド90などと、これら各種構成の動作を制御可能に電気的に接続されている。
Although not shown, the
4.荷電粒子線装置の動作
(1)動作概要
次に、荷電粒子線装置100の動作の概要を説明する。図6から図9は、荷電粒子線装置100の動作の概要を説明するための図である。具体的には、試料Sを試料容器10から試料室20に導入する動作及び試料Sを試料室20から取り出す動作について説明する。なお、ここでは、冷媒6として液体窒素を用いた場合について説明する。また、試料容器10には、予め冷媒6で冷却された試料収容空間に、カートリッジ2が取り付けられたマガジン4が収容されている。
4. Operation of Charged Particle Beam Device (1) Overview of Operation Next, an overview of the operation of the charged
まず、試料Sを試料容器10から試料室20に導入する動作について説明する。試料交換装置100Aでは、あらかじめ試料交換室30内が真空排気装置50によって真空排気され真空に保たれている。すなわち、電磁弁58が開いた状態になっている。また、第1搬送ロッド80、第2搬送ロッド90、試料保管部60は、冷却部70によって常時冷却されている。また、仕切り弁32は閉じられている。
First, the operation of introducing the sample S from the
まず、図6に示すように、試料交換装置100Aに取り付けられた試料容器10内を、真空排気して電磁弁54を閉じた後、仕切り弁40を開く。
First, as shown in FIG. 6, the inside of the
次に、図7に示すように、第1搬送ロッド80を用いてマガジン4を掴み、第1搬送ロッド80を+Z方向(図7の上方向)に移動させて、マガジン4を試料容器10内から試料交換室30内に搬送する。そして、仕切り弁40を閉じる。
Next, as shown in FIG. 7, the
次に、図8に示すように、第2搬送ロッド90を用いて、第1搬送ロッド80が保持しているマガジン4からカートリッジ2を取り出す。そして、仕切り弁32を開き、第2搬送ロッド90を+X方向(図7の右方向)に移動させて試料室20にカートリッジ2(試料S)を導入する。そして、試料保持部24は、カートリッジ2を保持する。これにより、試料Sを試料容器10から試料室20に導入することができる。
Next, as shown in FIG. 8, the
その後、図9に示すように、第2搬送ロッド90が元の位置に戻され、仕切り弁32が閉じられて試料Sの観察が開始される。
Thereafter, as shown in FIG. 9, the
次に、試料Sを試料室20から取り出す動作について説明する。図8に示すように、仕切り弁32を開き、第2搬送ロッド90を試料室20内に進入させ、試料保持部24に保持されているカートリッジ2(試料S)を掴ませる。
Next, the operation of taking out the sample S from the
次に、図7に示すように、カートリッジ2を掴んだ第2搬送ロッド90を-X方向(図7の左方向)に移動させて、カートリッジ2を試料室20から試料交換室30に搬送する。そして、仕切り弁32を閉じる。これにより、試料Sを試料室20から取り出すことができる。
Next, as shown in FIG. 7, the
(2)試料保持部の動作
次に、試料保持部24がカートリッジ2を保持する際の動作の詳細について、図10及び図11を用いて説明する。図10は、荷電粒子線装置100の試料保持部24の動作を説明するための図(その1)であり、(A)は上面図を示し、(B)は図10(A)のB-B線断面図を示している。図11は、荷電粒子線装置100の試料保持部24の動作を説明するための図(その2)であり、(A)は上面図を示し、(B)は図11(A)のC-C線断面図を示している。なお、図10及び図11ともに、第2搬送ロッド90の図示は省略している。
(2) Operation of Sample Holding Section Next, the details of the operation when the
図10に示すように、第2搬送ロッド90によって、試料室20に内に導入されたカートリッジ2は、載置部242に載置される。
As shown in FIG. 10 , the
図10において、係止部243は、上述の待機位置で待機している。また、押圧端部244aは、初期位置にある。
制御基板300は、カートリッジ2が載置部242に載置されると、温度コントローラー301に温度情報の送信を要求し、受信した温度情報に基づいてモーター29の駆動量(ステップ数)を決定し、モーター29を駆動させる。
In FIG. 10, the locking
When the
上述のように、制御基板300は、受信した温度情報が示す温度が0℃以下の場合、駆動量を第1の駆動量に決定し、受信した温度情報が示す温度が0℃よりも高い場合、駆動量を第2の駆動量に決定する。
As described above, the
モーター29の駆動に応じて、押圧端部244aが初期位置から移動し、係止アーム部243bの基端側(図10の右側)に接触すると、係止アーム部243bは、押圧端部244aによって押圧される。係止アーム部243bが押圧端部244aによって押圧されると、係止アーム部243bの先端側(図10の左側)は、図10(B)の矢印R方向に回動する。
When the
これによって、図11に示すように、係止アーム部243bの先端が、載置部242上のカートリッジ2の係止孔202内に進入する。そして、係止アーム部243bの傾斜面部243cが係止縁203に当接することで、係止アーム部243bは、カートリッジ2を係止する。すなわち、試料保持部24がカートリッジ2(試料S)を保持する。
As a result, the tip of the
なお、試料Sを試料室20から取り出す際は、第2搬送ロッド90が試料保持部24に保持されているカートリッジ2(試料S)を掴んだ後、制御基板300は、モーター29を駆動し、押圧端部244aを初期位置へ移動させる。押圧端部244aが係止アーム部243bから離れると、係止部243は、図示しないコイルばねの付勢力によって、図10に示す矢印Rの逆方向に回動し、待機位置に戻る。これによって、第2搬送ロッド90が、試料Sを試料室20から取り出すことができる。
When the sample S is taken out of the
本実施形態の荷電粒子線装置100では、制御基板300は、試料室20内における試料保持部24付近の温度が0℃以下の場合、駆動量を第1の駆動量に決定する。一方、制御基板300は、同温度が0℃よりも高い場合、駆動量を第1の駆動量の95%に相当する第2の駆動量に決定する。また、第1の駆動量でモーター29が駆動した場合の方が、第2の駆動量でモーターが駆動した場合よりも、係止部243の回動量(移動量)が大きくなる。
In the charged
したがって、試料が冷却され、また試料室20内が冷却されることによって、カートリッジ2や試料保持部24を構成する部材が収縮しても、係止部243の回動量(移動量)を大きくすることで、係止部243は、カートリッジ2をしっかりと係止可能となる。すなわち、係止部243とカートリッジ2との間に隙間が生じることを抑制でき、且つ、観察する像のノイズの発生を抑制できる。
Therefore, even if the sample is cooled and the inside of the
また、第1の駆動量と第2の駆動量は、任意のタイミングで再設定可能となっている。このため、係止部243やカートリッジ2の摩耗などによる経年劣化によって、既に設定した第1の駆動量及び第2の駆動量を用いると、係止部243とカートリッジ2との間に隙間が発生するような場合は、試料の観察前に、第1の駆動量と第2の駆動量を再設定すればよい。これによって、部材の経年劣化を原因とする、観察する像のノイズの発生を抑制できる。
Also, the first driving amount and the second driving amount can be reset at arbitrary timing. Therefore, due to aged deterioration due to abrasion of the locking
また、観察に用いるカートリッジ2に応じて第1の駆動量と第2の駆動量を設定することができるので、カートリッジ2の加工精度のバラツキによる係止部243とカートリッジ2との間に隙間が生じることを抑制でき、且つ、観察する像のノイズの発生を抑制できる。
In addition, since the first driving amount and the second driving amount can be set according to the
なお、上述した実施形態では、荷電粒子線装置が透過電子顕微鏡である場合について説明したが、本発明に係る荷電粒子線装置は電子やイオン等の荷電粒子線を用いる装置であれば特に限定されない。本発明に係る荷電粒子線装置は、例えば、走査透過電子顕微鏡(STEM)や走査電子顕微鏡(SEM)等の電子顕微鏡、電子線マイクロアナライザー(EPMA)、集束イオンビーム装置(FIB装置)、電子ビーム露光装置等であってもよい。 In the above-described embodiment, the charged particle beam device is a transmission electron microscope, but the charged particle beam device according to the present invention is not particularly limited as long as it uses charged particle beams such as electrons and ions. . The charged particle beam device according to the present invention is, for example, an electron microscope such as a scanning transmission electron microscope (STEM) or a scanning electron microscope (SEM), an electron beam microanalyzer (EPMA), a focused ion beam device (FIB device), an electron beam It may be an exposure device or the like.
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。 The present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations that have the same function, method, and result, or configurations that have the same purpose and effect). Moreover, the present invention includes configurations obtained by replacing non-essential portions of the configurations described in the embodiments. In addition, the present invention includes a configuration that achieves the same effects or achieves the same purpose as the configurations described in the embodiments. In addition, the present invention includes configurations obtained by adding known techniques to the configurations described in the embodiments.
2…カートリッジ、4…マガジン、6…冷媒、10…試料容器、20…試料室、22…鏡筒、24…試料保持部、26…試料ホルダー、28…ゴニオメーター、29…モーター、30…試料交換室、50…真空排気装置、60…試料保管部、70…冷却部、80…第1搬送ロッド、90…第2搬送ロッド、100…荷電粒子線装置、100A…試料交換装置、110…荷電粒子線源、120…光学系、122…照射レンズ、124…対物レンズ、126…中間レンズ、128…投影レンズ、130…撮像装置、140…除振機、150…架台、160…試料保持機構、201…貫通孔、202…係止孔、203…係止縁、241…ベース部、241a…係止部保持部、241b…軸部、242…載置部、243…係止部、243a…係止ベース部、243b…係止アーム部、243c…傾斜面部、244…押圧部、244a…押圧端部、245…温度検出機構、300…制御基板、301…温度コントローラー
2
Claims (2)
前記試料保持機構を制御する制御部と、を備える荷電粒子線装置であって、
前記試料保持機構は、
前記試料固定部材が載置される載置部と、
所定の初期位置から移動して、前記載置部に載置された前記試料固定部材を係止する係止部と、
前記試料室内の温度を検出する温度検出部と、を有し、
前記係止部は、前記試料固定部材を係止する際に、前記試料固定部材を前記載置部に押し付ける方向に移動し、
前記制御部は、前記温度検出部が検出した前記試料室内の温度に応じて、前記係止部の移動量を決定する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。 a sample holding mechanism that holds a sample fixing member to which the sample is fixed in the sample chamber;
A charged particle beam device comprising a control unit that controls the sample holding mechanism,
The sample holding mechanism is
a mounting section on which the sample fixing member is mounted;
a locking portion that moves from a predetermined initial position and locks the sample fixing member placed on the mounting portion;
a temperature detection unit that detects the temperature in the sample chamber,
the locking portion moves in a direction to press the sample fixing member against the mounting portion when locking the sample fixing member;
A charged particle beam apparatus, wherein the control unit determines the amount of movement of the locking unit according to the temperature in the sample chamber detected by the temperature detection unit.
ことを特徴とする請求項1に記載の荷電粒子線装置。 2. The method according to claim 1, wherein when the temperature inside the sample chamber is equal to or lower than a predetermined temperature, the control unit determines a larger amount of movement than when the temperature inside the sample chamber exceeds a predetermined temperature. A charged particle beam device as described.
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