JPH10239259A - Sample stage controllable sample temperature - Google Patents
Sample stage controllable sample temperatureInfo
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- JPH10239259A JPH10239259A JP9042133A JP4213397A JPH10239259A JP H10239259 A JPH10239259 A JP H10239259A JP 9042133 A JP9042133 A JP 9042133A JP 4213397 A JP4213397 A JP 4213397A JP H10239259 A JPH10239259 A JP H10239259A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光電子分光装置や
オージェ電子分光装置等の超高真空内で電子分光装置に
使用される、被測定試料を保持する試料ステージの技術
分野に属し、特に超高真空内で被測定試料を保持した状
態で所定温度に冷却、加熱することのできるようになっ
ている試料温度制御可能な試料ステージの技術分野に属
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention belongs to the technical field of a sample stage for holding a sample to be measured, which is used for an electron spectrometer in an ultra-high vacuum such as a photoelectron spectrometer or an Auger electron spectrometer. The present invention belongs to the technical field of a sample stage in which a sample to be measured can be cooled and heated to a predetermined temperature while holding the sample to be measured in a high vacuum.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、超高真空内で試料にＸ線を照射し
たとき光電効果により試料から出てくる光電子のエネル
ギレベルを測定して試料の元素を分析する光電子分光装
置や超高真空内で試料に電子線を照射したとき試料から
出てくるオージェ電子のエネルギレベルを測定して試料
の元素を分析するオージェ電子分光装置においては、超
高真空内で試料を所定温度に冷却した状態で測定するこ
とが行われている。2. Description of the Related Art Conventionally, when a sample is irradiated with X-rays in an ultra-high vacuum, a photoelectron spectroscopy apparatus for analyzing the elements of the sample by measuring the energy level of photoelectrons emitted from the sample by a photoelectric effect, In an Auger electron spectrometer that measures the energy level of Auger electrons emitted from a sample when irradiating the sample with an electron beam and analyzes the elements of the sample, the sample is cooled to a predetermined temperature in an ultra-high vacuum. Measuring has been done.
【０００３】図２は、冷却状態にある試料を測定するに
あたって、この試料を冷却保持するための従来の冷却可
能な試料ステージの一例を模式的に示す図である。図
中、１は冷却可能な試料ステージ、２は測定される被測
定試料、３はこの被測定試料を保持するための試料ホル
ダ、４は試料ホルダ３に一体的に取り付けられ、下部に
窒素ガス等の冷媒が導入される冷媒タンク、５は冷媒タ
ンク４と一体に設けられこの冷媒タンク４内の冷媒の冷
熱を被測定試料２に伝達して被測定試料２を冷却する熱
伝達体、６は冷媒タンク４に冷媒を導入、排出するため
のステンレス製のスパイラルチューブ、７は試料ホルダ
３、冷媒タンク４、および熱伝達体５を一体に面内回転
（図２において上下方向軸回りの回転）させる試料ホル
ダ面内回転歯車、８は試料ホルダ面内回転歯車７に面内
回転トルクを伝達する面内回転伝達歯車、９は面内回転
伝達歯車８にφ方向の回転トルクを付与する回転トルク
付与軸、１０は試料ホルダ面内回転歯車７を面内回転可
能に支持するとともに面内回転トルク付与軸９を回転可
能に支持し、更に図示しない左右方向移動操作部材で左
右方向（Ｘ方向）に移動可能である試料ホルダサポート
である。FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of a conventional coolable sample stage for cooling and holding a sample in a cooled state. In the figure, 1 is a sample stage which can be cooled, 2 is a sample to be measured, 3 is a sample holder for holding the sample to be measured, 4 is integrally attached to the sample holder 3, and a nitrogen gas A refrigerant tank 5 into which a refrigerant such as a refrigerant is introduced; a heat transfer body 5 provided integrally with the refrigerant tank 4 for transmitting the cold heat of the refrigerant in the refrigerant tank 4 to the sample 2 to be cooled to cool the sample 2; Is a stainless steel spiral tube for introducing and discharging the refrigerant to and from the refrigerant tank 4, and 7 is an in-plane rotation of the sample holder 3, the refrigerant tank 4 and the heat transfer body 5 integrally (rotation about the vertical axis in FIG. 2). A) a rotating gear that transmits an in-plane rotational torque to the rotating gear 7 of the sample holder; and 9 a rotation that applies a rotating torque to the in-plane rotation transmitting gear 8 in the φ direction. Torque application axis, 10 The in-plane rotation gear 7 is rotatably supported while the in-plane rotation torque applying shaft 9 is rotatably supported, and furthermore, can be moved in the left-right direction (X direction) by a left-right movement operation member (not shown). It is a sample holder support.
【０００４】試料ホルダ３と熱伝達体５と冷媒タンク４
とは一体に形成され、試料ホルダ面内回転歯車７から回
転トルクが伝達されるようになっている。また、冷媒タ
ンク４と熱伝達体５の大部分が、試料ホルダ３の筒状回
転軸３ａおよび試料ホルダ面内回転歯車７の筒状回転軸
７ａ内に配置されている。[0004] The sample holder 3, the heat transfer body 5, and the refrigerant tank 4
Are formed integrally with each other so that a rotational torque is transmitted from the in-plane rotation gear 7 of the sample holder. Further, most of the refrigerant tank 4 and the heat transfer body 5 are arranged in the cylindrical rotary shaft 3a of the sample holder 3 and the cylindrical rotary shaft 7a of the rotary gear 7 in the plane of the sample holder.
【０００５】そして、電子分光装置内の冷却可能な試料
ステージ１に被測定試料２を保持し、電子分光装置内を
超高真空状態にするとともに、例えば液体窒素の中で所
定温度に冷却された窒素ガス等の冷媒を、スパイラルチ
ューブ６を通して冷媒タンク４に導入する。冷媒タンク
４内の冷媒の冷熱により熱伝達体５を介して被測定試料
２が所定温度に冷却される。この状態で、Ｘ線や電子線
を照射して、超高真空内で所定温度に冷却した状態で被
測定試料２から出てくる電子のエネルギレベルを測定す
ることにより、被測定試料２の元素が分析される。その
場合、被測定試料２におけるＸ線や電子線等の照射位
置、すなわち被測定試料２の測定点は、左右方向移動操
作部材による試料ホルダサポート１０のＸ方向の移動お
よび面内回転トルク付与軸９による試料ホルダ面内回転
歯車７の面内回転により変更、設定されるようになって
いる。すなわち、被測定試料２の光電子やオージェ電子
等の放出特性を方位角および極角による極座標に対して
測定している。[0005] The sample 2 to be measured is held on a coolable sample stage 1 in the electron spectrometer, and the inside of the electron spectrometer is set to an ultra-high vacuum state and cooled to a predetermined temperature in, for example, liquid nitrogen. A refrigerant such as nitrogen gas is introduced into the refrigerant tank 4 through the spiral tube 6. The measured sample 2 is cooled to a predetermined temperature via the heat transfer body 5 by the cold heat of the refrigerant in the refrigerant tank 4. In this state, by irradiating X-rays or electron beams and cooling the specimen to a predetermined temperature in an ultra-high vacuum, the energy level of electrons coming out of the specimen 2 is measured. Is analyzed. In that case, the irradiation position of the sample 2 to be measured, such as an X-ray or an electron beam, that is, the measurement point of the sample 2 to be measured is determined by the movement of the sample holder support 10 in the X direction by the left-right moving operation member and the in-plane rotation torque application axis. 9 is changed and set by the in-plane rotation of the sample holder in-plane rotating gear 7. That is, the emission characteristics of the measured sample 2 such as photoelectrons and Auger electrons are measured with respect to polar coordinates based on azimuth and polar angle.
【０００６】冷媒を冷媒タンク４内に導入するための導
入管にスパイラルチューブ６を用いることにより、この
導入管をフレキシブルにして冷媒タンク４の面内回転に
対する自由度を持たせて、この面内回転を可能にしてい
る。By using the spiral tube 6 as an introduction pipe for introducing the refrigerant into the refrigerant tank 4, the introduction pipe is made flexible to have a degree of freedom with respect to the in-plane rotation of the refrigerant tank 4. Allows rotation.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の冷却
可能な試料ステージ１においては、スパイラルチューブ
６に基づく自由度により、被測定試料２を０〜１００度
位までは面内回転させることは可能であるが、冷媒タン
ク４にスパイラルチューブ６が接続されているため、こ
の被測定試料２をエンドレスに面内回転させることは不
可能となっている。したがって、この可能な範囲内の被
測定試料２の面内回転では、全極角および全方位角に対
して、光電子やオージェ電子等の放出分光特性の測定を
実施することは難しい。In the conventional sample stage 1 which can be cooled, the sample 2 to be measured can be rotated in the plane from 0 to 100 degrees by the degree of freedom based on the spiral tube 6. However, since the spiral tube 6 is connected to the refrigerant tank 4, it is impossible to rotate the sample 2 to be measured endlessly in a plane. Therefore, in the in-plane rotation of the sample 2 within this possible range, it is difficult to measure the emission spectral characteristics of photoelectrons, Auger electrons, and the like at all polar angles and all azimuth angles.
【０００８】そこで、被測定試料２をエンドレスに面内
回転可能にして、被測定試料２のすべての測定点を簡単
にＸ線や電子線等の照射位置に設定できるようにするこ
とが望まれる。特に、大口径の被測定試料２の測定に対
しては、エンドレスの面内回転が有効となる。しかしな
がら、従来の冷却可能な試料ステージ１では、この要望
に応えることはできない。[0008] Therefore, it is desired that the sample 2 to be measured can be rotated endlessly in a plane so that all the measurement points of the sample 2 can be easily set to the irradiation positions of X-rays, electron beams and the like. . In particular, endless in-plane rotation is effective for measuring a large-diameter sample 2 to be measured. However, the conventional coolable sample stage 1 cannot meet this demand.
【０００９】しかも、被測定試料２を図において左右方
向の軸回りに回転させてＴ方向に傾斜させることによ
り、Ｘ線や電子線等の照射角度を変更設定することも望
まれるが、このように被測定試料２をエンドレスに面内
回転可能にするとともに被測定試料２を傾斜させること
は更に難しく、そのうえ被測定試料をＸ方向に移動しよ
うとすると更に一層難しくなり、仮にできたとしても、
その動力伝達機構は複雑な構造とならざるを得ない。It is also desirable to change the irradiation angle of X-rays, electron beams, etc. by rotating the sample 2 around the axis in the horizontal direction in the figure and tilting it in the T direction. In addition, it is more difficult to tilt the sample 2 while enabling the sample 2 to rotate in a plane endlessly, and it is even more difficult to move the sample 2 in the X direction.
The power transmission mechanism must have a complicated structure.
【００１０】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、被測定試料を温度制御す
ることができるようにしながら、しかも被測定試料をエ
ンドレスに面内回転可能にするとともに水平面に対して
ほぼ鉛直となるまで傾斜可能にする簡単な構造の試料温
度制御可能な試料ステージを提供することである。The present invention has been made in view of such circumstances, and has as its object to enable the temperature of a sample to be measured to be controlled while allowing the sample to be measured to rotate in an endless plane. And a sample stage capable of controlling the temperature of the sample having a simple structure that can be tilted until it becomes substantially vertical with respect to the horizontal plane.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、請求項１の発明は、筒状の回転軸と有しかつ被測
定試料を保持する試料ホルダと、筒状の回転軸を有しか
つこの試料ホルダを面内回転させる試料ホルダ面内回転
歯車と、この試料ホルダ面内回転歯車に面内回転を伝達
する面内回転伝達機構と、前記試料ホルダ面内回転歯車
を面内回転可能に支持する試料ホルダサポートと、この
試料ホルダサポートを傾斜させる傾斜導入機構と、前記
試料ホルダの筒状の回転軸および試料ホルダ面内回転歯
車の筒状の回転軸の少なくとも一方の回転軸内に、面内
回転不能に配置された温度制御媒体が導入される温度制
御媒体タンクと、この温度制御媒体タンクに連結されか
つ前記温度制御媒体タンクに温度制御媒体を導入するた
めの温度制御媒体導入管と、前記試料ホルダと一体にま
たは一体的にかつ前記温度制御媒体タンクと摺接しなが
ら前記温度制御媒体タンクに対して相対回転可能に設け
られた熱伝達体とを備え、前記傾斜導入機構が、前記試
料ホルダサポートを傾斜させるための回転トルクをこの
試料ホルダサポートに導入するための筒状の傾斜導入軸
を有し、前記面内回転伝達機構が、前記筒状の傾斜導入
軸内に同軸状に配設され、前記試料ホルダ面内回転歯車
を面内回転させるための回転トルクをこの試料ホルダ面
内回転歯車に伝達するための面内回転トルク伝達軸を有
することを特徴としている。According to a first aspect of the present invention, there is provided a sample holder having a cylindrical rotary shaft and holding a sample to be measured, and a cylindrical rotary shaft. A sample holder in-plane rotation gear for rotating the sample holder in-plane, an in-plane rotation transmission mechanism for transmitting in-plane rotation to the sample holder in-plane rotation gear, and an in-plane rotation of the sample holder in-plane rotation gear A sample holder support rotatably supported, a tilt introducing mechanism for tilting the sample holder support, and at least one of a cylindrical rotation axis of the sample holder and a cylindrical rotation axis of a sample holder in-plane rotating gear; A temperature control medium tank into which a temperature control medium arranged in an in-plane non-rotatable manner is introduced, and a temperature control medium connected to the temperature control medium tank and for introducing the temperature control medium into the temperature control medium tank An inlet tube, and a heat transfer member integrally or integrally with the sample holder and rotatably provided with respect to the temperature control medium tank while being in sliding contact with the temperature control medium tank, wherein the tilt introduction mechanism is provided. A cylindrical introductory shaft for introducing rotational torque to the sample holder support to incline the sample holder support, wherein the in-plane rotation transmitting mechanism is coaxial with the cylindrical introductory shaft. And an in-plane rotation torque transmission shaft for transmitting a rotational torque for rotating the in-plane rotation of the sample holder in-plane rotation gear to the sample holder in-plane rotation gear.
【００１２】また請求項２の発明は、前記傾斜導入機構
により前記被測定試料が傾斜したとき、この被測定試料
の傾斜動に連動して、前記被測定試料の面内回転が生じ
ないようにこの被測定試料がその傾斜動に連動して面内
回転されることを特徴としている。The invention according to claim 2 is such that when the sample to be measured is tilted by the tilt introducing mechanism, the in-plane rotation of the sample to be measured does not occur in conjunction with the tilt movement of the sample to be measured. It is characterized in that the sample to be measured is rotated in the plane in conjunction with the tilt movement.
【００１３】更に請求項３の発明は、前記傾斜導入機構
が前記試料を面内で直線移動するための面内直線移動導
入機構でもあることを特徴としている。Further, the invention according to claim 3 is characterized in that the tilt introduction mechanism is also an in-plane linear movement introduction mechanism for linearly moving the sample in a plane.
【００１４】更に請求項４の発明は、温度制御媒体が冷
媒であるとともに、温度制御媒体タンクが冷媒タンクで
あり、この冷媒タンクに前記冷媒を導入することによ
り、前記試料を冷却した状態で測定することを特徴とし
ている。According to a fourth aspect of the present invention, the temperature control medium is a refrigerant, the temperature control medium tank is a refrigerant tank, and the sample is cooled by introducing the refrigerant into the refrigerant tank. It is characterized by doing.
【００１５】[0015]
【作用】このような構成をした本発明の試料温度制御可
能な試料ステージにおいては、温度制御媒体タンクが面
内回転不能となるとともに、試料ホルダに一体または一
体的な熱伝達体が温度制御媒体タンクと摺接しながら、
この温度制御媒体タンクに対して相対回転するようにな
る。したがって、温度制御媒体導入管が温度制御媒体タ
ンクに接続されていても、試料ホルダと熱伝達体とが制
限なく、エンドレスに面内回転をすることができるよう
になる。これにより、被測定試料を所定の温度に温度制
御した状態で任意の方位角が設定されるようになり、被
測定試料の任意の傾斜角に対して、全方位角に対する被
測定試料からの放出電子が角度に依存して測定されるよ
うになる。In the sample stage of the present invention having the above-described structure and capable of controlling the temperature of the sample, the temperature control medium tank cannot be rotated in the plane, and the heat transfer member integrated with or integrated with the sample holder can be used. While sliding on the tank,
It rotates relative to this temperature control medium tank. Therefore, even if the temperature control medium introduction pipe is connected to the temperature control medium tank, the sample holder and the heat transfer body can be rotated endlessly without any limitation. As a result, an arbitrary azimuth can be set in a state where the sample to be measured is temperature-controlled to a predetermined temperature. The electrons become measured in an angle-dependent manner.
【００１６】また、被測定試料を傾斜させる傾斜導入軸
と被測定試料を面内回転させる面内回転トルク伝達軸と
が同軸に設けられるようになる。これにより、被測定試
料を傾斜したときに発生する、被測定試料の面内回転ト
ルク伝達軸に対するねじれが防止されるようになる。Further, the tilt introducing axis for tilting the sample to be measured and the in-plane rotation torque transmitting axis for rotating the sample to be measured in the plane are provided coaxially. This prevents torsion of the measured sample with respect to the in-plane rotational torque transmission axis, which occurs when the measured sample is tilted.
【００１７】更に、傾斜導入軸と面内回転トルク伝達軸
とが同軸に設けられ、かつ被測定試料の傾斜時に被測定
試料の面内回転が生じないように被測定試料がその傾斜
動に連動して面内回転するようになる。これにより、被
測定試料の傾斜にともなう面内回転が簡単にかつ自動的
に回避されるようになり、面内回転に対する面内回転伝
達機構が簡略化される。Further, the tilt introduction axis and the in-plane rotation torque transmission axis are provided coaxially, and the sample to be measured is interlocked with the tilting movement so that the in-plane rotation of the sample to be measured does not occur when the sample to be measured is tilted. Then, it rotates in the plane. As a result, in-plane rotation due to the tilt of the sample to be measured is easily and automatically avoided, and the in-plane rotation transmission mechanism for in-plane rotation is simplified.
【００１８】[0018]
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明にかかる試料温度制御可能な試料ステ
ージの実施の形態の一例で、試料を冷却する場合の例を
模式的に示す、図２と同様の図である。なお、図２に示
す冷却可能な試料ステージと同じ構成要素には同じ符号
を付すことにより、その詳細な説明は省略する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a view similar to FIG. 2, schematically showing an example of a sample stage capable of controlling a sample temperature according to the present invention, in which a sample is cooled. The same components as those of the sample stage that can be cooled shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【００１９】図１に示すように、この例の冷却可能な試
料ステージ１は、冷媒タンク４と熱伝達体５とが別体に
形成されているとともに、試料ホルダ３と熱伝達体５と
が一体に形成されている。また、冷媒タンク４は図示し
ない光電子分光装置の本体に固定されているとともに、
この冷媒タンク４の上面に、熱伝達体５がこの冷媒タン
ク４に対して相対回転可能に接触されている。その場
合、冷媒タンク４の上面および熱伝達体５の下面の少な
くとも一方は、熱良導体と滑り性を備えた物質によりコ
ーティングされている。そして、試料ホルダ面内回転歯
車７の回転は試料ホルダ３に伝えられるようになってお
り、したがって、試料ホルダ３と一体に形成された熱伝
達体５は試料ホルダ３と一緒に回転するが、冷媒タンク
４は回転しない。このとき、熱伝達体５は試料ホルダ３
の上面と接触を保ちかつこの上面に対して滑りながら回
転するようになっている。As shown in FIG. 1, the sample stage 1 which can be cooled has a coolant tank 4 and a heat transfer body 5 formed separately, and a sample holder 3 and a heat transfer body 5 are connected to each other. It is formed integrally. The coolant tank 4 is fixed to the main body of the photoelectron spectroscopy device (not shown),
A heat transfer body 5 is in contact with the upper surface of the refrigerant tank 4 so as to be rotatable relative to the refrigerant tank 4. In this case, at least one of the upper surface of the refrigerant tank 4 and the lower surface of the heat transfer body 5 is coated with a good conductor and a material having slipperiness. The rotation of the sample holder in-plane rotation gear 7 is transmitted to the sample holder 3. Therefore, the heat transfer body 5 integrally formed with the sample holder 3 rotates together with the sample holder 3. The refrigerant tank 4 does not rotate. At this time, the heat transfer body 5 is
Is kept in contact with the upper surface of the upper surface and rotates while sliding on the upper surface.
【００２０】更に、この例の試料ステージ１において
は、試料ホルダサポート１０をＴ方向に傾動させる傾斜
導入機構１１が設けられている。この傾斜導入機構１１
は、筒状の傾斜トルク付与軸１２からなっているととも
に、この傾斜トルク付与軸１２の一端は試料ホルダサポ
ート１０に連結されている。傾斜トルク付与軸１２は電
子分光装置の真空隔壁１３を貫通して大気外に延出して
いる。この傾斜トルク付与軸１２はＸ方向に移動可能と
されており、したがって、傾斜トルク付与軸１２をＸ方
向に移動することにより、試料ホルダサポート１０をＸ
方向に移動させることができるようになっている。Further, the sample stage 1 of this example is provided with a tilt introduction mechanism 11 for tilting the sample holder support 10 in the T direction. This tilt introduction mechanism 11
Is composed of a cylindrical tilt torque applying shaft 12, and one end of the tilt torque applying shaft 12 is connected to the sample holder support 10. The tilt torque applying shaft 12 penetrates through the vacuum partition 13 of the electron spectroscopy device and extends outside the atmosphere. The tilt torque applying shaft 12 is movable in the X direction. Therefore, by moving the tilt torque applying shaft 12 in the X direction, the sample holder support 10 is moved in the X direction.
It can be moved in any direction.
【００２１】更に、面内回転トルク付与軸９がこの傾斜
トルク付与軸１２内を貫通して大気外に延出しており、
その場合、面内回転トルク付与軸９は、傾斜トルク付与
軸１２の内孔内にベアリング１４,１５を介して面内回
転トルク付与軸９と同軸でかつ互いに相対回転可能に支
持されている。また、面内回転トルク付与軸９がこの傾
斜トルク付与軸１２内を貫通して大気外に延出してお
り、このとき面内回転トルク付与軸９の外周面と傾斜ト
ルク付与軸１２の内周面との間がシール部材によって気
密にされている。したがって、傾斜トルク付与軸１２の
内孔を通って真空が大気側に漏れないようになってい
る。これらの面内回転トルク付与軸９および傾斜トルク
付与軸１２の各大気側端部は、図示しないがそれぞれ個
別のモータドライブ機構に連結されている。これらのモ
ータドライブ機構は、図示しないマイクロコンピュータ
に電気的に接続されており、したがってモータドライブ
機構はマイクロコンピュータによって駆動制御されて、
それぞれ面内回転トルク付与軸９および傾斜トルク付与
軸１２を回転するようになっている。Further, an in-plane rotation torque application shaft 9 extends through the inside of the tilt torque application shaft 12 to the outside of the atmosphere.
In this case, the in-plane rotational torque applying shaft 9 is supported coaxially with the in-plane rotational torque applying shaft 9 via bearings 14 and 15 in the bore of the tilt torque applying shaft 12 so as to be rotatable relative to each other. Further, the in-plane rotation torque applying shaft 9 extends through the inside of the tilt torque applying shaft 12 to the outside of the atmosphere. The space between the surfaces is airtight by a sealing member. Therefore, the vacuum does not leak to the atmosphere side through the inner hole of the tilt torque applying shaft 12. Atmospheric side ends of the in-plane rotation torque applying shaft 9 and the tilt torque applying shaft 12 are connected to individual motor drive mechanisms (not shown). These motor drive mechanisms are electrically connected to a microcomputer (not shown), so that the motor drive mechanism is driven and controlled by the microcomputer,
The in-plane rotation torque applying shaft 9 and the tilt torque applying shaft 12 are respectively rotated.
【００２２】ところで、傾斜トルク付与軸１２を回転さ
せて試料ホルダサポート１０すなわち被測定試料２を傾
斜させたとき、面内回転トルク付与軸９は回転しないの
で、試料ホルダ面内回転歯車７および面内回転伝達歯車
８が噛み合っていることから、試料ホルダ面内回転歯車
７は、両歯車７,８のギヤ比に応じた角度だけ面内回転
してしまうようになる。例えば両歯車７,８のギヤ比が
１に設定されている場合は、傾斜トルク付与軸１２の回
転角と同一角度だけ試料ホルダ面内回転歯車７が面内回
転してしまう。When the sample holder support 10, that is, the sample 2 to be measured is tilted by rotating the tilt torque applying shaft 12, the in-plane rotating torque applying shaft 9 does not rotate. Since the internal rotation transmission gears 8 mesh with each other, the sample holder in-plane rotation gear 7 rotates in-plane by an angle corresponding to the gear ratio of the two gears 7, 8. For example, when the gear ratio of the two gears 7 and 8 is set to 1, the in-plane rotation of the sample holder in-plane rotation gear 7 is rotated by the same angle as the rotation angle of the tilt torque applying shaft 12.
【００２３】そこで、この例の試料ステージ１では、傾
斜トルク付与軸１２の回転による試料ホルダサポート１
０の傾斜時には、マイクロコンピュータによってモータ
ドライブ機構を駆動して面内回転トルク付与軸９を、前
述の被測定試料２の傾斜動作にともなう試料ホルダ面内
回転歯車７の回転が吸収されるように回転させるように
なっている。これにより、試料ホルダサポート１０の傾
斜時には、試料ホルダ面内回転歯車７の面内回転は何ら
行われなくなり、試料ホルダ面内回転歯車７はその面内
回転方向の初期位置に簡単に保持されるようになってい
る。Therefore, in the sample stage 1 of this embodiment, the sample holder support 1
When the tilt is zero, the microcomputer drives the motor drive mechanism so that the in-plane rotational torque applying shaft 9 is rotated so that the rotation of the in-plane rotational gear 7 of the sample holder accompanying the above-described tilting operation of the sample 2 to be measured is absorbed. It is designed to rotate. As a result, when the sample holder support 10 is tilted, the in-plane rotation of the sample holder in-plane rotation gear 7 is not performed at all, and the sample holder in-plane rotation gear 7 is easily held at the initial position in the in-plane rotation direction. It has become.
【００２４】このように構成されたこの例の試料ステー
ジ１の他の構成は、図２に示す従来の試料ステージ１と
同じである。The other structure of the sample stage 1 of this embodiment thus configured is the same as that of the conventional sample stage 1 shown in FIG.
【００２５】このように構成されたこの例の試料ステー
ジ１においては、電子分光装置内の試料ステージ１に被
測定試料２を保持し、電子分光装置内を超高真空状態に
するとともに、窒素ガス等の冷媒を、冷媒導入チューブ
６を通して冷媒タンク４に導入する。冷媒タンク４内の
冷媒の冷熱により熱伝達体５を介して被測定試料２が所
定温度に冷却される。この状態で、Ｘ線や電子線等を照
射して、超高真空内で所定温度に冷却した状態で被測定
試料２から出てくる光電子やオージェ電子等の電子のエ
ネルギレベルを測定することにより、被測定試料２の元
素が分析される。その場合、被測定試料２におけるＸ線
や電子線等の照射位置、すなわち被測定試料２の測定点
は、傾斜トルク付与軸１２による試料ホルダサポート１
０のＸ方向の移動、面内回転トルク付与軸９のφ方向の
回転による試料ホルダ面内回転歯車７の面内回転によ
り、それぞれ変更、設定されるようになる。これによ
り、被測定試料２の光電子やオージェ電子等の放出特性
を全方位角および全極角による極座標に対して測定され
る。試料ホルダ面内回転歯車７の面内回転時には、冷媒
タンク４が試料ホルダ面内回転歯車７と分離しているの
で、冷媒タンク４が面内回転不能となっていても、試料
ホルダ面内回転歯車７の面内回転はこの冷媒タンク４に
よって妨害されることはない。In the sample stage 1 of this embodiment thus configured, the sample 2 to be measured is held on the sample stage 1 in the electron spectroscope, the inside of the electron spectroscope is set to an ultra-high vacuum, and the nitrogen gas is Is introduced into the refrigerant tank 4 through the refrigerant introduction tube 6. The measured sample 2 is cooled to a predetermined temperature via the heat transfer body 5 by the cold heat of the refrigerant in the refrigerant tank 4. In this state, by irradiating an X-ray, an electron beam, or the like, and measuring the energy level of electrons such as photoelectrons and Auger electrons coming out of the sample 2 while being cooled to a predetermined temperature in an ultra-high vacuum. The elements of the sample 2 to be measured are analyzed. In this case, the irradiation position of the X-ray or the electron beam on the sample 2 to be measured, that is, the measurement point of the sample 2 to be measured is determined by the sample holder support 1
0 in the X direction and the in-plane rotation of the sample holder in-plane rotation gear 7 due to the rotation of the in-plane rotation torque applying shaft 9 in the φ direction, respectively, are changed and set. Thus, the emission characteristics of the measured sample 2 such as photoelectrons and Auger electrons are measured with respect to the polar coordinates based on all azimuth angles and all polar angles. When the in-plane rotation of the sample holder in-plane rotation gear 7 is performed, the refrigerant tank 4 is separated from the sample holder in-plane rotation gear 7. The in-plane rotation of the gear 7 is not hindered by the refrigerant tank 4.
【００２６】一方、傾斜トルク付与軸１２のＴ方向の回
転により試料ホルダサポート１０を簡単に傾斜させるこ
とができるようになる。このとき、試料ホルダサポート
１０が傾斜しても、試料ホルダ面内回転歯車７は面内回
転はしなく、面内回転方向に対しては初期位置に保持さ
れる。On the other hand, the sample holder support 10 can be easily tilted by rotating the tilt torque applying shaft 12 in the T direction. At this time, even if the sample holder support 10 is inclined, the in-plane rotation of the sample holder in-plane rotation gear 7 does not rotate, and is held at the initial position in the in-plane rotation direction.
【００２７】この例の冷却可能な試料ステージ１によれ
ば、被測定試料２を制限なくエンドレスに面内回転をす
ることができるので、被測定試料２を温度制御した状態
で任意の方位角を設定することができるようになる。こ
れにより、被測定試料２の任意の傾斜角に対して、全方
位角に対する被測定試料２からの放出電子を角度に依存
して測定することができる。According to the sample stage 1 which can be cooled in this example, the sample 2 to be measured can be rotated endlessly without any limitation, so that an arbitrary azimuth can be set while the temperature of the sample 2 is controlled. It can be set. Thus, for any tilt angle of the sample 2, the electrons emitted from the sample 2 with respect to all azimuths can be measured depending on the angle.
【００２８】また、被測定試料２を傾斜させる傾斜トル
ク付与軸１２と被測定試料２を面内回転をさせる面内回
転トルク付与軸９とを同軸にするとともに、被測定試料
２の傾斜時に被測定試料２の面内回転が生じないように
被測定試料２をその傾斜動に連動して面内回転させてい
るので、被測定試料２の傾斜にともなう面内回転を簡単
にかつ自動的に回避することができる。これにより、面
内回転に対する面内回転伝達機構が簡略化される。The tilt torque applying shaft 12 for tilting the sample 2 and the in-plane rotation torque applying shaft 9 for rotating the sample 2 in-plane are made coaxial. Since the measured sample 2 is rotated in-plane in conjunction with the tilt movement so that the in-plane rotation of the measured sample 2 does not occur, the in-plane rotation associated with the tilt of the measured sample 2 can be easily and automatically performed. Can be avoided. This simplifies the in-plane rotation transmission mechanism for in-plane rotation.
【００２９】更に、傾斜トルク付与軸１２と面内回転ト
ルク付与軸９とを同軸にすることにより、被測定試料２
を傾斜したときに発生する、被測定試料２の面内回転伝
達機構である面内回転トルク付与軸９に対するねじれを
防止できる。Further, by making the tilt torque applying shaft 12 and the in-plane rotational torque applying shaft 9 coaxial, the sample 2
Of the sample 2 to be measured can be prevented from being twisted with respect to the in-plane rotation torque applying shaft 9 which is an in-plane rotation transmission mechanism of the sample 2.
【００３０】なお、冷媒タンクに冷媒を導入しなく、被
測定試料２を常温で測定する場合あるいは冷媒タンクに
温熱媒を導入して、被測定試料２を加熱した状態で測定
する場合にも本発明を適用することができ、同様に常温
あるいは加熱状態で被測定試料２の光電子やオージェ電
子等の放出特性を全方位角および全極角による極座標に
対して測定することができる。Note that the present invention is also applicable to the case where the sample 2 to be measured is measured at room temperature without introducing the refrigerant into the refrigerant tank or the case where the sample 2 is measured with the heating medium introduced into the refrigerant tank and the sample 2 is heated. The invention can be applied, and similarly, the emission characteristics of the sample 2 to be measured such as photoelectrons and Auger electrons can be measured at normal temperature or in a heated state with respect to polar coordinates based on all azimuth angles and all polar angles.
【００３１】[0031]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の試料温度制御可能な試料ステージによれば、温度制御
媒体タンクを面内回転不能とし、試料ホルダと一体に回
転する熱伝達体を温度制御媒体タンクと摺接しながら、
この温度制御媒体タンクに対して相対回転するようにし
ているので、試料ホルダと熱伝達体とをエンドレスに面
内回転をさせることができる。これにより、被測定試料
を所定の温度に温度制御した状態で任意の方位角を設定
することができ、被測定試料の任意の傾斜角に対して、
全方位角に対する被測定試料からの放出電子を角度に依
存して測定することができる。As is apparent from the above description, according to the sample stage of the present invention capable of controlling the sample temperature, the temperature control medium tank cannot be rotated in-plane, and the heat transfer member that rotates integrally with the sample holder is provided. While sliding on the temperature control medium tank,
The relative rotation with respect to the temperature control medium tank allows the sample holder and the heat transfer body to rotate in an in-plane manner endlessly. Thereby, an arbitrary azimuth can be set in a state where the sample to be measured is temperature-controlled to a predetermined temperature, and for an arbitrary inclination angle of the sample to be measured,
Electrons emitted from the measured sample with respect to all azimuth angles can be measured depending on the angle.
【００３２】また、被測定試料を傾斜させる傾斜導入軸
と被測定試料を面内回転させる面内回転トルク伝達軸と
を同軸に設けているので、被測定試料を傾斜したときに
発生する、被測定試料の面内回転トルク伝達軸に対する
ねじれを防止できる。Further, since the tilt introduction axis for tilting the sample to be measured and the in-plane rotation torque transmitting axis for rotating the sample to be measured in the plane are provided coaxially, the tilt angle generated when the sample to be measured is tilted is reduced. The torsion of the measurement sample with respect to the in-plane rotation torque transmission shaft can be prevented.
【００３３】更に、傾斜導入軸と面内回転トルク伝達軸
とが同軸に設けられ、かつ被測定試料の傾斜時に被測定
試料の面内回転が生じないように被測定試料がその傾斜
動に連動して面内回転するようにしているので、被測定
試料の傾斜にともなう面内回転を簡単にかつ自動的に回
避することができ、面内回転伝達機構を簡略化できる。Further, the tilt introduction axis and the in-plane rotation torque transmitting axis are provided coaxially, and the sample to be measured is interlocked with the tilting movement so that the in-plane rotation of the sample to be measured does not occur when the sample to be measured is tilted. As a result, the in-plane rotation accompanying the tilt of the sample to be measured can be easily and automatically avoided, and the in-plane rotation transmission mechanism can be simplified.
【図１】 本発明にかかる試料温度制御可能な試料ステ
ージの実施の形態の一例で、試料を冷却する場合の例を
模式的に示す図である。FIG. 1 is a view schematically showing an example of a sample stage capable of controlling a sample temperature according to an embodiment of the present invention, in which a sample is cooled.
【図２】 従来の冷却用試料ステージの一例を示す図で
ある。FIG. 2 is a view showing an example of a conventional cooling sample stage.
１…冷却可能な試料ステージ、２…被測定試料、３…試
料ホルダ、４…冷媒タンク、５…熱伝達体、６…スパイ
ラルチューブ、７…試料ホルダ面内回転歯車、８…面内
回転伝達歯車、９…回転トルク付与軸、１０…試料ホル
ダサポート、１１…傾斜導入機構、１２…傾斜トルク付
与軸DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Coolable sample stage, 2 ... Sample to be measured, 3 ... Sample holder, 4 ... Refrigerant tank, 5 ... Heat transfer body, 6 ... Spiral tube, 7 ... Sample holder in-plane rotation gear, 8 ... In-plane rotation transmission Gears, 9: Rotating torque applying shaft, 10: Sample holder support, 11: Incline introduction mechanism, 12: Inclined torque applying shaft
Claims (4)
持する試料ホルダと、筒状の回転軸を有しかつこの試料
ホルダを面内回転させる試料ホルダ面内回転歯車と、こ
の試料ホルダ面内回転歯車に面内回転を伝達する面内回
転伝達機構と、前記試料ホルダ面内回転歯車を面内回転
可能に支持する試料ホルダサポートと、この試料ホルダ
サポートを傾斜させる傾斜導入機構と、前記試料ホルダ
の筒状の回転軸および試料ホルダ面内回転歯車の筒状の
回転軸の少なくとも一方の回転軸内に、面内回転不能に
配置された温度制御媒体が導入される温度制御媒体タン
クと、この温度制御媒体タンクに連結されかつ前記温度
制御媒体タンクに温度制御媒体を導入するための温度制
御媒体導入管と、前記試料ホルダと一体にまたは一体的
にかつ前記温度制御媒体タンクと摺接しながら前記温度
制御媒体タンクに対して相対回転可能に設けられた熱伝
達体とを備え、 前記傾斜導入機構は、前記試料ホルダサポートを傾斜さ
せるための回転トルクをこの試料ホルダサポートに導入
するための筒状の傾斜導入軸を有し、前記面内回転伝達
機構は、前記筒状の傾斜導入軸内に同軸状に配設され、
前記試料ホルダ面内回転歯車を面内回転させるための回
転トルクをこの試料ホルダ面内回転歯車に伝達するため
の面内回転トルク伝達軸を有することを特徴とする試料
温度制御可能な試料ステージ。A sample holder having a cylindrical rotating shaft and holding a sample to be measured; a sample holder in-plane rotating gear having a cylindrical rotating shaft and rotating the sample holder in-plane; An in-plane rotation transmitting mechanism for transmitting in-plane rotation to the in-plane rotation gear of the sample holder, a sample holder support for supporting the in-plane rotation of the in-plane rotation gear, and an inclination introducing mechanism for tilting the sample holder support Temperature control wherein a temperature control medium which is arranged so as not to rotate in-plane is introduced into at least one of the cylindrical rotation shaft of the sample holder and the cylindrical rotation shaft of the in-plane rotation gear of the sample holder. A medium tank, a temperature control medium introduction pipe connected to the temperature control medium tank and for introducing a temperature control medium into the temperature control medium tank, and the temperature control integrated with or integrally with the sample holder. A heat transfer member provided so as to be rotatable relative to the temperature control medium tank while being in sliding contact with the medium tank, wherein the tilt introduction mechanism applies a rotational torque for tilting the sample holder support to the sample holder support. A cylindrical inclined introduction shaft for introducing into the, the in-plane rotation transmission mechanism is disposed coaxially within the cylindrical inclined introduction shaft,
A sample stage capable of controlling a sample temperature, comprising: an in-plane rotation torque transmission shaft for transmitting a rotation torque for rotating the in-plane rotation of the in-plane rotation gear of the sample holder to the in-plane rotation gear of the sample holder.
が傾斜したとき、この被測定試料の傾斜動に連動して、
前記被測定試料の面内回転が生じないようにこの被測定
試料がその傾斜動に連動して面内回転されることを特徴
とする請求項１記載の試料温度制御可能な試料ステー
ジ。2. When the sample to be measured is tilted by the tilt introduction mechanism, the tilting movement of the sample to be measured is performed,
2. The sample stage according to claim 1, wherein the sample to be measured is rotated in the plane in conjunction with the tilting movement so that the in-plane rotation of the sample to be measured does not occur.
線移動するための面内直線移動導入機構でもあることを
特徴とする請求項１または２記載の試料温度制御可能な
試料ステージ。3. The sample stage according to claim 1, wherein the tilt introduction mechanism is also an in-plane linear movement introduction mechanism for linearly moving the sample in a plane.
度制御媒体タンクは冷媒タンクであり、この冷媒タンク
に前記冷媒を導入することにより、前記試料を冷却した
状態で測定することを特徴とする請求項１ないし３のい
ずれか１記載の試料温度制御可能な試料ステージ。4. The temperature control medium is a refrigerant, and the temperature control medium tank is a refrigerant tank. By introducing the refrigerant into the refrigerant tank, measurement is performed in a state where the sample is cooled. 4. A sample stage according to claim 1, wherein the sample temperature can be controlled.
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|---|---|---|---|
| JP04213397A JP3437400B2 (en) | 1997-02-26 | 1997-02-26 | Sample stage with controllable sample temperature |
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|---|---|---|---|
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- 1997-02-26 JP JP04213397A patent/JP3437400B2/en not_active Expired - Fee Related
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