JP4936934B2 - ステージ機構、及びそれを備えた電子顕微鏡、並びにステージ機構の位置決め制御方法 - Google Patents
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Description
図2は、本発明による第1の実施形態に係るステージ機構の基本的構成を示す図である。ステージは、試料室2内においてY方向に移動可能なYテーブル5と、ベース3上をX方向に移動可能なXテーブル4から構成されるが、図2中にはYステージ5のみが示されている。また、Xテーブル4及びYテーブル5のそれぞれは、加減速及び位置決めを行う駆動機構、およびステージを固定する固定機構の両方を備えたステージ駆動ユニット8によりステージの加減速、位置決め停止及び固定が行なわれる。また、ステージ駆動ユニット8は、ステージの安定した加減速、位置決め及び固定を実施するため、ステージを挟み込むように配置されている。
第2の実施形態によるステージ機構は、第1の実施形態とは異なり、ピエゾブレーキ15を台座12とは一体に設置しない構成であって、超音波モータを駆動面から切り離す別の機構を設けている。
図4(a)で示されるステージ駆動時は、固定機構であるピエゾブレーキ15、及び切り離し機構16は縮んだ状態にあり、超音波モータ13のみがテーブルに接触し駆動が行われる。
一般的なテーブル位置決め等の用途においては、超音波モータは固体接触構造であるため、位置決め完了後そのままで固定機構として使用できることがメリットであるとされている。このため、位置決め後にモータを切り離すような利用方法は採用されない。
しかし、半導体の極めて微細なパターンを計測するような、ナノメートルオーダのドリフトが問題になる分野では、ピエゾが持つ残留変形特性が問題となる。
本発明は、通常の電子顕微鏡におけるステージを固定するためのステージ機構として用いることができるが、高精度な位置決めをすることができることから、特に半導体素子製造分野における検査計測用の電子顕微鏡に用いる試料ステージ機構に用いるのに好適である。
2 試料室
3 ベース
4 Xテーブル
5 Yテーブル
6 チャック機構
7 ウエハ
8 ステージ駆動ユニット
9 与圧機構
10 コイルばね
11 板ばね
12 台座
13 超音波モータ
14 駆動チップ
15 ピエゾブレーキ
16 切り離し機構
Claims (12)
- テーブルとこのテーブルを載置するためのベース部材とを含むステージと、前記ステージを駆動する駆動ユニットと、を備え、
前記駆動ユニットは、前記テーブルを駆動する超音波モータと、前記テーブルに対して超音波モータを押し付ける与圧機構と、前記テーブルを固定する固定手段と、を有し、
前記固定手段は、前記与圧機構上に、前記超音波モータと一体に移動可能に取り付けられていることを特徴とするステージ機構。 - 前記駆動ユニットは少なくとも一対設けられ、これにより前記テーブルを挟みこむ構造をなしていることを特徴とする請求項1に記載のステージ機構。
- 前記固定手段は、ピエゾ素子で構成され、
前記与圧機構は、前記ベース部材に固定された位置決め部材と、前記超音波モータと前記固定手段とが取り付けられた台座部材と、前記位置決め部材に前記台座部材を弾性的に支持する弾性部材と、を備え、
前記固定手段は、前記テーブルを押圧して前記テーブルを固定するとともに、前記超音波モータを前記テーブルから切り離すことを特徴とする請求項1又は2に記載のステージ機構。 - 前記固定手段は、前記台座部材に固定されていないピエゾ素子の開放端によって前記テーブルを固定し、前記台座部材に固定されているピエゾ素子の固定端によって前記台座部材を押圧することにより前記超音波モータを前記テーブルから切り離すことを特徴とする請求項3に記載のステージ機構。
- テーブルとこのステージを載置するためのベース部材とを含むステージと、前記ステージを駆動する駆動ユニットと、前記テーブルを固定する固定手段と、を備え、
前記駆動ユニットは、テーブルを駆動する超音波モータと、前記テーブルに対して超音波モータを押し付ける与圧機構と、前記超音波モータを前記テーブルから切り離す切り離し手段と、を有することを特徴とするステージ機構。 - 前記駆動ユニット及び前記固定手段の組が少なくとも一対設けられ、これにより前記テーブルを挟みこむ構造をなしていることを特徴とする請求項5に記載のステージ機構。
- 前記固定手段は、ピエゾ素子で構成され、前記ベース部材に固定されており、
前記与圧機構は、前記ベース部材に固定され、前記切り離し手段が取り付けられた位置決め部材と、前記超音波モータが取り付けられた台座部材と、前記位置決め部材に前記台座部材を弾性的に支持する弾性部材と、を備え、
前記固定手段は、前記テーブルを押圧して前記テーブルを固定し、
前記切り離し手段は、前記固定手段が前記テーブルに作用した後、前記超音波モータを前記テーブルから切り離すことを特徴とする請求項5又は6に記載のステージ機構。 - 前記切り離し段は、ピエゾ素子で構成されていることを特徴とする請求項5乃至7の何れか1項に記載のステージ機構。
- 前記ステージは、2次元平面上のX方向に移動可能なXテーブルと、Y方向に移動可能なYテーブルと、を有し、
前記駆動ユニットが、複数個設けられ、少なくとも1つは前記Xテーブルを駆動させ、少なくとも1つは前記Yテーブルを駆動させて、前記ステージを2次元移動できるようにしたことを特徴とする請求項1乃至8の何れか1項に記載のステージ機構。 - 請求項1乃至9の何れか1項に記載のステージ機構を備えたことを特徴とする電子顕微鏡。
- 制御部が、超音波モータによるステージの加減速、位置決め、ピエゾ素子を用いたステージ固定機構による前記ステージの固定動作を制御する、ステージ機構の位置決め制御方法であって、
前記制御部は、前記ステージが位置決め目標位置に停止した後、前記ステージ固定機構を作用させ、前記超音波モータを駆動対象から切り離すことを特徴とするステージ機構の位置決め制御方法。 - 制御部が、超音波モータによるステージの加減速、位置決め、ピエゾ素子を用いたステージ固定機構による前記ステージの固定動作を制御する、ステージ機構の位置決め制御方法であって、
前記制御部は、前記ステージが位置決め目標位置に停止した後、前記ステージ固定機構と別に設けられたモータ切り離し手段を作用させ、前記超音波モータを駆動対象から切り離すことを特徴とするステージ機構の位置決め制御方法。
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