CN105836403A - 试样运送机构和真空装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供试样运送机构和真空装置。该试样运送机构可以在小的空间内容易进行试样运送棒的收纳动作。该试样运送机构(10)具有：试样运送棒(11)，其在试样室和预备试样室(4a)内沿着预定方向运送试样；支撑体，其支撑试样运送棒(11)；壳体(31)，其以能够绕与左右方向垂直的旋转轴(P)旋转的方式支撑所述支撑体(21)；以及第3O形环(36)，其配置在支撑体(21)与壳体(31)之间，对试样室和预备试样室(4a)进行密封。试样运送棒(11)在能够运送试样的使用状态与通过支撑体(21)的旋转从使用状态移动到沿着上下方向的位置的收纳状态之间能够移动。

Description

试样运送机构和真空装置
技术领域
本发明涉及试样运送机构和真空装置。
背景技术
例如，在扫描型电子显微镜、集束离子束装置等的真空装置中，当从预备试样室向试样室的试样工作台运送试样时，使用试样运送棒。试样运送棒需要至少从预备试样室向试样工作台运送的运送距离的长度，在试样运送时以外，处于从预备试样室突出的状态。因此，存在作业者与从预备试样室突出的试样运送棒接触的可能性。
因此，提出了能够在试样运送时以外收纳试样运送棒的各种试样运送机构。例如在专利文献1中公开了这样构成的试样运送机构：在预备排气室的端部设置与试样运送棒成为一体的旋转单元，在试样更换以外时，使旋转单元旋转预定角度，使试样运送棒成为试样运送方向和上下左右的任意方向。根据专利文献1记载的试样运送机构，认为可以使试样运送棒突出而不成为障碍。
【专利文献1】日本特开2009－48802号公报
然而，在专利文献1记载的试样运送机构中，旋转单元的旋转轴处于相对于试样运送方向倾斜的状态。此时，试样运送棒为了以沿着以旋转单元的旋转轴为中心轴的圆锥的侧面的方式移动，在真空装置的周边需要大的空间。并且，在使旋转单元旋转并收纳试样运送棒时，试样运送棒的移动轨迹为曲面状，因而与试样运送棒的移动轨迹为平面状的情况相比较，无法容易地进行收纳动作。因此，对于现有的真空装置的试样运送机构来说，在小的空间内容易进行试样运送棒的收纳动作这一方面有改善的余地。
发明内容
因此，本发明提供一种可以在小的空间内容易进行试样运送棒的收纳动作的试样运送机构和具有该试样运送机构的真空装置。
本发明的试样运送机构，其具有：试样运送棒，其在真空室的内部沿着预定方向运送试样；支撑体，其支撑所述试样运送棒；壳体，其以能够绕与所述预定方向垂直的旋转轴旋转的方式支撑所述支撑体；以及密封部件，其配置在所述支撑体与所述壳体之间，对所述真空室的内部进行密封，其特征在于，所述试样运送棒能够在使用状态和收纳状态之间移动，其中在所述使用状态下能够运送所述试样，在所述收纳状态下通过所述支撑体的旋转从所述使用状态移动到预定位置。
根据本发明，由于试样运送棒通过将密封部件夹在中间的支撑体和壳体能够旋转，因而在试样运送时以外，可以在维持真空室的内部的真空状态的状况下收纳试样运送棒。而且，由于旋转轴相对于试样被运送的预定方向垂直，因而试样运送棒以沿着与旋转轴垂直的平面移动的方式旋转。由此，与旋转轴相对于试样被运送的方向倾斜的情况相比较，可以减小试样运送棒的收纳动作时的空间，并且由于试样运送棒的移动轨迹为平面状，因而可以容易地进行收纳动作。因此，得到可以在小的空间内容易进行试样运送棒的收纳动作的试样运送机构。
在上述的试样运送机构中，期望的是，具有保持单元，所述保持单元将所述试样运送棒保持在所述收纳状态下。
在真空室的内部为真空状态的情况下，负压作用于试样运送棒。因此，向真空室的内部被引入的力作用于试样运送棒。根据本发明，由于试样运送机构具有将试样运送棒保持在收纳状态下的保持单元，因而可以防止试样运送棒被真空室的内部的负压引入的不利情况。
在上述的试样运送机构中，期望的是，所述保持单元具有：结合机构，其形成在所述试样运送棒的前端；和凹部，其形成在所述壳体的内面，在所述收纳状态下与所述结合机构结合。
根据本发明，由于保持单元具有：形成在试样运送棒的前端的例如阳螺纹等的结合机构、和形成在壳体的内面的例如阴螺纹等的凹部，因而可以使用简单的结构将试样运送棒保持在收纳状态下。
在上述的试样运送机构中，期望的是，在所述壳体的外壁设置有：槽隙，其以沿着与所述旋转轴垂直的面方向的方式形成，插通有所述试样运送棒；和切口部，其作为所述保持单元，与所述槽隙交叉地被进行了切口。
根据本发明，由于在壳体的外壁设置有与槽隙交叉地作切口的切口部，因而通过将试样运送棒配置在切口部来卡定，可以防止槽隙内的试样运送棒的移动。因此，可以使用简单的结构将试样运送棒保持在收纳状态下。
在上述的试样运送机构中，期望的是，所述支撑体形成为球状。
根据本发明，由于支撑体形成为球状，因而支撑体相对于壳体能够旋转地被支撑，并且可以利用配置在支撑体与壳体之间的密封部件容易地进行密封。
本发明的真空装置，其特征在于，所述真空装置具有上述的试样运送机构。
根据本发明，由于具有上述的试样运送机构，因而得到可以在小的空间内容易进行试样运送棒的收纳动作的真空装置。
根据本发明，由于试样运送棒通过将密封部件夹在中间的支撑体和壳体能够旋转，因而在试样运送时以外，可以在维持真空室的内部的真空状态的状况下收纳试样运送棒。而且，由于旋转轴相对于试样被运送的预定方向垂直，因而试样运送棒以沿着与旋转轴垂直的平面移动的方式旋转。由此，与旋转轴相对于试样被运送的方向倾斜的情况相比较，可以减小试样运送棒的收纳动作时的空间，并且由于试样运送棒的移动轨迹为平面状，因而可以容易地进行收纳动作。因此，得到可以在小的空间内容易进行试样运送棒的收纳动作的试样运送机构。
附图说明
图1是第1实施方式的真空装置的结构图。
图2是图1的A部的俯视图。
图3是图2的III－III线的剖视图。
图4是图1的A部的右侧视图。
图5是图2的III－III线的剖视图。
图6是第2实施方式的试样运送机构的说明图，是与图1的A部相当的部分的俯视图。
图7是第2实施方式的试样运送机构的说明图，是与图1的A部相当的部分的右侧视图。
标号说明
1：真空装置；3：第1真空室(真空室)；4：第2真空室(真空室)；10、110：试样运送机构；11：试样运送棒；18：结合机构(保持单元)；21：支撑体；31、131：壳体；32：壳体的内面；35：凹部(保持单元)；36：第3O形环(密封部件)；37：槽隙；40、140：保持单元；138：切口部(保持单元)；P：旋转轴；S：试样。
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明的实施方式。
[第1实施方式]
最初，对第1实施方式的真空装置1进行说明。另外，在本实施方式中，作为真空装置1，列举集束离子束装置为例进行说明。
图1是第1实施方式的真空装置的结构图。另外，真空装置1在使用于水平面的状态下被使用。在图中，垂直上方由箭头UP表示，前方由箭头FR表示，左方由箭头LH表示。
如图1所示，真空装置1具有：第1真空室3、第2真空室4、和试样运送机构10。真空装置1放置在防振座2上。
第1真空室3例如使用金属材料形成为空心的长方体状，在内部形成有试样室3a。在试样室3a内配置有未图示的试样工作台。试样工作台能够放置使试样S固定的试样保持器9。在第1真空室3的右侧壁形成有在左右方向上贯通的开口3b。
第1真空室3与未图示的第1排气泵连接。第1排气泵使试样室3a减压而处于真空状态。并且，在第1真空室3的上部配置有离子束镜筒6和检测部8。离子束镜筒6配置成能够向放置在试样工作台上的试样S照射离子束。检测部8具有检测在向试样S照射离子束时从试样S产生的二次电子的二次电子检测器等。
在第1真空室3的右侧面，隔着闸阀5安装有第2真空室4。第2真空室4例如使用金属材料形成为空心的长方体状，在内部形成有预备试样室4a。预备试样室4a以其空间体积与试样室3a的空间体积相比充分小的方式来形成。在第2真空室4的左侧壁，以从左右方向观察与第1真空室3的开口3b重合的方式形成有在左右方向上贯通的第1开口4b。第1开口4b在闸阀5打开的状态下，通过第1真空室3的开口3b，使试样室3a和预备试样室4a连通。并且，在第2真空室4的右侧壁，以从左右方向观察与第1开口4b重合的方式形成有在左右方向上贯通的第2开口4c。
与第1真空室3一样，第2真空室4与未图示的第2排气泵连接。第2排气泵使预备试样室4a减压而处于真空状态。并且，在第2真空室4内设置有开放预备试样室4a的门(未图示)，能够在预备试样室4a内更换试样S。
下面，对试样运送机构10进行说明。
图2是图1的A部的俯视图。图3是图2的III－III线的剖视图。
如图3所示，在第2真空室4的右侧面配置有试样运送机构10。试样运送机构10具有：试样运送棒11、支撑试样运送棒11的支撑体21、和支撑支撑体21的壳体31。
试样运送棒11在试样室3a与预备试样室4a之间沿着左右方向(相当于权利要求的“预定方向”)运送试样S(试样保持器9)。试样运送棒11是例如使用金属材料形式的圆柱状的棒部件。试样运送棒11具有：一致地延伸的主体部12、和从主体部12的一端部通过阶梯部13扩径形成的扩径部14。在扩径部14的前端突出设置有与设置在试样保持器9上的结合部(未图示)结合的结合机构18(在本实施方式中的阳螺纹)。另外，结合机构18不限定于阳螺纹，也可以是例如与试样保持器9的结合部卡定的钩等。
支撑体21例如使用金属材料形成为球状。在支撑体21上形成有截面呈圆形状的贯通孔22。贯通孔22的中心轴通过支撑体21的中心。大径部23和小径部24夹着阶梯面25以同轴的方式形成在贯通孔22内。大径部23的深度比在试样运送棒11的长度方向上的、从阶梯部13到结合机构18的前端的距离深。大径部23的内径比试样运送棒11的扩径部14的直径大。小径部24的内径比试样运送棒11的主体部12的直径稍大。在小径部24的内周面，沿着小径部24的周方向形成有槽部26。在槽部26内嵌入有第1O形环27。
在支撑体21的贯通孔22内插通有试样运送棒11。此时，试样运送棒11的主体部12位于小径部24内，并且扩径部14位于大径部23内。由此，试样运送棒11的阶梯部13能够与支撑体21的阶梯面25抵接，防止试样运送棒11从贯通孔22脱落。并且，第1O形环27与支撑体21的槽部26的底部和试样运送棒11的主体部12的外周面接触。由此，第1O形环27使贯通孔22的小径部24与试样运送棒11的主体部12的间隙密封。
壳体31在夹着第2O形环39的状态下，安装在第2真空室4的右侧面。壳体31例如使用金属材料形成为空心的长方体状。在壳体31的内侧，利用球面状的内面32形成有球状的支撑体收容部33。支撑体21绕支撑体收容部33的中心C能够旋转得被支撑。支撑体收容部33的内径比支撑体21的外径稍大到在支撑体收容部33中支撑体21可以旋转的程度。
在支撑体收容部33的内面形成有槽部34。槽部34以沿着从前方观察通过支撑体收容部33的中心C并相对于水平面顺时针旋转45°的假想平面的方式来形成。在槽部34内嵌入有第3O形环(相当于权利要求的“密封部件”)。第3O形环36与支撑体21的外周面和壳体31的内面32接触，使通过后述的开口31a连通的预备试样室4a和试样室3a与壳体31的外部之间密封。
在支撑体收容部33的下部形成有与试样运送棒11的结合机构18结合的凹部35(在本实施方式中的阴螺纹)。凹部35以从上下方向观察与支撑体收容部33的中心C重合的方式来形成。
在壳体31的左侧壁形成有在左右方向上贯通的开口31a。开口31a以从左右方向观察与支撑体收容部33的中心C重合、且从左右方向观察与第2真空室4的第2开口4c重合的方式来形成。开口31a通过第2真空室4的第2开口4c，与预备试样室4a连通。开口31a的左右方向的开口尺寸和上下方向的开口尺寸比试样运送棒11的扩径部14的直径大。
图4是图1的A部的右侧视图。
如图2和图4所示，在壳体31的右侧壁和上壁形成有槽隙37。在槽隙37内插通有由支撑体21支撑的试样运送棒11的主体部12。槽隙37从壳体31的右侧壁的中央部到上壁的中央部，沿着通过支撑体收容部33的中心C并与前后方向垂直的面方向而形成。槽隙37的宽度比试样运送棒11的主体部12的直径稍大、且比支撑体21的外径小。
如图3所示，槽隙37的下端37a(形成在壳体31的右侧壁的一端部)以可以在沿着左右方向的状态下配置试样运送棒11的方式形成为从左右方向观察为U字状。并且，槽隙37的左端37b(形成在壳体31的上壁的另一端部)以可以在沿着上下方向的状态下配置试样运送棒11的方式形成为从上下方向观察为U字状。试样运送棒11和支撑体21通过支撑体收容部33的中心C并能够绕沿着前后方向的旋转轴P旋转。试样运送棒11在能够运送试样S(试样保持器9)的使用状态(图3中的实线所示的状态)与通过支撑体21的旋转从使用状态移动到沿着上下方向的位置(相当于权利要求的“预定位置”)的收纳状态(图3中的双点划线表示的状态)之间能够移动。
以下，对本实施方式的试样运送机构10的作用进行描述。另外，关于以下说明中的各构成部件的标号，可以参照图1和图3。
首先，对真空装置1中的试样更换时的试样运送动作进行描述。另外，假定固定有试样S的试样保持器9在试样更换时的初始状态中放置在试样室3a内的试样工作台上。
在更换试样S时，转移到以沿着左右方向的方式配置试样运送棒11的使用状态。在使用状态中，当朝左方压入试样运送棒11时，试样运送棒11的前端(扩径部14)通过壳体31的开口31a和第2真空室4的第2开口4c。当进一步压入试样运送棒11时，试样运送棒11的前端通过第2真空室4的第1开口4b和第1真空室3的开口3b。
在使试样运送棒11的前端移动到试样室3a的试样工作台附近之后，使试样运送棒11旋转，使试样运送棒11的前端的结合机构18与放置在试样工作台上的试样保持器9的结合部结合。然后，将试样运送棒11引出到右方，将试样保持器9从试样室3a的试样工作台运送到预备试样室4a，关闭闸阀5。然后，在维持了试样室3a的真空度的状态下，将空气或氮气等的气体导入到预备试样室4a并使预备试样室4a内的压力升压到大气压，开放第2真空室4的门。由此，能够更换固定在试样保持器9上的试样S。
在更换了固定在试样保持器9上的试样S之后，关闭第2真空室4的门，利用第2排气泵使预备试样室4a排气。在预备试样室4a的真空度与试样室3a的真空度大致相等的阶段打开闸阀5，压入试样运送棒11，将试样保持器9从预备试样室4a运送到试样室3a的试样工作台。然后，使试样运送棒11旋转，解除试样保持器9的结合部与试样运送棒11的结合机构18的结合。通过以上，试样S的更换作业结束。
这样，通过使真空装置1采用仅使在试样更换时与试样室3a相比空间体积小的预备试样室4a大气开放的结构，实现了伴随试样更换的真空室内的排气时间的缩短。
下面，对试样运送棒11的收纳动作进行说明。
图5是图2的III－III线的剖视图。在图5中示出试样运送棒11的结合机构18与壳体31的凹部35结合的状态。
在收纳试样运送棒11时，引出试样运送棒11，使阶梯部13与支撑体21的阶梯面25抵接。此时，由于大径部23的深度比从试样运送棒11的阶梯部13到结合机构18的前端的距离深，因而试样运送棒11的前端处于被收纳在支撑体21的贯通孔22内的状态。然后，使试样运送棒11从前方观察以旋转轴P为中心逆时针旋转90°，使试样运送棒从使用状态转移到收纳状态。当试样运送棒11转移到收纳状态后，使试样运送棒11向下方压入，使试样运送棒11的前端的结合机构18与支撑体收容部33的凹部35结合(参照图5)。由此，防止了试样运送棒11由于向右方倾倒等而从收纳状态转移到使用状态。换句话说，试样运送棒11的结合机构18和壳体31的凹部35作为将试样运送棒11保持在收纳状态下的保持单元40发挥功能。然后，由于试样运送棒11固定在沿着上下方向的位置，因而可以在试样运送时以外减小真空装置1占有的空间。
这样，本实施方式的试样运送机构10具有：试样运送棒11，其在试样室3a和预备试样室4a内沿着左右方向运送试样；支撑体21，其支撑试样运送棒11；壳体31，其能够绕与左右方向垂直的旋转轴P旋转的方式支撑支撑体21；以及第3O形环36，其配置在支撑体21与壳体31之间，对试样室3a和预备试样室4a进行密封。试样运送棒11在能够运送试样S的使用状态与通过支撑体21的旋转从使用状态移动到沿着上下方向的位置的收纳状态之间能够移动。
根据本结构，由于试样运送棒11通过将第3O形环36夹在中间的支撑体21和壳体31能够旋转，因而在试样运送时以外，可以在维持试样室3a和预备试样室4a的真空状态的状况下收纳试样运送棒11。而且，由于旋转轴P相对于试样S被运送的方向即左右方向垂直，因而试样运送棒11以沿着与旋转轴P垂直的平面移动的方式旋转。由此，与旋转轴相对于试样被运送的方向倾斜的情况相比较，可以减小试样运送棒11的收纳动作时的空间，并且由于试样运送棒11的移动轨迹为平面状，因而可以容易地进行试样运送棒11的收纳动作。
并且，试样运送机构10由于使试样运送棒11通过支撑体21和壳体31旋转来收纳，因而不会例如在试样运送棒处设置接头等、使试样运送棒成为复杂形状而能够收纳。因此，可以使试样运送棒11做成一致的棒部件，可以可靠保持试样室3a和预备试样室4a的真空状态。
并且，在预备试样室4a为真空状态的情况下，负压作用于试样运送棒11。因此，向真空室的内部被引入的力作用于处于使用状态的试样运送棒11。本实施方式的试样运送机构10由于具有将试样运送棒11保持在收纳状态下的保持单元40，因而可以防止试样运送棒11被预备试样室4a的负压引入的不利情况。
而且，保持单元40具有：结合机构18，其形成在试样运送棒11的前端；和凹部35，其形成在壳体31的内面32，因而可以使用简单的结构将试样运送棒11保持在收纳状态下。
特别是在本实施方式中，由于结合机构18用于试样保持器9的运送，因而只需另行设置凹部35，就可以构成保持单元40。因此，可以使试样运送机构10做成简单的结构。
并且，由于支撑体21形成为球状，因而支撑体21相对于壳体31能够旋转地被支撑，并且可以利用配置在支撑体21与壳体31之间的第3O形环36容易地进行密封。
并且，本实施方式的真空装置1由于具有试样运送机构10，因而能够在小的空间内容易进行试样运送棒11的收纳动作。
[第2实施方式]
下面，对第2实施方式的试样运送机构110进行说明。
图6是第2实施方式的试样运送机构的说明图，是与图1的A部相当的部分的俯视图。图7是第2实施方式的试样运送机构的说明图，是与图1的A部相当的部分的右侧视图。另外，在图6中，示出试样运送棒11处于使用状态的状态。并且，在图7中，示出试样运送棒11被保持在收纳状态的状态。
在图6所示的第2实施方式中，与图2所示的第1实施方式的不同点是，在槽隙37的左端37b形成有切口部138。另外，关于与图2所示的第1实施方式不同的结构，附上相同标号而省略详细说明。
如图6所示，在壳体131的上壁设置有与槽隙37交叉地作切口的切口部138。切口部138从槽隙37的左端37b向后方形成。切口部138的左右方向上的宽度比试样运送棒11的主体部12的直径稍大。
这里，如图7所示，通过从使用状态以沿着上下方向的方式移动的试样运送棒11向后方倾倒，使得试样运送棒11进入到切口部138。由此，进入到切口部138的试样运送棒11利用自重被保持在进入到切口部138的收纳状态。因此，防止了试样运送棒11由于向右方倾倒等而从收纳状态转移到使用状态。并且，切口部138作为防止试样运送棒11从收纳状态转移到使用状态的保持单元140发挥功能。
这样，在本实施方式的试样运送机构110的壳体131内设置有：插通有试样运送棒11的槽隙37、作为保持单元140与槽隙37交叉地作切口的切口部138。
根据该结构，由于在壳体31的上壁设置有与槽隙37交叉地作切口的切口部138，因而通过将试样运送棒11配置在切口部138来卡定，可以防止槽隙37内的试样运送棒11的移动。因此，可以使用简单的结构将试样运送棒11保持在收纳状态下。
另外，本发明不限定于参照附图所说明的上述的实施方式，可以在该技术范围内考虑各种的变型例。
例如，在上述实施方式中，支撑体21形成为球状，然而不限定于此，也可以形成为例如长球状。
并且，在上述实施方式中，试样运送棒11能够绕旋转轴P旋转90°，然而不限定于此。例如，试样运送棒11由于能够从沿着左右方向的使用状态绕旋转轴P旋转90°以上，因而可以利用自重保持收纳状态。
并且，通过使壳体31旋转±90°或者180°，可以使试样运送棒11左右或者向下折弯，例如，轮椅的操作者的操作也可以成为可能。
并且，在本实施方式中，作为真空装置的例子列举集束离子束装置作了说明，然而可以使用扫描型电子显微镜等的带电粒子束装置、俄歇(Auger)电子分光、二次离子质量分析等的分析装置、成膜装置、溅射装置等的装置。此外，还合适地能够在不脱离本发明的主旨的范围内，将上述的实施方式中的构成要素置换为公知的构成要素。

Claims (6)

1.一种试样运送机构，其具有：
试样运送棒，其在真空室的内部沿着预定方向运送试样；
支撑体，其支撑所述试样运送棒；
壳体，其以能够绕与所述预定方向垂直的旋转轴旋转的方式支撑所述支撑体；以及
密封部件，其配置在所述支撑体与所述壳体之间，对所述真空室的内部进行密封，
其特征在于，所述试样运送棒能够在使用状态和收纳状态之间移动，其中在所述使用状态下能够运送所述试样，在所述收纳状态下通过所述支撑体的旋转而从所述使用状态移动到预定位置。
2.根据权利要求1所述的试样运送机构，其特征在于，具有保持单元，所述保持单元将所述试样运送棒保持在所述收纳状态下。
3.根据权利要求2所述的试样运送机构，其特征在于，所述保持单元具有：
结合机构，其形成在所述试样运送棒的前端；和
凹部，其形成在所述壳体的内面，在所述收纳状态下与所述结合机构结合。
4.根据权利要求2所述的试样运送机构，其特征在于，在所述壳体的外壁设置有：
槽隙，其以沿着与所述旋转轴垂直的面方向的方式形成，插通有所述试样运送棒；和
切口部，其作为所述保持单元，与所述槽隙交叉地被进行了切口。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的试样运送机构，其特征在于，所述支撑体形成为球状。
6.一种真空装置，所述真空装置具有权利要求1至5中任一项所述的试样运送机构。
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