JPH0618455A - 分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子線、α線、イオンビーム等を用いた分析
装置で、ギアやモーターによるバックラッシュを防止す
るとともに、回転軸の回転方向にかかわらず連続回転が
制限なく可能なサンプルステージを備えた分析装置を提
供する。 【構成】 サンプルホルダ１の回転軸であるサンプルホ
ルダ回転軸５に磁石３が設けられ、磁石３の周囲には磁
石３を取り囲むようにして複数の電磁石４が配列されて
おり、この電磁石に流す電流を制御することにより各電
磁石の磁極を切り換えるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子線、α線、イオン
ビーム等を用いた分析装置等に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばＲＢＳ分析（ラザフォード後方散
乱分析）を行う場合には、イオン源からＨ+ または、Ｈ
ｅ+ のイオンを取り出し、加速器により１〜３ＭｅＶ程
度に加速し、分析チャンバ内の試料に衝突させる。この
とき試料の結晶軸とイオンの入射軸が一致すれば、入射
イオンビームは、結晶原子の間をくぐり抜ける。この現
象をチャネリング現象という。この現象により、後方散
乱するイオンは減少する。したがって後方散乱するイオ
ンの減少の割合を測定すれば試料の結晶性が評価できる
ことになる。

【０００３】ところで試料の結晶性を評価するために
は、入射イオンビームと試料との入射角度を精度よく変
化させなければならないので、分析チャンバ内には、試
料を保持するためのサンプルホルダが備えられており、
このサンプルホルダを回転させることにより、入射イオ
ンビームと試料との入射角度を変えている。

【０００４】また他の分析例として電子線回折による分
析を行う場合があるが、これは試料表面に薄膜を形成す
るときにその結晶の成長状態をモニターする目的等に使
用される。図６に示すように真空チャンバ５１内の試料
５８の表面に成膜を行うために蒸発源５２、５３からの
分子線を試料５８に照射する。そしてこの薄膜の結晶の
成長状態をモニターするために電子銃５６から電子ビー
ムを試料５８の表面に照射し、薄膜形成面によって回折
もしくは反射される回折反射電子ビームを螢光スクリー
ン５７で捕らえ、螢光スクリーン５７に現れるビームパ
ターンのうち最も明るいスポットの光強度の周期的な変
化を観察している。この光強度に基づいて、均一な膜厚
を得るために分子線の照射を制御しており、シャッタ５
４、５５により薄膜の結晶成長を制御している。

【０００５】試料５８表面に薄膜を積層させるために試
料５８を自動的に回転させて一定時間ごとに回折強度デ
ータの収集を行っている。この場合に試料の同じ位置の
回折強度を複数回測定するために、試料４６の回転動作
には、再現性が必要で正確に回転できるものでなければ
ならない。

【０００６】ところで上述した分析を行う場合は、いず
れも試料を回転させなければならないが、この回転動作
には精度及び再現性が必要で、バックラッシュを起こさ
せずに試料を回転させなければならない。

【０００７】そこで従来図４に示すサンプルステージに
より、バックラッシュを防止している。すなわち、サン
プルホルダ３１に試料を保持させ、モーター３７を回転
させることにより、ギア３５が回転し、その動力がギア
３２に伝わり、回転軸３３を回転させ、その結果サンプ
ルホルダ３１上の試料も回転することになるが、回転軸
３３には、巻きバネ３４の一端が固定されており、この
巻きバネ３４の他端は、図の動力部分以外の場所に固定
されているので、巻きバネ３４が回転軸３３に与える力
を利用することにより、バックラッシュを防止すること
ができる。

【０００８】図５は、図４のサンプルステージのバネ部
の平面図である。回転軸３３が反時計方向に回転すると
きには、巻きバネ３４の力は、回転軸３３の回転方向と
は、逆の方向に働くので、バックラッシュが防止でき
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来法で
は、巻きバネの使用可能範囲の制限があるために、サン
プルホルダを連続して何回転も同方向に回転させて、分
析を行うことができない。また巻きバネによる力の方向
とは、逆の方向にサンプルホルダを回転させる場合に
は、バックラッシュを防止できるが、巻きバネによる力
の方向と同方向にサンプルホルダを回転させる場合に
は、バックラッシュをある程度は防止できるが、その効
果はかなり低いものとなり、サンプルホルダの回転方向
も制限される。

【００１０】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
で、バックラッシュを防止するとともに、サンプルホル
ダの回転軸の回転方向にかかわらず、制限なく何回転も
行えるようにしたサンプルステージを備えた分析装置を
提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の分析装置は、試料を保持するサンプルホルダ
を回転させて分析を行う装置において、サンプルホルダ
の回転軸に設けられた磁石と、前記磁石の周囲に配列さ
れた複数の電磁石とを有し、前記電磁石に流す電流を回
転と同期して制御することにより前記回転軸の回転とは
逆方向の力を発生させることができるサンプルステージ
を備えたことを特徴としている。

【００１２】

【作用】サンプルホルダの回転軸には磁石が設けられて
おり、この磁石を取り囲むようにして複数個の電磁石が
配置され、回転軸に設けられた磁石の磁極と引き合うよ
うにあるいは反発し合うように、複数個の電磁石の一部
の磁極を切り換えてゆくことにより、回転軸の回転方向
とは逆の力を継続して与えることができる。

【００１３】

【実施例】以下に、本発明の一実施例について、図１及
び図２を用いて説明する。図１は、本発明の分析装置の
サンプルステージの概略図であり、図２は本発明のサン
プルステージの磁石部の平面図である。

【００１４】サンプルホルダ１にサンプルホルダ回転軸
２が形成されており、このサンプルホルダ回転軸２には
ギア３と、磁石４が設けられている。ギア３に噛み合う
ようにギア６が取り付けられており、ギア６の回転軸
は、モーター７に直結している。 さらに、磁石４の周
囲には、電磁石５が複数個配置されており、これらの電
磁石５に流す電流を制御するために、各電磁石は制御部
８に接続されている。図２は、磁石部の平面図であり、
この図に示すように磁石４の周囲には合計８個の電磁石
５が、円状に配置されている。そしてサンプルホルダ１
上に基板あるいは試料を保持させて、分析を行う。

【００１５】次に動作について述べる。電子回折等の分
析を行うときには、サンプルホルダ１に試料を保持さ
せ、電子線を照射しながら、モーター７によりサンプル
ホルダ１を回転させる。このときギア３及びギア６の噛
合せ部分の遊びや、モーター７自身の機械的機構によ
り、バックラッシュが生じることとなる。

【００１６】そこでサンプルホルダ回転軸２が図２の矢
印方向に回転しようとしているときには、制御部８から
電磁石Ｂ、電磁石Ｈに流す電流を制御して、磁石４の側
に向いている電磁石Ｂ及び電磁石Ｈの磁極の部分をＮ極
になるようにし、電磁石Ｄ、電磁石Ｆに流す電流を制御
して磁石３の側に向いている電磁石Ｂ及び電磁石Ｈの磁
極の部分をＳ極になるようにする。この時電磁石Ａ、
Ｃ、Ｅ、Ｇには電流は流れていない。すると磁石３のＮ
極は電磁石ＢのＮ極と反発し、電磁石ＤのＳ極と引き合
うとともに磁石３のＳ極は、電磁石ＦのＳ極と反発し、
電磁石ＨのＮ極と引き合うので、図２のサンプルホルダ
回転軸２の矢印の駆動回転方向とは逆の力が働くことに
なる。

【００１７】この逆方向の力が加えられつつ、サンプル
ホルダ回転軸２が、図２の状態から４５度矢印方向に回
転した状態を示したのが、図３である。

【００１８】制御部８から電磁石Ａ〜Ｈに流す電流を制
御することにより、各電磁石の磁化状態を変化させる。
電磁石Ｂ、Ｄ、Ｆ、Ｈには電流を流さない。そして、磁
石４の側に向いている電磁石Ａ、Ｇの磁極がＮ極になる
ように電流を流し、磁石４の側に向いている電磁石Ｃ、
Ｅの磁極が、Ｓ極になるように電流を流す。

【００１９】磁石４のＮ極は、電磁石ＡのＮ極と反発
し、電磁石ＣのＳ極と引き合い、また磁石４のＳ極は、
電磁石ＥのＳ極と反発し、電磁石ＧのＮ極と引き合うの
で右回り方向の力が生ずる。

【００２０】したがってこの場合にも、サンプルホルダ
回転軸２が回転しようとする矢印方向の力とは逆方向の
力が働くことになる。

【００２１】以上述べた方法により、サンプルホルダ回
転軸２が４５度回転するのにともなって磁石４の周囲に
配列された電磁石Ａ〜Ｈに流す電流を次々と切り換える
ことにより、サンプルホルダ回転軸２の回転方向とは逆
方向の力が、継続して加えつづけられるのでバックラッ
シュの発生を防止することができる。

【００２２】なお、サンプルホルダ回転軸２が反時計方
向に回転する場合ばかりでなく、時計方向に回転する場
合でも上述した方法と同様に電磁石に流す電流を制御し
て、サンプルホルダ回転軸に反時計方向の力を与えてバ
ックラッシュを防止するようにすることもできる。

【００２３】上述の実施例において、磁石４は永久磁石
でも、電磁石のどちらでも良い。また電磁石の数を８個
としているが、８個に限られるものではなく、その個数
を増減しても良い。そして複数の電磁石の中で、磁化す
るために電流を流す電磁石と、電流を流さない電磁石と
が交互になるように制御しているが、この方法に限られ
るわけではなく、Ｎ極に磁化する電磁石と、Ｓ極に磁化
する電磁石の個数を増減し、また連続して並ぶようにし
ても良い。

【００２４】さらに電磁石に流す電流の方向を切り換え
るばかりではなく、電流の大きさを変えることにより、
磁力を調節できるので、装置の大きさや、電磁石の配列
半径の大小及びモータの駆動力等に応じて、バックラッ
シュの防止に最適な電流値に調整できる。

【００２５】上述の実施例では、モーター７とサンプル
ホルダ１との間にギア３及びギア６を介在させている
が、このギア３とギア６をなくし、モーターとサンプル
ホルダを直結しても良い。

【００２６】

【発明の効果】本発明では、サンプルホルダの回転軸に
磁石を設け、この磁石の周囲に複数の電磁石を配列し、
電磁石に流す電流を制御することにより、回転軸の回転
方向とは、逆方向の力を与え続けることができるので、
バックラッシュを防止でき、回転軸の回転方向にかかわ
らず、制限なく何回転も行えるので連続して分析や成膜
を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である分析装置のサンプルス
テージの概略図。

【図２】本発明の一実施例であるサンプルステージの磁
石部の平面図。

【図３】本発明の一実施例であるサンプルステージの磁
石部の平面図。

【図４】従来のサンプルステージの概略図。

【図５】従来のサンプルステージのバネ部の平面図。

【図６】電子線回折による分析装置の概略図。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料を保持するサンプルホルダを回転さ
   せて分析を行う装置において、サンプルホルダの回転軸
   に設けられた磁石と、前記磁石の周囲に配列された複数
   の電磁石とを有し、前記電磁石に流す電流を回転と同期
   して制御することにより前記回転軸の回転とは逆方向の
   力を発生させることができるサンプルステージを備えた
   ことを特徴とする分析装置。