JP2003297274A

JP2003297274A - 試料保持装置

Info

Publication number: JP2003297274A
Application number: JP2002092754A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Iketani; 芳明池谷
Original assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 2002-03-28
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2003-10-17

Abstract

(57)【要約】【課題】加工や分析、観察等を行う種々の機器に使用
され、各々の機器の試料台に取り付けることで、試料を
所望の傾斜及び／又は高さで保持することが可能で、ま
た、試料を容易に所望の位置に移動させて保持すること
ができる試料保持装置を提供する。【解決手段】機器本体側に取り付けられる支持部材
と、試料を保持する試料ホルダと、これら支持部材と試
料ホルダとの間を連結し、上記試料ホルダの傾斜動作、
回転動作及び上下動作のいずれか一以上の動作を可能に
すると共にその姿勢を保持することができ、かつ、この
試料ホルダを元の姿勢に復帰させることができる結合手
段とを備えた試料保持装置であって、上記結合手段が、
支持部材又は試料ホルダのいずれか一方に形成された球
状凸部と、他方に形成されて上記球状凸部との間が回動
可能に嵌合した球状凹部とからなる球面軸受であること
を特徴とする試料保持装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、走査型電子顕微鏡
（以下ＳＥＭ）、Ｘ線マイクロアナライザー（以下ＥＰ
ＭＡ）、オージェ電子分光装置（ＸＰＳ）等の分析観察
機器や、集束イオンビーム加工装置等の試料加工機器
や、更には試料の加工と分析観察の両機能を備えた集束
イオンビーム加工観察装置等の試料加工分析観察機器等
のような種々の機器に搭載され、各種の試料を当該機器
の所定の位置に、また、所定の姿勢に保持してその観
察、測定、測長、分析、加工等を行う試料保持装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、高集積化、超微細化が進むＵＬＳ
Ｉの分野や、より高度な機能や特性が求められる材料開
発の分野等においては、半導体や金属材料等の各種の試
料をより高い加工精度で作製し、或いは、より高い位置
精度で分析及び／又は観察する必要が生じている。ま
た、純度を向上させる、箔地をより薄くする、面の仕上
げを鏡面にするといった金属材料等の高度な処理を行う
場合には、対象物となる試料の表面状態をより立体的に
観察して情報を得ることが要求される。更に、これらの
試料の形状や試料自体に特徴的な構造を有する場合に
は、一つの試料を複数の方向や角度から加工、分析、観
察等が必要となってくる。

【０００３】上記のような加工、分析、観察等を行うに
は、対象とする試料を各々の機器の試料室に入れてそれ
ぞれの処理を行うが、かかる機器の試料室内部は、おも
に、試料を保持させる試料台、その試料台をセットする
試料ステージ、試料に対して電子線やイオンビームを照
射することにより試料から発せられるＸ線や二次電子等
の信号を検出する検出器、試料を観察する対物レンズ等
から構成されている。このような状況において、試料を
複数の角度や方向から加工、分析、観察等を行うには、
試料を保持した試料台をセットする試料ステージを傾斜
させるのが一般的である。しかしながら、上記のように
試料室の内部は複数のものが存在し、しかも、これら電
子光学コラムや検出器等は、観察、分析等に必要な試料
から発せられる信号強度を充分得るため、それらは互い
に近い位置に配置されているため、試料がセットされた
試料ステージを所望の方向や角度に傾斜させようとして
も、互いの構成物が干渉したり、あるいは、はじめから
機器本体自体の傾斜機能が制限されていること等から、
これらの機器では必ずしも充分な試料傾斜機能を備えて
いるとは言えない。

【０００４】これらの機器を使用して加工、分析、観察
等を行う場合、実情としては、試料の観察等を一度終了
するたびに、機器の試料室から試料のセットされた試料
台を取り出し、試料が接着剤等で接着固定されている場
合は試料を剥がし取り、あるいは、固定治具で留められ
ている場合には固定治具を外し、次回の観察等に必要な
方向あるいは面に向けて試料を再度試料台に取り付け、
あらためて試料台を試料室内の試料ステージにセットす
る必要がある。また、試料を取り付ける方向や面を変え
ても、機器の試料傾斜機能では所望の傾斜角度が得られ
ない場合には、あらかじめ所定の傾斜角度を有した試料
台を使用して試料を取り付け、機器の試料傾斜機能と併
せて観察等を行う必要がある。機器が備える試料傾斜機
能が充分ではないと、上記のように多くの段取りを必要
とするため手間がかかり観察等の効率が悪くなるほか、
一度観察等を行うたびに試料の着脱をする必要があるた
め、試料の損傷や汚染、変形、歪み等を引き起こす原因
にもなる。さらに、機器の試料傾斜機能には使用範囲が
あり、どうしても得られない傾斜角度が存在し、充分な
加工、分析、観察等が行えないといった大きな問題があ
った。

【０００５】これまでに、上記のような機器に対して傾
斜機能を補充するような試みがなされてきた。例えば特
開平１０−１７２４８４号公報では、走査型電子顕微鏡
（ＳＥＭ）等の荷電粒子装置において、試料ステージの
傾斜機能に加えて、試料に電子線を照射する電子光学コ
ラム側にも傾斜機能を持たせる方法が提案されている。
しかし、上記のように電子光学コラム側に傾斜機能を持
たせる方法では、従来の機器よりコスト高になってしま
うほか、試料ステージの傾斜機能と電子光学コラム側の
傾斜機能との関係で傾斜の精度調整が難しくなり、さら
に機器の操作が複雑化することが考えられる。また、既
設の機器には上記手段を適用することができない等の問
題もある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者ら
は、種々の機器に搭載されて各種の試料を当該機器の所
定の位置に、また、所定の姿勢に保持する試料保持装置
について、試料を所望の傾斜及び／又は高さに保持して
位置決めすることができる手段について鋭意検討し、本
発明を完成した。

【０００７】従って、本発明の目的は、試料を所定の位
置に所定の姿勢で保持してその加工や分析、観察等を行
う必要のある種々の機器に使用され、各々の機器の試料
台に取り付けることで、試料を所望の傾斜及び／又は高
さで保持することが可能で、各回の観察等終了のたびに
試料を試料台から取り外し、次回の観察等に必要な方向
や角度に向けて試料を試料台に保持し直す等の手間をか
けることなく、試料を容易に所望の位置に移動させて保
持することができ、しかも、既設の機器に簡単に適用す
ることができる安価な試料保持装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、機
器本体側に取り付けられる支持部材と、試料を保持する
試料ホルダと、これら支持部材と試料ホルダとの間を連
結し、上記試料ホルダの傾斜動作、回転動作及び上下動
作のいずれか一以上の動作を可能にすると共にその姿勢
を保持することができ、かつ、この試料ホルダを元の姿
勢に復帰させることができる結合手段とを備えた試料保
持装置であって、上記結合手段が、支持部材又は試料ホ
ルダのいずれか一方に形成された球状凸部と、他方に形
成されて上記球状凸部との間が回動可能に嵌合した球状
凹部とからなる球面軸受であることを特徴とする試料保
持装置である。

【０００９】また、本発明は、機器本体側に取り付けら
れる支持部材と、試料を保持する試料ホルダと、これら
支持部材と試料ホルダとの間を連結し、上記試料ホルダ
の傾斜動作、回転動作及び上下動作のいずれか一以上の
動作を可能にすると共にその姿勢を保持することがで
き、かつ、この試料ホルダを元の姿勢に復帰させること
ができる結合手段とを備えた試料保持装置であって、上
記結合手段が、上記支持部材にその高さ調節可能に立設
されて上記試料ホルダを支持する複数本の支持軸で構成
されていることを特徴とする試料保持装置である。

【００１０】さらに、本発明は、機器本体側に取り付け
られる支持部材と、試料を保持する試料ホルダと、これ
ら支持部材と試料ホルダとの間を連結し、上記試料ホル
ダの傾斜動作、回転動作及び上下動作のいずれか一以上
の動作を可能にすると共にその姿勢を保持することがで
き、かつ、この試料ホルダを元の姿勢に復帰させること
ができる結合手段とを備えた試料保持装置であって、上
記結合手段が、伸縮及び折曲げ可能な伸縮・折曲げ部材
であることを特徴とする試料保持装置である。

【００１１】本発明において、支持部材は、機器本体側
に取り付けられるものであればよく、機器本体と一体に
形成されても、機器本体とは別体に形成されて機器本体
側と着脱可能に取り付けられてもよい。支持部材が機器
本体側と着脱可能に取り付けることができれば、試料ホ
ルダに保持した試料を取り外すことなく、同一試料を保
持したまま、複数の機器で加工、分析、観察等を行うこ
とができる。また、その形状については、本発明におけ
る試料ホルダを連結させることができるものであればよ
く、例えば、本発明の試料保持装置を使用する機器であ
るＳＥＭ、ＥＰＭＡ、ＸＰＳ等の分析観察機器、集束イ
オンビーム加工装置等の試料加工機器、試料の加工と分
析観察の両機能を備えた集束イオンビーム加工観察装置
等の形状にあわせて形成してもよい。

【００１２】また、この支持部材については、中空部を
有すると共にこの中空部の内壁に雌ねじ部が形成されて
いる円筒体と、横断面円形状に形成されていると共にそ
の外周壁に上記雌ねじ部に螺合する雄ねじ部が形成され
て、上記円筒体の中空部内に螺合される円盤体とから構
成してもよい。支持部材を上記のように構成した場合、
上記円筒体を機器本体側に取り付け、上記円盤体に本発
明における試料ホルダを連結すれば、円筒体の中空部内
に螺合された円盤体を回転させることにより、円筒体内
における円盤体の高さを調節することができ、この円盤
体に連結した試料ホルダの高さの微調整を容易に行うこ
とができる。

【００１３】本発明における試料ホルダについては、加
工、分析、観察等を行う試料を確実に保持することがで
きるものであればよく、保持する試料の形状及びその大
きさ等に応じて形成してもよい。例えば、試料が薄膜
状、薄板状等の場合には、試料ホルダを平板状に形成し
て試料をこの試料ホルダに載置させ、粘着テープや接着
剤等で固定するようにしてもよく、試料が棒状のもので
ある場合には、試料の一端を挿入する試料挿入穴を形成
して当接するねじ等により試料を固定するようにしても
よい。また、試料が板状のものである場合には、試料の
一端を挟持できるような互いに相対向する一対の挟持部
を形成してもよい。このように試料の形状及びその大き
さに応じた試料ホルダを形成することにより、試料ホル
ダを任意の方向に傾斜させ、回転させ、上下させた場合
でも確実に試料を保持し、加工、分析、観察等を行うこ
とができる。

【００１４】また、本発明において上記支持部材と試料
ホルダとの間を連結する結合手段については、上記試料
ホルダの傾斜動作、回転動作及び上下動作のいずれか一
以上の動作を可能にすると共にその姿勢を保持すること
ができ、かつ、この試料ホルダを元の姿勢に復帰させる
ことができるものである必要がある。以下に、具体的な
結合手段についてその構成例を示す。

【００１５】すなわち、第一の構成例は、本発明におけ
る支持部材又は試料ホルダのいずれか一方に形成された
球状凸部と、他方に形成されて上記球状凸部との間が回
動可能に嵌合した球状凹部とからなる球面軸受による結
合手段である。

【００１６】本発明における球面軸受を構成する球状凸
部及び球状凹部については、球状凸部と球状凹部との間
が回動可能になるように嵌合されていればよく、上記球
状凸部及び球状凹部については、接触面がそれぞれ球面
になるように形成されていればよい。このように、支持
部材又は試料ホルダのいずれか一方に形成した球状凸部
と、他方に形成した球状凹部とが回動可能に嵌合して球
面軸受を構成することにより、この球面軸受を介して支
持部材に連結された試料ホルダは、傾斜動作及び回転動
作が可能となり、かつ、このような試料ホルダの傾斜動
作及び回転動作は、任意の方向に対して無段階的に連続
して行うことができるため、試料ホルダに保持した試料
の傾斜及び回転についての微調整を容易に行うことがで
きる。

【００１７】また、上記球面軸受については、その球状
凸部と球状凹部との間に予圧が付与されていてもよい。
予圧を付与する方法としては特に制限はないが、例え
ば、球状凹部の凹部内径より球状凸部の凸部直径を僅か
に大きく形成しておき、これらを嵌合させたときに球状
凸部に対して予圧（力）がかかるようにしてもよい。こ
のように球状凸部と球状凹部との間に予圧が付与されて
いれば、この球面軸受を介して支持部材に連結された試
料ホルダは、任意の方向に傾斜、回転動作をさせた場合
でも、試料ホルダをその姿勢（位置）で保持することが
でき、また、このような試料ホルダを傾斜、回転動作さ
せる前の元の姿勢（位置）に復帰させる動きについても
容易に行うことができる。

【００１８】また、本発明においては、上記球面軸受を
構成する球状凸部と球状凹部とが互いに引き合うように
するために、球状凸部及び球状凹部のいずれか一方又は
双方に互いに引き合う磁力が付与されていてもよい。球
状凸部又は球状凹部の一方に磁力が付与されている場合
には、他方については、上記磁力により吸引される材質
で形成されるもの、又は、これらの材質をクラッド、メ
ッキ等を施したものであればよく、例えば、鉄、ステン
レス、クロム等の材質から形成してもよい。このよう
に、球状凸部と球状凹部とが磁力により互いに引き合う
ようにして球面軸受を構成すれば、この球面軸受を介し
て支持部材に連結された試料ホルダは、任意の方向に傾
斜、回転動作をさせた場合でも、試料ホルダをその姿勢
（位置）で保持することができ、また、このような試料
ホルダを傾斜、回転動作させる前の元の姿勢（位置）に
復帰させる動きについても容易に行うことができる。

【００１９】本発明における球面軸受を構成する球状凸
部と球状凹部については、その球状凸部及び／又は球状
凹部が支持部材及び／又は試料ホルダに設けられた突出
軸の先端に設けられていてもよい。上記突出軸の形状に
ついては特に制限はなく、その先端に球状凸部及び／又
は球状凹部を設けることで、これら球状凸部と球状凹部
とからなる球面軸受と上記支持部材及び／又は試料ホル
ダまでとの間にある一定の距離を設けることができるも
のであればよい。上記のように球面軸受を構成すること
により、この球面軸受を介して支持部材に連結された試
料ホルダは、支持部材との間にある一定の距離を設ける
ことができるため、試料ホルダについて傾斜動作や回転
動作を行った場合でも、試料ホルダ、支持部材及び球面
軸受が互いに干渉することを可及的に防止することがで
き、そのため、試料ホルダについてはより大きな傾斜動
作及び回転動作の領域を確保することができる。

【００２０】また、上記突出軸については、その一端に
雄ねじ部が形成され、また、支持部材及び／又は試料ホ
ルダには上記雄ねじ部に螺合する雌ねじ部が形成され、
上記雌ねじ部に上記雄ねじ部を螺合して上記突出軸が上
記支持部材及び／又は試料ホルダに取り付けられていて
もよい。このように、支持部材及び／又は試料ホルダに
突出軸を螺合して取り付けることで、この突出軸を回転
させることにより突出軸の高さを容易に調節することが
でき、本発明における試料ホルダの上下動作が可能とな
って、上記試料ホルダに保持した試料の高さについての
微調整を容易に行うことができる。

【００２１】次に、本発明における結合手段の第二の構
成例は、上記支持部材にその高さ調節可能に立設されて
試料ホルダを支持する複数本の支持軸で構成される結合
手段である。

【００２２】この第二の構成例においては、支持部材に
立設された支持軸の高さ調節が可能なものである必要が
あり、また、この構成例においては、上記支持軸は支持
部材に複数本が立設されて試料ホルダを支持するため、
これらの支持軸は互いに独立してその高さ調節ができる
ことが必要である。このような結合手段を構成するため
には、例えば、支持軸自体が伸縮可能な部材を用い、上
記のように複数本の支持軸により試料ホルダを支持する
ようにしてもよく、支持軸の高さが調節できることによ
り、これら支持軸に支持される試料ホルダについては傾
斜動作や上下動作が可能となる。

【００２３】また、上記結合手段について、好ましく
は、支持軸の一方には雄ねじ部が形成され、本発明にお
ける支持部材の厚さ方向には上記雄ねじ部に螺合する雌
ねじ部が形成され、この雌ねじ部に上記雄ねじ部を螺合
して支持部材に対して上記支持軸を立設させることで構
成した結合手段である。上記のように支持部材の雌ねじ
部に螺合した支持軸を回転させることにより、支持部材
に対する支持軸の高さを容易に調節することができると
共に、支持部材に立設させた複数本の支持軸はそれぞれ
独立してその高さ調節が可能となる。

【００２４】また、上記のように支持軸の一方に雄ねじ
部が形成されている場合において、支持軸に支持される
試料ホルダは、支持軸に対して着脱可能であって支持軸
の高さ調節を行うたびに支持軸から一度試料ホルダを取
り外し、支持軸の高さ調節が終了した後に再び支持軸に
取り付けるようにしてもよく、また、支持軸に支持され
た状態で、試料ホルダを支持する支持軸を回転させ、そ
の高さ調節を行うことができるようにしてもよい。上記
のように試料ホルダを支持した状態で、支持軸を回転さ
せてその高さ調節が可能となるようにするためには、例
えば、試料ホルダについて支持軸により支持される側の
面に凹溝を形成しておき、この凹溝に当該支持軸の先端
が遊嵌するようにしてもよく、また、支持軸先端又は試
料ホルダのいずれか一方に球状凸部を形成し、他方には
上記球状凸部との間で回動可能に嵌合する球状凹部を形
成し、これら球状凸部と球状凹部とが嵌合するようにし
てもよい。上記のようにすれば、試料ホルダが支持され
た状態のままで支持軸を回転させることができると共
に、この支持軸の回転によって試料ホルダに傾斜を付し
た場合でも、確実にこの試料ホルダを支持することがで
きる。

【００２５】また、上記結合手段においては、支持軸と
試料ホルダとの間に、ゴムやスプリング等の弾性部材が
介装されていてもよい。試料ホルダが弾性部材を介して
支持軸により支持されていれば、この支持軸の回転を当
該弾性部材が吸収することができると共に、当該支持軸
を回転させてその高さを調整した場合に、上記弾性部材
の弾性力によって試料ホルダの傾斜をより確実に行うこ
とができる。

【００２６】本発明において、試料ホルダを支持する支
持軸の本数については、複数本であればよく、これら支
持軸の高さをそれぞれ変化させることで試料ホルダの傾
斜動作や上下動作が可能となるが、好ましくはこの支持
軸を３本とする場合である。３本の支持軸を支持部材に
略正三角形の各頂点の位置になるように立設させ、試料
ホルダを三点支持により支持することにより、試料ホル
ダの傾斜動作及び上下動作が無段階的に連続して広い範
囲で可能となり、試料ホルダに保持した試料の傾斜及び
高さについての微調整を容易に行うことができる。

【００２７】本発明における結合手段の第三の構成例
は、支持部材と試料ホルダとの間を伸縮及び折曲げ可能
な伸縮・折曲げ部材によって連結する結合手段である。

【００２８】本発明における伸縮・折曲げ部材とは、当
該部材自体が伸縮及び折曲げが可能であって、また、一
度伸ばしたり、縮めたり、折曲げたりしても、元の形に
容易に復帰させることができるものであって、本発明に
おける支持部材と試料ホルダとの間を連結した場合に、
確実に試料ホルダの姿勢を保持することができるもので
あればよい。このような伸縮・折曲げ部材の具体例とし
ては、フレキシブルチューブ等の部材を例示することが
できる。このような伸縮・折曲げ部材により支持部材と
試料ホルダとを連結すれば、試料ホルダの傾斜動作、回
転動作及び上下動作が可能となり、試料ホルダに保持し
た試料の傾斜、回転及び高さについての微調整を容易に
行うことができる。

【００２９】また、上記の伸縮・折曲げ部材について
は、３つ以上の関節結合部を有する連結軸で構成されて
いてもよい。上記連結軸は、支持部材と試料ホルダとの
間を連結するものであり、この連結軸は３つ以上の関節
結合部により分割されたものである。この関節結合部
は、その関節結合部を基点にして連結軸の折曲げが自在
に行えるものであればよく、この折曲げの動きについて
は平面領域で可能であっても、立体領域で可能であって
もよい。このような関節結合部として、ねじ留め、球状
凸部と球状凹部とから構成されてお互いが回動可能に嵌
合した球面軸受等からなるものを例示することができ
る。このように３つ以上の関節結合部を有した連結軸に
より伸縮・折曲げ部材を構成すれば、それぞれの関節結
合部での連結軸の折曲げ量を調節することで、支持部材
に連結した試料ホルダの傾斜動作、回転動作及び上下動
作が可能となり、試料ホルダに保持した試料の傾斜、回
転及び高さについての微調整を容易に行うことができ
る。

【００３０】また、上記伸縮・折曲げ部材については、
その一端に雄ねじ部が形成され、また、支持部材及び／
又は試料ホルダには上記雄ねじ部に螺合する雌ねじ部が
形成され、上記雌ねじ部に上記雄ねじ部を螺合して上記
伸縮・折曲げ部材を上記支持部材及び／又は試料ホルダ
に取り付けてもよい。このように取り付けられた伸縮・
折曲げ部材を回転させることにより、上記支持部材及び
／又は試料ホルダに対して伸縮・折曲げ部材の高さを容
易に調節することができ、この伸縮・折曲げ部材に連結
した試料ホルダの上下動作が可能となって、この試料ホ
ルダに保持した試料の高さについての微調整を容易に行
うことができる。

【００３１】本発明における試料ホルダ、支持部材及び
結合手段は、使用する機器の種類や観察等の内容に応じ
て、その材質を使い分けてもよく、ＳＥＭやＥＰＭＡ装
置等で使用する場合には、ステンレスや黄銅、アルミニ
ウム、カーボン等の導電性材料で形成するのがよい。

【００３２】本発明の試料保持装置を構成する支持部
材、試料ホルダ及び結合手段については、これらのもの
を一度組み付けた後には常にそのままの関係で使用して
もよいし、試料の種類又は使用する機器に応じて複数の
ものを用意し、これらを交換して使用できるようにして
もよい。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて、本発
明の好適な実施の形態を具体的に説明する。

【００３４】図１には、本発明の実施の一例にかかる試
料保持装置Ｓが示されている。この試料保持装置Ｓは、
表面を球状に仕上げて磁力が付与された半球状凸部１が
形成されていると共にその基端側が種々の機器本体側に
固定される支持部材２と、半球状凹部３が形成されて上
記半球状凸部１に付与された磁力に引き合う鉄製の試料
ホルダ４とから構成されており、これら半球状凸部１と
半球状凹部３とが互いに回動可能に嵌合することで球面
軸受５を形成している。また、この試料保持装置Ｓは、
図示外の機器本体側に対してボルト６により締結固定さ
れ、試料ホルダ４には試料７が載置されて導電性テープ
８により固定されている。

【００３５】この実施例にかかる試料保持装置Ｓでは、
試料ホルダ４は付与された磁力により支持部材２の半球
状凸部１と引き合い、また、この半球状凸部１に対して
半球状凹部３が回動可能に嵌合して球面軸受５を構成し
ている。したがって、この試料ホルダ４については、半
球状凸部１に対して任意の位置に無段階的に移動させる
ことができるため、試料ホルダ４の傾斜動作及び回転動
作が可能であると共に、所望の位置でその姿勢を保持す
ることができ、試料ホルダ４に保持した試料７の傾斜及
び回転について微調整を容易に行うことができる。

【００３６】図２には、本発明の実施にかかる他の一例
の試料保持装置Ｓが示されている。この試料保持装置Ｓ
は、先端に球状凹部９が設けられた突出軸１０を有し、
その基端側が種々の機器本体側に固定される支持部材２
と、先端に球状凸部１１が設けられた突出軸１２を有し
た試料ホルダ４とから構成されており、上記球状凹部９
と球状凸部１１とが回動可能に嵌合して球面軸受１３を
形成している。この試料保持装置Ｓは、図示外の機器本
体側に対してボルト６により締結固定されており、ま
た、試料ホルダ４には試料７が載置されて導電性テープ
８により固定されている。

【００３７】この実施例にかかる試料保持装置Ｓでは、
上記球状凹部９の凹部内径より球状凸部１１の凸部直径
の方が僅かに大きく形成されているため、球状凹部９に
嵌合する球状凸部１１には予圧が付与されている。この
試料ホルダ４は、上記球面軸受１３を中心にして任意の
位置に広い範囲で無段階的に移動させて試料ホルダ４の
傾斜動作及び回転動作が可能であり、また、予圧が付与
された球面軸受１３によって所望の位置でその姿勢を保
持することができる。そのため、この試料ホルダ４に保
持した試料７は、その傾斜及び回転について微調整を容
易に行うことができる。

【００３８】図３及び図４には、本発明の実施にかかる
他の一例の試料保持装置Ｓが示されている。この試料保
持装置Ｓは、一方に雄ねじ部１４が形成され、他方には
スプリング１５が取り付けられると共にこのスプリング
１５の先端に円錐台の形状をした回転子１６が取り付け
られた支持軸１７と、種々の機器本体側に固定される支
持部材２と、上記支持軸１７における回転子１６が僅か
な隙間を介して内包される包持孔１９を有した試料ホル
ダ４とから構成されている。ここで、上記支持部材２に
は、機器本体側とは反対側の面に略正三角形の頂点の位
置にあたる３箇所において、その厚さ方向に上記支持軸
１７の雄ねじ部１４が螺合する雌ねじ部１８が形成され
ており、この雌ねじ部１８に上記雄ねじ部１４を螺合し
て支持部材２に対して３本の支持軸１７が立設されてい
る。また、上記試料ホルダ４については、試料ホルダ形
成板４aと天板４bとから構成されており、この試料ホル
ダ形成板４aにはその上下の面において開口サイズが異
なる下面開口部２０及び上面開口部２１が形成されてい
る。そして、開口サイズが大きい上面開口部２１を有す
る面に対して上記天板４bを貼り合せることで試料ホル
ダ４を構成すると共に包持孔１９を形成する。このよう
にして形成した包持孔１９に円錐台状の回転子１６が内
包されることで、試料ホルダ４から回転子１６が脱落す
ることがなく、上記支持軸１７は試料ホルダ４を三点支
持により支持している。また、この試料保持装置Ｓは、
図示外の機器本体側に対して図示外のボルトにより締結
固定され、試料ホルダ４には試料７が載置されて導電性
テープ８により固定されている。

【００３９】この実施例にかかる試料保持装置Ｓでは、
支持部材２の雌ねじ部１８に螺合した支持軸１７を回転
させた場合に、この支持軸１７の回転子１６は僅かに大
きく形成した試料ホルダ４の包持孔１９内で回転可能な
ため、この支持軸１７は試料ホルダ４を支持した状態の
ままで自由にその高さを調節することができる。ここ
で、この支持軸１７の高さ調節に伴う試料ホルダ４の動
きについて図４を参照して説明する。尚、図４は、図３
に示した支持軸１７の２本の中心を通るＡ矢線に直交す
る断面である。図４に示したように、例えば、試料ホル
ダ４を支持する支持軸１７のうち１本を回転させること
でその高さを図中の矢線で示した方向に下げた場合、そ
の高さを下げた支持軸１７に取り付けられたスプリング
１５の弾性力によって、試料ホルダ４の一端が下げら
れ、上記支持軸１７の高さを調整する前の試料ホルダ４
の位置（図中破線で表示）と比べて試料ホルダ４を傾斜
させることができる。同様にしてその他の支持軸１７の
高さ調節との組み合せによれば、試料ホルダ４について
その傾斜動作や上下動作が自由に行え、この試料ホルダ
４に保持した試料７については、その傾斜及び高さにつ
いての微調整を容易に行うことができる。

【００４０】図５には、本発明の実施にかかる他の一例
の試料保持装置Ｓが示されている。この試料保持装置Ｓ
は、種々の機器本体側に固定される支持部材２と、試料
ホルダ４と、上記支持部材２と試料ホルダ４との間を連
結するフレキシブルチューブ２２とから構成されてい
る。この試料保持装置Ｓは、図示外の機器本体側に対し
てボルト６により締結固定され、また、試料ホルダ４に
は試料７が載置されて導電性テープ８により固定されて
いる。

【００４１】この実施例にかかる試料保持装置Ｓでは、
フレキシブルチューブ２２が伸縮及び折曲げ可能であ
り、また、このフレキシブルチューブ２２は一度伸ばし
たり、縮めたり、折曲げたりしても、元の形に容易に戻
すことができるため、このフレキシブルチューブ２２に
よって支持部材２に連結した試料ホルダ４は、任意の位
置に折曲げることができ、試料ホルダ４の傾斜動作及び
上下動作が可能となり、また、所望の位置でその姿勢を
保持することができる。そのため、試料ホルダ４に保持
した試料７は、その傾斜及び高さについての微調整を容
易に行うことができる。

【００４２】図６には、本発明の実施にかかる他の一例
の試料保持装置Ｓが示されている。この試料保持装置Ｓ
は、種々の機器本体側に固定される支持部材２と、試料
ホルダ４と、上記支持部材２と試料ホルダ４との間を連
結する連結軸２３とから構成されている。また、上記連
結軸２３（23a、23b、23c、23d）は、３個所において連
結ネジ２４によりねじ留めして構成された関節結合部２
５によって分割されている。また、この試料保持装置Ｓ
は、図示外の機器本体側に対してボルト６により締結固
定され、試料ホルダ４には試料７が載置されて導電性テ
ープ８により固定されている。

【００４３】この実施例にかかる試料保持装置Ｓでは、
上記連結軸２３を構成する各関節結合部２５における折
曲げ量を調節することで、この連結軸２３に連結した試
料ホルダ４を任意方向に傾斜させることができると共
に、試料ホルダ４の上下動作も可能となる。そのため、
試料ホルダ４に保持した試料７は、その傾斜及び高さに
ついての微調整を容易に行うことができる。

【００４４】図７には、本発明の実施にかかる他の一例
の試料保持装置Ｓが示されている。この試料保持装置Ｓ
における支持部材２は、中空部２６を有すると共にこの
中空部２６の内壁に雌ねじ部２７が形成された円筒体２
８と、横断面円形状に形成されてその外周壁に上記雌ね
じ部２７に螺合する雄ねじ部２９を有し、上記中空部２
６に螺合される円盤体３０から構成されている。また、
この支持部材２については、上記円筒体２８がボルト６
により図示外の機器本体側に取り付けられており、円盤
体３０には、上記図２に示した本発明における試料保持
装置Ｓと同様の球面軸受１３を介して試料ホルダ４が連
結されている。また、試料ホルダ４には試料７が載置さ
れ、導電性テープ８により固定されている。

【００４５】この実施例にかかる試料保持装置Ｓでは、
上記円筒体２８内に螺合された円盤体３０を回転させる
ことでこの円盤体３０の高さを調節することができるた
め、上記円盤体３０に連結された試料ホルダ４は上下動
作が可能となる。上記球面軸受１３を介して連合した試
料ホルダ４は、上述したように任意の位置に無段階的に
傾斜させることができるため、試料ホルダ４の傾斜動作
及び回転動作が可能であると共に、上記円盤体３０の上
下動作によって、試料ホルダ４の高さについても調節が
可能となる。そのため、試料ホルダ４に保持した試料７
は、その傾斜及び高さについての微調整を容易に行うこ
とができる。

【００４６】上記図１に示した本発明の試料保持装置Ｓ
を用いて、試料に任意の傾斜角度を付けてＳＥＭ観察を
行う場合の使用例について図８及び図９を参照して説明
する。

【００４７】図８の使用例は、ＳＥＭ用試料台３１の所
定の位置に試料保持装置Ｓの支持部材２を載せてボルト
６にて固定し、また、試料ホルダ４に試料７を導電性テ
ープ８により固定したものである。先ず、試料７の上方
にある対物レンズ３２に対して試料表面７aが水平にな
るように試料ホルダ４を位置決めして試料表面７ａのＳ
ＥＭ観察を行う。次に、半球状凸部１と半球状凹部３と
からなる球面軸受５を介して支持部材２に連結した試料
ホルダ４について、試料７を保持したままの状態で次の
観察に必要な試料７の傾斜角度が得られる位置まで移動
させる。これにより、図９に示したように、試料表面７
ａの所望の傾斜角度にて次のＳＥＭ観察を行うことがで
きる。さらに試料表面７ａを別な位置でＳＥＭ観察をす
る場合でも、上記と同様な調整手順により試料ホルダ４
の傾斜角度及び高さを変えて観察を行えばよく、導電性
テープ８で固定した試料７を剥がして、再度取り付ける
等の手間を必要とせずに任意の位置でＳＥＭ観察を効率
的に行うことができる。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、種々の機器に搭載さ
れ、傾斜、回転及び高さの調節により試料を所望の位置
で保持できる試料保持装置であって、また、各回の観察
等終了のたびに試料を試料台から取り外し、次回の観察
等に必要な傾斜や高さになるように試料を試料台に保持
し直す等の手間をかけることなく連続して所望の位置に
調節して保持することができ、しかも、既設の機器に簡
単に適用することができる安価な試料保持装置を提供す
ることにある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係る試料保持装置の正面説
明図である。

【図２】図２は、本発明に係る試料保持装置の正面説
明図である。

【図３】図３は、本発明に係る試料保持装置の斜視図
である。

【図４】図４は、図３における試料保持装置のIV−IV
断面図である。

【図５】図５は、本発明に係る試料保持装置の正面説
明図である。

【図６】図６は、本発明に係る試料保持装置の正面説
明図である。

【図７】図７は、本発明に係る試料保持装置の正面説
明図である。

【図８】図８は、本発明に係る試料保持装置を使用し
た使用例の正面説明図である。

【図９】図９は、図８の試料保持装置を使用した使用
例の正面説明図である。

【符号の説明】

Ｓ・・・試料保持装置、１・・・半球状凸部、２・・・支持部
材、３・・・半球状凹部、４・・・試料ホルダ、４a・・・試料ホ
ルダ形成板、４b・・・天板、５・・・球面軸受、６・・・ボル
ト、７・・・試料、７a・・・試料表面、８・・・導電性テープ、
９・・・球状凹部、１０・・・突出軸、１１・・・球状凸部、１
２・・・突出軸、１３・・・球面軸受、１４・・・雄ねじ部、１
５・・・スプリング、１６・・・回転子、１７・・・支持軸、１
８・・・雌ねじ部、１９・・・包持孔、２０・・・下面開口部、
２１・・・上面開口部、２２・・・フレキシブルチューブ、２
３（23a、23b、23c、23d）・・・連結軸、２４・・・連結ネ
ジ、２５・・・関節結合部、２６・・・中空部、２７・・・雌ね
じ部、２８・・・円筒体、２９・・・雄ねじ部、３０・・・円盤
体、３１・・・ＳＥＭ用試料台、３２・・・対物レンズ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機器本体側に取り付けられる支持部材
と、試料を保持する試料ホルダと、これら支持部材と試
料ホルダとの間を連結し、上記試料ホルダの傾斜動作、
回転動作及び上下動作のいずれか一以上の動作を可能に
すると共にその姿勢を保持することができ、かつ、この
試料ホルダを元の姿勢に復帰させることができる結合手
段とを備えた試料保持装置であって、上記結合手段が、
支持部材又は試料ホルダのいずれか一方に形成された球
状凸部と、他方に形成されて上記球状凸部との間が回動
可能に嵌合した球状凹部とからなる球面軸受であること
を特徴とする試料保持装置。
【請求項２】球面軸受は、その球状凸部と球状凹部と
の間に予圧が付与されていることを特徴とする請求項１
に記載の試料保持装置。
【請求項３】球面軸受は、その球状凸部及び球状凹部
のいずれか一方又は双方に互いに引き合う磁力が付与さ
れていることを特徴とする請求項１又は２に記載の試料
保持装置。
【請求項４】球面軸受は、その球状凸部及び／又は球
状凹部が支持部材及び／又は試料ホルダに設けられた突
出軸の先端に設けられていることを特徴とする請求項１
〜３に記載の試料保持装置。
【請求項５】突出軸にはその一端に雄ねじ部が形成さ
れており、支持部材及び／又は試料ホルダには上記雄ね
じ部に螺合する雌ねじ部が形成されており、上記雌ねじ
部に上記雄ねじ部を螺合して上記突出軸が上記支持部材
及び／又は試料ホルダに取り付けられていることを特徴
とする請求項４に記載の試料保持装置。
【請求項６】機器本体側に取り付けられる支持部材
と、試料を保持する試料ホルダと、これら支持部材と試
料ホルダとの間を連結し、上記試料ホルダの傾斜動作、
回転動作及び上下動作のいずれか一以上の動作を可能に
すると共にその姿勢を保持することができ、かつ、この
試料ホルダを元の姿勢に復帰させることができる結合手
段とを備えた試料保持装置であって、上記結合手段が、
上記支持部材にその高さ調節可能に立設されて上記試料
ホルダを支持する複数本の支持軸で構成されていること
を特徴とする試料保持装置。
【請求項７】支持軸の一方には雄ねじ部が形成されて
おり、支持部材の厚さ方向には上記雄ねじ部に螺合する
雌ねじ部が形成されており、この雌ねじ部に上記雄ねじ
部を螺合して支持部材に対して上記支持軸を立設させた
ことを特徴とする請求項６に記載の試料保持装置。
【請求項８】支持軸と試料ホルダとの間に弾性部材が
介装されていることを特徴とする請求項６又は７に記載
の試料保持装置。
【請求項９】支持部材に立設された支持軸が３本であ
り、試料ホルダを三点支持により支持することを特徴と
する請求項６〜８に記載の試料保持装置。
【請求項１０】機器本体側に取り付けられる支持部材
と、試料を保持する試料ホルダと、これら支持部材と試
料ホルダとの間を連結し、上記試料ホルダの傾斜動作、
回転動作及び上下動作のいずれか一以上の動作を可能に
すると共にその姿勢を保持することができ、かつ、この
試料ホルダを元の姿勢に復帰させることができる結合手
段とを備えた試料保持装置であって、上記結合手段が、
伸縮及び折曲げ可能な伸縮・折曲げ部材であることを特
徴とする試料保持装置。
【請求項１１】伸縮・折曲げ部材が、フレキシブルチ
ューブであることを特徴とする請求項１０に記載の試料
保持装置。
【請求項１２】伸縮・折曲げ部材が、３つ以上の関節
結合部を有する連結軸で構成されていることを特徴とす
る請求項１０に記載の試料保持装置。
【請求項１３】伸縮・折曲げ部材は、その一端又は両
端に雄ねじ部が形成されており、支持部材及び／又は試
料ホルダには上記雄ねじ部に螺合する雌ねじ部が形成さ
れており、上記雌ねじ部に上記雄ねじ部を螺合して伸縮
・折曲げ部材が支持部材及び／又は試料ホルダに取り付
けられていることを特徴とする請求項１０〜１２に記載
の試料保持装置。
【請求項１４】支持部材が、中空部を有すると共にこ
の中空部の内壁に雌ねじ部が形成されている円筒体と、
横断面円形状に形成されていると共にその外周壁に上記
雌ねじ部に螺合する雄ねじ部が形成されており、上記円
筒体の中空部内に螺合される円盤体とで構成されてお
り、上記円盤体と試料ホルダとが請求項１〜１３に記載
の結合手段によって連結されていることを特徴とする試
料保持装置。