JP2002150983A - マニピュレータ - Google Patents

マニピュレータ

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JP2002150983A
JP2002150983A JP2000342425A JP2000342425A JP2002150983A JP 2002150983 A JP2002150983 A JP 2002150983A JP 2000342425 A JP2000342425 A JP 2000342425A JP 2000342425 A JP2000342425 A JP 2000342425A JP 2002150983 A JP2002150983 A JP 2002150983A
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probe
sample
groove
manipulator
ion beam
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Toshiaki Suzuki
木 俊 明 鈴
Katsuhiko Ibe
部 克 彦 井
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Jeol Ltd
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Jeol Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 試料を支持するための溝を有するピックアッ
プ用プローブを備えたマニピュレータを提供する。 【解決手段】 先端が曲面状のガラス製プローブを駆動
機構19に取り付け、プローブと駆動機構19から成る
マニピュレータを集束イオンビームの加工室15に取り
付ける。駆動機構19によりプローブ18′をイオンビ
ーム光軸下に持って来る。集束イオンビームにより、プ
ローブ18′の先端に近い部分に、プローブ中心軸Oに
垂直な面30Mを有する溝30を作る。この様なプロー
ブ28を集束イオンビーム装置の加工室15に取り付け
られたマニピュレータ17のプローブし、マニピュレー
タ駆動機構19を作動させて、ピックアップ用プローブ
28の先端近くに作製した溝30に観察試料26を接触
させ、プローブ28と観察試料26との間の静電力によ
り、ピックアップ用プローブ18の溝の内面30Mに観
察試料26をくっつける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する分野】本発明は、荷電粒子ビーム装置等
における試料支持用マニピュレータに関する。
【0002】
【従来の技術】透過型電子顕微鏡は、試料の拡大観察や
試料の構造分析等を行うのに使用される。図1は透過型
電子顕微鏡の一概略例を示したものである。
【0003】図中1は電子光学系鏡筒で、その中に、電
子銃2、集束レンズ3、対物レンズ4、中間レンズ5、
投影レンズ6等が設けられている。7は観察室で、蛍光
板8等が設けられている。尚、9Aは先端部分に試料を
保持した試料ホルダーの本体で、ホルダー駆動機構9B
によってX方向及びY方向への移動や、ホルダーの中心
軸に対する回転が出来、又、試料ホルダー自体を鏡体1
に取り付けたり、該鏡体から外したり出来るようになっ
ている。
【0004】この様な透過型電子顕微鏡においては、電
子銃1からの電子ビームが集束レンズ3により集束され
て試料上に照射される。そして、該試料を透過した電子
ビームが対物レンズ4,中間レンズ5及び投影レンズ6
のレンズ作用を受けることにより、蛍光板8上に試料透
過部の拡大像或いは回折像が形成される。
【0005】さて、試料の作成及び該試料の試料ホルダ
ーへの取り付けは、例えば、次の様に行われている。
【0006】図2は、顕微鏡観察用の薄膜試料を作製す
るための集束イオンビーム装置の概略を示したもので、
10はイオン源、11はコンデンサレンズ、12はX方
向偏向器、13はY方向偏向器、14は対物レンズであ
る。又、15は加工室、16はX及びY方向に移動が可
能に、且つ、何れか一方の方向に傾斜可能に構成されて
いるステージである。17はピックアップ用プローブ1
8と、該プローブをX,Y及びZ方向に駆動させるため
の駆動機構19から成るマニピュレータである。20は
ガスノズル21を備えたガス源、22は二次電子検出器
である。
【0007】尚、ピックアップ用プローブ18は、例え
ば、図4に示す様なピックアップ用プローブ作製装置に
より作製している。即ち、ガラス管40の中間部をヒー
タ41を通して、上端部を支持体42に取り付け、下端
部を、重力方向に移動可能に構成された荷重用支持体4
3に取り付ける(該取り付け時は、ネジ44をねじ込ん
で荷重用支持体43が移動しないようにしておく)。こ
の状態において、ネジ44を緩めて、荷重用支持体43
が重力方向に移動可能な状態にしておき、電源45を作
動させてヒータ41によりガラス管40の中間部を加熱
する。該加熱と荷重用支持体43の重力方向への移動に
より、該管の中央部が加熱され、細くなって下の方に伸
び、切れてしまう。
【0008】図5はピックアップ用プローブが作製され
る様子を示したもので、図5の(a)はガラス管の中間
部が加熱と荷重によって細くなって伸びている様子を示
している。図5の(b)は切れたガラス管の下部を示し
ており、その上端部が、別のヒーター(図示せず)によ
り加熱され、図5の(c)に示す様に、細管部の先端が
丸くなる。この様にして成形されたガラス管をピックア
ップ用プローブとして使用する。
【0009】先ず、ステージ16上の中心部の所定の位
置に、例えば、図3の(a)に示す如き試料23(以
後、原試料と称す)をセットする。そして、イオン源1
0からのイオンビームをコンデンサレンズ11と対物レ
ンズ14により原試料上に集束させ、X,Y方向偏向器
によりイオンビーム24で原試料上の矩形領域PとQで
走査し、図3の(b)に示す様に、原試料に2つの直方
体状の穴25P,25Qを形成する。
【0010】次に、穴25Pと25Qに挟まれた厚さの
薄い直方体状部分26(以後、観察試料と称す)のエッ
ジ部26Aをイオンビームで走査することにより、前記
両穴に面していない部分の一方側に前記穴と同じ深さの
溝を形成する。更に、ステージ16を傾斜させることに
より、原試料23を時計方向に、例えば70度程度傾
け、その状態において、前記観察試料26の穴底に沿っ
た部分26Bをイオンビームで走査することにより、前
記観察試料26に前記両穴25Pと25Qとが通じる底
穴を形成する。
【0011】次に、マニピュレータ駆動機構19を作動
させて、穴の中で支持されている状態になっている観察
試料26に、ピックアップ用プローブ18の先端部を近
づけ、ピックアップ用プローブ18の先端部を観察試料
26に接触させる。この状態において、観察試料26の
他のエッジ部26Cをイオンビームで走査することによ
り、前記両穴に面していない部分の他方側に前記穴と同
じ深さの溝を形成する。すると、観察試料26が原試料
23から完全に切り離されると同時に、ピックアップ用
プローブ18の先端部と観察試料26との間の静電力に
より、図6に示す様に、ピックアップ用プローブ18の
先端部に観察試料26がくっつく。
【0012】次に、駆動機構19によりピックアップ用
プローブ18を移動させ、加工室15に予め取り付けら
れている試料ホルダー本体9Aの先端部に形成されてい
る観察試料取り付け部に前記観察試料26を接近させ
る。この際、試料ホルダ本体9Aの先端部に形成されて
いる観察試料取り付け部には試料支持膜(試料メッシュ
にカーボンなどの膜が張られたもの)が設けられてお
り、該支持膜と極めて薄い観察試料26との間の静電力
は、ピックアップ用プローブ18と観察試料26との間
の静電力より大きく、その為に、該支持膜上に観察試料
26が付着する。
【0013】そして、この様な試料ホルダー本体9A及
び駆動機構9Bから成る試料ホルダーを加工室15から
外し、図1に示す如き透過電子顕微鏡の鏡筒1に取り付
け、観察試料26の観察が行われる。尚、前記各加工等
の操作は、原試料23等の表面から発生した二次電子を
二次電子検出器22により検出し、該検出信号に基づく
画像を表示装置(図示せず)に表示させ、該像を観察し
ながら行うようにしている。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】さて、前述の如く観察
試料26をピックアップ用プローブ18の先端にくっつ
けることにより観察試料26をトラップした場合、プロ
ーブ18に対し観察試料26がどのような角度でトラッ
プされたのか全く分からないので、トラップした観察試
料他の場所(例えば、試料ホルダーの観察試料取り付け
部)に移す時の位置制御や姿勢制御が困難である。
【0015】本発明はこの様に問題を解決することを目
的としたもので、新規なマニピュレータを提供するもの
である。
【0016】
【課題を解決するための手段】 本発明に基づくマニピ
ュレータは、先端部近傍に、その中心軸に対して所定の
角度を成す試料付着用の面が形成されたプローブを備え
たことを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
【0018】図7は本発明に基づくマニピュレータの主
要部を成すプローブ28の1概略例を表したものであ
る。
【0019】このプローブ28を作製する場合、例え
ば、前記図4に示したピックアップ用プローブ作製装置
により作製した図5の(c)に示す如き先端が曲面状の
プローブを利用する。
【0020】即ち、この様な先端が曲面状のガラス製プ
ローブを、図2に示す如き集束イオンビームの加工室1
5に取り付けられているピツクアップ用プローブ18の
代わりに駆動機構19に取り付ける。そして、駆動機構
19により該プローブ18′をイオンビーム光軸下に持
って来る。尚、この時には原試料23はステージ上に置
かれていないとする。
【0021】そして、集束イオンビームにより、プロー
ブ18′の先端に近い部分に図7に示す様に、プローブ
の中心軸Oに対して垂直な側面(30M)を有する溝3
0を作る。この様な溝30が形成されたプローブを図7
では28で示している。
【0022】この様なプローブ28を図2に示す集束イ
オンビーム装置の加工室15に取り付けられたマニピュ
レータ17のプローブとし、次の様にして観察試料26
をトラップする。
【0023】即ち、ステージ16上の中心部の所定の位
置にセットされた図3の(a)に示す如き原試料23中
に、イオンビーム24により図3の(b)の26に示す
如き観察試料を作る。そして、穴25P,25Qに面し
ていない部分の一方側に前記穴と同じ深さの溝を形成す
る。次に、ステージ16を傾斜させることにより、原試
料23を時計方向に、例えば70度程度傾け、その状態
において、前記観察試料26の穴底に沿った部分26B
をイオンビームで走査することにより、前記観察試料2
6に前記両穴25Pと25Qとが通じる底穴を形成す
る。
【0024】次に、マニピュレータ駆動機構19を作動
させて、穴の中で支持されている状態になっている観察
試料26に、ピックアップ用プローブ28の先端を近づ
けて行き、ピックアップ用プローブ28の先端近くに作
成した溝30に観察試料26を接触させる。この際、溝
30の底面30Lに対して直角を成す面30Mが観察試
料26の一方の広い面に接触するようにする。
【0025】この状態において、観察試料26の他のエ
ッジ部26Cをイオンビームで走査することにより、前
記両穴に面していない部分の他方側に前記穴と同じ深さ
の溝を形成する。すると、観察試料26が原試料23か
ら完全に切り離されると同時に、プローブ28と観察試
料26との間の静電力により、図8の(a),(b)に
示す様に、ピックアップ用プローブ18の溝の内面30
Mに観察試料26がくっつく。尚、図8の(b)は斜視
図である。
【0026】次に、駆動機構19によりピックアップ用
プローブ28を試料ホルダー本体9Aの先端部の方に移
動させ、該試料ホルダー本体9Aの先端部に形成されて
いる観察試料取り付け部に設けられた試料支持膜上に付
着させる。
【0027】そして、この様な試料ホルダー本体9A及
び駆動機構9Bから成る試料ホルダーを加工室15から
外し、図1に示す如き透過電子顕微鏡の鏡筒1に取り付
け、観察試料26の観察が行われる。
【0028】この様なピックアップ用プローブを備えた
マニピュレータは、観察試料26のトラップを、ピック
アップ用プローブ18の先端に形成された既知の形状の
溝内にくっつけることにより行っているので、プローブ
18に対し観察試料26がどのような角度でトラップさ
れているのかが分かるので、トラップした観察試料を他
の場所(例えば、試料ホルダーの観察試料取り付け部)
に移す時の位置制御や姿勢制御が容易となる。
【0029】尚、ピックアップ用プローブ28の先端部
に形成される溝は、図7に示す如き例に限定されない。
例えば、図9の(a),(b)に示す様に、コの字状の
溝,V字状の溝でも良い。各図中Sは溝に静電力に基づ
いて該溝の内面に支持された試料を示す。尚、コの字状
の溝を有するピックアップ用プローブにおいては、溝を
成す底面に垂直な面に試料Sの一方の面をくっつける様
にし、V字状の溝を有するピックアップ用プローブにお
いては、観察試料がプローブの中心軸Oに対して垂直に
なるように溝を成す二面で挟むようにする。
【0030】又、本発明のピックアップ用プローブで
は、試料を、例えば、プローブの中心軸に対し既知の角
度を成す面に付着させることが出来れば良いので、その
様な面を有するものは前記各溝に限定されない。即ち、
図10の(a),(b)に示す様に、断面がL字状の切
り欠き及び逆方向にL字状の切り欠きをプローブの先端
部に形成するようにしても良い。各図中Sは切り欠きに
静電力に基づいて該切り欠きの内面に支持された試料を
示す。尚、断面がL字状の切り欠き及び逆方向にL字状
の切り欠きを有するピックアップ用プローブにおいて
は、切り欠きを成す底面に垂直な面に試料Sの一方の面
をくっつける様にする。尚、試料付着面が、例えば、プ
ローブの中心軸に対し既知の角度を成していれば、前記
断面がL字状の切り欠き等に限定されず、図11
(a),(b)に示す様に、1つの試料付着面だけを有
する切り欠きをプローブの先端部に形成するようにして
も良い。
【0031】又、前記例では、ピックアップ用プローブ
28の試料支持用溝を集束イオンビーム装置で作製する
用にしたが、レーザー加工装置等、他の放射線ビーム装
置で作製する様にしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 透過型電子顕微鏡の一概略例を示している。
【図2】 集束イオンビーム装置の一概略例を示してい
る。
【図3】 集束イオンビームによる原試料の加工の例を
示している。
【図4】 ピックアップ用プローブ作製装置の概略例を
示している。
【図5】 ピックアップ用プローブの作製の様子を示し
ている。
【図6】 従来のピックアップ用プローブが観察試料を
くっつけた状態を示している。
【図7】 本発明の主要部を成すピックアップ用プロー
ブの概略を示す。
【図8】 本発明のピックアップ用プローブが観察試料
をくっつけた状態の一例を示している。
【図9】 本発明の主要部を成すピックアップ用プロー
ブの他の概略例を示している。
【図10】 本発明の主要部を成すピックアップ用プロ
ーブの他の概略例を示している。
【図11】 本発明の主要部を成すピックアップ用プロ
ーブの他の概略例を示している。
【符号の説明】
1…電子光学系鏡筒 2…電子銃 3…集束レンズ 4…対物レンズ 5…中間レンズ 6…投影レンズ 7…観察室 8…蛍光板 9A…試料ホルダー本体 9B…ホルダー駆動機構 10…イオン源 11…コンデンサレンズ 12…X方向偏向器 13…Y方向偏向器 14…対物レンズ 15…加工室 16…ステージ 17…マニピュレータ 18…ピックアップ用プローブ 19…駆動機構 20…ガス源 21…ガスノズル 22…二次電子検出器 23…原試料 24…イオンビーム 25P,25Q…穴 26,S…観察試料 28…ピックアップ用プローブ 30…溝 40…ガラス管 41…ヒーター 42…支持体 43…荷重用支持体 44…ネジ 45…電源 O…プローブ中心軸
フロントページの続き Fターム(参考) 2G001 AA03 BA11 BA18 CA03 GA01 GA06 HA13 JA02 PA01 PA30 RA04 3C007 DS01 FS00 FT01 NS09 3F061 AA01 CA00 CB01 DB04 5C001 AA08 CC01 CC04 CC08

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 先端部近傍に、その中心軸に対して所定
    の角度を成す試料付着用の面が形成されたプローブを備
    えたマニピュレータ。
  2. 【請求項2】 プローブに、少なくとも1つの試料付着
    用の面を有する切り欠きが形成されている請求項1記載
    のマニピュレータ。
  3. 【請求項3】 プローブに、少なくとも1つの試料付着
    用の面を有する溝が形成されている請求項1記載のマニ
    ピュレータ。
  4. 【請求項4】 試料との間の静電力に基づいて試料付着
    面に試料を付着させる様に成した請求項1記載のマニピ
    ュレータ。
  5. 【請求項5】 前記試料付着面はプローブの中心軸に対
    して垂直を成している請求項1記載のマニピュレータ。
  6. 【請求項6】 前記溝は楔状の形状を成しており、該溝
    の両面に試料を挟む様に成した請求項3記載のマニピュ
    レータ。
JP2000342425A 2000-11-09 2000-11-09 マニピュレータ Withdrawn JP2002150983A (ja)

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