JP2000021345A

JP2000021345A - 走査型電子顕微鏡

Info

Publication number: JP2000021345A
Application number: JP10190775A
Authority: JP
Inventors: Eiichi Hazaki; 栄市羽崎; Masaki Kurihara; 雅樹栗原; Kaname Takahashi; 要高橋
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-07-06
Filing date: 1998-07-06
Publication date: 2000-01-21
Also published as: US6403968B1

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、試料移動ステ−ジの耐振性を
向上して分解能を高めることのできる走査型電子顕微鏡
を提供することにある。【解決手段】往復動式油圧シリンダ１０３内にポート１
０６ａを通して油圧源（図示せず）から油を導入し、そ
の油圧により、ロック軸１０５をロック板１０７に押し
当てチルトテーブル１０８の動きを拘束する。ロック軸
１０５の先端にはロック板１０７との間の摩擦係数が大
きい材質で作られた円柱部１０９が取付けられ、ロック
板１０７と面接触するようになっている。ステージロッ
クの解除は往復動式油圧シリンダ１０３内にポート１０
６ｂ通して油を導入し、その油圧によりロック軸１０５
を引き戻して行う。これにより、ｘ方向の剛性が大とな
り、かつｙ、ｚ方向の摩擦力も大となり、効果的にチル
トテーブル１０８のｘ、ｙおよびｚ方向の振動を押さえ
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は走査型電子顕微鏡、
特に耐振試料移動ステージを有する走査型電子顕微鏡に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通常の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を図
１〜４を参照して説明するに、電子銃１で発生した電子
ビームはコンデンサレンズ２、対物レンズ３を通して試
料室４内の試料移動ステージ５の上に取り付けられた試
料６の表面を照射し、かつ走査する。それによって試料
６から出てくる２次電子は２次電子検出器７でとらえら
れて像表示装置に導入され、試料表面の像が表示され
る。

【０００３】ここ以後の説明において、ｘおよびｙ方向
は互いに直交する方向を示し、ｚ方向はｘｙ平面に直角
な方向、言い換えればｘ方向およびｙ方向の双方に直角
な方向を示すものとし、更にｚ方向は試料を照射する電
子ビ−ムの軸方向を示すものとする。

【０００４】図１の９〜１３は試料室４、電子銃室８等
を真空に引く真空ポンプである。試料室４にはステージ
ケース１４が取り付けられ、ｚテーブル１５はクロスロ
ーラ軸受１６ａ、１６ｂを介してステージケース１４に
連結されている。ｚテーブル１５はばね１７で上方向に
引っ張られ、つまみ１８を回してｚ移動軸１９を上下さ
せることによりクロスローラ軸受１６ａ、１６ｂに案内
されてｚ方向に移動し、試料６をｚ方向に移動する。ｚ
移動軸１９の上下移動はつまみ１８に備えられたねじの
作用で行われる。

【０００５】チルトテーブル２０の一端にはチルト軸２
１が取り付けられ、チルト軸２１は玉軸受２２、２３を
介して回転自在にｚテーブル１５に連結されている。チ
ルトテーブル２０の他端はロック板２４が取り付けら
れ、試料室４に取り付けられたステージロック機構２５
により押されている。チルト軸２１にはウォームホィー
ル２６ａが取り付けられ、これと組み合わされるウォー
ムギヤ２６ｂは玉軸受２７、２８で支持され、軸受ハウ
ジング２９、３０でｚテーブル１５に取り付けられてい
る。ウォームホィール２６ａとウォームギヤ２６ｂを回
転させるつまみ３１はスプライン軸３２ａ、３２ｂによ
って連結され、ｚテ−ブル１５のｚ方向移動に追随可能
となっている。つまみ３１を回すことによりチルト軸２
１が回転し試料６を傾斜させ、一定の傾斜角に保持す
る。

【０００６】試料６をｘ方向に移動するｘテーブル３３
はクロスローラ軸受３４を介してチルトテーブル２０に
取り付けられている。ｘテーブル３３はｘボールねじ３
５とｘボールねじナット３６の送り作用で駆動される。
ｘボールねじナット３６はｘテーブル３３に固定されて
いる。ｘボールねじ３５は両端を玉軸受３７、３８で支
持され、軸受ハウジング３９、４０でチルトテーブル２
０に取り付けられている。ｘボールねじ３５とこれを回
転させるＤＣモータ４１はｘステージジョイント４２で
連結されている。ｘステージジョイント４２は角度追随
用の一対のジョイント部４２ａ、４２ｂおよび角パイプ
に角棒を挿入した長さ調整用の伸縮部４２ｃからなる。
ｘテーブル３３はＤＣモータ４１を駆動してｘステージ
ジョイント４２を介してｘボールねじ３５を回転させて
ｘボールねじナット３６を移送することによりｘ方向に
移動し、試料をｘ方向に移動させる。

【０００７】ｙテーブル４３はクロスローラ軸受４４
ａ、４４ｂを介してｘテーブル３３に取り付けられてい
る。ｙテーブル４３はｙボールめねじ４５とｙボールね
じナット４６の送り作用で駆動される。ｙボールねじナ
ット４６はｙテーブル４３に固定されている。ｙボール
ねじ４５は両端を玉軸受４７、４８で支持され、軸受ハ
ウジング４９、５０でｘテーブル３３に取り付けられて
いる。ｙボールねじ４６の一端には傘歯車５１ａが取り
付けられ、これと噛み合う傘歯車５１ｂは玉軸受５２で
支持され、軸受ハウジング５３でｘテーブルに固定され
ている。傘歯車５１ｂとｙボールねじ４５を回転させる
ＤＣモータ５４はｙステージジョイント５５で連結され
ている。ｙステージジョイント５５は角度追随用の一対
のジョイント部５５ａ、５５ｂおよび角パイプに角棒を
挿入した長さ調整用の伸縮部５５ｃからなる。ｙテーブ
ル４３はＤＣモータ５４を駆動しｙステージジョイント
５５を介して傘歯車５１ａ、５１ｂ、ｙボールねじ４５
を回転させてｙボールネねじナット４６を移送すること
によりｙ方向に移動し、試料をｙ方向に移動させる。ロ
ーテーションテーブル５６にはウォームホィール５７ａ
が取り付けられ、玉軸受５８によってｙテーブル４３に
回転自在に結合されている。ウォームギヤ５７ｂは両端
を玉軸受５９、６０で支持され、軸受ハウジング６１、
６２でｙテーブル４３に取り付けられている。ウォーム
ギヤ５７ｂとこれを回転させるつまみ６３はＲステージ
ジョイント６４で連結されている。Ｒステージジョイン
ト６４は角度追随用の一対のジョイント部６４ａ、６４
ｂおよび角パイプに角棒を挿入した長さ調整用の伸縮部
６４ｃからなる。ローテーションテーブル５６はつまみ
６３を回しＲステージジョイント６４を介してウォーム
ギヤ５７ｂ、ウォームホィール５７ａを回転させること
により回転し、試料を回転させる。試料６は試料ホルダ
６５に接着され、試料ホルダ６５はローテーションテー
ブル５６に取り付けられたホルダ台６６に挿入、固定さ
れている。

【０００８】ステージロック機構２５の動作を図５を参
照して説明する。ロック軸受７０が試料室４に固定さ
れ、ロックフランジ７１がロック軸受７０に取り付けら
れ、往復動式空気圧シリンダ７２がロックフランジ７１
に取り付けられている。往復動式空気圧シリンダ７２の
出力軸７３にロック軸７４が結合され、往復動式空気圧
シリンダ７２内にポート７５ａ通して圧縮された空気を
導入することにより、ロック軸７４をロック板２４に押
し当てステージ５の動きを拘束する。このようにステー
ジ５をロック状態にするとステージ５の振動が減少し、
ＳＥＭ像観察時に振動による像障害の少ない観察ができ
る。これは特に高分解能、高倍率での観察に適する。ス
テージロックの解除は往復動式空気圧シリンダ７２内に
ポート７５ｂを通して圧縮された空気を導入することに
よりロック軸７４を引き戻して行う。ステージロックを
解除することによりステージ５を傾斜させ、またｚ方向
移動を行わせることができる。

【０００９】ガイド板７６、７７とロック軸７４の隙間
はロック軸７４とロック軸受７０の穴部７０ａの隙間よ
り小さく設定され、ガイド板７６、７７はロック軸７４
の往復動を案内し、またｙ、ｚ方向の動きを拘束する。
Ｏリング７８、７９、８０は試料室４内の真空と大気を
遮断する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記した通常の技術に
おいては床の振動や音によって引き起こされる試料移動
ステージ５の振動を確実に押さえる配慮がなされていな
い。これを図６〜９を参照して説明する。床振動や音に
よる振動が試料室４を通してステージ５に伝わると、チ
ルトテーブル２０にはｘテーブル３３、ｙテーブル４
３、ローテーションテーブル５６が載せられ、またベー
ス部２０ａはｘ方向に長いため、チルトテーブル２０の
ベース部２０ａがベース部２０ｂを起点としたｚ方向の
曲げ振動が生じやすい。このような振動をすると試料６
は図に示すように円弧状に変位するためｘ方向の変位成
分が生じ、その結果電子ビーム８１と試料６の間にｘ方
向の相対的な変位が生じることになり、ＳＥＭ像に像障
害が生じることになる。

【００１１】チルトテーブル２０のベース部２０ａがｚ
方向に振動すると破線のように変位し、それに伴いロッ
ク板２４も破線のように、すなわちｚ方向とともにｘ方
向にも変位する。このときロック軸７４をロック板２４
に押付けるとロック軸７４とロック板２４との接触部に
摩擦力が生じ、この力によりロック板２４のｚ方向の変
位を拘束するようになっている。しかし、往復動式空気
圧シリンダ７２は０．５Ｍｐａ程度の空気圧で動作され
るため、ロック軸７４のロック板２４への適切な押付け
力を得ることができず、ｚ方向の変位を拘束するのに充
分な摩擦力がとれない。また、往復動式空気圧シリンダ
７２内には圧縮性の空気が導入されるのでｘ方向の剛性
が弱く、ロック軸７４はｘ方向に容易に変位するためロ
ック板２４のｘ方向の変位を拘束することが困難であ
る。その結果電子ビーム８１と試料６の間にｘ方向の相
対的な変位が残り、ＳＥＭ像に像障害が発生する。

【００１２】また、図７に示すように床の振動や音によ
る振動によりチルト軸２１あるいは玉軸受２２、２３を
起点としたチルトテーブル２０のｙ方向の振動が生じ
る。これにより試料は図に示すように円弧状に変位する
ためｙ方向およびｘ方向の変位が生じ、その結果電子ビ
ーム８１と試料６の間にｙ、ｘ方向の相対的な変位が生
じることになり、ＳＥＭ像に像障害が生じることにな
る。チルトテーブル２０がチルト軸２１あるいは玉軸受
２２、２３を起点としてｙ方向に振動すると破線のよう
に変位し、それに伴いロック板２４も破線のように、す
なわちｙ方向とともにｘ方向にも変位する。この場合も
前述したチルトテーブル２０のベース部２０ａのｚ方向
の振動と同じように、ｙ方向の変位を拘束するのに充分
なロック軸７４とロック板２４の間の摩擦力がとれず、
またロック板２４のｘ方向の変位を拘束することが困難
である。その結果電子ビーム８１と試料６の間にｙ、ｘ
方向の相対的な変位が残り、ＳＥＭ像に像障害が発生す
る。

【００１３】図８、９を参照してチルトテーブル２０が
チルト軸２１回りの回転方向振動をする場合について説
明する。図９は図８のＣ−Ｃ線矢視図を示したものであ
る。図９において一点鎖線で囲まれた領域が試料移動ス
テージ５のチルト動作とｚ移動によりロック板２４が移
動するため、ロック軸７４がロック板２４を押す領域と
なる。床の振動や音による振動により、ウォームホイル
２６ａとウォームギヤ２１ｂの接触部を固定点とするチ
ルト軸２１のねじり振動やウォームギヤ２６ｂを支える
玉軸受２７、２８の軸方向の振動等により、チルトテー
ブル２０はチルト軸２１回りの回転方向振動をする。試
料６上で電子ビームが照射される点は実際にはチルト軸
２１の軸中心と一致せず、そのためチルトテーブル２０
がチルト軸２１回りの回転方向振動をすると、試料はｙ
方向の変位成分が生じ、その結果電子ビーム８１と試料
６の間にｙ方向の相対的な変位が生じることになり、Ｓ
ＥＭ像に像障害が生じることになる。

【００１４】チルトテーブル２０がチルト軸２１回りの
回転方向振動をするとチルトテーブル２０は破線のよう
に変位し、それに伴いロック板２４も破線のように、す
なわちｙ方向とともにｚ方向にも変位する。このときロ
ック軸７４をロック板２４に押付けるとロック軸７４と
ロック板２４との接触部に摩擦力が生じ、この力により
ロック板２４のチルト軸２１回りの回転方向の変位を拘
束するようになっている。しかし、チルト軸２１の回転
中心とロック軸７４とロック板２４との接触部との距離
ｄ１が短いため、振動によるチルトテーブル２０のチル
ト軸２１回りの回転力を止めるのに充分な摩擦力による
反回転トルクが得られず、電子ビーム８１と試料６の間
にｙ方向の相対的な変位が残り、ＳＥＭ像に像障害が発
生する。このように通常の技術では床の振動や音による
チルトテーブル２０の振動をロック機構２５により確実
に押さえることができず、その結果試料６と電子ビーム
８１間の相対変位が残り、像障害を生ぜしめ走査型電子
顕微鏡の分解能向上が妨げられる。

【００１５】本発明の目的は、試料移動ステ−ジの耐振
性を向上して分解能を高めることのできる走査型電子顕
微鏡を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、試料室内に配
置された試料を移動する試料移動ステージが前記試料を
ｘ方向に移動するためのｘテーブルと、前記試料を前記
ｘ方向と直角をなすｙ方向に移動するためのｙテーブル
と、前記試料に傾斜動作を与えるための、前記ｘテ−ブ
ルおよびｙテ−ブルを支持しているチルトテーブルとを
含み、前記試料をｘｙ平面と直角なｚ方向の軸をもつ電
子ビームで走査し、それによって前記試料から発生する
信号を検出して前記試料の像を表示する走査型電子顕微
鏡において、前記チルトテーブルを前記ｘ、ｙおよびｚ
方向に耐振動的に固定して前記チルトテ−ブルを押さえ
るステージロック機構を備えていることを特徴とする。

【００１７】

【実施例】本発明にもとづく走査型電子顕微鏡の基本的
な部分は図１と同じであるので、本発明のポイント部分
を中心に詳細説明を行うことにする。図１０は本発明に
もとづく走査型電子顕微鏡のステ−ジロック機構の第一
の実施例を示す。ロック軸受１００が試料室１０１に固
定され、ロックフランジ１０２がロック軸受１００に取
り付けられ、往復動式油圧シリンダ１０３がロックフラ
ンジ１０２に取り付けられている。往復動式油圧シリン
ダ１０３の出力軸１０４にロック軸１０５が結合され、
往復動式油圧シリンダ１０３内にポート１０６ａを通し
て油圧源（図示せず）から油を導入し、その油圧によ
り、ロック軸１０５をロック板１０７に押し当てチルト
テーブル１０８の動きを拘束する。ロック軸１０５の先
端にはロック板１０７との間の摩擦係数がロック軸１０
５との間のそれよりも大きい材質で作られた円柱部１０
９が取付けられ、ロック板１０７と面接触するようにな
っている。ステージロックの解除は往復動式油圧シリン
ダ１０３内にポート１０６ｂ通して油を導入し、その油
圧によりロック軸１０５を引き戻して行う。ガイド板１
１０、１１１はロック軸１０５のを往復動を案内し、ま
たｙ、ｚ方向の動きを拘束する。Ｏリング１１２、１１
３、１１４は試料室１０１内の真空と大気を遮断する。

【００１８】本実施例によれば、往復動式油圧シリンダ
１０３内には非圧縮性の油が導入されるのでｘ方向の剛
性が大となり、効果的にチルトテーブル１０８のｘ方向
の振動を押さえることができるとともに、ロック板１０
７とロック軸１０５の先端の円柱部１０９とは面接触と
なり、また摩擦係数の大きな部材で接触するためｙ、ｚ
方向の摩擦力が大となり、効果的にチルトテーブル１０
８のｙ、ｚ方向の振動をも押さえることができる。その
結果電子ビームと試料の間の相対的な変位が小さくな
り、床の振動や音の振動によるＳＥＭ像障害が大きく減
少し、走査型電子顕微鏡の分解能を向上させることがで
きる。

【００１９】図１１は本発明にもとづく走査型電子顕微
鏡のステ−ジロック機構の第二の実施例を示す。図１２
は図１１のＤーＤ線矢視図である。チルトテーブル１１
５にはｘテーブル１１６、ｙテーブル１１７、ローテー
ションテーブル１１８が載せられ、ｘテーブル１１６は
クロスローラ軸受１１９でｘ方向に、ｙテーブル１１７
はクロスローラ軸受１２０でｙ方向に、ローテーション
テーブル１１８は玉軸受１２１で回転方向にそれぞれ案
内される。試料１２２はローテーションテーブル１１８
に取付けられたホルダ台１２３に挿入された試料ホルダ
１２４上に接着され、試料１２２はｘ、ｙ方向に移動
し、また回転される。

【００２０】チルトテーブル１１５はチルト軸１２５を
介してｚテーブル１２６に装着された２個の玉軸受１２
７、１２８で支えられ、チルトテーブル１１５をチルト
軸１２５回りに回転させて試料１２２の傾斜動作が可能
になっている。ｚテーブル１２６はクロスローラ軸受１
２９でｚ方向に案内され、試料１２２をｚ方向に移動す
る。各テーブルのｘ、ｙ、ｚ移動および回転、傾斜動作
をさせる駆動系は通常の例と同じである。チルトテーブ
ル１１５の端部にはロック板１３０が固定され、ロック
板１３０を試料室１３１に取付けられたロック機構１３
２のロック軸１３３が押し、床の振動や音による振動を
押さえる作用をする。ロック軸１３３がロック板１３０
を押す領域は一点鎖線で囲まれた部分になる。一点鎖線
の円弧状の部分はチルト軸１２５の軸中心を中心とした
チルトテーブル１１５のチルト動作によるものであり、
半径方向の直線部はｚ移動によるものである。ロック板
１３０の位置は、チルト軸１２５の軸中心との距離を長
くすためロック軸１３３がロック板１３０を押す領域の
一部としてチルトテーブル１１５のベース部１１５ａ
（端部）が含まれるように設定されている。

【００２１】本実施例によれば、チルト軸１２５の軸中
心とロック軸１３３がロック板１３０を押す点との距離
ｄ２が長くなり、振動によるチルトテーブル１１５のチ
ルト軸１２５回りの回転力に対し、ロック軸１３３とロ
ック板１３０間の摩擦力とｄ２の積の反回転トルクを充
分大きくすることができる。その結果電子ビームと試料
の間の相対的な変位が小さくなり、床の振動や音の振動
によるＳＥＭ像障害が大きく減少し、分解能を大幅に向
上させることができる。

【００２２】図１３は図１１に第二の実施例として示さ
れるステ−ジロック機構１３２の詳細を示す。ロック軸
受１３４が試料室１３１に固定され、ロックフランジ１
３５がロック軸受１３４に取り付けられ、ロータリ式空
気圧アクチュエータ１３６がロックフランジ１３５に取
り付けられている。ロータリ式空気圧アクチュエータ１
３６の出力軸１３７に止めねじ１３８で継手１３９が結
合される。ロック軸１３３のねじ部１３３ａはロック軸
受１３４のめねじ部１３４ａに組み合わされ、ねじ部の
片側には溝を有するカップリング部１３３ｂが設けら
れ、溝部１３３ｃにはロータリ式空気圧アクチュエータ
１３６の出力軸１３７に固定された継手１３９が挿入さ
れる。

【００２３】ロック軸１３３のネジ部１３３ａのもう一
方の側には先端が半球状の押付け部１３３ｄが設けられ
ている。継手１３９はロータリ式空気圧アクチュエータ
１３６の回転トルクをカップリング部１３３ｂの溝部１
３３ｃを通してロック軸１３３に伝える。ロック軸１３
３の軸方向の動きに対しては溝部１３３ｃ内で継手１３
９が摺動可能となっている。ロータリ式空気圧アクチュ
エータ内にポート１４０ａを通して圧縮された空気を導
入することにより、継手１３９を介してロック軸１３３
は時計方向の回転が与えられ、ロック軸１３３のねじ部
１３３ａがロック軸受１３４のめねじ部１３４ａにより
軸方向に進み、ロック軸１３３の押付け部１３３ｄ先端
をロック板１３０に押し当てチルトテーブル１１５の動
きを拘束する。ステージロックの解除はロータリ式空気
圧アクチュエータ１４０内にポート１４０ｂを通して圧
縮された空気を導入することによりロック軸１３３を反
時計方向に回転させ、引き戻して行う。ロック軸１３３
の押付け部１３３ｄとカップリング部１３３ｂはそれぞ
れガイド板１４１、１４２によりロック軸の回転、往復
運動を案内され、またｙ、ｚ方向の動きを拘束する。Ｏ
リング１４３、１４４は試料室１３１内の真空と大気を
遮断する。

【００２４】本実施例のロック機構に用いるロータリ式
空気圧アクチュエータ１３６は通常用いられるロック機
構の往復動式空気圧シリンダと同程度の大きさを有し、
また同程度の空気圧で発生した回転トルクでも、ロック
軸１３３のねじ部１３３ａとロック軸受１３４のめねじ
部１３４ａの作用によりロック軸１３３の先端が大きな
力でロック板１３０を押すことができるので、ロック軸
１３３の先端とロック板１３０間のｙ、ｚ方向の摩擦力
が大となり、効果的にチルトテーブル１１５のｙ、ｚ方
向の振動を押さえることができる。さらにロック軸１３
３はねじ部１３３ａに作用するｘ方向の力をロック軸受
１３４のめねじ部１３４ａで受けることができるのでｘ
方向の大きな剛性を有し、効果的にチルトテーブル１１
５のｘ方向の振動を押さえることができる。その結果電
子ビームと試料の間の相対的な変位が小さくなり、床の
振動や音の振動によるＳＥＭ像障害が大きく減少し、分
解能を大幅に向上させることができる。

【００２５】図１３ではロック軸１３３に回転運動を与
えるためにロータリ式空気圧アクチュエータ１３６を用
いたが、小形で高トルクが出る減速機付ＤＣモータを用
いても同じ機能を持たせることができる。

【００２６】図１４は本発明にもとづく走査型電子顕微
鏡のステ−ジロック機構の第三の実施例を示す。図１５
は図１１のＥーＥ線矢視図である。

【００２７】ロック軸受１４５が試料室１４６の底部に
固定され、ロックフランジ１４７がロック軸受１４５に
取付けられ、減速機付ＤＣモータ１４８がロックフラン
ジ１４７に取付けられている。減速機付ＤＣモータ１４
８の出力軸１４９に継手１５０が結合される。ロック軸
１５１のねじ部１５１ａはロック軸受１４５のめねじ部
１４５ａに組み合わされ、ねじ部の片側には溝を有する
カップリング部１５１ｂが設けられ、溝部１５１ｃには
減速機付ＤＣモータ１４８の出力軸１４９に固定された
継手１５０が挿入される。ロック軸１５１のねじ部１５
１ａのもう一方の側には先端が半球状の押付け部１５１
ｄが設けられている。継手１５０は減速機付ＤＣモータ
１４８の回転トルクをカップリング部１５１ｂの溝部１
５１ｃを通してロック軸１５１に伝える。ロック軸１５
１の軸方向の動きに対しては溝部１５１ｃ内で継手１４
９が摺動可能となっている。

【００２８】減速機付ＤＣモータに電圧を印加して継手
１５０を介してロック軸１５１に時計方向の回転を与え
ることにより、ロック軸１５１のねじ部１５１ａがロッ
ク軸受１４５のめねじ部１４５ａにより軸方向に進み、
ロック軸１５１の押付け部１５１ｄ先端をロック板１５
２に設けられたＶ溝１５２ａに押し当て、チルトテーブ
ル１５３の動きを拘束する。ステージロックの解除は減
速機付ＤＣモータ１４８を反対方向に回転させることに
よりロック軸１５１を反時計方向に回転させ、引き戻し
て行う。減速機付ＤＣモータ１４８を使ったのは、チル
トテーブル１５３のｚ方向移動、すなわちロック板１５
２のｚ方向移動に対応してロック軸１５１を長ストロー
クとさせるためである。ロック軸１５１の押付け部１５
１ｄとカップリング部１５１ｂはそれぞれガイド板１５
４、１５５によりロック軸１５１の回転、往復運動を案
内され、またｙ、ｚ方向の動きを拘束する。Ｏリング１
５６、１５７は試料室１４６内の真空と大気を遮断す
る。

【００２９】本実施例によれば、ロック板１５２のＶ溝
１５２ａにロック軸１５１を押し込むようにしたので、
チルトテーブル１５３のｘ方向の両方の向きの振動を効
果的に押さえることができ、またロック軸１５１はねじ
部１５１ａに作用するｚ方向の力をロック軸受１４５の
めねじ部１４５ａで受けることができるのでｚ方向の大
きな剛性を有し、効果的にチルトテーブル１５３のｚ方
向の振動を押さえることができ、さらにチルトテーブル
１５３のｙ方向の振動に対してはロック板１５２のＶ溝
１５２ａとロック軸１５１の押付け部１５１ｄ先端との
２点の摩擦力で効果的に押さえることができる。その結
果電子ビームと試料の間の相対的な変位が小さくなり、
床の振動や音の振動によるＳＥＭ像障害が大きく減少
し、分解能を大幅に向上させることができる。本実施例
は床の振動や音の振動が大きな環境で使われる場合に好
適である。

【００３０】図１６は本発明にもとづく走査型電子顕微
鏡のステ−ジロック機構の第四の実施例を示す。チルト
テーブル１５８にはｘテーブル１５９、ｙテーブル１６
０、ローテーションテーブル１６１が載せられ、試料１
６２はローテーションテーブル１６１に取り付けられた
ホルダ台１６３に挿入された試料ホルダ１６４上に接着
され、試料１６２はｘ、ｙ方向に移動し、また回転され
る。チルトテーブル１５８はチルト軸１６５を介してｚ
テーブル１６６に回転自在に装着され、試料１２２はｚ
方向移動および傾斜動作が可能になっている。各テーブ
ルのｘ、ｙ、ｚ移動および回転、傾斜動作をさせる駆動
系は通常の例と同じである。チルトテーブル１５８の端
部にはロック板１６７が固定され、ロック板１６７を試
料室１６８に取付けられたロック機構１６９のロック軸
１７０が押し、チルトテーブル１５８の垂直部１５８ａ
をステージケース１７１に取付けられたロック機構１７
２のロック軸１７３がロック機構１６９のロック軸１７
０と反対方向に押し、床の振動や音による振動を押さえ
る作用をする。

【００３１】本実施例によれば、ロック軸１７０、１７
３がチルトテーブル１５８をｘ方向両側から押すためチ
ルトテーブル１５８のｘ方向の振動を効果的に押さえる
ことができ、チルト機構の信頼性を向上させることもで
きる。また、チルトテーブル１５８のｙおよびｚ方向の
振動に対してはロック軸１７３とチルトテーブル１５８
の垂直部１５８ａ、ロック軸１７０とロック板１６７と
の２箇所に摩擦力を作用させることができるので効果的
にｙ、ｚ方向の振動を押さえることができる。その結果
電子ビームと試料の間の相対的な変位が小さくなり、床
や音の振動によるＳＥＭ像障害が大きく減少し、分解能
を大幅に向上させることができる。本実施例は床の振動
や音の振動が大きな環境で使われる場合、高い分解能を
要求される場合に好適である。

【００３２】上述した本発明の実施例では試料移動ステ
ージの構成は通常の例と同じようにｚテーブルにチルト
テーブルが取り付けられ、チルトテーブルの上にｘテー
ブル、ｙテーブル、ローテーションテーブルが乗せられ
ているが、チルトテーブルの上にｘテーブル、ｙテーブ
ルが、あるいはチルトテーブルの上にｘテーブル、ｙテ
ーブル、ローテーションテーブルが乗せられている場合
でも同じ効果が得られる。また各テーブルの駆動につい
ては、ｚテーブルはステージケースに取付けられたつま
みを回転させ、つまみ内に備えられたネジの作用により
ｚ方向に駆動され、チルトテーブルはつまみを回転させ
ウォームギヤ、ウォームホイルを介してチルト軸を回転
させることにより傾斜動作を与えられ、ｘ、ｙテーブル
はそれぞれステージケースに取り付けられたＤＣモータ
によりステージジョイント、ボールねじ、ボールねじナ
ットを介して駆動され、ローテーションテーブルはつま
みを回し、ウォームギヤ、ウォームホイルにより回転さ
れるようになっている。この他にローテーションテーブ
ル、ｚテーブル、チルトテーブルをもＤＣモータで駆動
する構成、あるいはｘテーブル、ｙテーブル、ローテー
ションテーブルを試料室内に配置したＤＣモータで駆動
する構成、あるいはこれらの組合せを変えても同様の効
果が得られる。

【００３３】

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、試料移
動ステージの耐振性が向上し、試料観察時に床の振動や
音の振動によるＳＥＭ像障害を防止できるので、高い分
解能を有する走査型電子顕微鏡を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】通常の走査型電子顕微鏡の一実施例の縦断面側
面図。

【図２】通常の走査型電子顕微鏡の通常の試料移動ステ
ージの一実施例を示す縦断面側面図。

【図３】図２のＡ−Ａ線矢視図。

【図４】図２のＢ−Ｂ線矢視図。

【図５】通常のステージロック機構の縦断面側面図。

【図６】チルトテーブルの振動と試料と電子ビームとの
関係を示す図。

【図７】チルトテーブルの振動と試料と電子ビームとの
関係を示す図。

【図８】チルトテーブルの振動と試料と電子ビームとの
関係を示す図。

【図９】図８のＣ−Ｃ線矢視図。

【図１０】本発明にもとづく走査型電子顕微鏡のステ−
ジロック機構の第一の実施例を示す縦断面側面図。

【図１１】本発明にもとづく走査型電子顕微鏡のステ−
ジロック機構の第二の実施例を示す、一部断面で示す側
面図。

【図１２】図１１のＤ−Ｄ線矢視図。

【図１３】図１１に示す本発明にもとづく第二の実施例
のステージロック機構の詳細縦断面側面図。

【図１４】本発明にもとづく走査型電子顕微鏡のステ−
ジロック機構の第三の実施例を示す縦断面側面図。

【図１５】図１４のＥ−Ｅ線矢視図。

【図１６】本発明にもとづく走査型電子顕微鏡のステ−
ジロック機構の第四の実施例を示す、一部断面で示す側
面図。

【符号の説明】

４…試料室、５…試料移動ステージ、６…試料、１４…
ステージケース、１５…ｚテーブル、２０…チルトテー
ブル、２１…チルト軸、２４…ロック板、２５…ステー
ジロック機構、３３…ｘテーブル、４３…ｙテーブル、
５６…ローテーションテーブル、７０…ロック軸受、７
１…ロックフランジ、７２…往復動式空気圧シリンダ、
７４…ロック軸、８１…電子ビーム、１００…ロック軸
受、１０１…試料室、１０２…ロックフランジ、１０３
…往復動式油圧シリンダ、１０５…ロック軸、１０７…
ロック板、１０８…チルトテーブル、１０９…円柱部、
１１５…チルトテーブル、１１６…ｘテーブル、１１７
…ｙテーブル、１１８…ローテーションテーブル、１２
２…試料、１２５…チルト軸、１２６…ｚテーブル、１
３０…ロック板、１３１…試料室、１３２…ステージロ
ック機構、１３３…ロック軸、１３４…ロック軸受、１
３５…ロックフランジ、１３６…ロータリ式空気圧アク
チュエータ、１３９…継手、１４６…試料室、１４８…
減速機付ＤＣモータ、１５１…ロック軸、１５２…ロッ
ク板、１５３…チルトテーブル、１５８…チルトテーブ
ル、１６７…ロック板、１６８…試料室、１６９…ステ
ージロック機構、１７１…ステージケース、１７２…ス
テージロック機構。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋要茨城県ひたちなか市大字市毛882番地株式会社日立製作所計測器事業部内Ｆターム(参考） 5C001 AA03 AA05 AA08 CC04 DD03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料室内に配置された試料を移動する試料
移動ステージが前記試料をｘ方向に移動するためのｘテ
ーブルと、前記試料を前記ｘ方向と直角をなすｙ方向に
移動するためのｙテーブルと、前記試料に傾斜動作を与
えるための、前記ｘテ−ブルおよびｙテ−ブルを支持し
ているチルトテーブルとを含み、前記試料をｘｙ平面と
直角をなすｚ方向の軸をもつ電子ビームで走査し、それ
によって前記試料から発生する信号を検出して前記試料
の像を表示する走査型電子顕微鏡において、前記チルト
テーブルを前記ｘ、ｙおよびｚ方向において耐振動的に
固定するステージロック機構を備えていることを特徴と
する走査型電子顕微鏡。
【請求項２】試料室内に配置された試料を移動する試料
移動ステージが前記試料をｘ方向に移動するためのｘテ
ーブルと、前記試料を前記ｘ方向と直角をなすｙ方向に
移動するためのｙテーブルと、前記試料をｘｙ平面とを
なすｚ方向に移動させるためのｚテ−ブルと、前記試料
を前記ｘｙ平面と平行な平面において回転させるための
ロ−テ−ションテ−ブルと、前記試料に傾斜動作を与え
るための、前記ｘテ−ブル、ｙテ−ブルおよびロ−テ−
ションテ−ブルを支持しているチルトテーブルとを含
み、前記試料を前記ｚ方向の軸をもつ電子ビームで走査
し、それによって前記試料から発生する信号を検出して
前記試料の像を表示する走査型電子顕微鏡において、前
記チルトテーブルを前記ｘ、ｙおよびｚ方向において耐
振動的に固定するステージロック機構を備えていること
を特徴とする走査型電子顕微鏡。
【請求項３】請求項２において、前記チルトテ−ブルは
前記ｚテ−ブルに該ｚテ−ブルとともに移動するように
取り付けられ、前記ｘテ−ブルは前記チルトテ−ブルに
該チルトテ−ブルとともに移動するように取り付けら
れ、前記ｙテ−ブルは前記ｘテ−ブルに該ｘテ−ブルと
ともに移動するように取り付けられ、前記ロ−テ−ショ
ンテ−ブルは前記ｙテ−ブルに該ｙテ−ブルとともに移
動するように取り付けられていることを特徴とする走査
型電子顕微鏡。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかにおいて、前記ス
テ−ジロック機構は往復動式油圧シリンダと、該往復動
式油圧シリンダの推力により移動するロック軸とを含
み、該ロック軸で前記チルトテ−ブルを押圧するように
したことを特徴とする走査型電子顕微鏡。
【請求項５】請求項４において、前記ロック軸は該ロッ
ク軸よりも摩擦係数の大きい部材をその先端に有し、そ
の部材が前記チルトテ−ブルを押圧するようにしたこと
を特徴とする走査型電子顕微鏡。
【請求項６】請求項１〜３において、前記試料室に取り
付けられたロック軸受と該ロック軸受に螺合されたロッ
ク軸とを有し、該ロック軸を回転させることを通じて該
ロック軸により前記チルトテ−ブルを押圧するようにし
たことを特徴とする走査型電子顕微鏡。
【請求項７】請求項６において、前記ロック軸を回転さ
せる手段を含み、該回転手段は電動モ−タ又は空気式ロ
−タリアクチュエ−タを含むことを特徴とする走査型電
子顕微鏡。
【請求項８】請求項１〜７のいずれかにおいて、前記チ
ルトテ−ブルの、前記試料に与えられる傾斜動作の軸側
とは反対側の端部が、前記ステ−ジロック機構による前
記チルトテ−ブルの押圧領域の一部として含まれるよう
にしたことを特徴とする走査型電子顕微鏡。
【請求項９】請求項１〜８のいずれかにおいて、前記ス
テ−ジロック機構は前記チルトテ−ブルを前記ｘ方向に
おいて両側から押圧するように構成されていることを特
徴とする走査型電子顕微鏡。