荷電粒子装置
【課題】試料ステージの可動範囲を狭めることなく振動の影響を防止し荷電粒子発生部と試料ステージとの相対変位を抑制可能な荷電粒子装置を実現する。
【解決手段】荷電粒子装置１は上部に長筒状のカラム２を備えカラム２の下部には内部が空洞の試料室３がある。試料室３は水平方向の振動よりも垂直方向の振動が大きい試料室上部３ａと水平方向の振動が大きい試料室底部３ｂに分かれている。カラム２は荷電粒子銃及び試料検出系を備える。カラム１と試料ステージ５を支持する試料ステージ支持体４とが共に試料室上部３ａに支持され、カラム１の中心軸と試料ステージ支持体４の中心軸とが一致若しくは互いに平行となるように構成されている。環境音がカラム２や試料室３に加わってもカラム２と試料ステージ５が共に試料室上部３ａに固定され、互いに一体となって振動するので、荷電粒子発生部と試料との間に相対変位が生じにくい。
【解決手段】荷電粒子装置１は上部に長筒状のカラム２を備えカラム２の下部には内部が空洞の試料室３がある。試料室３は水平方向の振動よりも垂直方向の振動が大きい試料室上部３ａと水平方向の振動が大きい試料室底部３ｂに分かれている。カラム２は荷電粒子銃及び試料検出系を備える。カラム１と試料ステージ５を支持する試料ステージ支持体４とが共に試料室上部３ａに支持され、カラム１の中心軸と試料ステージ支持体４の中心軸とが一致若しくは互いに平行となるように構成されている。環境音がカラム２や試料室３に加わってもカラム２と試料ステージ５が共に試料室上部３ａに固定され、互いに一体となって振動するので、荷電粒子発生部と試料との間に相対変位が生じにくい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料ステージを有する荷電粒子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
荷電粒子装置は、荷電粒子を試料に向けて照射し、試料を加工・観察するものである。試料は試料ステージと呼ばれる台に載せられており、様々な形状へ加工されたり、様々な方向から観察されたりする。
【０００３】
そのため、試料ステージは、面内や面外など多数の方向に駆動する機構を備えている。例えば、特許文献１に記載された技術のように、試料ステージは、面内・面外に駆動する多軸の機構を備えている。また、試料ステージに環境音や床振動などの外部振動が加わると、荷電粒子とステージ上の試料との間に相対変位が生じる。
【０００４】
これにより、例えば電子顕微鏡では観察像に揺らぎが生じ、分解能が低下する。また、イオンビーム加工装置では加工位置がずれ加工精度が低下する。これらの装置は、分解能や加工精度が極めて小さいため、微小な振動であっても影響を受ける。
【０００５】
そのため、試料ステージと荷電粒子発生部とは相対変位が生じにくいように構成されている。例えば、特許文献２に記載の技術では、試料ステージと荷電粒子発生部との相対変位が生じないように、対物レンズとステージとを４本の柱で繋いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２８２０１６号公報
【特許文献２】特開平６−１７６７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術においては、例えば、特許文献１に記載ように、試料ステージが試料室側面で支持されており、荷電粒子発生部のカラム支持位置と試料ステージ支持位置とは一体となっていない。
【０００８】
このような構造では、装置振動時にカラムと試料ステージとが一体となって振動しないため、試料ステージを強固にしても荷電粒子発生部と試料ステージとの相対変位が小さくはならない。
【０００９】
相対変位を小さくするためには、カラム支持位置と試料ステージ支持位置とが一体になるように、試料室を小型化することが考えられる。
【００１０】
しかし、試料室を小型化すると、試料ステージの可動範囲が限定されてしまい、試料の加工・観察範囲が限定されてしまう。また、特許文献２に記載の構造では、相対変位をより小さくするために支柱を高剛性化すると、支柱が太くなり試料ステージの可動範囲が限定されてしまう。さらに、試料台は支柱下部で支えられているため、面外運動が制限されてしまう。
【００１１】
本発明の目的は、試料ステージの可動範囲を狭めることなく、振動の影響を防止し、荷電粒子発生部と試料ステージとの相対変位を最小限に抑制することが可能な荷電粒子装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。
【００１３】
本発明の荷電粒子装置は長筒状のカラムと、カラムが面に垂直な方向に設置される試料室と、内部が空洞で試料室のカラム設置面と同じ面に設置されている試料ステージ支持体と、支持体に内蔵されている試料ステージを備えている。試料ステージは支持体で支持される水平面傾斜機構と、水平面傾斜機構で支持される垂直方向駆動機構と、垂直方向駆動機構で支持される水平面駆動機構と、水平面駆動機構で支持される水平面内回転機構を備えている。
さらに、本発明の荷電粒子装置は、水平面傾斜機構の傾斜軸と回転中心軸が直交するよう支持体側面に設置された傾斜軸回転機構を備えている。
さらに、本発明の荷電粒子装置は、傾斜した駆動面を持つ垂直方向駆動機構を備えている。
さらに、本発明の荷電粒子装置は側面に穴を開けた試料ステージ支持体を備えている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ステージの可動範囲を狭めることなく、振動の影響を防止し、荷電粒子と試料の相対変位を最小限に抑制する多軸の荷電粒子装置の試料ステージを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例１による荷電粒子装置の側面の一部を断面にして示す図である。
【図２】本発明の実施例１による荷電粒子装置の正面の一部を断面にして示す図である。
【図３】本発明の実施例１による試料ステージ平面の一部を断面にして示す図である。
【図４】本発明の実施例１要部斜視図である。
【図５】本発明の実施例２による荷電粒子装置の側面の一部を断面にして示す図である。
【図６】本発明の実施例３による荷電粒子装置の側面の一部を断面にして示す図である。
【図７】本発明の実施例４による荷電粒子装置の側面の一部を断面にして示す図である。
【図８】本発明の実施例５による荷電粒子装置の要部斜視図である。
【図９】本発明の実施例６による荷電粒子装置の要部斜視図である。
【図１０】本発明の実施例７による荷電粒子装置の要部断面図である。
【図１１】本発明の実施例８による荷電粒子装置の要部断面図である。
【図１２】本発明の実施例９による荷電粒子装置の要部断面図である。
【図１３】本発明の実施例１０による荷電粒子装置の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１〜図４は、本発明の実施例１である荷電粒子装置の概略構成図である。図１は実施例１における荷電粒子装置の側面の一部を断面にして示した図であり、図２は実施例１の荷電粒子装置の正面の一部を断面にして示した図、図３は実施例１の試料ステージの平面の一部を断面にして示した図であり、図１、図２の断面方向とほぼ直交する方向の断面を示している。図４は、実施例１の要部斜視図である。
【００１８】
図１〜図４において、荷電粒子装置１は、上部に長筒状のカラム２を備え、カラム２の下部には内部が空洞の試料室３がある。試料室３は試料室上部３ａと試料室底部３ｂに分かれている。このうち、試料室上部３ａ（カラム固定面）にはカラム２が設置され支持されている。カラム２には、荷電粒子銃（荷電粒子発生手段）及び試料検出系を備えている。
【００１９】
カラム２の中心軸が支持体である試料室上部３ａの中心軸と一致もしくは平行になるように、試料室上部３ａには内部が空洞の試料ステージ支持体４が設置されている。そして、試料ステージ支持体４に試料ステージ５が内蔵されている。
【００２０】
試料の加工・観察時には、まず、操作者がモニタ６を見ながら加工・観察のための設定を行なう。設定条件がモニタ６から制御装置７に伝達され、制御装置７からの制御信号がカラム２や試料ステージ５に送られる。そして、試料室上部３ａ及び試料室底部３ｂにより囲まれた試料室内が真空排気され、試料ステージ５が所定の位置に移動し、カラム２の荷電粒子銃から試料ステージ５の水平面回転テーブル４１上の試料に向けて、荷電粒子が照射される。
【００２１】
カラム２の検出系は、試料に照射された荷電粒子を検出し、検出したデータを分析部８に送る。そして、分析部８により分析された試料の画像がモニタ６に表示される。
【００２２】
試料ステージ支持体４の内壁には、円形の穴９ａ、９ｂが互いに対向する位置に形成されており、これらの穴９ａ、９ｂの中心軸は一致している。この穴９ａ、９ｂに、水平面傾斜軸受１０が設置されている。このとき、互いに対向する２つの軸受１０の回転軸が一致するように設置されている。
【００２３】
軸受１０の内輪には、形状の一部が円筒で端部が軸受１０よりも外側にある水平面傾斜テーブル１１が設置されている。ただし、水平面傾斜テーブル１１の形状は図示の限りではなく、他の形状であってもよい。水平面傾斜テーブル１１の円筒端部には、例えばギアのような水平面回転力伝達部１２が設置されている。また、試料ステージ支持体４には、水平面回転力伝達部１２と噛合う位置に、例えば電動モーターのような水平面回転駆動部１３が設置されている。水平面傾斜軸受１０と、水平面傾斜テーブル１１と、水平面回転力伝達部１２と、水平面回転駆動部１３とにより傾斜機構が形成される。
【００２４】
水平面傾斜テーブル１１の水平面を傾斜させる場合には、図示しない電源及び制御装置から駆動電力及び制御信号が水平面傾斜駆動部１３に供給され、駆動部１３が動作する。駆動力が水平面回転力伝達部１２を介して水平面傾斜テーブル１１に伝達され、水平面傾斜テーブル１１が水平面傾斜軸受１０と共に回転する。このとき、水平面傾斜テーブル１１に位置センサを設置しておき、傾斜角度の制御を行っても良い。
【００２５】
なお、水平面傾斜テーブル１１の円形内部を通して、試料ステージ５から試料を取り出してもよい。
【００２６】
水平面傾斜テーブル１１には、垂直方向に２列の垂直方向移動リニアガイド２０が設置されている。垂直方向移動テーブル２１は垂直方向移動リニアガイド２０で両端部を支持されている。垂直方向移動テーブル２１の形状は図示の限りではない。垂直方向移動テーブル２１の片側中央には、例えばボールねじやボールスプラインなどのような垂直方向駆動力伝達部２２が設置されている。水平面傾斜テーブル１１の試料ステージ側中央には、垂直方向駆動力伝達部２２と同一軸上になるよう、例えば電動モーターのような垂直方向駆動部２３が設置されている。垂直方向移動リニアガイド２０と、垂直方向移動テーブル２１と、垂直方向駆動力伝達部２２と、垂直方向駆動部２３とにより垂直方向駆動機構が形成される。
【００２７】
垂直方向に駆動する場合には、図示しない電源及び制御装置から駆動電力及び制御信号が垂直方向駆動部２３に供給され、駆動部が動作する。駆動力が垂直方向駆動力伝達部２２を介して垂直方向移動テーブル２１に伝達され、垂直方向移動テーブル２１が垂直方向移動リニアガイド２０上を移動する。このとき、テーブルに位置センサを設置しておき、垂直方向の位置制御を行っても良い。
【００２８】
垂直方向駆動力伝達部２２が垂直方向移動テーブル２１の水平方向の中央に設置されているため、移動時にテーブル面垂直軸周りのモーメントがテーブル２１に作用しにくく、安定した動作になる。また、垂直方向移動リニアガイド２０が垂直方向移動テーブル２３の両端を支持しているため、テーブル２１が回転しにくく安定した動作になる。
【００２９】
垂直方向移動テーブル２１上には水平面傾斜軸（試料ステージ支持体４の穴９ａ、９ｂが互いに対向する方向に伸びる軸）と直角になるよう２列の水平方向移動リニアガイド（傾斜軸直角方向）３０が広い間隔で設置されている。水平方向移動テーブル（傾斜軸直角方向）３１は水平方向移動リニアガイド（傾斜軸直角方向）３０で両端を支持されている。水平方向移動テーブル（傾斜軸直角方向）３１は図示の限りではなく、種々の変形が可能である。
【００３０】
水平方向移動テーブル３１の中央には、例えばボールねじやボールスプラインなどの水平方向駆動力伝達部３２（図３）が設置されている。垂直方向移動テーブル２１上には、水平方向駆動力伝達部３２と同一軸上になるよう、例えば、電動モーターのような水平方向駆動部（傾斜軸直角方向）３３が設置されている。
【００３１】
さらに、水平方向移動テーブル３１には水平面傾斜軸と同一方向になるよう２列の水平方向移動リニアガイド（傾斜軸方向に延びる）３４が広い間隔で設置されている。
【００３２】
水平方向移動テーブル（傾斜軸方向）３５は、水平方向移動リニアガイド（傾斜軸方向）３４で、その端部が支持されている。水平方向移動テーブル（傾斜軸方向）３５は図示の限りではなく、種々の変形が可能である。テーブル３５の中央部には、例えばボールねじやボールスプラインなどの水平方向駆動力伝達部（傾斜軸方向）３６が設置されている。水平方向移動リニアガイド３０と、水平方向移動テーブル３１と、水平方向駆動力伝達部３２と、水平方向駆動部３３と、水平方向移動リニアガイド３４と、水平方向移動テーブル３５とにより水平方向駆動機構が形成される。
【００３３】
また、水平方向移動テーブル（傾斜軸方向）３５には水平方向駆動部（傾斜軸方向）３７が設置されている。さらに、水平方向移動テーブル３５上には、水平方向駆動力伝達部３６と同一軸上になるよう、例えば、電動モーターのような水平方向駆動部（傾斜軸方向）が設置されている。
【００３４】
水平方向移動テーブル３５が水平方向に移動する場合には、図示しない電源及び制御装置から駆動電力及び制御信号が駆動部３３、３７に供給され、駆動部３３、３７が動作する。駆動部３３、３７の駆動力が伝達部３２、３６を介して移動テーブル３１、３５に伝達され、移動テーブル３１、３５が、リニアガイド３０、３４上を移動する。このとき、テーブル３１、３５に位置センサを設置しておき、水平方向の位置制御を行っても良い。
【００３５】
水平方向駆動力伝達部（傾斜軸直角方向）３２が水平方向移動駆動部（傾斜軸直角方向）３３の中央に設置されているため、移動時に垂直軸周りのモーメントがテーブル３２に作用しにくく、安定した動作になる。また、水平方向移動リニアガイド（傾斜軸直角方向）３０が水平方向移動テーブル（傾斜軸直角方向）３１の両端を支持しているため、テーブル３１が回転しにくく安定した移動動作となる。
【００３６】
同様に、水平方向駆動力伝達部（傾斜軸方向）３６が水平方向移動テーブル（傾斜軸方向）３５の中央に設置されているため、テーブル３５の移動時に垂直軸周りのモーメントがテーブル３５に作用しにくく、安定した動作になる。また、水平方向移動リニアガイド（傾斜軸方向）３４が水平方向移動テーブル（傾斜軸方向）３５の両端を支持しているため、テーブル３５が回転しにくく安定した動作になる。
【００３７】
水平方向移動テーブル（傾斜軸方向）３５には、軸受回転軸が垂直方向になるよう水平面回転軸受４０が設置されている。軸受４０の内輪には水平面回転テーブル４１が配置されている。水平面回転テーブル４１の形状は図示の限りではなく、種々の変形が可能である。テーブル４１の外周には例えばギアなどのような水平面回転力伝達部４２が設置されている。水平方向移動テーブル（傾斜軸方向）３５には、水平面回転力伝達部４２とかみ合う位置に、例えば電動モーターのような水平面回転駆動部４３が設置されている。軸受４０水平面回転テーブル４１と、水平面回転力伝達部４２と、水平面回転駆動部４３とにより、水平面内回転機構が形成される。
【００３８】
テーブル４１が水平面内で回転する場合には、図示しない電源及び制御装置から駆動電力及び制御信号が駆動部４３に供給され、駆動部４３が動作する。駆動部４３からの駆動力が伝達部４２を介して移動テーブル４１に伝達され、移動テーブル４１が軸受４０と共に回転する。このとき、テーブルに位置センサを設置しておき、水平面内の回転角度の制御を行っても良い。
【００３９】
本発明の実施例１は、荷電粒子線発生部を有するカラム１と、試料ステージ５を支持する試料ステージ支持体４とが共に試料室上部３ａに支持され、カラム１の中心軸と試料ステージ支持体４の中心軸とが一致若しくは互いに平行となるように構成されている。
【００４０】
よって、環境音がカラム２や試料室３に加わっても、カラム２と試料ステージ５が共に試料室上部３ａに固定されているため、互いに一体となって振動するので、荷電粒子発生部と試料との間に相対変位が生じにくい。
【００４１】
試料ステージ支持体４を、試料ステージ５が配置される内部側は拡張せず、外部側のみ拡張させると、試料ステージ５の可動範囲を狭めることなく試料ステージ５を高剛性化でき、相対変位がより小さくなる。
【００４２】
また、試料ステージ支持体４は外側及び内部空間を拡張させると、試料ステージ５が高剛性化するだけでなく、可動範囲を広げることができる。
【００４３】
また、通常、試料室の下方にターボ分子ポンプが設置されるが、試料ステージ５が試料室上部３ａに固定される構成となっているので、試料室の底部に試料ステージが固定される場合と比較して、ターブ分子ポンプの設置位置の自由度を増加することができる。
【実施例２】
【００４４】
図５は、本発明の実施例２による荷電粒子装置の正面の一部を断面にして示した図である。この図５は、実施例１を示した図２に対応する図である。
【００４５】
図５に示した例は、図２の例に、水平面傾斜軸受１０に両端を支持された水平面傾斜テーブル１１ａと、水平面傾斜テーブル１１ａ及び垂直方向移動テーブル２１の間に設置された傾斜面を持つ傾斜方向移動ガイド２６と、傾斜方向移動ガイド２６を両端で支持する水平方向移動ガイド２７と、傾斜方向移動ガイド２６の中央に設置された、例えば、ボールねじやボールスプラインなどのような水平方向駆動力伝達部２５と、水平方向駆動力伝達部２５に設置された水平方向駆動部２４とが追加されている。
【００４６】
垂直方向移動リニアガイド２０は、水平面傾斜テーブル１１ａの内側側壁に支持されている。
【００４７】
図５において、垂直方向移動テーブル２１を垂直方向に駆動するには場合には、図示しない電源及び制御装置から駆動電力及び制御信号が駆動部２４に供給され、駆動部２４が動作する。駆動部２４の駆動力が伝達部２５を介して傾斜方向移動ガイド２６下部に伝達され、水平方向移動ガイド２７に沿って、傾斜方向移動ガイド２６下部が移動し、ガイド２６の上下間の傾斜面がスライドし、垂直方向移動リニアガイド２０に沿って、傾斜方向移動ガイド２６上部とともに垂直方向移動テーブル２１が移動する。このとき、テーブル２１に位置センサを設置しておき、垂直方向の位置制御を行っても良い。
【００４８】
その他の構成は、実施例１と同等であるので、図示及び詳細な説明は省略する。
【００４９】
本発明の実施例２は、以上のように構成されているので、実施例１と同等な効果を得ることができる他、実施例１に比較して、垂直方向移動テーブル２１の垂直方向への移動動作ピッチを細かくすることができる。
【００５０】
また、傾斜方向移動ガイド２６の傾斜面角度を変えると、動作ピッチを変えることができる。
【００５１】
さらに、傾斜方向移動ガイド２６の動作方向寸法を長くすると、移動範囲を大きくすることができる。
【００５２】
さらに、傾斜方向移動ガイド２６が垂直方向移動テーブル２１を下方から支持しているため、実施例１と比べ支持剛性が高くなる。
【実施例３】
【００５３】
図６は、本発明の実施例３による荷電粒子装置の正面の一部を断面にして示した図である。この図６は、実施例１を示した図２に対応する図である。
【００５４】
図６において、試料ステージ支持体４の内側には、回転軸が垂直軸と同一方向を向く傾斜軸回転軸受５０が設置されている。軸受５０の内輪には、傾斜軸回転テーブル５１が設置されている。傾斜軸回転テーブル５１は、互いに対向する円形の穴９ｃ、９ｄが形成されている。傾斜軸回転テーブル５１の下端には傾斜軸回転力伝達部５２が設置され、試料ステージ支持体４の下端には、傾斜軸回転駆動部５３が設置されている。また、傾斜軸回転テーブル５１の穴９ｃ、９ｄには、水平面傾斜軸受１０が設置されている。
【００５５】
傾斜軸回転テーブル５１を回転する場合には、図示しない電源及び制御装置から駆動電力及び制御信号が傾斜軸回転駆動部５３に供給され、傾斜軸回転駆動部５３が動作する。傾斜軸回転駆動部５３の駆動力が傾斜軸回転力伝達部５２を介して、水平面傾斜機構が設置された傾斜軸回転テーブル５１に伝達され、回転テーブル５１が軸受５０と共に回転する。このとき、傾斜軸回転テーブル５１に位置センサを設置しておき、傾斜軸回転テーブル５１の回転角度の制御を行っても良い。
【００５６】
その他の構成は、実施例１と同等であるので、図示及び詳細な説明は省略する。
【００５７】
本発明の実施例３は、以上のように構成されているので、実施例１と同等な効果を得ることができる他、水平方向移動リニアガイド３０が傾いて設置されていても、傾斜軸回転テーブル５１を回転させて、傾きを補正することができる。
【００５８】
また、複数のカラムを備えた装置、例えばデュアルビーム装置においては、カラムの向きをあわせて傾斜軸を変えることが可能になる。
【実施例４】
【００５９】
図７は、本発明の実施例４による荷電粒子装置の正面の一部を断面にして示した図である。この図７は、実施例１を示した図２に対応する図である。
【００６０】
図７の例と図２の例との異なるところは、図７の例においては、ステージ支持体４の側壁に複数の開口部６１が形成されているところである。
【００６１】
その他の構成は実施例１と同様な構成となっている。
【００６２】
実施例４は、上記構成にすることで、実施例１と同等な効果を得ることができる他、マイクロサンプリング６０を、開口部６１を介してステージ５内に挿入することが可能になる。また、複数のカラムを備えた装置、例えばデュアルビーム装置においては、上方向以外からも荷電粒子を試料に向けて照射することが可能になる。
【００６３】
なお、この実施例４は、実施例１〜３にも適用可能である。
【実施例５】
【００６４】
図８は、本発明の実施例５による荷電粒子装置の要部斜視図である。
【００６５】
図８において、ステージ支持体４の外側側面には複数のリブ６２を形成する。複数のリブ６２の板厚は、垂直方向に変化するように構成することができる。この場合、リブ６２の板厚は、ステージ支持体４の下端部で最も大きくなるように構成することができる。
【００６６】
また、リブ６２の形状及び本数（６）は図示した例以外でも可能である。
【００６７】
他の構成は、実施例１と同等であるので、図示及び詳細な説明は省略する。
【００６８】
本発明の実施例５は、以上のような構成となっているので、実施例１と同等な効果を得ることができる他、実施例１に比較して、ステージ支持体４の側面の面外曲げ剛性が高くなり、面外の曲げ方向に変形する振動を低減することができる。また、ステージ支持体４の側面の厚さを減らし、リブ６２の板厚を増加すると、ステージ支持体４を軽量で高剛性な構造にすることができる。
【実施例６】
【００６９】
図９は、本発明の実施例６による荷電粒子装置の要部斜視図である。
【００７０】
図９において、ステージ支持体４は、このステージ支持体４よりも高剛性な芯材６３を、ステージ支持体４の上端から下端まで、垂直方向に複数本設置する。芯材６３の形状及び本数は、図示して例以外とすることも可能である。
【００７１】
その他の構成は実施例１と同様な構成となっている。
【００７２】
実施例６は、上記構成にすることで、実施例１と同等な効果を得ることができる他、実施例１に比較して、ステージ支持体４の垂直方向の引張圧縮剛性が高くなり、自重による垂直方向の変形を低減できる。
【実施例７】
【００７３】
図１０は、本発明の実施例７による荷電粒子装置の要部断面図であり、一部を省略して示している。
【００７４】
図１０において、ステージ支持体４ａは上端で厚さが最も大きく、下方に向かうに従って小さくなり、下端で最も小さくなる。
【００７５】
他の構成は、実施例１と同等であるので、図示及び詳細な説明は省略する。
【００７６】
本発明の実施例７は、以上のような構成となっているので、実施例１と同等な効果を得ることができる他、実施例１に比べ、固定部が自重に対して強くなるだけでなく、ステージ支持体４が軽量化される。
【実施例８】
【００７７】
図１１は、本発明の実施例８による荷電粒子装置の要部断面図である。
【００７８】
図１１において、試料室３は、試料室上部３ａと試料室下部３ｂの間に減衰材３ｃが配置されている。
【００７９】
他の構成は、実施例１と同等であるので、図示及び詳細な説明は省略する。
【００８０】
本発明の実施例８は、以上のような構成となっているので、実施例１と同等な効果を得ることができる他、実施例１に比較して、カラム２及びステージ５に入力される振動が小さくなる。
【実施例９】
【００８１】
図１２は、本発明の実施例９による荷電粒子装置の要部断面図である。
【００８２】
図１２において、試料室上部３ａは中央部に段差の付いた開口部３ａ１が形成されており、開口部３ａ１の段差に、上からステージ支持体４の上端部の鍔４ｕを設置する。ステージ支持体４の上端部の鍔４ｕには、上からカラム２を設置し、カラム２の下部の鍔２ｄがステージ支持体４の上端部の鍔４ｕと一体となるようにボルトなどで互いを固定する。
【００８３】
他の構成は、実施例１と同等であるので、図示及び詳細な説明は省略する。
【００８４】
本発明の実施例９は、以上のような構成となっているので、実施例１と同等な効果を得ることができる他、実施例１に比較して、ステージ支持体４を試料室上部３ａに圧着させることができる。
【実施例１０】
【００８５】
図１３は、本発明の実施例１０による荷電粒子装置の一部断面図である。
【００８６】
図１３において、試料室上部３ａは中央部に段差の付いた開口部３ａ１が形成されおり、開口部３ａ１の段差に、上からステージ支持体４上端部の鍔４ｕを設置する。ステージ支持体４の上端部の鍔４ｕの面は、試料室上部３ａ表面と同一平面になるよう設置する。ステージ支持体４上端部の鍔４ｕには、上からカラム２を設置し、カラム２の下部の鍔２ｄがステージ支持体４上端部の鍔４ｕと一体となるようボルトなどで固定する。
【００８７】
カラム２の下部の鍔２ｄの大きさはステージ支持体４の上端部の鍔４ｕよりも大きくする。試料室上部３ａには、ステージ５の水平方向の移動軸と同一軸上に位置調整ねじ６４を設置する。カラム２の位置を調整する場合には、カラム２を固定するボルトを取外し、位置調整ねじ６４を回して、ねじ６４がカラム２を押しながら移動させる。
【００８８】
他の構成は、実施例１と同等であるので、図示及び詳細な説明は省略する。
【００８９】
本発明の実施例１０は、以上のような構成となっているので、実施例１と同等な効果を得ることができる他、ステージ５の傾斜軸とカラム２の中心軸とを位置調節ねじ６４により調整することが可能になる。
【符号の説明】
【００９０】
・・・荷電粒子装置、 ２・・・カラム、 ２ｄ、４ｕ・・・鍔、３ａ・・・試料室上部、３ａ１・・・開口部、 ３ｂ・・・試料室底部、 ３ｃ・・・減衰材 ４、４ａ・・・試料ステージ支持部体 ５・・・試料ステージ、 ６・・・モニタ、 ７・・・制御装置、 ８・・・分析部、 ９ａ〜９ｄ・・・穴、 １０・・・水平面傾斜軸受 １１、１１ａ・・・水平面傾斜テーブル、 １２・・・水平面回転力伝達部、 １３・・・水平面回転駆動部 ２０・・・垂直方向移動リニアガイド、 ２１・・・垂直方向移動テーブル、 ２２・・・垂直方向駆動力伝達部、 ２３・・・垂直方向駆動部、 ２４・・・水平方向駆動部、 ２５・・・水平方向駆動力伝達部、 ２６・・・傾斜方向移動ガイド、 ２７・・・水平方向移動ガイド、 ３０・・・水平方向移動リニアガイド（傾斜軸直角方向）、 ３１・・・水平方向移動テーブル（傾斜軸直角方向）、 ３２・・・水平方向駆動力伝達部（傾斜軸直角方向）、 ３３・・・水平方向駆動部（傾斜軸直角方向）、 ３４・・・水平方向移動リニアガイド（傾斜軸方向）、 ３５・・・水平方向移動テーブル（傾斜軸方向）、 ３６・・・水平方向駆動力伝達部（傾斜軸方向）、 ３７・・・水平方向駆動部（傾斜軸方向）、 ４０・・・水平面回転軸受、 ４１・・・水平面回転テーブル、 ４２・・・水平面回転力伝達部、 ４３・・・水平面回転駆動部、 ５０・・・傾斜軸回転軸受、 ５１・・・ 傾斜軸回転テーブル、 ５２・・・傾斜軸回転力伝達部、 ５３・・・傾斜軸回転駆動部、 ６０・・・マイクロサンプリング、 ６１・・・開口部、 ６２・・・リブ、 ６３・・・芯材、 ６４・・・位置調整ねじ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料ステージを有する荷電粒子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
荷電粒子装置は、荷電粒子を試料に向けて照射し、試料を加工・観察するものである。試料は試料ステージと呼ばれる台に載せられており、様々な形状へ加工されたり、様々な方向から観察されたりする。
【０００３】
そのため、試料ステージは、面内や面外など多数の方向に駆動する機構を備えている。例えば、特許文献１に記載された技術のように、試料ステージは、面内・面外に駆動する多軸の機構を備えている。また、試料ステージに環境音や床振動などの外部振動が加わると、荷電粒子とステージ上の試料との間に相対変位が生じる。
【０００４】
これにより、例えば電子顕微鏡では観察像に揺らぎが生じ、分解能が低下する。また、イオンビーム加工装置では加工位置がずれ加工精度が低下する。これらの装置は、分解能や加工精度が極めて小さいため、微小な振動であっても影響を受ける。
【０００５】
そのため、試料ステージと荷電粒子発生部とは相対変位が生じにくいように構成されている。例えば、特許文献２に記載の技術では、試料ステージと荷電粒子発生部との相対変位が生じないように、対物レンズとステージとを４本の柱で繋いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２８２０１６号公報
【特許文献２】特開平６−１７６７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術においては、例えば、特許文献１に記載ように、試料ステージが試料室側面で支持されており、荷電粒子発生部のカラム支持位置と試料ステージ支持位置とは一体となっていない。
【０００８】
このような構造では、装置振動時にカラムと試料ステージとが一体となって振動しないため、試料ステージを強固にしても荷電粒子発生部と試料ステージとの相対変位が小さくはならない。
【０００９】
相対変位を小さくするためには、カラム支持位置と試料ステージ支持位置とが一体になるように、試料室を小型化することが考えられる。
【００１０】
しかし、試料室を小型化すると、試料ステージの可動範囲が限定されてしまい、試料の加工・観察範囲が限定されてしまう。また、特許文献２に記載の構造では、相対変位をより小さくするために支柱を高剛性化すると、支柱が太くなり試料ステージの可動範囲が限定されてしまう。さらに、試料台は支柱下部で支えられているため、面外運動が制限されてしまう。
【００１１】
本発明の目的は、試料ステージの可動範囲を狭めることなく、振動の影響を防止し、荷電粒子発生部と試料ステージとの相対変位を最小限に抑制することが可能な荷電粒子装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。
【００１３】
本発明の荷電粒子装置は長筒状のカラムと、カラムが面に垂直な方向に設置される試料室と、内部が空洞で試料室のカラム設置面と同じ面に設置されている試料ステージ支持体と、支持体に内蔵されている試料ステージを備えている。試料ステージは支持体で支持される水平面傾斜機構と、水平面傾斜機構で支持される垂直方向駆動機構と、垂直方向駆動機構で支持される水平面駆動機構と、水平面駆動機構で支持される水平面内回転機構を備えている。
さらに、本発明の荷電粒子装置は、水平面傾斜機構の傾斜軸と回転中心軸が直交するよう支持体側面に設置された傾斜軸回転機構を備えている。
さらに、本発明の荷電粒子装置は、傾斜した駆動面を持つ垂直方向駆動機構を備えている。
さらに、本発明の荷電粒子装置は側面に穴を開けた試料ステージ支持体を備えている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ステージの可動範囲を狭めることなく、振動の影響を防止し、荷電粒子と試料の相対変位を最小限に抑制する多軸の荷電粒子装置の試料ステージを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例１による荷電粒子装置の側面の一部を断面にして示す図である。
【図２】本発明の実施例１による荷電粒子装置の正面の一部を断面にして示す図である。
【図３】本発明の実施例１による試料ステージ平面の一部を断面にして示す図である。
【図４】本発明の実施例１要部斜視図である。
【図５】本発明の実施例２による荷電粒子装置の側面の一部を断面にして示す図である。
【図６】本発明の実施例３による荷電粒子装置の側面の一部を断面にして示す図である。
【図７】本発明の実施例４による荷電粒子装置の側面の一部を断面にして示す図である。
【図８】本発明の実施例５による荷電粒子装置の要部斜視図である。
【図９】本発明の実施例６による荷電粒子装置の要部斜視図である。
【図１０】本発明の実施例７による荷電粒子装置の要部断面図である。
【図１１】本発明の実施例８による荷電粒子装置の要部断面図である。
【図１２】本発明の実施例９による荷電粒子装置の要部断面図である。
【図１３】本発明の実施例１０による荷電粒子装置の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１〜図４は、本発明の実施例１である荷電粒子装置の概略構成図である。図１は実施例１における荷電粒子装置の側面の一部を断面にして示した図であり、図２は実施例１の荷電粒子装置の正面の一部を断面にして示した図、図３は実施例１の試料ステージの平面の一部を断面にして示した図であり、図１、図２の断面方向とほぼ直交する方向の断面を示している。図４は、実施例１の要部斜視図である。
【００１８】
図１〜図４において、荷電粒子装置１は、上部に長筒状のカラム２を備え、カラム２の下部には内部が空洞の試料室３がある。試料室３は試料室上部３ａと試料室底部３ｂに分かれている。このうち、試料室上部３ａ（カラム固定面）にはカラム２が設置され支持されている。カラム２には、荷電粒子銃（荷電粒子発生手段）及び試料検出系を備えている。
【００１９】
カラム２の中心軸が支持体である試料室上部３ａの中心軸と一致もしくは平行になるように、試料室上部３ａには内部が空洞の試料ステージ支持体４が設置されている。そして、試料ステージ支持体４に試料ステージ５が内蔵されている。
【００２０】
試料の加工・観察時には、まず、操作者がモニタ６を見ながら加工・観察のための設定を行なう。設定条件がモニタ６から制御装置７に伝達され、制御装置７からの制御信号がカラム２や試料ステージ５に送られる。そして、試料室上部３ａ及び試料室底部３ｂにより囲まれた試料室内が真空排気され、試料ステージ５が所定の位置に移動し、カラム２の荷電粒子銃から試料ステージ５の水平面回転テーブル４１上の試料に向けて、荷電粒子が照射される。
【００２１】
カラム２の検出系は、試料に照射された荷電粒子を検出し、検出したデータを分析部８に送る。そして、分析部８により分析された試料の画像がモニタ６に表示される。
【００２２】
試料ステージ支持体４の内壁には、円形の穴９ａ、９ｂが互いに対向する位置に形成されており、これらの穴９ａ、９ｂの中心軸は一致している。この穴９ａ、９ｂに、水平面傾斜軸受１０が設置されている。このとき、互いに対向する２つの軸受１０の回転軸が一致するように設置されている。
【００２３】
軸受１０の内輪には、形状の一部が円筒で端部が軸受１０よりも外側にある水平面傾斜テーブル１１が設置されている。ただし、水平面傾斜テーブル１１の形状は図示の限りではなく、他の形状であってもよい。水平面傾斜テーブル１１の円筒端部には、例えばギアのような水平面回転力伝達部１２が設置されている。また、試料ステージ支持体４には、水平面回転力伝達部１２と噛合う位置に、例えば電動モーターのような水平面回転駆動部１３が設置されている。水平面傾斜軸受１０と、水平面傾斜テーブル１１と、水平面回転力伝達部１２と、水平面回転駆動部１３とにより傾斜機構が形成される。
【００２４】
水平面傾斜テーブル１１の水平面を傾斜させる場合には、図示しない電源及び制御装置から駆動電力及び制御信号が水平面傾斜駆動部１３に供給され、駆動部１３が動作する。駆動力が水平面回転力伝達部１２を介して水平面傾斜テーブル１１に伝達され、水平面傾斜テーブル１１が水平面傾斜軸受１０と共に回転する。このとき、水平面傾斜テーブル１１に位置センサを設置しておき、傾斜角度の制御を行っても良い。
【００２５】
なお、水平面傾斜テーブル１１の円形内部を通して、試料ステージ５から試料を取り出してもよい。
【００２６】
水平面傾斜テーブル１１には、垂直方向に２列の垂直方向移動リニアガイド２０が設置されている。垂直方向移動テーブル２１は垂直方向移動リニアガイド２０で両端部を支持されている。垂直方向移動テーブル２１の形状は図示の限りではない。垂直方向移動テーブル２１の片側中央には、例えばボールねじやボールスプラインなどのような垂直方向駆動力伝達部２２が設置されている。水平面傾斜テーブル１１の試料ステージ側中央には、垂直方向駆動力伝達部２２と同一軸上になるよう、例えば電動モーターのような垂直方向駆動部２３が設置されている。垂直方向移動リニアガイド２０と、垂直方向移動テーブル２１と、垂直方向駆動力伝達部２２と、垂直方向駆動部２３とにより垂直方向駆動機構が形成される。
【００２７】
垂直方向に駆動する場合には、図示しない電源及び制御装置から駆動電力及び制御信号が垂直方向駆動部２３に供給され、駆動部が動作する。駆動力が垂直方向駆動力伝達部２２を介して垂直方向移動テーブル２１に伝達され、垂直方向移動テーブル２１が垂直方向移動リニアガイド２０上を移動する。このとき、テーブルに位置センサを設置しておき、垂直方向の位置制御を行っても良い。
【００２８】
垂直方向駆動力伝達部２２が垂直方向移動テーブル２１の水平方向の中央に設置されているため、移動時にテーブル面垂直軸周りのモーメントがテーブル２１に作用しにくく、安定した動作になる。また、垂直方向移動リニアガイド２０が垂直方向移動テーブル２３の両端を支持しているため、テーブル２１が回転しにくく安定した動作になる。
【００２９】
垂直方向移動テーブル２１上には水平面傾斜軸（試料ステージ支持体４の穴９ａ、９ｂが互いに対向する方向に伸びる軸）と直角になるよう２列の水平方向移動リニアガイド（傾斜軸直角方向）３０が広い間隔で設置されている。水平方向移動テーブル（傾斜軸直角方向）３１は水平方向移動リニアガイド（傾斜軸直角方向）３０で両端を支持されている。水平方向移動テーブル（傾斜軸直角方向）３１は図示の限りではなく、種々の変形が可能である。
【００３０】
水平方向移動テーブル３１の中央には、例えばボールねじやボールスプラインなどの水平方向駆動力伝達部３２（図３）が設置されている。垂直方向移動テーブル２１上には、水平方向駆動力伝達部３２と同一軸上になるよう、例えば、電動モーターのような水平方向駆動部（傾斜軸直角方向）３３が設置されている。
【００３１】
さらに、水平方向移動テーブル３１には水平面傾斜軸と同一方向になるよう２列の水平方向移動リニアガイド（傾斜軸方向に延びる）３４が広い間隔で設置されている。
【００３２】
水平方向移動テーブル（傾斜軸方向）３５は、水平方向移動リニアガイド（傾斜軸方向）３４で、その端部が支持されている。水平方向移動テーブル（傾斜軸方向）３５は図示の限りではなく、種々の変形が可能である。テーブル３５の中央部には、例えばボールねじやボールスプラインなどの水平方向駆動力伝達部（傾斜軸方向）３６が設置されている。水平方向移動リニアガイド３０と、水平方向移動テーブル３１と、水平方向駆動力伝達部３２と、水平方向駆動部３３と、水平方向移動リニアガイド３４と、水平方向移動テーブル３５とにより水平方向駆動機構が形成される。
【００３３】
また、水平方向移動テーブル（傾斜軸方向）３５には水平方向駆動部（傾斜軸方向）３７が設置されている。さらに、水平方向移動テーブル３５上には、水平方向駆動力伝達部３６と同一軸上になるよう、例えば、電動モーターのような水平方向駆動部（傾斜軸方向）が設置されている。
【００３４】
水平方向移動テーブル３５が水平方向に移動する場合には、図示しない電源及び制御装置から駆動電力及び制御信号が駆動部３３、３７に供給され、駆動部３３、３７が動作する。駆動部３３、３７の駆動力が伝達部３２、３６を介して移動テーブル３１、３５に伝達され、移動テーブル３１、３５が、リニアガイド３０、３４上を移動する。このとき、テーブル３１、３５に位置センサを設置しておき、水平方向の位置制御を行っても良い。
【００３５】
水平方向駆動力伝達部（傾斜軸直角方向）３２が水平方向移動駆動部（傾斜軸直角方向）３３の中央に設置されているため、移動時に垂直軸周りのモーメントがテーブル３２に作用しにくく、安定した動作になる。また、水平方向移動リニアガイド（傾斜軸直角方向）３０が水平方向移動テーブル（傾斜軸直角方向）３１の両端を支持しているため、テーブル３１が回転しにくく安定した移動動作となる。
【００３６】
同様に、水平方向駆動力伝達部（傾斜軸方向）３６が水平方向移動テーブル（傾斜軸方向）３５の中央に設置されているため、テーブル３５の移動時に垂直軸周りのモーメントがテーブル３５に作用しにくく、安定した動作になる。また、水平方向移動リニアガイド（傾斜軸方向）３４が水平方向移動テーブル（傾斜軸方向）３５の両端を支持しているため、テーブル３５が回転しにくく安定した動作になる。
【００３７】
水平方向移動テーブル（傾斜軸方向）３５には、軸受回転軸が垂直方向になるよう水平面回転軸受４０が設置されている。軸受４０の内輪には水平面回転テーブル４１が配置されている。水平面回転テーブル４１の形状は図示の限りではなく、種々の変形が可能である。テーブル４１の外周には例えばギアなどのような水平面回転力伝達部４２が設置されている。水平方向移動テーブル（傾斜軸方向）３５には、水平面回転力伝達部４２とかみ合う位置に、例えば電動モーターのような水平面回転駆動部４３が設置されている。軸受４０水平面回転テーブル４１と、水平面回転力伝達部４２と、水平面回転駆動部４３とにより、水平面内回転機構が形成される。
【００３８】
テーブル４１が水平面内で回転する場合には、図示しない電源及び制御装置から駆動電力及び制御信号が駆動部４３に供給され、駆動部４３が動作する。駆動部４３からの駆動力が伝達部４２を介して移動テーブル４１に伝達され、移動テーブル４１が軸受４０と共に回転する。このとき、テーブルに位置センサを設置しておき、水平面内の回転角度の制御を行っても良い。
【００３９】
本発明の実施例１は、荷電粒子線発生部を有するカラム１と、試料ステージ５を支持する試料ステージ支持体４とが共に試料室上部３ａに支持され、カラム１の中心軸と試料ステージ支持体４の中心軸とが一致若しくは互いに平行となるように構成されている。
【００４０】
よって、環境音がカラム２や試料室３に加わっても、カラム２と試料ステージ５が共に試料室上部３ａに固定されているため、互いに一体となって振動するので、荷電粒子発生部と試料との間に相対変位が生じにくい。
【００４１】
試料ステージ支持体４を、試料ステージ５が配置される内部側は拡張せず、外部側のみ拡張させると、試料ステージ５の可動範囲を狭めることなく試料ステージ５を高剛性化でき、相対変位がより小さくなる。
【００４２】
また、試料ステージ支持体４は外側及び内部空間を拡張させると、試料ステージ５が高剛性化するだけでなく、可動範囲を広げることができる。
【００４３】
また、通常、試料室の下方にターボ分子ポンプが設置されるが、試料ステージ５が試料室上部３ａに固定される構成となっているので、試料室の底部に試料ステージが固定される場合と比較して、ターブ分子ポンプの設置位置の自由度を増加することができる。
【実施例２】
【００４４】
図５は、本発明の実施例２による荷電粒子装置の正面の一部を断面にして示した図である。この図５は、実施例１を示した図２に対応する図である。
【００４５】
図５に示した例は、図２の例に、水平面傾斜軸受１０に両端を支持された水平面傾斜テーブル１１ａと、水平面傾斜テーブル１１ａ及び垂直方向移動テーブル２１の間に設置された傾斜面を持つ傾斜方向移動ガイド２６と、傾斜方向移動ガイド２６を両端で支持する水平方向移動ガイド２７と、傾斜方向移動ガイド２６の中央に設置された、例えば、ボールねじやボールスプラインなどのような水平方向駆動力伝達部２５と、水平方向駆動力伝達部２５に設置された水平方向駆動部２４とが追加されている。
【００４６】
垂直方向移動リニアガイド２０は、水平面傾斜テーブル１１ａの内側側壁に支持されている。
【００４７】
図５において、垂直方向移動テーブル２１を垂直方向に駆動するには場合には、図示しない電源及び制御装置から駆動電力及び制御信号が駆動部２４に供給され、駆動部２４が動作する。駆動部２４の駆動力が伝達部２５を介して傾斜方向移動ガイド２６下部に伝達され、水平方向移動ガイド２７に沿って、傾斜方向移動ガイド２６下部が移動し、ガイド２６の上下間の傾斜面がスライドし、垂直方向移動リニアガイド２０に沿って、傾斜方向移動ガイド２６上部とともに垂直方向移動テーブル２１が移動する。このとき、テーブル２１に位置センサを設置しておき、垂直方向の位置制御を行っても良い。
【００４８】
その他の構成は、実施例１と同等であるので、図示及び詳細な説明は省略する。
【００４９】
本発明の実施例２は、以上のように構成されているので、実施例１と同等な効果を得ることができる他、実施例１に比較して、垂直方向移動テーブル２１の垂直方向への移動動作ピッチを細かくすることができる。
【００５０】
また、傾斜方向移動ガイド２６の傾斜面角度を変えると、動作ピッチを変えることができる。
【００５１】
さらに、傾斜方向移動ガイド２６の動作方向寸法を長くすると、移動範囲を大きくすることができる。
【００５２】
さらに、傾斜方向移動ガイド２６が垂直方向移動テーブル２１を下方から支持しているため、実施例１と比べ支持剛性が高くなる。
【実施例３】
【００５３】
図６は、本発明の実施例３による荷電粒子装置の正面の一部を断面にして示した図である。この図６は、実施例１を示した図２に対応する図である。
【００５４】
図６において、試料ステージ支持体４の内側には、回転軸が垂直軸と同一方向を向く傾斜軸回転軸受５０が設置されている。軸受５０の内輪には、傾斜軸回転テーブル５１が設置されている。傾斜軸回転テーブル５１は、互いに対向する円形の穴９ｃ、９ｄが形成されている。傾斜軸回転テーブル５１の下端には傾斜軸回転力伝達部５２が設置され、試料ステージ支持体４の下端には、傾斜軸回転駆動部５３が設置されている。また、傾斜軸回転テーブル５１の穴９ｃ、９ｄには、水平面傾斜軸受１０が設置されている。
【００５５】
傾斜軸回転テーブル５１を回転する場合には、図示しない電源及び制御装置から駆動電力及び制御信号が傾斜軸回転駆動部５３に供給され、傾斜軸回転駆動部５３が動作する。傾斜軸回転駆動部５３の駆動力が傾斜軸回転力伝達部５２を介して、水平面傾斜機構が設置された傾斜軸回転テーブル５１に伝達され、回転テーブル５１が軸受５０と共に回転する。このとき、傾斜軸回転テーブル５１に位置センサを設置しておき、傾斜軸回転テーブル５１の回転角度の制御を行っても良い。
【００５６】
その他の構成は、実施例１と同等であるので、図示及び詳細な説明は省略する。
【００５７】
本発明の実施例３は、以上のように構成されているので、実施例１と同等な効果を得ることができる他、水平方向移動リニアガイド３０が傾いて設置されていても、傾斜軸回転テーブル５１を回転させて、傾きを補正することができる。
【００５８】
また、複数のカラムを備えた装置、例えばデュアルビーム装置においては、カラムの向きをあわせて傾斜軸を変えることが可能になる。
【実施例４】
【００５９】
図７は、本発明の実施例４による荷電粒子装置の正面の一部を断面にして示した図である。この図７は、実施例１を示した図２に対応する図である。
【００６０】
図７の例と図２の例との異なるところは、図７の例においては、ステージ支持体４の側壁に複数の開口部６１が形成されているところである。
【００６１】
その他の構成は実施例１と同様な構成となっている。
【００６２】
実施例４は、上記構成にすることで、実施例１と同等な効果を得ることができる他、マイクロサンプリング６０を、開口部６１を介してステージ５内に挿入することが可能になる。また、複数のカラムを備えた装置、例えばデュアルビーム装置においては、上方向以外からも荷電粒子を試料に向けて照射することが可能になる。
【００６３】
なお、この実施例４は、実施例１〜３にも適用可能である。
【実施例５】
【００６４】
図８は、本発明の実施例５による荷電粒子装置の要部斜視図である。
【００６５】
図８において、ステージ支持体４の外側側面には複数のリブ６２を形成する。複数のリブ６２の板厚は、垂直方向に変化するように構成することができる。この場合、リブ６２の板厚は、ステージ支持体４の下端部で最も大きくなるように構成することができる。
【００６６】
また、リブ６２の形状及び本数（６）は図示した例以外でも可能である。
【００６７】
他の構成は、実施例１と同等であるので、図示及び詳細な説明は省略する。
【００６８】
本発明の実施例５は、以上のような構成となっているので、実施例１と同等な効果を得ることができる他、実施例１に比較して、ステージ支持体４の側面の面外曲げ剛性が高くなり、面外の曲げ方向に変形する振動を低減することができる。また、ステージ支持体４の側面の厚さを減らし、リブ６２の板厚を増加すると、ステージ支持体４を軽量で高剛性な構造にすることができる。
【実施例６】
【００６９】
図９は、本発明の実施例６による荷電粒子装置の要部斜視図である。
【００７０】
図９において、ステージ支持体４は、このステージ支持体４よりも高剛性な芯材６３を、ステージ支持体４の上端から下端まで、垂直方向に複数本設置する。芯材６３の形状及び本数は、図示して例以外とすることも可能である。
【００７１】
その他の構成は実施例１と同様な構成となっている。
【００７２】
実施例６は、上記構成にすることで、実施例１と同等な効果を得ることができる他、実施例１に比較して、ステージ支持体４の垂直方向の引張圧縮剛性が高くなり、自重による垂直方向の変形を低減できる。
【実施例７】
【００７３】
図１０は、本発明の実施例７による荷電粒子装置の要部断面図であり、一部を省略して示している。
【００７４】
図１０において、ステージ支持体４ａは上端で厚さが最も大きく、下方に向かうに従って小さくなり、下端で最も小さくなる。
【００７５】
他の構成は、実施例１と同等であるので、図示及び詳細な説明は省略する。
【００７６】
本発明の実施例７は、以上のような構成となっているので、実施例１と同等な効果を得ることができる他、実施例１に比べ、固定部が自重に対して強くなるだけでなく、ステージ支持体４が軽量化される。
【実施例８】
【００７７】
図１１は、本発明の実施例８による荷電粒子装置の要部断面図である。
【００７８】
図１１において、試料室３は、試料室上部３ａと試料室下部３ｂの間に減衰材３ｃが配置されている。
【００７９】
他の構成は、実施例１と同等であるので、図示及び詳細な説明は省略する。
【００８０】
本発明の実施例８は、以上のような構成となっているので、実施例１と同等な効果を得ることができる他、実施例１に比較して、カラム２及びステージ５に入力される振動が小さくなる。
【実施例９】
【００８１】
図１２は、本発明の実施例９による荷電粒子装置の要部断面図である。
【００８２】
図１２において、試料室上部３ａは中央部に段差の付いた開口部３ａ１が形成されており、開口部３ａ１の段差に、上からステージ支持体４の上端部の鍔４ｕを設置する。ステージ支持体４の上端部の鍔４ｕには、上からカラム２を設置し、カラム２の下部の鍔２ｄがステージ支持体４の上端部の鍔４ｕと一体となるようにボルトなどで互いを固定する。
【００８３】
他の構成は、実施例１と同等であるので、図示及び詳細な説明は省略する。
【００８４】
本発明の実施例９は、以上のような構成となっているので、実施例１と同等な効果を得ることができる他、実施例１に比較して、ステージ支持体４を試料室上部３ａに圧着させることができる。
【実施例１０】
【００８５】
図１３は、本発明の実施例１０による荷電粒子装置の一部断面図である。
【００８６】
図１３において、試料室上部３ａは中央部に段差の付いた開口部３ａ１が形成されおり、開口部３ａ１の段差に、上からステージ支持体４上端部の鍔４ｕを設置する。ステージ支持体４の上端部の鍔４ｕの面は、試料室上部３ａ表面と同一平面になるよう設置する。ステージ支持体４上端部の鍔４ｕには、上からカラム２を設置し、カラム２の下部の鍔２ｄがステージ支持体４上端部の鍔４ｕと一体となるようボルトなどで固定する。
【００８７】
カラム２の下部の鍔２ｄの大きさはステージ支持体４の上端部の鍔４ｕよりも大きくする。試料室上部３ａには、ステージ５の水平方向の移動軸と同一軸上に位置調整ねじ６４を設置する。カラム２の位置を調整する場合には、カラム２を固定するボルトを取外し、位置調整ねじ６４を回して、ねじ６４がカラム２を押しながら移動させる。
【００８８】
他の構成は、実施例１と同等であるので、図示及び詳細な説明は省略する。
【００８９】
本発明の実施例１０は、以上のような構成となっているので、実施例１と同等な効果を得ることができる他、ステージ５の傾斜軸とカラム２の中心軸とを位置調節ねじ６４により調整することが可能になる。
【符号の説明】
【００９０】
・・・荷電粒子装置、 ２・・・カラム、 ２ｄ、４ｕ・・・鍔、３ａ・・・試料室上部、３ａ１・・・開口部、 ３ｂ・・・試料室底部、 ３ｃ・・・減衰材 ４、４ａ・・・試料ステージ支持部体 ５・・・試料ステージ、 ６・・・モニタ、 ７・・・制御装置、 ８・・・分析部、 ９ａ〜９ｄ・・・穴、 １０・・・水平面傾斜軸受 １１、１１ａ・・・水平面傾斜テーブル、 １２・・・水平面回転力伝達部、 １３・・・水平面回転駆動部 ２０・・・垂直方向移動リニアガイド、 ２１・・・垂直方向移動テーブル、 ２２・・・垂直方向駆動力伝達部、 ２３・・・垂直方向駆動部、 ２４・・・水平方向駆動部、 ２５・・・水平方向駆動力伝達部、 ２６・・・傾斜方向移動ガイド、 ２７・・・水平方向移動ガイド、 ３０・・・水平方向移動リニアガイド（傾斜軸直角方向）、 ３１・・・水平方向移動テーブル（傾斜軸直角方向）、 ３２・・・水平方向駆動力伝達部（傾斜軸直角方向）、 ３３・・・水平方向駆動部（傾斜軸直角方向）、 ３４・・・水平方向移動リニアガイド（傾斜軸方向）、 ３５・・・水平方向移動テーブル（傾斜軸方向）、 ３６・・・水平方向駆動力伝達部（傾斜軸方向）、 ３７・・・水平方向駆動部（傾斜軸方向）、 ４０・・・水平面回転軸受、 ４１・・・水平面回転テーブル、 ４２・・・水平面回転力伝達部、 ４３・・・水平面回転駆動部、 ５０・・・傾斜軸回転軸受、 ５１・・・ 傾斜軸回転テーブル、 ５２・・・傾斜軸回転力伝達部、 ５３・・・傾斜軸回転駆動部、 ６０・・・マイクロサンプリング、 ６１・・・開口部、 ６２・・・リブ、 ６３・・・芯材、 ６４・・・位置調整ねじ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子発生手段を有する長筒状のカラムと、
上記カラムの一方端が固定されるカラム固定面を有する試料室と、
上記試料室の内部に配置され、上記カラム固定面に固定される試料ステージ支持体と、
上記試料ステージ支持体に支持され、上記荷電粒子発生手段から荷電粒子が照射される試料を支持する試料ステージと、
を備えることを特徴とする荷電粒子装置。
【請求項２】
請求項１に記載の荷電粒子装置において、上記試料ステージは、
上記荷電粒子発生される荷電粒子線に対して、試料を傾斜させる傾斜機構と、
上記傾斜機構に支持され、試料を垂直方向に移動させる垂直方向駆動機構と
上記垂直方向駆動機構に支持され、試料を水平方向に移動させる水平方向駆動機構と、
上記水平方向駆動機構に支持され、試料を水平面内で回転させる水平面内回転機構と、
を備えることを特徴とする荷電粒子装置。
【請求項３】
請求項２に記載の荷電粒子装置において、上記傾斜機構は、
上記試料ステージ支持体に配置された傾斜軸受と
上記傾斜軸受の内輪に支持された水平面傾斜テーブルと、
上記水平面傾斜テーブルに接する水平面回転力伝達部と、
上記試料ステージ支持体に支持され、上記水平面回転力伝達部に回転力を伝達する水平面回転駆動部と、
を備えていることを特徴とする荷電粒子装置。
【請求項４】
請求項３に記載の荷電粒子装置において、上記垂直方向駆動機構は、
上記水平方向駆動機構を支持する垂直方向移動テーブルと、
上記垂直方向移動テーブルを垂直方向にガイドする垂直方向移動リニアガイドと、
を備えることを特徴とする荷電粒子装置。
【請求項５】
請求項２に記載の荷電粒子装置において、上記ステージ支持体は、
上記傾斜機構を支持する互いに対向する位置に形成された２つの開口を備えていることを特徴とする荷電粒子装置。
【請求項６】
請求項１に記載の荷電粒子装置において、上記試料ステージ支持体の外表面に複数のリブが形成されていることを特徴とする荷電粒子装置。
【請求項７】
請求項１に記載の荷電粒子装置において、上記試料ステージ支持体は、内部に芯材を備えていることを特徴とする荷電粒子装置。
【請求項８】
請求項１に記載の荷電粒子装置において、上記試料ステージ支持体は、上記カラム固定面から離間するにつれて、厚さ寸法が小となるように構成されていることを特徴とする荷電粒子装置。
【請求項９】
請求項１に記載の荷電粒子装置において、上記試料室は、上記カラム固定面と、このカラム固定面を支持する試料室底部と、上記カラム固定面と試料室底部との間に配置される減衰材と有することを特徴とする荷電粒子装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の荷電粒子装置において、上記試料ステージ支持体の上記カラム固定面に、上記カラムの位置を調整する位置調整ねじを備えていることを特徴とする荷電粒子装置。
【請求項１】
荷電粒子発生手段を有する長筒状のカラムと、
上記カラムの一方端が固定されるカラム固定面を有する試料室と、
上記試料室の内部に配置され、上記カラム固定面に固定される試料ステージ支持体と、
上記試料ステージ支持体に支持され、上記荷電粒子発生手段から荷電粒子が照射される試料を支持する試料ステージと、
を備えることを特徴とする荷電粒子装置。
【請求項２】
請求項１に記載の荷電粒子装置において、上記試料ステージは、
上記荷電粒子発生される荷電粒子線に対して、試料を傾斜させる傾斜機構と、
上記傾斜機構に支持され、試料を垂直方向に移動させる垂直方向駆動機構と
上記垂直方向駆動機構に支持され、試料を水平方向に移動させる水平方向駆動機構と、
上記水平方向駆動機構に支持され、試料を水平面内で回転させる水平面内回転機構と、
を備えることを特徴とする荷電粒子装置。
【請求項３】
請求項２に記載の荷電粒子装置において、上記傾斜機構は、
上記試料ステージ支持体に配置された傾斜軸受と
上記傾斜軸受の内輪に支持された水平面傾斜テーブルと、
上記水平面傾斜テーブルに接する水平面回転力伝達部と、
上記試料ステージ支持体に支持され、上記水平面回転力伝達部に回転力を伝達する水平面回転駆動部と、
を備えていることを特徴とする荷電粒子装置。
【請求項４】
請求項３に記載の荷電粒子装置において、上記垂直方向駆動機構は、
上記水平方向駆動機構を支持する垂直方向移動テーブルと、
上記垂直方向移動テーブルを垂直方向にガイドする垂直方向移動リニアガイドと、
を備えることを特徴とする荷電粒子装置。
【請求項５】
請求項２に記載の荷電粒子装置において、上記ステージ支持体は、
上記傾斜機構を支持する互いに対向する位置に形成された２つの開口を備えていることを特徴とする荷電粒子装置。
【請求項６】
請求項１に記載の荷電粒子装置において、上記試料ステージ支持体の外表面に複数のリブが形成されていることを特徴とする荷電粒子装置。
【請求項７】
請求項１に記載の荷電粒子装置において、上記試料ステージ支持体は、内部に芯材を備えていることを特徴とする荷電粒子装置。
【請求項８】
請求項１に記載の荷電粒子装置において、上記試料ステージ支持体は、上記カラム固定面から離間するにつれて、厚さ寸法が小となるように構成されていることを特徴とする荷電粒子装置。
【請求項９】
請求項１に記載の荷電粒子装置において、上記試料室は、上記カラム固定面と、このカラム固定面を支持する試料室底部と、上記カラム固定面と試料室底部との間に配置される減衰材と有することを特徴とする荷電粒子装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の荷電粒子装置において、上記試料ステージ支持体の上記カラム固定面に、上記カラムの位置を調整する位置調整ねじを備えていることを特徴とする荷電粒子装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−３８９２（Ｐ２０１２−３８９２Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３６３３０（Ｐ２０１０−１３６３３０）
【出願日】平成２２年６月１５日（２０１０．６．１５）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１５日（２０１０．６．１５）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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