JP3058771B2 - 試料パーキング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、観察や分析を行う試料
や探針を保持する試料パーキング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の試料パーキング装置の例を
示す図であり、６１は保持台、６２は試料保持部、６３
は探針保持部、６４はＭＧＬ、６５は試料交換部、６６
はＭＧＬ装置、６７は観察室を示す。

【０００３】超高真空走査トンネル顕微鏡やそれらの複
合装置において、試料や探針の交換を効率よく行うた
め、真空室や仕切弁等で隔離させた別の真空室にそれら
を一時保管し、真空排気の時間短縮やゴミの付着防止を
図り、適宜観察室の試料台又は探針取付部にそれらを着
脱させられるような方法が採用される。

【０００４】従来は、例えば図４に示すような保持台６
１をＭＧＬ（磁気結合式駆動軸）６４の端部に固定した
一時保持装置（試料パーキング装置）が用いられ、この
保持台６１に試料保持部６２や探針保持部６３を直線状
に並べて設け、試料や探針を保持させていた。ＭＧＬ６
４は、真空外部からの操作により軸方向及び軸を中心と
した回転方向に動作可能にしたものである。

【０００５】この保持台６１に対し、試料や探針の着脱
を行う試料交換室６５、試料及び探針を装着して試料の
観察を行う観察室６７、この観察室に試料や探針を出し
入れするためのＭＧＬ装置６６は、図示のようにＭＧＬ
６４の軸と直角方向に配置されている。そして、保持台
６１は、試料交換室６５とＭＧＬ装置６６との間を移動
し、ＭＧＬ６４の軸の回転により試料交換室６５とＭＧ
Ｌ装置６６の方向に試料保持部６２、探針保持部６３を
向けて、それぞれの受渡しができる構造となっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の試料パ
ーキング装置は、上記のように保持台６１が軸方向に試
料保持部６２や探針保持部６３を並べて保持しＭＧＬ６
４の軸方向の移動、あるいはＭＧＬ６４の軸を中心とし
た回転方向の動きに限定されていたため、試料保持部６
２や探針保持部６３に対する試料や探針の着脱姿勢が規
制され、装置設計の自由度を狭めていた。

【０００７】本発明は、上記の課題を解決するものであ
って、試料交換室やＭＧＬ装置、真空室の配置の設計が
自由にでき、操作性のよい試料パーキング装置を提供す
ることを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そのために本発明は、観
察や分析を行う試料や探針を保持して試料観察室や試料
処理室に搬送する試料パーキング装置であって、試料や
探針を保持する複数の受け台を備えた回転台、該回転台
を回転させる駆動機構、該駆動機構と共に回転台を回
転、傾斜、移動可能に保持する基台、及び試料や探針を
受け台に保持し試料観察室や試料処理室に搬送するため
の搬送手段を備えたことを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】本発明の試料パーキング装置では、試料や探針
を保持する複数の受け台を備えた回転台、該回転台を回
転させる駆動機構、及び該駆動機構と共に回転台を回
転、傾斜、移動可能に保持する基台を備えたので、立体
放射状にＭＧＬ（磁気結合式駆動軸）装置や試料観察
室、試料処理室等を配置することができる。したがっ
て、配置の設計が自由にでき、操作性のよい試料パーキ
ング装置を提供することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図１は本発明の試料パーキング装置の１実施例
を示す図であり、２は試料装着用ホルダ、３は探針装着
用ホルダ、４と５は受け台、６は回転台、７は歯車、８
は傘歯車、９は基台、１０は外軸、１１は中軸を示す。

【００１１】図１において、回転台６は、試料装着用ホ
ルダ２とその受け台４、探針装着用ホルダ３とその受け
台５を複数取り付け外周で歯車７と噛合するものであ
り、この歯車７と共に軸受を介して基台９に回転可能に
取付けられる。歯車７は、同軸で一体となって回転する
傘歯車８を有し、この軸とほぼ直角方向の軸を有する傘
歯車１２と傘歯車８が噛み合っている。そして、傘歯車
１２は、中軸１１を軸として回転可能に基台９の一方の
外軸１０に組み立てられている。

【００１２】上記構成により、外軸１０を固定して中軸
１１を回転させると、中軸１１の先端で傘歯車１２と傘
歯車８が回転するので、傘歯車８と同軸で一体となった
歯車７も回転する。この歯車７の回転により、歯車７と
噛み合っている回転台６も基台９上で回転する。また、
中軸１１を固定し外軸１０のみを回転させると、回転台
６の傾斜と同時にその傾斜に応じて回転台６が基台９に
対して回転する。

【００１３】さらに、外軸１０及び中軸１１を共に同角
度、同方向に一体回転させると、回転台６は、中軸１０
及び外軸１１を回転中心に振り回される動きが得られ
る。したがって、図１（ロ）において中軸１１を中心と
して回転台６が図示左右方向に傾斜させることができ
る。外軸１０と中軸１１をそれぞれ任意の角度、方向で
回転させると、回転台６の傾斜角と回転台６の基台９に
対する回転角が任意に設定することができる。

【００１４】そして、外軸１０及び中軸１１を共に軸方
向に移動させると、基台９上に組み立てられた回転台６
が軸方向に移動し、回転台６を所定の位置から退避させ
たり挿入することができる。

【００１５】なお、上記の実施例では、回転伝達機構に
歯車を用いているが、これらに代えてワイヤーやベルト
等の伝達機構を用いて構成してもよいし、中軸１１の中
心線上に試料装着用ホルダ２、探針装着用ホルダ３のそ
れぞれの中心を合わせ、回転台６の傾斜運動がユーセン
トリックな動作を行えるようにしてもよい。また、試料
装着用ホルダ２の試料面を回転台６の回転する外側方向
に向けて取付けることにより、試料ステージとしても利
用できるようにしてもよい。

【００１６】図２は本発明の試料パーキング装置の装着
例を示す図である。図２において、試料パーキング室１
８は、中央に試料パーキング装置１３が配置され、隣接
して試料観察室１９及び試料処理室２０等が試料パーキ
ング装置１３を中心に放射状に配置されているものであ
る。試料パーキング装置１３は、図１に示すように試料
装着用の受け台４と探針装着用の受け台５を複数個有す
るものであり、ＭＧＬ操作部１４により回転、傾斜、軸
方向の移動が可能になっている。さらに、試料パーキン
グ室１８の周りには、試料観察室１９に挿入可能なＭＧ
Ｌ装置１６、試料交換室１７を有するＭＧＬ装置１５も
配置されている。

【００１７】上記の構成により、まず、試料や探針を試
料パーキング装置１３に装着する場合には、試料や探針
を試料交換室１７から搬入してＭＧＬ装置１５により試
料パーキング装置１３のそれぞれの試料装着用ホルダ
２、探針装着用ホルダ３に装着することができる。

【００１８】試料パーキング装置１３に装着された試料
や探針を試料観察装置１９に装着する場合には、試料パ
ーキング装置１３の回転台６をＭＧＬ装置１５の位置か
らＭＧＬ装置１６の位置への角度だけ回転させると、Ｍ
ＧＬ装置１６により試料や探針を受け取ることができ
る。そして、ＭＧＬ装置１４の軸方向へ試料パーキング
装置１３を移動させ退避させると、ＭＧＬ装置１６によ
り受け取った試料や探針を試料観察室１９へ挿入するこ
とができ、試料観察室１９のＳＴＭ装置等に試料や探針
を装着させることができる。このようにして試料観察室
１９のＳＴＭ装置等に装着された試料や探針は、上記一
連の操作手順と逆の操作手順で取り出せばよいことはい
うまでもない。

【００１９】また、試料処理室２０への試料の搬入は、
ＭＧＬ装置１４の操作により試料パーキング装置１３を
直進移動させることにより可能であり、試料処理室２０
に放射状に配置された同様の装置により同様な試料や探
針の受渡しも可能である。

【００２０】なお、以上の説明では平面配置で説明した
が、試料パーキング装置１３は、先に説明したように傾
斜機構をも有しているので、試料観察室１９、試料処理
室２０、ＭＧＬ装置１５、ＭＧＬ装置１６、試料交換室
１７を立体放射状に配置することも可能である。さら
に、この立体放射状配置を拡大利用し、試料パーキング
室１８を直接試料観察室として利用することも可能であ
り、この場合、試料パーキング装置１３は、試料ステー
ジとしての機能を持つことになる。

【００２１】次に、上記本発明の試料パーキング装置に
適用可能なＭＧＬ装置の例を説明する。図３はＭＧＬ装
置の１実施例を示す図であり、３１は駆動軸、３２は磁
極ブロック、３３は磁石、３４は軸受、３５はパイプ、
３６はフランジ、３７はベローズ、３８は真空室取付フ
ランジ、３９はボルト、４０はナット、４１は先端部、
４２はストッパ、４３は軸受リング、４４ａ、４４ｂ、
４５ａ、４５ｂは軸、４６ａ、４６ｂ、４７ａ、４７ｂ
は軸受、４８と４９はマイクロヘッド、５０と５１は圧
縮コイルバネを示す。

【００２２】ＭＧＬ装置は、図３に示すように軸受３４
で案内された駆動軸３１の端部に磁極ブロック３２を固
定し、パイプ３５を介して外部に磁石３３を配置し磁気
結合させ、磁石３３の操作により磁気結合した磁極ブロ
ック３２を駆動して駆動軸３１を平行移動あるいは回転
させるように構成している。

【００２３】また、パイプ３５の一端は、フランジ３６
及びベローズ３７を介し真空室取付フランジ３８に連結
して大気と遮断している。ストッパ４２は、駆動軸３１
のストロークを調整するものであり、その取り付け位置
を調整することにより磁石３３の当たり位置を加減して
いる。

【００２４】軸受リング４３は、フランジ３６と真空室
取付フランジ３８との間にあって、その外周の上下の位
置に軸４４ａ、４４ｂ、左右の位置に軸４５ａ、４５ｂ
をそれぞれ取り付け固定したものである。そして、この
軸受リング４３の外周の上下の位置に取り付け固定した
軸４４ａ、４４ｂに対応してフランジ３６に軸受４６
ａ、４６ｂを固定して組み立て、同様に左右の位置に取
り付け固定した軸４５ａ、４５ｂに対応して真空室取付
フランジ３８に軸受４７ａ、４７ｂを固定して組み立て
ている。これら軸４４ａと４４ｂ及び軸受４６ａと４６
ｂは、軸受リング４３の中心を通る軸上にあり、フラン
ジ３６を軸受リング４３に回転可能に支持するものであ
る。同様にこれら軸４５ａと４５ｂ及び軸受４７ａと４
７ｂは、軸受リング４３の中心を通る軸上にあり、真空
室取付フランジ３８を軸受リング４３に回転可能に支持
するものである。

【００２５】さらに、フランジ３６において、横の軸４
５ｂ、軸受４７ｂの外側及びこれと角度が９０°ずれた
下の軸４４ｂ、軸受４６ｂの外側の位置にマイクロヘッ
ド４８、４９を設けると共に、これらのマイクロヘッド
４８、４９に対向した位置に圧縮コイルバネ５０、５１
を設けている。マイクロヘッド４８、４９は、フランジ
３６と真空室取付フランジ３８との間の距離を一定に保
持するものであり、圧縮コイルバネ５０、５１は、フラ
ンジ３６と真空室取付フランジ３８との間に挟まれた形
で取り付けられる。これらは、フランジ３６と真空室取
付フランジ３８との面角度を調整する手段である。

【００２６】フランジ３６の真空室取付フランジ３８に
対する面角度に関しては、軸４４ａ、４４ｂ及び軸受４
６ａ、４６ｂにより左右傾斜の調整支点が得られること
になり、同様に軸４５ａ、４５ｂ及び軸受４７ａ、４７
ｂにより上下傾斜の調整支点が得られることになる。し
たがって、マイクロヘッド４８により真空室取付フラン
ジ３８に対する距離を変化させることにより、左右の角
度の微小調整を行うことができ、マイクロヘッド４９に
より真空室取付フランジ３８に対する距離を変化させる
ことにより、上下の角度の微小調整を行うことができ
る。このとき、圧縮コイルバネ５０、５１は、その反力
でマイクロヘッド４８、４９の先端を常に真空室取付フ
ランジ３８に押しつけ、フランジ３６と真空室取付フラ
ンジ３８との正確な傾斜固定を行うようにしている。

【００２７】すなわち、マイクロヘッド４８を緩める
と、フランジ３６と真空室取付フランジ３８との間の距
離は、軸４４ａ、４４ｂを支点として圧縮コイルバネ５
０の反力でマイクロヘッド４８側が狭くなって圧縮コイ
ルバネ５０側が広くなる。逆にマイクロヘッド４８を締
めると、フランジ３６と真空室取付フランジ３８との間
の距離は、軸４４ａ、４４ｂを支点として圧縮コイルバ
ネ５０をさらに圧縮してマイクロヘッド４８側が広くな
って圧縮コイルバネ５０側が狭くなる。このようにマイ
クロヘッド４８の調整によりフランジ３６と真空室取付
フランジ３８との間の左右の距離が変化し、マイクロヘ
ッド４９の調整による場合も同様にしてフランジ３６と
真空室取付フランジ３８との間の上下の距離が変化す
る。この場合の支点は、軸４４ａ、４４ｂ、４５ａ、４
５ｂの交点、つまり駆動軸３１の軸点となるので、駆動
軸３１を軸方向が固定された状態で任意角度に変化させ
ることができる。

【００２８】なお、本発明は、上記の実施例に限定され
るものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記
の実施例では、ＭＧＬ装置を用いて試料パーキング装置
の回転、移動、試料や探針の着脱等を行うようにした
が、ハンドル操作その他の操作駆動軸装置を用いてもよ
いことはいうまでもない。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、試料や探針を保持する複数の受け台を備えた
回転台、該回転台を回転させる駆動機構、及び該駆動機
構と共に回転台を回転、傾斜、移動可能に保持する基台
を備えたので、立体放射状にＭＧＬ（磁気結合式駆動
軸）装置や試料観察室、試料処理室等を配置することが
できる。しかも、立体的に全方位に姿勢を変化させるこ
とができ、試料パーキング装置の退避も自由にできるの
で、配置の設計が自由にでき、操作性のよい試料パーキ
ング装置を提供することができる。試料観察装置等を取
り付けた場合にも、その取付け位置の方向制限を受けな
いので、他種の同時観察も可能な効率のよい試料ステー
ジとしても利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の試料パーキング装置の１実施例を示
す図である。

【図２】 本発明の試料パーキング装置の装着例を示す
図である。

【図３】 ＭＧＬ装置の１実施例を示す図である。

【図４】 従来の試料パーキング装置の例を示す図であ
る。

【符号の説明】

２…試料装着用ホルダ、３…探針装着用ホルダ、４と５
…受け台、６…回転台、７…歯車、８…傘歯車、９…基
台、１０…外軸、１１…中軸

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 観察や分析を行う試料や探針を保持して
   試料観察室や試料処理室に搬送する試料パーキング装置
   であって、試料や探針を保持する複数の受け台を備えた
   回転台、該回転台を回転させる駆動機構、該駆動機構と
   共に回転台を回転、傾斜、移動可能に保持する基台、及
   び試料や探針を受け台に保持し試料観察室や試料処理室
   に搬送するための搬送手段を備えたことを特徴とする試
   料パーキング装置。