JP3239116B2 - Sample transfer device - Google Patents
Sample transfer deviceInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、複数個の試料を
真空に保持して搬送する装置に利用し、特に各種真空装
置内に真空を保持したままで複数個の試料を搬送するた
めの試料搬送装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for transporting a plurality of samples while maintaining a vacuum, and more particularly to a sample for transporting a plurality of samples while maintaining a vacuum in various vacuum apparatuses. It relates to a transport device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えば、従来の表面分析装置では、試料
を清浄化した後、その表面分析装置のＬＥＥＤやＸＰＳ
などで表面分析することが行われている。2. Description of the Related Art For example, in a conventional surface analyzer, after a sample is cleaned, the LEED or XPS of the surface analyzer is used.
Surface analysis has been carried out.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、表面分
析装置が複数あり、試料をそれぞれの分析装置に搬送し
て表面分析等を行う場合、試料を空気に晒してしまい良
好な結果を得ることができない。また超高真空に保った
まま、別の場所にある装置間を移動させることができて
も試料１個のみの移動であるため、実験の効率が悪く、
数個の試料を比較する場合、再現性が乏しい。さらに試
料を複数個超高真空室に保持して、各種の表面分析装置
に搬送する試料搬送装置は未だ開発されていない。However, when there are a plurality of surface analyzers and a sample is conveyed to each of the analyzers to perform a surface analysis or the like, the sample is exposed to air, and good results cannot be obtained. . In addition, even if it is possible to move between devices in another place while maintaining an ultra-high vacuum, the efficiency of the experiment is poor because only one sample is moved.
Poor reproducibility when comparing several samples. Further, a sample transfer device for holding a plurality of samples in an ultra-high vacuum chamber and transferring the samples to various surface analyzers has not yet been developed.
【０００４】そこで、この発明は上記の課題にかんが
み、高真空に保持したまま複数個の試料を空気に晒すこ
となく、表面分析装置等に搬送可能な試料搬送装置を提
供することを目的とする。[0004] In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a sample transfer device that can transfer a plurality of samples to a surface analyzer or the like without exposing a plurality of samples to air while maintaining a high vacuum. .
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の試料搬送装置のうち請求項１記載の発明
は、複数個のサンプルホルダーを収納するサンプルケー
スと、サンプルケースを上下方向に並進可能なサンプル
保管用マニピュレータと、サンプルホルダーを脱着し水
平方向に並進可能なサンプル交換用マニピュレータとを
高真空排気可能なチャンバー内に備え、チャンバーにゲ
ートバルブを介して設けたドッキング室と、ドッキング
室に設けたドッキング部とを有しており、ドッキング部
にて他の真空装置に脱着可能かつ移動可能である構成と
した。また、請求項２記載の発明は上記構成に加え、ド
ッキング室が独立して高真空排気可能であることを特徴
する。In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a sample transport apparatus, comprising: a sample case accommodating a plurality of sample holders; A docking chamber provided with a sample storage manipulator that can be translated into a, a sample exchange manipulator that can attach and detach a sample holder and can translate in the horizontal direction in a chamber that can be evacuated to a high vacuum, and a gate valve provided in the chamber, A docking section provided in a docking chamber, and the docking section is configured to be detachable and movable to another vacuum device. The invention according to claim 2 is characterized in that, in addition to the above configuration, the docking chamber can be independently evacuated to a high vacuum.
【０００６】請求項３記載の発明は、他の真空装置にチ
ャンバーを高真空保持したまま脱着可能であることを特
徴とする。請求項４記載の発明は、他の真空装置が、そ
の場表面観察手段と、サンプル清浄化手段と、サンプル
ホルダーを保持するサンプルステージと、ゲートバルブ
で密閉したドッキング部とを圧力制御可能な高真空室に
備えていることを特徴としている。また請求項５記載の
発明は上記構成に加え、その場表面観察手段が、ＬＥＥ
Ｄ及びＸＰＳのいずれか、或いは両方であることを特徴
とする。The invention according to claim 3 is characterized in that the chamber can be detached while maintaining the chamber at a high vacuum in another vacuum apparatus. According to another aspect of the present invention, another vacuum apparatus is capable of controlling the pressure of an in-situ surface observation unit, a sample cleaning unit, a sample stage holding a sample holder, and a docking unit sealed with a gate valve. It is characterized by being provided in a vacuum chamber. According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the above-described configuration, the in-situ surface observation means is provided with
D and / or XPS.
【０００７】また、請求項６記載の発明は、サンプル清
浄化手段が、アルゴンスパッタリング装置及びサンプル
アニーリング装置のいずれか、或いは両方であることを
特徴とする。さらに、請求項７記載の発明は、サンプル
ステージがｘ、ｙ、ｚ軸方向に移動可能かつｚ軸回りに
回転可能であることを特徴としている。The invention according to claim 6 is characterized in that the sample cleaning means is one or both of an argon sputtering device and a sample annealing device. Further, the invention according to claim 7 is characterized in that the sample stage is movable in x, y, z axis directions and rotatable around z axis.
【０００８】このような構成の本発明の試料搬送装置で
は、高真空に保持したまま移動でき、高真空室内の複数
個の試料を空気に触れさせることなく各種の真空装置に
搬送することができる。また複数個の試料を空気に触れ
させることなく表面分析装置に同一条件下で搬送できる
ので、実験能率が高く、対照実験において良好な表面分
析ができる。[0008] In the sample transfer apparatus of the present invention having such a configuration, the sample can be moved while being maintained in a high vacuum, and a plurality of samples in the high vacuum chamber can be transferred to various vacuum apparatuses without being exposed to air. . In addition, since a plurality of samples can be transported to the surface analyzer under the same conditions without being exposed to air, the experimental efficiency is high, and good surface analysis can be performed in a control experiment.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】以下、図１〜図８に基づき同一部
材には同一符号を用いて、本発明による試料搬送装置の
好適な実施の形態について説明する。図１はこの発明に
係る試料搬送装置の概略正面断面図であり、図２は概略
左側面断面図であり、図３は概略平面図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a sample transport apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic front sectional view of a sample transfer device according to the present invention, FIG. 2 is a schematic left side sectional view, and FIG. 3 is a schematic plan view.
【００１０】図１〜図３を参照すると、この発明の試料
搬送装置１は、高真空排気可能なチャンバー２と、この
チャンバー２内で試料を設置したサンプルホルダー５を
貯蔵するサンプルケース４と、このサンプルケース４を
上下方向に並進するサンプル保管用マニピュレータ６
と、サンプルケース４に収納されたサンプルホルダー５
を水平方向に並進するサンプル交換用マニピュレータ８
と、チャンバー２にゲートバルブ１１を介して設けられ
た真空排気可能なドッキング室１２とを備え、このドッ
キング室１２をゲートバルブ１７を介してターボ分子ポ
ンプ１９で高真空排気可能になっている。Referring to FIGS. 1 to 3, a sample transfer apparatus 1 according to the present invention includes a chamber 2 capable of high vacuum evacuation, a sample case 4 for storing a sample holder 5 in which a sample is placed in the chamber 2, A sample storage manipulator 6 that translates the sample case 4 in the vertical direction.
And the sample holder 5 stored in the sample case 4
Manipulator 8 for translating a sample horizontally
And a docking chamber 12 that is provided in the chamber 2 via a gate valve 11 and can be evacuated. The docking chamber 12 can be evacuated to a high vacuum by a turbo-molecular pump 19 through a gate valve 17.
【００１１】チャンバー２は、超高真空排気可能なゲッ
タポンプ１５と、ゲートバルブ１８を介して超高真空排
気可能なターボ分子ポンプ１９と、図示しない補助真空
ポンプとを有し、清浄な高真空が得られるようになって
いる。さらにチャンバー２には、常圧復帰などのために
ガスを導入するバルブ２２とピラニーゲージ２４とが設
けられている。またドッキング室１２はターボ分子ポン
プ１９で超高真空排気可能になっている。The chamber 2 has a getter pump 15 capable of ultra-high vacuum evacuation, a turbo-molecular pump 19 capable of ultra-high vacuum evacuation via a gate valve 18, and an auxiliary vacuum pump (not shown). You can get it. Further, the chamber 2 is provided with a valve 22 for introducing gas for returning to normal pressure and a Pirani gauge 24. The docking chamber 12 can be evacuated to an ultra-high vacuum by a turbo molecular pump 19.
【００１２】なお、図２及び図３中の２１は圧力ゲージ
を取り付けるポートやビューポートなどであり、密閉フ
ランジなどで封止されている。In FIGS. 2 and 3, reference numeral 21 denotes a port for mounting a pressure gauge, a view port, and the like, which are sealed with a sealing flange or the like.
【００１３】図４及び図５は本実施形態に係るサンプル
交換用のサンプルケースの一例を示す外観図である。図
４及び図５を参照して、Ｌ字状のサンプルケース４と矩
形状のサンプルケース３は複数のサプルホルダー５を収
納可能であり、サンプル保管用マニピュレータ６により
上下方向に移動可能になっている。FIGS. 4 and 5 are external views showing an example of a sample case for exchanging samples according to the present embodiment. 4 and 5, an L-shaped sample case 4 and a rectangular sample case 3 can accommodate a plurality of sample holders 5, and can be moved vertically by a sample storage manipulator 6. I have.
【００１４】サンプル交換用マニピュレータ８はこの先
端をサンプルホルダーのねじ穴７にねじ込んでサンプル
ホルダー５を保持するようになっている。The tip of the sample exchange manipulator 8 is screwed into the screw hole 7 of the sample holder to hold the sample holder 5.
【００１５】次に、本実施形態に係る表面分析装置につ
いて説明する。図６は本実施形態に係る表面分析装置の
概略正面断面図であり、図７は概略平面図である。図６
及び図７を参照して、本実施形態に係る表面分析装置３
０は、高真空排気可能なチャンバー３２と、このチャン
バー内に設けた上下動可能な加熱装置３４と、サンプル
ホルダー５を載せるサンプルステージ３６と、アルゴン
スパッタリング装置３８と、ＬＥＥＤ４２と、ＸＰＳ４
４と、質量分析装置取付部４６と、ゲートバルブ４５で
密閉するドッキング部４７とを備え、高真空排気可能な
ターボ分子ポンプ４８と、補助ポンプ４９とでこのチャ
ンバー３２を高真空排気可能になっている。到達圧力は
１０−１０Ｔｏｒｒ台である。Next, a surface analyzer according to this embodiment will be described. FIG. 6 is a schematic front sectional view of the surface analyzer according to the present embodiment, and FIG. 7 is a schematic plan view. FIG.
Referring to FIG. 7 and FIG. 7, the surface analyzer 3 according to the present embodiment is described.
Reference numeral 0 denotes a chamber 32 capable of high-vacuum evacuation, a vertically movable heating device 34 provided in the chamber, a sample stage 36 on which the sample holder 5 is mounted, an argon sputtering device 38, a LEED 42, an XPS 4
4, a mass spectrometer attachment part 46, and a docking part 47 sealed with a gate valve 45, and the chamber 32 can be evacuated by a turbo-molecular pump 48 and an auxiliary pump 49 capable of high-vacuum evacuation. ing. The ultimate pressure is on the order of 10 −10 Torr.
【００１６】なお、図７に示した例ではＬＥＥＤやＸＰ
Ｓを取り付けているが、他の表面分析装置を取り付ける
ことも可能である。In the example shown in FIG. 7, LEED or XP
Although S is attached, other surface analyzers can be attached.
【００１７】加熱装置３４は試料を設置したサンプルホ
ルダーを覆うことで例えば２０ｍｍ×２０ｍｍという大
きな試料を均一に１０００℃まで加熱し、アニーリング
処理することが可能である。The heating device 34 can uniformly heat a large sample of, for example, 20 mm × 20 mm up to 1000 ° C. by performing a annealing process by covering a sample holder on which the sample is placed.
【００１８】清浄化処理手段としてアルゴンスパッタリ
ング装置と加熱装置とを用いると、スパッタリングとア
ニーリングのサイクルで試料を清浄化処理できる。その
場観察手段としてＬＥＥＤ、ＸＰＳを取り付けた場合、
表面の長距離秩序、表面の組成分析、表面の状態分析を
行うことができ、反応前後の表面分析が可能である。When an argon sputtering device and a heating device are used as cleaning means, the sample can be cleaned by a cycle of sputtering and annealing. When LEED and XPS are attached as in-situ observation means,
Long-range order of the surface, composition analysis of the surface, and surface state analysis can be performed, and surface analysis before and after the reaction can be performed.
【００１９】図８は本表面分析装置のサンプルステージ
の一部概略外観図である。図８に示すように、サンプル
ホルダー５がサンプルステージ３６に設置されている。
このサンプルステージ３６は手動又は自動であってｘ、
ｙ、ｚ軸方向に移動可能で、角度θが０°〜３４０°の
範囲で回転可能である。サンプル交換用マニピュレータ
８をねじ穴７から抜くことにより、このマニピュレータ
８の先端に取り付けられていたサンプルホルダー５をサ
ンプルステージ３６に移設する。FIG. 8 is a partially schematic external view of a sample stage of the surface analyzer. As shown in FIG. 8, the sample holder 5 is set on the sample stage 36.
This sample stage 36 can be manual or automatic,
It is movable in the y- and z-axis directions, and is rotatable when the angle θ is in the range of 0 ° to 340 °. By pulling out the sample replacement manipulator 8 from the screw hole 7, the sample holder 5 attached to the tip of the manipulator 8 is transferred to the sample stage 36.
【００２０】次に本実施形態の試料搬送装置の作用につ
いて説明する。先ず、チャンバー２を高真空にしてサン
プル交換用マニピュレータ８にサンプルホルダー５を取
り付ける。このとき表面分析装置３０も高真空にしてお
く。次に、チャンバー２をゲッタポンプ１５で高真空に
したままゲートバルブ１８を閉め、ターボ分子ポンプ１
９をオフにする。Next, the operation of the sample transport device of the present embodiment will be described. First, the sample holder 5 is attached to the sample exchange manipulator 8 by setting the chamber 2 to a high vacuum. At this time, the surface analyzer 30 is also kept at a high vacuum. Next, the gate valve 18 is closed while the chamber 2 is kept at a high vacuum by the getter pump 15, and the turbo molecular pump 1 is closed.
Turn 9 off.
【００２１】次いで、試料搬送装置を表面分析装置３０
まで移動する。このときターボ分子ポンプは停止してい
るので試料搬送装置は移動可能である。表面分析装置３
０のドッキング部４７を密閉するゲートバルブ４５と試
料搬送装置１のドッキング室１２とを結合し、図示しな
かった補助真空ポンプで真空に引きながらゲートバルブ
１７を開け、ターボ分子ポンプとドッキング室１２とを
予備排気し、その後ターボ分子ポンプをオンする。この
ようにしてドッキング室１２を高真空排気する。この
後、ゲートバルブ１８を開けると同時にゲートバルブ１
７を閉める。Next, the sample transport device is connected to the surface analyzer 30.
Move up to. At this time, since the turbo molecular pump is stopped, the sample transport device can be moved. Surface analyzer 3
The docking chamber 12 of the sample transporting apparatus 1 is connected to the gate valve 45 that seals the docking part 47 of the sample transport apparatus 1, and the gate valve 17 is opened while evacuating with an auxiliary vacuum pump (not shown). Are pre-evacuated, and then the turbo molecular pump is turned on. Thus, the docking chamber 12 is evacuated to a high vacuum. Thereafter, the gate valve 18 is opened and at the same time the gate valve 1 is opened.
Close 7.
【００２２】次に、試料搬送装置１のゲートバルブ１１
と、表面分析装置のゲートバルブ４５を開け、マニピュ
レータ８でサンプルホルダー５を表面分析装置３０のサ
ンプルステージ３６まで搬送する。最後に、マニピュレ
ータ８を元に戻し、ゲートバルブ４５を閉め、表面分析
を開始する。試料が空気に触れることなく表面分析装置
に搬送されるので良好な表面分析が可能になる。Next, the gate valve 11 of the sample transfer device 1
Then, the gate valve 45 of the surface analyzer is opened, and the sample holder 5 is transported by the manipulator 8 to the sample stage 36 of the surface analyzer 30. Finally, the manipulator 8 is returned, the gate valve 45 is closed, and the surface analysis is started. Since the sample is transported to the surface analyzer without touching the air, good surface analysis can be performed.
【００２３】このように本発明の試料搬送装置は高真空
に保持したまま移動可能であり、高真空室内の複数の試
料を空気に触れさせることなく各種の真空装置に同一条
件下で搬送することができる。As described above, the sample transfer apparatus of the present invention can be moved while being kept in a high vacuum, and can transfer a plurality of samples in a high vacuum chamber to various vacuum apparatuses without being exposed to air under the same conditions. Can be.
【００２４】[0024]
【発明の効果】以上の説明で理解されるように、この発
明の試料搬送装置は高真空のまま試料を脱着可能かつ移
動可能であるので、高真空に保持したまま試料を搬送す
ることができるという効果を有する。また複数の試料を
空気に晒すことなく表面分析装置に同一条件下で搬送す
るので、実験能率が高く、対照実験において良好な表面
分析ができるという効果を有する。As will be understood from the above description, the sample transfer apparatus of the present invention can detach and move a sample while maintaining a high vacuum, so that the sample can be transferred while maintaining a high vacuum. It has the effect of. In addition, since a plurality of samples are conveyed to the surface analyzer under the same conditions without being exposed to air, the experiment efficiency is high, and there is an effect that good surface analysis can be performed in a control experiment.
【図１】この発明に係る試料搬送装置の概略正面断面図
である。FIG. 1 is a schematic front sectional view of a sample transport device according to the present invention.
【図２】この発明に係る試料搬送装置の概略左側面断面
図である。FIG. 2 is a schematic left side sectional view of a sample transporting apparatus according to the present invention.
【図３】この発明に係る試料搬送装置の概略平面図であ
る。FIG. 3 is a schematic plan view of a sample transfer device according to the present invention.
【図４】この発明による実施形態に係るサンプル交換用
のサンプルケースの一例を示す外観図である。FIG. 4 is an external view showing an example of a sample case for sample replacement according to the embodiment of the present invention.
【図５】上記実施形態に係るサンプル交換用のサンプル
ケースの一例を示す外観図である。FIG. 5 is an external view showing an example of a sample case for sample replacement according to the embodiment.
【図６】上記実施形態に係る表面分析装置の概略正面断
面図である。FIG. 6 is a schematic front sectional view of the surface analyzer according to the embodiment.
【図７】上記実施形態に係る表面分析装置の概略平面図
である。FIG. 7 is a schematic plan view of the surface analyzer according to the embodiment.
【図８】上記実施形態に係る表面分析装置のサンプルス
テージの一部概略外観図である。FIG. 8 is a partial schematic external view of a sample stage of the surface analyzer according to the embodiment.
１ 試料搬送装置 ２，３２ チャンバー ３，４ サンプルケース ５ サンプルホルダー ６ サンプル保管用マニピュレータ ８ サンプル交換用マニピュレータ １１，１８，１７，４５ ゲートバルブ １２ ドッキング室 １５ ゲッタポンプ １９ ターボ分子ポンプ ２２ バルブ ２４ ピラニーゲージ ３０ 表面分析装置 ３４ 加熱装置 ３６ サンプルステージ ３８ アルゴンスパッタリング装置 REFERENCE SIGNS LIST 1 sample transfer device 2, 32 chamber 3, 4 sample case 5 sample holder 6 sample storage manipulator 8 sample replacement manipulator 11, 18, 17, 45 gate valve 12 docking chamber 15 getter pump 19 turbo molecular pump 22 valve 24 Pirani gauge 30 Surface analyzer 34 Heating device 36 Sample stage 38 Argon sputtering device
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 享寿 埼玉県越谷市神明町３−382 (72)発明者 宮本 和夫 埼玉県南埼玉郡宮代町和戸３−８−17 (72)発明者 野村 昌治 茨城県つくば市吾妻２−821−５ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 1/00 101 B25J 21/00 G01N 23/225 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yoshihisa Ono 3-382 Shinmeicho, Koshigaya-shi, Saitama (72) Inventor Kazuo Miyamoto 3-8-17, Wado, Miyashiro-machi, Minamisaitama-gun, Saitama (72) Inventor Nomura Shoji 2-821-5 Azuma, Tsukuba City, Ibaraki Prefecture (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 1/00 101 B25J 21/00 G01N 23/225
Claims (7)
ンプルケースと、このサンプルケースを上下方向に並進
可能なサンプル保管用マニピュレータと、上記サンプル
ホルダーを脱着し水平方向に並進可能なサンプル交換用
マニピュレータとを高真空排気可能なチャンバー内に備
え、 上記チャンバーにゲートバルブを介して設けたドッキン
グ室と、このドッキング室に設けたドッキング部とを有
しており、このドッキング部にて他の真空装置に脱着可
能かつ移動可能とした試料搬送装置。1. A sample case accommodating a plurality of sample holders, a sample storage manipulator capable of translating the sample case vertically, and a sample exchange manipulator capable of attaching and detaching the sample holder and translating horizontally. In a chamber capable of high-vacuum evacuation, comprising a docking chamber provided in the chamber via a gate valve, and a docking section provided in the docking chamber. A detachable and movable sample transfer device.
可能であることを特徴する、請求項１に記載の試料搬送
装置。2. The sample transfer device according to claim 1, wherein the docking chamber can be independently evacuated to a high vacuum.
真空保持したまま脱着可能であることを特徴とする、請
求項１又は２に記載の試料搬送装置。3. The sample transfer device according to claim 1, wherein the sample transfer device is detachable while the chamber is maintained at a high vacuum in the another vacuum device.
段と、サンプル清浄化手段と、前記サンプルホルダーを
保持するサンプルステージと、ゲートバルブで密閉した
ドッキング部とを、圧力制御可能な高真空室に備えてい
ることを特徴とする、請求項１又は３に記載の試料搬送
装置。4. The high-pressure controllable high-pressure control apparatus according to claim 1, wherein the other vacuum device includes an in-situ surface observation unit, a sample cleaning unit, a sample stage holding the sample holder, and a docking unit sealed with a gate valve. The sample transfer device according to claim 1, wherein the sample transfer device is provided in a vacuum chamber.
びＸＰＳのいずれか、或いは両方であることを特徴とす
る、請求項４記載の表面分析装置。5. The surface analyzer according to claim 4, wherein said in-situ surface observation means is one of LEED and XPS or both.
パッタリング装置及びサンプルアニーリング装置のいず
れか、或いは両方であることを特徴とする、請求項４記
載の表面分析装置。6. The surface analyzer according to claim 4, wherein said sample cleaning means is one or both of an argon sputtering device and a sample annealing device.
向に移動可能かつｚ軸回りに回転可能であることを特徴
とする、請求項４記載の試料搬送装置。7. The sample transport apparatus according to claim 4, wherein the sample stage is movable in x, y, and z axes directions and is rotatable around the z axis.
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