JPH0726840Y2 - 集束イオンビーム装置のガス導入装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は集束イオンビーム装置のガス導入装置、特にノ
ズルの前進、後退時の位置再現性に優れ、且つガスを噴
出する時と遮断する時の切換え作動が明確に行うことの
できるガス導入装置に関するものである。

［考案の概要］ ガス導入装置によって試料面上に例えば金属化合物ガス
あるいは有機カーボンガス等を噴出しながら、イオンビ
ーム照射光学系によってイオンビームを試料に照射し、
試料の観察と加工等を行う集束イオンビーム装置におい
て、試料上へのガスの噴出を行うガス導入装置のノズル
を駆動装置によって進退運動させると共に、このノズル
の進退運動に伴ってガスの噴出或いは遮断が行われるよ
うにし、更にノズルの前進及び後退運動ストロークを正
確に制御でき、ノズルの前進、後退時の位置再現性を向
上させた。

［従来技術］ FBI技術に用いられる集束イオンビーム装置の一般例及
びこれに用いられるガス導入装置の従来例が第３図に示
されている。この集束イオンビーム装置は、真空室の内
部下方位置に設けられ且つ試料１を支持するステージ２
と、真空室の上方部分に設けられたイオン源３、コンデ
ンサレンズ４、ブランキング電極５、対物レンズ６、及
び走査電極７によって構成され、ステージ２上の試料１
にイオンビーム８を集束照射するイオンビーム照射光学
系９と試料１上に金属化合物ガスを導入するガス導入装
置10と、試料１の観察時において、当該試料１上にイオ
ンビーム８を照射して得られた二次イオンを検出する二
次イオン検出器11と、ガス導入装置10を真空室を形成す
る筐体に支持し、このガス導入装置を試料１の方向へ向
かって進退運動させる駆動部材12と、ガス導入装置10へ
のガスの供給を調節するバルブ部材13と、ガスが貯えら
れるガスボンベ14と、前記イオンビーム照射光学系９、
二次イオン検出器11、駆動部材12、及びバルブ13のそれ
ぞれの作動をコントロールする制御部15とからなる。制
御部15はCPUから構成されており、試料１上にマスク形
成等を行う場合は、駆動部材12を制御してガス導入装置
10を試料１に向けて前進させ、その後バルブ13を制御す
ることによってガスを供給し、同時にイオンビーム照射
光学系９を作動させてイオンビーム８を試料上に照射す
る。これによって、試料１の上には、ガス化された金属
（例えばCr）による膜が形成される。又一方、この集束
イオンビーム装置で、試料観察を行いたい時や、或いは
エッチングを行いたい場合は、制御部15は駆動部材12を
制御してガス導入装置10を後退させ、試料１にイオンビ
ーム８のみが到達するように制御する。

［考案が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来の集束イオンビーム装置
のガス導入装置にあっては、ガス導入装置10自体を試料
１に対して前進或いは後退させ、このガス導入装置への
ガス供給を、集束イオンビーム装置外のバルブ13の制御
によって行っていたから、ガス導入装置10全体の前進、
後退運動の調整がかなり大雑把な運動になってしまい正
確な位置再現性が得られない上、バルブの調節によって
ガスの噴出と遮断とを繰返すため、噴出されていたガス
を遮断しても、ガスがまだ若干ノズル先端から洩れ出る
という状態が起こっていた。このため、ガスの供給量の
コントロールも正確には行えないという不具合があっ
た。

本考案はこのような従来の課題に鑑みて為されたもの
で、ガスの噴出時と遮断時とにおけるノズルの位置再現
性に優れ、しかもガスの噴出及び遮断の切換えが明確に
行うことのできるガス導入装置を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 本考案は前記目的を達成するため、ノズルを有するシャ
フトを本体内に摺動可能に設け、シャフトの後端には、
当該シャフトを前進後退運動させる駆動部材を設け、駆
動部材の作動を調整部材によって規制し、更に、本体に
形成されたガス導入通路と、シャフトに、ガス導入通路
とは接続、遮断可能に設けられ、ノズル出口に連通する
ガス誘導孔と、ガス導入通路とは接続、遮断可能に本体
に設けられたリリーフノズルと、シャフトに形成され、
当該シャフト後退時に、ガス導入通路とリリーフノズル
とを連通させる連絡通路と、連絡通路の前後位置にてシ
ャフトと本体との間に設けられたシール部材とを設け、
シャフト及びノズルを本体内で前進、後退運動させ、こ
の運動に伴ってガスの噴出或いは遮断を行わせるように
したことを要旨とするものである。

［作用］ 金属化合物ガス等を試料上に供給したい場合には、駆動
部材が作動しシャフトを前進させる。この前進運動にお
けるシャフト及びノズルの前進量は、ストローク調整部
材によって規制され、試料とノズル先端との間の距離が
一定に保たれる。この時、ガス導入通路とガス誘導孔と
が連通し、ガス供給源から送られた金属ガスが前記ガス
導入通路及びガス誘導孔を通ってノズル先端に供給さ
れ、このノズル先端から試料に向けてガスが噴出され
る。しかも、この間ガス導入通路とリリーフノズルとは
遮断されており、前記ガスは全てが試料の上に供給され
る。次に、ガスの供給を止める時は、駆動装置によって
シャフト及びノズルが後退運動せしめられる。そしてシ
ャフト及びノズルが後退位置まで移動して止まると、こ
の位置では、ガス導入通路とリリーフノズルとが連絡通
路を介して連通せしめられ、余分なガスはリリーフノズ
ルを通って試料とは別の方向へ逃される。しかも、この
間ガス導入通路とガス誘導孔とは遮断されているから、
試料の上にガスが供給されることはない。しかも、連絡
通路の前後位置にはシール部材が設けられているから、
ガスがシャフトと本体との間の隙間を通ってノズル先端
方向へ洩れ出ることもない。したがって、ガス誘導装置
の本体は固定状態にしておきシャフト及びノズルのみの
前進、後退運動によってノズルの位置を決めるから、当
該ノズルの位置の再現性に優れ、且つこの前進、後退運
動に伴ってガス噴出、遮断が行われるから、余分な制御
動作がいらず、しかもガスの噴出或いは遮断動作を明確
に行うことができる。

［実施例］ 第１図及び第２図は本考案による集束イオンビーム装置
のガス導入装置の一実施例を示す断面図である。このう
ち第１図は、ガス噴出時におけるガス導入装置の作動状
態を示し、第２図はガス遮断動作時におけるガス導入装
置の作動状態を示す図である。

第１図において、この実施例に係るガス導入装置は、真
空室を形成する筐体21にシール部材22を介して固定取付
けされた支持部材23、Ｘ方向及びＹ方向に移動可能に取
付けられた本体24と、本体24の中に軸方向に摺動可能に
設けられたシャフト25と、シャフト25の先端に設けられ
たノズル26と、支持脚27を介して本体24に支持され、シ
ャフト25の後端に接続された駆動部材即ちエアシリンダ
ー28と、エアシリンダー28の後方部分に設けられたスト
ローク調整部材29と、からなる。

支持部材23は、筐体21に形成された通し孔30に嵌入し得
る円筒部分31と、この円筒部分から半径方向外方に伸び
たフランジ部分32とを有してなり、更に円筒部分31の先
端にはメタルベローズ33が設けられている。そしてこの
支持部材23は、ネジその他の手段によって筐体21に取付
け固定されている。本体24は、その基端部分に前記フラ
ンジ32に当接する支持フランジ34を有しており、このフ
ランジ34の前端面が前記支持部材23のフランジ部32の後
端面に当接することによって、支持部材23に支持され
る。即ち、筐体21の内部には真空室35が形成されてお
り、この部分は真空に保たれている一方、本体24の後端
部分は大気中にさらされているから、本体24及びシャフ
ト25には筐体21の外側から内側へ向けて真空力が作用す
るため、前記本体24のフランジ部34は当接面36で支持部
材23のフランジ部32に強く押当てられる。又、第１図に
おいて、支持部材23の下側部分にはネジ取付け部37が設
けられ、このネジ取付け部37には調整ネジ38が捩込まれ
て先端が本体の24のフランジ部34外周に突当てられてい
る。このようなネジ取付け部37及び調整ネジ38は、第１
図に示されている位置と90度変位した位置にも少くとも
１つ設けられており（90度の角度間隔をおいて４個所に
設けられるのが最も良い）、調整ネジを捩込んだり捩戻
したりすることによって、本体24を当接面36に沿って調
節ネジ38の送り方向へ移動させ、本体24及びシャフト2
5、ノズル26をＸ方向及びＹ方向へ移動させることがで
きる。又本体24には、基端から前方に向けて伸びるガス
導入通路39が形成され、その先端は当該本体24のシャフ
ト挿入孔40まで伸びている。そして、本体24の外周部分
には段部41が形成され、この段部にはメタルベローズ33
の先端が接続されている。更に、本体24には、ガス導入
通路39のシャフト挿入孔40への開口部分に対応した位置
に開口を有し、このシャフト挿入孔40と本体24の外部と
を連通するリリーフノズル42が形成されている。

シャフト25は、本体24のシャフト挿入孔40内に前進、後
退運動可能に挿入された円柱状部材からなり、その先端
側部分にはガス導入通路39と連通可能なガス誘導孔43が
形成されている。又このシャフト25の先端部分には、こ
のシャフト25にはその外周を周回して伸びる連絡通路即
ちリング状溝44が形成される一方、このリング状溝44の
前後位置には、それぞれシャフト25と本体24との間をシ
ールするＯリング45,46が取付けられている。又、シャ
フト25のガス導入孔43よりも更に後方の部分には、当該
シャフト25と本体24との間をシールする第３のＯリング
47が取付けられている。更に、シャフト25の後端部分に
はネジ孔48が設けられている。シャフト25の先端に取付
けられたノズル26は略円錐構造を有し、その先端部分に
は、ガス導入孔43に連通する噴出孔49が形成されてい
る。

駆動部材であるエアシリンダー28は、複数の支持脚27に
よって本体24の後端フランジ部34に支持固定され、内部
にはピストン50が設けられ、このピストン50にはピスト
ンロッド51が固定されると共に、シャフト25の軸方向に
伸びている。そして、ピストンロッド51の先端には、シ
ャフト25のネジ孔48にネジ係合されるネジ部52が設けら
れる一方、ピストンロッド51の後端には、当該ピストン
ロッド51と共に移動する可動ブロック53が取付けられて
いる。可動ブロック53は、略円柱状のブロック体から成
り、ピストンロッド51に対して固定ネジ54によって固定
取付けされている。この可動ブロック53の外側面にはネ
ジ部55が形成される一方、このネジ部55にはアジャスト
ナット56が係合せしめられている。そして、アジャスト
ナット56を回転させることによって、当該アジャストナ
ット56は前後方向に移動し得る。又可動ブロックの後端
部分には、第1a図に示すように、円周方向に一定間隔の
目盛57が記されている一方、アジャストナット56の後端
面には、前記目盛57を指し示す矢印58が記されている。
更に又、エアシリンダー28の本体の後端部分にはストッ
パー59が固定ネジ60によって固定取付けされている。そ
して、前記可動ブロック53、アジャストナット56、及び
ストッパー59によってストローク調整部材29が構成され
ている。又、エアシリンダー28内には、エアホース61が
接続され、このエアーホース61を通して圧力空気が出し
入れされ、これによってピストン50及びピストンロッド
51がストローク運動をし、シャフト25及びノズル26を前
進、後退運動させ、前記X,Y方向に対してＺ方向の位置
調節を行う。

係る構成を有するガス導入装置において、そのガス供給
動作を説明する。ガスを供給したい時は、まずエアシリ
ンダー28に圧力空気を供給することによってピストンロ
ッドを前進運動させこれに伴い、シャフト25及びノズル
26もまた前進運動を行う。この時、ストローク調整部材
29においては、アジャストナット56が可動ブロック53上
においてネジ回し動作によって所定の位置にセットされ
ており、エアシリンダー28の作動によってシャフト25及
びノズル26が所定の位置まで前進した時、アジャストナ
ット56がストッパー59につき当たって前進動作を停止さ
せる。これによってノズル26の先端位置が決まる。シャ
フト25及びノズル26が前記前進位置に来た時、ガス導入
孔43はガス導入通路39に連通する位置を取り、ガス導入
通路39に供給されたガスはガス誘導孔43及び噴出孔49を
通ってノズル26から噴出される。この時リング状溝44
は、第１図から明らかなように、ガス導入通路39のシャ
フト挿入孔40への開口部よりも前方に位置しているか
ら、リリーフノズル42はガス導入通路39から完全に遮断
されている。したがって、ガス導入通路39に供給された
ガスは全てがノズル26の噴出孔49から噴出される。な
お、この時、ノズル26の噴出位置をＸ方向或いはＹ方向
に変化させたい時は、調整ネジ38を操作することによっ
て可能である。又、アジャストナット56のネジ送り操作
によってノズル26のＺ方向の位置調整も可能であり、そ
のＺ方向の位置は、矢印58を目盛57のいずれかを指し示
させることにより、正確な位置を割出すことができる。

次に、ノズル26へのガスの供給動作を終了する場合は、
エアシリンダー28を先とは逆方向に作動せしめ、ピスト
ンロッド51に後退運動をさせる。これにより、シャフト
25及びノズル26は第２図に示すように後退位置を取る。
この位置に来ると、ガス導入孔43の開口部はガス導入通
路39の開口部から外れ、その代り、リング状溝44がガス
導入孔39の開口部に合致する。このため、ガス導入通路
39に供給されていたガスはリング状溝44を通ってリリー
フノズル42へ流れ、このリリーフノズル42を通ってノズ
ル26先端とは別の方向へ放出される。したがって、ノズ
ル26からのガスの噴出は遮断され、試料へのガス供給は
完全に止まる。なお、エアシリンダー28の後方部分にお
いては、ピストンロッド51の後退運動によって第２図に
示すように、可動ブロック53及びアジャストナット56が
後方へ移動しストッパー59から離れる。

［考案の効果］ 以上説明したように、本考案によれば、シャフト及びノ
ズルの前進、後退運動に伴って、本体に形成されたガス
導入通路に接続又は接続解除されるガス誘導孔或いは連
絡通路を設けたため、シャフト及びノズルの前進運動に
よってノズルからのガスの噴射を可能ならしめ、しかも
後退運動によってノズルからのガスの噴出を遮断させる
ようにしたため、ガスの噴出或いは遮断の切換えが明確
に行えるようになった。又、シャフトの適当な個所にシ
ール部材を設置したことにより、ガスがノズル或いはリ
リーフノズル以外の部分から洩れ出ることはなくなり、
ガスの供給量を正確に決めることができる。更に、シャ
フト及びノズルの前進、後退に際してのストロークの微
調整を正確に行うようにしたため、ノズルの前進、後退
時の位置再現性を向上させることができる等種々の効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る集束イオンビーム装置
のガス導入装置のガス供給動作中における構成を示す
図、第1a図は第１図におけるIa−Ia線におけるアジャス
トナットの回転調節機構を示す図、第２図は前記実施例
におけるガス供給遮断作動における構成を示す図、第３
図は従来のガス導入装置を備えた集束イオンビーム装置
の概略構成図である。 １…試料、２…ステージ、８…集束イオンビーム、９…
イオンビーム照射光学系、21…筐体、23…支持部材、24
…本体、25…シャフト、26…ノズル、28…エアシリンダ
ー（駆動部材）、29…ストローク調整部材、39…ガス導
入通路、42…リリーフノズル、43…ガス誘導孔、44…リ
ング状溝（連絡通路）、45,46,47…Ｏリング（シール部
材）、49…噴出孔、53…可動ブロック、56…アジャスト
ナット、57…目盛、58…矢印、59…ストッパー。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】集束イオンビーム装置の筐体に取付けられ
   た本体と、 前記本体内に摺動可能に取付けられ、且つ先端部分にノ
   ズルを有するシャフトと、 前記シャフトの後端に連結され、当該シャフトを前進、
   後退運動させる駆動部材と、 前記駆動部材による前記ノズルの前進位置を規制するス
   トローク調整部材と、 本体に形成されたガス導入通路と、 前記ガス導入通路と接続、遮断可能に前記シャフトに設
   けられ、前記シャフトの先端にあるノズル出口に連通す
   るガス導通孔と、 前記ガス導入通路と接続、遮断可能に前記本体に設けら
   れたリリーフノズルと、 前記シャフトに形成され、当該シャフト後退時に、前記
   ガス導入通路と前記リリーフノズルとを連通させる連絡
   通路と、 連絡通路の前後位置にて、前記シャフトと前記本体との
   間に設けられたシール部材とから成る集束イオンビーム
   装置のガス導入装置。