JPH0610611Y2

JPH0610611Y2 - 電子顕微鏡等の試料装置

Info

Publication number: JPH0610611Y2
Application number: JP1987003332U
Authority: JP
Inventors: 秀雄小林
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1987-01-13
Filing date: 1987-01-13
Publication date: 1994-03-16
Anticipated expiration: 2002-01-13
Also published as: JPS63111747U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は電子顕微鏡等の試料装置に関し、更に詳しくは
試料ステージの移動を大気中から効率よく行えるように
した電子顕微鏡等の試料装置に関する。

（従来の技術）電子顕微鏡或いは集束イオンビーム装置（以下単に電子
顕微鏡等という）においては、鏡筒内試料室に配置され
た試料ステージ上の試料に電子ビーム或いはイオンビー
ム他の荷電粒子を照射して種々の機能、例えば電子顕微
鏡の場合には拡大画像を得ること、集束イオンビーム装
置の場合にはビーム描画を行うこと等を実現している。

第２図は試料装置の従来装置の構成断面を示す図であ
る。図において、１は鏡筒で該鏡筒内に真空チャンバ２
が形成されている。３は試料ホルダでベース４に取付け
られており、一端はノブ３ａとなって大気中にあり、他
端３ｂは試料５を載置させるようになっており、真空チ
ャンバ２内に配されている。そして、該試料５には荷電
粒子ビームＢｉが照射される。６は試料ホルダ３を矢印
Ａ方向に駆動する駆動ネジ、７は該駆動ネジ６に矢印
Ａ′方向の付勢力を与えるスプリングである。

８は試料ホルダ３を矢印Ｘ方向（Ｘ_１方向，Ｘ_２方向）
に駆動する駆動ネジ、９は該駆動ネジ８に矢印Ｘ_１方向
の付勢力を与えるスプリングである。駆動ネジ８の一端
はノブ８ａになっており、他端には部材１０が当接して
おり、該部材１０はその先端で試料ホルダ３の先端３ｂ
と当接している。１１は真空チャンバ２の周囲に配され
た磁界発生用のポールピース（磁極片）、Ｏ_１〜Ｏ_３は
試料ホルダ３の周囲に巻回された真空シール用のＯリン
グ、Ｏ_４は部材１０の周囲に巻回された真空シール用の
Ｏリングである。

このように構成された装置において、試料ホルダ３は、
大気圧により矢印Ｘ_１方向の付勢力を受けている。従っ
て、その先端３ｂは常に部材１０と当接しているのでＸ
方向については駆動ネジ８を調節することにより、試料
ホルダ３を移動することができる。

（考案が解決しようとする問題点）従来の試料装置は、可動部に全てＯリングを使用して大
気と真空室との絶縁を維持している。真空チャンバ２内
は通常１０^-8Ｔorr程度の超高真空に保つ必要がある
が、Ｏリングによる絶縁シールでは、どうしてもＯリン
グパッキンからガス放出がおき、超高真空で試料装置を
使用することが困難になる。

又、真空チャンバ部分の真空度を上げるためには真空チ
ャンバ内壁を加熱してガスを放出させる所謂焼出しを行
う必要があるが、ＯリングパッキンではＯリングとして
ゴム等の材質を用いているため焼出し温度を１００〜１
５０℃程度の低温で行わねばならず真空度を十分に上げ
ることができないという問題があった。

又、第２図の従来装置では、試料５のＹ方向（第２図に
おける上下方向）の移動は、駆動ネジ６を回すことによ
り、試料ホルダ３を保持するホルダ受けの球面軸受部を
中心にして、試料ホルダ３を傾動させることにより実現
しているが、このような構成では、Ｙ方向の移動調整時
に、試料５は円弧を描いて移動するため、試料５がＸ方
向にも移動してしまい、Ｙ方向の移動調整後、Ｘ方向の
移動調整を強いることになるという問題もあった。

本考案は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、
その目的は、真空チャンバ内を十分な高真空に維持でき
ると共に、試料をＸ方向及びＹ方向に互いに干渉なく独
立して移動できる電子顕微鏡等の試料装置を実現するこ
とにある。

（問題点を解決するための手段）前記した問題点を解決する本考案は、鏡筒と直交するよ
うに該鏡筒の側部に設けられ、内部が鏡筒内に連通する
筒状のベースと、該ベース内に該ベースと同軸的に配置
され、且つ該ベースによって、該ベースの軸方向である
Ｘ方向に移動可能に案内された筒状のフレームと、該フ
レーム内に該フレームと同軸的に配置され、且つ該フレ
ームによって、前記Ｘ方向と直交するＹ方向に移動可能
に案内された筒状のホルダ受けと、ホルダ受けの内筒面
により保持される試料ホルダと、前記フレームのＸ方向
に両側にＸ方向に向けてそれぞれ配置され、双方共、一
端が前記フレーム側に接続され他端が前記ベース側に接
続され、前記フレームと前記ベースとの隙間をシールす
るＸ方向に伸縮可能な一対のベローと、前記ベースに設
けられ、前記フレームをＸ方向に移動させるＸ方向駆動
機構と、前記ホルダ受けのＹ方向の両側にＹ方向に向け
てそれぞれ配置され、双方共、一端が前記ホルダ受け側
に接続され他端が前記フレーム側に接続され、前記フレ
ーム内の空間を外部からシールするＹ方向に伸縮可能な
一対のベローと、前記フレームに設けられ、前記ホルダ
受けをＹ方向に移動させるＹ方向駆動機構と、前記ベー
スの端部に一端側が接続された真空バルブと、該真空バ
ルブの他端側に接続された真空排気可能な交換室と、を
備えたことを特徴とするものである。

（作用）フレームはベースにＸ方向に移動可能に案内され、ホル
ダ受けはフレームにＹ方向に移動可能に案内され、試料
ホルダはホルダ受けの内筒面により保持され、又、可動
部の真空シールはベローによってなされている。これに
より、真空チャンバ内を十分な高真空に維持できると共
に、試料をＸ方向及びＹ方向に互いに干渉なく独立して
移動させることができる。

（実施例）以下、図面を参照して本考案の実施例を詳細に説明す
る。

第１図（イ）は本考案の一実施例を示す構成断面図で、
（ロ）はそのＱ−Ｑ方向断面図である。図において、１
は前述の鏡筒、１１は試料１２を載置する試料ホルダ、
１３はホルダ１１を保持するホルダ受けである。試料ホ
ルダ１１とホルダ受け１３とは、試料ホルダ１１に形成
された窪みにピン１４ａを打ち込み、このピン１４ａの
頭をホルダ受け１３に取付けたバネ１５で押圧すること
により緊着されている。更に試料ホルダ１１とホルダ受
け１３はホルダ受け１３に固着された位置決めピン１４
ｂが試料ホルダ１１に嵌入することにより位置決めされ
ている。従って、試料ホルダ１１とホルダ受け１３ちは
一体として移動するようになっている。

１６はＹ方向移動機構が取付けられたフレーム、１７は
Ｙ方向の駆動ノブで、フレーム１６にネジ込むことによ
り該駆動ノブ１７の先端が、ホルダ受け１３に当接され
たシャフト１８ａの一端を押すようになっている。この
結果、シャフト１８ａの他端はホルダ受け１３を押す。
１９ａはシャフト１８ａ（シャフト１８ａはホルダ受け
１３と共に移動するので、ホルダ受け１３側の部材と言
える）の中間大径部とフレーム１６間に取付けられたベ
ローでＹ方向（Ｙ_１方向，Ｙ_２方向）に一定距離だけ伸
縮自在である。１８ｂはホルダ受け１３（シャフト１８
ａとは反対側の面）に当接されたシャフトで、該シャフ
ト１８ｂはバネ２０により常時Ｙ_１方向に付勢されてい
る。１９ｂはシャフト１８ｂとフレーム１６間に取付け
られたベローで同じく図のＹ方向（Ｙ_１方向，Ｙ_２方
向）に一定距離だけ伸縮自在である。

２１は鏡筒１とフレーム１６間に取付けられたベロー
で、図のＸ方向（Ｘ_１方向，Ｘ_２方向）に一定距離だけ
伸縮自在である。２２はＸ方向の駆動ノブで、ベース２
３に穿孔されたネジ穴にネジ込むようになっている。駆
動ノブ２２の先端はシャフト２４を支点にして回動する
テコ２５の先端に当接しており、該テコ２５の先端は二
股に分かれそれぞれＬ字形をしており、その先端部分
（ボッチ）でホルダ受け１３をＸ方向に付勢するように
なっている。２６はフレーム１６がベース２３に対して
Ｘ方向に一定範囲内でのみ移動できるようにフレーム１
６に設けられた位置決め用のガイドピンである。

２７はフレーム１６とベース２３間に取付けられたベロ
ーで、Ｘ方向に所定距離だけ伸縮自在となっている。２
８は同じくフレーム１６とベース２３間に取付けられた
バネで、フレーム１６にＸ_１方向の付勢力を与えてい
る。２９は真空シール３０を介してベース２３と接着さ
れた真空バルブ、３１は同じく真空シール３２を介して
真空バルブ２９と接着されたケースである。該ケース３
１には中間引き真空ポンプと、真空ポンプへの排気孔が
設けられている。３３は試料ホルダ１１を真空チャンバ
２内に押し込むための駆動ノブで、その先端部３３ａは
シャフト状になっている。そして、駆動ノブ３３とケー
ス３１とはシール３４ａ，３４ｂで真空シールされてい
る。真空バルブ２９，ケース３１及び排気系とで交換室
を構成する。

上述のベロー１９ａ，１９ｂ，２１，２７としては、例
えばステンレス製薄膜が用いられる。このように構成さ
れた装置の動作を説明すれば、以下の通りである。

試料ホルダ１１をケース３１内で真空引き完了後、真空
バルブ２９内のゲート弁（図示せず）を開く。そして、
駆動ノブ３３を押し込んで、シャフト３３ａにより試料
ホルダ１１をホルダ受け１３に装着した後、シャフト３
３ａを真空バルブ２９の外に引出して再びゲート弁を閉
める。この時、シール３４ａ，３４ｂによりシャフト３
３ａの移動時における真空の低下を防止する。この時、
ホルダ受け１３にセットされた試料ホルダ１１には試料
１２が載置されている。

試料ホルダ１１をＹ_２方向に移動させたい時には、Ｙ方
向駆動機構である駆動ノブ１７を回す。これにより駆動
ノブ１７はシャフト１８ａを押し、シャフト１８ａはホ
ルダ受け１３をＹ_２方向に押し、結果として試料ホルダ
１１をＹ_２方向に移動させる。試料ホルダ１１をＹ_１方
向に移動させたい時には、駆動ノブ１７を前と逆向きに
回す。この結果、バネ２０によりＹ_１方向に付勢された
シャフト１８ｂはホルダ受け１３を押し、該ホルダ受け
１３をＹ_１方向に移動させる。結果として、試料ホルダ
１１もＹ_１方向に移動する。この移動中における内部の
真空、即ちシャフト１８ａ，１８ｂの移動時における真
空は、ベロー１９ａ，１９ｂにより保たれる。

次に、試料ホルダ１１をＸ方向に移動させる場合につい
て説明する。フレーム１６はその一端がベロー２７と接
着されていて、バネ２８によりＸ_１方向に付勢されてい
る。ベース２３にはＸ方向駆動機構である駆動ノブ２２
が装着されており、このノブ２２を回すことによりその
先端がテコ２５の一端を押し、該テコ２５はシャフト２
４を支点として反時計方向に回動し、テコ２５の他端が
ホルダ受け１３をＸ_１方向に押す力が弱まり、バネ２８
の付勢力によりフレーム１６ごとＸ_２方向に移動する。
この結果、試料ホルダ１１もＸ_２方向に移動する。

試料ホルダ１１をＸ_１方向に移動させる場合には、ノブ
２２を前と逆方向に回す。これによりテコ２５も前と逆
方向（時計方向）に回転しようとして、ホルダ受け１３
をＸ_１方向に付勢し、フレーム１６ごとＸ_１方向に移動
させる。この結果、試料ホルダ１１もＸ_１方向に移動す
る。フレーム１６がＸ_１方向に移動する時には、ベロー
２７より内部の真空が保持される。

試料ホルダ１１を上記構成によりＸ方向やＹ方向に移動
させる場合、Ｘ方向の移動調整とＹ方向の移動調整が干
渉すること（具体的には、駆動ノブ２２により試料ホル
ダ１１をＸ方向にも移動したり、あるいは、駆動ノブ１
７により試料ホルダ１１をＹ方向に移動させた際に、試
料ホルダ１１がＸ方向にも移動すること）はない。

上述の説明においては、試料ホルダ１１をＸ，Ｙ方向に
移動させる場合を例にとったが、Ｚ方向（紙面に垂直な
方向）に移動させる機構を設けることにより３次元の移
動も可能となる。この場合のＺ方向移動機構はＹ方向移
動機構と類似のものを用いることができる。

（考案の効果）以上詳細に説明したように、本考案によれば可動部の真
空シールにベローを用いることにより、焼出し温度を２
５０℃以上に上げることができるので真空チャンバ内を
超高真空に維持することのできる電子顕微鏡等の試料装
置を実現することができる。又、本考案によれば真空バ
ルブ２９を設けたことにより本体側の真空低下を生じさ
せないで試料交換が可能であり、又、ケース３１内でい
ろいろな試料の処理が可能となる。例えば、イオンガン
により試料のエッチッグ、蒸着装置により試料１２への
蒸着等が可能となる。

ケース３１は予備処理室として用いることができるので
従来の装置では装置内部でいろいろと処理をしていたの
で内部の汚れが問題となっていたが本考案では内部を汚
すことはない。更に、鏡筒と直交するように鏡筒の側部
に筒状のベースを設け、このベース内にベースと同軸的
に且つベースの軸方向であるＸ方向に移動可能に筒状の
フレームを設け、このフレーム内にフレームと同軸的に
且つＹ方向に移動可能に筒状のホルダ受けを設けること
により、Ｘ，Ｙ両方向への移動機構を構成しているの
で、試料をＸ方向及びＹ方向に互いに干渉なく独立して
移動できる。この移動機構の内部と外部とのシールの
内、フレームとベースとの隙間のシールについては、フ
レームのＸ方向の両側にＸ方向に向けてそれぞれ配置さ
れ、双方共、一端がフレーム側に接続され他端がベース
側に接続されたＸ方向に伸縮可能な一対のベローを用い
て行い、フレーム内の空間と内部との間のシールについ
ては、ホルダ受けのＹ方向の両側にＹ方向に向けてそれ
ぞれ配置され、双方共、一端がホルダ受け側に接続され
他端がフレーム側に接続されたＹ方向に伸縮可能な一対
のベローを用いて行っているので、フレーム及びホルダ
受けはそれぞれベローによって両端が支持されることに
なり、良好なシール状態が得られる上に試料のＸ方向及
びＹ方向の移動が円滑に行われ、又、ゴム類のパッキン
を用いていないので焼出し温度を従来よりも高くでき、
従って超高真空を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す構成断面図、第２図は
従来装置の構成断面図である。１……鏡筒、２……真空チャンバ１１……試料ホルダ、１２……試料１３……ホルダ受け、１６……フレーム１７，２２，３３……駆動ノブ１９ａ，１９ｂ，２１，２７……ベロー２０，２８……バネ、３１……ケース

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】鏡筒(1)と直交するように該鏡筒(1)の側部
に設けられ、内部が鏡筒(1)内に連通する筒状のベース
(23)と、該ベース(23)内に該ベース(23)と同軸的に配置され、且
つ該ベース(23)によって、該ベース(23)の軸方向である
Ｘ方向に移動可能に案内された筒状のフレーム(16)と、該フレーム(16)内に該フレーム(16)と同軸的に配置さ
れ、且つ該フレーム(16)によって、前記Ｘ方向と直交す
るＹ方向に移動可能に案内された筒状のホルダ受け(13)
と、ホルダ受け(13)の内筒面により保持される試料ホルダ(1
1)と、前記フレーム(16)のＸ方向の両側にＸ方向に向けてそれ
ぞれ配置され、双方共、一端が前記フレーム(16)側に接
続され他端が前記ベース(23)側に接続され、前記フレー
ム(16)と前記ベース(23)との隙間をシールするＸ方向に
伸縮可能な一対のベロー(21,27)と、前記ベース(23)に設けられ、前記フレーム(16)をＸ方向
に移動させるＸ方向駆動機構と、前記ホルダ受け(13)のＹ方向の両側にＹ方向に向けてそ
れぞれ配置され、双方共、一端が前記ホルダ受け(13)側
に接続され他端が前記フレーム(16)側に接続され、前記
フレーム(16)内の空間を外部からシールするＹ方向に伸
縮可能な一対のベロー(19a,19b)と、前記フレーム(16)に設けられ、前記ホルダ受け(13)をＹ
方向に移動させるＹ方向駆動機構と、前記ベース(23)の端部に一端側が接続された真空バルブ
(29)と、該真空バルブ(29)の他端側に接続された真空排気可能な
交換室と、を備えた電子顕微鏡等の試料装置。