JPH07209453A - 試料ステージ - Google Patents

試料ステージ

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Publication number
JPH07209453A
JPH07209453A JP194494A JP194494A JPH07209453A JP H07209453 A JPH07209453 A JP H07209453A JP 194494 A JP194494 A JP 194494A JP 194494 A JP194494 A JP 194494A JP H07209453 A JPH07209453 A JP H07209453A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stage
tilt
tilt stage
sample
curvature
Prior art date
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Pending
Application number
JP194494A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshifumi Koike
敏文 小池
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】下面が円筒状のYティルトステージ2は、TY
支持部材1により傾斜自由に支持されている。Yティル
トステージ2の上面には、窪み部2Aが設けられてい
る。窪み部2Aには、TX支持部材3が設けられてお
り、下面が円筒面状のXティルトステージ4を傾斜自由
に支持している。Xティルトステージ4の上面には試料
保持台5が設けられており、試料6を保持している。 【効果】動作可能傾斜角度を変化させても、Yティルト
ステージの上面に設けた窪み部の深さを適切に選ぶこと
により、ティルトステージの曲率半径を変える必要がな
く、ステージの大形化を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光学顕微鏡や電子顕微
鏡に使用される試料ステージにおいて、X方向,Y方向
別々に傾斜角度を与え全方位の任意の傾斜角度を得る試
料ステージに係り、大形の試料が観察でき、かつ試料ス
テージの小形化が可能な形状を有する試料ステージに関
する。
【0002】
【従来の技術】従来の試料ステージは、図9から図11
に示すように、Yティルトステージ2とXティルトステ
ージ4を重ね合わせ、各ティルトステージを任意の角度
に傾斜させることにより、試料6を任意の方向から観察
できるようになっていた。本ステージと類似のステージ
は、特開昭63−262530号公報に記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、各テ
ィルトステージの傾斜中心軸が試料6表面の一点Oで交
わるように、Xティルトステージ4の曲率半径RxとY
ティルトステージ2の曲率半径Ryを決めている。この
ような試料ステージにおいて、ティルトステージはでき
るだけ大きな角度まで傾斜できた方が使い勝手が向上
し、ステージの適用範囲も拡大する。このステージにお
いて、各ティルトステージの傾斜角度は、ティルトステ
ージの円筒面がティルトステージ支持部材1および3か
らはみ出している部分の円弧長さLx,Lyに制限され
る。動作可能な傾斜角度を大きくするためには、(1)
ティルトステージの円弧長さを増やすか、(2)ティル
トステージの支持部材の幅Bx,Byを小さくすればよ
いことがわかる。しかし、(2)の方法はティルトステ
ージ支持部の長さが短くなるため、ティルトステージの
安定性が悪化し精度低下につながる恐れが大きい。従っ
て、傾斜角度を大きくするには、(1)の方法の方が優
れている。
【0004】傾斜角度を大きくするために、例えば、Y
ティルトステージ4の円筒面の周長を図中二点鎖線で示
すようにLyからLy′まで長くすることにより傾斜角
度はθからθ′まで大きくすることができる。しかし、
円筒面の周長を長くすると、Yティルトステージの上面
が高くなるため、各ティルトステージの傾斜中心軸を点
Oで一致させるためには、上側のXティルトステージ4
の曲率半径RxをRx′まで小さくする必要が生じる。
すなわち、Yティルトステージの傾斜可能な角度を大き
くすると、Xティルトステージ4が小さくなり、それに
伴いXティルトステージ4上に設置可能な試料6の大き
さが小さくなる。
【0005】一方、試料6の大きさを変えずに(Xティ
ルトステージ4の曲率半径Rxを変えない)傾斜角度を
大きくするためには、図中、破線で示すようにYティル
トステージ2の曲率半径をRy′まで大きくする必要が
あり、試料ステージが大形化する。
【0006】以上のように、従来の試料ステージは、傾
斜角度を大きくすると、設置可能な試料の大きさが小さ
くなったり、試料ステージが大形化するという問題があ
った。
【0007】本発明の目的は、XティルトステージとY
ティルトステージを重ね合わせ、各ステージを任意の角
度に傾斜させることにより、試料を任意の角度から観察
可能な試料ステージにおいて、動作可能な傾斜角度が増
加してもステージの大形化を防止できる試料ステージを
提供することにある。また、同一傾斜角度であれば、ス
テージを小形化できる試料ステージを提供することにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明はYティルトステージ上面にYティルトステ
ージの軸線と平行な窪み部を設け、窪み部にXティルト
ステージを設けた。また、Xティルトステージの上面に
Xティルトステージの軸線と平行な窪み部を設け、窪み
部に試料保持部材または、XYステージを設けた。さら
に、ステージの小形化のために、窪み部とXティルトス
テージとの隙間部にXティルトステージの駆動機構を設
けた。
【0009】
【作用】Yティルトステージ上面に窪み部を設け、窪み
部にXティルトステージを設けることにより、Yティル
トステージの円筒面の周長を長くしても、Yティルトス
テージとXティルトステージの曲率半径を変化させる必
要がないため、ステージの大形化を防止することができ
る。また、Xティルトステージの上面に窪み部を設け、
窪み部に試料保持部材またはXYステージを設けること
により、Xティルトステージの円筒面の周長を延長可能
であるため、Xティルトステージの大きさを変えずに傾
斜角度を増加させることができる。さらに、窪み部とX
ティルトステージの隙間部にXティルトステージの駆動
機構を設けることにより、Xティルトステージの駆動機
構をステージに内蔵することができるため、ステージを
小形化することができる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1を用いて説明
する。図1は本実施例の試料ステージのX方向の側面図
である。下面が曲率半径Ryの円筒状のYティルトステ
ージ2は、TY支持部材1によりY方向に傾斜自由に支
持されている。Yティルトステージ2の上面には、Yテ
ィルトステージ2の円筒面の軸線と平行に窪み部2Aが
設けられている。窪み部2Aには、TX支持部材3が設
けられており、下面が曲率半径Rxの円筒面状のXティ
ルトステージ4がX方向に傾斜自由に支持されている。
Xティルトステージ4の上面には試料保持台5が設けら
れており、試料6を保持している。ティルトステージの
曲率半径Ry,Rxは、各ティルトステージの傾斜中心
軸が試料6上の点Oで交わるように設定されている。従
って、本ステージでは各ティルトステージの傾斜角度を
適当に設定することにより、点Oを中心に任意の方位へ
傾斜することができる。
【0011】Yティルトステージ2の動作可能な傾斜角
度は、ティルトステージ円筒面が支持部材からはみ出し
ている部分の円弧長さLyで決定される。すなわち、傾
斜角度を大きくするためには、Yティルトステージ2を
図中二点鎖線で示した2′のようにTY支持部材1から
はみ出している部分の円筒面の長さLy′を延長すれば
よい。この時、Yティルトステージ2の上面に窪み部2
Aの深さを、円筒面の長さ延長分に見合っただけ深くす
ることにより、Yティルトステージ2の底面から窪み部
2Aまでの高さHを一定に保つことができ、Xティルト
ステージ4の曲率半径を変化させる必要がない。
【0012】図2は、本実施例の別の効果を示す試料ス
テージのX方向の側面図である。試料ステージの動作可
能な傾斜角度θが、従来例(図中二点鎖線で示す)と同
一であれば、本実施例のようにYティルトステージ2の
上面に窪み部2Aを設けることにより、Yティルトステ
ージ2の曲率半径Ryを小さくすることができるため、
試料ステージの小形化を実現できる。
【0013】このように、本発明によれば、Yティルト
ステージ2に設けた窪み部2AにXティルトステージ4
を内蔵したようになるため、Xティルトステージ4の外
形寸法を変えることなく、Yティルトステージ2の動作
可能な傾斜角度を変更することができ、試料ステージの
大形化を防止できる。また、動作可能な傾斜角度を変更
しない場合でも、窪み部2Aを設けることにより、Yテ
ィルトステージ2の曲率半径を小さくすることができ、
試料ステージを小形化できる。
【0014】本発明の第二の実施例を、図3を用いて説
明する。図3は、本実施例の試料ステージのY方向の側
面図である。TY支持部材1にY方向に傾斜自由に支持
されたYティルトステージ2の上面には、TX支持部材
3が設けられている。TX支持部材3には、下面が曲率
半径Rxの円筒面状のXティルトステージ4がX方向に
傾斜自由に支持されている。Xティルトステージ4の上
面にはXティルトステージ4の円筒面の軸線と平行に窪
み部4Aが設けられている。窪み部4Aには試料保持台
5が設けられており、試料6を保持している。Xティル
トステージ4の上面に窪み部4Aを設け、試料保持台5
を内蔵することにより、図中二点鎖線で示した従来例の
Xティルトステージ4′に比べ円筒面のTX支持部材3
からのはみ出し量をLx′からLxに増加させることが
できる。このため、Xティルトステージの動作可能な傾
斜角度を増加させることが可能である。
【0015】本実施例によれば、試料保持台の大きさを
変えることなくXティルトステージの動作可能な傾斜角
度を変更することができる。なお、第一の実施例と本実
施例を同時に行うことにより、XY両方向の傾斜角度を
大きくできる試料ステージが実現可能である。
【0016】本発明の第三の実施例を、図4を用いて説
明する。図4は、本実施例の試料ステージのY方向側面
図である。下面が円筒状のXティルトステージ4は、T
X支持部材3の方向に傾斜自由に支持されている。Xテ
ィルトステージ4の上面には、Yステージ用ガイド8に
支持されたYステージ7が設けられている。Yステージ
の上面には、Xステージ用ガイドに支持されたXステー
ジ9が設けられており、Xステージ9には試料6が保持
されている。Yティルトステージ2の傾斜中心軸とXテ
ィルトステージ4の傾斜中心軸は試料上の点Oで交わる
ように設定されていることは、第一の実施例と同様であ
る。また、図示していないが、Xステージ9は試料6を
保持するための試料保持部材を有している。本実施例の
試料ステージでは、XYステージを有しているため、試
料6の全面を観察するのに適している。
【0017】Yステージ用ガイド8はXティルトステー
ジ4に直接取り付けられている。このため、図中、二点
鎖線で示したXYステージベース10を設ける必要がな
く、Xティルトステージ4のTX支持部材3からはみ出
している円筒面の長さをLx′からLxまで増やすことが
できるため、Xティルトステージの動作可能な傾斜角度
を大きくできるという利点がある。なお、XYステージ
はXティルトステージ4にXステージ9を取り付け、上
部をYステージとする構成も考えられる。しかし、この
場合はX方向に運動するXステージが下部にあるためY
ティルトステージ2とXステージ9との干渉が発生し易
くなるため、Xティルトステージ2の動作可能な傾斜角
度は、本実施例の場合に比べ小さくなる。従って、XY
ステージの構成は、本実施例のようにした方がよい。
【0018】本発明の第四の実施例を、図5を用いて説
明する。図5は、本実施例の試料ステージのY方向側面
図である。下面が円筒状のXティルトステージ4は、T
X支持部材3にX方向に傾斜自由に支持されている。X
ティルトステージ4の上面にはXティルトステージの軸
線と平行な窪み部4Cがあり、窪み部4CにはYステー
ジ用のガイド8が設けられており、Yステージ7を支持
している。Yステージの上面には、Xステージ用ガイド
に支持されたXステージ9が設けられており、Xステー
ジ9には試料6が保持されている。Xティルトステージ
4の上面は、Xステージ9のみが突出しており、図中、
一点鎖線で示すように動くXステージ9との接触を防ぐ
ために、Xステージ9の下面とわずかな隙間hを有して
いる。以上のように構成することにより、図中二点鎖線
で示したXYステージベース10を設ける必要がなくな
り、Xティルトステージ4のTX支持部材3からはみ出
している円筒面の長さをLx′からLxまで増やすこと
ができるため、動作可能な傾斜角度を大きくできるのは
第三の実施例と同様である。さらに、本実施例によれ
ば、Xティルトステージ4の窪み部4CにYステージ7
を内蔵したため、円筒面をXステージ9と接触しない範
囲まで大きくできるため、第三の実施例よりも動作可能
な傾斜角度を大きくすることが可能である。
【0019】本発明の第五の実施例を、図6を用いて説
明する。図6は、本実施例の試料ステージのティルトス
テージ部分の立体図である。下面が円筒面状のティルト
ステージ18の円筒面の一部にティルトステージ18の
上面18Aと平行な平面11が設けられている。平面1
1は、ティルトステージのガイド部18B以外の場所に
設けてあるため、ステージの運動精度を悪化させること
はない。下面が円筒状のティルトステージは、固定が難
しくステージの加工・組立が面倒である欠点がある。し
かし、平面11を設けることにより、この面を用いてテ
ィルトステージ18を堅固に固定できるため、加工・組
立性が大幅に向上する。特に、第三の実施例や第四の実
施例のようにティルトステージがXYステージのベース
を兼ねるような場合、ステージガイドを取り付けるティ
ルトステージ上面18Aの加工を高精度に行う必要があ
るが、平面11を基準面として利用することにより、高
精度加工が容易に行える。
【0020】本発明の第六の実施例を図7,図8を用い
て説明する。図7は本実施例の試料ステージのX方向縦
断面図、図8は図7のC矢視図である。下面が円筒状の
Yティルトステージ2の上面には、窪み部2Aが形成さ
れている。窪み部2Aには、TX支持部材3に傾斜自由
に支持された下面が円筒状のXティルトステージ4が設
けられている。Yティルトステージ2の窪み部2AとX
ティルトステージ4との隙間2Dには、Xティルトステ
ージ4を駆動するための駆動機構17が設けられてい
る。本実施例では、駆動機構17の一例として、ウォー
ムギヤ(ウォームホイール12とウォーム13)とウォ
ーム13を支持する軸受16及びウォーム13を駆動す
るモータ14で構成した例を示してある。また、駆動機
構17が設置されている窪み部2Aの開口部にはカバー
15が駆動機構17を囲むように取り付けられている。
このように構成することにより、駆動機構17はYティ
ルトステージ2の窪み部2Aに内蔵されたようになるた
め、駆動機構のための余分なスペースが不要となりステ
ージ全体がコンパクトになると共に、駆動機構が簡素化
できる利点もある。更に、モータ14を超音波モータと
することにより、電磁モータの場合に必要な減速機構が
不要となり、かつモータの小形化ができるため、隙間2
Bの容積を小さくでき、ステージをよりコンパクト化す
ることができる。また、モータ14をYティルトステー
ジ2に密着して取り付けることにより、モータ14の発
熱をYティルトステージ2へ伝導でき、モータの温度上
昇を小さくできるため、モータの温度によりモータ特性
が大きく変化するような超音波モータを使用した場合で
も、安定した運転が可能となる。このことは、ステージ
を真空中で使用する場合には熱伝達による放熱が期待で
きないため、特に有効である。なお、モータ14とYテ
ィルトステージ2の密着部に熱伝導を促進する物質(例
えば、熱伝導グリースや熱伝導率の大きな軟質金属な
ど)を介在させることにより、密着部の微小な空隙部を
なくすことができるため、より一層の放熱の促進ができ
る。一方、駆動機構17の周囲をカバー15で囲むこと
により、駆動機構17が動作することによる発塵が、隙
間2Dの外部へ飛散することを防ぐことができるため、
試料6への異物の付着や周囲環境の汚染を防止できる。
本発明によれば、ステージの駆動機構の簡素化やモータ
発熱の効率的放熱及びクリーンなステージを実現でき
る。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、動作可能傾斜角度を変
化させても、Yティルトステージの上面もしくはXティ
ルトステージの上面に設けた窪み部の深さを適切に選ぶ
ことにより、ティルトステージの曲率半径を変える必要
がなく、ステージの大形化を防止できる。また、同一の
傾斜角度を得るために必要なステージの大きさを小さく
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施例を示す側面図。
【図2】本発明の第一の実施例を示す側面図。
【図3】本発明の第二の実施例を示す側面図。
【図4】本発明の第三の実施例を示す側面図。
【図5】本発明の第四の実施例を示す側面図。
【図6】本発明の第五の実施例を示す斜視図。
【図7】本発明の第六の実施例を示す縦断面図。
【図8】図7のC矢視図。
【図9】従来の試料ステージを示す斜視図。
【図10】図9のX矢視図。
【図11】図9のY矢視図。
【符号の説明】
1…TY支持部材、2…Yティルトステージ、2A…窪
み部、3…TX支持部材、4…Xティルトステージ。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】TY支持部材にY方向に傾斜自由に支持さ
    れた下面が円筒面状のYティルトステージと、前記Yテ
    ィルトステージ上に設置されたTX支持部材にX方向に
    傾斜自由に支持され、前記Yティルトステージと曲率中
    心が概略一致するように設置された下面が円筒面状のX
    ティルトステージと、前記Xティルトステージ上に試料
    面が前記Yティルトステージと前記Xティルトステージ
    の曲率中心に概略一致するように設置された試料保持台
    とで構成された試料ステージにおいて、前記Xティルト
    ステージの上面に前記Xティルトステージの軸線と平行
    な窪み部を設け、前記窪み部に試料保持台を設けたこと
    を特徴とする試料ステージ。
  2. 【請求項2】TY支持部材にY方向に傾斜自由に支持さ
    れた下面が円筒面状のYティルトステージと、前記Yテ
    ィルトステージ上に設置されたTX支持部材にX方向に
    傾斜自由に支持され、前記Yティルトステージと曲率中
    心が概略一致するように設置された下面が円筒面状のX
    ティルトステージと、前記Xティルトステージ上に設置
    されたXYステージと、前記XYステージ上に設置さ
    れ、試料面が前記Yティルトステージと前記Xティルト
    ステージの曲率中心に概略一致するように設置された試
    料保持台とで構成された試料ステージにおいて、前記X
    Yステージは下部がYステージ、上部がXステージで構
    成され、前記Yステージのガイド部材を前記Xティルト
    ステージの上面に直接設けたことを特徴とする試料ステ
    ージ。
  3. 【請求項3】請求項2において、前記Xティルトステー
    ジの上面に前記Xティルトステージの軸線と平行な窪み
    部を設け、前記窪み部に前記XYステージを設け、前記
    窪み部の上部には、前記Xステージのみを突出させた試
    料ステージ。
  4. 【請求項4】請求項2または3において、前記Yティル
    トステージおよび前記Xティルトステージの下面の円筒
    部の一部にティルトステージ上面と平行な平面部を設け
    た試料ステージ。
  5. 【請求項5】請求項2または3において、前記Yティル
    トステージの窪み部と前記Xティルトステージとの隙間
    部に前記Xティルトステージの駆動機構を設けると共
    に、前記駆動機構を取り囲むようにカバーを設けた試料
    ステージ。
JP194494A 1994-01-13 1994-01-13 試料ステージ Pending JPH07209453A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010038919A (ja) * 2008-08-06 2010-02-18 Hilti Ag レーザー装置
KR101410452B1 (ko) * 2012-05-31 2014-06-25 주식회사 메디트 3차원 스캐닝 장치
JP2018025456A (ja) * 2016-08-10 2018-02-15 日置電機株式会社 載置台および測定装置

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