JPS58169762A - 電子線装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子ＩＩ装置、特に試料保持装置に改良を加え
た電子ａ装置に関□するものである。

電子線装置の一書として４１に透過証電子−徽鏡を挙げ
ると、その構造例としては、一般的に第１図に示すよう
なものがある。これは、電子銃６と、集束レンズ５とを
内蔵し、糸束レンズ５０丁方に励磁コイル８，１０ｔ−
備えた対物レンズ９を配置し、さらＫそのＦ方に中間レ
ンズ１１と投影レンズ１２とを備えた１４１１ｗＩｋ鏡
本体１、及びＩ＃ｌ像鏡本体１の下方に配置され且つ当
該顕像鏡本体１に固定されると共に内部に役、影スクリ
ーン１４を配置した中空の室１６′に形成するｉｇｉ＊
″Ｍ２から成っている。＠徽鏡本体１の中央部分には電
子銃６から発射された電子線の軸（以下、光軸という）
６に沿って長手方向に延びる中空孔７が形成されている
。対物レンズ９は励磁コイル８によって励磁される上側
磁１ｉ１６と、この上側磁極１６から下方へ所定の間隔
金あけて配置され、励磁コイル１０によって励磁される
下側磁極１７とをｆＬ、上１１１１［ｊ１６と下側磁極
１７との間には試料保持装置２０が挿入、引出し可能に
配置される。

このような構成を有する透過微電子曙徽鏡は、その性能
が年々向上し、分解能は固体試料の原子的構造を結儂す
るレベルまで向上して来てお〉、一般には為性能電子ｌ
１ｌＩｌｌｌ！鏡と言われている−この高性能電子頑轍
鏡では、対物タンス９の収差係数は極＠Ｋまで小さくさ
れ、その値は、電子線の加速電圧がｔｏｏ　ｋｖ　の電
ｆｗｓ壷鏡では・球面収差係数Ｃｓ、色収差係数Ｃｃと
もＫ１１ｌｌｌ（ミリメートル）ｌｉ［である。

ところで、電子頑鑞鏡の性−決定に型費な役＠を果す上
紀分解峨は、理論的には次の犬で表ここで、 ａ：分解ＩＩ！（Ｉｌｌｍ） Ｃ３二対物レンズの球面収差係数（■）λ：加速電子線
の波長（′■） である。

この式からも明らかなように、固体のより忠実な原子構
造ｇＩＩを得るＫは、加速電圧を烏（して電子線の波長
λ１ｍくするか又は球面収差係数Ｃｓｔよシ小さくする
必要がある。現状においては、電子＊＊―の最高の分解
症は加速電圧が１０００　ｋＶ　（＋？ロボルト）て得
られてお〕、このときの電子線の波長線、λ＝　＆７　
Ｘ　１Ｇ　−”　Ｌ、球面収差は、Ｃｓ　＝　２〜３■
である。

と仁ろが、電子線の波長λを小さくするには、電子線の
加速電圧を大幅に上昇させなければならず、これを達成
するためには製造コストが急激に上昇する恐れがある。

このため、１０００ｋｖの加速電圧を生じさせることの
できる高性能電子１１１１徽鍾は全世界でΦ間１〜２台
楊度生産されるに過ぎない。そこて、電子Ｔａ１ｌｋ鏡
の分解能を経済的な問題に左右されることなくよシ一層
向上させるためには、上記１１）式に基づき球面収差Ｃ
ｓｔ小さくする必要がある。そして球面収差を小さくす
るために鍛良の措置は、対物レンズ９の上下側磁極１６
．１７間距離を小さくシ、試料保持装置２０上の試料と
磁極１６．１７との距−１つまシワ−キング・ディスタ
ンスを短くすることである。しかしながら、このような
措置を行うとなると以下の如き問題が新たに生じて来る
。

即ち、試料保持装置２０の保持部は最小でも光軸方向の
厚みが２−以上に設定されていることである。この厚さ
は、保持部に、試料メイシエを載置固定し、試料傾斜作
動部材を組込み、爽にその上原子＠Ｖペルの分解ｉｌ！
を出し得るに充分な防振性を持たせるために不可欠のも
のである。そして、この試料保持装置加は、光軸６に対
して横方向から磁極間隙内に出し入れされる（いわゆる
サイドエントリ一方式）から、対物レンズ９の磁極間［
２■以下には出来ないことになる。このような事情によ
り、従来においては磁極間隙の最小値にｔよぼ２■とし
、これよりも小さくするような対策は殆ど考慮されてい
なかつ九。したがって対物レンズ９の球面収差について
も、磁極間隙を２１０１以下にすればＣ＠＜１（−）と
なることがわかっていながら実理化されていなかった。

なお、一つの解決策として、対物レンズ９ｍ極間！Ｉを
２−以下とし、この磁極間に上ｌＩ磁他１６又は下側磁
極１７の中空孔７全通して光軸６の方向に出し入れする
（いわゆるトップエンドする穴径は少くとも５箇以上が
実用上必要である。

この友め、逆に球面収差が大きくなるという不具合が生
じてしまう。

本発明は、このような従来の問題点を一掃するためにな
されたもので、その第１の目的は、試料メツシュ及び試
料の保持は充分に行え、且つ充分なる防振性を保有して
いる上、２■以下の対物レンズ磁極間隙内に挿入、引出
し可能な試料保持装置金儲えた電子線装置を提供するこ
とである。

また本発明の第２の目的は、極小寸法を有する対物レン
ズ磁極間隙内に挿入、引出しＯＪ能であると共に１かか
る磁極間隙内でも試料を傾斜させ得る試料保持部及び試
料傾斜部材を備えた試料保持装置を備えた電子線装置ｆ
ｔ提供することである。

本発明の要旨ｉ１試料保持装置の先端部に設けられた試
料保持部において、試料保持装置装填時に対物レンズ磁
極の対向頂部間を横切る所定の区域の厚みを、その他の
区域の厚みよシも薄く成形し、狭い対物レンズ磁極間隙
内に楽に挿脱出来る様にした点にある。このような構成
は、試料保持部の対物レンズ磁極に対応する部分に、磁
極頂面径より大きな穴をあける一方、試料保持装置熾か
ら上記穴にかけて所定の幅寸法を有する薄肉部を形成し
、Ｉ！に上記穴の内部に試料メツシュを配置固定するこ
とによって実現される。この薄肉部は例えば縣−程度の
厚さに設定されており、それ以外の部分は、従来通９２
−或はこれ以上の厚さに設定される。試料メツシュの厚
さは０２■程度であるから、対物レンズ磁極間隙の寸法
を２■より小さく設定してあっても試料保持装置の挿脱
は楽に行える。また、上記薄肉Ｓｔ−設けたことによる
強度或は防振性の低下等は、当該薄肉部以外の部分の厚
みを大きくとっておくことにより、光分禰うことが出来
る。試料の傾斜は試料保持装置の保持棒部分を回転させ
ることにより行い得る。また試料保持部に所だの形状の
開口を設け、この開口内に上記穴をあけた板を傾斜回転
可能に取付けて傾斜支持体とする一方、この傾斜支持体
を対物レンズ磁極間隙の外方位置で試料傾斜部材に連結
し、上記保持棒部分の回転による傾斜とは異なる方向へ
の傾斜を行えるようにすることもできる。

以下、本発明の実施真を添付の図面を参照してｌ＃細に
説明する。

１１ｐＪ２図乃至第４図は本発明の第１の実施例を示す
図である。この実施例に係る電子線装置の試料保持装置
ｆ２０は、試料ホルダ１５と、試料ホルダ１５上に、載
置される試料メツシュ２９と、試料メツシュ２９に押圧
１足するメツシュ押えスプリング６２とから成る。試料
ホルダ１５は、−ｆ！ｋｆＩ＆本体１の側１に回転可能
に支持された保持棒２１と、保持４２１の先端部に一体
的に設けられた試料保持部２２とから成る。試料保持ｓ
２２の略中矢部分にはｍ極ＪＪ［面径よりも充分に大き
な径を何するＩｊ形、その他所定の形状の孔２６が貫通
して設けられであ・シ、該孔２６の下部には−ａ２４Ｑ
肯壁より半径方向内方に向けて張り出した柵ｓ２５が設
けられている。また、孔２６の側壁には当該側壁から半
径方向外方に向けて切込まれ友＠２６が局方向に延びて
形成されている。試料ホルダ１５ｔ）保持棒２１は、そ
の　軸心を中心にして回転出来るよう、円柱形の棒体か
ら成っている。一方、保持部２２は、全体が２〜３−の
厚さｔ有する板状体から成っている。この保持ｍｓ　２
５　Ｋは更に、先端から孔２６Ｋかけて所定の幅寸法で
削９取られた切欠８３７が形成され保持ｓ２２先熾部分
にへ５−程度の薄肉部２４に形成している。切欠８５７
の肉肯部後熾には、＃１２６の上側において、棚＠２５
に憬うようにして孔２６の開口縁から半径方向内方へ向
けて突出した係止部２７．２８が形成されている。また
薄肉部２４の先端略中央部分には凹Ｓ３ａが切込み形成
されている。

試料メツシュ２９は、電子、線が透過し得るよう網目構
造′に有する試料載置部６１とこの試料載置ツシュｎは
保持部ｎの棚部２５上に置かれると共に、その外周縁を
＃＄２６内に嵌入させて裾付けられる。そして、試料メ
ツシュ２９の上方からは、メツシュ押えスプリング６２
が孔２６内に入れられ、その両側端を係止部２７．２８
に１＆会させて固定すると共に、試料メツシュ２９を棚
１１ｓ２５へ向けて押付は固定する。

かかる試料保持装置に対して、電子頑徽鏡の対物レンズ
９は、第３図に示すように上下ｍ磁極１６．１７がそれ
ぞれ開き角が６０度前後の比較的急傾斜のｍ−円錐構造
に形成され、両ｉａｍ間隙の寸法ｄは２−以下、例えば
１．３〜１．５■　と、極小寸法に設定されている。Ｆ
ｖａｍ極１７には、磁極頂面から所定の距離だけ離れた
位置に、光軸６に直交する方向に径寸法が約Ｌ５■の挿
通孔６６が開設してあり、この挿通孔品内には支持棒６
４にビス６６止めされ九対物絞９６５が挿入されている
。　　　・ かかる構ｍｔｔ有するから、本実施例においては、試料
メツシュｎ上に試料ｔ−置し、試料ホルダ１５を顕像鏡
本体１の儒筒部から磁極間隙へ向は光軸６に直交する方
向へ挿入ｆ詐る。試料ホルダ１５の先端部には薄肉ｓ２
４が設けられているから、当該試料ホルダ１５の磁他間
隙内に入る部分は、保持部２２に装填された試料メツシ
ュ２９及び試料ｔ８−わせてもｌ−足らずの厚さしかな
い。したがって試料ホルダ１５は上記極小寸法に設定さ
れた磁極間隙に充分に挿入６せることが可能であシ、こ
れによって試料メツシュ２９の中心を光軸に合わせるこ
とができる。そして試料ホルダ１５を所定位置まで挿入
すると、保持［２２先端に設けた凹部３８は、！ｉＩ議
鏡本体１の対向側七に取付は固定されたホルダ受３９に
係合し、試料ホルダ１５に支持する。

いま、上下側磁極１６．１７における中空孔７の穴径を
０．７１、最小磁極間隙寸法ｄをｔ、３　ａｌｌ。

ａ極頂向径ｔ２日、ａ４ｉｉ頂角６Ｇ’の対物レンズに
おいて、加速電圧１００ｋＶで試料の観察を行ったとこ
ろ、球園収差係数Ｃｓは約（１３■となった。

また、この状態において対物絞シｆ：躯便した明視針傷
、暗視針傷、電子回折偉は、従来の対物レンズにおける
と同様の容易さで得られた。このことから、電子線の加
速電圧を上昇させることなく、解儂性の良い浮子構造像
が得られることがわかる。なお、保持棒２１の軸心を中
心にして、当該保持棒２１を回転させることにより、試
料傾斜を行うことが出来る。特に、孔２６は、対物レン
ズ−極面の径より充分に大きな径に開設しであるから、
保持部２２の厚内部が上下側磁極１６、１７に干渉する
ことなく、約±１５°の試料傾斜が得られる。

なお、この実施例において、試料ホルダ１５の保持部２
２先漏には薄肉部２４が設けられているが、この部分を
完全に切シ落して孔２３に続く中空の切欠部６７とし、
試料ホルダ１５を片持梁構造にするＣともできる。

第５図及び第６図は本発明の第２の実施例を示す図であ
る。この実施例において、試料ホルダ１５は、その保持
部２２の中央部分に矩形状の収納開口４０が形成される
と共に、その両側には−対のねじ孔４１が対向して穿設
されている。この収納開口４０内には、この収納開口４
０に遊嵌し得る外形及び寸法を有する板状の傾斜支持台
４６が配置され、ねじ孔４１に螺合させた止めねじ４２
に軸傾斜支持台４３の両側に設けた受部４５に９に会さ
せることにより、回転可能に支持される。傾斜支持台４
６には、磁極頂面径よりも光分に大きな祉を有する円形
の孔２６が貫通して設けられてν９、上記第１１７）＊
施例におけると同様の棚部２５、壽２６が形成されてい
る。ｔた、保持ｓ２２の先端ＶＣは切欠部３７及び凹部
３８ｔ−形成した薄肉８２４が形成され、傾斜支持台４
６には切欠部５７、薄内鄭２４のそれぞれに連続する様
に切欠ｓ４６薄内ｓ４４がそれぞれ設けられ、切欠部４
６の両ｗ後端には係止部２７．２８が設けられている。

なお、試料メツシュ汐及びメツシュ押えスプリング６２
の構造及びＭＲ付は方法は、上記第１の、実施例におけ
ると同様である。

かかる構成を有するため、不実ｍ例に係る試料保持装置
２０もま九、上記第１の実施例におけると同様、試料ホ
ルダ１５の磁極間隙内に入る部分は、試料メツシュ汐及
び試料を合わせてもｌ−足らずの厚さしかない。したが
って、この試料ホルダ１５は、極小寸法に設定された磁
極間隙に充分に東に挿入する仁とが可能である。そして
、この実施例においては、試料ホルダ１５は、保持棒２
１を回転させることにより列えばＸ軸傾斜を行うことが
でき、又他方、止めねじ４２を回転させることくよりＸ
軸に直交するＹ軸傾斜を行わせることが出来る。このた
め、上記第１の実施列におけるよりは、よシ一層バラエ
ティに富んだ試料観察を行うことができる。

なお、上記実施においては、１過型電子１Ｉ１１１［鏡
の対物レンズ磁極ギャップ間に試料を挿入保持するため
の保持装置について説明して来たが、走査型電子−徽鏡
において４分解能を向上させるために対物レンズ磁極間
隙内に試料を挿入することがある。この様な場合におい
ても本発明會胃効に適用することができる。更に、電子
頑ｆ１１硯に限らず、同様の機能を有する他の装置にも
適用することが可能である。

以上説明したように、本発明によれば、試料ホルダの保
持部に対物レンズ磁極の頂内径よ多も光分に大きな孔を
設け、保持部先端から上記孔まで延びる切欠部を設ける
と共に、孔内に試料メツシュを設置した電子線装置の試
料保持装置としたため、対物レンズ′磁極、関ｉｍｔ大
幅に小さく設定してもスムーズに試料の挿脱及び傾斜が
出来るようになり、当該電子線装置の分解能を向上させ
ることが可能になる。筐た、試料傾斜に際しても試料ホ
ルダの保持部や傾斜部材が対物レンズ磁極に干渉する仁
とはなく、最大限の試料傾斜を行うことができる。更に
対物絞りを磁極間隙から充分に離れｆｃ磁陣内部に配置
−ｒるようにしたため、上記磁極間隙を有効に利用でき
る等、楕々の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、匠米からの電子電磁−の一般的な構造例を不
す鮒面図である。 飢２図は、本発明の第１の実施例に係る電子線装置の試
料支持装置を分解して示す＠？Ｉｌ！図である。 第３図は、上記第１の実施例における試料保持装置を対
物レンズ磁極間隙に挿入した状ｍｔを示す断面園である
。 １１１！４図は、上記第１の実施例における試料保持装
置を対物レンズ磁極間隙に挿入した状態を示す平面図で
ある。 第５図は、本発明の第２の実施例に係る電子線装置の試
料支持装置上分解して示す斜視図である。 ＠６図は、上記第１の実施例における試料保持装置１を
対物レンズ磁極＠隙に挿入した状態を示す平面図である
。 １・・・４最鏡本体　　　６・・・電子銃８．１０・・
・励磁コイル　９・・・対物レンズ１５・・・試料ホル
ダ　　　１６・・・上側磁極１７・・・下側磁極　　　
　λ・・・試料保持装置２１・・・保持棒　　　　　２
２・・・試料保持部ｂ・・・孔　　　　　　　２９・・
・試料メッシュあ・・・対物絞υ　　　　６７・・・切
欠部４５・・・傾斜支持台 特許出願人　株式会社　国　際　梢　工第１図 第２図 第３図 第４図 第５１１ 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ）上側磁極と、この上１１１磁極から所定の関−をあ
   けて設けられ圧下側磁極と′に有する対物レンズと、保
   持棒及び保持棒の先端に設けられた保持部から成る試料
   ホルダを有し、対物レンズの磁極間隙内に試料を挿脱す
   る試料保持装置とを備えた電子線装置において、上記試
   料保持装置は、試料ホルダの保持部略中央部に対物レン
   ズ磁極の頂ＷＪＩ！！よシも充分に大きな径を有する孔
   を設け、保持部先熾から上記孔まで延びる切欠部を設け
   ると共に、孔内に試料メツシュを配置固定したことを特
   徴とする電子線装置。 ２）試料ホルダの保持部には収納開口が形成され、当該
   収納開口内には、傾斜支持台が、保持棒の軸心に対して
   交差する軸を中心にして回転可能に壜付けられ、当該傾
   斜支持台の略中央部に孔が形成されておシ、且つ切欠部
   は、保持部先端から傾斜支持台の先燗側部分を通シ、孔
   まで延びていることを特徴とする特許請求の範ｌ！ｌ第
   １項記載の電子線装置。 ３）対物レンズの磁極間隙の寸法は２ミリメートル以下
   に設定されていることｔ％黴とする特許請求の範ｓ菖１
   項又は！８２項記載の電子線装置。 ４）保持部に設けた切欠部には、厚さが１　ミリメート
   ル以下の薄肉部が形成されており、切欠部以外の部位は
   ２ミリメートル以上の厚さに形成されていることを特徴
   とする請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の
   電子線装置。 ５）保持部に設けた切欠部は、保持部先端から孔まで中
   空溝状κ延びていること′ｔ−特徴とする特許請求の範
   囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の電子線装置。 ６）試料メツシュは対物レンズの磁極頂面径よシも充分
   に大きな外径寸法を有し、中央部分に網目構造の試料載
   置部が設けられ、その外側を支持部で包囲して成ること
   を％像とするｑｌ＃許請求の範囲第１項乃至第５項のい
   ずれかに記載の電子線装置。 ７）傾斜支持台を支える支持Ｓは対物レンズの磁極間隙
   部より外側に設けられていることを特徴とする特許請求
   の範−菖２項記載の電子纏装置。 ８）対物レンズの下側磁極には磁極頂部から充分噛れ友
   部位に光軸と直交する挿通孔が設けられ、この挿通孔よ
   り、対物絞９が着脱自在に導入されることｔ＊黴とする
   特許請求の範囲ａｔ項乃至第７項のいずれかに記載の電
   子線装置。