JP2008107226A

JP2008107226A - 試料作成装置

Info

Publication number: JP2008107226A
Application number: JP2006291012A
Authority: JP
Inventors: Hideo Sugizaki; 秀雄杉崎
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 2006-10-26
Filing date: 2006-10-26
Publication date: 2008-05-08
Also published as: US7952082B2; US20080099695A1

Abstract

【課題】真空チャンバ内で、イオンビームに対して試料の加工面が非直交の状態で、前記試料の加工面に対して直交する軸を中心に回転されながら、前記加工面にイオンビームが照射される試料作成装置に関し、操作性の良い試料作成装置を提供することを課題とする。
【解決手段】真空チャンバ１に取り付けられ、試料ホルダ７が設けられた筐体９に、試料ホルダ７の試料６が設けられた面７ａと直交するＸ軸（第１の軸）を中心に試料ホルダ７を回転させる回転機構と、Ｘ軸と直交するＺ軸（第２の軸）を中心に試料ホルダ７を傾斜させる傾斜機構とを設け、筐体９の真空チャンバ１の外側に位置する部分に、傾斜機構の操作部を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、真空チャンバ内で、試料ホルダにセットされた試料にイオンビームを照射することにより、前記試料の加工を行う試料作成装置に関する。

走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察される試料を作製する装置として、下記特許文献１に記載されているような試料作製装置が知られている。
このような試料作製装置は、試料にイオンビームを照射してエッチングを行い、試料をＳＥＭまたはＴＥＭ観察に適した形状に加工するイオンビーム加工装置である。
特開２００５−０３７１６４号公報

上述した試料作成装置では、大気中での試料交換時に、イオンビームに対する試料の加工面の傾斜角を調整し、真空チャンバ内にセットし、真空引きして、試料作成を行っていた。

このため、傾斜角を再設定するのに操作性が悪いという問題点があった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その課題は、操作性の良い試料作成装置を提供することにある。

上記課題を解決する請求項１に係る発明は、真空チャンバ内で、イオンビームに対して試料の加工面が非直交の状態で、前記試料の加工面に対して直交する軸を中心に回転されながら、前記加工面にイオンビームが照射される試料作成装置において、前記真空チャンバに取り付けられ、試料ホルダが設けられた筐体に、前記試料ホルダの試料が設けられた面と直交する第１の軸を中心に前記試料ホルダを回転させる回転機構と、前記第１の軸と直交する第２の軸を中心に前記試料ホルダを傾斜させる傾斜機構と、を設け、前記筐体の前記真空チャンバの外側に位置する部分に、前記傾斜機構の操作部を設けたことを特徴とする試料作成装置である。

請求項２に係る発明は、前記筐体に前記第２の軸を中心に回転する傾斜ブロックを設け、前記試料ホルダは、前記傾斜ブロックに、前記第１の軸を中心に回転可能に設けられ、前記傾斜機構は、前記傾斜ブロックを回転駆動することを特徴とする請求項１記載の試料作成装置である。

請求項３に係る発明は、前記傾斜機構は、筐体側に設けられた第１の歯車と、前記傾斜ブロック側に設けられ、前記第１の歯車と噛合する第２の歯車を有することを特徴とする請求項２記載の試料作成装置である。

請求項４に係る発明は、前記第１の歯車、前記第２の歯車は、かさ歯車であることを特徴とする請求項３記載の試料作成装置である。
請求項５に係る発明は、前記第１の歯車はラック、前記第２の歯車はピニオンであることを特徴とする請求項３記載の試料作成装置である。

請求項１−５に係る発明によれば、前記筐体の前記真空チャンバの外側に位置する部分に、前記傾斜機構の操作部を設けたことにより、真空チャンバに筐体を取り付けた状態で、傾斜機構の操作ができ、操作性が良い。

図１−図３を用いて説明する。図１は試料作製装置の全体構成を説明する図、図２は図１の切断線Ａ−Ａでの断面図、図３は図２の傾斜ブロックの斜視図である。尚、図１において、図面の上下方向がＺ軸方向、左右方向がＸ軸方向とし、図２において、図面の上下方向がＹ軸方向、左右方向がＸ軸方向とした。

最初に、図１を用いて全体構成を説明する。真空チャンバ１の上面には、イオン源（イオンビーム照射手段）３が取り付けられている。このイオン源３としてガスイオン源が用いられており、たとえばＡｒガスを放電によりイオン化させてＡｒイオンを放出させるガスイオンガンが用いられている。イオン源３から放出されるイオンビームＩＢの中心軸ＯｉはＺ軸にほぼ平行である。

真空チャンバ１の側部には、試料６が設けられる試料ホルダ７が設けられた筒状の筐体９が取り付けられる。本形態例では、試料ホルダ７の試料６が設けられた面７ａと直交する第１の軸がＸ軸、第１の軸と直交する第２の軸をＹ軸とした。

ここで、図１、図２を用いて、筐体９内の機構を説明する。
真空チャンバ１の側部には、穴１１が設けられ、真空チャンバ１の外部から、フランジ部２１ｄを有する円筒状のベース２１が取り付けられている。

ベース２１の内筒部には、円筒状のサブベース２３が配置されている。ベース２１の内周面には、球面状の受け部２１ｅが形成されている。サブベース２３の一方の端部側は、ベース２１の受け部２１ｅに当接可能な球面状の押し当て部２３ａが形成されている。従って、サブベース２３は、ベース２１との当接部Ｂを中心にすりこぎ運動可能となっている。

図１に示すように、真空チャンバ１の外部のサブベース２３には、Ｚ軸に沿って延びる円柱状のプランジャ３１が設けられている。一方、ベース２１には、プランジャ３１が移動可能に係合する有底円筒状のガイド３３が設けられている。このガイド３３の底部には、プランジャ３１の先端部に当接するスプリング３５が配置されている。

ベース２１の円周方向で、ガイド３３が設けられた部分と対向する部分には、Ｚ軸に沿ってめねじ穴２１ａが形成され、このめねじ穴２１ａに調整ねじ３７が螺合している。この調整ねじ３７がサブベース２３の外周面を押すことにより、サブベース２３は、Ｚ−Ｘ平面上で、ベース２１との当接部Ｂを中心にＺ軸方向に回転するようになっている。

次に、図２に示すように、真空チャンバ１の外部のサブベース２３には、Ｙ軸に沿って延びる円柱状のプランジャ４１が設けられている。一方、ベース２１には、プランジャ４１が移動可能に係合する有底円筒状のガイド４３が設けられている。このガイド４３の底部には、プランジャ４１の先端部に当接するスプリング４５が配置されている。

ベース２１の円周方向で、ガイド４３が設けられた部分と対向する部分には、Ｙ軸に沿ってめねじ穴２１ｂが形成され、このめねじ穴２１ｂに調整ねじ４７が螺合している。この調整ね４７がサブベース２３の外周面を押すことにより、サブベース２３は、Ｘ−Ｙ平面上で、ベース２１との当接部Ｂを中心にＹ軸方向に回転するようになっている。

図２に示すように、サブベース２３の内周部には、円筒状の第１パイプ部材５１が軸方向（Ｘ軸方向に）移動可能に設けられている。この第１パイプ部材５１の一方の端部側は真空チャンバ１内に位置している。第１パイプ部材５１の内周部には、円柱状のシャフト保持部材５３が、第１パイプ部材５１に対して（Ｘ軸を中心に）回転可能に、又、第１パイプ部材５１の軸方向（Ｘ軸方向）に移動可能に設けられている。このシャフト保持部材５３一方の端部側も真空チャンバ１内に位置している。シャフト保持部材５３には、円柱軸に沿って貫通穴５３ａが形成され、この貫通穴５３ａには、第１シャフト５５が回転可能に設けられている。

シャフト保持部材５３の真空チャンバ１の外側の端部には、モータ６１が設けられ、このモータ６１の出力軸６１ａは第１シャフト５５に接続されている。従って、モータ６１が駆動されると、第１シャフト５５が回転駆動されるようになっている。６３はモータ６１を覆うカバーであり、シャフト保持部５３に取りつけられ、シャフト保持部５３と一体となって回転するようになっている。

図１に示すように、第１パイプ部材５１のモータ６１側の端部には、ベース２１の端部と対向するフランジ部５１ａが形成されている。フランジ部５１ａが対向するベース２１の端部２１ｃは、球面状に形成されている。

第１パイプ部材５１のフランジ部５１ａには、めねじ穴５１ｂが形成され、このめねじ穴５１ｂに調整ねじ７１が螺合している。この調整ね７１がベース２１の端部２１ｃを押すことにより、第１パイプ部材５１、シャフト保持部材５３は、Ｘ−Ｙ平面上で、Ｘ軸方向に移動するようになっている。

第１パイプ部材５１の真空チャンバ１の内側の端部には、第２パイプ部材６５が取り付けられている。図２に示すように、第２パイプ部材６５の円周部には、Ｙ軸方向の貫通した穴６５ａ、６５ｂが形成されている。これらの穴６５ａ、６５ｂには、ベアリング６７、６９が設けられている。第２パイプ部材６５の内部には、傾斜ホルダ８１が配置されている。この傾斜ホルダ８１の両端部には、ベアリング６７，６９を介して、第２パイプ部材６５の穴６５ａ、６５ｂに回転可能に係合する突部８１ａ、８１ｂが形成され（図３参照）、傾斜ホルダ８１は、第２パイプ部材６５に対してＹ軸を中心に傾斜可能となっている。

傾斜ホルダ８１内には、Ｘ軸方向に貫通穴８１ｄが形成され、この貫通穴８１ｄにはベアリング８３、８５が設けられている。そして、ベアリング８３、８５に回転可能に支持された第２シャフト８７が設けられている。

第２シャフト８７の一方の端部にはスリーブ９１が取りつけられ、第２シャフト８７とスリーブ９１とは一体となって回転するようになっている。スリーブ９１にはめねじ穴９１ａが形成され、このめねじ穴９１ａには、試料ホルダ７のおねじ部７ｂが螺合し、第２シャフト７８、スリーブ９１、試料ホルダ７は、一体となって回転するようになっている。

第１シャフト５５と第２シャフト８７とは、コイルスプリング状の自在継手９３を介して接続されている。
シャフト保持部材５３の真空チャンバ１側の端部には、円筒状の第３パイプ部材１０１が取りつけられている。この第３パイプ部材１０１は、シャフト保持部材５３と一体となって回転するようになっている。第３パイプ部材１０１の先端部には、第３パイプ部材１０１の軸（Ｘ軸）を中心とするかさ歯車が形成されたかさ歯車部１０１ａが形成されている。

一方、図３に示すように、傾斜ホルダ８１には、Ｙ軸を中心とし、第３パイプ部材１０１のかさ歯車部１０１ａと螺合するかさ歯車部８１ｃが形成されている。
シャフト保持部材５３の真空チャンバ１の外側に位置する部分をサブベース２３に対して回転させると、かさ歯車部１０１ａを有する第３パイプ部材１０１も回転し、更に、かさ歯車部１０１ａに螺合するかさ歯車部８１ｃを有する傾斜ホルダ８１がＹ軸を中心に傾斜するようになっている。又、本形態例では、図１に示すように、シャフト保持部材５３の真空チャンバ１の外側に位置する部分には、目盛１０３が形成されている。

また、図２示すように、真空チャンバ１とベース２１との間の気密はＯリング１００により、ベース２１とサブベース２３との間の気密はＯリング１０３により、サブベース２３と第１パイプ部材５１との間の気密はＯリング１０５により、第１パイプ部材５１とシャフト保持部材５３との間の気密はＯリング１０７により、シャフト保持部材５３と第１シャフト５５との間の気密はＯリング１０９によりなされている。

そして、プランジャ３１、ガイド３３、スプリング３５、調整ねじ３７で、サブベース２３、即ち、試料ホルダ７をベース２１に対してＺ軸方向に移動させるＺ軸方向調整機構が形成されている。

又、プランジャ４１、ガイド４３、スプリング４５、調整ねじ４７で、サブベース２３、即ち、試料ホルダ７をベース２１に対してＹ軸方向に移動させるＹ軸方向調整機構が形成されている。

更に、調整ねじ７１で、第１パイプ部材５１、シャフト保持部材５３、即ち、試料ホルダ７をサブベース２３に対してＸ軸方向に移動させるＸ軸方向調整機構が形成されている。

又、シャフト保持部材５３、第３パイプ部材１０１、傾斜ホルダ８１で、試料ホルダ７をＺ軸を中心に傾斜させる傾斜調整機構が構成されている。
上記構成の作動を説明する。

筐体９を真空チャンバ１にセットした状態で、モータ６１を駆動すると、モータ６１の回転は、出力軸６１ａ、第１シャフト５５、自在継手９３、第２シャフト８７を介して試料ホルダ７に伝達され、試料６はＸ軸を中心に回転する（回転機構）。

ここで、筐体９を真空チャンバ１にセットした状態で、調整ねじ３７を回転することにより、ベース２１、サブベース２３、第１パイプ部材５１、シャフト保持部材５３が点Ｂを中心に、Ｘ−Ｚ平面上で、Ｚ軸方向に回転し、試料ホルダ７のＺ軸方向の調整がなされる（Ｚ軸方向調整機構）。

又、調整ねじ４７を回転することにより、ベース２１、サブベース２３、第１パイプ部材５１、シャフト保持部材５３が点Ｂを中心に、Ｘ−Ｙ平面上で、Ｙ軸方向に回転し、試料ホルダ７のＹ軸方向の調整がなされる（Ｙ軸方向調整機構）。

更に、調整ねじ７１を回転することにより、ベース２１に対して、サブベース２３、第１パイプ部材５１、シャフト保持部材５３がＸ軸方向に移動し、試料ホルダ７のＸ軸方向の調整がなされる（Ｘ軸方向調整機構）。

そして、真空チャンバ１の外側に位置するカバー６３をサブベース２３に対して回転させると、試料ホルダ７（傾斜ホルダ８１）がＺ軸を中心に傾斜する（傾斜調整機構）。
このような構成によれば、筐体９の真空チャンバ１の外側に位置する部分に、Ｚ軸方向調整機構の操作部である調整ねじ３７、Ｙ軸調整機構の操作部である調整ねじ４７、Ｘ軸方向調整機構の操作部である調整ねじ７１、傾斜調整機構の操作部であるカバー６３を設けたことにより、真空チャンバ１に筐体１を取り付けた状態で、Ｚ軸調整機構、Ｙ軸調整機構、Ｘ軸調整機構、傾斜機構の操作ができ、操作性が良い。

尚、本発明は上記形態例に限定するものではない。上記形態例では、かさ歯車を用いた傾斜機構であったが、図４に示すような構成でもよい。図４において、傾斜ホルダ１８１には、傾斜ホルダ１８１の回転軸(Ｚ軸)を中芯とするピニオン１８１ｄが形成されている。一方、第１シャフト５５を保持する保持部材１５３には、ピニオン１８１ｄが螺合するラック２００が取りつけられている。保持部材１５３は、第１シャフト５５に沿って、即ち、Ｘ軸方向に移動可能となっている。

そして、保持部材１５３をＸ軸方向に移動させることにより、ラック２００もＸ軸方向に移動し、ラック２００に螺合しているピニオン１８１ｄが形成された傾斜ホルダ１８１はＹ軸を中心に回転し、試料６の傾斜調整が行われる。

更に、試料ホルダを傾斜させる傾斜機構としては、他に、傾斜ホルダ側にウォームホイールを設け、このウォームホイールに螺合すとウォームを第１シャフトに沿って設け、筐体外部からウォームを回転させるようにしてもよい。

試料作製装置の全体構成を説明する図である。図１の切断線Ａ−Ａでの断面図である。図２の傾斜ブロックの斜視図である。他の形態例を説明する構成図である。

符号の説明

１真空チャンバ
６試料
７試料ホルダ
９筐体

Claims

真空チャンバ内で、イオンビームに対して試料の加工面が非直交の状態で、前記試料の加工面に対して直交する軸を中心に回転されながら、前記加工面にイオンビームが照射される試料作成装置において、
前記真空チャンバに取り付けられ、試料ホルダが設けられた筐体に、
前記試料ホルダの試料が設けられた面と直交する第１の軸を中心に前記試料ホルダを回転させる回転機構と、
前記第１の軸と直交する第２の軸を中心に前記試料ホルダを傾斜させる傾斜機構と、
を設け、
前記筐体の前記真空チャンバの外側に位置する部分に、前記傾斜機構の操作部を設けたことを特徴とする試料作成装置。
前記筐体に前記第２の軸を中心に回転する傾斜ブロックを設け、
前記試料ホルダは、前記傾斜ブロックに、前記第１の軸を中心に回転可能に設けられ、
前記傾斜機構は、
前記傾斜ブロックを回転駆動することを特徴とする請求項１記載の試料作成装置。
前記傾斜機構は、
筐体側に設けられた第１の歯車と、前記傾斜ブロック側に設けられ、前記第１の歯車と噛合する第２の歯車を有することを特徴とする請求項２記載の試料作成装置。
前記第１の歯車、前記第２の歯車は、かさ歯車であることを特徴とする請求項３記載の試料作成装置。
前記第１の歯車はラック、前記第２の歯車はピニオンであることを特徴とする請求項３記載の試料作成装置。