電子顕微鏡
【課題】安全性（感電防止機構）を備えつつ操作性が考慮された高電圧印加試料ホルダーを装着可能な電子顕微鏡を提供する。
【解決手段】本発明は、試料を装填する試料台に電圧を印加する機能を備えた試料ホルダーと、前記試料台に印加される電圧を供給する電圧源と、一端が前記試料ホルダーに接続される電圧ケーブルとを備え、更に、前記電圧ケーブルの他端が接続される中継器が、電子顕微鏡の鏡筒を支持する架台上に設置されたことを特徴としている。
【解決手段】本発明は、試料を装填する試料台に電圧を印加する機能を備えた試料ホルダーと、前記試料台に印加される電圧を供給する電圧源と、一端が前記試料ホルダーに接続される電圧ケーブルとを備え、更に、前記電圧ケーブルの他端が接続される中継器が、電子顕微鏡の鏡筒を支持する架台上に設置されたことを特徴としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子顕微鏡に関するものであり、特に試料に対して安全に高電圧を印加できるシステムを具備した電子顕微鏡に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子顕微鏡は、電子銃より放出された一次電子線を磁界レンズによって試料上にフォーカスし、試料からの二次荷電粒子を検出し、試料の拡大像を得る。走査電子顕微鏡は、これに対物レンズの上方に設置された磁界式もしくは電界式の偏向器により、一次電子線を試料上で走査する機能が加わる。
【０００３】
一般に、走査電子顕微鏡においては、試料をアース電位にして試料を観察するが、試料に電圧を印加して試料像を観察する場合もある。特に最近では、リターディング法（Deceleration法）が一般的になってきている。これは、試料に数百〜数ｋＶ程度の負電圧（リターディング電圧）を印加し、一次電子線を試料直前で減速させて試料像を観察する手法である。
【０００４】
リターディング法において、一次電子線が電子銃によって加速された電圧（加速電圧）をＶａｃｃ、試料に印加された電圧（リターディング電圧）をＶｒとすると、一次電子線が試料に到達する時点での電圧（照射電圧。ランディングエネルギーとも称する）Ｖｉは、Ｖｉ＝Ｖａｃｃ−Ｖｒで表される。リターディング法を用いると、用いない場合（試料をアース電位においた場合）に比べて、照射電圧が同一であっても高い画質の画像を得ることができる。例えば、Ｖａｃｃ＝１ｋＶでＶｒ＝０.５ｋＶのときと、Ｖａｃｃ＝０.５ｋＶでＶｒ＝０Ｖのときとでは、照射電圧Ｖｉは、同じ０.５ｋＶであるが、前者のほうが分解能（試料像が鮮明に見える度合い）を改善することができる。また、リターディング手段を用いることにより、電子銃で実現できる最低加速電圧（例えばＶａｃｃ＝０.５ｋＶ）よりも低い照射電圧（例えばＶｉ＝０.１ｋＶ）で試料像を観察することも可能になる。これにより、試料の最表面の形態観察を高分解能で実現することができる。そのほか、リターディング法による観察では、試料帯電抑制や試料ダメージ軽減など、種々の効果がある。
【０００５】
走査電子顕微鏡は、対物レンズと試料の配置関係により、アウトレンズ型、セミインレンズ型、インレンズ型の３種類に分類することができる。アウトレンズ型の走査電子顕微鏡は、試料が対物レンズのレンズ磁界から完全に離れた位置に配置され、インレンズ型では、試料が対物レンズのレンズ磁界中に配置される。セミインレンズ型は、アウトレンズ型とインレンズ型の中間であり、対物レンズのレンズ磁界の一部が漏洩する位置に試料が配置される。以上、３種の走査電子顕微鏡のうち、高分解能な画像を取得できる点では、対物レンズのレンズパワーを最も効率的に活用できるインレンズ型の走査電子顕微鏡が有利である。
【０００６】
インレンズ形の対物レンズを用いた走査電子顕微鏡（以降、インレンズＳＥＭ）においては、試料をレンズ磁界中に配置するという要請から試料をレンズ磁極間に配置する必要がある。従って、試料を専用の試料ホルダーの先端に装填して対物レンズ内に挿入し、拡大像を観察する。
【０００７】
ところが、リターディング法は試料に一次電子線の加速電圧と同レベル（同じオーダー）の電圧を印加する観察手法であり、専用の試料ホルダーの先端に装填された試料を対物レンズの磁極間に挿入するという性質上、放電や安全性の問題などから、従来、インレンズＳＥＭではリターディング法は採用されてこなかった。
【０００８】
一方、リターディング電圧ほど高電圧ではないが、別の目的で試料ホルダーに電圧を印加する技術は、主として透過電子顕微鏡あるいは走査透過電子顕微鏡の分野では従来から存在する。例えば、特許文献１には、試料ホルダーに搭載された複数の試料の弁別を目的として試料ホルダーにメモリを搭載し、メモリの駆動電源となる外部電源と試料ホルダーとをケーブルで接続した発明が開示されている。
【０００９】
この際の安全性を確保する対策として、特許文献１では高電圧を導入するコネクタに、ケーブルが接続されたか否かを判定するケーブル接続センサを設けている。これにより、ケーブル接続センサがケーブル接続状態を検出しない場合、あるいは電子顕微鏡の本体側が試料ホルダー上のメモリを認識できない場合には、試料ホルダーへの電圧印加が禁止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−３２７７１０号公報（米国特許７３８１９６８号）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
リターディング法をインレンズ型ＳＥＭに採用する場合、試料ホルダーを対物レンズ内に挿入するという観察方式上、試料ホルダーに高圧ケーブルを接続してリターディング電圧を印加せざるをえない。走査電子顕微鏡の電源は、通常、架台の内部に格納されるか、あるいは本体部とは別の電源ユニットとして設けられる場合が一般的である。従って、リターディング法を採用するインレンズ型ＳＥＭでは、架台内部あるいは別ユニットから試料ホルダーまで長い高圧ケーブルを引き回して接続せざるを得ない。
【００１２】
一方、インレンズ型ＳＥＭにおいては、観察中であっても試料ホルダーを走査電子顕微鏡本体から引き抜くことが可能であるため、このような長い電源ケーブルを試料ホルダーに接続すると、高圧ケーブルが装置のオペレータに絡まって、誤って操作中に試料ホルダーを走査電子顕微鏡本体から引き抜いてしまう可能性が生じる。
【００１３】
試料ホルダーを高電圧が印加された状態で引き抜いてしまうと、オペレータが感電する危険や、電子光学鏡筒内部で放電が発生し、装置を破損する可能性もある。
【００１４】
特許文献１では、電圧印加開始前の試料ホルダー（コネクタ）とケーブルの接続状態を問題にしており、装置が稼動中の安全性については特に問題とはしていない。しかしながら、インレンズＳＥＭでリターディング法を実施する場合、試料ホルダーに対して従来よりも格段に大きな電圧が印加されるため、オペレータの安全性については従来よりも細心の注意をもって検討する必要がある。
【００１５】
本発明は、試料ホルダーを電子光学鏡筒に挿入して観察を行う走査電子顕微鏡に対してリターディング方式を採用した場合に、装置の稼動中であっても、従来よりも安全に走査電子顕微鏡の操作を行うことが可能な電子顕微鏡を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記した課題を解決するために、本発明は、試料を装填する試料台に電圧を印加する機能を備えた試料ホルダーと、前記試料台に印加される電圧を供給する電圧源と、一端が前記試料ホルダーに接続される電圧ケーブルとを備え、更に、前記電圧ケーブルの他端が接続される中継器が、電子顕微鏡の鏡筒を支持する架台あるいはカバー内に設置されたことを特徴とする。
【００１７】
この場合、前記電圧ケーブルの長さは前記試料ホルダーの長さよりも短いことが望ましい。従って、上記架台あるいはカバー内で、上記試料ホルダーを電子光学鏡筒に挿入した状態での端部から半径が試料ホルダーの長さよりも小さい円の内部に上記中継器を配置すれば、電圧ケーブルの長さを試料ホルダーの長さよりも短くすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
架台あるいはカバー内に中継器が設置されるため、高圧ケーブルを電源から引き回す必要がなくなるため、装置の稼動中に誤って試料ホルダーを引き抜く危険性が低減される。
【００１９】
また、電圧ケーブルの長さを前記試料ホルダーの長さよりも短く設定することにより、リターディング電圧が印加された状態での電子光学鏡筒への試料ホルダーの挿入を防止することができる。
【００２０】
以上のように、本発明によれば、試料ホルダーを電子光学鏡筒に挿入して観察を行う走査電子顕微鏡に対してリターディング方式を採用した場合において、従来よりも感電の虞が少ない電子顕微鏡を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例１の電子顕微鏡の全体外観図である。
【図２Ａ】実施例１の試料ホルダーと試料ステージを示す説明図である。
【図２Ｂ】実施例１の試料ホルダーを挿入した状態における中継器の配置を示す上面図である。
【図３Ａ】実施例１の中継器周辺の詳細例を示した説明図である。
【図３Ｂ】実施例１の中継器周辺の他の詳細例を示した説明図である。
【図４】図３Ｂに示した詳細例にかかる中継器内部の配線構造を示した透視図である。
【図５】実施例２の電子顕微鏡の全体外観図である。
【図６】実施例２の中継器の配置について示した説明図である。
【図７】実施例３の電子顕微鏡の全体外観図である。
【図８】実施例３の電子顕微鏡における試料ホルダーと対物レンズの位置関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（実施例１）
以下、図面を参照し、本発明の実施例について詳細に説明する。本実施例では、サイドエントリー式試料ホルダーを備えた電子顕微鏡の構成例について説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施例の概略図であり、試料ホルダー先端の試料台に試料を装填し、かつ試料ホルダーを介して試料台に電圧を印加することが可能な電子顕微鏡である。
【００２４】
一次電子線を試料に照射し、一次電子線照射により得られる二次荷電粒子を検出して画像信号として出力する電子光学鏡筒１は、架台２の上面に支持されている。さらに電子光学鏡筒１には、試料位置を移動させるための試料ステージ３が装着されており、そこに試料が搭載された高電圧印加用の試料ホルダー４が挿入される。
【００２５】
一方、架台２の内部には、試料に印加される電圧を供給するための高電圧源７が配置されており、オペレータからは直接触れられないようになっている。
【００２６】
高電圧源７から発生した電圧は、高電圧源７から延びた電圧ケーブル８を介して、架台２上に設置された中継器６に導入され、そこから電圧ケーブル５を介して試料ホルダー４に導入されて、試料台上の試料に電圧が印加される。中継器６には電圧ケーブル５との接続端子を備えており、リターディング観察時には中継器６にケーブルを接続して使用する。
【００２７】
試料ステージ３に試料ホルダー４が挿入されている様子を図２Ａに示す。試料ホルダー４は、電子光学鏡筒１の側面から真空フィードスルーを介して鏡筒内部に挿入されるサイドエントリー型試料ステージ３へ装着されている。また、試料ホルダー４は、グリップ１１と、高真空状態の電子光学鏡筒１内部へ挿入されるためのＯリング１２と、試料ホルダー４の挿入方向をガイドするためのガイドピン１４と、試料１３を搭載する試料台１５と、試料台１５を試料ホルダー４および電子光学鏡筒１から絶縁するためのシャフト１６によって構成される。
【００２８】
また、グリップ１１から電圧ケーブル５が伸びており、その端部には中継器６と接続するためのＢＮＣコネクタＡ（オス側端子）１７が設けられている。ＢＮＣコネクタＡ１７部から印加された高電圧は、電圧ケーブル５を介し、グリップを含めたホルダー内部にある電圧導入線１８によって試料台１５に供給されることにより、一次電子線１９に対してリターディング電圧として作用する。ここで、図２Ａに示すように、試料ホルダー４のグリップ端面から試料台１５の端面までの長さＬと、電圧ケーブル５の長さｌとは、Ｌ＞ｌの関係がある。
【００２９】
前述のように、試料ホルダーの本体部の長さＬと電圧ケーブル５の長さｌがＬ＞ｌの関係を満たす場合、試料ホルダー４を試料ステージ３に装着する際には、先に試料ホルダー４を装着したあとに、電圧ケーブル５を中継器６に接続する必要がある。これは、電圧ケーブル５の長さが試料ホルダー本体部の長さよりも短いため、先に電圧ケーブル５を中継器６に接続してしまうと、試料ステージ３に試料ホルダー４を装着できないためである。
【００３０】
上記ＬとｌとがＬ＞ｌの関係を満たすためには、中継器６の架台２上での配置を工夫する必要がある。図２Ｂには、試料ホルダー４が挿入された状態の電子顕微鏡の上面図を示す。図示されるように試料ホルダー４の一端はほぼ電子光学鏡筒１の中央部まで達しており、もう一方の端部、つまりグリップ１１の電圧ケーブル５の接続部は電子光学鏡筒１からはグリップ１１の長さ分だけ外側に突き出た位置に配置される。中継器６（厳密にはケーブルとの接続端子の位置）が、この突き出た位置の架台への投影点を中心とする半径Ｌの円の内部に含まれるように架台上に配置されていれば、上記Ｌ＞ｌの関係は満たされる。
【００３１】
実際には、電圧ケーブル５にはある程度の弛みを持たせる必要があるため、Ｌ＞ｌの関係を満たすためには中継器６をかなりの程度まで電子光学鏡筒１に近づけて配置する必要がある。
【００３２】
次に、図３および図４を用いて中継器６の詳細について説明する。
【００３３】
図３Ａは、実施例１の中継器周辺の詳細例を示した説明図である。特に、図３Ａに、中継器６の内部配線と試料ホルダー４との結線図とを示す。中継器６内にはコネクタ装着検知スイッチ２４が設けられ、一方、架台２内部に配置された高電圧源７には、電源３１が設けられる。なお、電源３１は、高電圧を発生させるための電力供給装置である。また、高電圧源７は、電源３１からの供給に基づき、高電圧を発生させる高電圧供給装置であり、電源３１と一体的に設けられていても良いし、個別に設けられていても良い。
【００３４】
試料ホルダー４と高電圧源７との導通は高電圧制御部としての高電圧制御手段３２により制御される。
【００３５】
コネクタ検知部としてのコネクタ装着検知スイッチ２４は、高電圧源７の電源３１に連動して作動し、コネクタ装着検知スイッチ２４が動作する（装着を検知しない）と、高電圧制御手段３２により高電圧源７の電源３１とＢＮＣコネクタ、すなわち試料ホルダー４との導通が遮断される。
【００３６】
また、高圧制御手段３２は、試料ステージ３の真空状態を監視する真空監視手段３３にも連動しており、試料ステージ３に試料ホルダー４が挿入され、真空度がしきい値まで到達していない場合は、高圧制御手段３２により高電圧源７と試料ホルダー４との導通が遮断するように構成されている。これにより、試料ホルダー４の挿入経路あるいは電子光学鏡筒３の内部が不十分な真空度にある状態でのリターディング電圧印加が防止される。従って、放電事故を防止することができる。
【００３７】
なお、コネクタ装着検知スイッチ２４は、高電圧制御手段３２に連動していてもよい。
【００３８】
また、先に電圧ケーブル５を中継器６に接続してしまっても、試料ステージ３には試料ホルダー４が入っていないので、真空監視手段３３により高圧制御手段３２が遮断されている状態になる。また、これとは逆に、試料ホルダー４を試料ステージ３から外す場合には、電圧ケーブル５を中継器６から外した後に、試料ホルダー４を試料ステージ３から外す必要がある。これにより、高電圧が試料ホルダー４に印加された状態では、試料ステージ３から試料ホルダー４を外す操作ができなくなる。
【００３９】
以上のように、図３Ａに示す構成では、電圧ケーブル５が中継器６に適切に接続されない場合にはリターディング電圧が中継器６のケーブル接続端子に印加されないため、中継器６と電圧ケーブル５との接続不良にもとづく感電事故を防止することができる。
【００４０】
図３Ｂは、実施例１の中継器周辺の他の詳細例を示した説明図である。また、図４は、図３Ｂに示した詳細例にかかる中継器内部の配線構造を示した透視図である。
【００４１】
図３Ｂおよび図４には、高圧ガードを設けることにより、更に安全性を高めた中継器の構成を示している。初めに、本構成例の外観から説明する。
【００４２】
図４には、高圧ガードを備える中継器の透視図を示している。電圧ケーブル５に設けられたＢＮＣコネクタＡ１７は、高圧ガード２１の穴を通して、中継器６のＢＮＣコネクタＢ（メス側端子）２２に接続する。高圧ガード２１に設けられたつまみ２５の先端部は先端ねじ２６になっており、つまみ２５を回すことで先端ねじ２６を中継器６側のねじ２７と嵌合させ、高圧ガード２１を中継器６に固定することができるようになっている。
【００４３】
ＢＮＣコネクタＡ１７がＢＮＣコネクタＢ２２に挿入（接続）されると、スイッチプレート２３が押され、コネクタ装着検知スイッチ２４が動作する。また、先端ねじ２６がねじ２７に装着されることにより、高圧ガード２１に設けられたピン２８がねじ２７上部の穴に挿入され、中継器６の第二のスイッチとなる高圧ガード装着検知スイッチ２９を動作させる。
【００４４】
図３Ｂには、中継器６の内部配線と試料ホルダー４との結線図を示している。高圧ガード装着検知スイッチ２９は、高電圧源７や他の高電圧使用部の状態を制御する高電圧制御手段３２に連動しており、高圧ガード装着検知スイッチ２９が動作する（装着を検知しない）と、高圧制御手段３２が高電圧源７とＢＮＣコネクタとの導通を遮断するように構成されている。
【００４５】
図３Ｂおよび図４に示す構成の場合、コネクタ装着検知スイッチ２４および高圧ガード装着検知スイッチ２９の２つが装着を検知し、さらに試料ステージ３に試料ホルダー４が挿入され、真空があるレベルまで引かれていることを真空監視手段３３が検知する必要がある。このとき、高電圧源７の電源３１と、高圧制御手段３２が動作し、所望の高電圧が高電圧源７から出力され、電圧ケーブル８を介してＢＮＣコネクタＡ１７に到達し、そこから試料ホルダー４に高電圧を導入することができる。
【００４６】
次に、高電圧が印加された状態で、中継器６から試料ホルダー４から延びた電圧ケーブル５のＢＮＣコネクタＡ１７を外す操作が行われた場合を説明する。ＢＮＣコネクタＡ１７を外す前に、必ず中継器６に設けられた高圧ガード２１を外さなければならない。高圧ガード２１が未装着の状態では、高圧制御手段３２が遮断されるため、高電圧がＯＦＦとなる。また、高圧ガード２１の固定方法はねじ式になっているので、取り外しに時間を要する。このため、試料ホルダー４に帯電していた電位もねじの取り外しの時間内で除電される。以上の状態により、ＢＮＣコネクタＡ１７を外す際に、高電圧に触れる危険性を減らすことができる。
【００４７】
以上のように、上述した図３Ａの構成では、試料ホルダー４に高電圧を印加状態でもコネクタＡ１７を外すことで高電圧を遮断できるが、この場合、試料ホルダー４に帯電した電荷がオペレータの手等に放電（電撃）する可能性がある。これに対し、図３Ｂに示す構成では、コネクタＡ１７を外す前に高圧ガード２１を外すことで高電圧を遮断することができる。これにより試料ホルダー４の帯電は除去できるため、電撃を防止できる。すなわち、高圧ガード２１を外すことで高電圧を遮断し、その後、コネクタＡ１７を外す迄の時間のタイムラグにより、試料ホルダー４の帯電が除去されることで、電撃を防止することができる。
【００４８】
以上の構成により、試料ホルダー４の試料ステージ３への装着操作、および取り外し操作の際には、高電圧部への接触を回避できる。従って、オペレータが直接触手する試料ホルダー４のような形態においても、試料台１５に高電圧を印加するための安全なシステムを提供することができる。
【００４９】
なお、図３Ａ、図３Ｂにおいて、中継器６の結線図の一実施例を示したが、コネクタ装着検知スイッチと高圧ガード装着検知スイッチの連動先は同じ部位でも良く、この事例に限ることはない。また、図４において、中継器６のスイッチ構造や部品を掲載したが、スイッチは機械的なスイッチに限ることは無く、磁気センサや光学式のスイッチを使用して形成しても良い。
【００５０】
（実施例２）
図５には、本実施例の電子顕微鏡の外観全体図を示す。本実施例の電子顕微鏡は、実施例１で説明した電子顕微鏡の機能と同等の機能に加えて、電子光学鏡筒１および架台２を囲むカバー４１が設けられた電子顕微鏡である。
【００５１】
電子顕微鏡は、周辺の騒音や空調による空気の流れにより、一次電子線が揺らされ、試料像にノイズとなって現れることがある。また、周囲の気温が変化して電子光学鏡筒やステージが伸縮することにより、試料像にドリフト（像の流れ）が発生することがある。これらの現象は、高倍率像の取得の際に、より顕著に発生する。図５に示すように、カバー４１を設けることにより、騒音、空調、気温の変化を抑えることができるため、これらの弊害を取り除くことができる。従って、高倍率像を取得することが多いリターディング法を実施する際は、カバーの設置が好適となる。
【００５２】
本実施例では、試料ステージ３から試料ホルダー４を取り出すための第一の扉４２と、電子光学鏡筒１の正面からアクセスして、機械的な電子光学軸調整などのメンテナンスを行うための第二の扉４３をカバー４１に設けた。中継器６は、カバー４１内に設置され、好適には、第一の扉４２付近の架台２上に設置され、この第一の扉４２を開くことでコネクタの取り付けなどが行われる。ここで、試料ホルダー４から伸びた電圧供給ケーブル５は、中継器６のＢＮＣコネクタＢ２２に接続される。好適には、コネクタの取付け取外し等の作業性を向上させるべく、中継器６は、ＢＮＣコネクタＢ２２の取り付け面を、カバー４１での第一の扉４２または第二の扉４３の取り付け面（扉を開けた際の開放面）に対して平行になるように架台２上に配置すると良い。図５に示した例では、中継器６はＢＮＣコネクタＢ２２の取り付け面が第二の扉４３に面するよう配置されており、さらに第一の扉４２付近に設定されているので、第一の扉４２からコネクタの中継器６への接続および取り外しが容易に行える。なお、図５では、中継器６は箱状になっているが、図６に示した例のように、中継器６がカバー４１内に設けた壁面に埋め込まれていてもよい。さらに、図６（ａ）のＢＮＣコネクタＢ２２の向きは、図５に示したＢＮＣコネクタＢ２２の向きと同じであるが、図６（ｂ）のように、ＢＮＣコネクタＢ２２が中継器６の上面を向いていてもよい。
【００５３】
（実施例３）
本実施例では、インレンズＳＥＭの構成例について説明する。
【００５４】
図７には、本実施例の電子顕微鏡の外観全体図を示す。本実施例のインレンズ型走査電子顕微鏡は、実施例１で説明した電子顕微鏡の機能と同等の機能に加えて、電子光学鏡筒１および架台２を囲むカバー４１が設けられた電子顕微鏡である。
【００５５】
カバー４１には、試料ステージ３から試料ホルダー４を取り出すための第一の扉４２と、電子光学鏡筒１の正面からアクセスして、機械的な電子光学軸調整などのメンテナンスを行うための第二の扉４３が設けられている。さらに、第二の扉４３でメンテナンスを行う際に、操作画面４５を確認しやすいように第三の扉４４が設けられている。操作画面４５は、図７中の点線で示される台上に搭載されて使用されるが、図示したように画面の向きを適当に変えることができる。従って、第三の扉４４を開放すれば、図７に矢印で示すように、第二の扉４３経由でＳＥＭ本体にアクセスする際にオペレータが操作画面を目視することが可能となる。
【００５６】
中継器６は、第一の扉４２付近の架台２上に設置され、コネクタの取り付けなどが行われる。
【００５７】
図８は、本実施例の試料ホルダーを電子光学鏡筒１内部へ挿入した状態での試料ホルダーと対物レンズの配置関係を示す。電子光学鏡筒１内には、ポールピースを備えた対物レンズが設けられている。ポールピースは、上磁極５１と下磁極５２により構成される。また、電子光学鏡筒１の側面には試料ステージ３が設けられ、対物レンズの上磁極５１と下磁極５２間に試料１３を装填した試料ホルダー４を装着する。このように、インレンズＳＥＭは短焦点の状態で強励磁を実現することができるため、試料の高分解能観察に好適となっている。この状態で高電圧源７で発生した高電圧は、電圧ケーブル５を介して試料ホルダー４内部にある電圧導入線１８によって試料台１５に供給され、一次電子線１９に対して作用する。
【００５８】
このように、図５から図７の実施例で記述した電子顕微鏡によって、リターディング法による低い照射電圧での高分解能観察を、安全かつ使い勝手良く実現することができる。また、装置周辺の騒音や空調の影響を受け難い、安定した高倍率観察を実現することができる。さらに、図８の実施例のようにインレンズＳＥＭと組合せることにより、リターディング法による低い照射電圧での超高分解能観察を実現することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１ 電子光学鏡筒
２ 架台
３ サイドエントリー型試料ステージ（試料ステージ）
４ 試料ホルダー
５ 電圧ケーブル（電圧供給ケーブル）
６ 中継器
７ 高電圧源
８ 電圧ケーブル
１１ グリップ
１２ Ｏリング
１３ 試料
１４ ガイドピン
１５ 試料台
１６ シャフト
１７ コネクタＡ（ＢＮＣコネクタＡ）
１８ 電圧導入線
１９ 一次電子線
２１ 高圧ガード
２２ ＢＮＣコネクタＢ
２３ スイッチプレート
２４ コネクタ装着検知スイッチ
２５ つまみ
２６ 先端ねじ（つまみ先端ねじ）
２７ ねじ
２８ ピン
２９ 高圧ガード装着検知スイッチ
３１ 電源
３２ 高電圧制御手段（高圧制御手段）
３３ 真空監視手段
４１ カバー
４２ 第一の扉
４３ 第二の扉
４４ 第三の扉
４５ 操作画面
５１ 上磁極
５２ 下磁極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子顕微鏡に関するものであり、特に試料に対して安全に高電圧を印加できるシステムを具備した電子顕微鏡に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子顕微鏡は、電子銃より放出された一次電子線を磁界レンズによって試料上にフォーカスし、試料からの二次荷電粒子を検出し、試料の拡大像を得る。走査電子顕微鏡は、これに対物レンズの上方に設置された磁界式もしくは電界式の偏向器により、一次電子線を試料上で走査する機能が加わる。
【０００３】
一般に、走査電子顕微鏡においては、試料をアース電位にして試料を観察するが、試料に電圧を印加して試料像を観察する場合もある。特に最近では、リターディング法（Deceleration法）が一般的になってきている。これは、試料に数百〜数ｋＶ程度の負電圧（リターディング電圧）を印加し、一次電子線を試料直前で減速させて試料像を観察する手法である。
【０００４】
リターディング法において、一次電子線が電子銃によって加速された電圧（加速電圧）をＶａｃｃ、試料に印加された電圧（リターディング電圧）をＶｒとすると、一次電子線が試料に到達する時点での電圧（照射電圧。ランディングエネルギーとも称する）Ｖｉは、Ｖｉ＝Ｖａｃｃ−Ｖｒで表される。リターディング法を用いると、用いない場合（試料をアース電位においた場合）に比べて、照射電圧が同一であっても高い画質の画像を得ることができる。例えば、Ｖａｃｃ＝１ｋＶでＶｒ＝０.５ｋＶのときと、Ｖａｃｃ＝０.５ｋＶでＶｒ＝０Ｖのときとでは、照射電圧Ｖｉは、同じ０.５ｋＶであるが、前者のほうが分解能（試料像が鮮明に見える度合い）を改善することができる。また、リターディング手段を用いることにより、電子銃で実現できる最低加速電圧（例えばＶａｃｃ＝０.５ｋＶ）よりも低い照射電圧（例えばＶｉ＝０.１ｋＶ）で試料像を観察することも可能になる。これにより、試料の最表面の形態観察を高分解能で実現することができる。そのほか、リターディング法による観察では、試料帯電抑制や試料ダメージ軽減など、種々の効果がある。
【０００５】
走査電子顕微鏡は、対物レンズと試料の配置関係により、アウトレンズ型、セミインレンズ型、インレンズ型の３種類に分類することができる。アウトレンズ型の走査電子顕微鏡は、試料が対物レンズのレンズ磁界から完全に離れた位置に配置され、インレンズ型では、試料が対物レンズのレンズ磁界中に配置される。セミインレンズ型は、アウトレンズ型とインレンズ型の中間であり、対物レンズのレンズ磁界の一部が漏洩する位置に試料が配置される。以上、３種の走査電子顕微鏡のうち、高分解能な画像を取得できる点では、対物レンズのレンズパワーを最も効率的に活用できるインレンズ型の走査電子顕微鏡が有利である。
【０００６】
インレンズ形の対物レンズを用いた走査電子顕微鏡（以降、インレンズＳＥＭ）においては、試料をレンズ磁界中に配置するという要請から試料をレンズ磁極間に配置する必要がある。従って、試料を専用の試料ホルダーの先端に装填して対物レンズ内に挿入し、拡大像を観察する。
【０００７】
ところが、リターディング法は試料に一次電子線の加速電圧と同レベル（同じオーダー）の電圧を印加する観察手法であり、専用の試料ホルダーの先端に装填された試料を対物レンズの磁極間に挿入するという性質上、放電や安全性の問題などから、従来、インレンズＳＥＭではリターディング法は採用されてこなかった。
【０００８】
一方、リターディング電圧ほど高電圧ではないが、別の目的で試料ホルダーに電圧を印加する技術は、主として透過電子顕微鏡あるいは走査透過電子顕微鏡の分野では従来から存在する。例えば、特許文献１には、試料ホルダーに搭載された複数の試料の弁別を目的として試料ホルダーにメモリを搭載し、メモリの駆動電源となる外部電源と試料ホルダーとをケーブルで接続した発明が開示されている。
【０００９】
この際の安全性を確保する対策として、特許文献１では高電圧を導入するコネクタに、ケーブルが接続されたか否かを判定するケーブル接続センサを設けている。これにより、ケーブル接続センサがケーブル接続状態を検出しない場合、あるいは電子顕微鏡の本体側が試料ホルダー上のメモリを認識できない場合には、試料ホルダーへの電圧印加が禁止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−３２７７１０号公報（米国特許７３８１９６８号）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
リターディング法をインレンズ型ＳＥＭに採用する場合、試料ホルダーを対物レンズ内に挿入するという観察方式上、試料ホルダーに高圧ケーブルを接続してリターディング電圧を印加せざるをえない。走査電子顕微鏡の電源は、通常、架台の内部に格納されるか、あるいは本体部とは別の電源ユニットとして設けられる場合が一般的である。従って、リターディング法を採用するインレンズ型ＳＥＭでは、架台内部あるいは別ユニットから試料ホルダーまで長い高圧ケーブルを引き回して接続せざるを得ない。
【００１２】
一方、インレンズ型ＳＥＭにおいては、観察中であっても試料ホルダーを走査電子顕微鏡本体から引き抜くことが可能であるため、このような長い電源ケーブルを試料ホルダーに接続すると、高圧ケーブルが装置のオペレータに絡まって、誤って操作中に試料ホルダーを走査電子顕微鏡本体から引き抜いてしまう可能性が生じる。
【００１３】
試料ホルダーを高電圧が印加された状態で引き抜いてしまうと、オペレータが感電する危険や、電子光学鏡筒内部で放電が発生し、装置を破損する可能性もある。
【００１４】
特許文献１では、電圧印加開始前の試料ホルダー（コネクタ）とケーブルの接続状態を問題にしており、装置が稼動中の安全性については特に問題とはしていない。しかしながら、インレンズＳＥＭでリターディング法を実施する場合、試料ホルダーに対して従来よりも格段に大きな電圧が印加されるため、オペレータの安全性については従来よりも細心の注意をもって検討する必要がある。
【００１５】
本発明は、試料ホルダーを電子光学鏡筒に挿入して観察を行う走査電子顕微鏡に対してリターディング方式を採用した場合に、装置の稼動中であっても、従来よりも安全に走査電子顕微鏡の操作を行うことが可能な電子顕微鏡を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記した課題を解決するために、本発明は、試料を装填する試料台に電圧を印加する機能を備えた試料ホルダーと、前記試料台に印加される電圧を供給する電圧源と、一端が前記試料ホルダーに接続される電圧ケーブルとを備え、更に、前記電圧ケーブルの他端が接続される中継器が、電子顕微鏡の鏡筒を支持する架台あるいはカバー内に設置されたことを特徴とする。
【００１７】
この場合、前記電圧ケーブルの長さは前記試料ホルダーの長さよりも短いことが望ましい。従って、上記架台あるいはカバー内で、上記試料ホルダーを電子光学鏡筒に挿入した状態での端部から半径が試料ホルダーの長さよりも小さい円の内部に上記中継器を配置すれば、電圧ケーブルの長さを試料ホルダーの長さよりも短くすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
架台あるいはカバー内に中継器が設置されるため、高圧ケーブルを電源から引き回す必要がなくなるため、装置の稼動中に誤って試料ホルダーを引き抜く危険性が低減される。
【００１９】
また、電圧ケーブルの長さを前記試料ホルダーの長さよりも短く設定することにより、リターディング電圧が印加された状態での電子光学鏡筒への試料ホルダーの挿入を防止することができる。
【００２０】
以上のように、本発明によれば、試料ホルダーを電子光学鏡筒に挿入して観察を行う走査電子顕微鏡に対してリターディング方式を採用した場合において、従来よりも感電の虞が少ない電子顕微鏡を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例１の電子顕微鏡の全体外観図である。
【図２Ａ】実施例１の試料ホルダーと試料ステージを示す説明図である。
【図２Ｂ】実施例１の試料ホルダーを挿入した状態における中継器の配置を示す上面図である。
【図３Ａ】実施例１の中継器周辺の詳細例を示した説明図である。
【図３Ｂ】実施例１の中継器周辺の他の詳細例を示した説明図である。
【図４】図３Ｂに示した詳細例にかかる中継器内部の配線構造を示した透視図である。
【図５】実施例２の電子顕微鏡の全体外観図である。
【図６】実施例２の中継器の配置について示した説明図である。
【図７】実施例３の電子顕微鏡の全体外観図である。
【図８】実施例３の電子顕微鏡における試料ホルダーと対物レンズの位置関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（実施例１）
以下、図面を参照し、本発明の実施例について詳細に説明する。本実施例では、サイドエントリー式試料ホルダーを備えた電子顕微鏡の構成例について説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施例の概略図であり、試料ホルダー先端の試料台に試料を装填し、かつ試料ホルダーを介して試料台に電圧を印加することが可能な電子顕微鏡である。
【００２４】
一次電子線を試料に照射し、一次電子線照射により得られる二次荷電粒子を検出して画像信号として出力する電子光学鏡筒１は、架台２の上面に支持されている。さらに電子光学鏡筒１には、試料位置を移動させるための試料ステージ３が装着されており、そこに試料が搭載された高電圧印加用の試料ホルダー４が挿入される。
【００２５】
一方、架台２の内部には、試料に印加される電圧を供給するための高電圧源７が配置されており、オペレータからは直接触れられないようになっている。
【００２６】
高電圧源７から発生した電圧は、高電圧源７から延びた電圧ケーブル８を介して、架台２上に設置された中継器６に導入され、そこから電圧ケーブル５を介して試料ホルダー４に導入されて、試料台上の試料に電圧が印加される。中継器６には電圧ケーブル５との接続端子を備えており、リターディング観察時には中継器６にケーブルを接続して使用する。
【００２７】
試料ステージ３に試料ホルダー４が挿入されている様子を図２Ａに示す。試料ホルダー４は、電子光学鏡筒１の側面から真空フィードスルーを介して鏡筒内部に挿入されるサイドエントリー型試料ステージ３へ装着されている。また、試料ホルダー４は、グリップ１１と、高真空状態の電子光学鏡筒１内部へ挿入されるためのＯリング１２と、試料ホルダー４の挿入方向をガイドするためのガイドピン１４と、試料１３を搭載する試料台１５と、試料台１５を試料ホルダー４および電子光学鏡筒１から絶縁するためのシャフト１６によって構成される。
【００２８】
また、グリップ１１から電圧ケーブル５が伸びており、その端部には中継器６と接続するためのＢＮＣコネクタＡ（オス側端子）１７が設けられている。ＢＮＣコネクタＡ１７部から印加された高電圧は、電圧ケーブル５を介し、グリップを含めたホルダー内部にある電圧導入線１８によって試料台１５に供給されることにより、一次電子線１９に対してリターディング電圧として作用する。ここで、図２Ａに示すように、試料ホルダー４のグリップ端面から試料台１５の端面までの長さＬと、電圧ケーブル５の長さｌとは、Ｌ＞ｌの関係がある。
【００２９】
前述のように、試料ホルダーの本体部の長さＬと電圧ケーブル５の長さｌがＬ＞ｌの関係を満たす場合、試料ホルダー４を試料ステージ３に装着する際には、先に試料ホルダー４を装着したあとに、電圧ケーブル５を中継器６に接続する必要がある。これは、電圧ケーブル５の長さが試料ホルダー本体部の長さよりも短いため、先に電圧ケーブル５を中継器６に接続してしまうと、試料ステージ３に試料ホルダー４を装着できないためである。
【００３０】
上記ＬとｌとがＬ＞ｌの関係を満たすためには、中継器６の架台２上での配置を工夫する必要がある。図２Ｂには、試料ホルダー４が挿入された状態の電子顕微鏡の上面図を示す。図示されるように試料ホルダー４の一端はほぼ電子光学鏡筒１の中央部まで達しており、もう一方の端部、つまりグリップ１１の電圧ケーブル５の接続部は電子光学鏡筒１からはグリップ１１の長さ分だけ外側に突き出た位置に配置される。中継器６（厳密にはケーブルとの接続端子の位置）が、この突き出た位置の架台への投影点を中心とする半径Ｌの円の内部に含まれるように架台上に配置されていれば、上記Ｌ＞ｌの関係は満たされる。
【００３１】
実際には、電圧ケーブル５にはある程度の弛みを持たせる必要があるため、Ｌ＞ｌの関係を満たすためには中継器６をかなりの程度まで電子光学鏡筒１に近づけて配置する必要がある。
【００３２】
次に、図３および図４を用いて中継器６の詳細について説明する。
【００３３】
図３Ａは、実施例１の中継器周辺の詳細例を示した説明図である。特に、図３Ａに、中継器６の内部配線と試料ホルダー４との結線図とを示す。中継器６内にはコネクタ装着検知スイッチ２４が設けられ、一方、架台２内部に配置された高電圧源７には、電源３１が設けられる。なお、電源３１は、高電圧を発生させるための電力供給装置である。また、高電圧源７は、電源３１からの供給に基づき、高電圧を発生させる高電圧供給装置であり、電源３１と一体的に設けられていても良いし、個別に設けられていても良い。
【００３４】
試料ホルダー４と高電圧源７との導通は高電圧制御部としての高電圧制御手段３２により制御される。
【００３５】
コネクタ検知部としてのコネクタ装着検知スイッチ２４は、高電圧源７の電源３１に連動して作動し、コネクタ装着検知スイッチ２４が動作する（装着を検知しない）と、高電圧制御手段３２により高電圧源７の電源３１とＢＮＣコネクタ、すなわち試料ホルダー４との導通が遮断される。
【００３６】
また、高圧制御手段３２は、試料ステージ３の真空状態を監視する真空監視手段３３にも連動しており、試料ステージ３に試料ホルダー４が挿入され、真空度がしきい値まで到達していない場合は、高圧制御手段３２により高電圧源７と試料ホルダー４との導通が遮断するように構成されている。これにより、試料ホルダー４の挿入経路あるいは電子光学鏡筒３の内部が不十分な真空度にある状態でのリターディング電圧印加が防止される。従って、放電事故を防止することができる。
【００３７】
なお、コネクタ装着検知スイッチ２４は、高電圧制御手段３２に連動していてもよい。
【００３８】
また、先に電圧ケーブル５を中継器６に接続してしまっても、試料ステージ３には試料ホルダー４が入っていないので、真空監視手段３３により高圧制御手段３２が遮断されている状態になる。また、これとは逆に、試料ホルダー４を試料ステージ３から外す場合には、電圧ケーブル５を中継器６から外した後に、試料ホルダー４を試料ステージ３から外す必要がある。これにより、高電圧が試料ホルダー４に印加された状態では、試料ステージ３から試料ホルダー４を外す操作ができなくなる。
【００３９】
以上のように、図３Ａに示す構成では、電圧ケーブル５が中継器６に適切に接続されない場合にはリターディング電圧が中継器６のケーブル接続端子に印加されないため、中継器６と電圧ケーブル５との接続不良にもとづく感電事故を防止することができる。
【００４０】
図３Ｂは、実施例１の中継器周辺の他の詳細例を示した説明図である。また、図４は、図３Ｂに示した詳細例にかかる中継器内部の配線構造を示した透視図である。
【００４１】
図３Ｂおよび図４には、高圧ガードを設けることにより、更に安全性を高めた中継器の構成を示している。初めに、本構成例の外観から説明する。
【００４２】
図４には、高圧ガードを備える中継器の透視図を示している。電圧ケーブル５に設けられたＢＮＣコネクタＡ１７は、高圧ガード２１の穴を通して、中継器６のＢＮＣコネクタＢ（メス側端子）２２に接続する。高圧ガード２１に設けられたつまみ２５の先端部は先端ねじ２６になっており、つまみ２５を回すことで先端ねじ２６を中継器６側のねじ２７と嵌合させ、高圧ガード２１を中継器６に固定することができるようになっている。
【００４３】
ＢＮＣコネクタＡ１７がＢＮＣコネクタＢ２２に挿入（接続）されると、スイッチプレート２３が押され、コネクタ装着検知スイッチ２４が動作する。また、先端ねじ２６がねじ２７に装着されることにより、高圧ガード２１に設けられたピン２８がねじ２７上部の穴に挿入され、中継器６の第二のスイッチとなる高圧ガード装着検知スイッチ２９を動作させる。
【００４４】
図３Ｂには、中継器６の内部配線と試料ホルダー４との結線図を示している。高圧ガード装着検知スイッチ２９は、高電圧源７や他の高電圧使用部の状態を制御する高電圧制御手段３２に連動しており、高圧ガード装着検知スイッチ２９が動作する（装着を検知しない）と、高圧制御手段３２が高電圧源７とＢＮＣコネクタとの導通を遮断するように構成されている。
【００４５】
図３Ｂおよび図４に示す構成の場合、コネクタ装着検知スイッチ２４および高圧ガード装着検知スイッチ２９の２つが装着を検知し、さらに試料ステージ３に試料ホルダー４が挿入され、真空があるレベルまで引かれていることを真空監視手段３３が検知する必要がある。このとき、高電圧源７の電源３１と、高圧制御手段３２が動作し、所望の高電圧が高電圧源７から出力され、電圧ケーブル８を介してＢＮＣコネクタＡ１７に到達し、そこから試料ホルダー４に高電圧を導入することができる。
【００４６】
次に、高電圧が印加された状態で、中継器６から試料ホルダー４から延びた電圧ケーブル５のＢＮＣコネクタＡ１７を外す操作が行われた場合を説明する。ＢＮＣコネクタＡ１７を外す前に、必ず中継器６に設けられた高圧ガード２１を外さなければならない。高圧ガード２１が未装着の状態では、高圧制御手段３２が遮断されるため、高電圧がＯＦＦとなる。また、高圧ガード２１の固定方法はねじ式になっているので、取り外しに時間を要する。このため、試料ホルダー４に帯電していた電位もねじの取り外しの時間内で除電される。以上の状態により、ＢＮＣコネクタＡ１７を外す際に、高電圧に触れる危険性を減らすことができる。
【００４７】
以上のように、上述した図３Ａの構成では、試料ホルダー４に高電圧を印加状態でもコネクタＡ１７を外すことで高電圧を遮断できるが、この場合、試料ホルダー４に帯電した電荷がオペレータの手等に放電（電撃）する可能性がある。これに対し、図３Ｂに示す構成では、コネクタＡ１７を外す前に高圧ガード２１を外すことで高電圧を遮断することができる。これにより試料ホルダー４の帯電は除去できるため、電撃を防止できる。すなわち、高圧ガード２１を外すことで高電圧を遮断し、その後、コネクタＡ１７を外す迄の時間のタイムラグにより、試料ホルダー４の帯電が除去されることで、電撃を防止することができる。
【００４８】
以上の構成により、試料ホルダー４の試料ステージ３への装着操作、および取り外し操作の際には、高電圧部への接触を回避できる。従って、オペレータが直接触手する試料ホルダー４のような形態においても、試料台１５に高電圧を印加するための安全なシステムを提供することができる。
【００４９】
なお、図３Ａ、図３Ｂにおいて、中継器６の結線図の一実施例を示したが、コネクタ装着検知スイッチと高圧ガード装着検知スイッチの連動先は同じ部位でも良く、この事例に限ることはない。また、図４において、中継器６のスイッチ構造や部品を掲載したが、スイッチは機械的なスイッチに限ることは無く、磁気センサや光学式のスイッチを使用して形成しても良い。
【００５０】
（実施例２）
図５には、本実施例の電子顕微鏡の外観全体図を示す。本実施例の電子顕微鏡は、実施例１で説明した電子顕微鏡の機能と同等の機能に加えて、電子光学鏡筒１および架台２を囲むカバー４１が設けられた電子顕微鏡である。
【００５１】
電子顕微鏡は、周辺の騒音や空調による空気の流れにより、一次電子線が揺らされ、試料像にノイズとなって現れることがある。また、周囲の気温が変化して電子光学鏡筒やステージが伸縮することにより、試料像にドリフト（像の流れ）が発生することがある。これらの現象は、高倍率像の取得の際に、より顕著に発生する。図５に示すように、カバー４１を設けることにより、騒音、空調、気温の変化を抑えることができるため、これらの弊害を取り除くことができる。従って、高倍率像を取得することが多いリターディング法を実施する際は、カバーの設置が好適となる。
【００５２】
本実施例では、試料ステージ３から試料ホルダー４を取り出すための第一の扉４２と、電子光学鏡筒１の正面からアクセスして、機械的な電子光学軸調整などのメンテナンスを行うための第二の扉４３をカバー４１に設けた。中継器６は、カバー４１内に設置され、好適には、第一の扉４２付近の架台２上に設置され、この第一の扉４２を開くことでコネクタの取り付けなどが行われる。ここで、試料ホルダー４から伸びた電圧供給ケーブル５は、中継器６のＢＮＣコネクタＢ２２に接続される。好適には、コネクタの取付け取外し等の作業性を向上させるべく、中継器６は、ＢＮＣコネクタＢ２２の取り付け面を、カバー４１での第一の扉４２または第二の扉４３の取り付け面（扉を開けた際の開放面）に対して平行になるように架台２上に配置すると良い。図５に示した例では、中継器６はＢＮＣコネクタＢ２２の取り付け面が第二の扉４３に面するよう配置されており、さらに第一の扉４２付近に設定されているので、第一の扉４２からコネクタの中継器６への接続および取り外しが容易に行える。なお、図５では、中継器６は箱状になっているが、図６に示した例のように、中継器６がカバー４１内に設けた壁面に埋め込まれていてもよい。さらに、図６（ａ）のＢＮＣコネクタＢ２２の向きは、図５に示したＢＮＣコネクタＢ２２の向きと同じであるが、図６（ｂ）のように、ＢＮＣコネクタＢ２２が中継器６の上面を向いていてもよい。
【００５３】
（実施例３）
本実施例では、インレンズＳＥＭの構成例について説明する。
【００５４】
図７には、本実施例の電子顕微鏡の外観全体図を示す。本実施例のインレンズ型走査電子顕微鏡は、実施例１で説明した電子顕微鏡の機能と同等の機能に加えて、電子光学鏡筒１および架台２を囲むカバー４１が設けられた電子顕微鏡である。
【００５５】
カバー４１には、試料ステージ３から試料ホルダー４を取り出すための第一の扉４２と、電子光学鏡筒１の正面からアクセスして、機械的な電子光学軸調整などのメンテナンスを行うための第二の扉４３が設けられている。さらに、第二の扉４３でメンテナンスを行う際に、操作画面４５を確認しやすいように第三の扉４４が設けられている。操作画面４５は、図７中の点線で示される台上に搭載されて使用されるが、図示したように画面の向きを適当に変えることができる。従って、第三の扉４４を開放すれば、図７に矢印で示すように、第二の扉４３経由でＳＥＭ本体にアクセスする際にオペレータが操作画面を目視することが可能となる。
【００５６】
中継器６は、第一の扉４２付近の架台２上に設置され、コネクタの取り付けなどが行われる。
【００５７】
図８は、本実施例の試料ホルダーを電子光学鏡筒１内部へ挿入した状態での試料ホルダーと対物レンズの配置関係を示す。電子光学鏡筒１内には、ポールピースを備えた対物レンズが設けられている。ポールピースは、上磁極５１と下磁極５２により構成される。また、電子光学鏡筒１の側面には試料ステージ３が設けられ、対物レンズの上磁極５１と下磁極５２間に試料１３を装填した試料ホルダー４を装着する。このように、インレンズＳＥＭは短焦点の状態で強励磁を実現することができるため、試料の高分解能観察に好適となっている。この状態で高電圧源７で発生した高電圧は、電圧ケーブル５を介して試料ホルダー４内部にある電圧導入線１８によって試料台１５に供給され、一次電子線１９に対して作用する。
【００５８】
このように、図５から図７の実施例で記述した電子顕微鏡によって、リターディング法による低い照射電圧での高分解能観察を、安全かつ使い勝手良く実現することができる。また、装置周辺の騒音や空調の影響を受け難い、安定した高倍率観察を実現することができる。さらに、図８の実施例のようにインレンズＳＥＭと組合せることにより、リターディング法による低い照射電圧での超高分解能観察を実現することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１ 電子光学鏡筒
２ 架台
３ サイドエントリー型試料ステージ（試料ステージ）
４ 試料ホルダー
５ 電圧ケーブル（電圧供給ケーブル）
６ 中継器
７ 高電圧源
８ 電圧ケーブル
１１ グリップ
１２ Ｏリング
１３ 試料
１４ ガイドピン
１５ 試料台
１６ シャフト
１７ コネクタＡ（ＢＮＣコネクタＡ）
１８ 電圧導入線
１９ 一次電子線
２１ 高圧ガード
２２ ＢＮＣコネクタＢ
２３ スイッチプレート
２４ コネクタ装着検知スイッチ
２５ つまみ
２６ 先端ねじ（つまみ先端ねじ）
２７ ねじ
２８ ピン
２９ 高圧ガード装着検知スイッチ
３１ 電源
３２ 高電圧制御手段（高圧制御手段）
３３ 真空監視手段
４１ カバー
４２ 第一の扉
４３ 第二の扉
４４ 第三の扉
４５ 操作画面
５１ 上磁極
５２ 下磁極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次電子線を試料に照射し、当該一次電子線照射により得られる二次荷電粒子を検出して画像信号として出力する電子光学鏡筒と、当該電子光学鏡筒を支持する架台とを備えた電子顕微鏡において、
前記試料を載置する試料台を有し、当該試料台に電圧を印加する機能を備えた試料ホルダーと、
前記試料台に印加される電圧を供給する電圧源と、
一端が前記試料ホルダーに接続される電圧ケーブルとを備え、
更に、前記電圧ケーブルの他端が接続される中継器が前記架台上に設置されたことを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項２】
請求項１に記載の電子顕微鏡において、
前記電圧ケーブルの長さが前記試料ホルダーの長さよりも短いことを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項３】
請求項１に記載の電子顕微鏡において、
前記電圧ケーブルのもう一方の端部に前記中継器との接続端子を備えたことを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項４】
請求項１に記載の電子顕微鏡において、
前記中継器が、前記ケーブルの接続を検知する検知手段を備えたことを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項５】
請求項１に記載の電子顕微鏡において、
前記中継器が、前記試料台と前記電圧源との導通をオンオフするための第１のスイッチを備えたことを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項６】
請求項５に記載の電子顕微鏡において、
前記中継器が、前記電圧源の起動をオンオフする第２のスイッチを備えたことを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項７】
請求項５に記載の電子顕微鏡において、
前記中継器および前記電圧ケーブルの前記中継器側の端部に設けられたＢＮＣ端子を備えたことを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項８】
請求項７に記載の電子顕微鏡において、
前記第２のスイッチが前記中継器側のＢＮＣ端子の根元に設けられ、
前記第１のスイッチが前記中継器側のＢＮＣ端子の近傍に設けられ、
更に、前記中継器および前記電圧ケーブルのＢＮＣ端子を締め付けるリング状のキャップを備えることにより、前記第１のスイッチおよび第２のスイッチをオンできるよう構成したことを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項９】
請求項１に記載の電子顕微鏡において、
前記電子光学鏡筒および架台を覆う多面体形状のカバーと、
当該カバーの側面に設けられた扉とを備えたことを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項１０】
請求項９に記載の電子顕微鏡において、
前記カバーの側面に、第１の扉および第２の扉が設けられていることを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項１１】
請求項９に記載の電子顕微鏡において、
前記中継器に設けられる前記電圧ケーブルとの接続面が、前記扉に対する前記中継器の背面以外の面に設けられることを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項１２】
一次電子線を試料に走査し、当該一次電子線走査により得られる二次荷電粒子を検出して画像信号として出力する電子光学鏡筒と、当該電子光学鏡筒を支持する架台とを備えた走査電子顕微鏡において、
前記試料を載置する試料台を有し、当該試料台に電圧を印加する機能を備えた試料ホルダーと、
前記試料台に印加される電圧を供給する電圧源と、
一端が前記試料ホルダーに接続される電圧ケーブルとを備え、
更に、前記電圧ケーブルの他端が接続される中継器が前記架台上に設置されたことを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項１３】
請求項１２に記載の走査電子顕微鏡において、
前記試料ホルダーが前記電子光学鏡筒の側面から真空フィードスルーを介して鏡筒内部に挿入されるサイドエントリー型ステージであることを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項１４】
請求項１２に記載の走査電子顕微鏡において、
前記電子光学鏡筒がインレンズ型の対物レンズを備えたことを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項１】
一次電子線を試料に照射し、当該一次電子線照射により得られる二次荷電粒子を検出して画像信号として出力する電子光学鏡筒と、当該電子光学鏡筒を支持する架台とを備えた電子顕微鏡において、
前記試料を載置する試料台を有し、当該試料台に電圧を印加する機能を備えた試料ホルダーと、
前記試料台に印加される電圧を供給する電圧源と、
一端が前記試料ホルダーに接続される電圧ケーブルとを備え、
更に、前記電圧ケーブルの他端が接続される中継器が前記架台上に設置されたことを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項２】
請求項１に記載の電子顕微鏡において、
前記電圧ケーブルの長さが前記試料ホルダーの長さよりも短いことを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項３】
請求項１に記載の電子顕微鏡において、
前記電圧ケーブルのもう一方の端部に前記中継器との接続端子を備えたことを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項４】
請求項１に記載の電子顕微鏡において、
前記中継器が、前記ケーブルの接続を検知する検知手段を備えたことを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項５】
請求項１に記載の電子顕微鏡において、
前記中継器が、前記試料台と前記電圧源との導通をオンオフするための第１のスイッチを備えたことを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項６】
請求項５に記載の電子顕微鏡において、
前記中継器が、前記電圧源の起動をオンオフする第２のスイッチを備えたことを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項７】
請求項５に記載の電子顕微鏡において、
前記中継器および前記電圧ケーブルの前記中継器側の端部に設けられたＢＮＣ端子を備えたことを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項８】
請求項７に記載の電子顕微鏡において、
前記第２のスイッチが前記中継器側のＢＮＣ端子の根元に設けられ、
前記第１のスイッチが前記中継器側のＢＮＣ端子の近傍に設けられ、
更に、前記中継器および前記電圧ケーブルのＢＮＣ端子を締め付けるリング状のキャップを備えることにより、前記第１のスイッチおよび第２のスイッチをオンできるよう構成したことを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項９】
請求項１に記載の電子顕微鏡において、
前記電子光学鏡筒および架台を覆う多面体形状のカバーと、
当該カバーの側面に設けられた扉とを備えたことを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項１０】
請求項９に記載の電子顕微鏡において、
前記カバーの側面に、第１の扉および第２の扉が設けられていることを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項１１】
請求項９に記載の電子顕微鏡において、
前記中継器に設けられる前記電圧ケーブルとの接続面が、前記扉に対する前記中継器の背面以外の面に設けられることを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項１２】
一次電子線を試料に走査し、当該一次電子線走査により得られる二次荷電粒子を検出して画像信号として出力する電子光学鏡筒と、当該電子光学鏡筒を支持する架台とを備えた走査電子顕微鏡において、
前記試料を載置する試料台を有し、当該試料台に電圧を印加する機能を備えた試料ホルダーと、
前記試料台に印加される電圧を供給する電圧源と、
一端が前記試料ホルダーに接続される電圧ケーブルとを備え、
更に、前記電圧ケーブルの他端が接続される中継器が前記架台上に設置されたことを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項１３】
請求項１２に記載の走査電子顕微鏡において、
前記試料ホルダーが前記電子光学鏡筒の側面から真空フィードスルーを介して鏡筒内部に挿入されるサイドエントリー型ステージであることを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項１４】
請求項１２に記載の走査電子顕微鏡において、
前記電子光学鏡筒がインレンズ型の対物レンズを備えたことを特徴とする走査電子顕微鏡。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−２５９１１（Ｐ２０１３−２５９１１Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５７４０７（Ｐ２０１１−１５７４０７）
【出願日】平成２３年７月１９日（２０１１．７．１９）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１９日（２０１１．７．１９）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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