JP2005123129A

JP2005123129A - Charged particle beam device

Info

Publication number: JP2005123129A
Application number: JP2003359386A
Authority: JP
Inventors: Eiichi Hazaki; 栄市羽崎; Takashi Hoya; 隆司保谷
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2003-10-20
Filing date: 2003-10-20
Publication date: 2005-05-12
Anticipated expiration: 2023-10-20
Also published as: JP4262047B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a charged-particle-beam system capable of minimizing the vibration of a sample generated by floor vibration or sound. <P>SOLUTION: A vertical part of a tilt table is formed of a material, having a longitudinal elasticity coefficient larger than that of a horizontal part of the tilt table. In addition, the vertical part of the tilt table is formed of the material, having specific gravity larger than that of the horizontal part of the tilt table. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は荷電粒子線装置に関し、特に試料移動ステージにチルトテーブルを備えた荷電粒子線装置に関する。 The present invention relates to a charged particle beam apparatus, and more particularly to a charged particle beam apparatus having a tilt table on a sample moving stage.

図１に、従来の荷電粒子線装置の一例として、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の概略を示し、図２に走査型電子顕微鏡の試料移動ステージの詳細を示し、図３に、図２のＡーＡ線に沿った断面構成を示し、図４に、図２のＢ−Ｂ線に沿った断面構成を示す。 FIG. 1 shows an outline of a scanning electron microscope (SEM) as an example of a conventional charged particle beam apparatus, FIG. 2 shows details of a sample moving stage of the scanning electron microscope, and FIG. A cross-sectional configuration along the line A is shown, and FIG. 4 shows a cross-sectional configuration along the line BB in FIG.

図１に示すように走査型電子顕微鏡は、電子銃室８、試料室４及びステージケース１４を有する。電子銃室８及び試料室４には、電子銃１、電子銃１によって発生した電子ビームを集束するコンデンサレンズ２、コンデンサレンズ２を通った電子ビームを走査しながら試料６上に照射する対物レンズ３、試料６から発生する２次電子を検出する２次電子検出器７が設けられている。 As shown in FIG. 1, the scanning electron microscope includes an electron gun chamber 8, a sample chamber 4, and a stage case 14. The electron gun chamber 8 and the sample chamber 4 have an electron gun 1, a condenser lens 2 that focuses the electron beam generated by the electron gun 1, and an objective lens that irradiates the specimen 6 while scanning the electron beam that has passed through the condenser lens 2. 3. A secondary electron detector 7 for detecting secondary electrons generated from the sample 6 is provided.

試料室４及びステージケース１４には、試料６を保持し移動させる試料移動ステージ５が設けられている。電子銃室８には真空ポンプ９、１０、１１が設けられ、試料室４には真空ポンプ１２、１３が設けられている。 The sample chamber 4 and the stage case 14 are provided with a sample moving stage 5 that holds and moves the sample 6. The electron gun chamber 8 is provided with vacuum pumps 9, 10 and 11, and the sample chamber 4 is provided with vacuum pumps 12 and 13.

図２及び図３を参照して、試料移動ステージ５の構成を説明する。試料移動ステージ５は、チルトテーブル２０を有する。チルトテーブル２０は、垂直部２０ａと水平部２０ｂとを有し、垂直部２０ａには、チルト軸２１が取り付けられている。チルト軸２１は玉軸受２２、２３を介してｚテーブル１５に回転自在に連結されている。 The configuration of the sample moving stage 5 will be described with reference to FIGS. The sample moving stage 5 has a tilt table 20. The tilt table 20 has a vertical portion 20a and a horizontal portion 20b, and a tilt shaft 21 is attached to the vertical portion 20a. The tilt shaft 21 is rotatably connected to the z table 15 via ball bearings 22 and 23.

チルトテーブル２０の水平部２０ｂにはｘテーブル３３、ｙテーブル４３、ローテーションテーブル５６が載置されている。ローテーションテーブル５６にはホルダ台６６が取り付けられ、ホルダ台６６には試料６を支持する試料ホルダ６５が装着されている。 An x table 33, a y table 43, and a rotation table 56 are placed on the horizontal portion 20 b of the tilt table 20. A holder table 66 is attached to the rotation table 56, and a sample holder 65 that supports the sample 6 is mounted on the holder table 66.

図３に示すように、チルト軸２１の先端にはウォームホィール２６ａが取り付けられ、ウォームホィール２６ａは、ウォームギヤ２６ｂに噛み合わされている。図２に示すように、ウォームギヤ２６ｂは両端を玉軸受２７、２８によって支持され、玉軸受２７、２８はｚテーブル１５に取り付けられた軸受ハウジング２９、３０に支持されている。ウォームギヤ２６ｂは、スプライン軸３２ａ、３２ｂを介してつまみ３１に連結されている。つまみ３１を回すことによってウォームギヤ２６ｂが回転し、ウォームギヤ２６ｂが回転することによってウォームホィール２６ａが回転し、チルト軸２１が回転し、試料６はチルト軸回りに回転傾斜する。 As shown in FIG. 3, a worm wheel 26a is attached to the tip of the tilt shaft 21, and the worm wheel 26a is engaged with a worm gear 26b. As shown in FIG. 2, the worm gear 26 b is supported at both ends by ball bearings 27 and 28, and the ball bearings 27 and 28 are supported by bearing housings 29 and 30 attached to the z table 15. The worm gear 26b is connected to the knob 31 via spline shafts 32a and 32b. The worm gear 26b rotates by turning the knob 31, the worm wheel 26a rotates by rotating the worm gear 26b, the tilt shaft 21 rotates, and the sample 6 rotates and tilts around the tilt axis.

図２に示すように、ｚテーブル１５には、ｚ移動軸１９が取り付けられており、ｚ移動軸１９の上端にはつまみ１８が接続されている。ｚテーブル１５には、ばね１７の一端が接続され、ばね１７の他端はステージケース１４に装着されている。ｚテーブル１５は、ばね１７によって上方に引っ張られている。ｚテーブル１５は、図３に示すように、クロスローラ軸受１６ａ、１６ｂを介してステージケース１４の側面に可動に保持されている。つまみ１８を回すと、ネジの作用によって、ｚ移動軸１９が上下に移動する。ｚテーブル１５はバネ１７による引張り力によってクロスローラ軸受１６ａ、１６ｂに案内されてｚ方向に移動し、試料６をｚ方向に移動させる。 As shown in FIG. 2, a z movement shaft 19 is attached to the z table 15, and a knob 18 is connected to the upper end of the z movement shaft 19. One end of a spring 17 is connected to the z table 15, and the other end of the spring 17 is attached to the stage case 14. The z table 15 is pulled upward by a spring 17. As shown in FIG. 3, the z table 15 is movably held on the side surface of the stage case 14 via cross roller bearings 16a and 16b. When the knob 18 is turned, the z movement shaft 19 moves up and down by the action of the screw. The z table 15 is guided by the cross roller bearings 16a and 16b by the tensile force of the spring 17 and moves in the z direction, thereby moving the sample 6 in the z direction.

再び図２を参照する。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の水平部２０ｂに可動に保持されている。図４に示すように、ｘテーブル３３にはｘボールネジナット３６が装着され、ｘボールネジナット３６はｘボールネジ３５に噛みあわされている。ｘボールネジ３５は、両端を玉軸受３７、３８によって支持され、玉軸受３７、３８はチルトテーブル２０の水平部２０ｂに取り付けられた軸受ハウジング３９、４０に支持されている。 Refer to FIG. 2 again. The x table 33 is movably held on the horizontal portion 20 b of the tilt table 20 via a cross roller bearing 34. As shown in FIG. 4, an x ball screw nut 36 is attached to the x table 33, and the x ball screw nut 36 is engaged with the x ball screw 35. The x ball screw 35 is supported at both ends by ball bearings 37 and 38, and the ball bearings 37 and 38 are supported by bearing housings 39 and 40 attached to the horizontal portion 20 b of the tilt table 20.

図２に示すように、ｘボールネジ３５は、ｘステージジョイント４２を介してＤＣモータ４１に連結されている。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。 As shown in FIG. 2, the x ball screw 35 is connected to the DC motor 41 via the x stage joint 42. The x-stage joint 42 includes a pair of joint portions 42a and 42b for following the angle, and a length adjusting expansion / contraction portion 42c in which a square bar is inserted into the square pipe.

ＤＣモータ４１を回転させると、ｘボールネジ３５が回転し、ｘボールネジナット３６はｘボールネジ３５に対して相対的に移動する。ｘボールネジナット３６の移動によってｘテーブル３３は、クロスローラ軸受３４に案内されてｘ方向に移動し、試料６をｘ方向に移動させる。 When the DC motor 41 is rotated, the x ball screw 35 rotates and the x ball screw nut 36 moves relative to the x ball screw 35. As the x ball screw nut 36 moves, the x table 33 is guided by the cross roller bearing 34 and moves in the x direction, thereby moving the sample 6 in the x direction.

ｙテーブル４３はクロスローラ軸受４４ａ、４４ｂを介してｘテーブル３３に可動に保持されている。ｙテーブル４３にはｙボールネジナット４５が装着され、ｙボールネジナット４６はｙボールネジ４５に噛みあわされている。図４に示すように、ｙボールネジ４５は両端を玉軸受４７、４８で支持され、玉軸受４７、４８は、ｘテーブル３３に取り付けられた軸受ハウジング４９、５０によって支持されている。ｙボールネジ４５の一端には傘歯車５１ａが取り付けられ、この傘歯車５１ａは他の傘歯車５１ｂに噛み合わされている。傘歯車５１ｂは玉軸受５２によって支持され、玉軸受５２は、ｘテーブルに取り付けられた軸受ハウジング５３によって支持されている。 The y table 43 is movably held on the x table 33 via cross roller bearings 44a and 44b. A y ball screw nut 45 is attached to the y table 43, and the y ball screw nut 46 is engaged with the y ball screw 45. As shown in FIG. 4, both ends of the y ball screw 45 are supported by ball bearings 47 and 48, and the ball bearings 47 and 48 are supported by bearing housings 49 and 50 attached to the x table 33. A bevel gear 51a is attached to one end of the y ball screw 45, and this bevel gear 51a is meshed with another bevel gear 51b. The bevel gear 51b is supported by a ball bearing 52, and the ball bearing 52 is supported by a bearing housing 53 attached to the x table.

傘歯車５１ｂは、ｙステージジョイント５５を介してＤＣモータ５４に連結されている。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。 The bevel gear 51 b is connected to the DC motor 54 via the y stage joint 55. The y stage joint 55 includes a pair of joint portions 55a and 55b for following the angle, and an extension portion 55c for adjusting the length in which a square bar is inserted into the square pipe.

ＤＣモータ５４を回転させることによって、傘歯車５１ａ、５１ｂが回転し、ｙボールネジ４５が回転する。ｙボールネジナット４６はｙボールネジ４５に対して相対的に移動する。ｙボールネジナット４６の移動によってｙテーブル４３は、クロスローラ軸受４４ａ、４４ｂに案内されてｙ方向に移動し、試料６をｙ方向に移動させる。 By rotating the DC motor 54, the bevel gears 51a and 51b are rotated, and the y ball screw 45 is rotated. The y ball screw nut 46 moves relative to the y ball screw 45. By the movement of the y ball screw nut 46, the y table 43 is guided by the cross roller bearings 44a and 44b and moved in the y direction, and the sample 6 is moved in the y direction.

図２に示すように、ローテーションテーブル５６は、玉軸受５８によってｙテーブル４３に回転自在に装着されている。図４に示すように、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、ウォームホィール５７ａはウォームギヤ５７ｂに噛み合わされている。ウォームギヤ５７ｂは両端を玉軸受５９、６０によって支持され、玉軸受５９、６０は、ｙテーブル４３に取り付けられた軸受ハウジング６１、６２によって支持されている。 As shown in FIG. 2, the rotation table 56 is rotatably mounted on the y table 43 by ball bearings 58. As shown in FIG. 4, a worm wheel 57a is attached to the rotation table 56, and the worm wheel 57a is engaged with a worm gear 57b. The worm gear 57 b is supported at both ends by ball bearings 59 and 60, and the ball bearings 59 and 60 are supported by bearing housings 61 and 62 attached to the y table 43.

ウォームギヤ５７ｂは、Ｒステージジョイント６４を介してつまみ６３に連結されている。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、６４ｂ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。 The worm gear 57 b is connected to the knob 63 via the R stage joint 64. The R stage joint 64 includes a pair of joint parts 64a and 64b for following the angle, and an extension part 64c for adjusting the length by inserting a square bar into the square pipe.

つまみ６３を回転させることによりウォームギヤ５７ｂが回転し、ウォームホィール５７ａが回転し、ローテーションテーブル５６が回転する。 By rotating the knob 63, the worm gear 57b rotates, the worm wheel 57a rotates, and the rotation table 56 rotates.

特公平６−１９９６５号公報には、走査型電子顕微鏡用の試料交換装置が記載されており、特開平１１−８４０３８号公報には、精密機器を支持する支持用具が記載されている。 Japanese Patent Publication No. 6-19965 discloses a sample exchange device for a scanning electron microscope, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-84038 describes a support tool for supporting a precision instrument.

特公平６−１９９６５号公報Japanese Patent Publication No. 6-19965 特開平１１−８４０３８号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-84038 特開昭５８−１８８５０号公報JP 58-18850 A

従来の荷電粒子線装置では、床や音の振動は試料室４、ステージケース１４、ｚテーブル１５、チルトテーブル２０、ｘテーブル３３、ｙテーブル４３、ローテーションテーブル５６、及び試料台６５を介して試料６に伝達される。従って、試料６と荷電粒子ビームとの間の相対位置が振動的に変位し、荷電粒子線による像に障害が発生する。 In the conventional charged particle beam apparatus, vibrations of the floor and sound are generated through the sample chamber 4, the stage case 14, the z table 15, the tilt table 20, the x table 33, the y table 43, the rotation table 56, and the sample table 65. Is transmitted to. Accordingly, the relative position between the sample 6 and the charged particle beam is oscillated and the image of the charged particle beam is disturbed.

図５及び図６を参照してチルトテーブルの振動について説明する。チルトテーブル７０は、垂直部７０ａと水平部７０ｂとを有し、垂直部７０ａには、チルト軸７１が取り付けられている。チルト軸７１は玉軸受７２、７３を介してｚテーブル７４に回転自在に連結されている。チルトテーブル７０の水平部７０ｂにはｘテーブル７５、ｙテーブル７６、ローテーションテーブル７７が載置され、ローテーションテーブル７７には試料ホルダ７８が取り付けられ、試料ホルダ７８には試料７９が接着されている。 The vibration of the tilt table will be described with reference to FIGS. The tilt table 70 has a vertical portion 70a and a horizontal portion 70b, and a tilt shaft 71 is attached to the vertical portion 70a. The tilt shaft 71 is rotatably connected to the z table 74 via ball bearings 72 and 73. An x table 75, a y table 76, and a rotation table 77 are placed on the horizontal portion 70 b of the tilt table 70, a sample holder 78 is attached to the rotation table 77, and a sample 79 is bonded to the sample holder 78.

図５及び図６に示した破線は、チルトテーブルの振動変位の例を示したものである。試料７９の振動はチルトテーブル７０の垂直部７０ａの振動と水平部７０ｂの振動が合成されたものとなる。 The broken lines shown in FIGS. 5 and 6 show examples of vibration displacement of the tilt table. The vibration of the sample 79 is a combination of the vibration of the vertical portion 70a of the tilt table 70 and the vibration of the horizontal portion 70b.

チルトテーブル７０に載置されたｘテーブル７５、ｙテーブル７６、ローテーションテーブル７７が作動すると、テーブルの摺動部及びガイド部にて熱が発生する。この熱はチルトテーブル７０に伝達され、チルトテーブル７０は熱変形する。テーブルの駆動用にＤＣモータが使用される場合には、動作頻度が増加し、発熱量が高くなる。そのため、チルトテーブル７０の熱変形量は大きくなる。 When the x table 75, the y table 76, and the rotation table 77 placed on the tilt table 70 are operated, heat is generated at the sliding portion and the guide portion of the table. This heat is transmitted to the tilt table 70, and the tilt table 70 is thermally deformed. When a DC motor is used for driving the table, the operation frequency increases and the heat generation amount increases. For this reason, the amount of thermal deformation of the tilt table 70 increases.

チルトテーブル７０が熱変形すると、試料７９と荷電粒子ビームとの間の相対位置の変動量、即ち、ドリフト量が大きくなる。従って、チルトテーブル７０の振動に起因した像の障害は大きくなる。 When the tilt table 70 is thermally deformed, the amount of change in the relative position between the sample 79 and the charged particle beam, that is, the amount of drift increases. Accordingly, the image failure due to the vibration of the tilt table 70 becomes large.

チルトテーブル７０の垂直部７０ａと水平部７０ｂは通常一体的に製造され、材質は鋼、鋳鉄、鋳鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、アルミ鋳物等より選択される。例えば、特許文献３の特開昭５８−１８８５０号公報に記載された例では、チルトテーブル７０全体がステンレス鋼によって形成されている。鋼とアルミニウムを比較すると、鋼は比重が大きく重いが、縦弾性係数が大きく変形しにくい。アルミニウムは比重が小さく軽いが、縦弾性係数が小さく変形し易い。 The vertical portion 70a and the horizontal portion 70b of the tilt table 70 are usually manufactured integrally, and the material is selected from steel, cast iron, cast steel, stainless steel, aluminum, aluminum alloy, aluminum casting and the like. For example, in the example described in Japanese Patent Laid-Open No. 58-18850 of Patent Document 3, the entire tilt table 70 is made of stainless steel. When steel and aluminum are compared, steel has a large specific gravity and heavy, but has a large longitudinal elastic modulus and is difficult to deform. Aluminum has a low specific gravity and is light, but has a low longitudinal elastic modulus and is easily deformed.

材質がアルミニウムの場合、水平部７０ｂの重量は小さいから、垂直部７０ａが担う負荷及び曲げモーメントは小さい。しかしながら、縦弾性係数が小さいため垂直部７０ａの変位が大きくなり、チルトテーブル７０の変位が大きくなる。 When the material is aluminum, since the weight of the horizontal portion 70b is small, the load and bending moment that the vertical portion 70a bears are small. However, since the longitudinal elastic modulus is small, the displacement of the vertical portion 70a is large, and the displacement of the tilt table 70 is large.

材質が鋼の場合、水平部７０ｂの重量が大きくなり、垂直部７０ａが担う負荷及び曲げモーメントは大きくなる。従って、チルトテーブル７０の変位は、縦弾性係数が大きいにも拘わらず、かえって大きくなる。図示のように、水平部７０ｂは先端に行くに従って断面積が小さくなるように形成される。それによって、剛性を維持しつつ軽量化が達成される。 When the material is steel, the weight of the horizontal portion 70b increases, and the load and bending moment that the vertical portion 70a bears increases. Accordingly, the displacement of the tilt table 70 is increased in spite of a large longitudinal elastic modulus. As shown in the figure, the horizontal portion 70b is formed so that the cross-sectional area becomes smaller toward the tip. Thereby, weight reduction is achieved while maintaining rigidity.

鋼、アルミニウムどちらの場合でも、チルトテーブル７０の垂直部７０ａの振動変位を小さくするためには垂直部７０ａを厚くして剛性を上げなければならない。垂直部７０ａを厚くすると、チルト軸７１、チルト軸受７２、７３からチルトテーブル７０の重心までの距離が長くなり、チルト軸７１及びチルト軸受７２、７３に加わる曲げモーメントが大きくなる。特に材質が鋼、鋳鉄、鋳鋼、ステンレス鋼の場合には、重量が大きいため、曲げモーメントが大きくなる。 In either case of steel or aluminum, in order to reduce the vibration displacement of the vertical portion 70a of the tilt table 70, the vertical portion 70a must be thickened to increase the rigidity. When the vertical portion 70a is thickened, the distance from the tilt shaft 71 and tilt bearings 72 and 73 to the center of gravity of the tilt table 70 is increased, and the bending moment applied to the tilt shaft 71 and tilt bearings 72 and 73 is increased. In particular, when the material is steel, cast iron, cast steel, or stainless steel, the bending moment increases because the weight is large.

チルト軸７１、チルト軸受７２、７３をバネとし、チルトテーブル７０を質量とした振動系を考える。垂直部７０ａを厚くすると、重心の位置がバネより遠くなり、しかも、質量が大きいので、図５及び図６の一点鎖線にて示すように、チルトテーブル７０の振動は、大きくなる。従って、試料７９の振動変位が増大し、試料と荷電粒子ビームの間の相対的な変位が大きくなって像障害が大きくなる。 Consider a vibration system in which the tilt shaft 71 and the tilt bearings 72 and 73 are springs and the tilt table 70 is a mass. When the vertical portion 70a is made thicker, the position of the center of gravity becomes farther than the spring and the mass is large, so that the vibration of the tilt table 70 increases as shown by the one-dot chain line in FIGS. Accordingly, the vibration displacement of the sample 79 is increased, and the relative displacement between the sample and the charged particle beam is increased, resulting in an increase in image obstruction.

チルトテーブル７０がアルミニウム、アルミニウム合金、アルミ鋳物等で製造されている場合を考える。アルミニウム等は線膨張係数が大きいために熱変形が大きくなる。更に、チルトテーブル７０の垂直部７０ａを厚くすると、チルト軸７１から試料７９までの距離が長くなるため、熱変形量、即ち、ドリフト量が大きくなり、像の歪みが大きくなる。 Consider a case where the tilt table 70 is made of aluminum, an aluminum alloy, an aluminum casting, or the like. Aluminum or the like has a large coefficient of linear expansion, so that thermal deformation is increased. Further, when the vertical portion 70a of the tilt table 70 is thickened, the distance from the tilt shaft 71 to the sample 79 becomes longer, so that the amount of thermal deformation, that is, the drift amount increases, and the image distortion increases.

以上のように、従来の荷電粒子線装置では、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に取り付けられた試料の振動を確実に小さくする配慮がなされていなかった。 As described above, in the conventional charged particle beam apparatus, no consideration has been given to reliably reducing the vibration of the sample attached to the sample moving stage caused by floor vibration or sound.

本発明の目的は、床の振動や音によって引き起こされる試料の振動を最小にすることができる荷電粒子線装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a charged particle beam apparatus capable of minimizing sample vibration caused by floor vibration or sound.

本発明によると、チルトテーブルの垂直部は、チルトテーブルの水平部より、縦弾性係数が大きい材料によって形成されている。更に、チルトテーブルの垂直部は、チルトテーブルの水平部より、比重が大きい材料によって形成されている。 According to the present invention, the vertical portion of the tilt table is formed of a material having a larger longitudinal elastic modulus than the horizontal portion of the tilt table. Further, the vertical portion of the tilt table is formed of a material having a specific gravity greater than that of the horizontal portion of the tilt table.

本発明によると、チルトテーブルの耐振性が向上し、試料観察時に振動による像障害を効果的に防止できる。また、チルトテーブルの熱変形を小さく押えることができ、試料観察時にドリフトによる像の歪みを効果的に低減できる。 According to the present invention, the vibration resistance of the tilt table is improved, and image disturbance due to vibration can be effectively prevented during sample observation. Further, the thermal deformation of the tilt table can be suppressed to a small extent, and image distortion due to drift can be effectively reduced during sample observation.

以下、図示した実施例に基づいて本発明を説明する。図７に本発明の第１の実施例を示す。本例の荷電粒子線装置のチルトテーブル８０は、垂直部８０ａと水平部８０ｂとを有し、垂直部８０ａには、チルト軸８１が取り付けられている。チルト軸８１は玉軸受８２、８３を介してｚテーブル８４に回転自在に連結されている。チルトテーブル８０の水平部８０ｂにはｘテーブル８５、ｙテーブル８６、ローテーションテーブル８７が載置され、ローテーションテーブル８７には試料ホルダ８８が取り付けられ、試料ホルダ８８には試料８９が接着されている。 Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiments. FIG. 7 shows a first embodiment of the present invention. The tilt table 80 of the charged particle beam apparatus of this example has a vertical portion 80a and a horizontal portion 80b, and a tilt shaft 81 is attached to the vertical portion 80a. The tilt shaft 81 is rotatably connected to the z table 84 via ball bearings 82 and 83. An x table 85, a y table 86, and a rotation table 87 are placed on the horizontal portion 80 b of the tilt table 80, a sample holder 88 is attached to the rotation table 87, and a sample 89 is bonded to the sample holder 88.

本例によると、チルトテーブル８０の垂直部８０ａは水平部８０ｂと比較して縦弾性係数が大きい材料によって形成され、水平部８０ｂは垂直部８０ａと比較して縦弾性係数が小さい材料によって形成されている。本例によると、チルトテーブル８０の垂直部８０ａは水平部８０ｂと比較して比重が大きい材料によって形成され、水平部８０ｂは垂直部８０ａと比較して比重が小さい材料によって形成されている。本例によると、チルトテーブル８０の垂直部８０ａは水平部８０ｂと比較して熱膨張係数が小さい材料によって形成され、水平部８０ｂは垂直部８０ａと比較して熱膨張係数が小さい材料によって形成されている。 According to this example, the vertical portion 80a of the tilt table 80 is formed of a material having a larger longitudinal elastic modulus than the horizontal portion 80b, and the horizontal portion 80b is formed of a material having a smaller longitudinal elastic modulus than the vertical portion 80a. ing. According to this example, the vertical portion 80a of the tilt table 80 is formed of a material having a higher specific gravity than the horizontal portion 80b, and the horizontal portion 80b is formed of a material having a lower specific gravity than the vertical portion 80a. According to this example, the vertical portion 80a of the tilt table 80 is formed of a material having a smaller thermal expansion coefficient than that of the horizontal portion 80b, and the horizontal portion 80b is formed of a material having a smaller thermal expansion coefficient than that of the vertical portion 80a. ing.

チルトテーブル８０の垂直部８０ａは鋳鉄、鋳鋼、鋼、ステンレス鋼等によって形成されてよく、好ましくはステンレス鋼によって形成される。水平部８０ｂはアルミニウム、アルミニウム鋳物、アルニウム合金、チタン合金等によって形成されてよく、好ましくはアルミニウムによって形成される。 The vertical portion 80a of the tilt table 80 may be formed of cast iron, cast steel, steel, stainless steel, or the like, and is preferably formed of stainless steel. The horizontal portion 80b may be formed of aluminum, an aluminum casting, an aluminum alloy, a titanium alloy, or the like, and is preferably formed of aluminum.

水平部８０ｂの縁は垂直部８０ａの下端にボルト８０１、８０２によって取り付けられている。 The edge of the horizontal portion 80b is attached to the lower end of the vertical portion 80a by bolts 801 and 802.

ｘテーブル８５、ｙテーブル８６、及びローテーションテーブル８７はアルミニウム、アルミニウム鋳物、アルニウム合金、チタン合金等によって形成されてよく、好ましくはアルミニウムによって形成される。ｘテーブル８５、ｙテーブル８６、ローテーションテーブル８７、チルトテーブル８０およびｚテーブル８４のガイド、駆動系等は図示していないが従来と同一構成であってよい。 The x table 85, the y table 86, and the rotation table 87 may be formed of aluminum, an aluminum casting, an aluminum alloy, a titanium alloy, or the like, and is preferably formed of aluminum. Guides, drive systems, and the like for the x table 85, the y table 86, the rotation table 87, the tilt table 80, and the z table 84 are not shown, but may have the same configuration as the conventional one.

本例によると、チルトテーブル８０の水平部８０ｂは、比重の小さな材料により製造されているため、重量が小さい。従って、チルトテーブル８０の垂直部８０ａへ加わるの負荷が小さい。チルトテーブル８０の垂直部８０ａは縦弾性係数が大きく変形の小さな材料で作られている。従って、チルトテーブル８０の垂直部８０ａの厚さを薄くすることができる。また、チルトテーブル８０の振動変位を小さく押えることができる。 According to this example, the horizontal portion 80b of the tilt table 80 is manufactured from a material having a small specific gravity, and thus has a small weight. Therefore, the load applied to the vertical portion 80a of the tilt table 80 is small. The vertical portion 80a of the tilt table 80 is made of a material having a large longitudinal elastic modulus and a small deformation. Therefore, the thickness of the vertical portion 80a of the tilt table 80 can be reduced. Further, the vibration displacement of the tilt table 80 can be kept small.

チルトテーブル８０の垂直部８０ａへ加わる曲げモーメントについて考察する。上述のように、チルトテーブル８０の水平部８０ｂの重量は比較的小さいから、モーメントの腕の長さが従来の例と同一であっても、曲げモーメントは小さくなる。チルト軸８１へ加わる曲げモーメントについて考察する。比較的重量が小さい水平部８０ｂはチルト軸８１、チルト軸受８２、８３より遠くに配置され、比較的重量が大きい垂直部８０ａはチルト軸８１、チルト軸受８２、８３の近くに配置されている。従って、チルトテーブル８０全体のｘ方向及びｚ方向の重心位置は、従来の例と比較して、チルト軸８１、チルト軸受８２、８３に近くなる。従って、チルト軸８１へ加わる曲げモーメントは小さくなる。 The bending moment applied to the vertical part 80a of the tilt table 80 will be considered. As described above, since the weight of the horizontal portion 80b of the tilt table 80 is relatively small, even when the moment arm length is the same as in the conventional example, the bending moment is small. Consider the bending moment applied to the tilt shaft 81. The horizontal portion 80b having a relatively small weight is disposed farther than the tilt shaft 81 and the tilt bearings 82 and 83, and the vertical portion 80a having a relatively large weight is disposed near the tilt shaft 81 and the tilt bearings 82 and 83. Therefore, the center of gravity of the entire tilt table 80 in the x and z directions is closer to the tilt shaft 81 and the tilt bearings 82 and 83 than in the conventional example. Accordingly, the bending moment applied to the tilt shaft 81 is reduced.

チルト軸８１、チルト軸受８２、８３をバネとし、チルトテーブル８０、ｘテーブル８５、ｙテーブル８６、ローテーションテーブル８７を質量とした振動系を考える。チルトテーブル全体の重心がチルト軸８１、チルト軸受８２、８３の近くにあるのでチルトテーブル８０の振動変位を小さくすることができ、振動による像障害を防止できる。 Consider a vibration system in which the tilt shaft 81 and the tilt bearings 82 and 83 are springs and the tilt table 80, the x table 85, the y table 86, and the rotation table 87 are masses. Since the center of gravity of the entire tilt table is close to the tilt shaft 81 and the tilt bearings 82 and 83, the vibration displacement of the tilt table 80 can be reduced, and image disturbance due to vibration can be prevented.

上述のように、本発明ではチルトテーブル８０の垂直部８０ａを薄くすることができるので、チルト軸８１から試料８９までの距離が短くなる。またチルトテーブル８０の垂直部８０ａの熱膨張係数は水平部８０ｂの熱膨張係数より小さい。したがって、ｘテーブル８５、ｙテーブル８６、ローテーションテーブル８７の動作に起因して熱が発生しても、チルトテーブル８０の垂直部８０ａの熱変形は小さい。そのため、ドリフトを低減することができ、走査型電子顕微鏡像の歪みが低減する。 As described above, in the present invention, since the vertical portion 80a of the tilt table 80 can be made thin, the distance from the tilt shaft 81 to the sample 89 is shortened. The thermal expansion coefficient of the vertical portion 80a of the tilt table 80 is smaller than the thermal expansion coefficient of the horizontal portion 80b. Therefore, even if heat is generated due to the operations of the x table 85, the y table 86, and the rotation table 87, the thermal deformation of the vertical portion 80a of the tilt table 80 is small. Therefore, drift can be reduced and distortion of the scanning electron microscope image is reduced.

図８に本発明の第２の実施例を示す。本例の荷電粒子線装置のチルトテーブル９０は垂直部９０ａと水平部９０ｂを有し、両者は図７に示した第１の実施例と同様な材料によって形成されている。本例では、水平部９０ｂの一端に近くの上面に突起部９０４が設けられている。一方、垂直部９０ａの下端部には、切り欠き部９０３が設けられている。この切り欠き部９０３に水平部９０ｂの突起部９０４が係合している。図示のように、切り欠き部９０３と突起部９０４はボルト９０２によって結合され、垂直部９０ａの下端面と水平部９０ｂの一端に近くの上面はボルト９０１によって結合されている。 FIG. 8 shows a second embodiment of the present invention. The tilt table 90 of the charged particle beam apparatus of this example has a vertical part 90a and a horizontal part 90b, both of which are made of the same material as in the first embodiment shown in FIG. In this example, a protrusion 904 is provided on the upper surface near one end of the horizontal portion 90b. On the other hand, a notch 903 is provided at the lower end of the vertical portion 90a. The projecting portion 904 of the horizontal portion 90b is engaged with the notched portion 903. As illustrated, the notch 903 and the protrusion 904 are coupled by a bolt 902, and the lower end surface of the vertical portion 90a and the upper surface near one end of the horizontal portion 90b are coupled by a bolt 901.

本例のチルトテーブル９０を図７のチルトテーブル８０と比較する。本例では、垂直部９０ａに切り欠き部９０３を設け、そこに突起部９０４を配置するため、その部分の重量が小さくなる。従って、チルト軸９１及びチルトテーブル９０の垂直部９０ａへ加わる負荷及び曲げモーメントは減少する。更に、本例のボルト９０２は、図７の例のボルト８０２と比較して、チルト軸９１、チルト軸受９２、９３に対してより近い位置に配置されている。ボルトは通常、鋼又はステンレス鋼よりなるため重量が大きい。ボルトをチルト軸９１、チルト軸受９２、９３の近くに配置することによって、チルトテーブル９０全体の重心位置が、チルト軸９１、チルト軸受９２、９３に近くなる。従って、チルトテーブル９０の振動変位を効果的に小さくすることができる。 The tilt table 90 of this example is compared with the tilt table 80 of FIG. In this example, the notch 903 is provided in the vertical portion 90a, and the protrusion 904 is disposed there, so that the weight of that portion is reduced. Accordingly, the load and bending moment applied to the tilt shaft 91 and the vertical portion 90a of the tilt table 90 are reduced. Further, the bolt 902 of this example is disposed at a position closer to the tilt shaft 91 and the tilt bearings 92 and 93 than the bolt 802 of the example of FIG. Bolts are usually made of steel or stainless steel and are heavy. By arranging the bolts near the tilt shaft 91 and the tilt bearings 92 and 93, the center of gravity position of the entire tilt table 90 becomes closer to the tilt shaft 91 and the tilt bearings 92 and 93. Therefore, the vibration displacement of the tilt table 90 can be effectively reduced.

本例のチルトテーブル９０の構造によると、垂直部９０ａと水平部９０ｂはボルト９０１、９０２によって強固に結合されている。したがって、本例のチルトテーブル９０は、特にｘ方向のストロークが大きく水平部９０ｂが長い試料移動ステージに使用して好適である。尚、垂直部９０ａに切り欠き部９０３を設けることなく、垂直部９０ａに突起部９０４をボルトによって直接結合してもよい。 According to the structure of the tilt table 90 of this example, the vertical portion 90a and the horizontal portion 90b are firmly coupled by the bolts 901 and 902. Therefore, the tilt table 90 of this example is suitable for use in a sample moving stage having a large stroke in the x direction and a long horizontal portion 90b. Note that the protrusions 904 may be directly coupled to the vertical portions 90a by bolts without providing the notches 903 in the vertical portions 90a.

本発明ではｚテーブル、チルトテーブル、ｘテーブル、ｙテーブル、ローテーションテーブルを有する試料移動ステージについて記述したが、ｚテーブル、ローテーションテーブルあるいはそのどちらかのない試料移動ステージに対しても同様の効果が得られる。また、本発明の構成はフォーカストイオンビーム装置（FIB）等の他の荷電粒子線装置にも適用できる。 In the present invention, the sample moving stage having the z table, the tilt table, the x table, the y table, and the rotation table has been described. However, the same effect can be obtained for the sample moving stage without the z table, the rotation table, or either of them. It is done. The configuration of the present invention can also be applied to other charged particle beam apparatuses such as a focused ion beam apparatus (FIB).

従来の走査型電子顕微鏡の例の縦断面側面図である。It is a longitudinal cross-sectional side view of the example of the conventional scanning electron microscope. 従来の走査型電子顕微鏡の試料移動ステージの一実施例を示す図である。It is a figure which shows one Example of the sample movement stage of the conventional scanning electron microscope. 図２の線Ａ−Ａに沿った断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2. 図２の線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 2. 従来の試料移動ステージのチルトテーブルの振動変位を示す図である。It is a figure which shows the vibration displacement of the tilt table of the conventional sample movement stage. 図５のチルトテーブルの上面図である。FIG. 6 is a top view of the tilt table of FIG. 5. 本発明の第１の実施例を示す図である。It is a figure which shows the 1st Example of this invention. 本発明の第２の実施例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd Example of this invention.

Explanation of symbols

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、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…チルトテーブル、７０ａ…垂直部、７０ｂ…水平部、７１…チルト軸、７２、７３…チルト軸受、７４…ｚテーブル、７５…ｘテーブル、７６…ｙテーブル、７７…ローテーションテーブル、７９…試料、８０…チルトテーブル、８０ａ…垂直部、８０ｂ…水平部、８４…ｚテーブル、８５…ｘテーブル、８６…ｙテーブル、８７…ローテーションテーブル、８９…試料 4 ... sample chamber, 5 ... sample moving stage, 6 ... sample, 14 ... stage case, 15 ... z table, 20 ... tilt table, 21 ... tilt axis, 33 ... x table, 43 ... y table, 56 ... rotation table, 70 ... Tilt table, 70a ... Vertical portion, 70b ... Horizontal portion, 71 ... Tilt shaft, 72, 73 ... Tilt bearing, 74 ... z table, 75 ... x table, 76 ... y table, 77 ... Rotation table, 79 ... Sample 80 ... tilt table 80a ... vertical part 80b ... horizontal part 84 ... z table 85 ... x table 86 ... y table 87 ... rotation table 89 ... sample

Claims

An x table for moving the sample in the x-axis direction, a y table for moving the sample in the y-axis direction, a horizontal portion for supporting the x table and the y table, and a vertical portion for supporting the horizontal portion. A charged particle beam comprising: a tilt table for rotating and tilting the sample around an axis parallel to the x axis; an optical system for scanning the sample with a charged particle beam; and a detection system for detecting a signal from the sample. In the apparatus, the vertical part of the tilt table is formed of a material having a larger longitudinal elastic modulus than the horizontal part of the tilt table.

2. The charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein the vertical portion of the tilt table is made of a material having a specific gravity greater than that of the horizontal portion of the tilt table.

3. The charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein the vertical portion of the tilt table is formed of a material having a smaller thermal expansion coefficient than the horizontal portion of the tilt table.

The charged particle beam device according to claim 1, 2, or 3, wherein the vertical portion of the tilt table is formed of cast iron, cast steel, steel, or stainless steel, and the horizontal portion of the tilt table is aluminum, an aluminum alloy, an aluminum casting, or A charged particle beam device formed of a titanium alloy.

5. The charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein a lower end of a vertical portion of the tilt table and an end of a horizontal portion of the tilt table are coupled by a bolt. .

6. The charged particle beam apparatus according to claim 5, wherein a projection is provided at one end of the horizontal portion of the tilt table, the projection and the lower end of the vertical portion of the tilt table are coupled by a bolt, and the vertical portion of the tilt table is A charged particle beam apparatus, wherein a lower end surface and an upper surface of a horizontal portion of the tilt table are coupled by a bolt.