特許 6872429 荷電粒子線装置

(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】6872429

(24)【登録日】2021年4月21日

(45)【発行日】2021年5月19日

(54)【発明の名称】荷電粒子線装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/20 20060101AFI20210510BHJP

   H01J 37/16 20060101ALI20210510BHJP

【ＦＩ】

   H01J37/20 Z

   H01J37/20 A

   H01J37/16

【請求項の数】13

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2017-112415(P2017-112415)

(22)【出願日】2017年6月7日

(65)【公開番号】特開2018-206662(P2018-206662A)

(43)【公開日】2018年12月27日

【審査請求日】2020年2月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】501387839

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテク

(74)【代理人】

【識別番号】110002572

【氏名又は名称】特許業務法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】榎本 裕久

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 渡

(72)【発明者】

【氏名】小柳 宗和

(72)【発明者】

【氏名】羽根田 茂

(72)【発明者】

【氏名】菊池 秀樹

【審査官】 山口 敦司

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第００／０１６３７１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０７−０８３２６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１２４２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３１９３６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０８２０６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５３−１２０２５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５２−００４９５８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１１−０２１６４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１４７４１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５１５６３７１（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｊ ３７／２０

Ｈ０１Ｊ ３７／１６

Ｆ１６Ｆ １５／０２

Ｆ１６Ｆ １５／０４

Ｆ１６Ｆ ７／０１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料を移動可能な試料ステージと、当該試料ステージの振動を減衰する減衰部と、前記試料ステージと前記減衰部とを収容する試料室と、を備え、
前記試料ステージと前記減衰部とは水平に配置され、
前記試料ステージは、前記減衰部と前記試料室の第１側面との間に挟まれて支持される構成をなし、
前記減衰部の筐体の内部には、複数の摩擦体が充填されており、
前記減衰部は、当該減衰部から前記試料ステージに向かって延設される伸縮可能な調整ねじを備え、当該調整ねじによって前記試料ステージを支持する、荷電粒子線装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記摩擦体は、金属あるいはセラミックで構成された部材である、荷電粒子線装置。

【請求項3】

請求項１において、
前記減衰部は、前記試料ステージの振動を受け、前記複数の摩擦体により前記振動に対する減衰を生成する、荷電粒子線装置。

【請求項4】

請求項３において、
前記調整ねじは、前記減衰部の減衰及び剛性を調整する、荷電粒子線装置。

【請求項5】

試料を移動可能な試料ステージと、当該試料ステージの振動を減衰する減衰部と、前記試料ステージと前記減衰部とを収容する試料室と、を備え、
前記試料ステージと前記減衰部とは水平に配置され、
前記試料ステージは、前記減衰部と前記試料室の第１側面との間に挟まれて支持される構成をなし、
前記減衰部の筐体の内部には、複数の摩擦体が充填されており、
前記試料ステージは、前記減衰部の内部に挿入される棒状部を有し、
前記減衰部は、前記摩擦体が嵌る複数の穴を有する筒状部材と、当該筒状部材に内蔵され、前記試料ステージの前記棒状部の先端を受けるステージ受け部材を有し、
前記筒状部材の前記複数の穴に嵌った前記摩擦体は、前記棒状部の先端を受ける面以外の前記ステージ受け部材の面と接触している、荷電粒子線装置。

【請求項6】

請求項５において、
前記減衰部は、前記試料室の、前記第１側面とは異なる第２側面の内部に埋め込まれている、荷電粒子線装置。

【請求項7】

請求項４において、
前記減衰部は、前記複数の摩擦体が充填される内部空間に段差を備え、充填される前記複数の摩擦体の個数を可変にすることにより、前記減衰部の減衰機能を調整可能とした、荷電粒子線装置。

【請求項8】

請求項４において、
前記減衰部は、水平方向に延設された複数の突起を備え、当該複数の突起が前記充填されている複数の摩擦体のいくつかに接している、荷電粒子線装置。

【請求項9】

請求項４において、
前記減衰部は、前記摩擦体の径よりも小さい径を有する複数の穴を含むしきい板を、前記複数の摩擦体が充填される空間に備え、
前記複数の摩擦体が、前記しきい板の前記複数の穴に嵌って前記減衰部の内部に充填されている、荷電粒子線装置。

【請求項10】

請求項４において、
前記調整ねじは、前記試料ステージを支持する複数の支持部を有する、荷電粒子線装置。

【請求項11】

試料を移動可能な試料ステージと、当該試料ステージの振動を減衰する減衰部と、前記試料ステージと前記減衰部とを収容する試料室と、を備え、
前記試料ステージと前記減衰部とは水平に配置され、
前記試料ステージは、前記減衰部と前記試料室の第１側面との間に挟まれて支持される構成をなし、
前記減衰部の筐体の内部には、複数の摩擦体が充填されており、
前記減衰部は、前記試料ステージを支持する支持部を先端に有するロッドと、前記減衰部の筐体の前記ロッドが取り付けられた面とは異なる面に前記減衰部の減衰及び剛性を調整する調整ねじと、を備える、荷電粒子線装置。

【請求項12】

請求項１１において、
前記複数の摩擦体は、前記ロッドの側面と前記減衰部の筐体の内部側面との間に充填され、
前記ロッドの側面が、前記摩擦体で支持される、荷電粒子線装置。

【請求項13】

請求項１１において、
前記減衰部は、前記減衰部の筐体の内部に、前記複数の摩擦体を保持する摩擦体保持筐体を有し、
前記摩擦体保持筐体は、前記摩擦体を封止するフタ部材を可動にする構造を有し、
前記調整ねじと前記摩擦体との間で相対変位が生じるように、前記調整ねじと前記摩擦体保持筐体における前記調整ねじが挿入される穴との間に隙間が設けられている、荷電粒子線装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、荷電粒子線装置に関する。

【背景技術】

【0002】

通常、荷電粒子線装置は、部屋などの床に載置されることが多い。このような設置環境において、荷電粒子線装置に床振動や環境音などの外乱が作用すると、試料室を介して試料ステージに振動が伝達し、像揺れを生じさせる。この振動を低減するために、様々な方法が考えだされている。例えば、特許文献１は、試料を載せるステージと、試料室壁の間に介在するダンパについて開示している。また、特許文献２は、他の産業用機器での摩擦による振動低減方法ではあるが、建物と基礎（地面）との間に設置された免震装置について開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第００／１６３７１号

【特許文献2】特開２００６−２４２２１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

試料ステージでは、使用用途の観点から片側のみを試料室に固定し、試料室から引き出しやすくしている。そのため、試料ステージは片持ち構造となっており、試料を設置する試料ステージ先端が振動しやすい。このことから、剛性の高い支持部材を試料室から試料ステージ先端に向けて押し当てて支持している。

【0005】

しかしながら、特許文献１によれば、高粘性流体を充填させダンパを試料ステージ先端に設置している。当該ダンパは、高粘性流体を封入するため、円柱状の凸形部材と凹形部材の間にリング状のゴム部材を挟んでおり、減衰が付加される代わりに剛性が大幅に低下してしまうという課題がある。

【0006】

また、特許文献２によれば、ゴムと鋼板が鉛直方向に積層された積層体内部に空洞を設け、この内部に球体などの摩擦体を充填させている。ゴムで支持する免震構造であるため、剛性が低い。そのため、試料ステージの支持部材に要求されるような高い剛性を維持したまま、減衰を付与させることができないという課題がある。

【0007】

本開示はこのような状況に鑑みてなされたものであり、環境音などの外乱が装置に作用して試料ステージを振動させたときに、この試料ステージの振動を低減させる支持部材の剛性を維持したまま減衰を付与する技術を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示による荷電粒子線装置は、試料を移動可能な試料ステージと、当該試料ステージの振動を減衰する減衰部と、試料ステージと減衰部とを収容する試料室と、を備える。当該荷電粒子線装置では、試料ステージと減衰部とは水平に配置されている。また、試料ステージは、減衰部と筐体の第１側面との間に挟まれて支持される構成をなし、減衰部の筐体の内部には、複数の摩擦体が充填されている。

【0009】

本開示に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、本開示の態様は、要素及び多様な要素の組み合わせ及び以降の詳細な記述と添付される特許請求の範囲の様態により達成され実現される。
本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、本開示の特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味に於いても限定するものではないことを理解する必要がある。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、環境音などの外乱が荷電粒子線装置に作用して試料ステージを振動させたときに、この試料ステージの振動を低減させる支持部材の剛性を維持したまま減衰させることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態による荷電粒子装置の概略断面構成を示す図。

【図2】第１の実施形態に係る荷電粒子装置の減衰部の断面構成を示す図。

【図3】第２の実施形態に係る荷電粒子装置の減衰部の断面構成を示す図。

【図4】第３の実施形態に係る荷電粒子装置の減衰部の断面構成を示す図。

【図5】第４の実施形態に係る荷電粒子装置の減衰部の断面構成を示す図。

【図6】第５の実施形態に係る荷電粒子装置の減衰部の断面構成を示す図。

【図7】第６の実施形態に係る荷電粒子装置の減衰部の断面構成を示す図。

【図8】第７の実施形態に係る荷電粒子装置の減衰部の断面構成を示す図。

【図9】第８の実施形態に係る荷電粒子装置の減衰部の断面構成を示す図。

【図10】第９の実施形態に係る荷電粒子装置の減衰部の断面構成を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、添付図面を参照して本開示の実施形態について説明する。添付図面では、機能的に同じ要素は同じ番号で表示される場合もある。なお、添付図面は本開示の原理に則った具体的な実施形態と実装例を示しているが、これらは本開示の理解のためのものであり、決して本開示を限定的に解釈するために用いられるものではない。

【0013】

本実施形態では、当業者が本開示を実施するのに十分詳細にその説明がなされているが、他の実装・形態も可能で、本開示の技術的思想の範囲と精神を逸脱することなく構成・構造の変更や多様な要素の置き換えが可能であることを理解する必要がある。従って、以降の記述をこれに限定して解釈してはならない。

【0014】

本開示による荷電粒子線装置では、試料ステージが、減衰部と試料室の第１側面との間に挟まれて支持されており、試料ステージと水平に配置された減衰部は、その内部に複数の摩擦体を保持している（摩擦体が充填されている）。このような構成は、例えば、ＦＩＢ（イオンビーム加工装置）やＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）などの荷電粒子線装置に適用可能である。

【0015】

（１）第１の実施形態
以下、本開示の第１の実施形態について、図１および２を用いて説明する。

【0016】

＜荷電粒子線装置の全体構成＞
図１は、本開示の実施形態による荷電粒子線装置の１００の全体概略構成を示す図である。本実施形態では、荷電粒子線装置のうち、ＳＥＭを例に装置の全体構成について示している。ただし、本開示による着想は、ＳＥＭに限定されず、他の荷電粒子線装置（ＦＩＢやＴＥＭなど）にも適用できる。

【0017】

本実施形態によるＳＥＭ１００は、電子ビームを出力するカラム１と、試料を真空封止する試料室２と、様々な角度から試料を観察できるように、試料を所望の位置に移動させる試料室２と、カラム１、試料室２、および試料室２を支持する荷重板４と、荷重板４を除振支持する除振マウント５と、除振マウント下方から支持する架台６と、を備えている。カラム１は、試料室上部もしくは側面に設置され、試料ステージ３は試料室側面に設置される。

【0018】

さらに、試料ステージ３は、試料を鉛直方向に移動させるためのＺテーブル１０と、試料をＸ軸と平行な軸周りに傾斜させるためのＴｉｌｔベース１１と、試料をＸ方向に移動させるためのＸテーブル１２と、試料をＹ方向に移動させるためのＹテーブル１３と、試料を鉛直軸と平行な軸周りに回転させるローテーションテーブル１４と、Ｚテーブル１０、Ｘテーブル１２、Ｙテーブル１３、およびテーブルＴｉｌｔベース１１の一部を覆うステージケース１５と、によって構成されており、これらが順に組み上げられている。さらに、試料ステージ３には、先端に減衰部１８を受ける減衰部受け板１６が設置されており、アクチュエーター１７により、減衰部１８が減衰部受け板１６に押し付けられている。

【0019】

なお、試料ステージ３を試料室２へ入れる方向をＸ方向とし、水平面上でＸ方向と直角となる方向をＹ方向とし、鉛直方向をＺ方向としている。また、本開示による荷電粒子線装置の構成要素や、ステージを構成する各テーブルを組み上げる順番や構成はこの限りではない。

【0020】

＜減衰部の構成＞
図２は、本開示の第１の実施形態による、荷電粒子線装置１００の減衰部１８の断面構成を示す図（断面図）である。
減衰部１８は、減衰部受け板１６と、アクチュエーター１７とによって挟み込まれるように設置されている。アクチュエーター１７の先端部分はロッドになっており、ロッド先端のねじ部により減衰部１８と結合されている。また、減衰部１８は、Ｙ−Ｚ平面に広がる減衰部受け板１６に押し付けられているだけで、ねじや溶接などの結合要素で減衰部受け板１６とつながっているわけではない。

【0021】

減衰部１８は、アクチュエーター１７とアクチュエーター取付板２５とによって試料室２に水平に支持されている。アクチュエーター取付板２５は、金属やセラミックなどの多数の球体で構成された摩擦体２４を収容する摩擦体封止ケース２６を水平に支持する。また、摩擦体封止ケース２６は、先端ピン２０および押し付けピン２２を有する圧力調整ねじ２１を水平に支持する。そして、減衰部受け板１６側からアクチュエーター１７に向かい、先端ピン２０、圧縮力調整ねじ２１、押し付けピン２２、押し付け板２３、摩擦体２４、およびアクチュエーター取付板２５が金属で構成され、摩擦体２４が金属やセラミックで構成されており、これらの部材が接触して連結されている。

【0022】

摩擦体２４は、水平方向の両側を押し付け板２３とアクチュエーター取付板２５により挟まれ、さらに周囲を摩擦体封止ケース２６で囲まれている。また、押し付けピン２２を紙面の左側に移動させたときに、押し付け板２３が追従するように、押し付け板２３に引張りばね２７を設けている。この引張りばね２７の両端部は、押し付け板２３と摩擦体封止ケース２６の内側側壁２６１にそれぞれ固定されており、これにより、押し付け板２３が押し付けピン２２の移動に追従可能となっている。

【0023】

以上のように、減衰部１８は金属（例えば、減衰部１８を構成する各部材）やセラミック部材（例えば、摩擦体２４）の接触で支持されているため、ゴムや樹脂を用いる場合に比べて剛性が高くなる。また、一般的に減衰部材として用いられるゴムのような粘弾性材料を用いていないため、このような部材を押し付けた時に生じるドリフト（部材を押し付けたときに、押し付け力に変化はないが、粘弾性材料に変位が生じてしまう）が生じにくい。さらに、多数の接触部を持つので摩擦による減衰が付加される。

【0024】

また、減衰部１８において、減衰部受け板１６側からアクチュエーター１７まで水平方向に直列支持されている部品のうち、接触部分の多い摩擦体２４の剛性が最も低くなり、さらに摩擦減衰が最も大きくなる。これらのことから、摩擦体２４の剛性及び減衰が減衰部１８の剛性及び減衰において支配的となる。ここで、上述の摩擦減衰は、摩擦体２４同士の相対変位（振動によって相対変位が生じる）により生じる摩擦力が熱エネルギーに変換され、これにより運動エネルギーが消散される現象を意味する。

【0025】

圧縮力調整ねじ２１を回すことにより、押し付けピン２２が水平方向の何れかの方向に動き、押し付け板２３を動かす。押し付け板２３が動くことにより、摩擦体２４へ作用する圧縮力が変化する。摩擦体を図のように球体にした場合、摩擦体に作用する圧縮力が高くなるほど、摩擦体の接触部剛性が高くなり、また、減衰に影響する接触面積も増えていく。このことから、圧縮力の調整により、摩擦体２４の剛性及び減衰が調整できるので、減衰部剛性や減衰も調整が可能になる。ただし、摩擦体（例えば、球体）２４同士の摩擦量は、摩擦体の接触面積が増えれば増えるほど増加するとは限らない。従って、摩擦体２４同士の接触面積は適宜調整する必要がある。

【0026】

図２に示されるように、摩擦体２４は、押し付け板２３、アクチュエーター取付板２５、および摩擦体封止ケース２６で形成される空間内で互いに接触し、要素間の接触個所において生じる相対変位により摩擦を生じるものである。摩擦体２４の材料は、金属やセラミックもしくはこれらを組み合わせた複合材でよく、材料のヤング率は２０〜５００ＧＰａの範囲である。さらに、本実施形態では、摩擦体２４の形状を球体としているが、これに限定されるものではなく、円筒や円柱、直方体、円錐、円錐台、三角柱、五角柱、六角柱、またはこれらの形状を複数組み合わせた形状、さらに砂粒のような不規則な形状のものでもよい。充填される摩擦体２４の個数は２つでもよいが、３つ以上あるのが望ましい。また、摩擦体２４のサイズは均一である必要はなく、適宜異なるサイズの摩擦体２４を充填してもよい。さらに、摩擦体２４に圧縮力を作用させる際に、押し付けピン２２と押し付け板２３に分けているが、摩擦体を圧縮できる構造であれば、例えば押し付けピン２２と押し付け板２３を一体構造にするなど、前述の限りではない（この場合、引張りばね２７は不要となる）。また、本実施形態ではアクチュエーター１７により減衰部１８を押し付ける構成にしているが、手動で押付けるような構造にしてもよい。

【0027】

以上のような構成により、環境音などの外乱が装置に作用して試料ステージを振動させたときに、この試料ステージの振動を低減させる減衰部の剛性を維持したまま減衰を付与することができ、また、減衰部を試料ステージに押し当てた時に発生するドリフトが起きにくい構造にすることが可能になる。さらに、ステージの機差に応じて剛性及び減衰の調整が可能になる。

【0028】

（２）第２の実施形態
以下、本開示の第２の実施形態について、図３を用いて説明する。図３は、本開示の第２の実施形態による、荷電粒子線装置の減衰部１８の断面構造を示す図（断面図）である。なお、図３において、図１あるいは図２と同一符号は同一部品を示すので、当該部品についての再度の説明は省略する。

【0029】

第１の実施形態では、減衰部１８を試料室２の壁面に設置されたアクチュエーター１７と減衰部受け板１６との間に設置していたが、第２の実施形態では、減衰部１８を試料室２の壁面に内蔵させている。つまり、第１の実施形態では、アクチュエーター１７を減衰部１８の固定端としているが、第２の実施形態では、後述の封止フタ２８を固定端としている。

【0030】

例えば、試料室２の内壁を円形にくり抜き、この円形の穴の中に減衰部１８を入れる。減衰部１８は、摩擦体封止ケース２６と封止フタ２８とによって覆われている。減衰部１８の内側には、摩擦体２４、摩擦体通し筒２９、ステージ受け部品３１、および押し付けばね３２が内蔵されている。さらに、封止フタ２８から、減衰部１８内部へ圧縮力調整ねじ２１がねじ込まれる。これらが、減衰部を構成しており、試料室２の外壁からはめ込まれるようになっている。本実施形態で用いる摩擦体通し筒２９は、例えば、金属製の筒状部材に複数の穴が規則的に形成することにより構成される（いわゆるパンチングメタルで構成された筒状部材である）。

【0031】

摩擦体封止ケース２６は、円筒形状で円筒の片側が中央に穴のあいた円板でふさがれている。封止フタ２８は、サイズが試料室２の内壁に設けられた穴よりも大きい円板によって構成される。内壁に摩擦体封止ケース２６を収めた試料室２は、封止フタ２８と試料室２の側壁に設けられたＯリング３０により真空封止される。摩擦体封止ケース２６の円筒端部と封止フタ２８とが結合し、減衰部１８の他の部品を内蔵している。

【0032】

摩擦体通し筒２９には、多数の円形の穴が形成されている。摩擦体通し筒２９は、摩擦体封止ケース２６の円板部分に設けられた溝（図示せず）と封止フタ２８に設けられた溝（図示せず）にはめ込まれて固定されている。そして、摩擦体２４の一部が、摩擦体通し筒２９に空いた穴に入り込むようになっている。摩擦体通し筒２９の穴の大きさは、この摩擦体２４の一部が摩擦体通し筒２９の板の反対側に突き出る程度に設定されている。これにより、摩擦体２４とステージ受け部品３１が接するようになる。

【0033】

ステージ受け部品３１は、円柱形状で片側が球形受けとなっている。これにより、ステージホルダ先端にある球形ピン３４が試料ステージ３の上下・左右の動きに合わせて球形受けの表面を接触しながら移動できるようになっている。また、ステージ受け部品３１は、摩擦体通し筒２９に内蔵され、外周を摩擦体２４と接触するように構成されている。そして、押し付けばね３２は、ステージ受け部品３１と封止フタ２８との間に挟まれるように配置され、ステージ受け部品３１を紙面左側に押し出し、ステージ受け部品３１を元の位置に戻すことができる。

【0034】

試料ステージ３は、ＴＥＭに用いられる試料ステージのように、ロッド状のステージホルダ３３を試料室２の内部に差し込む構成にし、アクチュエーター１７で軸方向や軸直方向に移動できる構成にしてもよい。

【0035】

ステージホルダ３３の先端の球形ピン３４は、ステージ受け部品３１、および摩擦体２４を介して、摩擦体封止ケース２６もしくは封止フタ２８、試料室の順で支えられる。また、摩擦体２４およびステージ受け部品３１の圧縮力は、圧縮力調整ねじ２１によって調整できるようになっている。つまり、圧縮力調整ねじ２１が押し込められた量だけ摩擦体２４の収容スペースがきつくなるため、摩擦体２４間の摩擦量が増え、その摩擦によって試料ステージ３の振動を吸収するレベルをコントロールすることができる。また、圧縮ばねである押し付けばね３２により、試料ステージ３を紙面右側に移動させた後、紙面左側に移動したときに、試料ステージ３により紙面右側に押し込まれたステージ受け部品３１が試料ステージ３の移動に追従して左側に移動するようになる。また、試料ステージ３が振動した場合、当該振動は、ステージホルダ３３からステージ受け部品３１に伝わり、ステージ受け部品３１から摩擦体２４に伝わる。

【0036】

以上のような構成により、ＴＥＭに用いられるようなロッド状のステージホルダ３３を押し付けるステージ構造にも適用でき、また、外側から減衰部１８への圧縮力を容易に調整することが可能になる。さらに、外部から入れ込むことができるため，着脱性がよくなる。

【0037】

（３）第３の実施形態
以下、本開示の第３の実施形態について、図４を用いて説明する。図４は、第３の実施形態による、荷電粒子線装置の減衰部１８の断面構成を示す図（断面図）である。なお、図４において、図１および図２と同一符号は同一部品を示すので、当該部品についての再度の説明は省略する。また、ここでは摩擦体２４は球体として説明するが、球体に限定されるわけではない。

【0038】

第３の実施形態においては、摩擦体封止ケース２６の内側に複数の段差が設けられている。そして、当該段差の高さは、内部に充填する球体の高さと同程度にしてもよい。これにより、段差を目印にして高さを調整することが容易になる。

【0039】

球体（摩擦体２４）を多数充填させる場合には、図４Ａに示されるように、全ての段に摩擦体２４を充填させる。一方、球体（摩擦体２４）の充填を減らす場合には、図４Ｂに示されるように、摩擦体２４の充填高さを変えて（段を減らす）摩擦体２４の充填量を調整する。このように、摩擦体封止ケース２６に設ける段差を設けて収容する摩擦体２４の個数を調整することにより、減衰部１８の剛性や摩擦減衰を大幅に変化させることができる。

【0040】

以上のような構成により、剛性の異なる様々な機種のステージにおいても、充填する摩擦体（球）２４の数を変えることにより、減衰部１８の構造を大きく変えずに減衰部１８の剛性を調節することができるようになる。なお、本実施形態では段差を設けているが、目印になるなら溝などを設けるようにしてもよい。

【0041】

（４）第４の実施形態
以下、本開示の第４の実施形態について、図５を用いて説明する。図５は本開示の第４の実施形態による、荷電粒子線装置の減衰部１８の断面構成を示す図（断面図）である。なお、図５ＡおよびＢにおいて、図１および図２と同一符号は同一部品を示すので、当該部品についての再度の説明は省略する。また、ここでは摩擦体２４は球体として説明するが、球体に限定されるわけではない。

【0042】

図５Ａに示されるように、本実施形態では、押し付け板２３に突起３５が所定間隔（各突起間の配置は等間隔である必要はない）で設けられている。突起３５は、ボルトやロッドなど棒状部材であれば何でもよい。このとき、突起３５の断面は摩擦体の球体直径よりも小さくすることが好ましい。

【0043】

図５Ｂに示すように，ステージ３が軸直方向（Ｙ軸方向あるいはＺ方向）に変位して押し付け板２３を軸直方向に動かすと、摩擦体２４がせん断変形を起こすので、押し付け板２３と摩擦体２４との間の距離が遠いほど、摩擦体２４と押し付け板２３との間に生じる相対変位が大きくなる。このとき、押し付け板２３に設けた突起３５により、押し付け板２３の変形が摩擦体２４の内部に作用する。これにより、摩擦体２４と突起３５との間における相対変位、つまり摩擦量が大きくなり、減衰効果が高くなる。

【0044】

なお、押し付け板２３は薄板構造にしてもよい。これにより、試料ステージ３の軸方向（Ｘ軸方向）の変位が押し付け板２３を軸方向に変形させ、この変形が突起３５によって摩擦体２４の内部に作用し、摩擦量が増えて減衰効果が高くなる。
以上のような構成により、押し付け板２３の振動が突起３５により摩擦体２４全体に伝わることで、摩擦減衰が大きくなる。

【0045】

（５）第５の実施形態
以下、本開示の第５の実施形態について、図６を用いて説明する。図６は、本開示の第５の実施形態による、荷電粒子線装置の減衰部１８の断面構成を示す図（断面図）である。なお、図６において、図１および図２と同一符号は同一部品を示すので、当該部品についての再度の説明は省略する。また、ここでは摩擦体２４は球体として説明するが、球体に限定されるわけではない。

【0046】

第１の実施形態では球体の摩擦体２４のみを摩擦体封止ケース２６に充填させているが、摩擦体２４と摩擦体２４の間に穴の空いたしきい板３６を配置し、このしきい板３６の穴（例えば、球体の径よりも穴の径の方が小さい）に球体である摩擦体２４をはめ込むように収容する。例えば、しきい板３６を設置し、次に摩擦体２４を１段並べた後、しきい板３６をさらに設置し、そのしきい板３６の穴に嵌め込むように摩擦体２４を１段並べるというように交互にしきい板３６および摩擦体２４が設置される。

【0047】

同じサイズの穴が空いたしきい板３６を設置することにより、決められた位置に摩擦体２４が均等に整列し、機差の少ない減衰部１８の構造を実現することができる。さらに、しきい板３６と摩擦体２４の段数を変えることにより、減衰部１８の剛性と減衰を可変調整することができる。

【0048】

以上のような構成により、摩擦体２４のばらつきを防ぎ、しきい板３６に設けられた穴の位置およびサイズが固定であるため機差が少なく、さらに剛性や減衰が可変調整できる減衰部１８にすることができる。

【0049】

（６）第６の実施形態
以下、本開示の第６の実施形態について、図７を用いて説明する。図７は、本開示の第６の実施形態による、荷電粒子装置の減衰部１８の断面構成を示す図である。なお、図７において、図１および図２と同一符号は同一部品を示すので、当該部品についての再度の説明は省略する。また、ここでは摩擦体２４は球体として説明するが、球体に限定されるわけではない。

【0050】

第１の実施形態では先端ピン２０により１点で減衰部受け板１６に押し当てていた（図２参照）が、第６の実施形態では、先端ピン２０で押し当てた部分（減衰部受け板１６）を複数点（例えば、図７では３点）で支持する。減衰部受け板１６を複数点で指示するために、先端ピン２０は、板部中央に圧縮力調整ねじ２１と、板の中央から離れた位置に複数（例えば、３つ）のピンと、を備えており、各ピンを減衰部受け板１６に押し当てて、減衰部受け板１６を支持するように構成されている。
以上のような構成を採用することにより、先端ピン２０による減衰部受け板１６に対する支持の安定性が向上する。

【0051】

（７）第７の実施形態
以下、本開示の第７の実施形態について、図８を用いて説明する。図８は、本開示の第７の実施形態による、荷電粒子装置の減衰部１８の断面構成を示す図である。なお、図８において、図１および図２と同一符号は同一部品を示すので、当該部品についての再度の説明は省略する。また、ここでは摩擦体２４は球体として説明するが、球体に限定されるわけではない。

【0052】

第６の実施形態では、圧縮力調整ねじ２１を先端ピン２０に固定し、摩擦体封止ケース２６端面に設置している（図７参照）が、第７の実施形態では、圧縮力調整ねじ２１を摩擦体封止ケース２６の円筒面に設置する。また、先端ピン２０の板部材２０１に複数の突起３５を設置し、これらを摩擦体封止ケース２６の端面に空けた穴を通して摩擦体２４内部に差し込むような構造にする。さらに、突起３５を含む先端ピン２０の安定性を向上させるため、先端ピン２０の板部材２０１と摩擦体封止ケース２６との間に支持ばね４５が設けられている。支持ばね４５は、例えば、板部材２０１と摩擦体封止ケース２６とに対して接着剤や溶接などによって固定することが可能である。
以上のような構成により、圧縮力調整ねじ２１の調整が容易になり、また先端ピン２０の減衰部受け板１６に対する支持の安定性が向上する。

【0053】

（８）第８の実施形態
以下、本開示の第８の実施形態について、図９を用いて説明する。図９は、本開示の第８の実施形態による、荷電粒子装置の減衰部１８の断面構成を示す図である。なお、図９において、図１および図２と同一符号は同一部品を示すので、再度の説明を省略する。また、ここでは摩擦体２４は球体として説明するが、球体に限定されえるわけではない。

【0054】

第７の実施形態において、先端ピン２０の板部材２０１に突起が設置されている（図８参照）が、第８の実施形態では、板部材２０１の中央にロッド４７を取り付け、当該ロッド４７の部分を摩擦体封止ケース２６に内蔵する。ロッド４７のロッド径は、摩擦体封止ケース２６よりも小さく、ロッド４７と摩擦体封止ケース２６の間に摩擦体２４が充填できる大きさに設定される。

【0055】

また、摩擦体封止ケース２６は、片側が封止された円筒として構成され、封止側にアクチュエーター１７が設置できるように構成されている。また、摩擦体封止ケース２６の内壁には段差４８を設け、内壁の開口端側が広く、奥側が狭くなるようにし、奥側に支持ばね４５が設置できるように構成している。支持ばね４５は、例えば、先端ピン２０に取り付けられたロッド４７と摩擦体封止ケース２６とに、接着剤や溶接等によって結合されており、先端ピン２０を安定的に支持している。ただし、先端ピン２０は、ロッド４７の側面を主に摩擦体２４によって支えられている。また、支持ばね４５は、摩擦体２４を充填する前において、先端ピン２０を支持するために用いられる。これにより、減衰部１８の組み立てが容易になる。なお、支持ばね４５の剛性は、摩擦体２４による支持剛性の１／１０以下となるように設定するのが好ましい。

【0056】

さらに、摩擦体封止ケース２６の開口部には、封止フタ４６が設置され、摩擦体２４が摩擦体封止ケース２６から落下するのを防いでいる。また、封止フタ４６の中央には穴を設けられており、先端ピン２０のロッド４７が貫通できるように構成されている。
以上のような構成により、圧縮力調整ねじ２１の調整が容易になり、また先端ピン２０の支持の安定性が向上し、さらに減衰部１８の組み立てが容易になる。

【0057】

（９）第９の実施形態
以下、本開示の第９の実施形態について、図１０を用いて説明する。図１０は、本開示の第９の実施形態による、荷電粒子線装置の減衰部１８の断面図である。なお、図１０において、図１および図２と同一符号は同一部品を示すので、再度の説明を省略する。また、ここでは摩擦体２４は球体として説明するが、球体に限定されるわけではない。

【0058】

第９の実施形態では、摩擦体２４を封止するフタの固定部（摩擦体封止ケース２６）を可動構造にし、さらに圧縮力調整ねじ２１と摩擦体２４との間に相対変位が生じるように摩擦体２４を封止するケース（摩擦体封止ケース２６）と圧縮力調整ねじ２１との間に隙間を持つ構造としている。

【0059】

減衰部１８は、例えば、ロッド（第１および第６の実施形態ではねじ構造（圧縮力調整ねじ２１）となっているが、第９の実施形態ではねじ構造ではなく、単なる棒状部材となっている）４９のある先端ピン２０と、円板形状をなし、中央に球形支点が設けられ、先端ピン２０とロッドを介して結合する押し付け板２３と、圧縮力緩衝部３７と、円板形状をなし、中央に球形支点が設けられ、アクチュエーター１７と結合するアクチュエーター取付板２５と、片側を閉じた円筒状の構造で、側面中央付近にネジ穴が設けられ、また円筒の閉じた面の中央に貫通穴が設けられ、さらに、試料室側面に固定される減衰部支持体３８と、を備えている。

【0060】

減衰部１８においては、試料室２の側壁によってアクチュエーター１７とアクチュエーター取付板２５が支持される。また、アクチュエーター取付板２５によって圧縮力緩衝部３７が支持される。圧縮力緩衝部３７によって先端ピン２０および押し付け板２３を有するロッドが支持される。このように、減衰部受け板１６からアクチュエーター１７までの各部材が水平に支持されている。また、各部材を金属で構成することにより、減衰部１８の剛性を担保している。ただし、減衰部１８の支持の安定性を向上させるため、押し付け板２３と摩擦体封止ケース２６との間、および摩擦体封止ケース２６とアクチュエーター取付板２５との間にそれぞれ支持ばね４５が設置されている。支持ばね４５は、押し付け板２３と摩擦体封止ケース２６、および摩擦体封止ケース２６とアクチュエーター取付板２５のそれぞれに、例えば接着剤や溶接等により固定される。

【0061】

圧縮力緩衝部３７は、減衰部支持体３８の内側にあり、側面両端及び中央に貫通穴のあいた円筒状の摩擦体封止ケース２６と、摩擦体封止ケース２６の両端から摩擦体２４を封止し、摩擦体封止ケース２６の側面両端の穴にはめ込められるように突起のついた円板の封止フタ４０−１および４０−２と、摩擦体２４と、摩擦体封止ケース２６の側面中央の穴４１と減衰部支持体側面中央の穴４２を通して、圧縮力緩衝部３７の内部へとねじ込むことが可能な圧縮力調整ねじ２１と、を備えている。

【0062】

摩擦体封止ケース２６の側面中央の穴４１は、圧縮力調整ねじ２１のサイズ（径）よりも大きく構成されており、穴４１と圧縮力調整ねじ２１と間の隙間により、圧縮力緩衝部３７の摩擦体２４と、減衰部支持体３８に固定された圧縮力調整ねじ２１との間に相対変位が生じるようになっている。この相対変位により摩擦体全体が変形し減衰が生じる。

【0063】

圧縮力緩衝部３７において、摩擦体封止ケース２６の側面両端の穴４３に、封止フタの突起４４がはめ込まれている。また、封止フタの突起４４に比べて摩擦体封止ケース２６の側面両端の穴４３の方が大きく構成されている。これにより、摩擦体封止ケース２６の外側への力に対するストッパとして機能させることができる。
摩擦体封止ケース２６の内部には、封止フタの突起４４が常に摩擦体封止ケース２６の側面両端の穴４３と接触できるように摩擦体２４が充填されている。

【0064】

上述の突起４４と穴４３との間の隙間があることにより、試料ステージ３側から摩擦体封止ケース２６の内側に作用する力に対して試料ステージ３側の封止フタ４０−１が摩擦体封止ケース２６で支持されない。このため、試料ステージ３からの力は、摩擦体２４で支持されることになる。なお、摩擦体２４は、摩擦体封止ケース２６の反対側の封止フタ４０−２およびアクチュエーター取付板２５の順に支持されている。

【0065】

以上のような減衰部１８の構造を採用したため、試料ステージ３から減衰部１８へ力が作用すると、押し付け板２３やアクチュエーター取付板２５などの固定部材に比べて剛性の小さい摩擦体２４が変形し、封止フタ４０−１および４０−２が僅かに内側へ押しこまれる。これにより摩擦体２４に減衰が生じる。一方、圧縮力調整ねじ２１を圧縮力緩衝部３７へ押し込み、摩擦体２４が紙面の左右に押し出されても、封止フタ４０−１および４０−２の突起４４が摩擦体封止ケース側面両端の穴４３の側面に押し付けられ固定される。そのため、圧縮力を摩擦体２４に加えた時の力が直接試料ステージ３やアクチュエーター１７に作用しなくなることから、圧縮力を加えた時に試料ステージ３がドリフトすることを防ぐことが可能になる。

【0066】

以上の構成により、圧縮力緩衝部３７内に圧縮調整ねじ２１をねじ込んでも、封止フタ４０−１および４０−２により摩擦体２４の変形が試料ステージ３に伝わらないようにできる。

【0067】

なお、本実施形態では圧縮力調整ねじ２１により、圧縮力緩衝部３７内の摩擦体２４への圧縮力を調整しているが、圧縮力緩衝部３７内にピエゾ素子等の伸縮する機能を持つ部材を内蔵させ、外部からの信号により伸縮させ圧縮力を調整させてもよい。また、圧縮力の調整は減衰部１８に設置したピエゾ素子等のセンサにより取得した振動データに基づいてもよい。

【0068】

（１０）まとめ
本実施形態では、荷電粒子線装置において、試料ステージと試料ステージの振動を減衰する減衰部とが水平に（荷電粒子線装置が載置される床面と水平に）配置されている。また、試料ステージが、荷電粒子線装置の試料室の一側面と減衰部との間に挟まれて支持される構造をなしている。そして、減衰部の筐体の内部には、複数の摩擦体が充填されている。当該摩擦体は、金属あるいはセラミックで構成された部材を採用することができる。このようにすることにより、減衰部は、試料ステージから伝搬してきた振動によって生じる各摩擦体の摩擦により、振動を減衰させることができるようになる。摩擦体は一定の剛性を有するため、減衰部の剛性を維持することができ、よって試料ステージを減衰部に押し当てたときにドリフトが発生しにくくすることができる。

【0069】

本実施形態（第１、および第３から６の実施形態）では、減衰部は、さらに、減衰部から試料ステージに向かって延設される伸縮可能な調整ねじを備えている。この調整ねじの先端が試料ステージに当って試料ステージを支持している。また、この調整ねじによって減衰部に充填されている摩擦体に試料ステージの振動が伝達される。この調整ねじは、減衰部の減衰及び剛性を調整する機能を有している。このようにすることにより、試料ステージの振動が摩擦体に伝達されやすくなり、効率的に振動を減衰させることができるようになる。また、第６の実施形態のように、調整ねじの先端部に複数の支持部を設け、試料ステージを複数点で支持するようにしてもよい。これにより、安定的に試料ステージを支持することができるようになる。

【0070】

第２の実施形態は、例えばＴＥＭ用試料ステージの場合に採用することができる構成に関する。ＴＥＭ用試料ステージは、第１の実施形態などとは異なり、減衰部の内部に挿入される棒状部を有している。そして、減衰部は、摩擦体が嵌る複数の穴を有する筒状部材（例えば、円筒形のパンチングメタル部材）と、当該筒状部材に内蔵され、棒状部の先端を受けるステージ受け部材を有している。また、筒状部材の複数の穴に嵌った摩擦体が、棒状部の先端を受ける面以外のステージ受け部材の面と接触している。このように試料ステージ側のピン（棒状部）を減衰部側で受けることにより、ＴＥＭ用試料ステージの振動も第１の実施形態と同様の考え方で減衰することができる。なお、この場合、減衰部を、試料室の内部（上記一側面とは反対側の側面）に埋め込むようにしてもよい。

【0071】

第３の実施形態では、減衰部は、摩擦体を保持する内部空間に段差を備えている。なお、段差の高さ（段さ幅）は、摩擦体の径とほぼ同じサイズにすることが好ましい。このようにすることにより、充填される摩擦体の個数を可変にすることができ、摩擦体の個数によって振動によって生じる摩擦エネルギーの大きさを調整できるため、減衰部の減衰機能を調整することができるようになる。

【0072】

第４の実施形態では、減衰部は、水平方向に延設された複数の突起（例えば、摩擦体を抑える板部材であって、摩擦体に接する面と反対の面には上記調整ねじの先端が押し付けられる板部材に突起が設けられている）を備える。当該複数の突起が充填されている複数の摩擦体のいくつかに接するようになっている。このような突起により摩擦体全体に振動が伝達されるため、効率的に振動を減衰させることができる。

【0073】

第５の実施形態では、減衰部において、摩擦体の径よりも小さい径を有する複数の穴を含むしきい板が複数の摩擦体が充填される空間に配置されている。この場合、摩擦体は、しきい板の複数の穴に嵌って充填されている。このようにすることにより、摩擦体のばらつきを防ぐことができ、機差が少なく、減衰部の剛性や減衰機能を可変とすることが可能となる。

【0074】

第７の実施形態では、減衰部は、試料ステージを支持する支持部を先端に有するロッド（ねじ構造となっていない）と、減衰部の筐体のロッドが取り付けられた面とは異なる面（図８参照）に減衰部の減衰及び剛性を調整する調整ねじと、を備えている。このようにすることにより、調整ねじによって摩擦体に与える圧縮力を容易に調整することができるようになる。

【0075】

第８の実施形態では、第７の実施形態の構成（ただし、ロッドは第７の実施形態の各ロッドよりも径サイズが大きいものを採用）において、摩擦体をロッドの側面と減衰部の筐体の内部側面との間に充填するようにしている。このような構成によっても、調整ねじによって摩擦体に与える圧縮力を容易に調整することができ、また、試料ステージの支持機能を安定させることができる。

【0076】

第９の実施形態では、第７の実施形態の構成（図１０では、ロッドは１つとなっているが、複数のロッドを用いてもよい第７の実施形態の各ロッドよりも径サイズが大きいものを採用）に加えて、減衰部が、減衰部の筐体の内部に、摩擦体を保持する摩擦体保持筐体を有する構造となっている。この場合、摩擦体保持筐体は、摩擦体を封止するフタ部材を可動にする構造を有し、調整ねじと摩擦体との間で相対変位が生じるように、調整ねじと摩擦体保持筐体における調整ねじが挿入される穴との間に隙間が設けられている（図１０参照）。このようにすることにより、調整ねじを摩擦体群にねじ込んで圧縮力を大きくしてもフタ部材の変位が所定位置までに制限されるため、摩擦体の変形が試料ステージに伝搬することがなく、試料ステージのドリフトを防止することができる。

【符号の説明】

【0077】

１・・・カラム、２・・・試料室、３・・・試料ステージ、４・・・荷重板、５・・・除振マウント、６・・・架台、１０・・・Ｚテーブル、１１・・・Ｔｉｌｔベース、１２・・・Ｘテーブル、１３・・・Ｙテーブル、１４・・・ローテーションテーブル、１５・・・ステージケース、１６・・・減衰部受け板、１７・・・アクチュエーター、１８・・・減衰部、２０・・・先端ピン、２１・・・圧縮力調整ねじ、２２・・・押し付けピン、２３・・・押し付け板、２４・・・摩擦体、２５・・・アクチュエーター取付板、２６・・・摩擦体封止ケース、２７・・・引張りばね、２８・・・封止フタ、２９・・・摩擦体通し筒、３０・・・Ｏリング、３１・・・ステージ受け部品、３２・・・押し付けばね、３３・・・ステージホルダ、３４・・・球形ピン、３５・・・突起、３６・・・しきい板、３７・・・圧縮力緩衝部、３８・・・減衰部支持体、４０・・・封止フタ、４１・・・摩擦体封止ケース側面中央の穴、４２・・・減衰部支持体側面中央付近の穴、４３・・・摩擦体封止ケース側面両端の穴、４４・・・封止フタ突起

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】