特許 6464048 電子顕微鏡

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6464048

(24)【登録日】2019年1月11日

(45)【発行日】2019年2月6日

(54)【発明の名称】電子顕微鏡

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/18 20060101AFI20190128BHJP

   H01J 37/26 20060101ALI20190128BHJP

   H01J 37/20 20060101ALI20190128BHJP

   H01J 37/28 20060101ALI20190128BHJP

【ＦＩ】

   H01J37/18

   H01J37/26

   H01J37/20 G

   H01J37/28 C

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-130715(P2015-130715)

(22)【出願日】2015年6月30日

(65)【公開番号】特開2017-16818(P2017-16818A)

(43)【公開日】2017年1月19日

【審査請求日】2018年2月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004271

【氏名又は名称】日本電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090387

【弁理士】

【氏名又は名称】布施 行夫

(74)【代理人】

【識別番号】100090398

【弁理士】

【氏名又は名称】大渕 美千栄

(72)【発明者】

【氏名】山崎 和也

【審査官】 藤本 加代子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１６５６６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６３−０８７７６０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭６１−０３４８４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２０３５０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０２６８３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１９０５５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０２５６５５８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｊ ３７／１８

Ｈ０１Ｊ ３７／２０

Ｈ０１Ｊ ３７／２６

Ｈ０１Ｊ ３７／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電子線源と、
鏡筒内に配置された電子レンズと、
前記鏡筒内に配置され、吸着部材を冷却して試料を汚染する物質を吸着させる冷却部と、
前記吸着部材を加熱する加熱部と、
検出室に配置され、前記試料を透過した電子線を検出する検出部と、
前記鏡筒内に第１仕切り弁を介して接続されている第１真空排気装置と、
前記検出室に接続されるとともに、前記鏡筒内に第２仕切り弁を介して接続されている第２真空排気装置と、
前記電子レンズがオンとなる第１モードから前記電子レンズがオフとなる第２モードに切り替える制御を行う制御部と、
を含み、
前記第２真空排気装置は、前記第１真空排気装置よりも高い圧力で動作可能であり、
前記制御部は、前記第１モードから前記第２モードに切り替える制御において、
前記第１仕切り弁を閉じ、かつ、前記第２仕切り弁を開いて、前記鏡筒内を前記第２真空排気装置で真空排気する処理と、
前記鏡筒内を前記第２真空排気装置で真空排気する処理の後に、前記加熱部を制御して前記吸着部材を加熱する処理と、
前記吸着部材を加熱する処理の後に、前記第１仕切り弁を開き、かつ、前記第２仕切り弁を閉じて、前記鏡筒内を前記第１真空排気装置で真空排気する処理と、
前記電子レンズをオフにする処理と、
を行う、電子顕微鏡。

【請求項2】

請求項１において、
前記制御部は、さらに、設定された日時に前記第２モードから前記第１モードに切り替える制御を行う、電子顕微鏡。

【請求項3】

請求項２において、
前記制御部は、前記第２モードから前記第１モードに切り替える制御において、前記電子レンズを予め設定されたレンズ条件で動作させる処理を行う、電子顕微鏡。

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記制御部は、前記第１モードから前記第２モードに切り替える制御において、前記鏡筒内を前記第１真空排気装置で真空排気する処理の後に、前記第２真空排気装置をオフにする処理を行う、電子顕微鏡。

【請求項5】

請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記第１真空排気装置は、スパッタイオンポンプであり、
前記第２真空排気装置は、油拡散ポンプまたはターボ分子ポンプである、電子顕微鏡。

【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。

【背景技術】

【0002】

透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）や、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）等の電子顕微鏡において、最もエネルギー消費が大きい要素は電子レンズである。電子顕微鏡の省エネルギー化を図るためには、電子顕微鏡を使用しないときは電子レンズをオフにしておくことが望ましい。

【0003】

電子顕微鏡では、一般的に、鏡筒内はスパッタイオンポンプで真空排気され、検出室（カメラ室）は油拡散ポンプまたはターボ分子ポンプで排気される。また、電子顕微鏡では、鏡筒内の真空度の維持や、試料の汚染を防止するために試料汚染防止装置が搭載されている。例えば、特許文献１には、試料周囲を極低温で冷却したフィンで囲み、試料汚染の原因となる炭化水素分子等の汚染物質をフィンに吸着させて、汚染物質が試料表面に吸着することを防止する試料汚染防止装置（冷却装置）が搭載された電子顕微鏡が開示されている。試料汚染防止装置のフィンは、冷媒タンクに熱的に接続されており、冷媒タンクに液体窒素や液体ヘリウムのような極低温液体が充填されることでフィンが冷却される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００２−２０３５０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

試料汚染防止装置において、冷媒タンクに充填された極低温液体は、時間の経過に伴い蒸発し、最終的には無くなる。冷媒タンクに充填された極低温液体が無くなるとフィンの温度は急激に上昇し、フィンに吸着していたガス分子が大量に放出されるため、鏡筒内の真空度が急激に悪化する。これにより、鏡筒内を真空排気するイオンスパッタポンプがダメージを受けて動作できなくなることがあり、場合によってはイオンスパッタポンプが壊れてしまうことがある。

【0006】

そのため、ユーザーは、試料汚染防止装置を使用して電子顕微鏡で観察や分析を行った後に、フィンの温度を室温以上に戻す操作を行わなければならなかった。

【0007】

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、容易に省エネルギー化を図ることができる電子顕微鏡を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

（１）本発明に係る電子顕微鏡は、
電子線源と、
鏡筒内に配置された電子レンズと、
前記鏡筒内に配置され、吸着部材を冷却して試料を汚染する物質を吸着させる冷却部と、
前記吸着部材を加熱する加熱部と、
検出室に配置され、前記試料を透過した電子線を検出する検出部と、
前記鏡筒内に第１仕切り弁を介して接続されている第１真空排気装置と、
前記検出室に接続されるとともに、前記鏡筒内に第２仕切り弁を介して接続されている第２真空排気装置と、
前記電子レンズがオンとなる第１モードから前記電子レンズがオフとなる第２モードに切り替える制御を行う制御部と、
を含み、
前記第２真空排気装置は、前記第１真空排気装置よりも高い圧力で動作可能であり、
前記制御部は、前記第１モードから前記第２モードに切り替える制御において、
前記第１仕切り弁を閉じ、かつ、前記第２仕切り弁を開いて、前記鏡筒内を前記第２真空排気装置で真空排気する処理と、
前記鏡筒内を前記第２真空排気装置で真空排気する処理の後に、前記加熱部を制御して前記吸着部材を加熱する処理と、
前記吸着部材を加熱する処理の後に、前記第１仕切り弁を開き、かつ、前記第２仕切り弁を閉じて、前記鏡筒内を前記第１真空排気装置で真空排気する処理と、
前記電子レンズをオフにする処理と、
を行う。

【0009】

このような電子顕微鏡では、制御部が第１モードから第２モードに切り替える制御において加熱部を制御して吸着部材を加熱する処理を行うため、容易に省エネルギー化を図ることができる。また、このような電子顕微鏡では、吸着部材を加熱する際には、鏡筒内が第２真空排気装置で真空排気されるため、大量に発生したガスにより第１真空排気装置がダメージを受けることを防ぐことができる。

【0010】

（２）本発明に係る電子顕微鏡において、
前記制御部は、さらに、設定された日時に前記第２モードから前記第１モードに切り替える制御を行ってもよい。

【0011】

このような電子顕微鏡では、制御部が設定された日時に第２モードから第１モードに切り替える制御を行うため、ユーザーの労力を低減することができる。

【0012】

（３）本発明に係る電子顕微鏡において、
前記制御部は、前記第２モードから前記第１モードに切り替える制御において、前記電子レンズを予め設定されたレンズ条件で動作させる処理を行ってもよい。

【0013】

このような電子顕微鏡では、制御部が第２モードから第１モードに切り替える制御において、電子レンズを予め設定されたレンズ条件で動作させる処理を行うため、ユーザーの労力を低減できる。

【0014】

（４）本発明に係る電子顕微鏡において、
前記制御部は、前記第１モードから前記第２モードに切り替える制御において、前記鏡筒内を前記第１真空排気装置で真空排気する処理の後に、前記第２真空排気装置をオフにする処理を行ってもよい。

【0015】

このような電子顕微鏡では、例えば第２真空排気装置をオフにする処理を行わない場合と比べて、より省エネルギー化を図ることができる。

【0016】

（５）本発明に係る電子顕微鏡において、
前記第１真空排気装置は、スパッタイオンポンプであり、
前記第２真空排気装置は、油拡散ポンプまたはターボ分子ポンプであってもよい。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本実施形態に係る電子顕微鏡を模式的に示す図。

【図2】第１モードから第２モードに切り替える制御の流れの一例を示すフローチャート。

【図3】第２モードから第１モードに切り替える制御の流れの一例を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0018】

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。

【0019】

１． 電子顕微鏡
まず、本実施形態に係る電子顕微鏡について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る電子顕微鏡１００を模式的に示す図である。

【0020】

電子顕微鏡１００は、透過電子顕微鏡である。すなわち、電子顕微鏡１００は、試料Ｓを透過した電子で結像して、透過電子顕微鏡像（ＴＥＭ像）を得る装置である。

【0021】

電子顕微鏡１００は、図１に示すように、電子線源１０と、集束レンズ１２と、対物レンズ１４と、試料ステージ１６と、試料ホルダー１７と、中間レンズ１８と、投影レンズ２０と、検出部２２と、冷却部２４と、加熱部２６と、第１真空排気装置３０と、補助ポンプ３２と、第２真空排気装置４０と、補助ポンプ４２と、第１仕切り弁５０と、第２仕切り弁５２と、制御部６０と、を含む。

【0022】

電子線源１０は、電子線を発生させる。電子線源１０は、陰極から放出された電子を陽極で加速し電子線を放出する。図示の例では、電子線源１０から放出された電子線は、電子線源１０としては、例えば、公知の電子銃を用いることができる。

【0023】

集束レンズ（コンデンサーレンズ）１２は、電子線源１０の後段（電子線の下流側）に配置されている。集束レンズ１２は、電子線源１０で発生した電子線を集束して試料Ｓに照射するためのレンズである。

【0024】

対物レンズ１４は、集束レンズ１２の後段に配置されている。対物レンズ１４は、試料Ｓを透過した電子線で結像するための初段のレンズである。対物レンズ１４は、図示はしないが、上部磁極（ポールピースの上極）、および下部磁極（ポールピースの下極）を有している。対物レンズ１４では、上部磁極と下部磁極との間に磁場を発生させて電子線を集束させる。

【0025】

試料ステージ１６は、試料Ｓを保持する。図示の例では、試料ステージ１６は、試料ホルダー１７を介して、試料Ｓを保持している。試料ステージ１６は、例えば、対物レンズ１４の上部磁極と下部磁極との間に試料Ｓを位置させる。試料ステージ１６は、試料ホルダー１７を移動および静止させることができ、試料Ｓの位置決めを行うことができる。

【0026】

中間レンズ１８は、対物レンズ１４の後段に配置されている。投影レンズ２０は、中間レンズ１８の後段に配置されている。中間レンズ１８および投影レンズ２０は、対物レンズ１４によって結像された像をさらに拡大し、検出部２２に結像させる。電子顕微鏡１００では、対物レンズ１４、中間レンズ１８、および投影レンズ２０によって、結像系が構成されている。

【0027】

検出部２２は、試料Ｓを透過した電子を検出する。検出部２２によって、結像系によっ
て結像された透過電子顕微鏡像（ＴＥＭ像）を撮影することができる。検出部２２は、例えば、ＣＣＤカメラや、ＣＭＯＳカメラ等のデジタルカメラである。

【0028】

冷却部２４は、冷却フィン（吸着部材の一例）２４２を冷却して、炭化水素分子等の試料Ｓを汚染する物質（ガス分子）を吸着させる。冷却部２４は、冷却フィン２４２と、熱伝導部材２４４と、冷媒タンク２４６と、を有している。冷却フィン２４２は、鏡筒２内に配置されている。冷却フィン２４２は、試料ホルダー１７に保持された試料Ｓの近傍に配置されている。冷却フィン２４２は、熱伝導部材２４４を介して冷媒タンク２４６に熱的に接続されている。冷媒タンク２４６に液体窒素や液体ヘリウムなどの極低温液体を充填することで、冷却フィン２４２が冷却される。冷却フィン２４２を冷却することにより、炭化水素分子等の試料Ｓを汚染する物質を冷却フィン２４２に吸着させることができる。したがって、試料Ｓの汚染を防止することができる。冷却部２４は、試料Ｓが汚染されることを防止するための試料汚染防止装置として機能する。

【0029】

なお、ここでは、試料Ｓを汚染する物質を吸着させる吸着部材として冷却フィン２４２を有している例について説明したが、冷却部２４の吸着部材は試料Ｓを汚染する物質を吸着させることができればその形状は特に限定されない。冷却部２４の吸着部材は、棒状の部材や、板状の部材等であってもよい。

【0030】

加熱部２６は、冷却フィン２４２を加熱する。加熱部２６は、冷却フィン２４２のガス出し操作を行う際に、冷却フィン２４２を加熱するために用いられる。ここで、ガス出し操作とは、冷却フィン２４２に吸着したガス分子（炭化水素分子等）を排除するための処理である。ガス出し操作では、冷却フィン２４２を加熱部２６で加熱して、冷却フィン２４２に吸着したガス分子を脱着させる。加熱部２６は、例えば、ヒーターと、ヒーターで発生した熱を冷却フィン２４２に伝達するための熱伝導部材と、を含んで構成されている。

【0031】

電子顕微鏡１００では、集束レンズ１２、冷却フィン２４２、対物レンズ１４、中間レンズ１８、投影レンズ２０は、鏡筒２内に配置されている。また、試料Ｓは、試料ホルダー１７によって、鏡筒２内に導入される。また、電子顕微鏡１００では、検出部２２は、検出室（カメラ室）４に配置されている。

【0032】

第１真空排気装置３０は、第１仕切り弁５０を介して鏡筒２内に接続されている。第１真空排気装置３０は、鏡筒２内に連通する排気管５１に接続されている。排気管５１には、第１仕切り弁５０が設けられている。

【0033】

第１真空排気装置３０は、例えば、スパッタイオンポンプである。スパッタイオンポンプは、チタンのゲッター作用を利用した真空ポンプである。スパッタイオンポンプは、油や水を使用しない真空排気系を構成することができるため、鏡筒２内の排気に好適である。第１真空排気装置３０には、補助ポンプ３２が接続されている。補助ポンプ３２としては、油回転ポンプやスクロールポンプなどを用いることができる。

【0034】

第２真空排気装置４０は、検出室４に接続されるとともに、鏡筒２内に第２仕切り弁５２を介して接続されている。第２真空排気装置４０は、検出室４に連通する排気管５３に接続されている。排気管５３と排気管５１とは、排気管５４で接続されている。そのため、第２真空排気装置４０は、排気管５３、排気管５４、および排気管５１を介して、鏡筒２内に接続されている。排気管５４には、第２仕切り弁５２が設けられている。第２仕切り弁５２を開くことで、鏡筒２内を第２真空排気装置４０で真空排気することができる。

【0035】

第２真空排気装置４０は、第１真空排気装置３０よりも高い圧力で動作可能なポンプで
ある。すなわち、第２真空排気装置４０は、第１真空排気装置３０よりも急激なガスの増加に対して対応することができるポンプである。第２真空排気装置４０は、例えば、油拡散ポンプ、またはターボ分子ポンプである。油拡散ポンプは、油を高温に加熱し、油蒸気をノズルから高速に吹き出させ、その噴流の勢いにのせて気体分子を輸送するポンプである。また、ターボ分子ポンプは、高速で回転するローターにより気体分子に排気方向の運動量を与え、気体分子を排気する機械ポンプである。第２真空排気装置４０には、補助ポンプ４２が接続されている。補助ポンプ４２としては、油回転ポンプやスクロールポンプなどを用いることができる。

【0036】

なお、図示はしないが、電子顕微鏡１００には、試料Ｓに電子線が照射されて試料Ｓから放出された特性Ｘ線を検出するエネルギー分散型Ｘ線検出装置（ＥＤＳ）や、試料Ｓを透過した電子（非弾性散乱電子）のエネルギーを分光する電子エネルギー損失スペクトル分光装置（ＥＥＬＳ）等の分析装置が搭載されていてもよい。

【0037】

制御部６０は、電子レンズ１２，１４，１８，２０や、真空排気装置３０，４０、補助ポンプ３２，４２、仕切り弁５０，５２等の電子顕微鏡１００を構成している部材を制御する処理を行う。制御部６０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）が記憶部（図示せず）等に記憶された制御プログラムを実行することによりコンピューターとして機能し、各種制御を行う。また、制御部６０は、専用回路により実現して各種制御を行うようにしてもよい。制御部６０は、時間を計測するためのタイマーを有していてもよい。

【0038】

制御部６０は、電子顕微鏡１００が検鏡状態となる第１モードから、電子顕微鏡１００が省エネルギー状態となる第２モードに切り替える制御を行う。また、制御部６０は、第２モードから第１モードに切り替える制御を行う。

【0039】

電子顕微鏡１００が検鏡状態にある場合、試料Ｓの観察や分析が可能となる。また、検鏡状態では、冷却部２４によって試料Ｓの汚染が防止されている。具体的には、冷媒タンク２４６に液体窒素や液体ヘリウムなどの極低温液体を充填され、冷却フィン２４２が冷却されている。

【0040】

電子顕微鏡１００が検鏡状態となる第１モードでは、制御部６０は、電子レンズ１２，１４，１８，２０、真空排気装置３０，４０、補助ポンプ３２，４２をオン状態（動作状態）にする。また、第１モードでは、制御部６０は、第１仕切り弁５０が開き、かつ第２仕切り弁５２が閉じた状態とする。すなわち、第１モードでは、第１真空排気装置３０が鏡筒２内を真空排気し、第２真空排気装置４０が検出室４を真空排気する。

【0041】

電子顕微鏡１００が省エネルギー状態にある場合、電子顕微鏡１００では、少なくとも電子レンズ１２，１４，１８，２０がオフ状態（停止状態）となる。また、省エネルギー状態では、第２真空排気装置４０および補助ポンプ４２がオフ状態となっていてもよい。また、省エネルギー状態では、さらに、電子線源１０がオフ状態となっていてもよい。

【0042】

電子顕微鏡１００が省エネルギー状態となる第２モードでは、制御部６０は、電子レンズ１２，１４，１８，２０をオフ状態とする。また、第２モードでは、制御部６０は、第２真空排気装置４０および補助ポンプ４２をオフ状態としてもよい。この場合、鏡筒２内は第１真空排気装置３０で真空排気されるが、検出室４は真空排気されない。また、第２モードでは、制御部６０は、さらに、電子線源１０をオフ状態としてもよい。

【0043】

制御部６０では、予め設定された内容に基づき、電子顕微鏡１００の制御を行う。例えば、制御部６０では、第１モードから第２モードに切り替える制御を行う際に冷却フィン
２４２のガス出し操作を行うか否かや、第２モードから第１モードに切り替える制御を実行する日時、第２モードから第１モードに切り替えたときの電子レンズ１２，１４，１８，２０の状態（倍率やスポットサイズ等）等を設定可能である。電子顕微鏡１００は、ユーザーがこれらの条件を入力するためのタッチパネルディスプレイや、キーボード、マウスなどの操作部（図示せず）を備えており、操作部の操作情報に基づき上記の条件が記憶部に記録され、上記の条件が設定される。

【0044】

制御部６０における第１モードから第２モードに切り替える制御、および第２モードから第１モードに切り替える制御について、以下に説明する。

【0045】

２． 第１モードから第２モードに切り替える制御
まず、第１モードから第２モードに切り替える制御について説明する。図２は、第１モードから第２モードに切り替える制御の流れの一例を示すフローチャートである。なお、ここでは、第１モードから第２モードに切り替える制御を行う際に、冷却フィン２４２のガス出し操作を行うことが予め設定されている場合について説明する。

【0046】

電子顕微鏡１００が検鏡状態にある場合に、ユーザーが操作部を介して省エネルギー状態への切り替えを要求すると、制御部６０は操作部からの操作信号を受け付けて、第１モードから第２モードへ切り替える制御を開始する。

【0047】

まず、制御部６０は、冷却フィン２４２に吸着したガス分子を排除するためのガス出し操作を行う（ステップＳ１００〜ステップＳ１１０）。

【0048】

制御部６０は、まず、第１仕切り弁５０を閉じ、かつ、第２仕切り弁５２を開く（ステップＳ１００）。これにより、第１真空排気装置３０で真空排気されていた鏡筒２内は、第２真空排気装置４０で真空排気される。

【0049】

次に、制御部６０は、第１真空排気装置３０をオフにする（ステップＳ１０２）。これにより、第１真空排気装置３０の動作が停止する。

【0050】

次に、制御部６０は、加熱部２６を制御して、冷却フィン２４２の加熱を開始する（ステップＳ１０４）。制御部６０は、例えば、予め設定された時間だけ加熱部２６を動作させる。これにより、冷却フィン２４２を室温以上まで上昇させることができる。加熱部２６が冷却フィン２４２を加熱することにより、冷却フィン２４２に吸着していたガス分子が放出されて鏡筒２内にガスが発生する。このガスは、第２真空排気装置４０で排気される。また、冷媒タンク２４６に充填されていた極低温液体は、冷却フィン２４２が加熱されている間に減少し、最終的に無くなる。

【0051】

そして、制御部６０は、予め設定された時間が経過すると、加熱部２６の動作を停止させる（ステップＳ１０６）。すなわち、制御部６０は、加熱部２６を制御して、予め設定された時間だけ冷却フィン２４２を加熱する。

【0052】

なお、制御部６０は、冷却フィン２４２の温度の測定結果に基づいて、加熱部２６を停止させてもよい。例えば、電子顕微鏡１００が冷却フィン２４２の温度を測定するための温度測定装置を備えており、制御部６０は温度測定装置から出力される測定結果の情報に基づき冷却フィン２４２の温度が室温以上になったか否かを判断する。そして、制御部６０は、冷却フィン２４２の温度が室温以上になったと判断された場合に、加熱部２６の動作を停止させる。

【0053】

次に、制御部６０は、第１真空排気装置３０をオンにする（ステップＳ１０８）。これ
により、第１真空排気装置３０が動作状態となる。

【0054】

次に、制御部６０は、第１仕切り弁５０を開き、かつ、第２仕切り弁５２を閉じる（ステップＳ１１０）。これにより、第２真空排気装置４０で真空排気されていた鏡筒２内が第１真空排気装置３０で真空排気される。

【0055】

以上の処理により、ガス出し操作を行うことができる。

【0056】

次に、制御部６０は、第２真空排気装置４０をオフにする（ステップＳ１１２）。これにより、第２真空排気装置４０の動作が停止する。

【0057】

次に、制御部６０は、第２真空排気装置４０に接続されている補助ポンプ４２をオフにする（ステップＳ１１４）。これにより、補助ポンプ４２の動作が停止する。

【0058】

次に、制御部６０は、電子レンズ１２，１４，１８，２０をオフにする（ステップＳ１１６）。これにより、電子レンズ１２，１４，１８，２０の動作が停止する。

【0059】

以上の処理により、第１モードから第２モードに切り替えることができる。これにより、電子顕微鏡１００は、省エネルギー状態となる。

【0060】

３． 第２モードから第１モードに切り替える制御
次に、第２モードから第１モードに切り替える制御について説明する。図３は、第２モードから第１モードに切り替える制御の流れの一例を示すフローチャートである。

【0061】

電子顕微鏡１００が省エネルギー状態にある場合において、制御部６０は、予め設定された日時になると第２モードから第１モードへ切り替える制御を開始する。

【0062】

制御部６０は、まず、第２真空排気装置４０に接続された補助ポンプ４２をオンにする（ステップＳ２００）。これにより、補助ポンプ４２が動作状態となる。

【0063】

次に、制御部６０は、第２真空排気装置４０をオンにする（ステップＳ２０２）。これにより、検出室４が第２真空排気装置４０で真空排気される。

【0064】

次に、制御部６０は、電子レンズ１２，１４，１８，２０をオンにする（ステップＳ２０４）。これにより、電子レンズ１２，１４，１８，２０が動作状態となる。なお、ステップＳ２００、ステップＳ２０２、ステップＳ２０４の順序は特に限定されない。

【0065】

次に、制御部６０は、電子レンズ１２，１４，１８，２０を予め設定されたレンズ条件で動作させる（ステップＳ２０６）。例えば、ユーザーによって予め観察倍率やスポットサイズ（電子ビームの量）等のレンズ条件が設定されていた場合には、設定されたレンズ条件となるように各電子レンズ１２，１４，１８，２０が制御される。

【0066】

以上の処理により、第２モードから第１モードに切り替えることができる。これにより、電子顕微鏡１００は、検鏡状態となる。

【0067】

電子顕微鏡１００は、例えば、以下の特長を有する。

【0068】

電子顕微鏡１００では、制御部６０は、少なくとも電子レンズ１２，１４，１８，２０がオンとなる第１モードから少なくとも電子レンズ１２，１４，１８，２０がオフとなる第２モードに切り替える制御において、第１仕切り弁５０を閉じ、かつ、第２仕切り弁５
２を開いて、鏡筒２内を第２真空排気装置４０で真空排気する処理と、第２真空排気装置４０で鏡筒２内を真空排気する処理の後に、加熱部２６を制御して冷却フィン２４２を加熱する処理と、冷却フィン２４２を加熱する処理の後に、第１仕切り弁５０を開き、かつ、第２仕切り弁５２を閉じて、鏡筒２内を第１真空排気装置３０で真空排気する処理と、電子レンズ１２，１４，１８，２０をオフにする処理と、を行う。このように、電子顕微鏡１００では、制御部６０が第１モードから第２モードに切り替える制御において加熱部２６を制御して冷却フィン２４２を加熱する処理を行う。そのため、ユーザーがガス出し操作を行う必要がなく、ユーザーの労力を低減することができる。したがって、電子顕微鏡１００では、容易に電子顕微鏡を省エネルギー状態にすることができ、容易に省エネルギー化を図ることができる。

【0069】

また、電子顕微鏡１００では、冷却フィン２４２を加熱する際には、鏡筒２内が第２真空排気装置４０で真空排気されるため、大量に発生したガスにより第１真空排気装置３０がダメージを受けることを防ぐことができる。

【0070】

電子顕微鏡１００では、制御部６０は、設定された日時に第２モードから第１モードに切り替える制御を行う。電子顕微鏡１００が省エネルギー状態から検鏡状態に移行した場合、電子レンズ１２，１４，１８，２０は、オフ状態からオン状態になる。電子レンズ１２，１４，１８，２０は、コイルに電流を流すことで動作している。そのため、電子レンズ１２，１４，１８，２０ではコイルに電流を流すことで抵抗熱が生じることになり、生じた熱によって電子レンズ１２，１４，１８，２０の形状が微少変化する。この微少変化は、電子顕微鏡の光学系の状態を乱すものであり、その変化は数時間以上続く場合がある。この間は電子顕微鏡を最適な状態で使用することはできない。そのため、従来、ユーザーは電子顕微鏡を使用する時間から逆算して、第２モードから第１モードに切り替える操作を行わなければならなかった。

【0071】

これに対して、電子顕微鏡１００では、上述したように、制御部６０が設定された日時に第２モードから第１モードに切り替える制御を行うため、ユーザーの労力を低減することができる。さらに、電子顕微鏡１００では、電子顕微鏡の計画的な運用が可能となる。

【0072】

電子顕微鏡１００では、制御部６０は、第２モードから第１モードに切り替える制御において、電子レンズ１２，１４，１８，２０を予め設定されたレンズ条件で動作させる処理を行う。電子顕微鏡では、電子レンズの状態はコイルに流れる電流量によって制御される。そのため、電子レンズの状態を変更した場合にも、上述した電子レンズをオフ状態からオン状態にした場合と同様に、電子レンズの形状が微少変化する。そのため、電子顕微鏡において最適な状態で観察や分析を行うためには、所望の光学系状態（使用する光学系状態）で電子レンズを予め動作させておく必要がある。電子顕微鏡１００では、上述したように、制御部６０が第２モードから第１モードに切り替える制御において、電子レンズ１２，１４，１８，２０を予め設定されたレンズ条件で動作させるため、ユーザーの労力を低減することができる。

【0073】

電子顕微鏡１００では、第１モードから第２モードに切り替える制御において、鏡筒２内を第１真空排気装置３０で真空排気する処理の後に、第２真空排気装置４０をオフにする処理を行う。そのため、第１モードから第２モードに切り替える制御を行う際に、例えば第２真空排気装置４０をオフにする処理を行わない場合と比べて、より省エネルギー化を図ることができる。

【0074】

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

【0075】

上述した実施形態では、電子顕微鏡１００が試料Ｓを透過した電子線で結像して透過電子顕微鏡像（ＴＥＭ像）を取得する透過電子顕微鏡である例について説明したが、本発明に係る電子顕微鏡は、電子線（電子プローブ）で試料Ｓ上を走査し、試料の各点から出てくる透過波（または回折波）の強度を検出し、その強度と電子プローブの走査を同期させて走査透過電子顕微鏡像（ＳＴＥＭ像）を取得する走査透過電子顕微鏡であってもよい。

【0076】

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法およ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）を含む。また、本発明は、実施の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、実施の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、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

【符号の説明】

【0077】

２…鏡筒、４…検出室、１０…電子線源、１２…集束レンズ、１４…対物レンズ、１６…試料ステージ、１７…試料ホルダー、１８…中間レンズ、２０…投影レンズ、２２…検出部、２４…冷却部、２６…加熱部、３０…第１真空排気装置、３２…補助ポンプ、４０…第２真空排気装置、４２…補助ポンプ、５０…第１仕切り弁、５１…排気管、５２…第２仕切り弁、５３…排気管、５４…排気管、６０…制御部、１００…電子顕微鏡、２４２…冷却フィン、２４４…熱伝導部材、２４６…冷媒タンク

【図1】

【図2】

【図3】