WO2015122260A1 - 荷電粒子装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a sample stage used for a charged particle device or the like and a charged particle beam device on which the sample stage is mounted, and more particularly to a sample stage for introducing a side entry type sample holder and a charged particle beam device.
- a side entry type sample stage in which a sample holder is introduced from a lateral direction with respect to a mirror body is employed.
- Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-003369
- Patent Document 1 has a built-in fine movement mechanism that drives a probe that electrically measures an arbitrary portion of a sample.
- a structure in which wiring from an electrical measuring device is connected via a connector is disclosed.
- Patent Document 1 a connection portion between an internal mechanism such as a fine movement mechanism of the sample holder and an external mechanism such as a power measuring device is exposed to the outside of the charged particle beam apparatus. This portion may be vibrated by sound waves or air currents, and the vibration may propagate to the sample holder, reducing the resolution.
- An object of the present invention relates to the realization of high-resolution sample observation by suppressing the influence of disturbance on a connection portion between a mechanism inside a sample holder and an external mechanism.
- a charged particle beam apparatus comprising a sample holder for holding a sample therein and a sample stage into which the sample holder is introduced, wherein power is supplied to the sample holder A power source, and the sample holder includes a shaft that holds a sample stage on which the sample is placed at one end, a drive that is connected to the other end of the shaft and drives the shaft, A first terminal member connected to the driving unit, the sample stage has a second terminal member connected to the power supply unit, and introduces the sample holder into the sample stage.
- the charged particle beam device is provided in which the first terminal member and the second terminal member are brought into contact with each other.
- the actuator or sensor inside the sample holder and the external power source or amplifier can be electrically connected without arranging the wiring or connector outside the apparatus. This reduces vibration from the area where it is present and contributes to high-resolution observation.
- the charged particle beam apparatus includes a sample holder that holds a sample therein and a sample stage into which the sample holder is introduced, and includes a power supply unit that supplies power to the sample holder, A shaft portion that holds a sample stage on which the sample is placed at one end portion, a drive portion that is connected to the other end portion of the shaft portion and drives the shaft portion, and a first terminal member that is connected to the drive portion
- the sample stage has a second terminal member connected to the power supply unit, and the first terminal member and the second terminal member are brought into contact with each other by introducing the sample holder into the sample stage.
- the first terminal member and the second terminal member are brought into contact with each other at the position where the sample holder is inserted.
- a cover member that covers the first terminal member and is in close contact with the sample stage is provided.
- the first terminal member when the sample holder is inserted into the sample stage, the first terminal member functions as a support member that enables the sample holder to move in the axial direction and supports it in the radial direction.
- the sample stage has a plurality of terminal members each connected to a different sensor in addition to the first terminal member, and the sample holder has the sensor terminal in addition to the second terminal member. Having at least one terminal member connected to an amplifier corresponding to any one of them, introducing a sample holder into the sample stage, a terminal connected to the sensor, and a terminal connected to the amplifier corresponding to the sensor; Discriminating the type of the sample holder based on the combination of contact.
- the sample holder has a grip portion disposed at a position separated from the driving portion and opposite to the shaft portion, and the grip portion is configured to be detachable from the sample holder.
- the grip portion is disposed at a position separated from the drive portion and opposite to the shaft portion, and the grip portion is arranged so that the sample is inserted when the sample holder is inserted into the sample stage. It discloses that it can be stored inside the holder.
- FIG. 10 shows a basic configuration diagram of a TEM that is an example of the charged particle beam apparatus according to the embodiment.
- the TEM body 100 includes an electron gun 101, an irradiation lens 103, an objective lens 107, and a projection lens 108.
- the sample 106 is attached to a sample holder 105, and the sample holder 105 is introduced into the inside from a sample stage 104 provided on the side surface of the TEM main body 100.
- a detector 109 is provided below the projection lens 108.
- the control unit 110 is connected to each component unit and controls the entire apparatus. However, the control unit 110 may be configured to include an independent control unit for each component unit.
- the electron beam 102 emitted from the electron gun 101 is converged by the irradiation lens 103 and irradiated onto the sample 106.
- the electrons that have passed through the sample 106 are imaged by the objective lens 107, the image is magnified by the projection lens 108, and an image is projected on the detector 109.
- the projected image is displayed by an output device (not shown) via the control unit 110.
- FIG. 1 is a schematic view when a sample holder is introduced into a sample stage.
- the sample holder 105 is inserted into the sample stage 104 provided on the side surface of the TEM main body 100 from the holder front end 105a side.
- FIG. 2 is a schematic sectional view of the sample holder during observation.
- the downward arrow drawn in FIG. 2 shows an electron beam direction.
- the sample 106 placed on the holder front end portion 105 a of the sample holder 105 is arranged so as to be directly below the electron gun 101.
- a sample 106 is observed by an electron beam emitted from the electron gun 101.
- the sample holder 105 tilts the sample stage 201 with an actuator 305 disposed in the sample holder 105 as a drive source as will be described later with reference to FIG. 3 so that the sample 106 can be observed at an arbitrary angle.
- FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view of the stage near the sample holder according to the present embodiment.
- the sample holder 105 is supported on the stage inner wall 104 a of the sample stage 104 via the support portion 301.
- the support portion 301 is configured by a member such as a wheel or a bearing so that the sample holder 105 can be moved in the axial direction and cannot be moved in the radial direction.
- the sample holder 105 includes a sample holder tube 302, a grip portion 303, a drive shaft 304, an actuator 305, and a holder tip portion 105a.
- the drive shaft 304 and the actuator 305 are disposed inside the sample holder tube 302.
- the O-ring 306 is hermetically sealed between the stage inner wall 104a and the sample holder tube 302 and between the sample holder tube 302 and the drive shaft 304, respectively.
- the holder front end 105a includes a sample stage driving member 307, a sample stage 308, and an elastic member 309.
- the sample stage 308 is supported freely around a rotation axis 310 in the direction perpendicular to the paper surface.
- a sample stage driving member 307 is arranged at one end of the sample stage 308, and an elastic member 309 is compressed and arranged at the other end.
- the sample stage driving member 307 and the sample stage 308 are arranged in close contact with each other.
- the elastic member 309 is in a state where the sample table driving member 307 and the sample table 308 are always in close contact with each other when the sample table driving member 307 is rotated around the rotation axis 310 of the sample table 308, such as various springs and rubber. In order to do so, it refers to a member having elasticity that generates adhesion.
- the driving force by the actuator 305 is transmitted to the drive shaft 304.
- the rotation of the drive shaft 304 moves the sample stage drive member 307 arranged eccentric to the rotation axis 310, and this movement causes the sample stage 308 to rotate about the rotation axis 310.
- the actuator 305 is connected to the power supply unit 320 by wiring via a connector described later, and the actuator 305 can be driven by electric power from the power supply unit.
- a stage side terminal 311 and a holder side terminal 312 are arranged as connectors on the stage inner wall 104a and the sample holder cylinder 302, respectively.
- the holder side terminal 312 and the actuator 305 are electrically connected to the stage side terminal 311 and the power supply unit 320, respectively. As shown in the figure, these are provided in a space between the actuator 305 and the grip portion 303.
- the stage-side terminal 311 and the holder-side terminal 312 are disposed so as to come into contact with each other when the sample holder 105 is inserted into the sample stage 104 and travels a predetermined distance into the apparatus.
- the actuator 305 and the power supply unit 320 can be electrically connected without using a separate wiring or connector.
- the grip part 303 and the sample holder cylinder 302 are detachably disposed via the grip cylinder part 313 and the holder cylinder inner wall 302a.
- the grip portion 303 includes a switch member 314, an elastic member 315, a lever member 316, and a hook member 317.
- a communication hole 318 is formed between the sample holder tube 302 and the grip portion 303 so as to communicate with each other.
- the lever member 316 in the grip portion 303 is supported so as to freely rotate around the rotation shaft 319 in the direction perpendicular to the paper surface, and a switch member 314 and an elastic member 315 are disposed at one end of the lever member 316.
- the elastic member 315 includes, for example, a compressed spring member, a rubber member, and the like.
- a reaction force acts in a direction opposite to a direction in which the pressing force is applied, that is, a direction in which the switch member 314 is pushed up.
- the switch member 315 and the lever member 316 are disposed in close contact with each other, and the hook member 317 is formed to extend from the grip member 303 side of the communication hole 318 to the sample holder tube 302 side.
- the hook member 317 is lifted upward by the lever principle when the switch member 314 is pushed to act on the elastic member 315 in a compressing direction, and the hook member 317 is accommodated in the grip cylinder portion 313.
- the grip cylinder part 313 can move the holder cylinder inner wall 302a in the axial direction of the sample holder 105, so that the grip member 303 and the sample holder cylinder 302 are configured to be detachable.
- the sample holder 105 As described above, the sample holder 105 according to the present embodiment is used by being mounted on the sample stage 104 disposed in the main body of the TEM.
- the actuator 305 and the power supply unit 320 in the sample holder 105 are connected via the stage inner wall 104a, the stage side terminal 311 and the holder side terminal 312 respectively installed on the sample holder tube 302.
- stage side terminal 311 and the holder side terminal 312 are inside the TEM main body when the sample holder 105 is inserted into the sample stage 104, the stage side terminal 311 and the holder side terminal 312 are not vibrated by disturbance factors such as sound waves and air currents.
- the actuator 305 and the power source can be electrically connected without using a bed wiring or a connector, these members are vibrated by the above-described disturbance, and the vibration is transmitted to the sample holder 105. A decrease can be prevented.
- the grip portion 303 can be attached and detached, measurement can be performed with the grip portion 303 removed from the sample holder tube 302, so that a sample can be obtained by applying sound waves or airflow to the surface of the grip portion 303. Transmission of vibration to the holder 105 and the accompanying reduction in resolution can be prevented.
- the configuration in which the grip member 303 is detachable from the sample holder tube 302 has been described.
- FIG. 4 is an example of a cross-sectional view of the sample stage in the vicinity of the sample holder according to the present embodiment.
- the holder side terminals 312 are arranged in the axial direction, and the power supply terminals 401 from the power supply are provided at positions outside the sample stage 104 (however, inside the TEM main body 100). Structure.
- the holder-side terminal 312 is disposed near the sample stage of the sample holder 105, and the power terminal 401 is disposed outside the sample stage 104 (however, inside the TEM main body 100).
- the holder side terminal 312 and the power supply terminal 401 are opposed to each other at the position of the insertion destination to the sample stage when the sample holder 105 is inserted.
- the holder-side terminal 312 and the power supply terminal 401 are electrically connected under vacuum conditions, but may be configured to be in contact with each other under atmospheric conditions as long as they are within the TEM body 100.
- the power supply terminal 401 and the power supply unit 320, and the holder side terminal 312 and the actuator 305 are electrically connected to each other.
- the actuator 305 and the power supply unit 320 can be electrically connected without using a separate wiring or connector.
- the terminals can be easily positioned and the electrical contact can be efficiently performed. Can do.
- the holder side terminal 312 is shown in the vicinity of the sample stage of the sample holder tube 302. However, the holder side terminal 312 may be arranged at other locations such as the most advanced position of the tip portion 105a of the sample holder.
- FIG. 5 is an example of a cross-sectional view of the sample stage in the vicinity of the sample holder according to the present embodiment.
- the stage side terminal 311 has a structure that also serves as the support portion 301 and serves as the support portion and terminal 501.
- the support / terminal 501 is configured to also serve as the support 301 on the stage inner wall 104a.
- the support / terminal 501 and the power supply unit 320, and the sample holder 105 and the actuator 305 are electrically connected, and the support / cum terminal 501 and the holder-side terminal 312 come into contact with each other. Electrical connection can be made without using a separate wiring or connector.
- the supporting portion and terminal 501 also serves as the supporting portion 301, the mass of the sample holder 105 is supported, so that the contact pressure can be increased and the connection can be made efficiently and electrically.
- FIG. 6 is an example of a cross-sectional view of the sample stage in the vicinity of the sample holder according to the present embodiment.
- the cover member 601 supports the sample stage side terminal 311 arranged on the stage inner wall 104a according to the first embodiment so as to be in close contact therewith.
- the stage inner wall 104a has a sample stage communication hole 602, a cover member 601, and a stage side terminal 311.
- the cover member 601 is arranged so that one end is bonded to the stage side terminal 311 and the other end is bonded to the outer surface of the sample stage 104 to cover the stage side terminal 311 from the outside.
- the stage side terminal 311 is disposed so as to penetrate the sample stage communication hole 602 from the sample stage 104 toward the sample holder 105.
- the holder side terminal 312 and the sample stage side terminal 311 are arranged so as to come into contact with each other when the sample holder 105 is inserted into the sample stage 104 and travels a predetermined distance.
- the holder-side terminal 312 and the actuator 305 are electrically connected to each other, and the power supply unit and the stage-side terminal 311 are electrically connected.
- the contact between the stage-side terminal 311 and the holder-side terminal 312 causes the actuator 305 and the power supply unit 320 to be connected.
- Electrical connection can be made without using a separate wiring or connector.
- the cover member 601 is an elastic member such as a rubber member or a material having stretchability and deformability, an electrical contact can be brought into close contact therewith.
- the connection between the sample stage side terminal 311 and the holder side terminal 312 is temporarily separated. Even when the cover member 601 is closed, the cover member 601 acts so as to return to its original shape, so that the electrical connection can be stably maintained.
- the cover member 601 is disposed in the atmosphere.
- a structure in which the cover member 601 is disposed in a vacuum may be employed.
- the example in which the stage side terminal 311 and the cover member 601 are configured as separate members has been described.
- the sample stage side terminal 311 and the cover member 601 are integrated. It can also be configured as.
- the sample stage side terminal 311 is supported by the cover member 601, it can be configured to be supported by the holder side terminal 312 cover member 601.
- FIG. 7 is an example of a cross-sectional view of the sample stage near the sample holder according to the present embodiment.
- the sample holder terminal side 312a and the sensor A703 includes the sample stage side terminal 311a, the sample stage side terminal 311b, and the sample stage side terminal 311a stage side terminal.
- An amplifier A701 and an amplifier B702 that are electrically connected to 311b, respectively, are added.
- the sample holder 105 has a holder side terminal 312a and a sensor A703, and the holder side terminal 312a and the sensor A703 are electrically connected.
- the sample stage 104 includes a sample stage side terminal 311a and a sample stage side terminal 311b, and the sample stage side terminals 311a and 311b are electrically connected to an amplifier A701 and an amplifier B702, respectively.
- the sensor A 703 can measure a sample and its surrounding physical quantities such as strain, temperature, and electricity, and can be used by being electrically connected to the amplifier A 701. On the other hand, the sensor A703 cannot be used even if it is electrically connected to the amplifier B702.
- the sample stage side terminal 311a and the stage side terminal 311b are disposed at positions separated from the sample stage 104, and the sample stage side terminal 311a and the sample holder terminal 312a are inserted into the sample holder 105 and travel a predetermined distance. It arrange
- stage side terminal 311a and the holder side terminal 312a When the stage side terminal 311a and the holder side terminal 312a are in contact, the stage side terminal 311b and the holder side terminal 312a are not in contact. Since the stage-side terminal 311a and the holder-side terminal 312a are in contact with each other, the sensor A703 and the amplifier A701 can be electrically connected, so that no separate wiring or connector is required.
- the amplifier A701 and the amplifier B702 are electrically connected to the sensor A703 and the sensor B (a sensor that performs measurement different from the sensor A, not shown) via the stage side terminal 311a and the stage side terminal 311b. Can be confirmed.
- the amplifier B702 since the sensor A703 of the sample holder 105 does not have a terminal that can be electrically connected to the stage side terminal 311b, the amplifier B702 cannot be electrically connected to any sensor.
- the type of the sample holder 105 can be determined by confirming that the amplifier A701 and the amplifier B702 are electrically connected to the sensor A703 and the sensor B via the stage side terminal 311a and the stage side terminal 311b. Can do.
- FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a method for discriminating the sample holder 105.
- the sample stage 104 is provided with a terminal A, a terminal B, and a terminal C.
- the type I holder has the terminal A and the terminal B
- the type II holder has a terminal B and a terminal C, respectively. If the types of terminals included in the type I and II holders are known in advance, when the unknown sample holder 105 is inserted into the sample stage 104, the connection with the terminals on the sample stage side is confirmed. Can be determined.
- FIG. 9 is an example of a cross-sectional view of the sample stage near the sample holder according to the present embodiment.
- the sample holder tube 302 of the first embodiment is provided with a movable grip portion 903 instead of the sample holder tube recess 901 and the grip portion 303.
- the sample holder tube recess 901 is formed in the sample holder tube 302, and the grip protrusion 902 is formed in the movable grip portion 903.
- the sample holder cylinder recess 901 is formed at a position inside the opening opposite to the opening on the holder tip 105a side of the sample holder cylinder 302.
- the movable grip portion 903 is disposed so as to be inserted into the opening on the holder tip portion 105a side of the sample holder tube 302 and the opening on the side opposite to the holder tip portion 105a side.
- the inner periphery of the sample holder cylinder recess 901 and the outer periphery of the grip protrusion 902 having a cross section perpendicular to the axial direction of the sample holder 105 have similar shapes. Since the outer periphery of the grip protrusion 902 is smaller than the inner periphery of the sample holder cylinder recess 901, the grip protrusion 902 can be moved along the sample holder cylinder recess 901 in the axial direction of the sample holder 105. Therefore, the movable grip portion 903 can be moved and stored inside the sample holder tube 302.
- the movable grip portion 903 is moved and stored inside the sample holder tube 302 at the time of measurement, thereby reducing the area where sound waves and air currents act on the movable grip portion 903 and adding the grip portion 903. Can prevent shaking. As a result, a decrease in resolution due to vibration of the sample holder 105 can be suppressed.
- the movable grip portion 903 described in the present embodiment can move and store more parts in the sample holder tube 302 than the grip portion 303, the entire length of the sample holder 105 can be accommodated. Can be shortened. Thereby, the bending rigidity of the sample holder 105 becomes high. As a result, the vibration displacement amplitude due to the sample holder 105 being vibrated becomes smaller, and more effectively contributes to the suppression of degradation in resolution.
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Abstract
試料ホルダを試料ステージに挿入した状態において、外部の電源に接続された配線からの振動が試料ホルダに伝搬し、測定結果の分解能を引き起こしていたことを解決するため、試料ステージに設置された第一の端子（３１１）と試料ホルダに設置された第二の端子（３１２）とを試料ステージ内部で接触させ、電気的に接続する。当該構成によれば、配線やコネクタを別途用いることなく試料ホルダ内部のアクチュエータ（３０５）やセンサ（７０３）と、外部の電源（３２０）やアンプ（７０１，７０２）を電気的に接続できる。よって、配線からの振動が試料ホルダに伝搬することを抑制し、測定結果の分解能低下を低減する。
Description
本発明は、荷電粒子装置等に用いられる試料ステージ、及び当該試料ステージが搭載される荷電粒子線装置に関し、特に、サイドエントリー型の試料ホルダを導入する試料ステージ、及び荷電粒子線装置に関する。
透過電子顕微鏡（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ:ＴＥＭ）に代表される電子顕微鏡等の荷電粒子線装置では、鏡体に対して横方向から試料ホルダを導入するサイドエントリー型の試料ステージが採用されている。
サイドエントリー型の試料ステージに導入される試料ホルダに関し、特開２０１１－００３３６９号公報（特許文献１）では、試料の任意の箇所を電気測定する探針を駆動する微動機構を内蔵し、外部の電気測定装置からの配線がコネクタを介して接続される構造について開示されている。
近年、ＴＥＭ等の電子顕微鏡では高分解化がますます求められている。しかしながら、特許文献１に開示された構成においては、試料ホルダの微動機構等の内部の機構と、電力測定装置等の外部の機構との配線等による接続部分が荷電粒子線装置の外部に露出されており、この部分が音波や気流で加振され、その振動が試料ホルダに伝搬し分解能が低下してしまうことがある。
本発明の目的は、試料ホルダ内部の機構と、外部の機構との接続部分に対する外乱の影響を抑制し、高分解能な試料観察を実現することに関する。
上記目的を達成するための一態様として、試料を内部に保持する試料ホルダと、前記試料ホルダが導入される試料ステージと、を備える荷電粒子線装置であって、前記試料ホルダに電力を供給する電源部を有し、前記試料ホルダは、試料を載置する試料台を一方端部に保持する軸部と、前記軸部の他端部に接続され、前記軸部を駆動する駆動部と、前記駆動部と接続された第一の端子部材と、を有し、前記試料ステージは、前記電源部と接続された第二の端子部材を有し、前記試料ホルダを前記試料ステージに導入することにより、前記第一の端子部材と前記第二の端子部材とが接触されることを特徴とする荷電粒子線装置を提供する。
上記構成によれば、配線やコネクタを装置外部に配置することなく試料ホルダ内部のアクチュエータやセンサと外部の電源やアンプを電気的に接続することができるので、配線やコネクタなど外に露出している部分からの振動を低減し、高分解能観察に寄与する。
実施例では、試料を内部に保持する試料ホルダと、試料ホルダが導入される試料ステージと、を備える荷電粒子線装置であって、試料ホルダに電力を供給する電源部を有し、試料ホルダは、試料を載置する試料台を一方端部に保持する軸部と、軸部の他端部に接続され、軸部を駆動する駆動部と、駆動部と接続された第一の端子部材と、を有し、試料ステージは、電源部と接続された第二の端子部材を有し、試料ホルダを試料ステージに導入することにより、第一の端子部材と第二の端子部材とが接触されるものを開示する。
また、実施例では、第一の端子部材と第二の端子部材とは、試料ホルダの挿入先の位置で接触されることを開示する。
また、実施例では、第一の端子部材をカバーし、試料ステージに密着させるカバー部材を備えることを開示する。
また、実施例では、第一の端子部材は、試料ホルダを試料ステージに挿入したときに、試料ホルダを軸方向に移動可能とし、径方向に支持する支持部材として作用することを開示する。
また、実施例では、試料ステージは、第一の端子部材に加えて、各々が異なるセンサに接続された複数の端子部材を有し、試料ホルダは、第二の端子部材に加えて、センサのうちのいずれかと対応するアンプに接続された端子部材を少なくとも１つ有し、試料ホルダを試料ステージに導入することによって、センサに接続された端子と、センサに対応するアンプに接続された端子との接触の組み合わせに基づいて、試料ホルダの種類を判別することを開示する。
また、実施例では、試料ホルダは、駆動部と離間した位置であって、軸部とは反対側の位置に配置されるグリップ部を有し、グリップ部は、試料ホルダから着脱可能に構成されることを開示する。
また、実施例では、駆動部と離間した位置であって、軸部とは反対側の位置に配置されるグリップ部を有し、グリップ部は、試料ホルダを試料ステージに挿入したときに、試料ホルダ内部に収納可能であることを開示する。
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、全体を通して、各図における同一の各構成部分には同一の符号を付して説明を省略することがある。
図１０は、実施の形態に係る荷電粒子線装置の一例であるＴＥＭの基本構成図を示す。
ＴＥＭ本体１００は、電子銃１０１と照射レンズ１０３と対物レンズ１０７、投射レンズ１０８で構成される。試料１０６は、試料ホルダ１０５に取り付けられており、試料ホルダ１０５はＴＥＭ本体１００の側面に設けられた試料ステージ１０４から内部へ導入される。投射レンズ１０８の下方には検出器１０９が設けられる。なお、本図において制御部１１０は各々の構成部に接続され、装置全体を制御するものとしたが、構成部ごとに独立した制御部を備えるように構成することもできる。
電子銃１０１より放出された電子線１０２は、照射レンズ１０３により収束され、試料１０６に照射される。試料１０６を透過した電子は対物レンズ１０７により結像され、その像は投射レンズ１０８により拡大され、検出器１０９上に画像が投影される。投影された画像は、制御部１１０を介し、図示しない出力装置により表示される。
図１は、試料ホルダを試料ステージへ導入する際の概略図である。
試料ホルダ１０５は、ＴＥＭ本体１００の側面に設けられた試料ステージ１０４内に、ホルダ先端部１０５ａ側から挿入される。
図２は、観察時の試料ホルダの断面概略図である。なお、図２に描かれた下向き矢印は、電子線方向を示す。
観察時に、試料ホルダ１０５のホルダ先端部１０５ａに載置された試料１０６が、電子銃１０１の直下となるように配置される。電子銃１０１から放出された電子線により試料１０６が観察される。本例では。試料ホルダ１０５は試料１０６を任意の角度で観察できるように、図３にて後述する通り試料ホルダ１０５内に配置されたアクチュエータ３０５を駆動源として試料台２０１を傾斜させる。
本実施の形態では、アクチュエータと電源部との電気的接点が、試料ホルダの長手方向の面上に位置する荷電粒子装置の例を説明する。
図３に、本実施の形態に係る試料ホルダ近傍のステージ断面概略図を示す。
試料ホルダ１０５は、試料ステージ１０４のステージ内壁１０４ａに、支持部３０１を介して支えられている。支持部３０１は、試料ホルダ１０５を軸方向には移動可能とし、径方向には移動不可となるように、例えば車輪、軸受等の部材で構成される。
試料ホルダ１０５は、試料ホルダ筒３０２、グリップ部３０３、駆動軸３０４、アクチュエータ３０５、ホルダ先端部１０５ａからなり、試料ホルダ筒３０２の内部には駆動軸３０４、アクチュエータ３０５が配置される。ステージ内壁１０４ａと試料ホルダ筒３０２との間、試料ホルダ筒３０２と駆動軸３０４との間は、それぞれＯリング３０６で気密をとっている。
ホルダ先端部１０５ａは、試料台駆動部材３０７、試料台３０８、弾性部材３０９からなり、試料台３０８は、紙面垂直方向の回転軸３１０を中心として回転自由に支持される。試料台３０８の一端には試料台駆動部材３０７、他端には弾性部材３０９が圧縮して配置され、試料台駆動部材３０７と試料台３０８とは密着した状態で配置される。
ここで、弾性部材３０９は、各種ばねやゴム等、試料台駆動部材３０７が試料台３０８の回転軸３１０回りに回転させたときに、試料台駆動部材３０７と試料台３０８が常に密着した状態にするために、密着力を発生させる弾性を有する部材のことをいう。
アクチュエータ３０５による駆動力は駆動軸３０４に伝達される。駆動軸３０４の回転は、回転軸３１０に偏心して配置された試料台駆動部材３０７を移動させ、この移動により、試料台３０８を回転軸３１０を中心として回転運動させる。
アクチュエータ３０５は、電源部３２０と後述するコネクタを介して配線で接続されており、電源部からの電力によってアクチュエータ３０５を駆動することができる。
ステージ内壁１０４ａ及び試料ホルダ筒３０２には、それぞれコネクタとしてステージ側端子３１１、ホルダ側端子３１２が配置されている。ホルダ側端子３１２とアクチュエータ３０５、ステージ側端子３１１と電源部３２０とはそれぞれ電気的に接続されている。本図に示すように、これらはアクチュエータ３０５とグリップ部３０３との間の空間に設けられている。
ステージ側端子３１１及びホルダ側端子３１２は、試料ホルダ１０５を試料ステージ１０４に挿入し、所定の距離だけ装置内部へ進行したところで接触する位置となるように配置されており、ステージ側端子３１１とホルダ側端子３１２との接触により、アクチュエータ３０５と電源部３２０とは別途配線やコネクタ等を用いることなく電気的に接続することができる。
本実施の形態では、試料ステージ側端子３１１とホルダ側端子３１２が大気中で接触している例について説明したが、ＴＥＭ本体１００の内部であれば、大気中、真空中のいずれの条件の下でも接触可能である。
グリップ部３０３と試料ホルダ筒３０２は、グリップ筒部３１３とホルダ筒内壁３０２ａを介して着脱可能に配置される。グリップ部３０３はスイッチ部材３１４、弾性部材３１５、てこ部材３１６、引っかけ部材３１７から構成される。
試料ホルダ筒３０２とグリップ部３０３との間には、これらを連通するように連通穴３１８が形成される。
グリップ部３０３内のてこ部材３１６は、紙面垂直方向を回転軸３１９まわりに回転自由に支持されており、てこ部材３１６の一端にはスイッチ部材３１４及び弾性部材３１５が配置されている。
弾性部材３１５は、例えば圧縮されたばね部材やゴム部材等があり、スイッチ部材３１４を押すと、押す力が加えられる方向とは反対の方向、すなわちスイッチ部材３１４を押し上げる方向に反力が働く。
スイッチ部材３１５とてこ部材３１６は密着して配置されており、引っかけ部材３１７は、連通穴３１８のグリップ部材３０３側から試料ホルダ筒３０２側へ伸びるように形成されている。
引っかけ部材３１７は、スイッチ部材３１４を押して弾性部材３１５を圧縮する方向に作用させると、てこの原理によって上方へ持ち上がり、グリップ筒部３１３内に収まるようになる。この動作によって、グリップ筒部３１３はホルダ筒内壁３０２ａを試料ホルダ１０５の軸方向に移動することができるので、グリップ部材３０３と試料ホルダ筒３０２とは着脱可能に構成される。
上述のように、本実施の形態に係る試料ホルダ１０５は、ＴＥＭの本体に配置された試料ステージ１０４に装着して使用される。試料ホルダ１０５内のアクチュエータ３０５と電源部３２０とは、ステージ内壁１０４ａ、及び試料ホルダ筒３０２にそれぞれ設置されたステージ側端子３１１、及びホルダ側端子３１２を介して接続される。
ステージ側端子３１１及びホルダ側端子３１２は、試料ホルダ１０５を試料ステージ１０４内に挿入した状態においては、ＴＥＭ本体の内部にあるため、音波や気流等の外乱要因によって加振されることがない。また、ベットの配線やコネクタ等を用いることなく、アクチュエータ３０５と電源とを電気的に接続できるので、これらの部材が上記の外乱によって加振され、振動が試料ホルダ１０５に伝達することによる分解能の低下を防止することができる。さらに、グリップ部３０３を着脱可能な構成とすることで、グリップ部３０３を試料ホルダ筒３０２から外した状態で計測することができるので、グリップ部３０３の表面に音波や気流が作用することによる試料ホルダ１０５への振動の伝達、及びこれに伴う分解能の低下を防止することができる。
ここで、本実施の形態では、グリップ部材３０３が試料ホルダ筒３０２から着脱可能な構成について説明したが、グリップ部３０３の位置を固定する場合等、着脱できない態様とすることもできる。
本実施の形態では、アクチュエータ３０５と電源部との電気接点が、試料ホルダ１０５の試料台３０８近傍に位置する荷電粒子装置の例を説明する。以下、実施例１との相違点を中心に説明する。
図４は、本実施の形態に係る試料ホルダ近傍の試料ステージ断面図の例である。
本実施の形態では、実施例１の試料ホルダ１０５のうち、ホルダ側端子３１２の軸方向に配置し、電源からの電源端子４０１を試料ステージ１０４外部の位置(但し、ＴＥＭ本体１００内部)に設けた構造とした。
図４に示すように、ホルダ側端子３１２は試料ホルダ１０５の試料台近傍に、電源端子４０１は試料ステージ１０４外部の位置(但し、ＴＥＭ本体１００内部)に配置する。
ホルダ側端子３１２と電源端子４０１とは、試料ホルダ１０５の挿入時に、試料ステージへの挿入先の位置において、対向して接触する。
本実施の形態では、ホルダ側端子３１２と電源端子４０１とは、真空条件下で電気的に接続されているが、ＴＥＭ本体１００内であれば、大気条件下で接触する構造としても良い。
電源端子４０１と電源部３２０、及びホルダ側端子３１２とアクチュエータ３０５は、それぞれ電気的に接続されている。電源端子４０１とホルダ側端子３１２とが接触することにより、アクチュエータ３０５と電源部３２０とは別途の配線やコネクタを用いることなく電気的に接続することができる。本実施例では、電源端子４０１と試料ホルダ側３１２とが試料ホルダ１０５の挿入に伴って試料台の近傍において接触するため、端子同士の位置決めが容易であり、電気的な接触を効率よく行うことができる。
本図では、ホルダ側端子３１２は試料ホルダ筒３０２の試料台近傍に配置した例を示したが、試料ホルダの先端部１０５ａの最先端の位置等、他の箇所に配置することもできる。
本実施の形態では、電源端子が、試料ホルダ１０５の支持部３０１を兼用する荷電粒子線装置の例を説明する。以下、実施例１～２との相違点を中心に説明する。
図５は、本実施の形態に係る試料ホルダ近傍の試料ステージ断面図の例である。
本実施の形態では、実施例１に係る試料ホルダ１０５のうち、ステージ側端子３１１を、支持部３０１を兼ねた構造とし、支持部兼端子５０１としたものである。
本図に示されるように、支持部兼端子５０１はステージ内壁１０４ａにおいて支持部３０１を兼ねるように構成されている。支持部兼端子５０１と電源部３２０、試料ホルダ１０５とアクチュエータ３０５とはそれぞれ電気的に接続されており、支持部兼端子５０１とホルダ側端子３１２が接触することで、アクチュエータ３０５と電源部は、配線やコネクタを別途用いることなく電気的に接続することができる。
本実施例では、支持部兼端子５０１が支持部３０１を兼ねているため、試料ホルダ１０５の質量を支持するため、接触圧力を高め、電気的に効率良く接続できる。
本実施の形態では、電気的な接点となる端子をカバー部材で支持し、電気的接点を密着させる荷電粒子装置の例を説明する。以下、実施例１～３との相違点を中心に説明する。
図６は、本実施の形態に係る試料ホルダ近傍の試料ステージ断面図の例である。
実施の形態は、実施例１に係るステージ内壁１０４ａに配置された試料ステージ側端子３１１に対し、カバー部材６０１によって密着させるように支持したものである。
図６より、ステージ内壁１０４ａは、試料ステージ連通穴６０２、カバー部材６０１、ステージ側端子３１１を有する。カバー部材６０１は、一端をステージ側端子３１１と接着させ、他端を試料ステージ１０４の外側の面に接着させて、ステージ側端子３１１を外側から覆うように配置される。ステージ側端子３１１は試料ステージ連通穴６０２を試料ステージ１０４から試料ホルダ１０５の方向に貫通してするように配置される。
ホルダ側端子３１２と試料ステージ側端子３１１は、試料ホルダ１０５を試料ステージ１０４に挿入し、所定の距離だけ進行したところで接触する位置となるように配置されている。
ホルダ側端子３１２とアクチュエータ３０５、電源部とステージ側端子３１１とはそれぞれ電気的に接続されており、ステージ側端子３１１とホルダ側端子３１２とが接触することにより、アクチュエータ３０５と電源部３２０とを配線やコネクタを別途用いることなく電気的に接続することができる。カバー部材６０１は、ゴム部材等の弾性部材や、伸縮性、変形性を有する材料であれば、電気的な接点を密着させることができる。カバー部材６０１の伸縮・変形により、試料ステージ側端子３１１とホルダ側端子３１２がより密着して接触するように配置することで、試料ステージ側端子３１１とホルダ側端子３１２との接続が仮に離れてしまった場合であっても、カバー部材６０１が元の形に戻るように作用するため、安定して電気的接続を保つことができる。
本実施の形態では、カバー部材６０１を大気中に配置している例について説明したが、真空中に配置する構造とすることもできる。また、本実施の形態ではステージ側端子３１１とカバー部材６０１とを別部材で構成した例について説明したが、導電性の弾性体を用いることで、試料ステージ側端子３１１とカバー部材６０１とを一体として構成することもできる。また、試料ステージ側端子３１１をカバー部材６０１によって支持しているが、ホルダ側端子３１２カバー部材６０１によって支持する構成とすることもできる。
本実施の形態では、試料ホルダの挿入時に端子の接触パターンにより試料ホルダの種類を判別する荷電粒子装置の例を説明する。以下、実施例１～４との相違点を中心に説明する。
図７は、本実施の形態に係る試料ホルダ近傍の試料ステージ断面図の例である。
本実施の形態では、実施例１の試料ホルダ１０５において、試料ホルダ端子側３１２ａ及びセンサＡ７０３、試料ステージ１０４に試料ステージ側端子３１１ａ及び、試料ステージ側端子３１１ｂ、そして試料ステージ側端子３１１ａステージ側端子３１１ｂとそれぞれ電気的に接続するアンプＡ７０１およびアンプＢ７０２を加えたものである。
図７より、試料ホルダ１０５はホルダ側端子３１２ａ及びセンサＡ７０３を有し、ホルダ側端子３１２ａとセンサＡ７０３は電気的に接続されている。試料ステージ１０４には、試料ステージ側端子３１１ａ及び試料ステージ側端子３１１ｂを有し、試料ステージ側端子３１１ａ、３１１ｂは、それぞれアンプＡ７０１、アンプＢ７０２と電気的に接続されている。
センサＡ７０３はひずみや温度、電気など試料やその周辺の物理量を計測することができ、アンプＡ７０１に電気的に接続することで使用可能となる。一方、センサＡ７０３はアンプＢ７０２に電気的に接続しても使用することはできない。試料ステージ側端子３１１ａ及びステージ側端子３１１ｂは、試料ステージ１０４の離間された位置に配置され、試料ステージ側端子３１１ａ及び試料ホルダ端子３１２ａは、試料ホルダ１０５を挿入し、所定の距離だけ進行したところで接触する位置となるように配置されている。
ステージ側端子３１１ａとホルダ側端子３１２ａが接触するときに、ステージ側端子３１１ｂとホルダ側端子３１２ａとが接触することはない。ステージ側端子３１１ａとホルダ側端子３１２ａとが接触することで、センサＡ７０３とアンプＡ７０１とを電気的に接続することができるので、別途配線やコネクタを要することがない。
また、アンプＡ７０１及びアンプＢ７０２は、ステージ側端子３１１ａ、ステージ側端子３１１ｂを介してセンサＡ７０３、センサＢ（センサＡとは異なる計測を行うセンサ、図示はされていない）と電気的に接続したことを確認することができる。本実施の形態において、試料ホルダ１０５のセンサＡ７０３は、ステージ側端子３１１ｂと電気的に接続できる端子を有していないので、アンプＢ７０２はいずれのセンサとも電気的に接続することができない。
このように、アンプＡ７０１、アンプＢ７０２が、ステージ側端子３１１ａ、ステージ側端子３１１ｂを介してセンサＡ７０３、センサＢと電気的に接続したことを確認することにより、試料ホルダ１０５の種類を判別することができる。
図８は、試料ホルダ１０５の判別手法について説明する概略図である。本図に示すように、試料ステージ１０４側には端子Ａ、端子Ｂ、端子Ｃが備えられており、２種類の試料ホルダのうち、タイプＩのホルダは端子Ａ、端子Ｂを、タイプIIのホルダは端子Ｂ、端子Ｃをそれぞれ有しているものとする。予め、タイプＩ、IIのホルダが備える端子の種類がわかっていれば、未知の試料ホルダ１０５を試料ステージ１０４に挿入した際に、試料ステージ側の端子との接続を確認することで、その種類を判別することができる。
本実施の形態では、試料ホルダ１０５の全長(グリップ)を短くすることができる荷電粒子装置の例を説明する。以下、実施例１～５との相違点を中心に説明する。
図９は、本実施の形態に係る試料ホルダ近傍の試料ステージ断面図の例である。
本実施の形態では、実施例１の試料ホルダ筒３０２に試料ホルダ筒凹部９０１、グリップ部３０３の代わりに移動式グリップ部９０３を配置したものである。
本実施の形態では、試料ホルダ筒３０２に試料ホルダ筒凹部９０１が形成され、移動式グリップ部９０３にはグリップ凸部９０２が形成される。本図に示すように、試料ホルダ筒凹部９０１は試料ホルダ筒３０２のホルダ先端部１０５ａ側の開口とはと反対側の開口よりも内側の位置に形成される。移動式グリップ部９０３は、試料ホルダ筒３０２のホルダ先端部１０５ａ側の開口と、ホルダ先端部１０５ａ側とは反対側の開口に挿入可能に配置される。試料ホルダ１０５の軸方向に垂直な断面の試料ホルダ筒凹部９０１の内周及びグリップ凸部９０２の外周は相似な形状をしている。グリップ凸部９０２の外周は試料ホルダ筒凹部９０１の内周よりも小さいため、グリップ凸部９０２を試料ホルダ筒凹部９０１に沿って試料ホルダ１０５の軸方向に移動することができる。そのため、移動式グリップ部９０３を試料ホルダ筒３０２の内部に移動させ、収納することができる。このように、測定時に移動式グリップ部９０３を試料ホルダ筒３０２の内部に移動し、収納することで、移動式グリップ部９０３に対して音波や気流が作用する面積を減らし、グリップ部９０３の加振を防止できる。その結果と、試料ホルダ１０５の振動による分解能低下を抑制できる。
また、本実施の形態において説明した上記の移動式グリップ部９０３は、グリップ部３０３と比較して、より多くの部分を試料ホルダ筒３０２の内部に移動し、収納できるため、試料ホルダ１０５の全長を短くすることができる。これにより試料ホルダ１０５の曲げ剛性が高くなる。その結果、試料ホルダ１０５が加振されることによる振動変位振幅は小さくなり、さらに効果的に分解能低下の抑制に寄与する。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
１００・・・ＴＥＭ本体
１０１・・・電子銃
１０２・・・電子線
１０３・・・照射レンズ
１０４・・・試料ステージ
１０４ａ・・・ステージ内壁
１０５・・・試料ホルダ
１０５ａ・・・ホルダ先端部
１０６・・・試料
１０７・・・対物レンズ
１０８・・・投射レンズ
１０９・・・検出器
１１０・・・制御部
３０１・・・支持部
３０２・・・試料ホルダ筒
３０２ａ・・・ホルダ筒内壁
３０３・・・グリップ部
３０４・・・駆動軸
３０５・・・アクチュエータ
３０６・・・Ｏリング
３０７・・・試料台駆動部材
３０８・・・試料台
３０９、３１５・・・弾性部材
３１０・・・回転軸
３１１・・・ステージ側端子
３１２・・・ホルダ側端子
３１３・・・クリップ筒部
３１４・・・スイッチ部材
３１６・・・てこ部材
３１７・・・ひっかけ部材
３１８・・・連通穴
３１９・・・回転軸
３２０・・・電源
４０１・・・試料
５０１・・・支持部兼端子
６０１・・・カバー部材
７０１・・・アンプＡ
７０２・・・アンプＢ
７０３・・・センサＡ
６０２・・・試料ステージ連通穴
９０１・・・試料ホルダ筒凹部
９０２・・・グリップ凹部
９０３・・・移動式グリップ部
１０１・・・電子銃
１０２・・・電子線
１０３・・・照射レンズ
１０４・・・試料ステージ
１０４ａ・・・ステージ内壁
１０５・・・試料ホルダ
１０５ａ・・・ホルダ先端部
１０６・・・試料
１０７・・・対物レンズ
１０８・・・投射レンズ
１０９・・・検出器
１１０・・・制御部
３０１・・・支持部
３０２・・・試料ホルダ筒
３０２ａ・・・ホルダ筒内壁
３０３・・・グリップ部
３０４・・・駆動軸
３０５・・・アクチュエータ
３０６・・・Ｏリング
３０７・・・試料台駆動部材
３０８・・・試料台
３０９、３１５・・・弾性部材
３１０・・・回転軸
３１１・・・ステージ側端子
３１２・・・ホルダ側端子
３１３・・・クリップ筒部
３１４・・・スイッチ部材
３１６・・・てこ部材
３１７・・・ひっかけ部材
３１８・・・連通穴
３１９・・・回転軸
３２０・・・電源
４０１・・・試料
５０１・・・支持部兼端子
６０１・・・カバー部材
７０１・・・アンプＡ
７０２・・・アンプＢ
７０３・・・センサＡ
６０２・・・試料ステージ連通穴
９０１・・・試料ホルダ筒凹部
９０２・・・グリップ凹部
９０３・・・移動式グリップ部
Claims (7)
- 試料を内部に保持する試料ホルダと、
前記試料ホルダが導入される試料ステージと、を備える荷電粒子線装置であって、
前記試料ホルダに電力を供給する電源部を有し、
前記試料ホルダは、
試料を載置する試料台を一方端部に保持する軸部と、
前記軸部の他端部に接続され、前記軸部を駆動する駆動部と、
前記駆動部と接続された第一の端子部材と、を有し、
前記試料ステージは、前記電源部と接続された第二の端子部材を有し、
前記試料ホルダを前記試料ステージに導入することにより、
前記第一の端子部材と前記第二の端子部材とが接触されることを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項１に記載された荷電粒子装置において、
前記第一の端子部材と前記第二の端子部材とは、
前記試料ホルダの挿入先の位置で接触されることを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項１に記載された荷電粒子装置において、
前記第一の端子部材をカバーし、前記試料ステージに密着させるカバー部材を備えることを特徴とする荷電粒子装置。 - 請求項１に記載された荷電粒子装置において、
前記第一の端子部材は、前記試料ホルダを前記試料ステージに挿入したときに、前記試料ホルダを軸方向に移動可能とし、径方向に支持する支持部材として作用することを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項１に記載された荷電粒子装置において、
前記試料ステージは、前記第一の端子部材に加えて、
各々が異なるセンサに接続された複数の端子部材を有し、
前記試料ホルダは、前記第二の端子部材に加えて、
前記センサのうちのいずれかと対応するアンプに接続された端子部材を少なくとも１つ有し、
前記試料ホルダを前記試料ステージに導入することによって、当該センサに接続された端子と、前記センサに対応するアンプに接続された端子との接触の組み合わせに基づいて、前記試料ホルダの種類を判別することを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項１に記載された荷電粒子装置において、
前記試料ホルダは、
前記駆動部と離間した位置であって、前記軸部とは反対側の位置に配置されるグリップ部を有し、前記グリップ部は、前記試料ホルダから着脱可能に構成されることを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項１に記載された荷電粒子装置において、
前記駆動部と離間した位置であって、前記軸部とは反対側の位置に配置されるグリップ部を有し、前記グリップ部は、前記試料ホルダを前記試料ステージに挿入したときに、前記試料ホルダ内部に収納可能であることを特徴とする荷電粒子線装置。
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|---|---|---|---|
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014-026040 | 2014-02-14 | ||
| JP2014026040 | 2014-02-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7486322B2 (ja) | 2019-02-21 | 2024-05-17 | エフ イー アイ カンパニ | 荷電粒子顕微鏡用の試料ホルダー |
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| JP2010135335A (ja) * | 2004-04-16 | 2010-06-17 | Hitachi High-Technologies Corp | 荷電粒子線装置 |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP7486322B2 (ja) | 2019-02-21 | 2024-05-17 | エフ イー アイ カンパニ | 荷電粒子顕微鏡用の試料ホルダー |
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