JP2017083192A - 検出装置および荷電粒子線装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】試料ステージの位置または傾斜角度を高い分解能で検出することができるとともに、信頼性の高い検出が可能な検出装置を提供する。【解決手段】検出装置１００は、試料ステージ２の位置または傾斜角度を検出するための検出装置であって、試料ステージ２の位置または傾斜角度を検出するためのポテンショメータ１０と、試料ステージ２の位置または傾斜角度を検出するためのエンコーダ２０と、ポテンショメータ１０の出力信号およびエンコーダ２０の出力信号に基づいて、試料ステージ２の位置または傾斜角度を算出する算出部３０と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、検出装置および荷電粒子線装置に関する。
電子顕微鏡の試料ステージは、試料を指定された位置に移動させたり、試料を指定された傾斜角度で傾斜させたりすることができる（例えば特許文献１参照）。
電子顕微鏡で試料の観察を行う際には、観察対象物を探したり、観察対象物を視野中心に配置したりするために、ユーザーは試料を移動させる。また、試料の高さを合わせたり、試料の傾斜角度を調整したりするためにも、ユーザーは試料を移動させる。
電子顕微鏡では、表示画面上に試料位置を示す座標が表示されており、ユーザーは表示画面上に表示された試料位置を示す座標を参考にして試料を移動させる。
また、電子顕微鏡では、試料ステージを制御するシステムも、試料位置を示す座標に基づいて、試料ステージを制御している。また、トモグラフィー法により試料の三次元構造画像を再構成する画像解析ソフトウェアでは、試料の傾斜角度を解析のパラメーターとして用いている。
このように電子顕微鏡では、試料の位置や傾斜角度の情報が様々な場面で用いられる。したがって、試料ステージの位置や傾斜角度を高い分解能で検出することができるとともに、信頼性の高い検出が可能な検出装置が望まれている。
特開２０１２−１３８２１９号公報
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、試料ステージの位置または傾斜角度を高い分解能で検出することができるとともに、信頼性の高い検出が可能な検出装置を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記検出装置を含む荷電粒子線装置を提供することにある。
（１）本発明に係る検出装置は、
試料ステージの位置または傾斜角度を検出するためのポテンショメータと、
前記ポテンショメータよりも高い分解能を有し、前記試料ステージの位置または傾斜角度を検出するためのエンコーダと、
前記ポテンショメータの出力信号および前記エンコーダの出力信号に基づいて、前記試料ステージの位置または傾斜角度を算出する算出部と、
を含む。
このような検出装置では、算出部がポテンショメータの出力信号およびエンコーダの出力信号に基づいて試料ステージの位置または傾斜角度を算出するため、試料ステージの位置または傾斜角度を高い分解能で検出することができるとともに、信頼性の高い検出が可能である。
（２）本発明に係る検出装置において、
前記ポテンショメータの出力信号は、前記試料ステージの位置または傾斜角度に応じて変化し、
前記算出部は、
前記ポテンショメータの出力信号が変化した場合には、前記ポテンショメータの出力信号に基づき前記試料ステージの位置または傾斜角度を算出し、
前記ポテンショメータの出力信号が変化しない場合には、前記ポテンショメータの出力信号に基づき算出された前記試料ステージの位置または傾斜角度に、前記エンコーダの出力信号に基づき算出された前記試料ステージの移動量または傾斜量を加算して、前記試料ステージの位置または傾斜角度を算出してもよい。
このような検出装置では、高い分解能を有するエンコーダに基づき算出された試料ステージの傾斜角度を、絶対傾斜角度を高い信頼性で検出可能なポテンショメータで補正することができるため、試料ステージの位置または傾斜角度を高い分解能で検出することができるとともに、信頼性の高い検出が可能である。
（３）本発明に係る検出装置において、
前記試料ステージは、荷電粒子線装置の試料ステージであってもよい。
このような検出装置では、荷電粒子線装置の試料ステージの位置または傾斜角度を高い分解能で検出することができるとともに、信頼性の高い検出が可能である。
（３）本発明に係る荷電粒子線装置は、
本発明に係る検出装置を含む。
このような荷電粒子線装置では、試料ステージの位置または傾斜角度を高い分解能で検出することができるとともに、信頼性の高い検出が可能である。そのため、このような荷電粒子線装置では、試料ステージを精度よく移動または傾斜させることができる。
本実施形態に係る検出装置を模式的に示す図。 ポテンショメータ、モーター、および減速ギアを模式的に示す図。 ポテンショメータの内部抵抗値と試料ステージの傾斜角度との関係の一例を示すグラフ。 本実施形態に係る検出装置の算出部における試料ステージの傾斜角度を算出する処理を説明するための図。 本実施形態に係る検出装置の算出部の処理の一例を示すフローチャート。 本実施形態に係る荷電粒子線装置を模式的に示す図。 本実施形態に係る荷電粒子線装置の試料ステージを模式的に示す図。 ポテンショメータの内部抵抗値と試料ステージの傾斜角度との関係の一例を示すグラフ。 本変形例に係る検出装置の算出部における試料ステージの傾斜角度を算出する処理を説明するための図。
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
１． 検出装置
まず、本実施形態に係る検出装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る検出装置を模式的に示す図である。図２は、ポテンショメータ１０、モーター６、および減速ギア８を模式的に示す図である。
検出装置１００は、試料ステージ２の傾斜角度を検出するための装置である。ここで、試料ステージ２の傾斜角度とは、試料ステージ２の試料Ｓが載置される載置面と、水平面（重力が働く方向に垂直な面）と、がなす角度をいう。
試料ステージ２は、モーター６の駆動によってＺ軸まわりに回転する。試料ステージ２のＺ軸まわりの回転角度は、試料ステージ２の傾斜角度に対応する。試料ステージ２を傾斜させることにより、試料ステージ２に試料ホルダー４を介して保持された試料Ｓを傾斜させることができる。
モーター６は、試料ステージ２を傾斜させるための駆動部として機能する。図２に示すように、モーター６と試料ステージ２との間には、モーター６の回転数を減少させるための減速ギア８が配置されていてもよい。モーター６の回転は、減速ギア８の回転軸９を介して、試料ステージ２に伝達される。
検出装置１００は、図１に示すように、ポテンショメータ１０と、エンコーダ２０と、算出部３０と、を含む。
ポテンショメータ１０は、試料ステージ２の傾斜角度を検出する。ポテンショメータ１０は、モーター６の回転に伴って回転する回転軸１２を有している。図示の例では、モーター６の回転は、試料ステージ２のギアを介して、回転軸１２に伝達される。ポテンショメータ１０は、回転軸１２の回転によって内部抵抗値が変化する。なお、ポテンショメータ１０は、試料ステージ２の回転（モーター６の回転）に伴って回転軸１２が回転するように取り付けられていればよく、取り付け場所は特に限定されない。
ポテンショメータ１０の出力信号は、算出部３０でＡＤ変換され、ポテンショメータ１０の内部抵抗値に対応するデジタル値となる。算出部３０は、当該デジタル値から試料ステージ２の傾斜角度を算出する。算出部３０は、ポテンショメータ１０の出力信号に基づきポテンショメータ１０の内部抵抗値をモニターし、試料ステージ２の傾斜角度を算出する。
図３は、ポテンショメータ１０の内部抵抗値と試料ステージ２の傾斜角度との関係の一例を示すグラフである。なお、図３に示すグラフの横軸は試料ステージ２の傾斜角度を示している。また、図３に示すグラフの縦軸はポテンショメータ１０の内部抵抗値（デジタル値）である。
ポテンショメータ１０の出力信号（内部抵抗値）は、図３に示すように、試料ステージ２の傾斜角度に応じて変化する。ポテンショメータ１０の内部抵抗値は、試料ステージ２の傾斜角度に１対１に対応させることができる。そのため、ポテンショメータ１０の内部抵抗値から、試料ステージ２の傾斜角度を算出することができる。
エンコーダ２０は、試料ステージ２の傾斜角度を検出する。エンコーダ２０は、モーター６と一体的に構成されている。エンコーダ２０は、モーター６の回転数に応じた数のパルス信号を発生させる。エンコーダ２０は、モーター６の回転を検出可能に取り付けられていればよく、取り付け場所は特に限定されない。
エンコーダ２０から出力されたパルス信号（エンコーダ２０の出力信号）は、算出部３０に送られる。算出部３０では、エンコーダ２０から出力されたパルス信号の数をカウントして積算することで、モーター６の回転数を算出し、試料ステージ２の傾斜角度を算出する。
ここで、ポテンショメータ１０とエンコーダ２０の分解能について説明する。
例えば、ポテンショメータ１０の回転量が１０回転に制限され、ポテンショメータ１０の出力信号を１２ｂｉｔ（４０９５分割）でＡＤ変換する場合、ポテンショメータ１０の１回転を４０９．５分割することができる。すなわち、ポテンショメータ１０では、１回転あたり４０９．５分割の分解能が得られる。
一方、エンコーダ２０では、例えばモーター６の１回転を１０００分割することが可能である。また、モーター６には減速ギア８が接続されている。仮に減速ギア８のギア比を１：１００とした場合、エンコーダ２０では、減速ギア８の回転軸９の１回転あたり１０００００分割の分解能が得られる。つまり、エンコーダ２０と減速ギア８の回転軸９を１：１の比で連結した場合、エンコーダ２０は、ポテンショメータ１０よりも約２４４倍（１０００００÷４０９．５）も高い分解能を有していることになる。また、エンコーダ２０には、ポテンショメータ１０と異なり回転数の制限がないという利点もある。
ここで、試料ステージ２の傾斜角度の範囲が＋９０°から−９０°の範囲である場合、上記の例では、ポテンショメータ１０の分解能は、約０．０４４°（１８０°÷４０９５）となる。一方、エンコーダ２０の分解能は、上記の例ではポテンショメータ１０の分解能の２４４倍であることから、約０．０００１８°（０．０４４°÷２４４）となる。このように、エンコーダ２０は、ポテンショメータ１０よりも高い分解能を有することができる。
なお、ポテンショメータ１０の出力信号を１０ｂｉｔや８ｂｉｔでＡＤ変換してもよい。この場合、ポテンショメータ１０の出力信号を１２ｂｉｔでＡＤ変換する場合と比べて、分解能は低下するが、ＡＤ変換を安定して行うことができる。
次に、ポテンショメータ１０とエンコーダ２０における検出の信頼性について説明する。
ポテンショメータ１０では、上述したように、試料ステージ２の回転と連動する回転軸１２の回転による内部抵抗値の変化から試料ステージ２の傾斜角度を検出している。ポテンショメータ１０では、内部抵抗値が試料ステージ２の傾斜角度に１対１に対応するため、絶対傾斜角度を高い信頼性で検出することが可能である。
これに対して、エンコーダ２０では、上述したように、モーター６の回転数に応じたパルス信号をカウントすることで試料ステージ２の傾斜角度を検出している。すなわち、エンコーダ２０では、パルス信号の数を基準となる傾斜角度からの傾斜量として、相対的に試料ステージ２の傾斜角度を検出する。そのため、エンコーダ２０は、ポテンショメータ１０に比べて、絶対傾斜角度を高い信頼性で検出することができない。これは、ノイズの混入やパルスの読み落としにより、パルス信号の数を正確に計数できない可能性があるためである。
このように、ポテンショメータ１０は、エンコーダ２０に比べて、信頼性の高い検出が可能である。
算出部３０は、ポテンショメータ１０の出力信号およびエンコーダ２０の出力信号に基づいて、試料ステージ２の傾斜角度を算出する。算出部３０の機能は、プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）でプログラムを実行することにより実現してもよいし、ＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などの専用回路により実現してもよい。
図４は、検出装置１００の算出部３０における試料ステージ２の傾斜角度を算出する処理を説明するための図である。なお、図４において、信号Ｓ１０は、ポテンショメータ１０の出力信号（内部抵抗値）が変化するタイミングを示している。また、図４では、上記した条件と同様に、ポテンショメータ１０は試料ステージ２が０．０４４°傾斜するごとに内部抵抗値が変化し、エンコーダ２０は試料ステージ２が０．０００１８°傾斜するごとにパルス信号Ｓ２０を発生させる場合について図示している。
試料ステージ２が傾斜すると、試料ステージ２の回転量（傾斜量）に応じて、ポテンショメータ１０の内部抵抗値が変化する。図４では、隣り合う信号Ｓ１０間がポテンショメータ１０の分解能を表している。
また、試料ステージ２が傾斜すると、エンコーダ２０はモーター６の回転数に応じてパルス信号Ｓ２０を発生させる。図４に示す例では、隣り合う信号Ｓ１０間において、エンコーダ２０は、２４４個のパルス信号Ｓ２０を発生させる。
算出部３０は、ポテンショメータ１０の出力信号（内部抵抗値）をモニターしている。算出部３０は、ポテンショメータ１０の出力信号が変化すると、ポテンショメータ１０の出力信号に基づき試料ステージ２の傾斜角度を算出する。このとき、算出部３０は、ポテンショメータ１０の出力信号のみから試料ステージ２の傾斜角度を算出し、エンコーダ２０の出力信号は参照しない。
そして、算出部３０は、ポテンショメータ１０の出力信号が次に変化するまでの間（すなわち隣り合う信号Ｓ１０間において）、ポテンショメータ１０の出力信号に基づき算出された試料ステージ２の傾斜角度に、エンコーダ２０の出力信号に基づき算出された試料ステージ２の傾斜量を加算して、試料ステージ２の傾斜角度を算出する。
例えば、ポテンショメータ１０の出力信号に基づき試料ステージ２の傾斜角度が０．０４４°と算出された後、算出部３０は、エンコーダ２０のパルス信号Ｓ２０を計数し、試料ステージ２の傾斜角度を算出する。例えば、計数されたエンコーダ２０のパルス信号Ｓ２０の数が「１０」である場合、試料ステージ２の傾斜量は０．００１８°（０．０００１８°×１０）であり、試料ステージ２の傾斜角度は０．０４５８°（０．０４４°＋０．００１８°）と算出される。そして、試料ステージ２がさらに傾斜してポテンショメータ１０の出力信号が変化すると、算出部３０は、ポテンショメータ１０の出力信号に基づき試料ステージ２の傾斜角度を、０．０８８°と算出する。
図５は、検出装置１００の算出部３０の処理の一例を示すフローチャートである。
まず、算出部３０は、ポテンショメータ１０の出力信号に基づき試料ステージ２の傾斜角度を算出する（ステップＳ１００）。
算出部３０は、例えば、ポテンショメータ１０の出力信号をＡＤ変換してデジタル値とし、ＡＤ変換されたデジタル値から予め用意された換算係数を用いて試料ステージ２の傾斜角度を算出する。換算係数は、例えば、図３に示すグラフから求めることができる。算出部３０は、算出された試料ステージ２の傾斜角度の情報を表示部（図示せず）や外部システム（図示せず）等に出力する。これにより、表示部等に試料ステージ２の傾斜角度（
現在の試料ステージ２の傾斜角度）が表示される。
次に、算出部３０は、ステップＳ１００で算出された試料ステージ２の傾斜角度に、エンコーダ２０の出力信号に基づき算出された試料ステージ２の傾斜量を加算して試料ステージ２の傾斜角度を算出する（ステップＳ１０２）。
算出部３０は、エンコーダ２０の出力信号（パルス信号）を受け取り、エンコーダ２０から出力されたパルス信号の数を計数する。算出部３０は、当該パルス信号の数から予め用意された換算係数を用いて、試料ステージ２の傾斜量（ステップＳ１００で算出された試料ステージ２の傾斜角度からの変化量）を算出する。そして、算出部３０は、算出した試料ステージ２の傾斜量を、ステップＳ１００で算出された試料ステージ２の傾斜角度に加算して、試料ステージ２の傾斜角度（傾斜後）を算出する。
算出部３０は、算出された試料ステージ２の傾斜角度の情報を表示部や外部システム等に出力する。これにより、表示部等に試料ステージ２の傾斜角度（現在の試料ステージ２の傾斜角度）が表示される。
算出部３０は、ポテンショメータ１０の出力信号（内部抵抗値）をモニターし、ポテンショメータ１０の出力信号の変化を検出する（ステップＳ１０４）。
ポテンショメータ１０の出力信号が変化しない場合、すなわちポテンショメータ１０の出力信号が一定の場合（ステップＳ１０４でＮｏの場合）、算出部３０は、ステップＳ１０２に戻って、ステップＳ１００で算出された試料ステージ２の傾斜角度に、エンコーダ２０の出力信号に基づき算出された傾斜量を加算して試料ステージ２の傾斜角度を算出する処理を行う。
ポテンショメータ１０の出力信号が変化した場合（ステップＳ１０４でＹｅｓの場合）、算出部３０は、ステップＳ１００に戻って、ポテンショメータ１０の出力信号に基づき試料ステージ２の傾斜角度を算出する。このとき、算出部３０は、ポテンショメータ１０の出力信号のみに基づき試料ステージ２の傾斜角度を算出する。
算出部３０は、上記ステップＳ１００、ステップＳ１０２、およびステップＳ１０４の処理を繰り返し行う。
検出装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。
検出装置１００では、算出部３０がポテンショメータ１０の出力信号およびエンコーダ２０の出力信号に基づいて、試料ステージ２の傾斜角度を算出する。上述したように、ポテンショメータ１０では、試料ステージ２の絶対傾斜角度を高い信頼性で検出することができる。また、エンコーダ２０では、試料ステージ２の傾斜角度を高い分解能で検出することができる。したがって、検出装置１００では、試料ステージ２の傾斜角度を高い分解能で検出することができるとともに、信頼性の高い検出が可能である。
また、検出装置１００では、上述したように、ポテンショメータ１０が絶対傾斜角度を高い信頼性で検出することができる。そのため、例えば装置への電力の供給が停止して現在の試料ステージ２の傾斜角度の情報が失われた場合であっても、電力の供給が再開された際に、現在の試料ステージ２の傾斜角度の情報を容易に得ることができる。
検出装置１００では、ポテンショメータ１０の出力信号が変化した場合には、ポテンショメータ１０の出力信号に基づき試料ステージ２の傾斜角度を算出し、ポテンショメータ
１０の出力信号が変化しない場合には、ポテンショメータ１０の出力信号に基づき算出された試料ステージ２の傾斜角度に、エンコーダ２０の出力信号に基づき算出された試料ステージ２の傾斜量を加算して、試料ステージ２の傾斜角度を算出する。そのため、検出装置１００では、高い分解能を有するエンコーダ２０に基づき算出された試料ステージ２の傾斜角度を、絶対傾斜角度を高い信頼性で検出可能なポテンショメータ１０に基づき算出された傾斜角度で補正することができる。そのため、検出装置１００では、試料ステージ２の傾斜角度を高い分解能で検出することができるとともに、信頼性の高い検出が可能である。
２． 荷電粒子線装置
次に、本実施形態に係る荷電粒子線装置について、図面を参照しながら説明する。図６は、本実施形態に係る荷電粒子線装置１０００を模式的に示す図である。図７は、本実施形態に係る荷電粒子線装置１０００の試料ステージ２を模式的に示す図である。
荷電粒子線装置１０００は、例えば、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）である。なお、荷電粒子線装置１０００は、透過電子顕微鏡に限定されず、試料に荷電粒子（電子やイオン等）を照射して、観察や、分析、加工等を行う装置であればよい。荷電粒子線装置１０００は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）や、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）、集束イオンビーム装置（ＦＩＢ装置）などであってもよい。以下、荷電粒子線装置１０００が透過電子顕微鏡である例について説明する。
荷電粒子線装置１０００は、本発明に係る検出装置１００を含む。ここでは、荷電粒子線装置１０００が本発明に係る検出装置として、検出装置１００を含む例について説明する。
荷電粒子線装置１０００は、さらに、図６に示すように、荷電粒子線装置本体部１０１０と、制御装置１０２０と、操作部１０３０と、を含んで構成されている。
荷電粒子線装置本体部１０１０は、試料ステージ２を含んで構成されている。試料ステージ２は、試料Ｓを保持する。試料ステージ２は、試料ホルダー４を介して試料Ｓを保持してもよい。試料ステージ２は、試料Ｓを移動させたり傾斜させたりすることができる。試料ステージ２は、試料Ｓの位置決めを行うことができる。
荷電粒子線装置本体部１０１０は、図示はしないが、さらに、電子線を発生させる電子線源と、電子線を集束して試料に照射する照射レンズ系と、試料を透過した電子で透過電子顕微鏡像（ＴＥＭ像、荷電粒子線像の一例）を結像する結像レンズ系と、ＴＥＭ像を撮影するための撮像部と、を含んで構成されている。
制御装置１０２０は、試料ステージ２を制御するための装置である。制御装置１０２０は、制御部１０２２と、算出部３０と、を含んで構成されている。制御部１０２２は、算出部３０で算出された試料ステージ２の傾斜角度に基づいて、試料ステージ２の傾斜角度を制御する。制御部１０２２は、モーター６を動作させることによって試料ステージ２の傾斜角度を制御する。
制御部１０２２および算出部３０の機能は、プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）でプログラムを実行することにより実現してもよいし、ＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などの専用回路により実現してもよい。
操作部１０３０は、ユーザーによる操作に応じた操作信号を取得し、制御装置１０２０に送る処理を行う。操作部１０３０は、例えば、ボタン、キー、タッチパネル型ディスプ
レイ等である。
次に、制御装置１０２０の制御部１０２２の処理について説明する。
ユーザーが操作部１０３０を操作して試料ステージ２の傾斜角度を指定すると、制御部１０２２は、算出部３０から現在の試料ステージ２の傾斜角度の情報を取得する。そして、制御部１０２２は、取得した現在の試料ステージ２の傾斜角度の情報に基づいて、試料ステージ２を指定された傾斜角度にするための傾斜量を算出する。制御部１０２２は、モーター６を制御して、現在の試料ステージ２の傾斜角度から、算出した傾斜量だけ試料ステージ２を傾斜させる。これにより、試料ステージ２を指定された傾斜角度に傾斜させることができる。なお、算出部３０が試料ステージ２の傾斜角度を算出する方法は、上述した「１． 検出装置」で説明したとおりであり、説明を省略する。
荷電粒子線装置１０００では、検出装置１００を含むため、試料ステージ２の傾斜角度を高い分解能で検出することができるとともに、信頼性の高い検出が可能である。したがって、荷電粒子線装置１０００では、試料ステージ２を精度よく傾斜させることができる。
また、荷電粒子線装置１０００では、試料ステージ２の傾斜角度を高い分解能で検出することができるとともに、信頼性の高い検出が可能であるため、トモグラフィー法により試料の三次元構造画像を再構成する場合に、より精度の高い解析が可能となる。
また、荷電粒子線装置１０００では、検出装置１００を、試料ステージ２が他の部材に衝突する限界の傾斜角度を判定するために用いることができる。これにより、荷電粒子線装置１０００では、試料ステージ２が他の部材に衝突することを確実に防ぐことができる。
また、荷電粒子線装置１０００では、検出装置１００で算出された試料ステージ２の傾斜角度の情報を、表示部（図示せず）に表示することができる。そのため、荷電粒子線装置１０００では、ユーザーは分解能が高くかつ信頼性の高い試料ステージ２の傾斜角度の情報を得ることができる。
３． 変形例
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
例えば、上述したように、ポテンショメータ１０は回転軸１２の回転によって内部抵抗値が変化するが、試料ステージ２の傾斜角度と内部抵抗値との直線性にずれが生じる場合がある。そのため、算出部３０は、あらかじめ、ポテンショメータ１０の内部抵抗値と試料ステージ２の傾斜角度との関係を示す情報を取得する処理を行うことが好ましい。
図８は、ポテンショメータ１０の内部抵抗値と試料ステージ２の傾斜角度との関係の一例を示すグラフである。なお、図８に示すグラフの横軸は、回転計測器で計測された試料ステージ２の傾斜角度である。また、図８に示すグラフの縦軸は、ポテンショメータ１０の出力信号をＡＤ変換して得られたポテンショメータ１０の内部抵抗値に対応するデジタル値である。
図８に示すグラフは、実際に試料ステージ２を回転させて、ポテンショメータ１０の内部抵抗値（デジタル値）に対応する試料ステージ２の傾斜角度を測定することで得られる。試料ステージ２の傾斜角度は、例えば、試料ステージ２の傾斜角度（回転量）を精度よ
く測定することが可能な回転計測器で測定される。このような回転計測器としては、エンコーダ等が挙げられる。
図９は、本変形例に係る検出装置の算出部３０における試料ステージ２の傾斜角度を算出する処理の一例を説明するための図である。
例えば、算出部３０は、図５に示すステップＳ１００の処理の前に、ポテンショメータ１０の内部抵抗値と試料ステージ２の傾斜角度との関係を示す情報を取得する処理を行う。そして、算出部３０は、図５に示すステップＳ１００において、当該情報に基づきポテンショメータ１０の内部抵抗値に対応するデジタル値から試料ステージ２の傾斜角度を算出する（図９参照）。これにより、試料ステージ２の傾斜角度をより精度よく算出することができる。
また、例えば、上述した実施形態では、検出装置１００が試料ステージ２の傾斜角度を算出する例について説明したが、本発明に係る検出装置は試料ステージ２の位置を検出する場合にも同様に適用することができる。
試料ステージ２の位置は、例えば荷電粒子線装置が電子顕微鏡である場合、試料に対する電子線の照射方向と直交する平面内（水平方向）における２次元的な位置をいう。この場合、モーター６は試料ステージ２を水平方向に移動させるための駆動部として機能する。また、ポテンショメータ１０およびエンコーダ２０は、試料ステージ２の位置を検出する。
算出部３０は、ポテンショメータ１０の出力信号およびエンコーダ２０の出力信号に基づいて、試料ステージ２の位置を算出する。算出部３０は、ポテンショメータ１０の出力信号が変化した場合には、ポテンショメータ１０の出力信号に基づき試料ステージ２の位置を算出し、ポテンショメータ１０の出力信号が変化しない場合には、ポテンショメータ１０の出力信号に基づき算出された試料ステージ２の位置に、エンコーダ２０の出力信号に基づき算出された試料ステージ２の移動量を加算して、試料ステージ２の位置を算出する。算出部３０が、ポテンショメータ１０の出力信号およびエンコーダ２０の出力信号に基づいて試料ステージ２の位置を算出する処理の詳細は、上述した試料ステージ２の傾斜角度を求める処理と同様であり、その説明を省略する。
このような検出装置では、ポテンショメータ１０では試料ステージ２の絶対位置を高い信頼性で検出することができる。また、エンコーダ２０では、試料ステージ２の位置を高い分解能で検出することができる。そのため、このような検出装置では、試料ステージ２の位置を高い分解能で検出することができるとともに、信頼性の高い検出が可能である。
また、このような検出装置では、例えば装置への電力の供給が停止して現在の試料ステージ２の位置の情報が失われた場合であっても、電力の供給が再開された際に、現在の試料ステージ２の位置の情報を容易に得ることができる。
また、このような検出装置を含む荷電粒子線装置では、試料ステージ２の位置を高い分解能で検出することができるとともに、信頼性の高い検出が可能である。したがって、このような荷電粒子線装置では、試料ステージ２を精度よく移動させることができる。
なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、適宜組み合わせることが可能である。
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法およ
び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
２…試料ステージ、４…試料ホルダー、６…モーター、８…減速ギア、９…回転軸、１０…ポテンショメータ、１２…回転軸、２０…エンコーダ、３０…算出部、１００…検出装置、１０００…荷電粒子線装置、１０１０…荷電粒子線装置本体部、１０２０…制御装置、１０２２…制御部、１０３０…操作部

Claims (4)

  1. 試料ステージの位置または傾斜角度を検出するためのポテンショメータと、
    前記ポテンショメータよりも高い分解能を有し、前記試料ステージの位置または傾斜角度を検出するためのエンコーダと、
    前記ポテンショメータの出力信号および前記エンコーダの出力信号に基づいて、前記試料ステージの位置または傾斜角度を算出する算出部と、
    を含む、検出装置。
  2. 請求項１において、
    前記ポテンショメータの出力信号は、前記試料ステージの位置または傾斜角度に応じて変化し、
    前記算出部は、
    前記ポテンショメータの出力信号が変化した場合には、前記ポテンショメータの出力信号に基づき前記試料ステージの位置または傾斜角度を算出し、
    前記ポテンショメータの出力信号が変化しない場合には、前記ポテンショメータの出力信号に基づき算出された前記試料ステージの位置または傾斜角度に、前記エンコーダの出力信号に基づき算出された前記試料ステージの移動量または傾斜量を加算して、前記試料ステージの位置または傾斜角度を算出する、検出装置。
  3. 請求項１または２において、
    前記試料ステージは、荷電粒子線装置の試料ステージである、検出装置。
  4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の検出装置を含む、荷電粒子線装置。
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