(57)【要約】      （修正有）【課題】  真空室内において、プラグとソケットとの接続操作をする必要のない真空装置を提供すること。【解決手段】  真空室２１と、開閉弁３７を介して真空室２１と接続された真空予備室２６とを備え、配線ケーブル２９の一端が接続された移動体２４が真空室２１と真空予備室２６との間を移動する真空装置において、当該配線ケーブル２９を収納するためのケーブル収納室２７が真空予備室２６に接続されている。【選択図】図２
2006260935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空室と、開閉弁を介して真空室と接続された真空予備室とを備え、配線ケーブルの一端が接続された移動体が真空室と真空予備室との間を移動する真空装置において、当該配線ケーブルを収納するためのケーブル収納室が真空予備室に接続されていることを特徴とする真空装置。
【請求項２】
ケーブル収納室は真空予備室の下部に接続されていることを特徴とする請求項１記載の真空装置。
【請求項３】
配線ケーブルは、固定スプロケット対と移動スプロケット対とに嵌合する一対のチェーンに架橋された複数のケーブル支持部材によって支持されていることを特徴とする請求項２記載の真空装置。
【請求項４】
移動スプロケット対には下方に向けて弾性力が印加されており、これにより一対のチェーンは下方に張力が印加されていることを特徴とする請求項３記載の真空装置。
【請求項５】
移動スプロケット対に印加される弾性力は、定荷重バネによる弾性力であることを特徴とする請求項４記載の真空装置。
【請求項６】
配線ケーブルの一端は、コネクタを介して移動体に着脱自在に接続されていることを特徴とする請求項１乃至５何れか記載の真空装置。
【請求項７】
移動体にはプローバが載置されており、プローバのプローブと配線ケーブルとが電気的に接続されていることを特徴とする請求項１乃至６何れか記載の真空装置。
【請求項８】
真空室には、電子光学系を有する鏡筒が取り付けられており、これにより走査電子顕微鏡の構成を備えることを特徴とする請求項１乃至７何れか記載の真空装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）等の構成を備える真空装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の試料室（真空室）に配置された試料の表面に金属プローブ（プローブ）を接触させ、これにより試料の電気特性を測定する顕微装置（真空装置）の開発が行われている。このような顕微装置においては、例えば、試料室内に配置された移動ベース上に、プローブを備えるプローバを設け、プローバのプローブの先端を試料表面に接触させて、試料上を流れる電流等をプローブを介して測定することが行われている。
【０００３】
図１に、従来技術における当該顕微装置の要部の概略構成図を示す。同図において、１は試料室（真空室）である。この試料室１は、その内部に測定対象となる試料１０が配置され、図示しない真空排気系により真空引きされる。さらに、真空室１の上部には電子光学系を有する図示しない鏡筒が設けられている。また、試料室１の内部には、試料１０からの情報を検出するための検出器（図示せず）が備えられている。
【０００４】
これにより、試料室１内の試料１０には、電子光学系により電子線が走査され、この電子線の走査に応じて発生する二次電子等の試料情報を検出器により検出することができる。このようにして取得される代表的な試料情報は、試料表面のＳＥＭ像である。
【０００５】
また、試料室１には、開閉弁３を介して試料交換室（真空予備室）２が接続されている。この試料交換室２は、試料室１内に配置される試料１０を交換するための空間であり、図示しない真空排気系により真空引きされる。
【０００６】
移動ベース４は、試料交換室２と試料室１との間を移動する。この移動ベース４上には、プローバ５が載置されている。プローバ５は、図示しないプローブ、当該プローブと電気的に接続されたソケット６、及び試料ステージ１１等を備えている。そして、試料ステージ１１には試料１０が載置されている。
【０００７】
試料室１には、プローバ５に備えられたソケット６と嵌合して電気的な接続を行うためのプラグ７が設けられている。このプラグ７は、支持棒９の一端に支持されている。この支持棒９は、ガイド部８により、試料室１の側壁に移動可能に保持されている。なお、支持棒９の他端には、つまみ９ａが取り付けられている。
【０００８】
また、プラグ７には、配線ケーブル１３が接続されている。この配線ケーブル１３は、試料室１の側壁に設けられたフィードスルー１２を介して、試料室１の外に配置された測定部（図示せず）に接続されている。よって、ソケット６とプラグ７とが嵌合すると、プローバ５に備えられたプローブは、配線ケーブル１３を介して測定部と電気的に接続されることとなる。これにより、プローブを介して、測定部により試料１０の電気特性等の測定を行うことができる。
【０００９】
上記の構成からなる顕微装置において、プローバ５に備えられた試料ステージ１１に試料１０を載置する際には、移動ベース４を試料交換室２に移動させておく。これにより、移動ベース４に載置されたプローバ５は、試料交換室２内に配置される。この状態で試料交換室２の上蓋（図示せず）を開けて、オペレータによる手作業により、プローバ５の試料ステージ１１上に試料１０を載置する。
【００１０】
その後、当該上蓋を閉じ、試料交換室２内の真空引きを行う。そして、常時真空引きされている試料室１内の真空度と、試料交換室２内の真空度とが同程度となったら、開閉弁３を開け、移動ベース４を図中の矢印Ｂの方向に移動し、開閉弁３を介して移動ベース４を試料室１内に移動させる。
【００１１】
この結果、移動ベース４上に載置されたプローバ５及び試料１０も試料室１内に移動することとなる。プローバ５が試料室１内に移動した後、開閉弁３は閉じられる。
【００１２】
その後、オペレータが支持棒９の操作を行う。すなわち、オペレータは支持棒９の他端に取り付けられたつまみ９ａを介して支持棒９の手動操作を行う。具体的には、オペレータがつまみ９を図中の矢印Ａの方向に移動させる。これにより、支持棒９の一端に取り付けられたプラグ７も矢印Ａの方向に移動することとなり、このプラグ７はソケット６と勘合する。この結果、ソケット６とプラグ７とが電気的に接続され、プローバ５に備えられたプローブと配線ケーブル１３とがソケット６及びプラグ７を介して接続されることとなる。
【００１３】
この状態で、試料１０の表面に電子線が走査され、これにより試料表面のＳＥＭ像が取得される。また、当該ＳＥＭ像に基づいて、プローバ５のプローブが試料表面の所定箇所に接触することにより、プローブを介して測定部により、試料１０の電気特性等の測定を行うことができる。
【００１４】
なお、試料交換室から試料室に試料ステージを移動させた後に、試料室の開口部を塞ぐための第２の仕切弁を試料交換室に設けたものもある（例えば、特許文献１参照）。
【００１５】
【特許文献１】特開２００４−９５４７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上記の構成からなる顕微装置では、プローバ５が試料室１内に搬送された後にソケット６とプラグ７との嵌合を行い、これにより配線ケーブル１３を介してプローブと測定部との電気的な接続を行っている。従って、配線ケーブル１３の本数が増加すると、プラグ・ソケット対のピン数も増加して互いの接続が難しくなることがある。
【００１７】
また、プローブに電圧を印加するための電圧印加用ケーブルと電流等の検出を行う検出用ケーブルとに別々のプラグ・ソケット対を使用したり、検出用ケーブルにノイズが乗ることを防止するために個々の検出用ケーブルに個別のプラグ・ソケット対を使用した場合には、全てのプラグ・ソケット対を嵌合して接続するには時間が多くかかり、効率が良くない。
【００１８】
さらに、上記のように、試料室１内に設けられたプラグ・ソケット対を用いる構成の装置であると、試料室１内にプラグ・ソケット対を配置するためのスペースを要することとなり、装置の省スペース化を図ることができない。
【００１９】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、配線ケーブルを収納するためのケーブル収納室を試料室（真空予備室）に接続させて配置することにより、当該配線ケーブルの一端をプローバ等からなる移動体に予め接続させておくことができ、これにより上記プラグ・ソケット対を使用する必要のない真空装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明に基づく真空装置は、真空室と、開閉弁を介して真空室と接続された真空予備室とを備え、配線ケーブルの一端が接続された移動体が真空室と真空予備室との間を移動する真空装置であって、当該配線ケーブルを収納するためのケーブル収納室が真空予備室に接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明においては、真空室と真空予備室との間を移動する移動体に一端が接続された配線ケーブルを収納するためのケーブル収納室が、真空予備室に接続されている。
【００２２】
よって、真空室と真空予備室との間での移動体の移動量に相当する長さ分の配線ケーブルをケーブル収納室内に収納させておくことができるので、配線ケーブルの一端を移動体に予め接続さておくことができる。
【００２３】
これにより、真空室内において嵌合されるプラグ・ソケット対を真空室に設ける必要がなく、当該プラグ・ソケット対を使用することに起因する問題が生じない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図２は、本発明における真空装置（顕微装置）の要部の概略構成図である。同図において、２１は試料室（真空室）である。この試料室２１は、その内部に測定対象となる試料５８が配置されることとなり、また図示しない真空排気系により真空引きされる。なお、図２においては、試料５８は試料室２１内には位置していない。
【００２５】
そして、試料室２１の上部には、電子光学系を有する鏡筒２０が設けられている。また、試料室２１の内部には、試料５８からの情報を検出するための検出器（図示せず）が備えられている。
【００２６】
これにより、試料５８が試料室２１内に配置された際には、鏡筒２０に備えられた電子光学系により試料５８上に電子線が走査される。そして、この電子線の走査に応じて二次電子等の試料情報を検出器により検出することができる。このようにして取得される試料情報は、例えば、試料表面のＳＥＭ像である。
【００２７】
また、試料室２１内には、支持ステージ３８が設けられている。この支持ステージ３８は、試料室２１の側壁に固定されたステージ保持部３９により保持されている。
【００２８】
さらに、試料室２１には、開閉弁３７を介して試料交換室（真空予備室）２６が接続されている。この試料交換室２６は、試料室２１内に配置される試料５８を交換するための空間であり、図示しない真空排気系により真空引きされる。
【００２９】
図２において、試料交換室２６内には、プローバ２３とコネクタ支持部２２とが配置されている。このプローバ２３及びコネクタ支持部２２により、移動体２４が構成される。
【００３０】
ここで、この移動体２４の詳細な構成を図３に示す。同図に示すごとく、移動体２４は、コネクタ支持部２２とプローバ２３とを備える。移動体２４は、移動ベース２５上に載置されている。コネクタ支持部２２は、コネクタ３５を支持するためのものである。
【００３１】
プローバ２３は、基台５１と、この基台５１上に配置された試料ステージ５７及び複数のプローブ機構５９とを具備する。試料ステージ５７の上面には、試料５８が載置されている。
【００３２】
プローブ機構５９は、Ｘ方向移動機構５２、Ｙ方向移動機構５３、及びＺ方向移動機構５４を具備している。また、Ｚ方向移動機構５４上には、先端にプローブ（探針）５６を備えたプローブ支持部５５が配置されている。ここで、Ｘ方向及びＹ方向によるＸ−Ｙ平面は、水平面となっており、またＸ方向は垂直方向となっている。
【００３３】
これにより、プローブ機構５９は、Ｘ方向移動機構５２、Ｙ方向移動機構５３、Ｚ方向移動機構５４、プローブ支持部５５、及びプローブ５６から構成されることとなる。なお、各移動機構５２〜５４は、それぞれ個別に設けられた図示しないピエゾ素子により駆動される。
【００３４】
ここで、プローブ支持部５５は、各移動機構５２〜５４が当該ピエゾ素子により駆動されることによって、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に適宜移動する。そして、このプローブ支持部５５により支持されたプローブ５６も、プローブ支持部５５の移動に伴って移動することとなる。試料ステージ５７上に載置された試料５８の電気特性を測定する際には、プローブ５６を移動してその先端を試料５８上に接触させ、この状態でプローブ５６を介して電気特性を測定する。なお、図３の例においては、基台５１上に２つのプローブ機構５９が図示されている。
【００３５】
各プローブ機構５９におけるプローブ５６には配線３６の一端側が接続されている。さらに、この配線３６の他端側はコネクタ３５の一端部３５ａに接続されている。そして、コネクタ３５の他端部３５ｂには、配線ケーブル２９の一端２９ａが接続されている。ここで、当該一端部２５ａ及び他端部２５ｂは、コネクタ３５を構成するコネクタ本体３５ｃと着脱自在に接続されている。これにより、配線ケーブル２９の一端２９は、コネクタ３５を介して移動体２４に着脱自在に接続されることとなる。なお、図示しないが、上記ピエゾ素子を動作させるための電力供給用配線の接続形態も、同様の形態となっており、その配線の一端側が対応するピエゾ素子に接続される。
【００３６】
このようにプローバ２３とコネクタ支持部２２とからなる移動体２４は、図２及び図３に示すように、移動ベース２５上に載置されており、この移動ベース２５は、図示しない駆動手段により、試料交換室２６と試料室２１との間を開閉弁３７を介して移動する。ここで、移動ベース２５の基端部２５ｃには、突出部２５ｂが形成されている。この突出部２５ｂはコネクタ支持部２２の側面と接触するが、その詳細については後述する。
【００３７】
図２に示すように、試料交換室２６の下部にはケーブル収納室２７が接続されている。このケーブル収納室２７と試料交換室２６とは連通されており、ケーブル収納室２７は配線ケーブル２９を収納するためのものである。
【００３８】
ここで、試料交換室２６とケーブル収納室２７との境界部には固定スプロケット対（２つの固定スプロケット）３１が設けられている。この固定スプロケット対３１は、固定軸３１ｃを中心として回転可能となっており、この固定軸３１ｃの位置は固定されている。
【００３９】
また、ケーブル収納室２７内には、移動スプロケット対（２つの移動スプロケット）３２が設けられている。この移動スプロケット対３２は、移動軸３２ｃを中心として回転可能となっており、この移動軸３２ｃはケーブル収納室２７内を上下方向に移動可能とされている。なお、図２においては、固定スプロケット対３１を構成する一方の固定スプロケット３１ａが図示されているとともに、移動スプロケット対３２を構成する一方の移動スプロケット３２ａが図示されている。
【００４０】
ここで、移動軸３２ｃには、定荷重バネ２８の先端部が取り付けられている。また、この定荷重バネ２８の基端部はケーブル収納室２７内の底面２７ａに固定されている。これにより、移動スプロケット対３２には、移動軸３２ｃを介して、定荷重バネ２８により一定の弾性力が下方に向けて印加されている。
【００４１】
固定スプロケット対３１と移動スプロケット対３２には、一対の長尺状のチェーン３０が嵌合されている。このチェーン３０の一端部３０ａは、移動体２４を構成するコネクタ支持部４０に接続されている。そして、チェーン３０の中間部は、固定スプロケット対３１及び移動スプロケット対３２に架橋され、チェーン３０の他端部３０ｂは、固定シャフト３０ｃに取り付けられている。
【００４２】
また、コネクタ３５の他端３５ｂに一端２９ａが接続された配線ケーブル２９は、その中間部が一対のチェーン３０の間に配置され、当該中間部（配線ケーブル２９の中間部）は一対のチェーン３０の長手方向に沿うようになっている。この配線ケーブル２９の他端２９ｂは、ケーブル収納部２７の側壁に設けられたフィードスルーを介して、外部ケーブル３４と接続されている。この外部ケーブル３４は、図示しない測定装置に繋げられている。
【００４３】
この構成により、プローバ２３のプローブ５６は、配線３６、配線ケーブル２９、及び外部配線３４を介して測定装置に電気的に接続されている。また、プローバ２３に設けられた各ピエゾ素子も、同様の構成により、図示しない駆動用電力供給装置に接続されている。すなわち、当該各ピエゾ素子は、配線３６、配線ケーブル２９、及び外部配線３４を介して駆動用電力供給装置に電気的に接続される。
【００４４】
ここで、試料交換室２６内に配置された際での、コネクタ支持部４０、当該コネクタ支持部４０に接続された一対のチェーン３０、及び移動ベース２５を含む本装置の一部の斜視図を図４に示す。同図に示すように、一対のチェーン３０の一端部３０ａは、コネクタ支持部（一部分のみ図示）４０に接続されている。また、一対のチェーン３０は、上述のごとく、固定スプロケット対３１に嵌合している。
【００４５】
この一対のチェーン３０には、当該チェーン３０の長手方向と直交するように、複数のケーブル支持部材４１が架橋されて配置されている。これらケーブル支持部材４１は、一対のチェーン３０上に取り付けられた長尺状の支持板４１ａと、この支持板４１の下面に取り付けられたケーブル保持具４１ｂとから構成される。
【００４６】
支持板４１ａの長手方向は、一対のチェーン３０の長手方向と直交している。また、ケーブル保持具４１ｂも長尺状に形成されており、その両端には折り曲げ部４１ｃが設けられている。この折り曲げ部４１ｃが支持板４１ａの下面に固定される。これにより、ケーブル保持具４１ｂの中間部上面と当該中間部上面に対向する支持板４１ａの下面とにより形成される空間４１ｄ内に配線ケーブル２９が配置される。そして、配線ケーブル２９は、ケーブル保持具４１ｂに保持されることによりケーブル支持部材４１に支持される。なお、配線ケーブル２９は、コネクタ支持部４０に形成された開口４０ａを通過し、配線ケーブル２９の一端２９ａが、上述のごとくコネクタ３５の他端３５ｂに接続される。
【００４７】
また、これら各ケーブル支持部材４１の両端には、支持棒４３ａを介してローラ４３が取り付けられている。各ローラ４３は、長尺状のレール４４の凹部４４ａに嵌合される。これにより、各ケーブル支持部材４１及び一対のチェーン３０の位置が規制される。なお、レール４４は、ケーブル支持部材４１を間に挟むように両側に配置されるが、図４の例ではその一方のレール４４が図示されている。
【００４８】
移動ベース２５の基端部２５ｃには、上述したように、突出部２５ｂが形成されている。本実施の形態では、当該突出部２５ｂは２つ形成されている。この突出部２５ｂは、コネクタ支持部４０の側面と接触する。また、移動ベース２５の先端部２５ａには、切り欠き部２５ｄが形成されている。なお、図４において、移動ベース２５上に載置されたプローバ２３は、図示を省略している。
【００４９】
ここで、ローラ４３とレール４４との嵌合状態を図５に示す。同図に示すように、ケーブル支持部材４１の端部には支持棒４３ａを介してローラ４３が配置されており、このローラ４３はレール４４の凹部４４ａに嵌合されている。
【００５０】
また、レール４４の上面には、スライドレール４５が取り付けられている。このスライドレール４５は、レール４４を保持するアングルレール４６、このアングルレール４６に固定されたベアリング部４７、及び固定レール４９とから構成されている。ベアリング部４７は複数の金属球４８を備え、各金属球４８が固定レール４９の内側面と接触する。
【００５１】
このような構成からなる真空装置における移動ベース２５および移動ベース２５上に載置された移動体２４の移動動作について、図２及び図６を参照して以下に説明する。
【００５２】
図２において開閉弁３７が閉じられた状態で、試料交換室２６及びこれに連通されているケーブル収納室２７を常圧とし、試料交換室２６に設けられた図示しない扉を開けて、測定対象となる試料５８をプローバ２３の試料ステージ５７上に載置する。なお、このとき試料室２１内は、所定の真空度に真空引きされている。
【００５３】
次いで、当該扉を閉じ、試料交換室２６及びケーブル収納室２７内の真空引きを行う。そして、試料交換室２６及びケーブル収納室２７内の真空度が、試料室２１内の真空度と同程度となった時点で、開閉弁３７を開ける。これにより、試料交換室２６と試料室２１とが連通される。
【００５４】
その後、図示しない駆動手段により、移動ベース２５の移動を行う。すなわち、移動ベース２５を試料交換室２６内から試料室２１内に移動させる。このとき、移動ベース２５上には、コネクタ支持部２２とプローバ２３とからなる移動体２４が載置されている。よって、移動ベース２５の移動により、移動ベース２５に載置されたこの移動体２４も試料交換室２６内から試料室２１内に移動する。このときには、移動ベース２５の突出部２５ｂがコネクタ支持部２２の側面と接触しているので、コネクタ支持部２２は当該突出部２５ｂに押される状態で移動する。
【００５５】
この移動体２４の移動に伴って、コネクタ支持部２２に接続された一対のチェーン３が、試料室２１の方向に引かれて移動することとなる。これにより、一対のチェーン３と嵌合する固定スプロケット対３１及び移動スプロケット対３２は、それぞれ固定軸３１ｃ及び移動軸３２ｃを中心にして回転する。
【００５６】
このとき、固定スプロケット対３１はその位置が固定された状態となるが、移動スプロケット対３２は一対のチェーン３０の移動に伴ってケーブル収納室２７内を上昇することとなる。この移動スプロケット対３２の上昇時においても、移動スプロケット対３２には、移動軸３２ａを介して、定荷重バネ２８により一定の弾性力が下方に向けて印加される。よって、一対のチェーン３０には、下方に向けて一定の張力が常に印加されている。
【００５７】
ここで、移動ベース２５及び移動体２４の試料室２１内への移動後の状態を図６に示す。同図に示すごとく、移動ベース２５及び移動体２４は、試料室２１内に配置されている。また、ケーブル収納室２７内において、移動スプロケット対３２は上記移動に伴って上昇している。この状態においても、移動スプロケット対３２には、移動軸３２ａを介して、定荷重バネ２８により一定の弾性力が下方に向けて印加される。よって、一対のチェーン３０には、下方に向けて一定の張力が常に印加されている。なお、配線ケーブル２９は、当該移動における移動量に相当する距離以上の長さを備えている。
【００５８】
また、移動ベース２５は、試料室２１内において、移動ベース２５の先端部２５ａに形成された切り欠き部２５ｄが支持ステージ３８を回避しながら前進する。この結果、移動ベース２５に載置されたプローバ２３は、試料室２１内で支持ステージ３８に支持されることとなる。
【００５９】
このようにして、移動体２４を構成するプローバ２３が試料室２１内に配置された状態で、プローバ２３の試料ステージ５７上に載置された試料５８のＳＥＭ像を取得することができる。また、プローバ２３のプローブ５６を移動させて試料５８の表面に接触させることにより、プローブ５６を介して測定装置により試料５８の電気特性を測定することができる。
【００６０】
なお、図６の状態から移動ベース２５を試料交換室２６内に引き戻し、図７に示すごとくプローバ２３が支持ステージ３８によってのみ支持されている状態で、試料５８のＳＥＭ像を取得したり電気特性を測定するようにしてもよい。ここで、図７の状態では、コネクタ支持部２２は、図示しない保持機構により保持されている。
【００６１】
このように、本発明においては、真空室と真空予備室との間を移動する移動体に一端が接続された配線ケーブルを収納するためのケーブル収納室が、真空予備室に接続されている。
【００６２】
よって、真空室と真空予備室との間での移動体の移動量に相当する長さ分の配線ケーブルをケーブル収納室内に収納させておくことができるので、配線ケーブルの一端を移動体に予め接続さておくことができる。
【００６３】
これにより、真空室内において嵌合されるプラグ・ソケット対を真空室に設ける必要がなく、当該プラグ・ソケット対を使用することに起因する問題が生じない。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】従来技術における真空装置（顕微装置）の要部の概略構成図である。
【図２】本発明における真空装置の要部の概略構成図である。
【図３】本発明における移動体の構成を示す概略図である。
【図４】本装置の試料交換室内における一部の斜視図である。
【図５】ローラとレールとの嵌合状態を示す図である。
【図６】移動ベース及び移動体が試料室内へ移動した状態を示す図である。
【図７】移動体が試料室内へ移動した後に移動ベースを試料交換室内に引き戻した状態を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
２１…試料室（真空室）、２４…移動体、２６…試料交換室（真空予備室）、２７…ケーブル収納室、２９…配線ケーブル、２９ａ…一端、３７…開閉弁
【図１】
2006260935.tif 000003
【図２】
2006260935.tif 000004
【図３】
2006260935.tif 000005
【図４】
2006260935.tif 000006
【図５】
2006260935.tif 000007
【図６】
2006260935.tif 000008
【図７】
2006260935.tif 000009