JP5606726B2

JP5606726B2 - 試料ホルダ及び試料取り付け取り外し治具

Info

Publication number: JP5606726B2
Application number: JP2009274057A
Authority: JP
Inventors: 亨河西
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 2009-12-02
Filing date: 2009-12-02
Publication date: 2014-10-15
Anticipated expiration: 2029-12-02
Also published as: JP2011117784A

Description

本発明は、薄膜試料作製装置に用いられ、ホルダ面を有し、前記試料ホルダ面に薄膜加工される試料を保持する試料ホルダおよび該試料ホルダに用いられる試料取り付け取り外し治具に関する。

透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察される薄膜試料を作製する装置として、イオンビームを試料ホルダ上に固定された試料に照射し、試料を研磨する薄膜作製装置が用いられる（例えば、特許文献１参照）。

試料ホルダへの試料の取り付けは、試料と試料ホルダとの間にワックスを配置し、試料ホルダを加熱し、溶けたワックスが固まることで行っている。
また、試料ホルダからの試料の試料の取り外しも、試料ホルダを加熱し、ワックスを溶かすことで行っている。

特開２００７-３３３６８２号公報

イオンビームの加工時の熱で物性が変化する試料は、試料ホルダを冷却しながら研磨を行う必要がある、しかし、ワックスを用いて試料を試料ホルダに取り付けた場合、試料ホルダを冷却するとワックスが硬くなって試料の保持力がなくなり、試料が脱落する問題点がある。

また、ワックスに含まれる溶剤成分を嫌う試料の場合、試料ホルダに取り付けができない問題点もある。
次に、試料ホルダへの試料の取り付け、試料ホルダからの試料の取り外しは、ワックスの加熱が必要であり、時間がかかる問題点がある。また、試料が試料ホルダに対してずれて固定される場合がある。その際、やり直しをする場合には、更に時間がかかる問題点がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その第１の課題は、試料ホルダを冷却しても、試料が外れない試料ホルダを提供することにある。
また、第２の課題は、短時間で試料の取り付け、取り外しができる試料取り付け取り外し治具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、薄膜試料作製装置に用いられ、試料ホルダ本体にホルダ面を有し、前記ホルダ面に薄膜加工される試料を保持する試料ホルダにおいて、前記ホルダ面と交差する方向に移動可能なように前記試料ホルダに設けられ、前記ホルダ面に載置された前記試料の前記ホルダ面と対向する面と反対側の面に当接／離反可能なクランプ爪を有するクランプ手段と、該クランプ手段のクランプ爪が前記試料に当接する方向に付勢する付勢手段と、を有し、前記クランプ手段は、前記試料ホルダ本体の両側面を挟み込むように設けられた第１及び第２クランプからなり、前記第１クランプは、前記試料ホルダの一方の側面に設けられた直線状のガイド溝に移動可能に係合して設けられた板状の第１クランプ本体と、前記第１クランプ本体の先端に設けられ、前記試料の一方の側に当接可能な第１クランプ爪と、前記第１クランプ本体の他端に設けられた第１折曲部と、からなり、前記第２クランプは、前記第１クランプと独立して移動可能で、前記試料ホルダの他方の側面に設けられた直線状のガイド溝に移動可能に係合して設けられた板状の第２クランプ本体と、前記第２クランプ本体の先端に設けられ、前記試料の他方の側に当接可能な第２クランプ爪と、前記第２クランプ本体の他端に設けられた第２折曲部と、からなり、前記付勢手段は、前記第１クランプの前記第１折曲部と前記試料ホルダ本体との間に設けられ、前記第１クランプを付勢する第１付勢手段と、前記第２クランプの前記第２折曲部と前記試料ホルダ本体との間に設けられ、前記第２クランプを付勢する第２付勢手段と、からなることを特徴とする試料ホルダである。

付勢手段で付勢されたクランプ手段のクランプ爪は、試料ホルダのホルダ面に載置された試料に当接し、試料を試料ホルダのホルダ面に固定する。

請求項２に係る発明は、前記請求項１記載の試料ホルダに用いられる試料取り付け取り外し治具であって、前記ホルダ面が水平となるように前記試料ホルダを固定するホルダ固定部と、前記付勢手段の付勢力に抗して、前記クランプ爪が前記試料より離反する方向に前記クランプ手段を駆動するクランプ手段駆動部と、を有することを特徴とする試料取り付け取り外し治具である。

請求項１に係る発明によれば、前記ホルダ面と交差する方向に移動可能なように前記試料ホルダに設けられ、前記ホルダ面に載置された前記試料の前記ホルダ面と対向する面と反対側の面に当接／離反可能なクランプ爪を有するクランプ手段と、該クランプ手段のクランプ爪が前記試料に当接する方向に付勢する付勢手段と、を有することにより、付勢手段で付勢されたクランプ手段のクランプ爪は、試料ホルダのホルダ面に載置された試料に当接し、試料を試料ホルダのホルダ面に固定する。よって、試料ホルダを冷却しても、試料が外れない。

また、付勢手段の付勢力に抗してクランプ手段を移動させるだけでよいので、短時間で試料の取り付け、取り外しができる。
更に、ワックスを用いないので、ワックスに含まれる溶剤成分を嫌う試料であっても、試料ホルダに取り付けることができる。

前記クランプ手段は、前記試料の一方の側に当接可能な第１クランプ爪を有する第１クランプと、前記試料の他方の側に当接可能な第２クランプ爪を有する第２クランプと、からなることにより、クランプ爪が試料の両側に当接するので、試料ホルダへの試料の取り付けが安定する。

請求項２に係る発明によれば、前記ホルダ面が水平となるように前記試料ホルダを固定するホルダ固定部と、前記付勢手段の付勢力に抗して、前記クランプ爪が前記試料より離反する方向に前記クランプ手段を駆動するクランプ手段駆動部とを有することで、短時間で試料の取り付け、取り外しができる。

実施形態の試料ホルダの左側面図である。正面図である。図２の右側から見た断面図で図４の切断線Ｄ−Ｄでの断面図であるは図３の切断線Ｃ−Ｃでの断面図である。は背面図である。薄膜試料作製装置の正面からみた断面図である。試料が取り付けられていない状態の試料ホルダがセットされた試料取り付け取り外し治具の正面から見た断面図である。図７の切断線Ｅ−Ｅでの断面図である。試料が取り付けられた状態の試料ホルダがセットされた試料取り付け取り外し治具の正面から見た断面図である。図９の切断線Ｆ−Ｆの断面図である。

次に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
最初に、図６を用いて、本実施形態の試料ホルダを有する薄膜試料作製装置の説明を行なう。図６は薄膜試料作製装置の正面からみた断面図である。

図において、内部が所定の真空度に真空引きされる試料加工室１は、開口３を有する本体部５と、本体部５に対して取り付け／取り外し可能に設けられた着脱部７とからなっている。尚、図６に示す状態は、着脱部７が本体部５に取り付けられた状態を示し、着脱部７を矢印Ｂ方向に移動させることで、着脱部７を本体部５より取り外すことができる。

試料加工室１内には、試料１３を保持する試料ホルダ１１が設けられている。この試料ホルダ１１は、着脱部７に設けられることで、試料加工室１に取り付け／取り外し可能となっている。

また、試料加工室１には、試料加工室１内で試料ホルダ１１に取り付けられた試料１３に、イオンビームＩＢを照射して試料１３を研磨して薄膜加工するビーム照射手段１５が設けられている。

さらに、試料加工室１の本体部５の外部には、本体部５に設けられたガラス窓（観察窓）９を介して、本体部試料加工室１内の試料ホルダ１１に取り付けられた試料１３の加工面を観察するＣＣＤカメラ１７が設けられている。

また、加工中にイオンビームで削られた試料１３から飛散した表面物質がガラス窓９に付着して、ＣＣＤカメラ７での加工状態が観察できなくなるのを防止するために、試料１３とＣＣＤカメラ１７との間に遮蔽ガラス２１を設け、試料１３から飛散した表面物質を遮蔽ガラス２１に付着させている。

次に、イオンビームＩＢの径（二点鎖線で示す）が大きいので、試料ホルダ１１まで削られる。これを防止するために、本実施形態では、試料加工室１の本体部５にスリット板３１を設けている。このスリット板３１は、試料ホルダ１１とビーム照射手段１５との間で、ビーム照射手段１５から照射されたイオンビームＩＢの径を絞るスリット３３が形成されている。

次に、図１−図５を用いて試料ホルダの説明を行う。図１は左側面図、図２は正面図、図３は図２の右側から見た断面図で図４の切断線Ｄ−Ｄでの断面図、図４は図３の切断線Ｃ−Ｃでの断面図、図５は背面図である。

これらの図において、試料ホルダ１１の正面は、薄膜加工される試料１３が配置されるホルダ面１１ａとなっている。
そして、ホルダ面１１ａと交差する方向に移動可能なようにホルダ１１に設けられ、ホルダ面１１ａに載置された試料１３のホルダ面１１ａと対向する面と反対側の面に当接／離反可能なクランプ爪を有するクランプ手段が設けられている。

本実施形態では、試料ホルダ１１の一方の側面には、ホルダ面１１ａと交差する方向に延びる第１ガイド溝１１ｂが形成されている。また、試料ホルダ１１の他方の側面には、ホルダ面１１ａと交差する方向に延びる第２ガイド溝１１ｃが形成されている。

そして、第１ガイド溝１１ｂには、第１クランプ５１が移動可能に係合している。第１クランプ５１は、試料１３の一方の側に当接可能な第１クランプ爪５３と、第１ガイド溝１１ｂに係合する第１クランプ本体５５と、ホルダ１１のホルダ面１１ａと反対側に位置する背面１１ｄに当接可能な第１折曲部５７とからなっている。第１クランプ本体５５には、第１ガイド溝１１ｂに沿った長穴５５ａが形成されている。そして、ねじ５９が、長穴５５ａを挿通して、第１ガイド溝１１ｂに取り付けられている。ねじ５９により、第１クランプ５１が試料ホルダ１１に取り付けられ、ねじ５９と長穴５５ａとにより、第１クランプ５１の移動範囲の規制がなされる。

また、第２ガイド溝１１ｃには、第２クランプ６１が移動可能に係合している。第２クランプ６１は、試料１３の他方の側に当接可能な第２クランプ爪６３と、第２ガイド溝１１ｃに係合する第２クランプ本体６５と、ホルダ１１のホルダ面１１ａと反対側に位置する背面１１ｄに当接可能な第２折曲部６７とからなっている。そして、ねじ６９が、長穴６５ａを挿通して、第２ガイド溝１１ｃに取り付けられている。ねじ６９により、第２クランプ６１が試料ホルダ１１に取り付けられ、ねじ６９と長穴６５ａとにより、第２クランプ６１の移動範囲の規制がなされる。

第１クランプ５１の第１折曲部５７と対向する試料ホルダ１１の背面１１ｄには、第１穴１１ｅが形成されている。この第１穴１１ｅには、第１スプリング７１が配置され、第１スプリング７１の先端部は第１クランプ５１の第１折曲部５７に押接している。従って、この第１スプリング７１は、第１クランプ５１のクランプ爪５３が、ホルダ面１１ａに載置された試料１３に当接する方向に付勢する付勢手段として機能する。また、第２クランプ６１の第２折曲部６７と対向する試料ホルダ１１の背面１１ｄには、第２穴１１ｆが形成されている。この第２穴１１ｆには、第２スプリング７３が配置され、第２スプリング７３の先端部は第２クランプ６１の第２折曲部６７に押接している。従って、この第２スプリング７３は、第２クランプ６１のクランプ爪６３が、ホルダ面１１ａに載置された試料１３に当接する方向に付勢する付勢手段として機能する。

次に、上記構成の試料ホルダ１１の作動を説明する。
付勢手段としての第１スプリング７１，第２スプリング７３で付勢されたクランプ手段の第１クランプ爪５３，第２クランプ爪６３は、試料ホルダ１１のホルダ面１１ａに載置された試料１３に当接し、試料１３を試料ホルダ１１のホルダ面１１ａに固定する。

そして、このような構成によれば、以下のような効果がある。
(1) 付勢手段としての第１スプリング７１，第２スプリング７３で付勢されたクランプ手段の第１クランプ爪５３，第２クランプ爪６３は、試料ホルダ１１のホルダ面１１ａに載置された試料１３に当接し、試料１３を試料ホルダ１１のホルダ面１１ａに固定する。よって、試料ホルダ１１を冷却しても、試料１３が外れない。

(2) 付勢手段としての第１スプリング７１，第２スプリング７３での付勢力に抗してクランプ手段としての第１クランプ５１，第２クランプ６１を移動させるだけでよいので、短時間で試料１３の取り付け、取り外しができる。

(3) ワックスを用いないので、ワックスに含まれる溶剤成分を嫌う試料１３であっても、試料ホルダ１１に取り付けることができる。
(4) クランプ手段は、試料１３の一方の側に当接可能な第１クランプ爪５３を有する第１クランプ５１と、試料１３の他方の側に当接可能な第２クランプ爪６３を有する第２クランプ６１と、からなることにより、クランプ爪が試料の両側に当接するので、試料ホルダ１１への試料１３の取り付けが安定する。

次に、図７−図１０を用いて上記構成の試料ホルダ１１に用いられる試料取り付け取り外し治具を説明する。図７は試料が取り付けられていない状態の試料ホルダがセットされた試料取り付け取り外し治具の正面から見た断面図、図８は図７の切断線Ｅ−Ｅでの断面図、図９は試料が取り付けられた状態の試料ホルダがセットされた試料取り付け取り外し治具の正面から見た断面図、図１０は図９の切断線Ｆ−Ｆの断面図である。

図７，図８に示すように、試料取り付け取り外し治具８１は、ベース８３に、ホルダ面１１ａが水平となるように試料ホルダ１１を固定するホルダ固定部８５と、試料ホルダ１１の第１スプリング７１，第２スプリング７３（付勢手段）の付勢力に抗して、第１クランプ爪５３、第２クランプ爪６３が試料１３より離反する方向に第１クランプ５１，第２クランプ６１（クランプ手段）を駆動するクランプ手段駆動部８７とが設けられている。

ホルダ固定部８５には、ベース８３に対して回転可能に設けられ、試料ホルダ１１に係脱可能なレバー８９が設けられている。
クランプ手段駆動部８７は、ベース８３に設けられた２本のガイドピン９１，９３と、これらガイドピン９１，９３が係合する長穴状のガイド穴９５を有するテーパスライダ９７を有している。尚、ガイドピン９１，９３は水平方向に沿った線分上に配置されている。よって、テーパスライダ９７は水平方向に移動可能となっている。

ベース８３には、テーパスライダ９７の移動方向と交差する垂直方向の２面８３ａ、８３ｂのうちの一方の面８３ａに押接するスプリング９９が設けられている。また、ベース８３には、テーパスライダ９７の２面８３ａ、８３ｂのうちの他方の面８３ｂに当接可能な移動ねじ１０１が螺合している。よって、移動ねじ１０１を、正逆方向に回転させることで、テーパスライダ９７は水平方向に進退するようになっている。

更に、ベース８３には、垂直方向に移動可能に設けられた押し上げスライダ１０３が設けられている。この押し上げスライダ１０３の下端部は、テーパスライダ９７のテーパ面９７ｃに当接可能で、上端部はホルダ固定部８５に固定された試料ホルダ１１の第１クランプ５１の第１折曲部５７、第２クランプ６１の第２折曲部６７に当接可能となっている。

ここで、図７−図１０を用いて、試料取り付け取り外し治具８１を用いて、試料ホルダ１１に試料を取り付ける作動を説明する。尚、図７において、レバー８９は、最初二点鎖線の位置にある。

先ず、図７，図８に示すように、試料ホルダ１１をホルダ固定部８５に設け、レバー８９を二点差線位置から実線位置まで回転し、レバー８９を試料ホルダ１１にセットする。そして、クランプ手段駆動部８７の移動ねじ１０１を回転し、テーパスライダ９７を図７において左方向に移動させる。このテーパスライダ９７の移動により、テーパスライダ９７のテーパ面９７ａが押し上げスライダ１０３を押し上げる。すると、図９，図１０に示すように、試料ホルダ１１のクランプ手段の第１クランプ爪５３，第２クランプ爪６３は、第１スプリング７１，第２スプリング７３の付勢力に抗して上方に移動し、クランプ手段の第１クランプ爪５３，第２クランプ爪６３は、試料ホルダ１１のホルダ面１１ａから離れる。

ホルダ面１１ａに試料１３を載置し、クランプ手段駆動部８７の移動ねじ１０１を先程とは逆方向に回転し、テーパスライダ９７を図９において右方向に移動させる。このテーパスライダ９７の移動により、テーパスライダ９７のテーパ面９７ａが押し上げスライダ１０３を下げる。すると、図７，図８に示すように、試料ホルダ１１のクランプ手段の第１クランプ爪５３，第２クランプ爪６３は、下方に移動し、クランプ手段の第１クランプ爪５３，第２クランプ爪６３は、ホルダ面１１ａに載置された試料１３に当接し、試料１３の取り付けが完了する。

また、試料取り付け取り外し治具８１を用いて、試料ホルダ１１から試料を取り外す場合は、上述した取り付け作動と逆の作動を行えばよい。
このような試料取り付け取り外し治具８１によれば、短時間で試料１３の取り付け、取り外しができる。

１１試料ホルダ
５１第１クランプ
５３第１クランプ爪
６１第２クランプ
６３第２クランプ爪
７１第１スプリング
７３第２スプリング

Claims

薄膜試料作製装置に用いられ、試料ホルダ本体にホルダ面を有し、前記ホルダ面に薄膜加工される試料を保持する試料ホルダにおいて、
前記ホルダ面と交差する方向に移動可能なように前記試料ホルダに設けられ、前記ホルダ面に載置された前記試料の前記ホルダ面と対向する面と反対側の面に当接／離反可能なクランプ爪を有するクランプ手段と、
該クランプ手段のクランプ爪が前記試料に当接する方向に付勢する付勢手段と、
を有し、
前記クランプ手段は、
前記試料ホルダ本体の両側面を挟み込むように設けられた第１及び第２クランプからなり、
前記第１クランプは、
前記試料ホルダの一方の側面に設けられた直線状のガイド溝に移動可能に係合して設けられた板状の第１クランプ本体と、前記第１クランプ本体の先端に設けられ、前記試料の一方の側に当接可能な第１クランプ爪と、前記第１クランプ本体の他端に設けられた第１折曲部と、
からなり、
前記第２クランプは、
前記第１クランプと独立して移動可能で、前記試料ホルダの他方の側面に設けられた直線状のガイド溝に移動可能に係合して設けられた板状の第２クランプ本体と、前記第２クランプ本体の先端に設けられ、前記試料の他方の側に当接可能な第２クランプ爪と、前記第２クランプ本体の他端に設けられた第２折曲部と、
からなり、
前記付勢手段は、
前記第１クランプの前記第１折曲部と前記試料ホルダ本体との間に設けられ、前記第１クランプを付勢する第１付勢手段と、
前記第２クランプの前記第２折曲部と前記試料ホルダ本体との間に設けられ、前記第２クランプを付勢する第２付勢手段と、
からなる
ことを特徴とする試料ホルダ。
前記請求項１記載の試料ホルダに用いられる試料取り付け取り外し治具であって、
前記ホルダ面が水平となるように前記試料ホルダを固定するホルダ固定部と、
前記付勢手段の付勢力に抗して、前記クランプ爪が前記試料より離反する方向に前記クランプ手段を駆動するクランプ手段駆動部と、
を有することを特徴とする試料取り付け取り外し治具。