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JP7734404B2 - stage - Google Patents
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JP7734404B2 - stage - Google Patents

stage

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JP7734404B2 JP2021163859A JP2021163859A JP7734404B2 JP 7734404 B2 JP7734404 B2 JP 7734404B2 JP 2021163859 A JP2021163859 A JP 2021163859A JP 2021163859 A JP2021163859 A JP 2021163859A JP 7734404 B2 JP7734404 B2 JP 7734404B2
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Description

本発明は、ステージに関し、特に、アタッチメントを取り付け可能なステージに関する。 The present invention relates to a stage, and in particular to a stage to which an attachment can be attached.

近年、透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)、走査透過型電子顕微鏡(STEM:Scanning Transmission Electron Microscope)等の電子顕微鏡における高分解能解析が進んでおり、例えば、ナノオーダーからピコオーダーへと高分解能解析が要望されてきている。昨今、電子顕微鏡内で試料を観察しながら冷却(や加熱、電場印加、磁場印加、回転)などを行う“その場観察”が注目を浴びている。特に、試料の電子線によるダメージを低減させるためには試料冷却は有効と考えられており、この観点からの試料冷却も試されている。例えば、冷却手段を有する装置として、走査型電子顕微鏡の試料室内に、水分が昇華された試料を設置する冷却ステージと、この冷却ステージ上に延びて、走査型電子顕微鏡の観察下にて、試料の必要成分を切り出すマニュピレータと、が設けられて成る走査型電子顕微鏡を用いた試料処理装置が知られている(特許文献1)。 In recent years, advances have been made in high-resolution analysis using electron microscopes such as transmission electron microscopes (TEM) and scanning transmission electron microscopes (STEM). For example, there is a demand for high-resolution analysis, from nanometer-order to picometer-order resolution. Recently, "in-situ observation," in which a sample is cooled (or heated, electric or magnetic field applied, or rotated) while being observed inside the electron microscope, has been attracting attention. Sample cooling is particularly considered effective in reducing damage to the sample caused by the electron beam, and sample cooling from this perspective is also being attempted. For example, a known example of a device with a cooling means is a sample processing device using a scanning electron microscope. This device is equipped with a cooling stage in the sample chamber of the scanning electron microscope on which a sample with sublimated water is placed, and a manipulator that extends above the cooling stage and extracts required components of the sample under observation by the scanning electron microscope (Patent Document 1).

特開昭62-85840号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-85840

このような冷却のニーズがある中で、上述の特許文献1を含め従来技術においては、既存の冷却ステージの試料固定方法は試料台座部の上面に試料を張り付ける方法のみで、試料下面から冷却をおこなうにとどまっている。そのため冷却ステージ上でFIB(Focused Ion Beam)加工を行うなど特殊な使い方をする場合、困難が伴っていた。例えば、冷却しながらFIB加工をする場合FIB用グリッドを保持するためのスタブを両面テープあるいは接着剤で固定する必要があるが、いずれの場合も、熱伝導率の低い材料であることが多く、また、固定のたびに隙間など熱接触にムラ(ばらつきが)ができるので、熱損失が生じ、熱伝導の観点から効率が良くないという問題点を有していた。さらに、両面テープでの固定の場合は、精密なFIB加工に対して固定が不十分で不安定であり、剥離の危険性があるなどの問題点を有する。また、接着剤を用いる場合は、強固な接着が可能であるが、通常の観察を行いたい場合に接着剤を除去する必要があり、除去に多大な労力を要する場合が多い。さらにまた、接着剤が試料台座部に残ることで以降の観察に影響が出るため、あまり好まれなかった。FIB用グリッドを保持する台座の固定に限らず、プリチルトさせた試料台を固定する場合などでも同様の困難が予想される。 Despite this need for cooling, existing techniques for fixing samples to cooling stages, including the aforementioned Patent Document 1, only involve attaching the sample to the top surface of the sample pedestal, limiting cooling to the sample from below. This poses challenges for specialized applications, such as FIB (Focused Ion Beam) processing on cooling stages. For example, when performing FIB processing while cooling, the stubs holding the FIB grid must be fixed with double-sided tape or adhesive. However, these methods often use materials with low thermal conductivity. Furthermore, gaps and other inconsistencies in thermal contact occur with each fixation, resulting in heat loss and inefficiency in terms of thermal conduction. Furthermore, double-sided tape fixation is unstable and insufficient for precise FIB processing, posing problems such as the risk of peeling. While adhesives provide strong adhesion, they require removal for normal observation, which often requires significant effort. Furthermore, residual adhesive on the sample pedestal can interfere with subsequent observations, making this method undesirable. Similar difficulties are expected not only when fixing the pedestal that holds the FIB grid, but also when fixing a pre-tilted sample stage.

そこで、本発明は、上記問題点を解決すべく、簡便にアタッチメントを取付け可能なステージを提供することにある。 The present invention aims to solve the above problems by providing a stage to which attachments can be easily attached.

上記目的を達成するために、本発明者は、ステージの機構について鋭意検討を行った結果、本発明を見出すに至った。 To achieve the above objective, the inventor conducted extensive research into the stage mechanism, and as a result, came up with the present invention.

すなわち、本発明のステージは、試料を搭載する試料台座と、前記試料を冷却する冷却部と、を有するステージであって、前記試料台座は、アタッチメントと、前記アタッチメントを取り付けるアタッチメント取付け用装置を備え、さらに、前記冷却部に近接して設置された熱電素子を有し、かつ、前記試料台座と、前記熱電素子とは、接触していることを特徴とする。
That is, the stage of the present invention is a stage having a sample pedestal for mounting a sample and a cooling section for cooling the sample, wherein the sample pedestal is provided with an attachment and an attachment mounting device for mounting the attachment , and further has a thermoelectric element installed in close proximity to the cooling section, and the sample pedestal and the thermoelectric element are in contact with each other .

また、本発明のステージの好ましい実施態様において、前記冷却部は、伸長可能な熱伝導部を有することを特徴とすることを特徴とする。 Furthermore, in a preferred embodiment of the stage of the present invention, the cooling section is characterized by having an extensible heat-conducting section.

また、本発明のステージの好ましい実施態様において、前記アタッチメント取付け用装置は、ネジ穴、又はクランプであることを特徴とする。 Furthermore, in a preferred embodiment of the stage of the present invention, the attachment mounting device is a screw hole or a clamp.

また、本発明のステージの好ましい実施態様において、アタッチメントは、FIB用グリッド保持アタッチメント、試料固定用アタッチメント、通電用アタッチメントから選択される少なくとも1種であることを特徴とする。 Furthermore, in a preferred embodiment of the stage of the present invention, the attachment is at least one selected from an FIB grid holding attachment, a sample fixing attachment, and an electrical current attachment.

また、本発明のステージの好ましい実施態様において、前記熱電素子は、ペルチェ効果、又はトムソン効果の少なくとも1種から選択される効果を利用した熱電素子であることを特徴とする。 Furthermore, in a preferred embodiment of the stage of the present invention, the thermoelectric element is a thermoelectric element that utilizes at least one of the Peltier effect and the Thomson effect.

また、本発明のステージの好ましい実施態様において、前記熱電素子の放熱側と、前記冷却部又は前記熱伝導部とが接触することを特徴とする。 Furthermore, in a preferred embodiment of the stage of the present invention, the heat dissipation side of the thermoelectric element is in contact with the cooling section or the heat conduction section.

また、本発明のステージの好ましい実施態様において、前記冷却部は、固体冷媒、液体冷媒、又は気体冷媒の少なくとも1種からなることを特徴とする。 Furthermore, in a preferred embodiment of the stage of the present invention, the cooling section is characterized by comprising at least one of a solid refrigerant, a liquid refrigerant, and a gas refrigerant.

また、本発明のステージの好ましい実施態様において、前記試料台座と、前記熱電素子とは、放熱部材を介して、接触していることを特徴とする。
In a preferred embodiment of the stage of the present invention, the sample pedestal and the thermoelectric element are in contact with each other via a heat dissipation member .

また、本発明のステージの好ましい実施態様において、前記アタッチメント取付け用装置は、熱伝導性を有する部材からなることを特徴とする。 Furthermore, in a preferred embodiment of the stage of the present invention, the attachment mounting device is made of a thermally conductive material.

本発明のステージによれば、アタッチメントを取付け可能であるという有利な効果を奏する。また、本発明のステージによれば、アタッチメントを取付けた場合でも、熱損失を抑制し得るという有利な効果を奏する。 The stage of the present invention has the advantageous effect of being able to mount an attachment. Furthermore, the stage of the present invention has the advantageous effect of being able to suppress heat loss even when an attachment is mounted.

図1は、本発明の一実施態様における、一例のステージの概念図を示す。図1(a)は、本発明の一実施態様におけるステージの上面図を、図1(b)は、ステージの側面図を、図1(c)はステージの斜視図を、それぞれ示す。Figure 1 shows a conceptual diagram of an example stage in one embodiment of the present invention, where Figure 1(a) shows a top view of the stage in one embodiment of the present invention, Figure 1(b) shows a side view of the stage, and Figure 1(c) shows a perspective view of the stage. 図2は、本発明に適用可能な熱電素子の一実施態様を示す。図2(a)は、ペルチェ素子の断面図を示し、図2(b)は、ペルチェ素子の原理の模式図を示す。Figure 2 shows an embodiment of a thermoelectric element applicable to the present invention, where Figure 2(a) shows a cross-sectional view of a Peltier element, and Figure 2(b) shows a schematic diagram of the principle of the Peltier element. 図3は、本発明の一実施態様における、アタッチメントとしてFIB用グリッドを設置した場合の一例を示すステージの概念図を示す。FIG. 3 is a conceptual diagram of a stage showing an example in which an FIB grid is installed as an attachment in one embodiment of the present invention. 図4は、本発明の一実施態様における、アタッチメントとして試料を上部からも固定する場合の一例を示すステージの概念図を示す。FIG. 4 is a conceptual diagram of a stage showing an example of a case in which a sample is fixed from above as an attachment in one embodiment of the present invention.

本発明のステージは、本発明のステージは、試料を搭載する試料台座と、冷却部と、を有するステージであって、前記試料台座は、アタッチメント取付け用装置を備えることを特徴とする。本発明において、試料を搭載する試料ステージとしては、電子顕微鏡内で観察する試料を搭載することが可能であれば、形状、構造等を含めて、特に限定されることはない。また、本発明において、冷却部としては、電子顕微鏡内で観察する試料を冷却することが可能であれば、形状、構造等を含めて、特に限定されることはない。また、本発明においては、前記試料台座は、アタッチメント取付け用装置を備える。すなわち、既存の冷却ステージの試料固定方法は試料台座部の上面に試料を両面テープや接着剤で張り付ける方法のみであり、固定が不安定であったが、本発明においては、前記試料台座は、アタッチメント取付け用装置を備えるため、簡便にアタッチメントを取付け及び取り外しが可能となり、種々のアタッチメントを交換可能となる。試料台座部分は冷却部又はペルチェ素子によって冷やされることができるが、冷却部以外の部分はより高温になっているため、冷却部周辺以外の部分(冷却の系外)にアタッチメントを接続固定する場合、冷却の系外から熱を受けてアタッチメントが温まってしまうことになる。この場合、アタッチメントが温まると試料にも熱が移動するので、せっかく冷やしている試料が温まり、冷却の効果が薄れる結果になる。本発明において、試料台座がアタッチメント取付け用装置を備えているので、アタッチメント取付け用装置を介してアタッチメントが冷却の系内に存在しており、ひいては、熱損失を最小にして試料を冷やすことが可能となる。 The stage of the present invention comprises a sample pedestal for mounting a sample and a cooling unit, and the sample pedestal is characterized by being equipped with an attachment mounting device. In the present invention, the sample stage for mounting a sample is not particularly limited, including its shape and structure, as long as it is capable of mounting a sample to be observed in an electron microscope. Furthermore, in the present invention, the cooling unit is not particularly limited, including its shape and structure, as long as it is capable of cooling a sample to be observed in an electron microscope. Furthermore, in the present invention, the sample pedestal is equipped with an attachment mounting device. In other words, the only method of fixing a sample to an existing cooling stage is to attach the sample to the top surface of the sample pedestal with double-sided tape or adhesive, which results in unstable fixation. However, in the present invention, the sample pedestal is equipped with an attachment mounting device, which allows for easy attachment and removal of attachments, making it possible to interchange various attachments. The sample pedestal can be cooled by a cooling unit or Peltier element, but areas other than the cooling unit are hotter. Therefore, if an attachment is connected and fixed to an area other than the cooling unit (outside the cooling system), the attachment will receive heat from outside the cooling system and warm up. In this case, when the attachment warms up, heat is transferred to the sample, warming the cooled sample and reducing the cooling effect. In the present invention, the sample pedestal is equipped with an attachment mounting device, so the attachment is present within the cooling system via the attachment mounting device, making it possible to cool the sample with minimal heat loss.

また、本発明のステージの好ましい実施態様において、強固に、かつ再現性良くアタッチメントを固定することができるという観点から、前記アタッチメント取り付け用装置は、ネジ穴、又はクランプであることを特徴とする。本発明においては、アタッチメント取り付け用装置、例えば、ネジ部等を備えているため、目的に応じてアタッチメントを付け替えることが容易となる。両面テープや接着剤は、アタッチメントを固定したら取り外し困難で、再利用を想定していない。また、付け替えるたびにアタッチメントと試料台座部との熱接触の具合が変わったり、アタッチメントの姿勢が制御困難であるのに対して、本発明においては、アタッチメント取り付け用装置を取り付けることによりアタッチメント等を再現性良く取り変えることができるので、様々なアプリケーションに柔軟に対応できる利点を有する。 In a preferred embodiment of the stage of the present invention, the attachment mounting device is a screw hole or a clamp, from the viewpoint of enabling attachments to be fixed firmly and with good reproducibility. In the present invention, the attachment mounting device, e.g., a screw portion, is provided, making it easy to change attachments depending on the purpose. Double-sided tape and adhesives are difficult to remove once the attachment is fixed, and are not intended for reuse. Furthermore, each time the attachment is replaced, the thermal contact between the attachment and the sample pedestal changes, and the attachment's posture is difficult to control. In contrast, in the present invention, the attachment mounting device allows attachments to be changed with good reproducibility, thereby offering the advantage of being able to flexibly accommodate a variety of applications.

また、アタッチメントは取付け可能であれば、特に限定されないが、本発明のステージの好ましい実施態様において、アタッチメントは、FIB用グリッド保持アタッチメント、試料固定用アタッチメント、通電用アタッチメントから選択される少なくとも1種であることを特徴とする。後述する図面に示される、FIB用グリッド保持アタッチメント、及び上面固定アタッチメントのほかには、クランプする向きを横向きにした状態で試料を観察すると、クランプされた部分から冷やしていくと、自由端になっている部分にかけて温度勾配を作ることができ、本発明においては、このような温度勾配を付与可能なアタッチメントも設置可能である。試料上面近傍に冷却部材を配すことでコンタミネーション防止用のコールドトラップ機能を有するアタッチメントなども考えられる。 Furthermore, the attachment is not particularly limited as long as it can be attached, but in a preferred embodiment of the stage of the present invention, the attachment is at least one selected from an FIB grid holder attachment, a sample fixing attachment, and an electrical current attachment. In addition to the FIB grid holder attachment and top surface fixing attachment shown in the drawings described below, when a sample is observed with the clamping orientation horizontal, a temperature gradient can be created by cooling the clamped portion toward the free end. In this invention, attachments that can impart such a temperature gradient can also be installed. Attachments that have a cold trap function to prevent contamination by placing a cooling member near the top surface of the sample are also conceivable.

ここで、コールドトラップ(Cold trap)という表現を使用する場合は、冷却して真空中の微量な浮遊物質(ガス:炭化水素など)をとらえる装置として理解することができる。すなわち、真空中にガスがあるとそれが電子線の照射とともに試料に打ちつけられて、試料の上に堆積していくことが予想される。本発明のように、上面近傍に冷却部材を配する場合、電子線照射等を遮らない範囲で試料近傍を冷却された金属部材(冷却部材)で囲み、局所的に真空度の高い領域を作り出す機構を実現することが可能となる。これによって、出てきたガスを集めるために冷却して凝縮する仕組みを構築することができ、ひいては、電子顕微鏡内で真空中に存在するガスが試料につかないようにすることが可能となる。 When the term "cold trap" is used here, it can be understood as a device that cools and captures trace amounts of suspended matter (gases, such as hydrocarbons) in a vacuum. In other words, if there is gas in the vacuum, it is expected that it will be bombarded by the sample along with the electron beam and accumulate on the sample. When a cooling element is placed near the top surface, as in the present invention, a mechanism can be realized that surrounds the vicinity of the sample with a cooled metal element (cooling element) within a range that does not block the electron beam irradiation, creating a localized region with a high degree of vacuum. This allows for the creation of a mechanism that cools and condenses the gas that escapes in order to collect it, and ultimately prevents the gas present in the vacuum inside the electron microscope from coming into contact with the sample.

さらに、冷却だけでなく同時に試料に通電するといったアプリケーションを考えた時に、電極や試料固定の押さえなどをネジ部などのアタッチメント取付け装置を使用して(経由して)固定することで、もしくはアタッチメント取付け装置で固定された拡張した台の上で試料を固定・通電することで、外部の温度の影響を低減させることができる。本発明においては、このようなアタッチメントも取り付け可能である。 Furthermore, when considering applications that require not only cooling but also passing a current through the sample, the effects of external temperatures can be reduced by fixing the electrodes and sample clamps using (via) an attachment mounting device such as a screw section, or by fixing and passing a current through the sample on an extended table fixed by the attachment mounting device. Such attachments can also be installed in the present invention.

また、本発明のステージの好ましい実施態様において、前記アタッチメント取付け用装置は、熱伝導性を有する部材からなることを特徴とする。高い熱伝導性を有する部材としては、例えば、銅および銅合金、アルミニウムおよびアルミニウム合金、銀、金などを挙げることができる。本発明においては、例えば、走査型電子顕微鏡(SEM)内で試料を冷却するステージの試料台座部分にアタッチメント取付け用装置、例えば、ネジ穴等が一体に配されており、目的に応じた形状、形態のアタッチメントを取り付けることを可能にする。それによって、アタッチメントも冷却の系に取り込まれるため外部からの熱の影響を少なく様々な冷却様式を実現することができる。 In a preferred embodiment of the stage of the present invention, the attachment mounting device is made of a thermally conductive material. Examples of materials with high thermal conductivity include copper and copper alloys, aluminum and aluminum alloys, silver, and gold. In the present invention, for example, an attachment mounting device, such as a screw hole, is integrally formed on the sample base of a stage that cools a sample inside a scanning electron microscope (SEM), making it possible to mount attachments of various shapes and configurations according to the purpose. This allows the attachment to be incorporated into the cooling system, minimizing the impact of external heat and enabling a variety of cooling methods.

また、本発明のステージの好ましい実施態様において、前記冷却部は、固体冷媒、液体冷媒、又は気体冷媒の少なくとも1種からなることを特徴とする。冷却部において、冷媒は用途により、適宜設定することができ、特に限定されない。好ましい媒体としては、汎用性という観点から、液体を挙げることができる。液体(水など)であれば温度の調整を汎用装置(冷却チラー)を用いてできる一方、流体であるため振動源になり得る。液体として、液体窒素や液体ヘリウムを使用することも可能である。 In a preferred embodiment of the stage of the present invention, the cooling section is characterized by comprising at least one of a solid refrigerant, a liquid refrigerant, and a gas refrigerant. The refrigerant used in the cooling section can be selected appropriately depending on the application and is not particularly limited. From the perspective of versatility, a preferred medium is a liquid. While a liquid (such as water) can be used to adjust the temperature using a general-purpose device (a cooling chiller), being a fluid can be a source of vibration. Liquid nitrogen or liquid helium can also be used as the liquid.

また、本発明において、水冷に比べて水流や脈流による振動の影響を限りなくゼロにすることが可能であるという観点から、前記冷却部は、固体冷媒としてもよい。すなわち、本発明において、ペルチェ素子等の放熱面をドライアイスなどの固体の冷媒により冷やすことが可能である。これによって、水冷に比べて水流や脈流による振動の影響を限りなくゼロにすることが可能である。また、固体の場合には、冷却部の温度の調整が困難な点については、後述するような熱電素子を使用してコントロールすることが可能である。 Furthermore, in the present invention, the cooling unit may be a solid refrigerant, as this can reduce the impact of vibrations caused by water flow or pulsating flow to nearly zero compared to water cooling. That is, in the present invention, the heat dissipation surface of a Peltier element or the like can be cooled with a solid refrigerant such as dry ice. This makes it possible to reduce the impact of vibrations caused by water flow or pulsating flow to nearly zero compared to water cooling. Furthermore, in the case of a solid, it is difficult to adjust the temperature of the cooling unit, but this can be controlled using a thermoelectric element, as described below.

一方で、冷却ガスを微小流量にて流す場合も、振動の影響が少ないため、本発明において、これらも利用可能である。冷却ガスは、例えば、液体窒素をガス化して取り出したものなどを挙げることができる。これにより、試料を良好に冷やすことが可能である。本発明において、冷却ガスは液体窒素に限定されない。弱くガスを放熱面に通すだけであれば振動の影響はほぼなく実用できると考えられる。したがって、本発明においては、上述のように、実際に冷却部として、固体冷媒を使う場合であっても、放熱面に押し当てるのではなく、隙間を空けて冷気を当てれば足り、また、同様に、液体窒素ガスを使う場合には、冷却ガスを放熱面に通して振動の影響を受けることなしに、観察可能となる。冷却部の温度の調整が困難な点については、後述するような熱電素子を使用してコントロールすることが可能である。 On the other hand, flowing cooling gas at a minute flow rate is also less affected by vibration, and can therefore be used in the present invention. Examples of cooling gases include gasified liquid nitrogen. This allows for effective cooling of the sample. In the present invention, the cooling gas is not limited to liquid nitrogen. It is believed that simply passing weak gas through a heat dissipation surface is practically unaffected by vibration. Therefore, as described above, even when a solid refrigerant is actually used as the cooling unit, it is sufficient to pass cold air through a gap rather than pressing it against the heat dissipation surface. Similarly, when liquid nitrogen gas is used, passing the cooling gas through the heat dissipation surface allows for observation without being affected by vibration. The difficulty of adjusting the temperature of the cooling unit can be addressed by using a thermoelectric element, as described below.

また、本発明のステージの好ましい実施態様において、前記冷却部は、伸長可能な熱伝導部を有することを特徴とすることを特徴とする。すなわち、冷却面から横方向に延長して、伸長可能な熱伝導部を設けて、当該熱伝導部上に試料を設置することにより、冷却することができる。後述する図においては、省スペース化のためにステージの上に積み上げるような構造にしているが、ステージと離れた場所に別途試料を当該熱伝導部上に固定しておき、そこまで熱伝導路を伸ばすことも可能である。後述する熱電素子を使用する態様の場合には、伸長可能な熱伝導部の上に熱電素子を設置することが可能である。なお、伸長可能な熱伝導部は、例えば、アーム状、クランプ状、等形状は問わない。すなわち、本発明において、伸長可能な熱伝導部は、熱伝導性を有する部材からなることができ、熱伝導部としては、冷却部と、試料ステージとを接触して、冷却部からの冷熱源を試料ステージに伝搬することが可能であれば、形状、構造等を含めて、特に限定されない。 In a preferred embodiment of the stage of the present invention, the cooling unit includes an extendable heat-conducting portion. That is, a sample can be cooled by providing an extendable heat-conducting portion extending laterally from the cooling surface and placing the sample on the heat-conducting portion. In the figures described below, the sample is stacked on the stage to save space, but it is also possible to fix a sample separately on the heat-conducting portion at a location separate from the stage and extend the heat-conducting path to that location. In the embodiment using a thermoelectric element described below, the thermoelectric element can be placed on the extendable heat-conducting portion. The extendable heat-conducting portion may have any shape, such as an arm or clamp. That is, in the present invention, the extendable heat-conducting portion can be made of a thermally conductive material, and the heat-conducting portion is not particularly limited, including its shape and structure, as long as it can contact the cooling unit and the sample stage and transmit the cold source from the cooling unit to the sample stage.

また、本発明のステージの好ましい実施態様において、さらに、前記冷却部に近接して設置された熱電素子を有することを特徴とする。上述のように、伸長可能な熱伝導部を設ける態様においては、前記熱伝導部の上に熱電素子を設置することが可能である。本発明において、熱電素子の配置位置についても、冷却部に近接して設置されていれば、特に限定されない。熱電素子によって、効率的に、試料に要求される温度を設定する、すなわち、温度制御することが可能となる。なお、熱電素子を用いた態様においては、冷却・加熱のレスポンスが良く熱ドリフトの影響を極力抑えることができ、また、冷却・加熱のレスポンスが良くなるために、精密な温度コントロールを可能である。なお、熱電素子を用いた様態においては、通電方向を反転するだけで冷却・加熱を一つの素子で実現することができ、同時に冷却と昇温のレスポンスが早いので所定の温度に変更することが容易である。また、入力する電力の出力調整により精密な温度コントロールが可能なので、精密な温度コントロールが可能であり、熱ドリフトの影響を極力抑えることができる。 In a preferred embodiment of the stage of the present invention, the stage further comprises a thermoelectric element installed adjacent to the cooling unit. As described above, in an embodiment in which an extensible heat conduction unit is provided, the thermoelectric element can be installed on the heat conduction unit. In the present invention, the placement position of the thermoelectric element is not particularly limited as long as it is installed adjacent to the cooling unit. The thermoelectric element makes it possible to efficiently set the required temperature for the sample, i.e., to control the temperature. In an embodiment using a thermoelectric element, the cooling and heating response is good, minimizing the effects of thermal drift. Furthermore, the good cooling and heating response allows for precise temperature control. In an embodiment using a thermoelectric element, cooling and heating can be achieved with a single element by simply reversing the direction of current flow. At the same time, the fast cooling and heating response makes it easy to change to a desired temperature. Furthermore, precise temperature control is possible by adjusting the input power output, allowing for precise temperature control and minimizing the effects of thermal drift.

また、本発明のステージの好ましい実施態様において、前記熱電素子の放熱側と、前記冷却部又は前記熱伝導部とが接触することを特徴とする。すなわち、本発明においては、熱電素子の配置位置について、冷却部又は熱伝導部に近接して設置されていればよく、例えば、固体の冷媒等の冷却部又は熱伝導部を放熱側(放熱面側)に押し付けるような構造でも良いし、隙間を空けて冷気を当てるような構造でも良い。冷気を当てる場合は、自然対流でもファンなどを用いた強制対流でもよいが、強制対流が振動を発生する場合は、強制対流の程度にもよるが、自然対流が望ましい。自然対流の場合でも、固体の冷媒が十分に低い温度を有しているので、放熱面側と固体冷媒等の冷却部の冷気の間に大きな温度勾配があるので、十分な熱の移動が発生し放熱面を適切に冷却できるものと考えられる。なお、自然対流よりも強制対流で、空冷よりも水冷による放熱の処理が有効である。 In a preferred embodiment of the stage of the present invention, the heat dissipation side of the thermoelectric element is in contact with the cooling unit or the heat conduction unit. In other words, in this invention, the thermoelectric element may be positioned adjacent to the cooling unit or the heat conduction unit. For example, the cooling unit or the heat conduction unit, such as a solid refrigerant, may be pressed against the heat dissipation side (heat dissipation surface side), or a gap may be provided to allow cold air to be applied. When applying cold air, either natural convection or forced convection using a fan or the like may be used. However, if forced convection generates vibrations, natural convection is preferable, depending on the level of forced convection. Even in the case of natural convection, the solid refrigerant has a sufficiently low temperature, creating a large temperature gradient between the heat dissipation surface side and the cold air from the cooling unit, such as a solid refrigerant. This creates sufficient heat transfer and is believed to allow the heat dissipation surface to be adequately cooled. Note that forced convection is more effective than natural convection, and water cooling is more effective than air cooling for heat dissipation.

また、本発明のステージの好ましい実施態様において、前記熱電素子は、ペルチェ効果、又はトムソン効果の少なくとも1種から選択される効果を利用した熱電素子であることを特徴とする。ペルティエ効果(ペルチェ効果ともいう)は、電気エネルギーを熱エネルギーに変換する効果であり、2種類の異種金属(または半導体)の両端を接続し電流を流すと、両端に温度差が生じる現象である。特にペルティエ素子と呼ばれ、精密機器やワインセラーなどの冷却に利用されているものである。また、トムソン効果は、温度勾配を持たせた一様金属(または異種金属)に電流を流したときに発生する、ジュール熱以外の熱の発生(電流を反転させると熱の吸収)する効果のことを言う。いずれも、熱を発生させたり、熱を吸収したりすることができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the thermoelectric element is a thermoelectric element that utilizes at least one of the Peltier effect and the Thomson effect. The Peltier effect (also called the Peltier effect) is the effect of converting electrical energy into thermal energy, and is a phenomenon in which a temperature difference occurs between the two ends of two dissimilar metals (or semiconductors) when the two ends are connected and an electric current is passed through them. This is particularly called a Peltier element and is used to cool precision instruments, wine cellars, and the like. The Thomson effect is the effect of generating heat other than Joule heat (heat is absorbed when the current is reversed) that occurs when an electric current is passed through a uniform metal (or dissimilar metals) with a temperature gradient. Both are capable of generating and absorbing heat.

なお、熱電素子と、冷却部等との間には、熱電素子の効率的な排熱という観点から、放熱部材を設置してもよい。 In addition, a heat dissipation member may be installed between the thermoelectric element and the cooling unit, etc., to efficiently dissipate heat from the thermoelectric element.

また、本発明のステージの好ましい実施態様において、前記熱電素子は、冷却・加熱のレスポンスが良く熱ドリフトの影響を極力抑えるという観点から、ペルティエ素子であることを特徴とする。ペルティエ素子は、ペルチェ素子(サーモ・モジュール)とも呼ばれており、これは、ペルチェ効果を利用した素子の総称である。現在主流で最も性能が良いとされている構造は“π形”と呼ばれるもので、図2のような構造を持っている。P型半導体とN型半導体を用いたPN接合部に電流を流すことで、P-N間で放熱、N-P間で吸熱を起こすことができる。 In a preferred embodiment of the stage of the present invention, the thermoelectric element is a Peltier element, which provides good cooling and heating response and minimizes the effects of thermal drift. Peltier elements are also called Peltier elements (thermo-modules), which is a general term for elements that utilize the Peltier effect. The currently mainstream structure that is considered to have the best performance is called the "π-type," which has a structure like that shown in Figure 2. By passing a current through a PN junction using a P-type semiconductor and an N-type semiconductor, heat can be dissipated between the P-N and absorbed between the N-P.

原理は、以下の通りである。図2は、本発明に適用可能な熱電素子の一実施態様を示す。図2(a)は、ペルチェ素子の断面図を示し、図2(b)は、ペルチェ素子の原理の模式図を示す。図2(a)において、21はホットサイドの金属(主にCu)、22はセラミックス基板(主にアルミナ)、23は放熱面、24はN型半導体、25はP型半導体、26は電線、27は電源、28は吸熱、29はN型半導体の伝導帯、30は放熱、31はプラス側、32は吸熱側、33は価電子帯、34は放熱側、35はマイナス側、36はコールドサイドの金属(主にCu)、37はコールドサイドの金属(主にCu)、38は電子、39は正孔、40はP型半導体の伝導帯をそれぞれ示す。 The principle is as follows. Figure 2 shows one embodiment of a thermoelectric element applicable to the present invention. Figure 2(a) shows a cross-sectional view of a Peltier element, and Figure 2(b) shows a schematic diagram of the Peltier element's principle. In Figure 2(a), 21 indicates the hot-side metal (mainly Cu), 22 indicates the ceramic substrate (mainly alumina), 23 indicates the heat dissipation surface, 24 indicates the N-type semiconductor, 25 indicates the P-type semiconductor, 26 indicates the electric wire, 27 indicates the power source, 28 indicates the heat absorption, 29 indicates the conduction band of the N-type semiconductor, 30 indicates the heat dissipation, 31 indicates the positive side, 32 indicates the heat absorption side, 33 indicates the valence band, 34 indicates the heat dissipation side, 35 indicates the negative side, 36 indicates the cold-side metal (mainly Cu), 37 indicates the cold-side metal (mainly Cu), 38 indicates electrons, 39 indicates holes, and 40 indicates the conduction band of the P-type semiconductor.

図2(a)において、N型半導体24側の金属36にマイナス極が接続されている。したがって、電圧によって電子はこの金属36の伝導帯からN型半導体24の伝導帯29に押し上げられる。この時、金属36の伝導帯とN型半導体24の伝導帯29にエネルギーギャップがあるため、電子は金属36から熱エネルギーを奪いその結果この金属36を冷却する。引き続いて電子は流れ、N型半導体24の伝導帯29から金属21の伝導帯に落ちる。両バンドのエネルギーギャップによって電子は熱エネルギーを放出する。このようにしてホットサイドの金属21を加熱する。さらに流れてきた電子は金属21の伝導帯から、P型半導体25の中を流れてきた正孔39に落ち込み熱エネルギーを放出し、ホットサイドの金属21を加熱する。P型半導体25の中では電圧によって正孔39が生産されコールドサイド37からホットサイド21に流れる。その時に生じた電子が電圧によってコールドサイドの金属の伝導帯に押し上げられ、それらのエネルギーギャップに応じた熱エネルギーを奪いコールドサイドの金属37を冷却する。このように電流が流れることによってペルチェモジュールのコールドサイドからホットサイドに熱が運ばれることになる。電流によって運ばれる熱エネルギーの他に熱伝導によって運ばれる熱エネルギーがあるが、熱伝導によって運ばれる熱エネルギーは流れの方向が逆のため少なくするほどペルチェモジュールの性能が良くなる。つまりホットサイドの熱エネルギーをヒートシンク等でできるだけ早く取ってやることがペルチェモジュールに良い性能を発揮させることになる。簡単に言えば、電子が熱を運ぶ(奪う)ということになる。 In Figure 2(a), the negative pole is connected to metal 36 on the N-type semiconductor 24 side. Therefore, voltage pushes electrons from the conduction band of metal 36 up into the conduction band 29 of N-type semiconductor 24. At this time, because there is an energy gap between the conduction band of metal 36 and the conduction band 29 of N-type semiconductor 24, the electrons absorb thermal energy from metal 36, thereby cooling it. The electrons then flow and fall from the conduction band 29 of N-type semiconductor 24 into the conduction band of metal 21. The energy gap between the two bands causes the electrons to release thermal energy. In this way, metal 21 on the hot side is heated. Furthermore, the flowing electrons fall from the conduction band of metal 21 into holes 39 flowing through the P-type semiconductor 25, releasing thermal energy and heating metal 21 on the hot side. In the P-type semiconductor 25, voltage generates holes 39, which flow from the cold side 37 to the hot side 21. The electrons generated at that time are pushed up into the conduction band of the cold-side metal by the voltage, absorbing thermal energy according to the energy gap and cooling the cold-side metal 37. In this way, heat is carried from the cold side to the hot side of the Peltier module as a result of the current flow. In addition to the thermal energy carried by the current, there is also thermal energy carried by thermal conduction, but because the thermal energy carried by thermal conduction flows in the opposite direction, the less of it there is, the better the performance of the Peltier module. In other words, removing the thermal energy from the hot side as quickly as possible using a heat sink or similar will allow the Peltier module to perform well. Simply put, electrons carry (remove) heat.

半導体の材料としては、特に限定されず、いずれも適用することが可能であるが、Bi-Te系半導体が最も性能が良いとされ主流となっている。 There are no particular restrictions on the semiconductor material, and any can be used, but Bi-Te semiconductors are considered to have the best performance and are the mainstream.

ペルチェの性能について、一般的に、ペルチェの性能は放熱側の温度を一定にしたときの温度Thに対して、どれだけの温度差ΔTをつけることができるかで考えることができる。例えば、Th=75, 50, 25 (℃)に対して、ΔT= 93, 85, 75のようになっている。単純に放熱面を、例えば液体窒素温度(-196℃)で冷却し続ければ、吸熱面では、マイナス二百数十度を超えると考えられるが、実際には、材料の特性上液体窒素付近ではΔT=10℃と想定される。低温にすればするほど、電子を励起するための熱がなくなっていくので、ペルチェ冷却能力が低下することと、低温であればあるほど、半導体部分の電気抵抗が大きくなってくるので電流で自己発熱する結果、全体としての冷却能力が低下するからであると考えられる。 Generally, Peltier device performance can be measured by the temperature difference ΔT that can be achieved relative to the temperature Th when the temperature on the heat-dissipating side is constant. For example, for Th = 75, 50, or 25°C, ΔT = 93, 85, or 75. If the heat-dissipating surface were simply cooled to, say, liquid nitrogen temperature (-196°C), the heat-absorbing surface would likely exceed minus 200°C. However, due to the characteristics of the material, in reality, ΔT is estimated to be 10°C at temperatures near liquid nitrogen. The lower the temperature, the less heat there is to excite electrons, reducing the Peltier cooling capacity. Additionally, the lower the temperature, the greater the electrical resistance of the semiconductor, causing it to self-heat due to current, resulting in a reduction in overall cooling capacity.

また、本発明の好ましい実施態様において、熱電素子の放熱側を冷却することにより、より低い温度まで設定することが可能であるという観点から、前記熱電素子の放熱側と、前記冷却部又は前記熱伝導部とが接触することを特徴とする。下記の実施例においては、冷却する場合を主として記載しているが、本発明においては、熱電素子により、加熱することも可能である。加熱中は熱電素子の下面が冷えるので冷却部を温めて使用する(下面より高い温度で処理する)必要がある。この場合には、冷却部ではなく、加熱部として作用することができる。 In addition, in a preferred embodiment of the present invention, the heat dissipation side of the thermoelectric element is in contact with the cooling section or the heat conduction section, from the viewpoint that it is possible to set a lower temperature by cooling the heat dissipation side of the thermoelectric element. The following examples mainly describe the case of cooling, but in the present invention, heating is also possible using the thermoelectric element. Since the bottom surface of the thermoelectric element cools during heating, it is necessary to heat the cooling section (process at a higher temperature than the bottom surface). In this case, it can function as a heating section rather than a cooling section.

加熱の場合は、冷却の場合と比較して、現象としては単純に逆転することになるが、ペルチェ素子など熱電素子の形状(多段式かどうか)によっても実用性は変わってくる。基本的に限りなく低い温度を目指す場合、多段式の熱電素子、例えばペルチェ素子を用いることができる。この場合、吸熱面(上段)の面積が小さく放熱面に向かって大きくなるピラミッドのような構造とすることができる。このような構造とするのは、基本的に面積が大きい方が吸熱量は大きいので、面積の小さな上段で吸収した熱をより大きな面積の下段の素子で排熱するためである。電流の極性を反転して加熱を目的で使用する場合は、単純ではなく、面積の小さな上段に面積の大きな下段からの熱が一気に流れ込んでくる傾向にある。上段がその熱を受け止めきれない場合は、中段に熱が溜まり、上段よりも温度が高くなる傾向になる。そのため多くのペルチェ素子では加熱側で使うとしても+100℃前後(接合部の半田が劣化しない温度)となると考えられる。ペルチェ素子は電子の移動によって吸熱面と放熱面を作り、ペルチェ素子に通電する電流量を制御することで、室温付近からマイナス領域の温度を精密に制御することが原理的には可能である。これらの効果によって、安定して高分解能観察が可能となる。 While the phenomenon is simply reversed when it comes to heating compared to cooling, the practicality of Peltier elements and other thermoelectric devices (whether multi-stage or not) also influences their practicality. Basically, when aiming for the lowest possible temperatures, multi-stage thermoelectric devices, such as Peltier elements, can be used. In this case, a pyramid-like structure can be used, with the heat-absorbing surface (top layer) being smaller and the heat-dissipating surface becoming larger. This structure is used because, since the larger the surface area, the greater the heat absorption capacity, the heat absorbed by the smaller upper layer can be dissipated by the larger lower layer. When using a device for heating by reversing the polarity of the current, it is not as simple as this. Heat from the larger lower layer tends to flow into the smaller upper layer all at once. If the upper layer cannot absorb the heat, heat accumulates in the middle layer, which tends to be higher than the upper layer. For this reason, it is thought that most Peltier elements, even when used for heating, will reach around +100°C (a temperature at which the solder at the joint does not deteriorate). Peltier elements create heat absorption and heat dissipation surfaces through the movement of electrons, and by controlling the amount of current passed through the Peltier element, it is, in principle, possible to precisely control the temperature from near room temperature to the negative range. These effects enable stable, high-resolution observations.

また、本発明のステージの好ましい実施態様において、試料台座部以降の冷却という観点から、前記試料台座と、前記熱電素子とは、接触していることを特徴とする。 Furthermore, in a preferred embodiment of the stage of the present invention, the sample pedestal and the thermoelectric element are in contact with each other, from the perspective of cooling the area below the sample pedestal.

以下、図を参照しながら、本発明の一実施態様のステージについて説明するが、本発明はこれらの限定されることを意図するものではない。 The following describes the stages of one embodiment of the present invention with reference to the drawings, but the present invention is not intended to be limited to these.

図1は、本発明の一実施態様における、一例のステージの概念図を示す。図1(a)は、本発明の一実施態様におけるステージの上面図を、図1(b)は、ステージの側面図を、図1(c)はステージの斜視図を、それぞれ示す。図1中、1は試料台座、2はアタッチメント取付け用装置、3は熱電素子(熱電素子を必要とする場合)、4は放熱部材、5は冷却部を、それぞれ示す。 Figure 1 shows a conceptual diagram of an example stage in one embodiment of the present invention. Figure 1(a) shows a top view of the stage in one embodiment of the present invention, Figure 1(b) shows a side view of the stage, and Figure 1(c) shows a perspective view of the stage. In Figure 1, 1 shows the sample base, 2 shows the attachment mounting device, 3 shows the thermoelectric element (if a thermoelectric element is required), 4 shows the heat dissipation member, and 5 shows the cooling unit.

図を参照しながら、本発明の一実施態様におけるステージについて、各部材の役割、各部材同士のつながり等を説明すると以下の通りである。まず、ステージ本体があり、図1においては、冷却部5を有する態様であるが、上述の加熱の場合には、加熱中は熱電素子の下面が冷えるので冷却部を温めて使用する(下面より高い温度で処理する)必要がある。この場合には、冷却部ではなく、加熱部として作用させることができる。また、この例においては、熱電素子3も用いているが、熱電素子3を用いない態様においては、熱電素子3を省略することができる。この例においては、熱電素子3を用いる態様であるので、図に示すように、必要に応じて、放熱部材4を設けても良い。また、この例においては、アタッチメント取付け用装置2は、具体的にネジ穴となっているが、上述のようにクランプ等であってもよく、アタッチメントを取付け、取り外し等が可能であれば、特に限定されない。アタッチメント取付け用装置2は、好ましくは、熱伝導性の材料からなる。これによって、より熱損失を回避することが可能である。 With reference to the figures, the role of each component and the connections between them for a stage in one embodiment of the present invention will be explained below. First, there is the stage body. In Figure 1, the stage has a cooling unit 5. However, in the case of the heating described above, the underside of the thermoelectric element cools during heating, so the cooling unit must be heated (processed at a higher temperature than the underside). In this case, it can function as a heating unit rather than a cooling unit. Also, in this example, a thermoelectric element 3 is also used, but in embodiments that do not use the thermoelectric element 3, the thermoelectric element 3 can be omitted. Since this example uses a thermoelectric element 3, a heat dissipation member 4 may be provided as needed, as shown in the figure. Also, in this example, the attachment mounting device 2 is specifically a screw hole, but as mentioned above, it may also be a clamp or the like. There is no particular limitation as long as it allows for attachment and removal. The attachment mounting device 2 is preferably made of a thermally conductive material. This further reduces heat loss.

なお、ペルチェ素子と試料台座部は熱接触さえしていれば真上でも横方向にオフセットを付けて延長してもよい。また、クランプは図では、垂直に立てているが試料を水平になるようにクランプしてもよい。アタッチメントの取り付け穴が試料台座部分と一体になっていることが重要な特徴の一例とすることができ、取り付け穴は一体加工でもよいし、ネジ穴部分だけ別途製作しておき後から圧入や接着する方法でもよい。 As long as the Peltier element and sample base are in thermal contact, they can be directly above each other or offset to the side and extended. Also, while the clamp is shown standing vertically in the illustration, it can also clamp the sample horizontally. One important feature is that the attachment mounting holes are integrated with the sample base; the mounting holes can be machined as a single piece, or the screw holes can be manufactured separately and then press-fit or glued in later.

また、図3は、本発明の一実施態様における、アタッチメントとしてFIB用グリッドを設置した場合の一例を示すステージの概念図を示す。図3中、50はFIBグリッド保持台座、51は銅ネジ、52はFIB用グリッド保持アタッチメントを、それぞれ示す。この例においては、熱伝導性を有する材料として、銅ネジ51を介して、FIB用グリッド保持アタッチメント52を取付け及び取り外し可能な態様としているが、取付け及び取り外し可能であれば、特に限定されない。この実施例は、FIB用の試料保持台座を冷却アタッチメントとして試料台座に固定した例である。割の中心にFIB用メッシュが垂直に立つように挟んで使用することができる。こうすることで、冷却の効果によって電子線やイオンビームによる損傷を軽減できる。また、実施例はFIB用の試料保持台座であるが、(台座部分をもう少し大きく作れば)通常の試料をクランプして観察することもできる。このとき試料を水平にクランプできるような構造にしてもよい。 Figure 3 is a conceptual diagram of an example stage in which an FIB grid is installed as an attachment in one embodiment of the present invention. In Figure 3, 50 denotes an FIB grid holder, 51 denotes a copper screw, and 52 denotes an FIB grid holder attachment. In this example, the FIB grid holder attachment 52 is attached and detached via copper screw 51, which is a thermally conductive material. However, there are no particular limitations as long as it is attachable and detachable. This example shows an example in which a FIB sample holder is fixed to a sample holder as a cooling attachment. The FIB mesh can be clamped vertically in the center of the gap. This reduces damage caused by electron beams and ion beams due to the cooling effect. While this example shows a FIB sample holder, it is also possible to clamp and observe a regular sample (if the base portion is made a little larger). The structure may also be designed to clamp the sample horizontally.

図4は、本発明の一実施態様における、アタッチメントとして試料を上部からも固定する場合の一例を示すステージの概念図を示す。図4中、60は観察試料、61は試料固定用アタッチメント(上面固定用)を、それぞれ示す。アタッチメントとして試料を上部からも固定するとともに、当該アタッチメント等を熱伝導性を有する部材で構成すれば、上面からも試料を冷却することが可能である。 Figure 4 shows a conceptual diagram of a stage in one embodiment of the present invention, illustrating an example of a case in which a sample is fixed from above as an attachment. In Figure 4, 60 indicates the observation sample, and 61 indicates the sample fixing attachment (for fixing the upper surface). If the sample is fixed from above as an attachment and the attachment is made of a thermally conductive material, it is possible to cool the sample from above as well.

アタッチメントの交換が容易であり、冷却下においてもその場観察を行うことが可能であり、広範な技術分野において適用可能である。 Attachments are easy to replace, and in-situ observation is possible even under cooling conditions, making it applicable to a wide range of technical fields.

1 試料台座
2 アタッチメント取付け用装置
3 熱電素子(熱電素子を必要とする場合)
4 放熱部材
5 冷却部
21 ホットサイドの金属(主にCu)
22 セラミックス基板(主にアルミナ)
23 放熱面
24 N型半導体
25 P型半導体
26 電線
27 電源
28 吸熱
29 N型半導体の伝導帯
30 放熱
31 プラス側
32 吸熱側
33 価電子帯
34 放熱側
35 マイナス側
36 コールドサイドの金属(主にCu)
37 コールドサイドの金属(主にCu)
38 電子
39 正孔
40 P型半導体の伝導帯
50 FIBグリッド保持台座
51 銅ネジ
52 FIB用グリッド保持アタッチメント
60 観察試料
61 試料固定用アタッチメント(上面固定用)
1. Sample stand
2. Attachment mounting device 3. Thermoelectric element (if thermoelectric element is required)
4 Heat dissipation member 5 Cooling part 21 Hot side metal (mainly Cu)
22 Ceramic substrate (mainly alumina)
23 Heat dissipation surface 24 N-type semiconductor 25 P-type semiconductor 26 Electric wire 27 Power source 28 Heat absorption 29 Conduction band of N-type semiconductor 30 Heat dissipation 31 Positive side 32 Heat absorption side 33 Valence band 34 Heat dissipation side 35 Negative side 36 Cold side metal (mainly Cu)
37 Cold side metals (mainly Cu)
38 Electrons 39 Holes 40 Conduction band of P-type semiconductor 50 FIB grid holding base 51 Copper screws 52 FIB grid holding attachment 60 Observation sample 61 Sample fixing attachment (for fixing the upper surface)

Claims (9)

試料を搭載する試料台座と、前記試料を冷却する冷却部と、を有するステージであって、前記試料台座は、アタッチメントと、前記アタッチメントを取り付けるアタッチメント取付け用装置を備え、さらに、前記冷却部に近接して設置された熱電素子を有し、かつ、前記試料台座と、前記熱電素子とは、接触していることを特徴とするステージ。 A stage having a sample pedestal for mounting a sample and a cooling unit for cooling the sample, wherein the sample pedestal is equipped with an attachment and an attachment mounting device for mounting the attachment, and further has a thermoelectric element installed adjacent to the cooling unit, and the sample pedestal and the thermoelectric element are in contact with each other. 前記冷却部は、伸長可能な熱伝導部を有することを特徴とすることを特徴とする請求項1記載のステージ。 A stage as described in claim 1, characterized in that the cooling section has an extensible heat conductive section. 前記アタッチメント取付け用装置は、ネジ穴、又はクランプであることを特徴とする請求項1又は2に記載のステージ。 A stage as described in claim 1 or 2, wherein the attachment mounting device is a screw hole or a clamp. 前記アタッチメントは、FIB用グリッド保持アタッチメント、試料固定用アタッチメント、通電用アタッチメントから選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載のステージ。 The stage described in any one of claims 1 to 3, characterized in that the attachment is at least one selected from an FIB grid holding attachment, a sample fixing attachment, and an electrical current attachment. 前記熱電素子は、ペルチェ効果、又はトムソン効果の少なくとも1種から選択される効果を利用した熱電素子であることを特徴とする請求項1記載のステージ。 The stage described in claim 1, characterized in that the thermoelectric element is a thermoelectric element that utilizes at least one of the Peltier effect and the Thomson effect. 前記熱電素子の放熱側と、前記冷却部又は前記熱伝導部とが接触することを特徴とする請求項2記載のステージ。 3. The stage according to claim 2 , wherein the heat radiation side of the thermoelectric element is in contact with the cooling portion or the heat conduction portion. 前記冷却部は、固体冷媒、液体冷媒、又は気体冷媒の少なくとも1種からなることを特徴とする請求項1~6のいずれか一項に記載のステージ。 A stage as described in any one of claims 1 to 6, characterized in that the cooling section is made of at least one of a solid refrigerant, a liquid refrigerant, and a gas refrigerant. 前記試料台座と、前記熱電素子とは、放熱部材を介して、接触していることを特徴とする請求項1記載のステージ。 A stage according to claim 1, characterized in that the sample pedestal and the thermoelectric element are in contact with each other via a heat dissipation member. 前記アタッチメント取付け用装置は、熱伝導性を有する部材からなる請求項1~8のいずれか一項に記載のステージ。
9. The stage according to claim 1, wherein the attachment mounting device is made of a thermally conductive material.
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000133188A (en) 1998-10-21 2000-05-12 Hitachi Ltd Sample holder for electron microscope
US20120120226A1 (en) 2010-11-17 2012-05-17 Vanderbilt University Transmission electron microscopy for imaging live cells
WO2014002700A1 (en) 2012-06-28 2014-01-03 株式会社日立ハイテクノロジーズ Cryogenic specimen holder and cooling source container
JP2015076147A (en) 2013-10-07 2015-04-20 株式会社日立ハイテクノロジーズ Charged particle beam device and sample holding device for charged particle beam device
JP2016027552A (en) 2014-06-27 2016-02-18 日本電子株式会社 Sample introducing method, sample stage and charged particle beam apparatus
JP2016095895A (en) 2013-01-30 2016-05-26 株式会社日立ハイテクノロジーズ Sample processing method using ion milling apparatus, and ion milling apparatus
US20170011882A1 (en) 2015-07-09 2017-01-12 Applied Materials Israel, Ltd. System and method for setting a temperature of an object within a chamber
JP2019067546A (en) 2017-09-29 2019-04-25 株式会社日立ハイテクノロジーズ Stage device and charged particle beam apparatus using the same
WO2022004514A1 (en) 2020-07-03 2022-01-06 株式会社メルビル Sample holder
WO2022269073A1 (en) 2021-06-25 2022-12-29 Danmarks Tekniske Universitet Improved temperature control in liquid phase transmission electron microscopy

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06260125A (en) * 1993-03-03 1994-09-16 Hitachi Ltd Electron microscope with specimen cooling device
JPH10283962A (en) * 1997-04-02 1998-10-23 Nikon Corp Environment-controlled scanning transmission electron beam observation system
US7304302B1 (en) * 2004-08-27 2007-12-04 Kla-Tencor Technologies Corp. Systems configured to reduce distortion of a resist during a metrology process and systems and methods for reducing alteration of a specimen during analysis

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000133188A (en) 1998-10-21 2000-05-12 Hitachi Ltd Sample holder for electron microscope
US20120120226A1 (en) 2010-11-17 2012-05-17 Vanderbilt University Transmission electron microscopy for imaging live cells
WO2014002700A1 (en) 2012-06-28 2014-01-03 株式会社日立ハイテクノロジーズ Cryogenic specimen holder and cooling source container
JP2016095895A (en) 2013-01-30 2016-05-26 株式会社日立ハイテクノロジーズ Sample processing method using ion milling apparatus, and ion milling apparatus
JP2015076147A (en) 2013-10-07 2015-04-20 株式会社日立ハイテクノロジーズ Charged particle beam device and sample holding device for charged particle beam device
JP2016027552A (en) 2014-06-27 2016-02-18 日本電子株式会社 Sample introducing method, sample stage and charged particle beam apparatus
US20170011882A1 (en) 2015-07-09 2017-01-12 Applied Materials Israel, Ltd. System and method for setting a temperature of an object within a chamber
JP2019067546A (en) 2017-09-29 2019-04-25 株式会社日立ハイテクノロジーズ Stage device and charged particle beam apparatus using the same
WO2022004514A1 (en) 2020-07-03 2022-01-06 株式会社メルビル Sample holder
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