JP7217298B2 - 試料ホルダーおよび荷電粒子線装置 - Google Patents

Description

本発明は、試料ホルダーおよび荷電粒子線装置に関する。

透過電子顕微鏡などの荷電粒子線装置では、カートリッジタイプの試料ホルダーが知られている。このような試料ホルダーでは、試料が固定されるカートリッジが、ホルダーベースに対して着脱可能となっている。

例えば、特許文献１には、カートリッジを抜き差し可能な挿入孔を備えた試料ホルダーが開示されている。この試料ホルダーでは、カートリッジを片持ちで支持している。

特開平８－１７３８１号公報

このような荷電粒子線装置の試料ホルダーでは、カートリッジの試料台を傾斜させたときなどに、カートリッジが試料の高さ方向にずれる場合があった。カートリッジが試料の高さ方向にずれると、フォーカスにずれが生じてしまう。

本発明に係る試料ホルダーの一態様は、
荷電粒子線装置用の試料ホルダーであって、
試料を保持するカートリッジと、
前記カートリッジを着脱可能な取付け部を有するホルダーベースと、
を含み、
前記取付け部は、
前記カートリッジが載置される載置面と、
第１傾斜面と、
前記カートリッジに回転力を付与する回転力付与機構と、
を含み、
前記カートリッジは、前記第１傾斜面に対向する第１対向傾斜面を含み、
前記回転力付与機構が前記カートリッジに回転力を付与することによって、前記第１対向傾斜面が前記第１傾斜面に押し当てられ、
前記第１対向傾斜面が前記第１傾斜面に押し当てられることによって、前記カートリッジが前記載置面に押し当てられる。

このような試料ホルダーでは、カートリッジが取付け部の載置面に押し当てられるため、カートリッジを載置面に密着させることができる。したがって、このような試料ホルダーでは、試料の高さ方向におけるカートリッジのずれを低減できる。

本発明に係る荷電粒子線装置の一態様は、
上記試料ホルダーを含む。

このような荷電粒子線装置では、上記試料ホルダーを含むため、試料の高さ方向におけるカートリッジのずれを低減できる。したがって、このような荷電粒子線装置では、試料
が高さ方向にずれることによるフォーカスのずれを低減できる。

実施形態に係る試料ホルダーを模式的に示す平面図。 実施形態に係る試料ホルダーを模式的に示す平面図。 実施形態に係る試料ホルダーの一部を模式的に示す斜視図。 実施形態に係る試料ホルダーの動作を説明するための図。 実施形態に係る試料ホルダーの動作を説明するための図。 実施形態に係る試料ホルダーを含む電子顕微鏡の構成を示す図。 実施形態に係る試料ホルダーを含む電子顕微鏡の構成を示す図。 第１変形例に係る試料ホルダーを模式的に示す平面図。 第１変形例に係る試料ホルダーを模式的に示す平面図。

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． 試料ホルダー
まず、本発明の一実施形態に係る試料ホルダーについて図面を参照しながら説明する。図１および図２は、本発明の一実施形態に係る試料ホルダー１００を模式的に示す平面図である。なお、図１は、カートリッジ１５０がホルダーベース１１０の取付け部１１２から取り外された状態を示し、図２は、カートリッジ１５０がホルダーベース１１０の取付け部１１２に取り付けられた状態を示している。

試料ホルダー１００は、透過電子顕微鏡用の試料ホルダーである。試料ホルダー１００は、図１および図２に示すように、ホルダーベース１１０と、カートリッジ１５０と、を含む。

ホルダーベース１１０は、シャフト部１０２と、取付け部１１２と、を有している。

シャフト部１０２は、棒状の部材である。シャフト部１０２は、試料ホルダー１００の柄となる部分である。シャフト部１０２には、Ｏリング１０４が装着されている。Ｏリング１０４は、シャフト部１０２の外周面に設けられた溝に装着されている。Ｏリング１０４によって、試料ホルダー１００を電子顕微鏡に挿入した際に、試料室を気密にできる。図示はしないが、シャフト部１０２の後端には、ユーザーが試料ホルダー１００を把持するための把持部が設けられている。

取付け部１１２は、シャフト部１０２の先端に設けられている。取付け部１１２は、カートリッジ１５０を取付け可能に構成されている。取付け部１１２は、カートリッジ１５０を載置するための載置面１１４と、第１傾斜面１１５ａを有する第１ブロック１１６ａと、第２傾斜面１１５ｂを有する第２ブロック１１６ｂと、第１弾性部材１１８ａと、第２弾性部材１１８ｂと、を含む。

載置面１１４は、カートリッジ１５０が載置される面である。載置面１１４には、開口１１３が設けられている。開口１１３は、試料台１６０、傾斜アーム１７２、および傾斜レバー１７４と重なる位置に設けられている。載置面１１４は、カートリッジ１５０の先端部１５１ａを支持する第１領域１１４ａと、カートリッジ１５０の後端部１５１ｂを支持する第２領域１１４ｂと、を有している。載置面１１４が第１領域１１４ａと第２領域１１４ｂを有するため、取付け部１１２はカートリッジ１５０の先端部１５１ａおよび後
端部１５１ｂの両方を支持できる。

第１ブロック１１６ａは、取付け部１１２の後端に設けられている。第１ブロック１１６ａは、第１傾斜面１１５ａを有している。第１傾斜面１１５ａは、載置面１１４に対して傾斜している。第１傾斜面１１５ａは、斜め下方向を向いている。平面視において（すなわち、載置面１１４の垂線に平行な方向から見て）、第１傾斜面１１５ａとシャフト部１０２の中心軸Ｌとがなす角度θ１は、０°＜θ１＜９０°である。平面視において、第１傾斜面１１５ａは、中心軸Ｌに対して傾いている。

第２ブロック１１６ｂは、取付け部１１２の先端に設けられている。第２ブロック１１６ｂは、第２傾斜面１１５ｂを有している。第２傾斜面１１５ｂは、載置面１１４に対して傾斜している。第２傾斜面１１５ｂは、斜め下方向を向いている。平面視において、第２傾斜面１１５ｂとシャフト部１０２の中心軸Ｌとがなす角度θ２は、０°＜θ２＜９０°である。平面視において、第２傾斜面１１５ｂは、中心軸Ｌに対して傾いている。角度θ１と角度θ２は、例えば、等しい。

第１弾性部材１１８ａおよび第２弾性部材１１８ｂは、カートリッジ１５０に回転力を付与する回転力付与機構として機能する。具体的には、第１弾性部材１１８ａおよび第２弾性部材１１８ｂは、カートリッジ１５０に、載置面１１４の垂線に平行な軸を回転軸とする回転力を付与する。

第１弾性部材１１８ａは、カートリッジ１５０の側面１５５が押し当てられることによって、弾性変形し、側面１５５を押し戻す。これにより、カートリッジ１５０には、回転力が付与される。第１弾性部材１１８ａは、例えば、板バネである。なお、第１弾性部材１１８ａは、コイルバネや、ゴムなどであってもよい。

図３は、試料ホルダー１００の一部を模式的に示す斜視図である。

第２弾性部材１１８ｂには、図３に示すように、ボール１１９が固定されている。ボール１１９は、例えば、ルビー球である。ボール１１９を介してカートリッジ１５０の第１対向傾斜面１５４ａが第２弾性部材１１８ｂに押し当てられることによって、第２弾性部材１１８ｂは、弾性変形し、第１対向傾斜面１５４ａを押し戻す。これにより、カートリッジ１５０には、回転力が付与される。第２弾性部材１１８ｂは、例えば、板バネである。なお、第２弾性部材１１８ｂは、コイルバネや、ゴムなどであってもよい。

ボール１１９は、カートリッジ１５０が取付け部１１２に取り付けられたときに、第１対向傾斜面１５４ａに設けられた孔１５６に嵌まる。これにより、カートリッジ１５０の移動が制限される。

カートリッジ１５０は、図２に示すように、第１ブロック１１６ａと第２ブロック１１６ｂとの間に配置される。すなわち、カートリッジ１５０は、第１傾斜面１１５ａと第２傾斜面１１５ｂとの間に配置される。第１ブロック１１６ａおよび第２ブロック１１６ｂは、カートリッジ１５０を取付け部１１２に取り付ける際に、カートリッジ１５０を案内するガイドとして機能する。

ホルダーベース１１０は、カートリッジ１５０の傾斜機構１７０を動作させるためのシャフト１３０を有している。シャフト１３０は、図示はしないが、シャフト部１０２内に設けられた送りねじなどを介してモーターなどの駆動部に接続されている。

カートリッジ１５０は、図１に示すように、シャフト部１０２の中心軸Ｌに対して、斜
め方向Ｃから取付け部１１２に取付けられる。具体的には、取付け部１１２を静止させた状態で、カートリッジ１５０を斜め方向Ｃに移動させることで、カートリッジ１５０が取付け部１１２に差し込まれ、カートリッジ１５０が取付け部１１２に固定される。

カートリッジ１５０は、試料を保持する。カートリッジ１５０は、フレーム１５２と、試料台１６０と、傾斜機構１７０と、を有している。

試料台１６０は、試料を保持する。試料台１６０には、貫通孔が形成されており、貫通孔上に試料が固定される。試料は、例えば、Ｃリングや板バネを用いて試料台１６０に固定される。

試料台１６０は、カートリッジ１５０のフレーム１５２に、不図示の軸部材で接続されている。軸部材は、試料台１６０の軸Ａまわりに回転可能に支持している。そのため、試料台１６０は、軸Ａを傾斜軸（回転軸）として、傾斜可能（回転可能）である。図示の例では、平面視において、軸Ａとシャフト部１０２の中心軸Ｌとがなす角度は、９０°である。

フレーム１５２は、枠状の部材である。フレーム１５２は、試料台１６０、傾斜機構１７０を囲んでいる。フレーム１５２は、第１対向傾斜面１５４ａと、第２対向傾斜面１５４ｂと、を有する。

第１対向傾斜面１５４ａは、カートリッジ１５０の後端部１５１ｂに設けられている。第１対向傾斜面１５４ａは、カートリッジ１５０の下面に対して傾斜している。第１対向傾斜面１５４ａは、斜め上方向を向いている。

第２対向傾斜面１５４ｂは、カートリッジ１５０の先端部１５１ａに設けられている。第２対向傾斜面１５４ｂは、カートリッジ１５０の下面に対して傾斜している。第２対向傾斜面１５４ｂは、斜め上方向を向いている。

カートリッジ１５０が取付け部１１２に取り付けられた場合、第１対向傾斜面１５４ａは、第１傾斜面１１５ａに対向し、第２対向傾斜面１５４ｂは、第２傾斜面１１５ｂに対向する。

傾斜機構１７０は、傾斜アーム１７２と、傾斜レバー１７４と、を有している。傾斜アーム１７２は、試料台１６０に接続されている。傾斜アーム１７２は、傾斜レバー１７４に接続されている。カートリッジ１５０が取付け部１１２に取付けられた状態では、傾斜レバー１７４にシャフト１３０の先端が接している。シャフト１３０が伸縮することによって、傾斜レバー１７４が回転し、傾斜アーム１７２に接続された試料台１６０が軸Ａまわりに傾斜する。

２． 動作
図４および図５は、試料ホルダー１００の動作を説明するための図である。図４は、試料ホルダー１００を模式的に示す平面図であり、図５は、図４のＶ－Ｖ線断面図である。なお、図４および図５では、便宜上、試料ホルダー１００を構成する部材を簡略して図示している。

図５に示すように、カートリッジ１５０は、第１対向傾斜面１５４ａと第２対向傾斜面１５４ｂによって、くさび状となっている。すなわち、カートリッジ１５０は、カートリッジ１５０の上面から下面に向かうにしたがって、幅が大きくなっている。同様に、取付け部１１２の第１傾斜面１１５ａと第２傾斜面１１５ｂによって規定される空間は、上か
ら下に向かうにしたがって、幅が大きくなっている。

図１に示すように、カートリッジ１５０が取付け部１１２から取り外された状態から、カートリッジ１５０を取付け部１１２に突入させる。具体的には、カートリッジ１５０を、シャフト部１０２の中心軸Ｌに対して斜め方向Ｃに移動させる。

カートリッジ１５０は、第１ブロック１１６ａと第２ブロック１１６ｂとの間を通る。カートリッジ１５０は、第１ブロック１１６ａの第１傾斜面１１５ａと第２ブロック１１６ｂの第２傾斜面１１５ｂにガイドされる。カートリッジ１５０は、取付け部１１２の載置面１１４上を斜め方向Ｃにスライドする。

カートリッジ１５０が取付け部１１２に挿入されると、第１弾性部材１１８ａおよび第２弾性部材１１８ｂがカートリッジ１５０によって押し込まれる。具体的には、第１弾性部材１１８ａはカートリッジ１５０の側面１５５によって押し込まれ、第２弾性部材１１８ｂは第１対向傾斜面１５４ａによって押し込まれる。これにより、第１弾性部材１１８ａおよび第２弾性部材１１８ｂが弾性変形し、カートリッジ１５０を押し戻す。この結果、図４に示すように、カートリッジ１５０には、載置面１１４の垂線Ｐに平行な軸を回転軸とする回転力が付与される。図４に示す例では、カートリッジ１５０には、反時計回りに回転する力が付与されている。

カートリッジ１５０に回転力が付与されることによって、図５に示すように、カートリッジ１５０の第１対向傾斜面１５４ａが第１傾斜面１１５ａに押し当てられ、第２対向傾斜面１５４ｂが第２傾斜面１１５ｂに押し当てられる。

第１対向傾斜面１５４ａが第１傾斜面１１５ａに押し当てられることによって、カートリッジ１５０には、水平方向の力および下向きの力が生じる。この下向きの力によって、カートリッジ１５０の後端部１５１ｂが載置面１１４の第２領域１１４ｂに押し当てられ、後端部１５１ｂが第２領域１１４ｂに密着する。

同様に、第２対向傾斜面１５４ｂが第２傾斜面１１５ｂに押し当てられることによって、カートリッジ１５０には、水平方向の力および下向きの力が生じる。この下向きの力によって、カートリッジ１５０の先端部１５１ａが載置面１１４の第１領域１１４ａに押し当てられ、先端部１５１ａが第１領域１１４ａに密着する。

このように、第１対向傾斜面１５４ａが第１傾斜面１１５ａに押し当てられ、かつ、第２対向傾斜面１５４ｂが第２傾斜面１１５ｂに押しあてられることによって、カートリッジ１５０には下向きの力が生じ、この下向きの力によって、カートリッジ１５０は載置面１１４に押し当てられ、カートリッジ１５０が載置面１１４に密着する。

また、第２弾性部材１１８ｂが弾性変形し、第１対向傾斜面１５４ａを押し戻したときに、第２弾性部材１１８ｂに固定されたボール１１９が、第１対向傾斜面１５４ａに設けられた孔１５６に嵌まる。これにより、カートリッジ１５０の移動が制限される。具体的には、カートリッジ１５０に付与された回転力によって、カートリッジ１５０が取付け部１１２から脱落することを防ぐことができる。

３． 作用効果
試料ホルダー１００は、カートリッジ１５０と、カートリッジ１５０を着脱可能な取付け部１１２を有するホルダーベース１１０と、を含み、第１弾性部材１１８ａおよび第２弾性部材１１８ｂがカートリッジ１５０に回転力を付与することによって第１対向傾斜面１５４ａが第１傾斜面１１５ａに押し当てられ、第１対向傾斜面１５４ａが第１傾斜面１
１５ａに押し当てられることによってカートリッジ１５０が取付け部１１２の載置面１１４に押し当てられる。

このように、試料ホルダー１００では、カートリッジ１５０が取付け部１１２の載置面１１４に押し当てられるため、カートリッジ１５０を載置面１１４に密着させることができる。したがって、試料ホルダー１００では、試料の高さ方向におけるカートリッジ１５０のずれを低減できる。ここで、試料の高さ方向は、図５に示す載置面１１４の垂線Ｐに沿った方向である。

試料ホルダー１００では、カートリッジ１５０は、取付け部１１２の第１傾斜面１１５ａと第２傾斜面１１５ｂとの間に配置される。また、第１弾性部材１１８ａおよび第２弾性部材１１８ｂがカートリッジ１５０に回転力を付与することによって、第１対向傾斜面１５４ａが第１傾斜面１１５ａに押し当てられ、かつ、第２対向傾斜面１５４ｂが第２傾斜面１１５ｂに押し当てられる。第１対向傾斜面１５４ａが第１傾斜面１１５ａに押し当てられ、かつ、第２対向傾斜面１５４ｂが第２傾斜面１１５ｂに押し当てられることによって、カートリッジ１５０が取付け部１１２の載置面１１４に押し当てられる。

これにより、カートリッジ１５０の両端が取付け部１１２の載置面１１４に押し当てられるため、カートリッジ１５０の一方の端が載置面１１４に押し当てられている場合と比べて、カートリッジ１５０を載置面１１４により密着させることができる。したがって、試料の高さ方向におけるカートリッジ１５０のずれをより低減できる。

試料ホルダー１００では、取付け部１１２は、第２傾斜面１１５ｂが設けられた第２ブロック１１６ｂを含み、第２ブロック１１６ｂは、取付け部１１２の先端に位置している。そのため、試料ホルダー１００では、カートリッジ１５０の先端部１５１ａを固定することができる。したがって、例えば、カートリッジ１５０を片持ちで支持し、カートリッジ１５０の先端部１５１ａが自由である場合と比べて、試料の高さ方向におけるカートリッジ１５０のずれを低減できる。

ここで、試料台１６０を傾斜させる場合、シャフト１３０を伸縮させて傾斜レバー１７４を押したり、引いたりする。例えば、カートリッジ１５０を片持ちで支持する場合、カートリッジ１５０の先端部１５１ａは自由である。そのため、試料台１６０を傾斜させるために、シャフト１３０を伸縮させて傾斜レバー１７４を押したり引いたりすると、カートリッジ１５０の先端部１５１ａがたわんだりたわみが解消されたりして、カートリッジ１５０が試料の高さ方向にずれてしまうことがある。

試料ホルダー１００では、載置面１１４は、カートリッジ１５０の先端部１５１ａを支持する第１領域１１４ａと、カートリッジ１５０の後端部１５１ｂを支持する第２領域１１４ｂと、を有している。すなわち、試料ホルダー１００では、カートリッジ１５０の両端を支持することができる。したがって、試料ホルダー１００では、例えば、カートリッジ１５０を片持ちで支持する場合と比べて、試料の高さ方向におけるカートリッジ１５０のずれを低減できる。

試料ホルダー１００では、第１弾性部材１１８ａおよび第２弾性部材１１８ｂが、カートリッジ１５０に回転力を付与する回転力付与機構として機能する。回転力付与機構がカートリッジ１５０に回転力を付与することによって、カートリッジ１５０には、載置面１１４の垂線Ｐに平行な軸を回転軸とする回転力が生じる。これにより、第１対向傾斜面１５４ａを第１傾斜面１１５ａに押し当てることができ、かつ、第２対向傾斜面１５４ｂを第２傾斜面１１５ｂに押し当てることができる。

試料ホルダー１００では、第１弾性部材１１８ａおよび第２弾性部材１１８ｂにカートリッジ１５０が押し当てられることによって、カートリッジ１５０に回転力を付与する。したがって、試料ホルダー１００では、モーターなどの駆動部を用いることなく、簡易な構成で、カートリッジ１５０に回転力を付与できる。

試料ホルダー１００では、第２弾性部材１１８ｂにはボール１１９が固定され、第１傾斜面１１５ａには孔１５６が設けられ、孔１５６にボール１１９が嵌まることによって、カートリッジ１５０の移動を制限する。そのため、試料ホルダー１００では、カートリッジ１５０が取付け部１１２から脱落してしまうことを防ぐことができる。

４． 電子顕微鏡
４．１． 電子顕微鏡の構成
次に、試料ホルダー１００を含む電子顕微鏡について説明する。図６および図７は、試料ホルダー１００を含む電子顕微鏡１の構成を示す図である。なお、図６は、図７のＶＩ－ＶＩ線断面図である。図７では、便宜上、試料ホルダー１００、第２搬送ロッド５０、および鏡筒１２のみを図示している。

電子顕微鏡１は、図６に示すように、試料室１０と、試料交換室２０と、搬送装置３０と、真空排気装置６０と、制御部７０と、試料ホルダー１００と、を含む。電子顕微鏡１は、例えば、透過電子顕微鏡である。

試料室１０は、鏡筒１２内の空間である。鏡筒１２内には、図示はしないが、電子源、電子源から放出された電子線を試料に照射するための照射光学系、および試料を透過した電子線で透過電子顕微鏡像を結像するための結像系が配置されている。また、電子顕微鏡１は、図示はしないが、結像系で結像された像を検出するための検出器や、試料から放出されたＸ線を検出するための検出器などを備えている。

試料室１０は、不図示の対物レンズのポールピースの上極と下極との間の空間である。試料室１０は、真空排気装置によって真空排気されている。試料室１０には、ホルダーベース１１０の取付け部１１２が配置される。試料ホルダー１００に保持された試料は、試料室１０において電子線が照射される。

試料ホルダー１００は、ゴニオメーターステージ１４によって位置決めされる。

試料交換室２０は、試料室１０に接続されている。試料交換室２０と試料室１０との間には、仕切り弁２２が設けられている。

試料交換室２０に設けられた接続部材２６には、試料容器２が着脱可能である。試料交換室２０と試料容器２との間には、仕切り弁２４が設けられている。試料容器２には、複数のカートリッジ１５０が取り付けられたマガジン４を収容することができる。試料交換室２０および試料容器２は、真空排気装置６０によって真空排気される。

搬送装置３０は、第１搬送ロッド４０と、第２搬送ロッド５０と、を有している。第１搬送ロッド４０は、試料容器２と試料交換室２０との間において、カートリッジ１５０を搬送する。ここでは、第１搬送ロッド４０は、マガジン４を搬送することで、カートリッジ１５０を搬送している。第１搬送ロッド４０は、先端部でマガジン４を掴み、掴んだマガジン４を上方向に移動させて、マガジン４を試料容器２から試料交換室２０に搬送する。

第２搬送ロッド５０は、試料交換室２０と試料室１０との間において、カートリッジ１
５０を搬送する。第２搬送ロッド５０は、第１搬送ロッド４０が掴んだマガジン４からカートリッジ１５０を取り出す。第２搬送ロッド５０は、取り出したカートリッジ１５０を試料交換室２０から試料室１０に搬送し、取付け部１１２に取り付ける。

第２搬送ロッド５０は、図７に示すように、カートリッジ１５０を、試料ホルダー１００の中心軸Ｌに対して、斜め方向Ｃに移動させることによって、カートリッジ１５０を取付け部１１２に取り付ける。

真空排気装置６０は、排気管６２を介して、試料容器２を真空排気する。排気管６２には、電磁弁６４が設けられている。真空排気装置６０は、さらに、試料交換室２０を真空排気する。真空排気装置６０は、排気管６６を介して、試料交換室２０を真空排気する。排気管６６には、電磁弁６８が設けられている。

制御部７０は、仕切り弁２２、仕切り弁２４、搬送装置３０、電磁弁６４、および電磁弁６８を制御する。制御部７０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）および記憶装置（ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）など）を含む。制御部７０では、ＣＰＵで記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、各種制御処理を行う。

４．２． 動作
４．２．１． カートリッジの取付け
電子顕微鏡１では、自動で、試料容器２に収容されたカートリッジ１５０を、試料室１０に搬送して取付け部１１２に取り付けることができる。

マガジン４に装着されたカートリッジ１５０は、試料容器２に収容される。カートリッジ１５０を収容した試料容器２は、接続部材２６に取り付けられる。このとき、仕切り弁２４は、閉じられている。そして、ユーザーは、カートリッジ１５０を導入する指示を制御部７０に入力する。

制御部７０は、カートリッジ１５０を導入する指示を受け付けると、電磁弁６４を開き、試料容器２内を真空排気する。制御部７０は、試料容器２内が所定の圧力以下になると、仕切り弁２４を開く。

制御部７０は、第１搬送ロッド４０に、試料容器２内のマガジン４を掴ませて、マガジン４を試料交換室２０に搬送させる。制御部７０は、マガジン４を試料交換室２０に搬送させた後、仕切り弁２４を閉じ、仕切り弁２２を開く。

制御部７０は、第２搬送ロッド５０に、第１搬送ロッド４０が掴んだマガジン４から指定されたカートリッジ１５０を掴ませて、カートリッジ１５０を試料室１０に搬送させる。

制御部７０は、第２搬送ロッド５０に、カートリッジ１５０を斜め方向Ｃに移動させ、カートリッジ１５０を取付け部１１２に取り付ける。このとき、図４および図５に示すように、カートリッジ１５０には、第１弾性部材１１８ａおよび第２弾性部材１１８ｂによって回転力が付与され、第１対向傾斜面１５４ａが第１傾斜面１１５ａに押し当てられ、第２対向傾斜面１５４ｂが第２傾斜面１１５ｂに押し当てられる。そのため、カートリッジ１５０には、下向きの力が生じ、カートリッジ１５０は載置面１１４に押し当てられ、載置面１１４に密着する。これにより、試料の高さ方向におけるカートリッジ１５０のずれを低減できる。試料の高さ方向は、電子顕微鏡１の光学系の光軸に沿った方向である。また、第２弾性部材１１８ｂに固定されたボール１１９が第１傾斜面１１５ａの孔１５６
に嵌まって、カートリッジ１５０の移動が制限される。

制御部７０は、第２搬送ロッド５０を試料交換室２０内に戻し、仕切り弁２２を閉じる。

以上の処理により、カートリッジ１５０を取付け部１１２に取り付けることができる。これにより、カートリッジ１５０に保持された試料を電子顕微鏡１で観察することができる。

４．２．２． カートリッジの取り外し
電子顕微鏡１では、自動で、カートリッジ１５０を取付け部１１２から取り外し、試料交換室２０に搬送することができる。

制御部７０は、仕切り弁２２を開き、第２搬送ロッド５０を試料室１０に移動させる。制御部７０は、第２搬送ロッド５０に、取付け部１１２に取り付けられたカートリッジ１５０を掴ませて、斜め方向Ｃとは反対方向にカートリッジ１５０を移動させる。これにより、取付け部１１２からカートリッジ１５０が取り外される。

制御部７０は、第２搬送ロッド５０に、カートリッジ１５０を試料交換室２０に搬送させる。制御部７０は、試料交換室２０にカートリッジ１５０を搬送させた後、仕切り弁２２を閉じる。次に、制御部７０は、第２搬送ロッド５０に、カートリッジ１５０を、第１搬送ロッド４０が掴んだマガジン４に装着させる。

以上の処理により、カートリッジ１５０を取付け部１１２から取り外すことができる。

４．３． 作用効果
電子顕微鏡１では、試料ホルダー１００を含むため、試料の高さ方向におけるカートリッジ１５０のずれを低減できる。したがって、電子顕微鏡１では、試料が高さ方向にずれることによるフォーカスのずれを低減できる。

５． 変形例
５．１． 第１変形例
上述した実施形態では、カートリッジ１５０に回転力を付与する回転力付与機構が、第１弾性部材１１８ａおよび第２弾性部材１１８ｂである場合について説明したが、回転力付与機構は、カートリッジ１５０に回転力を付与することができればその構成は限定されない。

図８および図９は、第１変形例に係る試料ホルダー２００を模式的に示す平面図である。なお、図８は、カートリッジ１５０がホルダーベース１１０の取付け部１１２から取り外された状態を示し、図９は、カートリッジ１５０がホルダーベース１１０の取付け部１１２に取り付けられた状態を示している。以下、変形例に係る試料ホルダー２００において、上述した試料ホルダー１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図８および図９に示すように、回転力付与機構は、カートリッジ１５０の後端部１５１ｂの突起部１５１ｃをつかむアーム１８０と、アーム１８０を駆動させるモーターなどの駆動部と、を含んでいてもよい。アーム１８０は、シャフト部１０２に取り付けられている。アーム１８０の先端は、鉤状になっており、カートリッジ１５０の突起部１５１ｃをつかむことができる。アーム１８０は、駆動部の動作によって、中心軸Ｌに沿って移動する。

突起部１５１ｃは、カートリッジ１５０の中心軸Ｌからずれた位置に設けられている。アーム１８０で突起部１５１ｃをつかみ、アーム１８０を駆動部で引くことによって、カートリッジ１５０に回転力を付与できる。

カートリッジ１５０の突起部１５１ｃをアーム１８０で引く場合には、第２ブロック１１６ｂは無くてもよい。この場合、カートリッジ１５０が斜め方向Ｃに移動すると、取付け部１１２の突き当て面１２０にカートリッジ１５０の突き当て面１５７が押し当てられる。そして、アーム１８０が突起部１５１ｃをつかみ、モーター等の駆動部でアーム１８０を引き込むことによって、カートリッジ１５０に回転力が発生する。これにより、第１対向傾斜面１５４ａが第１傾斜面１１５ａに押し当てられ、カートリッジ１５０は、載置面１１４（第２領域１１４ｂ）に押し当てられる。

このように、試料ホルダー２００では、モーターなどの駆動部によってカートリッジ１５０に回転力を付与している。そのため、例えば、弾性部材の押し戻し力でカートリッジ１５０に回転力を付与する場合と比べて、カートリッジ１５０に大きな回転力を付与できる。そのため、例えば、試料ホルダー２００では、第２ブロック１１６ｂ（第２傾斜面１１５ｂ）を設けなくてもよい。

５．２． 第２変形例
上述した実施形態では、本発明に係る荷電粒子線装置が電子線を用いて試料の観察や分析を行う電子顕微鏡を例に挙げて説明したが、本発明に係る荷電粒子線装置は、電子線以外の荷電粒子線（イオンビーム等）を用いて試料の観察や分析を行う装置であってもよい。例えば、本発明に係る荷電粒子線装置は、走査透過電子顕微鏡、走査電子顕微鏡、オージェ電子分光装置、集束イオンビーム装置などであってもよい。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に同一の構成とは、例えば、機能、方法、及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である。また、本発明は、実施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…電子顕微鏡、２…試料容器、４…マガジン、１０…試料室、１２…鏡筒、１４…ゴニオメーターステージ、２０…試料交換室、２２…仕切り弁、２４…仕切り弁、２６…接続部材、３０…搬送装置、４０…第１搬送ロッド、５０…第２搬送ロッド、６０…真空排気装置、６２…排気管、６４…電磁弁、６６…排気管、６８…電磁弁、７０…制御部、１００…試料ホルダー、１０２…シャフト部、１０４…Ｏリング、１１０…ホルダーベース、１１２…取付け部、１１３…開口、１１４…載置面、１１４ａ…第１領域、１１４ｂ…第２領域、１１５ａ…第１傾斜面、１１５ｂ…第２傾斜面、１１６ａ…第１ブロック、１１６ｂ…第２ブロック、１１８ａ…第１弾性部材、１１８ｂ…第２弾性部材、１１９…ボール、１２０…突き当て面、１３０…シャフト、１５０…カートリッジ、１５１ａ…先端部、１５１ｂ…後端部、１５１ｃ…突起部、１５２…フレーム、１５４ａ…第１対向傾斜面、１５４ｂ…第２対向傾斜面、１５５…側面、１５６…孔、１５７…突き当て面、１６０…試料台、１７０…傾斜機構、１７２…傾斜アーム、１７４…傾斜レバー、１８０…アーム

Claims (9)

1. 荷電粒子線装置用の試料ホルダーであって、
   試料を保持するカートリッジと、
   前記カートリッジを着脱可能な取付け部を有するホルダーベースと、
   を含み、
   前記取付け部は、
   前記カートリッジが載置される載置面と、
   第１傾斜面と、
   前記カートリッジに回転力を付与する回転力付与機構と、
   を含み、
   前記カートリッジは、前記第１傾斜面に対向する第１対向傾斜面を含み、
   前記回転力付与機構が前記カートリッジに回転力を付与することによって、前記第１対向傾斜面が前記第１傾斜面に押し当てられ、
   前記第１対向傾斜面が前記第１傾斜面に押し当てられることによって、前記カートリッジが前記載置面に押し当てられる、試料ホルダー。
2. 請求項１において、
   前記取付け部は、第２傾斜面を含み、
   前記カートリッジは、前記第１傾斜面と前記第２傾斜面との間に配置され、
   前記カートリッジは、前記第２傾斜面に対向する第２対向傾斜面を含み、
   前記回転力付与機構が前記カートリッジに回転力を付与することによって、前記第１対向傾斜面が前記第１傾斜面に押し当てられ、かつ、前記第２対向傾斜面が前記第２傾斜面に押し当てられ、
   前記第１対向傾斜面が前記第１傾斜面に押し当てられ、かつ、前記第２対向傾斜面が前記第２傾斜面に押し当てられることによって、前記カートリッジが前記載置面に押し当てられる、試料ホルダー。
3. 請求項２において、
   前記取付け部は、前記第２傾斜面が設けられたブロックを含み、
   前記ブロックは、前記取付け部の先端に位置している、試料ホルダー。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
   前記回転力付与機構が前記カートリッジに回転力を付与することによって、前記カートリッジには、前記載置面の垂線に平行な軸を回転軸とする回転力が生じる、試料ホルダー。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、
   前記回転力付与機構は、弾性部材を含み、
   前記弾性部材に前記カートリッジが押し当てられることによって、前記カートリッジに回転力を付与する、試料ホルダー。
6. 請求項５において、
   前記弾性部材には、ボールが固定され、
   前記第１傾斜面には、孔が設けられ、
   前記孔に前記ボールが嵌まることによって、前記カートリッジの移動を制限する、試料ホルダー。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項において、
   前記載置面は、
   前記カートリッジの先端部を支持する第１領域と、
   前記カートリッジの後端部を支持する第２領域と、
   を有している、試料ホルダー。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の試料ホルダーを含む、荷電粒子線装置。
9. 請求項８において、
   前記試料ホルダーの前記取付け部が配置される試料室と、
   前記試料室に接続された試料交換室と、
   前記試料室と前記試料交換室との間において、前記カートリッジを搬送する搬送ロッドと、
   を含む、荷電粒子線装置。

Images