JPS5935503B2 - 走査電子顕微鏡等における試料移動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は特に走査電子顕微鏡に使用して有効な試料移動
装置に関する。

近時、電子ビーム露光装置等により試料上に露光された
パターンの状態を検査する手段として走査電子顕微鏡が
使用されている。

この場合パターンが露光される試料は非常に大きい（例
えば３〜４インチφ）ため、走査電子顕微鏡の試料移動
装置においては観察範囲の広いものが要求される。

この要求を満足させるために、保持体の上に移動可能に
取り付けられた試料ステージの移動範囲を大きくするこ
とが考えられる。

ところが、例えば試料の半径がＵであるとすると、略こ
の全域を観察するためには試料を少なくとも距離Ｕだげ
移動できなければならないが、そのためには試料室側壁
から少なくとも２Ｕだげ離れた保持体上の位置を中心と
して試料ステージを移動させるためのレールを設けなけ
ればならず、前述したような大型試料に対しては試料室
が大型にならざるを得ない。

そこで従来においては、試料室を大型化することなく試
料の観察範囲をできるだけ広くするために、水平移動機
構内に回転機構を組込むことが行なわれている。

この場合回転機構の回転中心は試料の中心に一致させる
のが普通であり、そのため試料を回転することによる試
料の観察範囲は第１図ａ中二点鎖線ａで示すように水平
移動による四角形の移動範囲すの外接円となり、その結
果水平移動による観察範囲すに比べて斜線で示す領域が
増大するにとどまり、さほどの観察範囲の拡大を期待す
ることができない。

尚、同図中１は試料、０は試料１０回転中心（又は試料
中心）である。

ところで観察範囲の大巾な増大をはかるために、回転機
構の回転中心を第１図す中αで示すように試料中心Ｏか
ら距離δずら（偏心）して装填することが考えられる。

この場合における最大の観察範囲は同図中三点鎖線Ｃで
示すように回転中心αと水平移動による観察範囲の端ａ
′とを結ぶ距離Ｒを半径と−←た円となる。

しかし乍ら斯様な装置においては試料１に回転を与えた
際試料全体が偏心した状態で回転するため、試料１０角
１′が同図中四点鎖線ｄで示すように非常に大きな円軌
跡を描くため、それだけ広いスペースを必要とし、試料
室が大型化する欠点を有している。

本発明は斯様な欠点を解決することを目的とするもので
、以下図面に基づき詳説する。

第２図は本発明の一実施例を示す平面断面図、第３図は
第２図のＡ−Ａ断面図であり、２は試料室側壁である。

３は該側壁２に移動可能に貫通して取付けられた保持体
で、該保持体はその軸心が電子線光軸２と直交するよう
に配置されている。

該保持体の一端（真空側）には板状の突出部３ａが設け
てあり、又他端（大気中）には雄ネジ部４が形成しであ
る。

５ａ、５ｂは前記突出部３ａ上に積重ねて配置された試
料ステージで、一方の試料ステージ５ａはアリ６ａを介
して前記突出部３ａ表面に形成されたアリ溝６ｂ内に移
動可能に嵌合されており、又他方の試料ステージ５ｂは
アリアａを介して試料ステージ５ａ表面に形成されたア
リ溝７ｂ内に移動可能に嵌合されている。

前記一方のアリ溝６ｂはＹ軸と平行に形成してあり、又
他方のアリ溝７ｂはアリ溝６ｂと直交する方向、つまり
Ｙ軸と平行に形成されている。

前記試料ステージ５ｂ表面の略中央部分には穴８が形成
してあり、該穴内には回転台９に設けた軸１０が回転可
能に挿入されている。

該回転台９には試料１１を保持した試料ホルダー１２が
着脱可能に装填されており、又該回転台９の回転中心（
軸１０の中心）０は試料１１の中心と一致している。

更に該回転台９の外周にはウオーム歯車１３が形成して
あり、該ウオーム歯車にはウオーム１４が噛合っている
。

該ウオームは軸受１５ａ、１５ｂを介して試料ステージ
５ｂに回転可能に保持された軸１６に固定されている。

該軸１６は２つの自在継手１７ａ及び１７ｂを介して前
記保持体３に回転可能に保持された回転軸１８に連結さ
れており、該回転軸１８の他端は大気中に取出されて嫡
子１９が設けである。

尚前記自在継手１７ａと１７ｂとの間の軸は図示はしな
いが２重構造に構成され、回転軸１８の回転がそのまま
軸１６に伝達されると共に回転軸１８と軸１６との相対
的な移動を吸収できるように構成されている。

２０は前記保持体３に螺合されたネジ棒で、該ネジ棒は
その軸心がＹ軸と平行になるように配置されており、そ
の一端は前記試料ステージ５ｂの側壁に当接され、又他
端は大気中に取出されて嫡子２１が設けである。

尚該ネジ棒２０と試料ステージ５ｂとの係合を常に維持
するために、保持体３と試料ステージ５ｂとの間に引張
バネ３１が張架しである。

２２は前記試料ステージ５ｂ上に形成されたラックで、
該ラックはその長手方向がＹ軸と平行になるように配設
されており、又該ラックにはピニオン２３が噛合ってい
る。

該ピニオン２３は軸受２４を介して試料ステージ５ａに
回転可能に保持された軸２５に固定されている。

該軸２５は２つの自在継手２６ａ及び２５ｂを介して前
記保持体３に回転可能に保持された回転軸２７に連結さ
れており、該回転軸２７は大気中に取出されて嫡子２８
が設けである。

尚、前記自在継手２６ａと２６ｂとの；間の軸は前述し
た自在継手１７ａ、１７ｂと同様に２重軸に構成されて
いる。

２９は前記保持体３に形成した雄ネジ部４に螺合された
回転体で、該回転体の側面は圧力差によって前記試料室
側壁２に当接している。

３０ａ及び３０ｂは前記保持体３０回転を阻止するため
のキー及びキー溝である。

而して今、嫡子２１を操作してネジ棒２０を回転すると
該ネジ棒が第２図中左右に移動するため、試料ステージ
５ａが同方向つまりＸ軸方向に移動する。

このとき試料ステージ５ａ上には試料ステージ５ｂ、回
転台９及び試料ホルダー１２を介して試料１１が載置さ
れているため、試料１１はＸ軸方向に移動する。

次に嫡子２８を操作して回転軸２１を回転させるとピニ
オン２３が回転スルタめ、ラック２２を介して試料ステ
ージ５ｂが試料ステージ５ａに対して第２図中上下方向
に移動、つまり試料１１がＹ軸方向に移動する。

従って嫡子２１及び２８を任意に操作することにより試
料１１は任意方向に移動する。

一方嫡子１９を操作して回転軸１８を回転させると軸１
６及びウオーム１４を介してウオーム歯車１３が回転す
るため、試料１１が試料中心（軸１０）０を軸心にして
回転する。

更に回転体２９を回転させると保持体３がＸ軸方向に移
動するため、回転中心（試料中心）０をＸ方向に試料ス
テージ５ａ、５ｂによる移動とは別個に移動させること
ができる。

以上の様な構成となせば、試料の回転軸と試料の中心と
一致させた状態で移動させることができるので、第１図
すで述べた欠点を解決することができる。

以下その理由を第４図に基づき詳説する。即ち観察範囲
の拡大をはかるために第１図すで述べたように回転中心
Ｏを距離δずらず、つまり回転体２９を操作して回転中
心を０からαの位置まで移動させた場合、試料１全体が
点線ｅで示すように移動するため、試料中心と回転中心
とはずれることがない。

従ってこの状態忙おいて嫡子１９を操作して試料を回転
させた場合、試料の角１′は円ｆで示すように偏心して
回転することなく試料中心を軸心として回転するため、
回転中心と試料中心とを偏心させた装置に比べて略同図
中斜線で示す部分だけスペースを狭（することができる
。

又、単に試料ステージの移動距離を大きくする場合に比
較すると、試料ステージが例えば１／２・Ｕだげしか移
動できなく、従って試料側壁から３／２・Ｕだげ離れた
保持体上の位置を中心として試料ステージを移動させる
ためのレールが設けられている場合にも、保持体を１／
２・Ｕだげ側壁から外側（大気側）に向けて移動できる
ようにしてお（ことにより、半径Ｕの試料の全域を観察
することができる。

従って、大型の試料を観察するための試料室を比較的小
型にすることができる。

尚前述の説明は本発明の例示であり、実施にあたっては
幾多の変形が考えられる。

例えば前述の説明では試料ステージを保持した保持体は
Ｘ軸方向に移動させるように構成したが、Ｙ軸或いはＹ
軸及びＹ軸の両方向に移動するように構成してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ及びｂは従来例を説明するための図、第２図は
本発明の一実施例を示す平面断面図、第３図は第２図の
Ａ−Ａ断面図、第４図は本発明の詳細な説明するための
図である。 ； 第２図及び第３図において、２は試料室側壁、３
は保持体、４は雄ネジ部、５ａ及び５ｂは試料ステージ
、８は穴、９は回転台、１１は試料、１２は試料ホルダ
ー、１３はウオーム歯車、１４はウオーム、１５ａ、１
５ｂ及び２４は軸受、１６及び２５は軸、ｌｒａ、１７
ｂ、２６ａ及び２６ｂは自在継手、１８及び２７は回転
軸、１９゜２１及び２８は嫡子、２２はラック、２３は
ピニオン、２９は回転体、３１はスプリングである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 試料室側壁に光軸と垂直になるように挿入されて取
   り付けられた保持体と、該保持体の長手方向に一致した
   Ｘ方向及び該Ｘ方向及び光軸に垂直なＹ方向に移動可能
   なように該保持体に取り付けられた試料ステージと、該
   試料ステージに対してその回転中心を固定して取り付け
   られた回転台とを具備した装置におい又、該保持体のＸ
   方向の移動をガイドすると共に該保持体のＸ方向を軸と
   する回転を阻止するための手段と、該保持体の大気側に
   取り出された部分に設けられた回転体とを具備し、該回
   転体の回転量に応じ又該保持体が該Ｘ方向に移動するよ
   うに構成されていることを特徴とする走査電子顕微鏡等
   における試料移動装置。