JP5235720B2 - Sample support device for charged particle beam equipment - Google Patents
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Description
本発明は、荷電粒子線装置における試料支持装置に関する。 The present invention relates to a sample support device in a charged particle beam device.
透過型電子顕微鏡等に代表される荷電粒子線装置において、通常、試料支持装置は試料支持部、試料固定機構部、支持棒部から構成されており、試料を真空外から真空内の荷電粒子線通路位置まで導入する装置として使用される。例えば、透過型電子顕微鏡において、試料は倍率10万倍以上の高倍率観察でも振動、ドリフトの影響なく観察できる必要がある。言い換えれば、試料支持装置は、その逆数での振動、ドリフトに耐えられなければならないということになる。 In a charged particle beam apparatus represented by a transmission electron microscope or the like, a sample support apparatus is usually composed of a sample support section, a sample fixing mechanism section, and a support rod section. It is used as a device that introduces to the passage position. For example, in a transmission electron microscope, it is necessary that the sample can be observed without being affected by vibration and drift even at a high magnification of 100,000 times or more. In other words, the sample support device must be able to withstand vibrations and drifts at the reciprocal thereof.
試料支持装置自身の性能は、この試料支持部、試料固定機構部によって大きく左右されてしまう。試料の安定な固定を実現するために、いろいろの方式が提案されている。例えば、試料をねじの締め付けで押さえるねじ固定方式、別部材で押さえる別部材固定方式(ねじ固定/ばね固定)、あり溝に設置した試料をリング状のばねを用いて押さえるリングばね固定方式等がある。 The performance of the sample support device itself is greatly influenced by the sample support part and the sample fixing mechanism part. Various methods have been proposed to realize stable fixation of the sample. For example, a screw fixing method that holds the sample by tightening the screw, a separate member fixing method that holds the sample with another member (screw fixing / spring fixing), a ring spring fixing method that holds the sample placed in the dovetail groove using a ring-shaped spring, etc. is there.
このうち、ねじ固定方式は最後の締め付け時、試料に回転による方位ずれ、又はよじれが発生してしまう可能性がある。また、別部材固定方式は、試料を別部材で押さえるときに、試料の位置ずれが発生しても作業者にはその位置ずれが見えないという不具合があった。 Among these, the screw fixing method may cause a misorientation or kinking due to rotation during the final tightening. In addition, the separate member fixing method has a problem that when the sample is pressed by another member, even if the sample is misaligned, the operator cannot see the misalignment.
リングばね固定方式は、ばね線径が0.2〜0.3mmと細く、試料を固定する作業時及び固定している状態でも試料の状態を確認できるため、上記の他の方式の不具合を防ぐことができる。 The ring spring fixing method has a thin spring wire diameter of 0.2 to 0.3 mm and can check the state of the sample even during the work of fixing the sample and in the fixed state, thus preventing the problems of the other methods described above. .
図4に、従来の鉢巻状リングばね101とその専用の装脱ピンセット102を示す。鉢巻状リングばね101のわずかな突起101aを専用装脱ピンセット102で掴んで、該リングばね101を動径方向に縮めることで、試料支持台部に設けたあり溝にリングばねが装着される。あり溝装着後のリングばねは、突起部101aがピンセットから解放されることで動径方向へ広がり、その広がり力が、あり溝のテーパ壁面に規制されて試料の外縁部を下方へ加圧する力に変換される。それにより、あり溝に設置した試料が固定される。なお、突起101aを大きくすると、試料支持部の高さが厚くなってしまうため、突起は必要最小限にする必要があるが、このような突起の制約から、鉢巻状リングばね101は、専用装脱ピンセット102やあり溝から飛散しやすかった。
FIG. 4 shows a conventional headband-
また、従来のリングばねは、鉢巻形の形状を呈しているため、それを試料支持装置に装着したり外したりする場合には、リングばねを掴むための、専用装脱ピンセットなどが必要とされる。また、そのリングばねの掴み操作を少しでも間違えると、リングばねが飛散してしまう可能性を有している。したがって、取り扱いには、作業者に熟練と、作業中の細心の注意が要求されていた。 In addition, since the conventional ring spring has a headband shape, a special attachment / detachment tweezers for gripping the ring spring is required when the ring spring is attached to or removed from the sample support device. The Further, if the gripping operation of the ring spring is mistaken even a little, the ring spring may be scattered. Therefore, handling requires skill for workers and careful attention during work.
ちなみに、透過型電子顕微鏡においては、対物ポールピースは極限までそのギャップは狭くなっているうえ、近年普及し始めたトモグラフィー法においては、そのギャップ内に装着される試料に観察に際して、より大きな傾斜を与えて観察することが必要とされる。 Incidentally, in the transmission electron microscope, the gap of the objective pole piece is as narrow as possible, and in the tomography method that has begun to spread in recent years, a larger inclination is observed when observing the sample mounted in the gap. It is necessary to give and observe.
そのために、試料を保持している試料支持装置の試料支持部は、機械的強度を保持したままで、できるるだけ薄く、細くする必要がある。且つ、操作性の点から試料の装脱はワンタッチであることが要求される。一般的な試料支持は試料押え板なるもので支持するため、どうしても支持部の径が太く、厚くなってしまう傾向があった。それを改善する一手法として、試料の径(3mm)と同等のサイズにできる上記リングばねを用いるが、上記したように、取り扱い上の点で問題を持っていた。したがって、前記ニーズの寸法に対応し、且つ、取り扱いが簡単な試料支持装置が要求されていた。 Therefore, it is necessary to make the sample support part of the sample support apparatus holding the sample as thin and thin as possible while maintaining the mechanical strength. In addition, from the viewpoint of operability, loading and unloading of the sample is required to be one touch. Since general sample support is supported by a sample presser plate, the diameter of the support portion inevitably tends to be thick and thick. As one method for improving this, the above-described ring spring that can be made the same size as the diameter (3 mm) of the sample is used. However, as described above, there is a problem in terms of handling. Therefore, there has been a demand for a sample support device that can meet the above-mentioned needs and can be easily handled.
荷電粒子線装置の試料支持装置において、リングばね固定方式の場合には、該試料支持部のリングばねの線径を可能な限り細くし、かようなリングばねを試料支持部から飛散しない構造とし、且つ、試料を支持台部にしっかり固定する必要がある。 In the case of a ring spring fixing method in a sample support device of a charged particle beam device, the wire diameter of the ring spring of the sample support portion is made as thin as possible so that the ring spring is not scattered from the sample support portion. And it is necessary to fix the sample firmly to the support base.
高倍率で使用する電子顕微鏡使用条件下においては、試料部におけるわずかな振動源も像観察時の問題となるため、試料支持装置における試料の支持台部への固定は、設置された試料の外縁部を全周に渡って、できるだけ均圧で押さえる必要がある。 Under the conditions of using an electron microscope at a high magnification, even a slight vibration source in the sample part becomes a problem when observing the image, so the sample should be fixed to the support base in the sample support device at the outer edge of the installed sample. It is necessary to keep the part as uniform as possible over the entire circumference.
本発明の目的は、簡便な操作で且つリングばねが飛散することなく、リングばねを試料支持装置におけるあり溝に装着することができ、しかも、荷電粒子線装置において、狭幅スペースへの試料の設置及び/或いは試料の高傾斜状態を実現することができる試料支持装置を提供することにある。 An object of the present invention is to allow a ring spring to be mounted in a dovetail groove in a sample support device with a simple operation and without scattering of the ring spring, and in a charged particle beam device, the sample can be loaded into a narrow space. It is an object of the present invention to provide a sample support device that can realize installation and / or a high tilt state of a sample.
本発明は、上記目的を達成するために、基本的には、試料を保持するための試料支持台部と、前記試料を前記試料支持台部に固定するための試料固定機構部と、真空外から荷電粒子線通路部まで前記試料を導入するための支持棒部とを備えた試料支持装置において、次のような構成を提案する。 In order to achieve the above object, the present invention basically includes a sample support base for holding a sample, a sample fixing mechanism for fixing the sample to the sample support base, The following configuration is proposed in the sample support apparatus including the support rod portion for introducing the sample from the charged particle beam passage portion to the charged particle beam passage portion.
前記試料支持台には、試料押さえ用のあり溝が設けられ、且つ前記試料固定機構部は、前記あり溝と協働して前記試料を押さえるリングばねを有する。さらに、前記リングばねは、前記試料の外縁部を押さえるリング部と該リング部の両端から延びる複数の脚部を有し、この脚部を介して、前記試料支持台部から外れないように且つ前記あり溝に対して装脱可能な上下方向の回動動作をなし得るように前記試料支持装置に取付けられていることを特徴とする。 The sample support base is provided with a dovetail groove for holding a sample, and the sample fixing mechanism has a ring spring for holding the sample in cooperation with the dovetail groove. Further, the ring spring has a ring portion for holding the outer edge portion of the sample and a plurality of leg portions extending from both ends of the ring portion, so that the ring spring does not come off from the sample support base portion via the leg portions, and It is attached to the sample support device so as to be capable of rotating in the vertical direction that can be attached to and detached from the dovetail groove.
上記構成をなす本願発明は、次のような一連の動作を可能にする。 The present invention configured as described above enables the following series of operations.
試料をあり溝に設置する時には、リングばねを、その脚部の一部を支点にして上方に持ち上げて(上方回動)、試料設置作業の支障の無い位置に退避させておく。試料があり溝に設置された後、リングばねをあり溝位置まで回倒(下方回動)させ、且つその脚部を幾分閉めてリング部の径を動径方向に幾分縮めれば(リング部が、あり溝に入れる程度に縮める)、リングばねがあり溝に装着される。その後、リングばねの脚部の閉め力を解放することで、リング部の動径方向の縮めが解放される。それにより、リングばねの動径方向に広がる力が、あり溝の内周壁(テーパ壁面)により下方への加圧力(試料への押し付け力)に変換され、それにより、試料は、あり溝における載置部に固定される。 When the sample is placed in the dovetail groove, the ring spring is lifted upward (rotating upward) with a part of its leg portion as a fulcrum, and retracted to a position where there is no hindrance in the sample placement work. After the sample is placed in the dovetail groove, the ring spring is turned down (turned downward) to the dovetail groove position, and the leg portion is somewhat closed to slightly reduce the diameter of the ring portion in the radial direction ( The ring portion is shrunk to the extent that it can be inserted into the dovetail groove), and a ring spring is mounted in the dovetail groove. Thereafter, by releasing the closing force of the leg portion of the ring spring, the radial contraction of the ring portion is released. As a result, the force spreading in the radial direction of the ring spring is converted into a downward pressing force (pressing force against the sample) by the inner peripheral wall (taper wall surface) of the dovetail groove, whereby the sample is loaded in the dovetail groove. It is fixed to the mounting part.
試料をあり溝から取り出す場合には、上記と逆の動作、すなわち、試料が、あり溝にある状態で、リングばねの脚部を幾分閉めて(リング部があり溝から出られる程度に縮める)、上記した退避位置までリングばねを持ち上げる(上方回動)。それにより、試料は、リングばねの拘束から解除され、あり溝から取り出せる。 When the sample is taken out from the dovetail groove, the reverse of the above operation, that is, with the sample in the dovetail groove, the ring spring leg part is closed somewhat (the ring part is present and contracted to the extent that it can be taken out of the groove). ), Lift the ring spring to the retracted position (upward rotation). Thereby, the sample is released from the restraint of the ring spring and can be taken out from the dovetail groove.
本願発明によれば、簡便な操作で、リングばねを、試料支持装置におけるあり溝に飛散させることなく装着することができる。しかも、試料の外周縁を細径で突起のないリングばねで確実に固定することで、試料支持部の薄型化を図り、荷電粒子線装置における狭幅スペースへの試料の設置及び/或いは試料の高傾斜状態を実現することができる。 According to the present invention, the ring spring can be mounted by a simple operation without being scattered in the dovetail groove in the sample support device. In addition, the sample support is thinned by securely fixing the outer peripheral edge of the sample with a ring spring having a small diameter and no projection, and the sample is installed in a narrow space in the charged particle beam apparatus and / or the sample is placed. A high inclination state can be realized.
以下、本発明の一実施例について図面を用いて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施例における試料支持装置は、収束イオンビーム加工装置、透過型電子顕微鏡、走査型電子顕微鏡などの各種荷電粒子線装置において適用可能なものであるが、これら列挙した装置に限定するものではない。なお、以下、説明の便宜のために、透過型電子顕微鏡を例に説明する。 The sample support apparatus in the present embodiment can be applied to various charged particle beam apparatuses such as a focused ion beam processing apparatus, a transmission electron microscope, and a scanning electron microscope, but is not limited to these listed apparatuses. . Hereinafter, for convenience of explanation, a transmission electron microscope will be described as an example.
図1は、試料支持装置に試料を固定した状態を示し、図2にその断面図を示す。図3は、試料固定機構部の要素となるリングばねを、あり溝から外して、あり溝に対して、試料の設置及び取り出し作業を可能にした状態を示す。 FIG. 1 shows a state in which a sample is fixed to a sample support device, and FIG. 2 shows a cross-sectional view thereof. FIG. 3 shows a state in which the ring spring, which is an element of the sample fixing mechanism, is removed from the dovetail groove so that the sample can be placed and removed from the dovetail groove.
試料支持装置は、大別すると、試料支持部A、試料固定機構部B、支持棒部208からなり、試料を真空外から真空内の電子線通路位置まで搬送する装置である。
The sample support device is roughly divided into a sample support portion A, a sample fixing mechanism portion B, and a
試料支持部Aは、試料ホルダーとして機能する試料支持台部201、試料支持台部201に形成されたあり溝202の中に形成された試料載置部212(図2参照)により構成される。試料載置部212は、荷電粒子線を通過させる孔の周りに形成され、その試料載置部212の上方周りが、あり溝202を形成する下広がりのテーパにより囲まれている。
The sample support part A includes a sample
試料固定機構部Bは、あり溝202、一対のばね脚部203aを有するリングばね203、リングばねのリング口径を伸縮自在に調整するためのスライダー205、上記スライダー及びばね脚部を受け入れるための溝部209、リングばね装脱時にばねガイドとして機能する円錐形突起ガイド206、リングばね203をあり溝202に装脱する時にリングばねの上下方向回転動作を可能にするばね支え204などから構成される。
The sample fixing mechanism B includes a
支持棒部208は、その先端側に形成した平面部208aに、上記した円錐形突起ガイド206とばね支え204とを設けている。ばね支え204は、取付ねじ21により支持棒部208に固着されている。
The
ここで、試料固定機構部Bの構造について、さらに説明する。 Here, the structure of the sample fixing mechanism B will be further described.
あり溝202は、試料載置部212の周りを囲むように形成され、ばね脚受け入れ側の溝部209と連なっている。リングばね203は、試料を押さえるためのリング部203bの両端から延びる一対のばね脚部203aを有する。一対のばね脚部203aは、リング部203b近くが符号203cに示すようにくびれており、そこから左右対称に両側にYの字形に広がる部分203dを有する。このばね脚部203aには、くびれ部203cからYの字形広がり部203dにかけて摺動可能なスライダー205が装着されている。
The
スライダー205は、リングばね203の脚部203aに装着されることが可能なように開ループ形状のスリット205aを有する。このスリット205aのスリットにおける開放部は、リングばねの脚部203aがぎりぎり通れる程度に狭めてある。
The
リングばね203は、あり溝202と反対側の脚部一端側203a´が、支持台部201の軸方向と直交する幅方向に折り曲げ形成されて、ばね支え204のばね支え溝211に係合している。また、ばね支え204には、リングばね203の上下方向の回動動作を可能にするための一対のばね脚部嵌り溝210が設けられている。
The
かようなリングばね取付け構造により、リングばね203は、あり溝202と反対側の脚部一端203a´を支点として、試料支持装置に上下方向に回動可能に取付けられる。それにより、試料207をあり溝202に入れる時及びあり溝203から取り出す時に、上下方向の回動動作により、試料の出し入れ作業の支障の無い位置(図3の位置)に移動し得るよう設定されている。
With such a ring spring attachment structure, the
リングばね203は、スライダー205を、ばね脚上の上記くびれ部203cから広がり部203の範囲で移動調整することにより、脚部203aが開閉調整される。それにより、リング部の径を伸縮自在に調整するリング径調整機構が構成される。
The
試料支持棒部208には、リングばね203をあり溝に戻すときの横ずれを防ぐために、円錐形突起ガイド206が設けられている。この円錐形突起ガイド206は、リングばね203の上下方向の回動時にリングばねの脚部間で且つスライダー205とばね支え204間に位置して、リングばね203をガイドする。
The
円錐形突起ガイド206は、上部円錐部と下部ストレート部からなり、ストレート部はリングばね203を、ばね支え204に装着した時の一対のばね脚部の間隔と同等のサイズとなる外径を有している。
The
上記構成において、試料207をあり溝202に設置する時には、リングばね203を、図3に示すように、その脚部一端を支点にして上方に持ち上げて、試料設置作業の支障の無い位置に退避させておく。試料207があり溝202に設置されたならば、リングばね203に装着されたスライダー205をピンセットにて保持しながら、リングばね203を、突起ガイド206をガイドにしながら、あり溝202の直ぐ上まで倒していく。そして、リングばね203が支持台部201上面に接触した位置で、スライダー205を、ばね脚部上のくびれ部203dからYの字広がり部203d方向(矢印Aの方向)に移動する。リングばね203の脚部は、あり溝と反対側がばね支え204と突起ガイド206により、一定の間隔を保持しているため、リングばね203がスライダー205近傍でのみ縮まることができる。このため、リングばね203は動径方向に縮まり、あり溝上面穴より円形に近い形状で小さくすることができる。それにより、リングばね203があり溝202に入る。リングばね203が試料207上に到達した時点で、スライダー205をくびれ部203c方向(B方向)に移動することにより、リングばね203は、動径方向に縮めた形から解放される。これにより、リングばね203は、自身のばね力により動径方向に広がり、この広がる力が、あり溝202側部のテーパにより下方への力に変換される。このときのリングばね203のリング部203bは、試料207の外縁に位置し、上記のリングばねの下方への変換力により試料207が試料載置部212側に均一に押し付けられ、試料をあり溝中に確実に押し付けることができる。
In the above configuration, when the
なお、リングばね203の脚部の一端203a´の一端は、ばね支え204の溝211に嵌っており、このばね支えの溝には、リングばねのリング部があり溝で試料の外縁部を押さえるために、若干の遊びが設けられている。
One end of one
試料207をあり溝202から取り出す場合には、上記と逆の動作、すなわち、試料が、あり溝にある状態で、スライダー205を、ばね脚部上のYの字広がり部203d方向(矢印A方向)に移動させてリングばねの脚部を幾分閉めて(リング部があり溝から出られる程度に縮める)、図3の退避位置までリングばねを持ち上げる(上方回動)。それにより、試料207は、リングばね203の拘束から解除され、あり溝から取り出せる。
When the
なお、リングばねのばね脚部は、一対(2本)以外の複数であってもよい。 Note that the spring legs of the ring spring may be a plurality other than a pair (two).
以上のように、本実施例によれば、簡便なスライダー操作とリングばねの上下方向の回動で、リングばねを、試料支持装置におけるあり溝に飛散させることなく装着することができる。しかも、試料の外周縁を細径で突起のないリングばねで均一に固定することで、試料支持部の薄型化を図り、荷電粒子線装置における狭幅スペースへの試料の設置及び/或いは試料の高傾斜状態を実現することができる。 As described above, according to the present embodiment, the ring spring can be mounted without being scattered in the dovetail groove in the sample support device by simple slider operation and vertical rotation of the ring spring. In addition, the outer periphery of the sample is uniformly fixed with a ring spring having a small diameter and no protrusions, thereby reducing the thickness of the sample support, and installing the sample in a narrow space in the charged particle beam apparatus and / or A high inclination state can be realized.
201…試料支持台部、202…あり溝、203…リングばね、204…ばね支え、205…スライダー、206…円錐形突起ガイド、207…試料、208…支持棒部、A…試料支持部、B…試料固定機構部。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記試料支持台部には、試料押さえ用のあり溝が設けられ、
前記試料固定機構部は、前記あり溝と協働して前記試料を押さえるリングばねを有し、
前記リングばねは、前記試料の外縁部を押さえるリング部と該リング部の両端から延びる複数の脚部を有し、この脚部を介して、前記試料支持台部から外れないように且つ前記あり溝に対して装脱可能な上下方向の回動動作をなし得るように前記試料支持装置に取付けられていることを特徴とする荷電粒子線装置用の試料支持装置。 A sample support device for placing a sample to be observed or processed with a charged particle beam device on a charged particle beam passage, a sample support table for holding the sample, and fixing the sample to the sample support table In a sample support device comprising a sample fixing mechanism part for carrying out and a support bar part for introducing the sample from outside the vacuum to the charged particle beam passage part,
The sample support base is provided with a dovetail groove for holding the sample,
The sample fixing mechanism has a ring spring that presses the sample in cooperation with the dovetail groove,
The ring spring has a ring portion for holding the outer edge of the sample and a plurality of legs extending from both ends of the ring portion, and the ring spring is provided so as not to be detached from the sample support base via the legs. A sample support device for a charged particle beam apparatus, wherein the sample support device is attached to the sample support device so as to be capable of rotating in a vertical direction that can be attached to and detached from a groove.
前記リング径調整機構は、前記リングばねの脚部における前記くびれ部から前記Yの字広がり部の範囲で摺動するよう装着されたスライダーにより構成され、このスライダーの移動調整により該リングばねの脚部の開閉を調整する構成にした請求項3に記載の荷電粒子線装置用の試料支持装置。 The leg portion of the ring spring has a constricted portion in which a portion near the ring portion is narrowed, and a Y-shaped widened portion that gradually spreads from the constricted portion,
The ring diameter adjusting mechanism is constituted by a slider mounted so as to slide in a range from the constricted portion to the Y-shaped spread portion in the leg portion of the ring spring, and the leg of the ring spring is adjusted by moving the slider. The sample support device for a charged particle beam device according to claim 3, wherein the opening and closing of the unit is adjusted.
前記スライダーの摺動と前記円錐形突起ガイドとの協働により、前記スライダーのわずかな移動量で前記リングばねの径を調整可能にした請求項4又は5に記載の荷電粒子線装置用の試料支持装置。 In order to prevent a lateral displacement when the ring spring is returned to the dovetail groove, the sample support base is positioned between the leg portions of the ring spring when the ring spring is rotated in the vertical direction. The guiding conical protrusion guide is fixed,
The sample for charged particle beam apparatus according to claim 4 or 5 , wherein the diameter of the ring spring can be adjusted by a slight movement amount of the slider by the cooperation of sliding of the slider and the conical protrusion guide. Support device.
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