JPH05128988A - 電子線装置 - Google Patents

電子線装置

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JPH05128988A
JPH05128988A JP31133091A JP31133091A JPH05128988A JP H05128988 A JPH05128988 A JP H05128988A JP 31133091 A JP31133091 A JP 31133091A JP 31133091 A JP31133091 A JP 31133091A JP H05128988 A JPH05128988 A JP H05128988A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mirror body
sample
mirror
electron beam
chamber
Prior art date
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Pending
Application number
JP31133091A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeo Ueno
武夫 上野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Instruments Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Instruments Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Instruments Engineering Co Ltd, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Instruments Engineering Co Ltd
Priority to JP31133091A priority Critical patent/JPH05128988A/ja
Publication of JPH05128988A publication Critical patent/JPH05128988A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 試料加熱もしくは試料冷却時の試料の機械的
ドリフトや微小部分析時の試料汚染、試料損傷などを防
止する。 【構成】 鏡体室1内には電子顕微鏡の鏡体部2が設置
されている。鏡体部2には、電子銃3、収束レンズ系
4、拡大レンズ系5が設けられ、これらは鏡体室1外に
置かれた操作部6に接続されている。鏡体部2には鏡体
排管21、真空バルブ22を介して真空ポンプ23が接
続されている。また、鏡体部2には体加熱ヒータ14が
装着され、当該鏡体加熱ヒータ14の鏡体加熱電源部1
5は鏡体室1外に設置されている。鏡体室1にはバルブ
17、18を介して冷房機16が接続されると共に、バ
ルブ19を介して窒素ガスボンベ20が接続され、ま
た、鏡体室排管24、真空バルブ25を介して真空ポン
プ26が接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子線を利用して極微
小領域の観察・分析を行う電子顕微鏡や電子線測長装置
などの電子線装置に係り、特に、鏡体内への雰囲気ガス
のリークを防止して試料汚染や試料破壊を防止する一
方、試料ホルダと試料ステージとの温度差の違いにより
生ずる試料のドリフトを防止するようにした電子線装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電子顕微鏡などの電子線装置の鏡体内は
高真空排気されているが、例えばOリング部などからの
僅かな真空漏れは防ぎ切れない。このため、鏡体内部に
は雰囲気ガス(空気)が侵入し、これが残留ガスとして
鏡体内に存在する。残留ガスが存在する状態で試料に電
子線が照射されると、残留ガスに含まれる酸素や水分な
どが原因となって、試料汚染や試料損傷といった問題が
発生する。
【0003】そこで、このような問題を解決するため
に、例えば特開昭57-3361 号公報や特開昭61-58151号公
報では、複数個の電子レンズの中心に、電子線通路とな
る1本のステンレスパイプを設けて当該パイプ内を真空
シールすると共に、当該ステンレスパイプに加熱手段を
設けて、真空加熱脱ガスを可能にした技術が開示されて
いる。
【0004】また、特開昭63-32847号公報では、鏡体内
の残留ガスを液体ヘリウムに吸着させる技術が開示され
ている。
【0005】その他にも、試料近傍に液体窒素などで冷
却した金属板を置き、それに残留ガスを吸着させる方法
も提案されている。また、補助的な手段として、測定の
合間に短時間、鏡体をベーキングして鏡体内部の部品に
吸着したガスを放出させることにより試料汚染を軽減す
る方法も提案されている。
【0006】一方、従来の電子顕微鏡では、測定者の作
業効率を重視して、その鏡体部が操作部、信号処理部、
信号表示部などと一体構造となっていた。従って、鏡体
部は一般的な実験室の環境に設置されていた。
【0007】このため、鏡体表面は常に20℃前後の空気
に触れていることになり、例えば、タンパク質の構造や
ポリマなどの高分子材料の構造を観察するときのよう
に、試料を冷却しながら観察する場合、あるいは半導体
結晶の成長過程を観察するときのように、試料を加熱し
ながら測定する場合には、試料ホルダと試料ステージと
の温度が異なるために発生する、試料の機械的なドリフ
トにより、観察像の分解能の低下や微小領域測定時の空
間分解能の低下を招いていた。
【0008】このような試料ドリフトを防止するため
に、例えば特開昭56-22039号公報では、試料交換室に、
鏡体内部の試料ステージと試料ホルダとが同じ温度にな
るようにホルダに加熱機構を設ける技術が提案されてい
る。また、特開昭61-126751 号公報では、電子線装置の
設置室全体の温度制御を行う技術が提案されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した各
従来技術は、装置の大型化やランニングコストの増大を
招き、いずれも実用化されるに至っていない。
【0010】本発明の第1の目的は、上記した従来技術
の問題点を解決して、鏡体内に存在する残留ガスによる
試料汚染や試料損傷を防止することにある。
【0011】また、本発明の第2の目的は、上記した従
来技術の問題点を解決して、試料ホルダと試料ステージ
との温度が異なるために発生する試料の機械的なドリフ
トを防止することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記した第1および第2
の目的を達成するために、本発明では、それぞれ以下の
ような手段を講じた点に特徴がある。 (1) 鏡体を収容し、その内部雰囲気を外部雰囲気から遮
断する密閉容器と、密閉容器内に不活性ガスを充填する
不活性ガス充填手段とを具備し、電子銃および電子レン
ズ群などを操作する操作手段を前記密閉容器外に配置す
るようにした。 (2) 試料ホルダおよび試料ステージを加熱(または冷
却)する第1の加熱(冷却)手段と、鏡体を加熱(また
は冷却)する第2の加熱(冷却)手段とをさらに設ける
ようにした。
【0013】
【作用】上記した構成(1) によれば、鏡体が不活性ガス
中に置かれるので、Oリング部などからの僅かな真空漏
れがあっても鏡体内には不活性ガスが侵入するだけで空
気が侵入することはない。したがって、残留ガスによる
試料汚染や試料損傷が防止される。
【0014】また、上記した構成(2) によれば、試料ホ
ルダと試料ステージとの温度差が抑制されるので、試料
のドリフトが抑制されて分解能の高い観察が可能にな
る。
【0015】しかも、鏡体部と操作部とは別の環境に密
閉されているので、測定者の位置する環境に影響を与え
ずに鏡体温度や鏡体周辺の雰囲気を目的に応じて変える
ことができる。
【0016】
【実施例】図1は本発明の一実施例である電子顕微鏡の
断面図である。
【0017】同図において、内部雰囲気を外部雰囲気か
ら遮断する鏡体室1の内部には電子顕微鏡の鏡体2が設
置されている。鏡体2内には、電子銃3、収束レンズ系
4、拡大レンズ系5が設けられ、これらは鏡体室1外に
置かれた操作部6に接続されている。また、収束レンズ
系4と拡大レンズ系5との間には、試料ホルダ(図示せ
ず)によって試料7が支持されている。
【0018】鏡体2には鏡体排管21および真空バルブ
22を介して真空ポンプ23が接続されている。また、
鏡体2の側面には鏡体加熱ヒータ14が装着され、当該
鏡体加熱ヒータ14の加熱電源部15は鏡体室1外に設
置されている。
【0019】一方、鏡体室1には、バルブ17、18を
介して冷房機16が接続されると共に、バルブ19を介
して、窒素ガスボンベなどの不活性ガスボンベ20が接
続され、また、鏡体室排管24および真空バルブ25を
介して真空ポンプ26が接続されている。
【0020】このような構成において、電子銃3から発
せられた電子線8は、収束レンズ4によって収束され、
収束レンズ4と拡大レンズ5の間に配置された試料7に
照射される。試料7の投影像9は拡大レンズ5によって
拡大され、撮像管10に到達する。撮像管10の像は鏡
体室1外のモニタ11に表示される。
【0021】試料7の近傍には、当該試料7から発生す
る特性X線を検出するためのX線検出器12が取り付け
られている。X線検出器12で検出された試料7からの
特性X線はX線信号表示部13に表示される。
【0022】上記した構成の電子線装置では、それぞれ
の使用目的に応じて次のような操作を行う。 (1) 鏡体内部部品を脱ガスする場合 真空バルブ22を開き、真空ポンプ23により鏡体2内
部を排気する。また、バルブ17、18、19を閉じ、
真空バルブ25を開いて、真空ポンプ26により鏡体室
1内を排気する。
【0023】排気完了後、真空バルブ25を閉じてバル
ブ19を開き、窒素ガスボンベ20の窒素ガスを鏡体室
1内に導入する。このとき、鏡体室1内の気圧は室外の
気圧より高く設定することが望ましい。
【0024】次に、加熱電源部を付勢して鏡体2を鏡体
加熱ヒータ14により加熱する。この加熱により、鏡体
2内部に発生する鏡体内部部品からのガスは、真空ポン
プ23によって鏡体室1外に排気される。これにより、
鏡体2内部は清浄な真空となり、また、鏡体室1は窒素
ガスボンベ20からの窒素ガスで満たされているので、
鏡体2に僅かなリークがあっても、試料汚染の原因とな
る空気中の水分が鏡体2内部に浸入することが防止され
る。 (2) 加熱試料観察中の試料ドリフトを軽減する場合 図2は、試料ホルダ28に加熱手段を設けた本発明の第
2実施例の断面図であり、前記と同一の符号は同一また
は同等部分を表している。
【0025】以下、加熱試料観察中の試料ドリフト軽減
の方法について、図1、図2を用いて説明する。
【0026】試料7を高温で観察する場合、試料7は試
料加熱ヒータ27を組み込んだ試料加熱ホルダ28に装
着されて鏡体2内に挿入される。試料加熱温度の設定
は、鏡体室1外に設置された試料加熱ヒータ電源29に
より行なわれる。
【0027】ところで、このような高温観察において
は、試料7と鏡体2との温度差に起因する試料ドリフト
が常に問題となる。そこで、この試料ドリフトの問題を
解決するために、本実施例では、鏡体2を鏡体加熱ヒー
タ14によって試料7と同等またはそれに近い温度まで
加熱することにより、試料7(試料加熱ホルダ28)と
鏡体2との温度差をなくし、試料7の熱的および機械的
ドリフトを軽減する。
【0028】しかも、鏡体室1によって、鏡体2の設置
される内部雰囲気が操作部6の設置される外部雰囲気か
ら遮断されるので、測定者の位置する操作部6を測定作
業に最適な環境に保ったまま、鏡体2の環境を測定目的
に合わせて理想的な状態に設定することができる。 (3) 冷却試料観察中の試料ドリフトを軽減する場合 図3は、試料ホルダに冷却手段を設けた本発明の第3実
施例の断面図であり、前記と同一の符号は同一または同
等部分を表している。
【0029】以下、冷却試料観察中の試料ドリフト軽減
の方法について、図1、図3を用いて説明する。
【0030】試料を低温で観察する場合、試料7は試料
冷却ホルダ30に装着されて鏡体2内に挿入される。試
料冷却ホルダ30には液体窒素などの冷媒31を貯える
冷却層32が連結されており、試料7は、試料冷却ホル
ダ30を介して熱伝導により冷却されている。
【0031】このような状態の観察においては、試料7
と鏡体2との温度差に起因する試料ドリフトが、上記
(2) 加熱の場合と同様に常に問題となる。そこで、この
試料ドリフトを解決するために、本実施例では、バルブ
17、18を開き、冷房機16によって鏡体室1内をで
きるだけ試料7に近い温度に冷房する。これにより、試
料7と試料冷却ホルダ30を取り巻く環境の温度差は縮
められ、試料のドリフトは軽減される。
【0032】しかも、前記同様、鏡体室1の内部雰囲気
が操作部6の設置される外部雰囲気から遮断されるの
で、測定者の位置する操作部6を測定作業に最適な環境
に保ったまま、鏡体2の環境を測定目的に合わせて理想
的な状態に設定することができるようになる。
【0033】なお、上記した第2実施例では、鏡体2を
鏡体加熱ヒータ14によって加熱されるものとして説明
したが、本発明はこれのみに限定されず、冷房機16の
代りに暖房器を設置し、鏡体室1内に充填された不活性
ガスを暖房器で暖めることによって間接的に鏡体2を加
熱するようにしても良い。
【0034】
【発明の効果】上記説明したように、本発明によれば、
次のような効果が達成される。 (1) 鏡体が不活性ガス中に置かれるので、Oリング部な
どからの僅かな真空漏れがあっても鏡体内には不活性ガ
スが侵入するだけで空気が侵入することはない。したが
って、残留ガスによる試料汚染や試料損傷が防止され
る。 (2) 鏡体の設置環境と観察者の操作環境とが区別される
ので、測定者の位置する操作部を測定作業に最適な状態
に保ったまま、鏡体部の環境を測定目的に合わせて理想
的な状態に設定することができる。 (3) 試料ホルダと試料ステージとの温度差が抑制される
ので、試料のドリフトが抑制されて分解能の高い観察が
可能になる。しかも、鏡体部と操作部とは別の環境に密
閉されているので、測定者の位置する環境に影響を与え
ずに鏡体温度や鏡体周辺の雰囲気を目的に応じて変える
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例である電子顕微鏡のブロッ
ク図である。
【図2】 図1の試料ホルダ部近傍の断面図である。
【図3】 図1の試料ホルダ部近傍の断面図である。
【符号の説明】
1…電子線装置鏡体室、2…鏡体、3…電子銃、4…収
束レンズ、5…拡大レンズ、6…操作部、7…試料、8
…電子線、9…投影像、10…撮像管、11…モニタ、
12…X線検出器、13…X線信号表示部、14…鏡体
加熱ヒータ、15…加熱電源部、16…冷房機、17、
18、19…バルブ、20…窒素ガスボンベ、21…鏡
体排管、22…真空バルブ、23…真空ポンプ、24…
鏡体室排管、25…真空バルブ、26…真空ポンプ、2
7…試料加熱ヒータ、28…試料加熱ホルダ、29…試
料加熱ヒータ電源、30…試料冷却ホルダ、31…冷
媒、32…冷却層

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子銃、電子レンズ群、試料ホルダ、お
    よび試料ステージなどを収容する鏡体と、 前記鏡体内部を真空排気する第1の排気手段と、 前記鏡体を収容し、内部雰囲気を外部雰囲気から遮断す
    る密閉容器と、 前記密閉容器内部を真空排気する第2の排気手段と、 真空排気された密閉容器内に不活性ガスを充填する不活
    性ガス充填手段とを具備し、 前記電子銃および電子レンズ群などを操作する操作手段
    を、前記密閉容器外に配置したことを特徴とする電子線
    装置。
  2. 【請求項2】 密閉容器内の気圧は密閉容器外の気圧よ
    り高いことを特徴とする請求項1記載の電子線装置。
  3. 【請求項3】 前記試料ホルダおよび試料ステージを加
    熱する第1の加熱手段と、 前記鏡体を加熱する第2の加熱手段とをさらに具備した
    ことを特徴とする請求項1または請求項2記載の電子線
    装置。
  4. 【請求項4】 前記試料ホルダおよび試料ステージを冷
    却する第1の冷却手段と、 前記鏡体を冷却する第2の冷却手段とをさらに具備した
    ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに
    記載の電子線装置。
  5. 【請求項5】 前記第2の加熱手段は、前記密閉容器内
    に充填された不活性ガスを加熱することにより鏡体を加
    熱することを特徴とする請求項3または請求項4記載の
    電子線装置。
  6. 【請求項6】 前記第2の冷却手段は、前記密閉容器内
    に充填された不活性ガスを冷却することにより鏡体を冷
    却することを特徴とする請求項4または請求項5記載の
    電子線装置。
JP31133091A 1991-10-31 1991-10-31 電子線装置 Pending JPH05128988A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7075092B2 (en) * 1998-09-28 2006-07-11 Applied Materials, Inc. Charged particle beam microscope with minicolumn
JP2009283461A (ja) * 2008-05-19 2009-12-03 E Hong Instruments Co Ltd 電子顕微鏡の予冷型試料台
CN103782363A (zh) * 2011-09-14 2014-05-07 杰富意钢铁株式会社 用于使用了电子束的显微镜或者分析装置的试样加热架、以及使用了该试样加热架的试样加热方法

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KR20140061451A (ko) * 2011-09-14 2014-05-21 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 전자선을 사용한 현미경 혹은 분석 장치용 시료 가열 홀더, 및 그것을 사용한 시료 가열 방법

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