特許 7054711 荷電粒子線装置および荷電粒子線装置の調整方法

(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】

(24)【登録日】2022-04-06

(45)【発行日】2022-04-14

(54)【発明の名称】荷電粒子線装置および荷電粒子線装置の調整方法

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/18 20060101AFI20220407BHJP

   H01J 37/28 20060101ALI20220407BHJP

   H01J 37/20 20060101ALI20220407BHJP

   H01J 37/26 20060101ALI20220407BHJP

【ＦＩ】

H01J37/18

H01J37/28 B

H01J37/20 B

H01J37/20 C

H01J37/20 D

H01J37/26

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020009014

(22)【出願日】2020-01-23

(65)【公開番号】P2021118056

(43)【公開日】2021-08-10

【審査請求日】2020-11-13

(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２００７－０７３３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１５３６３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２８８６８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０８４９４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２３８４８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／００７４３１７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ３７／１８

Ｈ０１Ｊ ３７／２８

Ｈ０１Ｊ ３７／２０

Ｈ０１Ｊ ３７／２６

Ｈ０１Ｊ ３７／２４４

Ｈ０１Ｌ ２１／６４－２１／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空に維持され、試料が配置される試料室と、
真空仕切り弁を介して前記試料室に接続された予備排気室と、
前記予備排気室を排気する排気装置と、
荷電粒子線源と、
光学系と、
検出器と、
前記試料を前記予備排気室から前記試料室に搬送する搬送装置と、
前記排気装置、前記光学系、前記検出器、および前記搬送装置を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記試料が前記予備排気室に収容された状態で、前記光学系および前記検出器の少なくとも一方の調整を行う調整処理と、
前記調整処理の後に、前記真空仕切り弁を開いて前記搬送装置に前記試料を前記試料室に搬送させる搬送処理と、
を行い、
前記調整処理では、前記荷電粒子線源から放出された荷電粒子線が用いられる、荷電粒子線装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記制御部は、前記排気装置に前記予備排気室を予備排気させる予備排気処理を行い、
前記予備排気処理と前記調整処理とは、並行して行われる、荷電粒子線装置。

【請求項3】

請求項２において、
前記制御部は、前記予備排気処理を開始する指示を受け付けた場合に、前記予備排気処理と前記調整処理を開始する、荷電粒子線装置。

【請求項4】

真空に維持され、試料が配置される試料室と、
真空仕切り弁を介して前記試料室に接続された予備排気室と、
前記予備排気室を排気する排気装置と、
荷電粒子線源と、
光学系と、
検出器と、
前記試料を前記予備排気室から前記試料室に搬送する搬送装置と、
を含む荷電粒子線装置の調整方法であって、
前記試料が前記予備排気室に収容された状態で、前記光学系および前記検出器の少なくとも一方の調整を行う調整工程と、
前記調整工程の後に、前記真空仕切り弁を開いて前記試料を前記試料室に搬送する搬送工程と、
を含み、
前記調整工程では、前記荷電粒子線源から放出された荷電粒子線が用いられる、荷電粒子線装置の調整方法。

【請求項5】

請求項４において、
前記排気装置に前記予備排気室を予備排気させる予備排気工程を含み、
前記予備排気工程と前記調整工程とは、並行して行われる、荷電粒子線装置の調整方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、荷電粒子線装置および荷電粒子線装置の調整方法に関する。

【背景技術】

【0002】

透過電子顕微鏡や走査電子顕微鏡などの電子顕微鏡では、試料の観察や分析を行う前に、光学系や検出器の調整が行われる（例えば特許文献１参照）。

【0003】

例えば、透過電子顕微鏡で試料の観察を行う場合、試料ホルダーに保持された試料を試料室の内部に導入した後、光学系や検出器の調整が行われる。

【0004】

具体的には、まず、試料を試料ホルダーに装着する。次に、試料が装着された試料ホルダーを予備排気室に導入して、真空排気系を用いて予備排気室を排気する（予備排気）。ユーザーは、予備排気室が所定の圧力となったことを確認した後、予備排気室と試料室とを仕切る仕切り弁を開いて、試料ホルダーに保持された試料を試料室に導入する。

【0005】

試料が試料室に導入された後、電子線の照射を開始する。そして、光学系および検出器の調整を行う。例えば、照射光学系に対する電子線の位置の調整、結像光学系に対する電子線の位置の調整、照射系の絞りの位置の調整、結像系の絞りの位置の調整、検出器が電子線を正常に検出できているかなど検出器の状態の確認などを含む検出器の調整が行われる。

【0006】

上記の光学系および検出器の調整が行われた後、試料の観察や分析を行うことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開平１０－９２３５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

上記のように、電子顕微鏡などの荷電粒子線装置では、試料を試料ホルダーに装着してから、試料の観察や分析を行うまでに、予備排気や、光学系および検出器の調整などを行わなければならない。そのため、試料の観察や分析を速やかに行うことができる荷電粒子線装置が求められている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係る荷電粒子線装置の一態様は、
真空に維持され、試料が配置される試料室と、
真空仕切り弁を介して前記試料室に接続された予備排気室と、
前記予備排気室を排気する排気装置と、
荷電粒子線源と、
光学系と、
検出器と、
前記試料を前記予備排気室から前記試料室に搬送する搬送装置と、
前記排気装置、前記光学系、前記検出器、および前記搬送装置を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記試料が前記予備排気室に収容された状態で、前記光学系および前記検出器の少なくとも一方の調整を行う調整処理と、
前記調整処理の後に、前記真空仕切り弁を開いて前記搬送装置に前記試料を前記試料室に搬送させる搬送処理と、
を行い、
前記調整処理では、前記荷電粒子線源から放出された荷電粒子線が用いられる。

【0010】

このような荷電粒子線装置では、試料が予備排気室に収容されている間に、調整処理を行うことができるため、試料を試料室に導入した後、すみやかに、観察や分析を行うことができる。

【0011】

本発明に係る荷電粒子線装置の調整方法の一態様は、
真空に維持され、試料が配置される試料室と、
真空仕切り弁を介して前記試料室に接続された予備排気室と、
前記予備排気室を排気する排気装置と、
荷電粒子線源と、
光学系と、
検出器と、
前記試料を前記予備排気室から前記試料室に搬送する搬送装置と、
を含む荷電粒子線装置の調整方法であって、
前記試料が前記予備排気室に収容された状態で、前記光学系および前記検出器の少なくとも一方の調整を行う調整工程と、
前記調整工程の後に、前記真空仕切り弁を開いて前記試料を前記試料室に搬送する搬送工程と、
を含み、
前記調整工程では、前記荷電粒子線源から放出された荷電粒子線が用いられる。

【0012】

このような荷電粒子線装置の調整方法では、試料が予備排気室に収容されている間に、調整工程を行うことができるため、試料を試料室に導入した後、すみやかに、観察や分析を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１実施形態に係る電子顕微鏡の構成を示す図。

【図2】第１実施形態に係る電子顕微鏡の構成を示す図。

【図3】第１実施形態に係る電子顕微鏡の制御部の処理の一例を示すフローチャート。

【図4】電子線源の状態を確認する処理を説明するための図。

【図5】照射光学系を調整する処理を説明するための図。

【図6】結像光学系を調整する処理を説明するための図。

【図7】照射系絞り装置を調整する処理を説明するための図。

【図8】結像系絞り装置を調整する処理を説明するための図。

【図9】第２実施形態に係る電子顕微鏡の構成を示す図。

【図10】第２実施形態に係る電子顕微鏡の構成を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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。

【0015】

なお、以下では、本発明に係る荷電粒子線装置として、電子線を試料に照射して試料の観察を行うことができる電子顕微鏡を例に挙げて説明するが、本発明に係る荷電粒子線装置は、電子線以外の荷電粒子線（イオンビーム等）を照射して試料の観察などを行う装置
であってもよい。

【0016】

１． 第１実施形態
１．１． 電子顕微鏡
まず、第１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および図２は、第１実施形態に係る電子顕微鏡１００の構成を示す図である。なお、図１は、試料Ｓが予備排気室４２に位置している状態を図示しており、図２は、試料Ｓが試料室４０に位置している状態を図示している。

【0017】

電子顕微鏡１００は、透過電子顕微鏡である。電子顕微鏡１００は、図１および図２に示すように、電子線源１０（荷電粒子線源の一例）と、照射系偏向器２０と、照射光学系２２と、照射系絞り装置２４と、試料ホルダー３０と、試料ホルダー搬送装置３２（搬送装置の一例）と、試料ホルダー駆動装置３４と、試料室４０と、予備排気室４２と、真空仕切り弁４４と、結像光学系５０と、結像系絞り装置５２と、結像系偏向器５４と、検出器６０と、排気装置７０と、制御部８０と、を含む。

【0018】

電子線源１０は、電子線（荷電粒子線の一例）を放出する。電子線源１０は、例えば、陰極から放出された電子を陽極で加速して電子線を放出する電子銃である。

【0019】

照射系偏向器２０、照射光学系２２、照射系絞り装置２４、結像光学系５０、結像系絞り装置５２、および結像系偏向器５４は、光学系２を構成している。光学系２は、電子顕微鏡１００の鏡筒内に収容されている。

【0020】

照射系偏向器２０は、電子線源１０から放出された電子線を偏向する。照射系偏向器２０は、試料Ｓ上に電子線を導く。

【0021】

照射光学系２２は、電子線源１０から放出された電子線を試料Ｓに照射する。照射光学系２２は、例えば、複数の集束レンズを含む。

【0022】

照射系絞り装置２４は、電子線源１０から放出された電子線から、不要な電子線をカットする絞りを有している。照射系絞り装置２４の絞りは、直径の異なる絞り孔を有している。照射系絞り装置２４は、絞りを移動させる駆動機構を有しており、駆動機構を動作させることによって絞り孔の切り替えが可能である。絞り孔を切り替えることによって、電子線の開き角、電子線の照射量を調整できる。照射系絞り装置２４では、駆動機構を動作させることによって、絞りを光軸外に移動させることができる。

【0023】

試料ホルダー３０は、試料Ｓを保持する。試料ホルダー３０は、試料ホルダー搬送装置３２に装着される。

【0024】

試料ホルダー搬送装置３２は、試料ホルダー３０を搬送する。試料ホルダー搬送装置３２は、試料ホルダー３０を搬送することによって、試料ホルダー３０に保持された試料Ｓを予備排気室４２と試料室４０との間で移動させることができる。試料ホルダー搬送装置３２は、試料ホルダー３０を支持する支持部３２０と、支持部３２０を移動させる駆動部３２２と、を含む。駆動部３２２は、例えば、エアーシリンダーなどのアクチュエーターである。試料ホルダー搬送装置３２は、試料Ｓを予備排気室４２から試料室４０に搬送する搬送装置として機能する。

【0025】

試料ホルダー駆動装置３４は、試料ホルダー３０を移動させる。試料ホルダー３０が試料室４０に挿入されて試料Ｓが試料室４０に位置している状態で、試料ホルダー駆動装置３４を動作させることによって、試料Ｓを移動させることができる。これにより、観察視
野を移動できる。

【0026】

試料室４０は、電子顕微鏡１００の鏡筒内の空間である。試料室４０は、排気装置７０によって排気されており、真空状態に維持されている。試料室４０は、試料ホルダー３０に保持された試料Ｓが配置される空間である。試料室４０において、試料Ｓに電子線が照射される。

【0027】

予備排気室４２は、試料室４０に真空仕切り弁４４を介して接続されている。すなわち、予備排気室４２と試料室４０とは、真空仕切り弁４４によって仕切られており、真空仕切り弁４４を開くことで、予備排気室４２と試料室４０とは繋がる。電子顕微鏡１００は、予備排気室４２の圧力（真空度）を計測するための真空計を備えている。

【0028】

結像光学系５０は、試料Ｓを透過した電子線を検出器６０上に結像する。結像光学系５０は、例えば、対物レンズ、中間レンズ、および投影レンズを含む。

【0029】

結像系絞り装置５２は、試料Ｓを透過した電子線から、不要な電子線をカットする絞りを有している。結像系絞り装置５２の絞りによって、試料Ｓを透過した電子線の散乱範囲を調整できる。結像系絞り装置５２は、絞りを移動させる駆動機構を有している。結像系絞り装置５２では、駆動機構を動作させることによって、絞りを光軸外に移動させることができる。

【0030】

結像系偏向器５４は、試料Ｓを透過した電子線を偏向する。結像系偏向器５４は、検出器６０に電子線を導く。

【0031】

検出器６０は、電子線を検出する。検出器６０で電子線を検出することによって、透過電子顕微鏡像（ＴＥＭ像）を取得できる。

【0032】

排気装置７０は、試料室４０を含む鏡筒内および予備排気室４２を排気する。電子顕微鏡１００の鏡筒内には、電子線源１０や、光学系２などが収容されている。予備排気室４２の予備排気は、排気装置７０を用いて行われる。

【0033】

予備排気とは、予備排気室４２を大気圧から所定の圧力まで排気することをいう。試料Ｓを試料室４０に導入する場合、まず、予備排気室４２を大気圧にして試料ホルダー３０に保持された試料Ｓを予備排気室４２に導入する。次に、試料Ｓが予備排気室４２に位置している状態で排気装置７０を用いて予備排気室４２を予備排気する。予備排気室４２が所定の圧力に達したら、真空仕切り弁４４を開いて、試料Ｓを試料室４０に導入する。これにより、試料室４０の圧力を低下させることなく、試料Ｓを試料室４０に導入できる。

【0034】

制御部８０は、電子顕微鏡１００を構成する各部を制御する。制御部８０は、例えば、電子線源１０、照射系偏向器２０、照射光学系２２、照射系絞り装置２４、試料ホルダー搬送装置３２、試料ホルダー駆動装置３４、真空仕切り弁４４、結像光学系５０、結像系絞り装置５２、結像系偏向器５４、検出器６０、および排気装置７０を制御する。

【0035】

制御部８０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサと、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶装置と、を含む。記憶装置には、各種制御を行うためのプログラム、およびデータが記憶されている。制御部８０の機能は、プロセッサでプログラムを実行することにより実現できる。制御部８０は、さらに、ユーザーの操作を受け付ける操作部や、撮影されたＴＥＭ像等を表示する表示部を含んでいてもよい。

【0036】

電子顕微鏡１００では、電子線源１０から放出された電子線を照射光学系２２によって試料Ｓに照射し、試料Ｓを透過した電子線を結像光学系５０によって結像することで、検出器６０上にＴＥＭ像が形成される。これにより、検出器６０でＴＥＭ像を取得できる。

【0037】

１．２． 動作
電子顕微鏡１００では、試料Ｓの試料室４０への導入、光学系２の調整、および検出器６０の調整を自動で行うことができる。

【0038】

図３は、電子顕微鏡１００の制御部８０の処理の一例を示すフローチャートである。

【0039】

まず、ユーザーが試料ホルダー３０に試料Ｓを装着する。そして、ユーザーが試料ホルダー３０を予備排気室４２に導入する。これにより、図１に示すように、試料Ｓが予備排気室４２に収容される。この状態で、ユーザーが操作部を介して、予備排気室４２の予備排気を開始する指示を入力する。

【0040】

制御部８０は、予備排気室４２の予備排気を開始する指示を受け付けると（Ｓ１００のＹｅｓ）、排気装置７０を動作させて予備排気室４２の予備排気を開始する（Ｓ１０２）。

【0041】

次に、制御部８０は、電子線源１０の後段に配置された不図示の電子銃仕切り弁を開いて、電子線を放出させる（Ｓ１０４）。これにより、電子線源１０で発生した電子線が、電子線源１０の後段の光学系２や検出器６０に到達する。

【0042】

次に、制御部８０は、光学系２の調整を開始する（Ｓ１０６）。光学系２を調整する調整処理の詳細は、後述する。

【0043】

制御部８０は、光学系２の調整処理において、光学系２に異常があると判定した場合（Ｓ１０８のＹｅｓ）、光学系２の異常を通知する（Ｓ１１０）。光学系２の異常の通知は、例えば、表示部に光学系２に異常がある旨を表示することで行われる。制御部８０は、光学系２の異常を通知した後、処理を終了する。

【0044】

制御部８０は、光学系２に異常がなく、光学系２の調整が正常に終了したと判定した場合（Ｓ１０８のＮｏ）、検出器６０の調整を開始する（Ｓ１１２）。検出器６０を調整する調整処理の詳細は、後述する。

【0045】

制御部８０は、検出器６０の調整処理において、検出器６０に異常があると判定した場合（Ｓ１１４のＹｅｓ）、検出器６０の異常を通知する（Ｓ１１６）。検出器６０の異常の通知は、例えば、表示部に検出器６０に異常がある旨を表示することで行われる。制御部８０は、検出器６０の異常を通知した後、処理を終了する。

【0046】

制御部８０は、検出器６０に異常がなく、検出器６０の調整が正常に終了したと判定した場合（Ｓ１１４のＮｏ）、不図示の電子銃仕切り弁を閉じて、電子線の照射を停止させる（Ｓ１１８）。

【0047】

光学系２の調整処理（Ｓ１０６）および検出器６０の調整処理（Ｓ１１２）は、予備排気室４２の予備排気と並行して行われる。すなわち、予備排気室４２を排気装置７０で大気圧から所定の圧力まで排気している間、光学系２の調整処理および検出器６０の調整処理が行われる。このように、電子顕微鏡１００では、試料Ｓが予備排気室４２に収容された状態で、光学系２の調整処理および検出器６０の調整処理が行われる。

【0048】

なお、上記では、光学系２の調整処理の後に、検出器６０の調整処理を行う場合について説明したが、検出器６０の調整処理の後に、光学系２の調整処理を行ってもよい。

【0049】

次に、制御部８０は、予備排気室４２の圧力を計測する真空計から予備排気室４２の圧力の情報を取得し、予備排気室４２の圧力が所定の圧力に達したか否かを判定する（Ｓ１２０）。制御部８０は、予備排気室４２の圧力が所定の圧力に達したと判定されるまで待機する（Ｓ１２０のＮｏ）。

【0050】

制御部８０は、予備排気室４２の圧力が所定の圧力に達したと判定した場合（Ｓ１２０のＹｅｓ）、真空仕切り弁４４を開いて、試料ホルダー搬送装置３２に試料ホルダー３０を試料室４０に搬送させる（Ｓ１２２）。これにより、試料ホルダー３０に保持された試料Ｓが予備排気室４２から試料室４０に移動し、試料Ｓが試料室４０に搬送される。

【0051】

制御部８０は、試料Ｓが試料室４０に移動した後、電子銃仕切り弁を開いて、試料Ｓに電子線を照射する（Ｓ１２４）。

【0052】

次に、制御部８０は、試料ホルダー駆動装置３４を動作させて、試料Ｓを予め設定された観察位置に移動させる（Ｓ１２６）。これにより、試料Ｓの電子顕微鏡観察が可能となる。そして、制御部８０は、処理を終了する。

【0053】

なお、上述した制御部８０の処理の一部をユーザーが手動で行ってもよい。

【0054】

１．３． 光学系の調整処理
（１）電子線源の状態の確認
図４は、電子線源１０の状態を確認する処理を説明するための図である。

【0055】

電子顕微鏡１００では、光学系２の調整処理を行う前に、電子線源１０の状態の確認を行う。具体的には、図４に示すように、照射光学系２２、照射系偏向器２０、結像光学系５０、および結像系偏向器５４を所定の条件に設定し、照射系絞り装置２４の絞りおよび結像系絞り装置５２の絞りを光軸外とした状態で、検出器６０における電子線の検出量を確認する。電子線が検出されていない場合、電子線源１０の異常と判断する。

【0056】

（２）照射光学系の調整
図５は、照射光学系２２を調整する処理を説明するための図である。

【0057】

照射光学系２２は、複数の電子レンズから構成されている。照射光学系２２を構成する電子レンズの設定を変えることで照射光学系２２の光学条件を変えることができる。照射光学系２２は、例えば、照射光学系２２の光学条件を変更しても、検出器６０の中心に、すなわち、光軸上に、電子線が位置するように調整される。

【0058】

具体的には、まず、結像光学系５０を実像結像状態に設定する。ここでは、実像結像状態として、あらかじめ設定された倍率で実像を形成する状態とする。次に、図５に示すように、照射系偏向器２０を用いて、電子線を検出器６０の中心に位置させる。照射系偏向器２０の状態は、照射光学系２２の光学条件ごとに、記憶される。

【0059】

次に、結像光学系５０を回折パターン結像状態に設定する。ここでは、回折パターン結像状態として、あらかじめ設定された取り込み範囲で回折パターンが取り込まれる状態とする。次に、回折パターン結像状態で、照射系偏向器２０を用いて、電子線を検出器６０の中心に位置させる。照射系偏向器２０の状態は、照射光学系２２の光学条件ごとに、記憶される。

【0060】

回折パターン結像状態で、取り込み範囲を変更した際に、検出器６０上における電子線の位置が移動した場合には、試料Ｓに対して電子線が傾いた方向から入射していることを示している。そのため、回折パターン結像状態を変更した際の、検出器６０上における電子線の移動量が最小となるように、照射系偏向器２０を設定する。これにより、試料Ｓに入射する電子線の傾きが小さくなるように調整できる。

【0061】

なお、試料Ｓに対する電子線の傾きを調整する手法はこれに限定されない。例えば、結像光学系５０を実像結像状態に設定した状態で、電子線のエネルギーを変動させた際の、検出器６０上における電子線の移動量が最小となるように、照射系偏向器２０を設定してもよい。これにより、試料Ｓに入射する電子線の傾きが小さくなるように調整できる。

【0062】

上記の処理をあらかじめ設定された回数繰り返す間に、実像結像状態と回折パターン結像状態のいずれにおいても、電子線が検出器６０の中心に位置する状態になった場合、照射光学系２２の調整を終了する。

【0063】

一方、上記の処理をあらかじめ設定された回数繰り返しても、実像結像状態および回折パターン結像状態の少なくとも一方において、電子線が検出器６０の中心に位置する状態にならなかった場合、照射光学系２２の異常と判定する。

【0064】

（３）結像光学系の調整
図６は、結像光学系５０を調整する処理を説明するための図である。

【0065】

結像光学系５０は、照射光学系２２と同様に、複数の電子レンズから構成されている。結像光学系５０を構成する電子レンズの設定を変えることで結像光学系５０の光学条件を変えることができる。結像光学系５０は、例えば、結像光学系５０の光学条件を変更しても、検出器６０の中心に電子線が位置するように調整が行われる。

【0066】

具体的には、図６に示すように、結像光学系５０の光学条件を変更しても、電子線が検出器６０の中心に位置するように、結像系偏向器５４を設定する。結像系偏向器５４の状態は、結像光学系５０の光学条件ごとに、記憶される。

【0067】

上記の処理を完了できなかった場合、すなわち、結像光学系５０の光学条件を変更しても、電子線が検出器６０の中心に位置するように、結像系偏向器５４を設定できなかった場合、結像光学系５０の異常と判定する。

【0068】

（４）照射系絞り装置の調整
図７は、照射系絞り装置２４を調整する処理を説明するための図である。

【0069】

照射系絞り装置２４は、光軸上に絞り孔の中心が位置するように調整される。

【0070】

具体的には、まず、照射光学系２２を所定の条件に設定し、結像光学系５０を実像結像状態に設定する。次に、照射系絞り装置２４の絞りを光軸上に移動させる。そして、図７に示すように、絞り孔の中心が検出器６０の中心に位置するように、照射系絞り装置２４の駆動機構を動作させる。照射系絞り装置２４の調整は、絞り孔ごとに行われ、絞り孔ごとに絞りの位置が記憶される。

【0071】

上記の処理を完了できなかった場合、照射系絞り装置２４の異常と判定する。

【0072】

（５）結像系絞り装置の調整
図８は、結像系絞り装置５２を調整する処理を説明するための図である。

【0073】

結像系絞り装置５２は、光軸上に絞り孔の中心が位置するように調整される。

【0074】

具体的には、まず、照射光学系２２を所定の条件に設定し、結像光学系５０を実像結像状態に設定する。次に、結像系絞り装置５２の絞りを光軸上に移動させる。そして、図８に示すように、絞り孔の中心が検出器６０の中心に位置するように、結像系絞り装置５２の駆動機構を動作させる。結像系絞り装置５２の調整は、絞り孔が複数ある場合には、絞り孔ごとに行われ、絞り孔ごとに絞りの位置が記憶される。

【0075】

上記の処理を完了できなかった場合、結像系絞り装置５２の異常と判定する。

【0076】

１．４． 検出器の調整処理
検出器６０は、正常に電子線を検出できるように調整される。

【0077】

具体的には、まず、電子銃仕切り弁を閉じて、電子線が検出器６０に到達しないようにする。このときの検出器６０での電子線の検出量を、バックグラウンドＢとして記録する。

【0078】

次に、電子銃仕切り弁を開き、照射光学系２２を所定の条件に設定し、結像光学系５０を実像結像状態に設定する。また、照射系絞り装置２４の絞りおよび結像系絞り装置５２の絞りを光軸外とする。このように光学系２を図４に示す状態としたときの、検出器６０の検出面における検出量の分布を、ゲイン分布Ｇとして記録する。

【0079】

上記の処理を完了できなかった場合、検出器６０の異常と判定する。

【0080】

電子顕微鏡１００では、検出器６０で電子線を検出してＴＥＭ像を得る場合、検出量Ｓに対して、（Ｓ－Ｂ）／Ｇの処理を行うことで、検出器６０からの信号に対する、バックグラウンドの補正、およびゲイン分布によるアーティファクトの補正を行うことができる。

【0081】

なお、上記では、光学系２の調整処理（Ｓ１０６）として、照射光学系２２の調整、結像光学系５０の調整、照射系絞り装置２４の調整、および結像系絞り装置５２の調整を説明したが、光学系２の調整処理では、これらの全部を行ってもよいし、これらの一部を行ってもよい。また、上記では、光学系２の調整処理（Ｓ１０６）および検出器６０の調整処理（Ｓ１１２）を行う場合について説明したが、光学系２の調整処理を行わずに検出器６０の調整処理のみを行ってもよいし、検出器６０の調整処理を行わずに、光学系２の調整処理のみを行ってもよい。

【0082】

１．５． 作用効果
電子顕微鏡１００では、制御部８０は、試料Ｓが予備排気室４２に収容された状態で、光学系２および検出器６０の少なくとも一方の調整を行う調整処理と、調整処理の後に、真空仕切り弁４４を開いて試料ホルダー搬送装置３２に試料Ｓを試料室４０に搬送させる搬送処理と、を行う。そのため、電子顕微鏡１００では、試料Ｓが予備排気室４２に収容されている間に、調整処理を行うことができるため、試料Ｓを試料室４０に導入した後、すみやかに、観察や分析を行うことができる。

【0083】

また、電子顕微鏡１００では、試料Ｓが予備排気室４２に収容された状態で、光学系２の調整および検出器６０の調整が行われるため、試料Ｓに電子線を照射して検出器６０で電子線が検出されなかった場合に、試料Ｓや、試料ホルダー３０の影響であることがわか
る。

【0084】

例えば、試料Ｓが試料室４０に導入された状態で、検出器６０で電子線が検出できない場合、試料Ｓや試料ホルダー３０の影響で電子線が検出できないのか、光学系２および検出器６０が正常に動作していないために、電子線が検出できないのかの判断ができない。

【0085】

また、例えば、試料Ｓが試料室４０に導入された状態で、光学系２の調整および検出器６０の調整を行う場合、試料Ｓに不要なダメージを与えるおそれがある。また、試料Ｓに電子線が照射されない場所に試料Ｓを移動させて、調整を行うことも考えられるが、試料Ｓを移動させる手間がかかる。

【0086】

電子顕微鏡１００では、試料Ｓが予備排気室４２に収容された状態で、光学系２の調整および検出器６０の調整が行われるため、上記のような問題が生じない。

【0087】

電子顕微鏡１００では、試料Ｓが予備排気室４２に収容された状態で、検出器６０の調整が行われるため、検出器６０のバックグラウンドの影響の補正およびゲイン分布によるアーティファクトの補正を確実に実施できる。

【0088】

電子顕微鏡１００では、制御部８０は、排気装置７０に予備排気室４２を予備排気させる予備排気処理を行い、予備排気処理と調整処理とは、並行して行われる。そのため、例えば、予備排気室４２の予備排気を行った後、調整処理を行う場合と比べて、試料Ｓを試料ホルダー３０に装着してから、試料Ｓの観察や分析を行うまでの時間を短縮できる。したがって、試料Ｓの観察や分析を速やかに行うことができる。

【0089】

電子顕微鏡１００では、制御部８０は、予備排気処理を開始する指示を受け付けた場合に、予備排気処理と調整処理を開始する。そのため、試料Ｓの観察や分析を速やかに行うことができる。

【0090】

第１実施形態に係る電子顕微鏡１００の調整方法は、試料Ｓが予備排気室４２に収容された状態で、光学系２および検出器６０の少なくとも一方の調整を行う調整工程と、調整工程の後に、真空仕切り弁４４を開いて試料Ｓを試料室４０に搬送する搬送工程と、を含む。そのため、試料Ｓを試料室４０に導入した後、すみやかに、観察や分析を行うことができる。また、第１実施形態に係る電子顕微鏡１００の調整方法は、排気装置７０に予備排気室４２を予備排気させる予備排気工程を含み、予備排気工程と調整工程とは、並行して行われる。そのため、試料Ｓを試料ホルダー３０に装着してから、試料Ｓの観察や分析を行うまでの時間を短縮できる。

【0091】

２． 第２実施形態
２．１． 電子顕微鏡
次に、第２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９および図１０は、第２実施形態に係る電子顕微鏡２００の構成を示す図である。なお、図９は、試料Ｓが予備排気室４２に位置している状態を図示しており、図１０は、試料Ｓが試料室４０に位置している状態を図示している。

【0092】

以下、第２実施形態に係る電子顕微鏡２００において、第１実施形態に係る電子顕微鏡１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0093】

電子顕微鏡２００は、図９および図１０に示すように、試料Ｓを保持するリテーナー２０２と、リテーナー搬送装置２１０と、を含む。

【0094】

リテーナー２０２は、試料Ｓを保持する機構を有している。リテーナー２０２は、リテーナー搬送装置２１０に装着される。

【0095】

リテーナー搬送装置２１０は、リテーナー２０２を搬送する。リテーナー搬送装置２１０は、リテーナー２０２を搬送することによって、リテーナー２０２に保持された試料Ｓを予備排気室４２と試料室４０との間で移動させる。リテーナー搬送装置２１０は、リテーナー２０２を支持する支持部２１２と、支持部２１２を移動させる駆動部２１４と、を含む。駆動部２１４は、例えば、エアーシリンダーなどのアクチュエーターである。リテーナー搬送装置２１０は、試料Ｓを予備排気室４２から試料室４０に搬送する搬送装置として機能する。リテーナー搬送装置２１０は、制御部８０によって制御される。

【0096】

電子顕微鏡２００では、試料室４０において、試料ホルダー３０にリテーナー２０２が装着される。

【0097】

２．２． 電子顕微鏡の動作
電子顕微鏡２００では、試料Ｓの試料室４０への導入、光学系２の調整、および検出器６０の調整を自動で行うことができる。

【0098】

まず、ユーザーがリテーナー２０２に試料Ｓを装着する。そして、ユーザーがリテーナー２０２をリテーナー搬送装置２１０の支持部２１２に装着し、リテーナー２０２を予備排気室４２に導入する。これにより、試料Ｓが予備排気室４２に収容される。この状態で、ユーザーが操作部を介して、予備排気室４２の予備排気を開始する指示を入力する。

【0099】

制御部８０の処理は、上述した図３に示す処理と、試料Ｓを予備排気室４２から試料室４０に搬送する搬送処理（Ｓ１２２）において、リテーナー搬送装置２１０にリテーナー２０２を予備排気室４２から試料室４０に搬送させて、試料室４０において試料ホルダー３０にリテーナー２０２を装着する点を除いて、同様であり、その説明を省略する。

【0100】

２．３． 作用効果
電子顕微鏡２００では、上述した電子顕微鏡１００と同様の作用効果を奏することができる。

【0101】

３． その他
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。

【0102】

上述した第１実施形態および第２実施形態では、本発明に係る荷電粒子線装置が透過電子顕微鏡である場合について説明したが、本発明に係る荷電粒子線装置は、透過電子顕微鏡に限定されず、真空に維持され、試料が配置される試料室と、真空仕切り弁を介して試料室に接続された予備排気室と、を備えた荷電粒子線装置であれば特に限定されない。このような荷電粒子線装置としては、走査透過電子顕微鏡、走査電子顕微鏡、集束イオンビーム装置などが挙げられる。

【0103】

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に同一の構成とは、例えば、機能、方法、及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である。また、本発明は、実施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】

【0104】

２…光学系、１０…電子線源、２０…照射系偏向器、２２…照射光学系、２４…照射系絞り装置、３０…試料ホルダー、３２…試料ホルダー搬送装置、３４…試料ホルダー駆動装置、４０…試料室、４２…予備排気室、４４…真空仕切り弁、５０…結像光学系、５２…結像系絞り装置、５４…結像系偏向器、６０…検出器、７０…排気装置、８０…制御部、１００…電子顕微鏡、２００…電子顕微鏡、２０２…リテーナー、２１０…リテーナー搬送装置、２１２…支持部、２１４…駆動部、３２０…支持部、３２２…駆動部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】