JP4803518B2 - 試料冷却装置 - Google Patents
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(b)前記ハウジング内に配置されたフレームであって、前記ハウジングと前記フレームとの間が第1緩衝機によって支持されたフレームと、
(c)前記フレーム内に配置した冷凍機であって、該冷凍機が、前記フレームと、真空容器の方向に冷凍機ヘッドを向けた冷凍機との間に配設された第2緩衝機によって支持され、かつ、前記冷凍機の冷凍機ヘッドが、試料ホルダと前記冷凍機ヘッドとの間に配設した可撓性熱伝導部材によって、前記試料ホルダに接続してなる、
ことを特徴としている。
本発明において、測定基準面を形成するテーブルにおいて、測定基準面は、該テーブルの上面の位置とすることができる。
測定基準面を形成するテーブルの一側に真空容器を、他側にフレームを配置することが好ましい。
精密な顕微鏡観察ないしは顕微観察もしくは顕微分光は、走査型トンネル顕微鏡(STM)、原子間力顕微鏡(AFM)、近接場走査型光学顕微鏡(NSOM)又は他の種々の走査型プローブ顕微鏡(SPM)によって行うこともできる。
図1に示す試料冷却装置においては、測定基準面1を形成するテーブルの上方に下方が開口した断面コ字状の真空容器2が、測定基準面1を形成するテーブルの下方に冷凍機11を支持するところの上方が開口した断面コ字状のフレーム7が配置されている。図1中、ハウジングは、測定基準面1を形成するテーブル、縦壁61、及び底板60からなる。
冷凍機11は、側部を密封状に覆う密封部材10とフレーム7の内側壁との間に数カ所設けられた第2緩衝器8、及び、フレーム7の底壁に設けられた第2緩衝器8を介してフレーム7により支持されている。
ここで、能動除振機能とは、まず、元の振動を検出し、ついで、その振動とは逆位相で同じ振幅の振動を発生させることで、元の振動をフィードバック的に相殺し、結果的に振動を元の振動より減衰させる機能を意味する。
また、この際、試料17を、別途、図示しない板状の部材に固定し、該板状の部材を試料ホルダ5に着脱する機構にしてもよい。
なお、この際、試料17を、別途、板状の部材に固定し、該板状の部材ごと交換してもよい。
なお、図3には、緩衝部材51と、ばね付き緩衝部材52と、支持具53、54、55及び56と、密封部材10とからなる密封手段26、梁3のヘッドを真空カバー20により覆ってなる密封手段27、並びに試料17と光学窓16からなる密封手段28を、それぞれ拡大して模式的に図中に対応して示した。
図3中、ハウジングは、光学定盤21、部材22、柱23、及び床24からなる。
また、試料17を、別途、図示しない板状の部材に固定し、該板状の部材ごと交換してもよい。
なお、プローブ電極81、又はプローブ電極81をカンチレバー又は光プローブ部材に置き換えたもので、近接場顕微鏡観察又は近接場分光をすることが可能である。
なお、試料を別途板状の部材に固定し、該板状の部材を試料ホルダ5に着脱する機構にしてもよい。
2 真空容器
3 梁
4 断熱部材
5、5−2 試料ホルダ
6、6−2 第1緩衝機
7、7−1 フレーム
8 第2緩衝機
9 可撓性真空ベローズ
10 密封部材
11 冷凍機
12 冷凍機ヘッド
13 可撓性熱伝導部材
14 中間冷却部
15 熱輻射シールド
16 光学窓
17 試料
18 熱を通さない光学窓
19 Oリング
20 真空カバー
21 光学定盤
22 部材
23 柱
24 床
25 キャスター
31 止め具
32 熱伝導部材
33 真空容器の蓋
34 熱輻射シールドの蓋
35 固定リング
41 顕微分光装置
42 対物レンズ
51 緩衝部材
52 ばね付き緩衝部材
53、54、55、56 止め具
60 底板
61 縦壁
62 貫通孔
71 ICパッケージ
72 電極パッド
73、73−2 電線
74 電極端子
75 ICソケット
76 電気測定装置
77 試料カバー
78 試料固定部材
81 ブローブ電極
82 移動ステージ
91 ゲートバルブ
91−2 ゲートバルブ開閉機構
92 ロードロック
92−2 ロードロックの扉
93 アーム
94 カセット
94−2 カセット移動機構
101 第二の測定基準面
102 移動ステージ
103 試料冷却装置
104 貫通孔
105 梁
Claims (27)
- (a)測定基準面を形成するテーブルを有するハウジングに設けられた、断熱部材を介して支持され真空容器内に配置した試料ホルダと、
(b)前記ハウジング内に配置されたフレームであって、前記ハウジングと前記フレームとの間が第1緩衝機によって支持されたフレームと、
(c)前記フレーム内に配置した冷凍機であって、該冷凍機が、該フレームと、前記真空容器の方向に冷凍機ヘッドを向けた該冷凍機との間に配設された第2緩衝機によって支持され、かつ、該冷凍機の該冷凍機ヘッドが、前記試料ホルダと該冷凍機ヘッドとの間に配設した可撓性熱伝導部材によって、該試料ホルダに接続してなる、
ことを特徴とする試料冷却装置。 - 測定基準面一方の側に真空容器を、他方の側にフレームを配置することを特徴とする請求項1に記載の試料冷却装置。
- 前記ハウジングにおいて測定基準面を形成するテーブルに貫通孔を形成し、該貫通孔の上方に下方が開口した断面コ字状の真空容器を、下方に上方が開口した断面コ字状のフレームを配置し、該真空容器内に冷凍機の冷凍機ヘッドが、該冷凍機ヘッドより下側部分が該フレーム内に位置するように該冷凍機を配置し、該冷凍機の側部を密封状に覆う密封部材の上部と該真空容器の下部を可撓性真空ベローズで接続してなることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の試料冷却装置。
- 試料ホルダ、可撓性熱伝導部材及び冷凍機の冷凍機ヘッドを該冷凍機の中間冷却部に接続された熱輻射シールドにより覆うことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の試料冷却装置。
- 試料又はウェハーの振動及びドリフトの値をそれぞれ0.2μm以下、かつ、該試料もしくは該ウェハーの温度を20K以下とすることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の試料冷却装置。
- 第1緩衝機及び/又は第2緩衝機が能動除振機能を有することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の試料冷却装置。
- 真空容器が着脱式又は開閉式の光学窓を有することを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の試料冷却装置。
- 熱輻射シールドが光学測定用の穴を有することを特徴とする請求項4乃至請求項7のいずれか1項に記載の試料冷却装置。
- 熱輻射シールドが着脱式又は開閉式の蓋を有することを特徴とする請求項4乃至請求項8のいずれか1項に記載の試料冷却装置。
- 熱輻射シールドに熱を通さない光学窓を設置することを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の試料冷却装置。
- 試料もしくはウェハーに電線、プローブ電極、カンチレバー又は光プローブ部材を接続または近接できる機構を設置することを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の試料冷却装置。
- 断熱部材を少なくとも2つ以上の梁で真空容器に固定することを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の試料冷却装置。
- 梁が、熱輻射シールドを貫通する構造を有することを特徴とする請求項12記載の試料冷却装置。
- 梁が、真空容器の外側から穴に挿入され断熱部材に固定されるボルト状の形状を有し、該ボルト状の梁のヘッドを該真空容器の真空カバーで覆い、該真空容器と該真空カバーとの間の真空漏れをOリングで防ぐことを特徴とする請求項12又は請求項13に記載の試料冷却装置。
- 梁が、真空容器の外側から穴に挿入され断熱部材に固定されるボルト状の形状を有し、該ボルト状の梁の円柱状側面が該真空容器穴に密着され、該梁の該円柱状側面と該穴の側面との間の真空漏れをOリングで防ぐことを特徴とする請求項12乃至請求項14のいずれか1項に記載の試料冷却装置。
- 6本乃至8本の梁により試料ホルダの位置又は傾斜を測定基準面に対し調整できる機構を有することを特徴とする請求項1乃至請求項15のいずれか1項に記載の試料冷却装置。
- 断熱部材が円筒状又は棒状の形状を有することを特徴とする請求項1乃至請求項16のいずれか1項に記載の試料冷却装置。
- 試料もしくはウェハーを試料ホルダに固定する際、リング又はメッシュ状の板を該試料上に設置し、該リング又は該メッシュ状の板をネジ又はクランプで該試料ホルダに固定するようにしたことを特徴とする請求項1乃至請求項17のいずれか1項に記載の試料冷却装置。
- 試料ホルダが静電吸着機能を有することを特徴とする請求項1乃至請求項18のいずれか1項に記載の試料冷却装置。
- 可撓性熱伝導部材が、銅線、銀線、銀メッキした銅線、金メッキした銅線、金メッキした銀線、銅製リボン、銀製リボン、銀メッキした銅製リボン、金メッキした銅製リボン又は金メッキした銀製リボンから作製されることを特徴とする請求項1乃至請求項19のいずれか1項に記載の試料冷却装置。
- 真空容器に試料もしくはウェハーを交換するためのゲートバルブとロードロックを設置したことを特徴とする請求項1乃至請求項20のいずれか1項に記載の試料冷却装置。
- ロードロック内あるいは該ロードロック外に試料もしくはウェハーを交換するための単一あるいは複数の試料もしくはウェハーを保持するカセットを有することを特徴とする請求項1乃至請求項21のいずれか1項に記載の試料冷却装置。
- 手動アーム又は自動アームにより試料もしくはウェハーを交換することを特徴とする請求項1乃至請求項22のいずれか1項に記載の試料冷却装置。
- 測定基準面を形成するテーブルが光学テーブルであることを特徴とする請求項1乃至請求項23のいずれか1項に記載の試料冷却装置。
- 前記測定基準面を第二の測定基準面に対し移動させる機構を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項24のいずれか一項に記載の試料冷却装置。
- 冷凍機として、GM式冷凍機、ソルベー式冷凍機、ジュールトムソン式冷凍機、ピストン管式冷凍機又はヘリウム循環式冷凍機を用いることを特徴とする請求項1乃至請求項25のいずれか1項に記載の試料冷却装置。
- 試料もしくはウェハーの顕微鏡観察、顕微分光、近接場顕微鏡観察、近接場分光、光応答特性評価、光伝導特性評価又は伝導特性評価の試料冷却装置として利用されることを特徴とする請求項1乃至請求項26のいずれか1項に記載の試料冷却装置。
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