JPS63149619A - 赤外線ランプ加熱による高温顕微鏡加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば半導体製造技術や各種の素材の熱的研
究等に広く利用できる赤外線ランプ加熱による高温顕微
鏡加熱装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来の高温顕微鏡における加熱装置としては、いわゆる
内熱式のものが知られており、通常、サンプルの周囲お
よび底部を囲んでサンプルホルダ上にヒータを設け、こ
のヒータを耐火物または電気絶縁物に収納すると共にこ
の耐火物または電気絶縁物中に温度測定用の熱電対を設
け、サンプルの下から加熱するようにされている。そし
てこのように構成した組立体を石英ガラスまたはパイレ
ックスガラスの囲いで覆って特定の雰囲気で包みサンプ
ル表面の汚染や酸化を防止するようにしてい、る。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来のこのような内熱式の加熱装置では、最近の超長作
動距離をもつ対物レンズでもサンプル表面までの距離が
１０ｍ１程度であるため、非常に限られた空間内にヒー
タや温度測定用の熱電対を装置する必要があり、そのな
め構造が複雑となり、また主としてサンプルの下からし
か加熱するとができないのでサンプルにおける温度勾配
及び分布が悪く、しかも加熱により蒸発したサンプル物
質以外の物質（例えばヒータやそのホルダの物質）で石
英ガラスまたはパイレックスガラスの囲いの内面を汚し
、測定に支障を来すことになる。

さらにこの種の加熱装置は反射式顕微鏡の場合にはよい
が、下からの透過光式の場合には加熱部に穴をあける必
要があり、構造が益々複雑となる。

そこで、本発明は、赤外線ランプを用いて外熱式にサン
プルを全体から一様に加熱することにより上述の問題点
を解消した高温ｇＲＷ１ｇＡ加熱装置を提供することを
目的としている。

［問題点を解決するための手段コ 上記の目的を達成するために、本発明による高温顕微鏡
加熱装置は、顕微鏡の対物レンズに隣接しかつその光軸
を囲んでランプハウジングを設け、このランプハウジン
グが内部に加熱用の赤外線ランプを収容する加熱室を備
え、また上記ランプハウジングの加熱室を貫通して上記
対物レンズに対して位置法めされかつ内部を真空排気さ
れ得るサンプルに対する保護管を設け、上記加熱室内に
設けた赤外線ランプからの赤外線が上記保護管を通して
サンプルに向かって入射するように上記ランプハウジン
グの加熱室の内壁を構成したことを特徴としている。

また本発明の別の形態によれば、高温型ｖ＆鏡加熱装置
には、対物レンズと対物レンズに対向した上記ランプハ
ウジングの部分に乾燥空気を吹き付ける乾燥空気吹き付
け手段が設けられる。

さらに、上記二つの形態の本発明においては、は、サン
プルホルダにサンプルの温度を検出する温度センサを設
け、この温度センサからの出力信号で上記赤外線ランプ
の付勢を制御してサンプルの温度を制御できるように構
成することができる。

［作　　　　　用コ 本発明の赤外線ランプ加熱による高温顕微鏡加熱装置に
おいては、サンプルを加熱する赤外線ランプから放出さ
れる赤外線の一部は保護管を通して直接加熱すべきサン
プルに入射し、残りの部分はランプハウジングの加熱室
の内壁で反射しサンプルの実質的に全方向から入射する
ようにされる。

また、赤外線ランプはサンプルの加熱の他に光源として
も作用する。

［実　　　　施　　　　例コ 以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説明
する。

図面には本発明の一実施例による高温顕微鏡加熱装置を
概略的に示し、１はランプハウジングであり、このラン
プハウジング１は例えばアルミニュームから成ることが
でき、その内部に加熱室２が形成されており、この加熱
室２は楕円回転体状に構成され、その内壁には金めつき
が施されている。またランプハウジング１の本体には楕
円回転体状の加熱室２を囲んで冷却媒体流路３．４が設
けられ、これらの冷却媒体流路３．４は図示してない適
当な冷却媒体供給源に連結され、ランプハウジング１を
冷却するように配列されている。

加熱室２の上方壁の中央部分は平面状に形成され、その
中心部分にガラスカバー５から成る窓部が設けられてお
り、この窓部が顕微鏡の対物レンズ６に対向するように
ランプハウジング１は位置決めされる。また上方壁の中
央部分における窓部と反対側の下方壁の中央部分には外
部にのびる熱排気ロアが設けられ、加熱室２内の熱排気
を行うことができるようにされている。

加熱室２内にはリング状の赤外線ランプ８が配置され、
この赤外線ランプ８は外部から付勢されて、直接または
点線で示すように加熱室２の内壁で反射して後で説明す
るサンプルに向かって全方向から赤外線を入射する。

顕微鏡の光軸に直交してランプハウジング１本体内およ
び加熱室２内を通って石英製の保護管９が挿置されてお
り、この保護管９はその一端からサンプルホルダ１０を
挿入および引き出し可能に受けるようにされている。保
護管、９は図示したようにその一端に隣接してガス導入
口１１を備え、また他端には図示してない排気系に連結
される真空排気口１２を備えている８これにより保護管
９内は真空排気され、そしてガス導入口１１から所要の
ガスを充填できようにされる。また保護管９は断面円筒
状であるが、当然顕微鏡の光軸の通る部分即ち加熱室２
の窓部に対向した部分１３は平面状に形成されている。

サンプルホルダ１０はその先端に加熱され測定されるサ
ンプル１４を支持し、そして保護管９内に挿入した時、
サンプル１４が顕微鏡の光軸上に位置するように寸法法
めされている。またサンプルホルダ１０の先端のサンプ
ル１４を支持している部分には熱電対（図示してない）
が取付けられ、サンプル１４の温度を測定するようにさ
れており、この熱電対の出力信号は加熱室２内の赤外線
ランプ８の付勢を制御するのに用いられ得る。

窓部５または対物レンズ６上における結露を防止するた
め、ランプハウジング１の上部には、窓部５を囲んでこ
の窓部と面微鏡の対物レンズ６との間の隙間に乾燥空気
を吹き付ける乾燥空気吹き付け手段を成す乾燥空気供給
通路１５が設けられている。

このように構成した図示加熱装置の動作において、加熱
室２内を貫通している石英製の保護管９内の所定の位置
にサンプルホルダ１０によりサンプル１４が挿置される
。保護管９内は真空排気口１２を介して真空排気系によ
り排気される。そして真空排気後、保護管９内はガス導
入口１１より導入される所要のガスで満たされ得る。

加熱室２内に配置された赤外線ランプ８は外部より給電
され、赤外線を放射する。この場合、赤外線の一部は保
護９９を通って直接サンプル１４に入射し、残りの部分
は加熱室２の内壁で反射してサンプル１４に入射する。

これによりサンプル１４は実質的にその全表面から均一
にしかも急速に所望の温度まで加熱され得ることになる
。

また、この赤外線ランプ８による照射で、通常必要とさ
れる補助光源を用いなくても観察することができる。

なお、図示実施例において、加熱室の形状は必ずしも楕
円回転体状である必要はなく、赤外線ランプ８から放射
された赤外線をサンプルお表面上に有効に指向させる形
状のものであればよく、適宜設計することができる。ま
た使用する赤外線ランプ８についてもリング状のものの
変わりに必要に応じて他の形状のランプを使用すること
ができる。さらに冷却媒体の流路は図示実施例では二系
統設けられているが、二つ以上または一つだけ設けても
よい。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明による高温顕微鏡加熱
装置においては、ランプハウジングの加熱室内に配置さ
れた保護管内に対物レンズに相対して観察すべきサンプ
ルを置き、このサンプルを加熱室内に設けた赤外線ラン
プで外熱的に加熱するように構成しているので、従来の
内熱式に比べて対物レンズとサンプルとの距離を最短に
抑えることができ、高倍率で観測することができ、しか
も温度分布がよく、温度勾配を少なくできる。また、赤
外線ランプ自体が光源の働きもするので、低温でも補助
光なしで観察することができ、装置の簡略化およびコス
ト低減を計ることができる。

また、従来の内熱式に比べて本発明の加熱装置は赤外線
ランプや絶縁物からの蒸発による汚染が少なく、そして
保護管等の系を石英で構成することにより、熱膨張がな
く、加熱中の焦点ずれが少なく、その結果、安定した観
測を行うことができる。

従って、本発明の高温顕微鏡加熱装置は例えば半導体の
表面の成膜状態の観測を、チャンバ内での熱処理中や応
力付加時あるいは石英製の保護管内に反応ガスを流して
のＣＶＤ（その場合には保護管は冷却する）下で状態で
行うことが可能となり、さらには透過光を用いて複合材
料の接触角の測定等に幅広く利用することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の高温類Ｂ＆鏡加熱装置の一実施例を示す
概略断面図である。 図　　　中

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、顕微鏡の対物レンズに隣接しかつその光軸を囲んで
   ランプハウジングを設け、このランプハウジングが内部
   に加熱用の赤外線ランプを収容する加熱室を備え、また
   上記ランプハウジングの加熱室を貫通して上記対物レン
   ズに対して位置決めされかつ内部を真空排気され得るサ
   ンプルに対する保護管を設け、上記加熱室内に設けた赤
   外線ランプからの赤外線が上記保護管を通してサンプル
   に向かって入射するように上記ランプハウジングの加熱
   室の内壁を構成したことを特徴とする赤外線ランプ加熱
   による高温顕微鏡加熱装置。 ２、ランプハウジングの加熱室の内壁の形状が楕円回転
   体面である特許請求の範囲第１項に記載の赤外線ランプ
   加熱による高温顕微鏡加熱装置。 ３、ランプハウジングの加熱室内に配置した赤外線ラン
   プが環状のものである特許請求の範囲第１項に記載の赤
   外線ランプ加熱による高温顕微鏡加熱装置。 ４、サンプルおよびサンプルホルダを挿置する保護管の
   一端を真空排気系に連結した特許請求の範囲第１項に記
   載の赤外線ランプ加熱による高温顕微鏡加熱装置。 ５、顕微鏡の対物レンズに隣接しかつその光軸を囲んで
   ランプハウジングを設け、このランプハウジングが内部
   に加熱用の赤外線ランプを収容する加熱室を備え、また
   上記ランプハウジングの加熱室を貫通して上記対物レン
   ズに対して位置決めされかつ内部を真空排気され得るサ
   ンプルに対する保護管を設け、上記加熱室内に設けた赤
   外線ランプからの赤外線が上記保護管を通してサンプル
   に向かって入射するように上記ランプハウジングの加熱
   室の内壁を構成し、さらに上記対物レンズと対物レンズ
   に対向した上記ランプハウジングの部分に乾燥空気を吹
   き付ける乾燥空気吹き付け手段を設けたことを特徴とす
   る赤外線ランプ加熱による高温顕微鏡加熱装置。 ６、ランプハウジングの加熱室の内壁の形状が楕円回転
   体面である特許請求の範囲第２項に記載の赤外線ランプ
   加熱による高温顕微鏡加熱装置。 ７、ランプハウジングの加熱室内に配置した赤外線ラン
   プが環状のものである特許請求の範囲第２項に記載の赤
   外線ランプ加熱による高温顕微鏡加熱装置。 ８、サンプルおよびサンプルホルダを挿置する保護管の
   一端を真空排気系に連結した特許請求の範囲第２項に記
   載の赤外線ランプ加熱による高温顕微鏡加熱装置。