JPH0724774Y2 - Gas introduction mechanism for focused ion beam device - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、集束イオンビーム装置において、材料上の粒
子線照射部分に任意なガスを吹き付けることを可能にし
たガス導入装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of use] The present invention relates to a focused ion beam apparatus, which is capable of spraying an arbitrary gas onto a particle beam irradiation portion on a material.

［従来の技術］ 集束イオンビーム装置において、ミーリングやデポジシ
ョンを行う場合には材料のイオンビーム照射点に適当な
ガスを吹き付ける必要がある。このような場合にはガス
導入機構を組み込む必要がある。[Prior Art] In a focused ion beam apparatus, when milling or deposition is performed, it is necessary to blow an appropriate gas onto an ion beam irradiation point of a material. In such a case, it is necessary to incorporate a gas introduction mechanism.

このガス導入機構は、ガスを噴出するノズルと、このノ
ズル先端をイオンビーム照射部に位置合わせするための
筺体側壁を機密を保って貫通したアライメント機構と、
ガスボンベと、このガスボンベからのガス流量を制御す
るためのマスフローコントローラ部と、及びこのマスフ
ローコントローラ部で流量制御されたガスを前記ノズル
に導くための導入管とから構成されている。一方、材料
に例えば塩素ガスのような反応性ガスを吹き付けるよう
な場合には、ガス供給系部分（配管）に非常に高い機密
性が要求される。また、マスフローコントローラ部の出
口部分からノズルまでの配管容積が小さいほどマスフロ
ーコントロールのレスポンスが良い。This gas introduction mechanism is a nozzle that ejects gas, and an alignment mechanism that securely penetrates the side wall of the housing for aligning the nozzle tip with the ion beam irradiation unit,
The gas cylinder, a mass flow controller section for controlling the gas flow rate from the gas cylinder, and an introduction pipe for guiding the gas whose flow rate is controlled by the mass flow controller section to the nozzle. On the other hand, when a reactive gas such as chlorine gas is sprayed on the material, the gas supply system portion (pipe) is required to have a very high airtightness. Further, the smaller the pipe volume from the outlet of the mass flow controller to the nozzle, the better the response of mass flow control.

［考案が解決しようとする課題］ ところで、従来においては、アライメント機構の中心部
に導入管を組み込むことによりガスをノズルに導くよう
に構成している。このように導入管をアライメントの中
心部に組み込むと、ノズルの位置合わせに伴ってアライ
メントの大気側開放端部がマスフローコントローラ部に
対して動くため、アライメントとマスフローコントロー
ラ部との間は可撓性を有した導入管で接続する必要が生
じる。その結果、大気側に可撓性導入管が存在すること
になるため、気密性などの安全性に弱点のある構造とな
る。また、可撓性導入管はアライメントの傾動中心から
離れることになるので、可撓性導入管の変移量が大きく
なり長い可撓性導入管が必要となる。そのためノズルま
での配管容積が大きくなりマスフローコントロールのレ
スポンスが低下する。[Problems to be Solved by the Invention] By the way, conventionally, a gas is guided to the nozzle by incorporating an introduction pipe in the center of the alignment mechanism. When the introduction tube is incorporated in the center of the alignment in this way, the atmosphere-side open end of the alignment moves with respect to the mass flow controller as the nozzle is aligned, so that there is flexibility between the alignment and the mass flow controller. It becomes necessary to connect with the introduction pipe having. As a result, since the flexible introducing pipe exists on the atmosphere side, the structure has a weak point in safety such as airtightness. Further, since the flexible introducing pipe is separated from the tilting center of the alignment, the displacement amount of the flexible introducing pipe becomes large, and a long flexible introducing pipe is required. Therefore, the pipe volume up to the nozzle becomes large and the response of the mass flow control deteriorates.

そこで、本考案はかかる点に鑑みてなされたものであ
り、導入管の可撓性部分を真空側に設けることにより安
全性の高い配管構造になすと共に、可撓性部分の変位量
を少なくすることのできるガス導入機構を提供すること
を目的とするものである。Therefore, the present invention has been made in view of the above point, and the flexible portion of the introduction pipe is provided on the vacuum side to provide a highly safe piping structure and reduce the displacement of the flexible portion. It is an object of the present invention to provide a gas introduction mechanism that can be used.

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成する為、本考案は、材料上の粒子線照射
部分にノズルを介して任意のガスを吹き付ける集束イオ
ンビーム装置用ガス導入機構において、筺体側壁を気密
を保って貫通し、かつ前記ノズルを材料上の粒子線照射
部分に位置合わせするためのアライメント機構と、その
一端が前記筺体内に位置するようにこの筺体側壁を気密
を保って貫通，固定されたガス導入管と、筺体内側の該
ガス導入管と前記ノズルとを接続し、前記アライメント
機構の回動中心に接近して設けられた可撓性パイプとか
ら構成されたことを特徴とするものである。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a gas introduction mechanism for a focused ion beam apparatus, which sprays an arbitrary gas onto a particle beam irradiation portion on a material through a nozzle. An airtight penetrating and alignment mechanism for aligning the nozzle with the particle beam irradiation part on the material, and an airtightly penetrating and fixing the side wall of the housing so that one end of the nozzle is located inside the housing. And a flexible pipe provided near the center of rotation of the alignment mechanism for connecting the gas introduction pipe inside the housing and the nozzle. It is a thing.

以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳説する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

［実施例］ 第１図は本考案の一実施例を示す断面図、第２図は第１
図のAA断面図である。[Embodiment] FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention, and FIG.
It is a sectional view taken along the line AA of the figure.

同図において、１は真空に保たれた筺体、２はこの筺体
内に移動可能に置かれた材料、３は前記筺体１側壁に図
示外のボルトを介して着脱可能に取付けられたフランジ
である。In the figure, 1 is a casing that is kept in a vacuum, 2 is a material that is movably placed in this casing, and 3 is a flange that is detachably attached to the side wall of the casing 1 via a bolt (not shown). .

４はこのフランジに貫通，保持された中空状のアライメ
ント本体で、この本体内側には球体軸受５を介して保持
筒６が回動可能に取付けられている。７は前記保持筒６
の内部に同心状にかつ摺動可能に挿入された移動棒で、
一端は前記筺体１内に置かれてノズル取付板８が固定し
てあり、また、他端は大気中に取出されて雄ネジ部９が
形成してある。10は前記保持筒６の大気側端部に固定さ
れた第１の移動体で、この移動体は第２図に示すように
有底状の第２の移動体11に摺動可能に保持されており、
また、この移動体の移動方向はイオンビームの光軸Ｚと
平行にしてある。前記第２の移動体11は前記アライメン
ト本体４の開放端部に移動可能に取付けられている。こ
こで、この第２の移動体11の移動方向は前記第１の移動
体10の移動方向Ｚ及び前記移動棒７の軸心Ｘと夫々直交
するＹ軸と平行にしてある。12はこの第１の移動体10を
移動させるための押しネジで、第２の移動体11に螺合さ
れている。13はこの押しネジと第１の移動体10とを常に
係合させるためのバネである。14は同様に第２の移動体
11を移動させるための押しネジで、アライメント本体４
に螺合されている。15は第２の移動体を押しネジ14に係
合させるためのバネである。16は前記移動棒７の雄ネジ
部９に螺合されたナットで、移動棒をその軸心Ｘに沿っ
て移動させるためのものである。17はアライメント本体
４の筺体内端部とノズル取付板８との間に介在された真
空シール用の金属ベローズである。尚、図示しないが前
記保持筒６と移動棒７との間にはキー及びキー溝が設け
てあり、移動棒の回動が阻止されている。Reference numeral 4 denotes a hollow alignment main body which is penetrated and held by this flange, and a holding cylinder 6 is rotatably attached inside the main body via a spherical bearing 5. 7 is the holding cylinder 6
With a moving rod that is concentrically and slidably inserted inside the
One end is placed in the housing 1 and the nozzle mounting plate 8 is fixed, and the other end is taken out into the atmosphere and a male screw portion 9 is formed. Reference numeral 10 denotes a first moving body fixed to the end of the holding cylinder 6 on the atmosphere side, and this moving body is slidably held by a bottomed second moving body 11 as shown in FIG. And
The moving direction of this moving body is parallel to the optical axis Z of the ion beam. The second moving body 11 is movably attached to the open end of the alignment body 4. Here, the moving direction of the second moving body 11 is parallel to the moving direction Z of the first moving body 10 and the Y axis orthogonal to the axis X of the moving rod 7. Denoted at 12 is a push screw for moving the first moving body 10, which is screwed into the second moving body 11. Reference numeral 13 is a spring for always engaging the push screw and the first moving body 10. 14 is also the second moving body
Alignment body 4 with a push screw to move 11
It is screwed to. Reference numeral 15 is a spring for engaging the second moving body with the push screw 14. Reference numeral 16 denotes a nut screwed into the male screw portion 9 of the moving rod 7 for moving the moving rod along the axis X thereof. Reference numeral 17 denotes a metal bellows for vacuum sealing which is interposed between the inner end of the housing of the alignment body 4 and the nozzle mounting plate 8. Although not shown, a key and a key groove are provided between the holding cylinder 6 and the moving rod 7 to prevent the moving rod from rotating.

18は前記ノズル取付板８にネジ等により着脱可能に取付
けられたノズルで、先端は材料２に向けて折り曲げられ
ている。19は一端が前記ノズル18に接続され、かつ他端
が前記フランジ３を機密を保って貫通したガス導入管20
に接続された可撓性パイプで、この可撓性パイプは細管
を金属ベローズの外周部付近にコイル状に巻回すること
により形成されている。前記ガス導入管20の他端は図示
しないがマスフローコントローラ部を介してガスボンベ
に接続されている。Reference numeral 18 denotes a nozzle that is detachably attached to the nozzle attachment plate 8 with a screw or the like, and its tip is bent toward the material 2. Reference numeral 19 denotes a gas introduction pipe having one end connected to the nozzle 18 and the other end penetrating the flange 3 in a confidential manner.
A flexible pipe connected to the flexible pipe is formed by winding a thin pipe in a coil shape around the outer peripheral portion of the metal bellows. The other end of the gas introduction pipe 20 is connected to a gas cylinder via a mass flow controller section (not shown).

かかる構成において、押しネジ14及びナット16を回せ
ば、球体軸受５を中心にして移動棒７の筺体内先端（ノ
ズル取付板８）がＸ−Ｙ平面内で移動し、また、押しネ
ジ12を回せば、ノズル取付板８がイオンビームの光軸Ｚ
方向に沿って移動する。その結果、押しネジ12,14及び
ナット16を任意に操作することによりノズル18先端を材
料２上の任意な位置に移動させることができるため、材
料２上のイオンビーム照射位置にノズル先端を位置合わ
せすることができる。そして位置合わせ完了後、マスフ
ローコントローラ部で流量調整された任意なガスをガス
導入管20に供給すれば、可撓性パイプ19を介してノズル
18よりガスが噴出し、材料上のイオンビーム照射部分に
吹き付けられる。In such a configuration, when the push screw 14 and the nut 16 are turned, the tip of the moving rod 7 inside the housing (nozzle mounting plate 8) moves in the XY plane around the spherical bearing 5, and the push screw 12 is moved. If turned, the nozzle mounting plate 8 will move to the optical axis Z of the ion beam.
Move along the direction. As a result, the tip of the nozzle 18 can be moved to an arbitrary position on the material 2 by arbitrarily operating the push screws 12, 14 and the nut 16, so that the nozzle tip is positioned at the ion beam irradiation position on the material 2. Can be matched. Then, after the alignment is completed, if an arbitrary gas whose flow rate is adjusted by the mass flow controller is supplied to the gas introduction pipe 20, the nozzle is passed through the flexible pipe 19.
Gas is ejected from 18 and is blown onto the ion beam irradiation portion on the material.

かようになせば、可撓性パイプを真空内に設置している
ため、仮にガス洩れが生じてもガスは真空内に拡散され
安全性の高いガス配管構造となすことができる。可撓性
パイプは球体軸受付近に巻回してあるため、ノズルの位
置合わせに基づく可撓性パイプの変移量を小さくするこ
とができる。従って、可撓性パイプの巻回数も１〜２程
度ですむことからその内径を小さくすることにより可撓
性パイプ部分の容積を小さくすることができ、マスフロ
ーコントロールのレスポンスの向上が図れると共に、可
撓性パイプの寿命を長くすることができる。In this way, since the flexible pipe is installed in the vacuum, even if gas leaks, the gas is diffused in the vacuum and a highly safe gas piping structure can be formed. Since the flexible pipe is wound around the spherical bearing, the amount of displacement of the flexible pipe due to the alignment of the nozzles can be reduced. Therefore, since the number of turns of the flexible pipe is only about 1 to 2, it is possible to reduce the volume of the flexible pipe portion by reducing the inner diameter of the flexible pipe and improve the response of the mass flow control. The life of the flexible pipe can be extended.

［効果］ 以上詳述したように本考案によれば、ガス洩れしやすい
可撓性パイプ部分を真空に保たれた筺体内に設置してあ
るため、従来のように可撓性パイプ部分を大気中に設置
する場合に比べ安全性の高い配管構造とすることができ
る。また、可撓性パイプはノズルのアライメント機構の
傾斜中心に接近して設置されているため、可撓性パイプ
の変移量を小さくできる。そのため、この可撓性パイプ
部分の容積を小さくできマスフローコントロールのレス
ポンスの向上が図れると共に、可撓性パイプの寿命を長
くすることができる。[Effect] As described in detail above, according to the present invention, the flexible pipe portion, which is apt to leak gas, is installed in the housing kept in a vacuum. It is possible to have a piping structure with higher safety than when installed inside. Further, since the flexible pipe is installed close to the tilt center of the alignment mechanism of the nozzle, the displacement amount of the flexible pipe can be reduced. Therefore, the volume of the flexible pipe can be reduced, the response of the mass flow control can be improved, and the life of the flexible pipe can be extended.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第１図は本考案の一実施例を示す断面図、第２図は第１
図のAA断面図である。 1:筺体 2:材料 3:フランジ 4:アライメント本体 5:球体軸受 6:保持筒 7:移動棒 8:ノズル取付板 9:ナット 10,11:第1,第２の移動体 12,14:押しネジ 18:ノズル 19:可撓性パイプ 20:ガス導入管FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention, and FIG.
It is a sectional view taken along the line AA of the figure. 1: Case 2: Material 3: Flange 4: Alignment body 5: Sphere bearing 6: Holding cylinder 7: Moving rod 8: Nozzle mounting plate 9: Nut 10,11: 1st, 2nd moving body 12,14: Push Screw 18: Nozzle 19: Flexible pipe 20: Gas introduction pipe

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項１】材料上の粒子線照射部分にノズルを介して
任意のガスを吹き付ける集束イオンビーム装置用ガス導
入機構において、筺体側壁を気密を保って貫通し、かつ
前記ノズルを材料上の粒子線照射部分に位置合わせする
ためのアライメント機構と、その一端が前記筺体内に位
置するようにこの筺体側壁を気密を保って貫通，固定さ
れたガス導入管と、筺体内側の該ガス導入管と前記ノズ
ルとを接続し、前記アライメント機構の回動中心に接近
して設けられた可撓性パイプとから構成されたことを特
徴とする集束イオンビーム装置用ガス導入機構。1. In a gas introduction mechanism for a focused ion beam device, which sprays an arbitrary gas onto a particle beam irradiation portion on a material through a nozzle, the side wall of a casing is kept airtight and penetrates through the nozzle, An alignment mechanism for aligning with a line irradiation portion, a gas introduction pipe that penetrates and is fixed to the side wall of the housing in an airtight manner so that one end thereof is located inside the housing, and a gas introduction pipe inside the housing A gas introduction mechanism for a focused ion beam device, comprising: a flexible pipe connected to the nozzle and provided close to a rotation center of the alignment mechanism.