WO2022137427A1 - 荷電粒子顕微鏡およびステージ - Google Patents

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輝 石澤
健一 西中
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Definitions

  • the side entry method has become the standard.
  • the holder rod on which the sample holder is mounted is inserted between the upper and lower pole pieces from the direction perpendicular to the optical axis.
  • the sample holder and the mesh on which the sample is mounted can be directly placed between the gaps between the upper and lower pole pieces. Therefore, the sample can be introduced on the electron beam passage without affecting the bore diameter of the pole piece, which is related to the resolution performance.
  • the sample holder and the holder rod since there are few obstacles around the sample holder and the mesh, it is relatively easy to acquire signals such as secondary electrons, backscattered electrons, and characteristic X-rays emitted from the sample. Further, since the sample holder and the holder rod are connected and the holder rod is exposed to the outside of the lens barrel, it is easy to introduce and derive a signal through the holder rod. Furthermore, it is relatively easy to support applications related to heating, cooling, voltage application, tension or compression, and the like.
  • the holder rod connected to the sample holder since the holder rod connected to the sample holder is inserted into the lens barrel of the charged particle microscope, the holder rod has a portion on the vacuum side and a portion on the atmospheric pressure side. Therefore, the portion on the atmospheric pressure side is easily affected by atmospheric pressure fluctuations and sound waves, and the holder rod is pushed and pulled by these influences. Then, unintended movement of the sample occurs, and the position of the visual field shifts.
  • the holder rod connected to the sample holder has a rod-like structure that is long with respect to the insertion direction of the holder rod. Therefore, when the temperature of the sample holder and the holder rod changes, thermal expansion or thermal contraction occurs along with the linear expansion coefficient of those materials, which causes unintended movement of the sample and misalignment of the visual field. It will occur.
  • Patent Document 1 describes a cylindrical stage arranged in a lens barrel as a structure that has both high stability, which is a feature of the top entry method, and ease of support for various applications, which is a feature of the side entry method. Above, a technique for arranging the tip of a side-entry sample holder is disclosed.
  • the first issue is that in the top entry method, the resolution is reduced due to the enlargement of the bore diameter, it is difficult to deal with various applications, it is difficult to deal with the image observation of secondary electrons and backscattered electrons, and X-rays are used. It is difficult to deal with the elemental analysis.
  • the fourth problem is the lack of resolution for highly accurate movement of the visual field when a motor is used instead of the piezo element in the method of Patent Document 1.
  • the electron gun 3 includes an electron source 4, a suppression electrode 5, an extraction electrode 6, and an anode 7 that are emission sources of the electron beam EB1.
  • the electro-optical system 8 includes a focusing lens 9, a deflection lens 10, an upper pole piece (upper objective lens) 11a, and a lower pole piece (lower objective lens) 11b.
  • the stage 20 is provided below the electron gun 3, is provided between the upper pole piece 11a and the lower pole piece 11b, and is fixed to the lens barrel 2.
  • the imaging system 13 is configured by a projection lens or the like for forming an image of transmitted electron EB3.
  • the X coarse motion support 24a and the Y coarse motion support 25a are between the lens barrel 2 and the coarse motion stage member 21a, and the X coarse motion support member 21a is X coarse with respect to the center of the ring of the coarse motion stage member 21a. It is provided at a position symmetrical with the dynamic actuator 22a and the Y coarse actuator 23a.
  • the X coarse motion support 24a and the X coarse motion actuator 22a are provided on the same line passing through the optical axis OA
  • the Y coarse motion support 25a and the Y coarse motion actuator 23a are the same passing through the optical axis OA. It is provided on the line.
  • the step of having the comprehensive control unit C0 hold the information of the above address is performed.
  • a step of determining the magnitude of the moving distance of the visual field and the first movable range of the fine movement actuator is performed based on the information of the above address.
  • a step of calculating the stage coordinates of each of the plurality of sample SAMs is performed with reference to the position of the collated mark 33. Further, these stage coordinates are recorded in the storage unit C7 of the comprehensive control unit C0.

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Abstract

荷電粒子顕微鏡は、鏡筒の内部に設けられた電子銃およびステージ２０などを備える。ステージ２０は、試料ＳＡＭを保持した試料ホルダ３０を設置可能である。また、ステージ２０は、円環状の粗動ステージ部材２１ａおよび微動ステージ部材２１ｂを有する。粗動ステージ部材２１ａには、Ｘ粗動アクチュエータ２２ａおよびＹ粗動アクチュエータ２３ａが接続されている。微動ステージ部材２１ｂには、Ｘ微動アクチュエータ２２ｂおよびＹ微動アクチュエータ２３ｂが接続されている。ここで、Ｘ粗動アクチュエータ２２ａおよびＹ粗動アクチュエータ２３ａによって粗動ステージ部材２１ａが移動できる第１移動可能範囲は、Ｘ微動アクチュエータ２２ｂおよびＹ微動アクチュエータ２３ｂによって微動ステージ部材２１ｂが移動できる第２移動可能範囲よりも広い。これにより、荷電粒子顕微鏡の性能を向上させることができる。

Description

荷電粒子顕微鏡およびステージ
　本発明は、荷電粒子顕微鏡およびステージに関し、特に、試料ホルダを設置可能なステージ、および、そのステージを備えた荷電粒子顕微鏡に関する。
　近年、半導体デバイスの微細化が進んでいる。特に、立体構造を有する半導体デバイスでは、積層技術と組み合わせることで、高集積化および大容量化が飛躍的に進んでいる。このような半導体デバイスの解析を行うための荷電粒子顕微鏡として、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ：Transmission Electron Microscope）および走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ：Scanning Transmission Electron Microscope）などが用いられている。これらの装置で解析を行う場合、解析対象となる試料を上下ポールピース（対物レンズ）内に載置する必要がある。
　試料をポールピース内に載置する方法の１つとして、例えばトップエントリー方式がある。トップエントリー方式では、試料を保持する試料ホルダは、ポールピースの上方（光軸と同一方向）から挿入される。それ故、比較的高い剛性で、ステージに試料ホルダを固定することができる。
　また、試料ホルダ用の駆動機構が真空下に設置されるので、試料ホルダが、熱、気圧変動および音波の影響を受け難い。また、試料ホルダの形状も光軸に対して対称形となる。それ故、試料ホルダが熱の影響を受けたとしても、試料ホルダは光軸に対し同心円状に伸縮するので、試料ホルダが、温度ドリフトによる像障害を受け難い。
　しかしながら、トップエントリー方式では、試料ホルダおよび試料ホルダ用の駆動機構が電子線の通路に載置されている必要があるという都合上、上側ポールピースのボア径（上側ポールピースの開口部）を大きくする必要があり、分解能性能に関わるポールピース形状が制限される。従って、トップエントリー方式は、高分解能の観察には向いていないという問題を有する。
　また、トップエントリー方式は、上側ポールピース内に試料ホルダを内蔵する構造となるので、試料から放出される二次電子、反射電子または特性Ｘ線などの信号が遮蔽され、信号取得が困難となる。また、荷電粒子顕微鏡の内部で行われる加熱、冷却、電圧印加、引張または圧縮などのアプリケーションへの対応も、困難である。
　そこで、近年では、サイドエントリー方式が標準となっている。サイドエントリー方式では、試料ホルダが搭載されたホルダ棒は、光軸に対して垂直方向から上下ポールピース間に挿入される。
　サイドエントリー方式を用いることで、上下ポールピースのギャップ間に、試料ホルダおよび試料が搭載されたメッシュを直接配置することができる。それ故、分解能性能に関わるポールピースのボア径に影響を与えることなく、試料を電子線の通路上に導入することができる。
　また、サイドエントリー方式では、試料ホルダおよびメッシュの周囲に障害物が少ないので、試料から放出される二次電子、反射電子または特性Ｘ線などの信号を取得することが比較的容易である。また、試料ホルダおよびホルダ棒は接続され、ホルダ棒は鏡筒外に露出しているので、ホルダ棒を通して信号の導入および導出が行い易い。更に、加熱、冷却、電圧印加、引張または圧縮などに関するアプリケーションへの対応も、比較的容易である。
　しかしながら、サイドエントリー方式にも以下のような問題点がある。
　例えば、試料ホルダに接続されたホルダ棒は、荷電粒子顕微鏡の鏡筒に挿入されるので、ホルダ棒には、真空側の部分および大気圧側の部分が存在する。従って、大気圧側の部分は気圧変動および音波の影響を受け易いので、それらの影響によって、ホルダ棒が押し引きされる。そうすると、意図しない試料の移動が発生し、視野の位置ずれが生じてしまう。
　また、試料ホルダに接続されたホルダ棒は、ホルダ棒の挿入方向に対して長い棒状の構造となっている。それ故、試料ホルダおよびホルダ棒の温度が変化した際に、それらの素材の線膨張係数に伴って熱膨張または熱収縮が発生するので、意図しない試料の移動が発生し、視野の位置ずれが生じてしまう。
　また、標準的なサイドエントリー方式で用いられる試料ホルダおよびホルダ棒は、鏡筒に棒を挿入する機構であるので、梁の構造をしており、振動に対しても弱く、像障害を生じ易い。
　特許文献１には、トップエントリー方式の特徴である高安定性と、サイドエントリー方式の特徴である各種アプリケーションへの対応の容易さとを兼ね揃える構造として、鏡筒内に配置された円筒状のステージ上に、サイドエントリー方式の試料ホルダの先端を配置する技術が開示されている。
　特許文献１では、電子顕微鏡の鏡筒内に円筒状のステージが配置され、それぞれピエゾ素子によって構成されるＸ軸押圧部材およびＹ軸押圧部材を用いて、鏡筒の内壁にステージが固定されている。Ｘ軸押圧部材およびＹ軸押圧部材を伸縮させることで、ステージが移動するので、荷電粒子顕微鏡の視野の位置が移動可能となる。
　また、特許文献１では、鏡筒内に設置された円筒状ステージ上に、保持部材移動装置などを用いて試料ホルダが設置され、その後、試料ホルダから保持部材移動装置が切り離されている。このため、試料ホルダと、大気圧側の構造物との接続が物理的に遮断されるので、試料ホルダは、大気圧側の気圧変動および音波などの影響を受け難くなる。
特開２００４－８７１４１号公報
　特許文献１では、それぞれピエゾ素子によって構成されるＸ軸押圧部材およびＹ軸押圧部材が、電子顕微鏡の視野の位置を移動する手段となっていることで、ピエゾ素子の特性上、０．１ｎｍ程度の高精度の視野の位置決めが可能となる。しかし、視野の最大移動範囲は、１～１００μｍに制限される。試料を載置するためのメッシュは、概ね直径３ｍｍ程度で構成されるが、視野の最大移動範囲が制限されているので、メッシュ全体を見渡すための視野の移動が困難である。
　そこで、ピエゾ素子の代わりにモータを用いたアクチュエータによって、鏡筒内の円筒状のステージを移動させることが考えられる。その場合、視野の最大移動範囲を１～５ｍｍ程度とすることが可能となるが、視野の位置決めの分解能が１～１０ｎｍ程度となってしまうので、高精度な視野の移動が困難となる。
　モータを用いたアクチュエータを用いて視野の移動を行う場合、電子線を電磁的に曲げ、電子線の照射位置を変更することで視野の移動を行う手段を用いれば、数ｎｍオーダーの微小な視野の移動が可能となる。なお、そのような手段には、イメージシフト機能が用いられる。一方で、この手段は、原理的に電子線の光軸を移動させる手段であるので、像分解能などの像質または電子線の照射量に影響が出る。それ故、この手段は、好ましい手段であるとは言えない。
　ここまでの説明を纏めると以下のようになる。
　第１の課題として、トップエントリー方式において、ボア径の肥大化による分解能低下と、各種アプリケーションへの対応の困難さと、二次電子および反射電子の像観察への対応の困難さと、Ｘ線を用いた元素解析への対応の困難さとが挙げられる。
　第２の課題として、サイドエントリー方式において、熱膨張または熱収縮による視野位置のドリフトと、大気圧変動時の像振動および視野位置のドリフトとが挙げられる。
　第３の課題として、特許文献１のように、ステージ押圧部材（Ｘ軸押圧部材およびＹ軸押圧部材）にピエゾ素子を使用した場合における視野の最大移動範囲の狭さが挙げられる。
　第４の課題として、特許文献１の方式でピエゾ素子の代わりにモータを用いた場合における高精度な視野の移動ための分解能の不足が挙げられる。
　第５の課題として、イメージシフト機能を用いることなく、電子線の光軸の移動に起因する像質の劣化および電子線の照射量などの条件の変動を抑制することが挙げられる。
　本願の主な目的は、上記の各課題を解決することで、荷電粒子顕微鏡の性能を向上させること、および、それを実現させるためのステージを提供することにある。その他の課題および新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになる。
　本願において開示される実施の形態のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
　一実施の形態における荷電粒子顕微鏡は、鏡筒と、前記鏡筒の内部に設けられ、且つ、電子線を照射可能な電子銃と、前記鏡筒の内部において前記電子銃の下方に設けられ、前記鏡筒に固定され、且つ、試料を保持した試料ホルダを設置可能なステージと、を備える。ここで、前記ステージは、その平面形状が円環状である第１ステージ部材と、前記第１ステージ部材と同心円状に配置された第２ステージ部材と、前記第１ステージ部材に接続された第１アクチュエータと、前記第２ステージ部材に接続された第２アクチュエータと、を有する。また、前記第１アクチュエータによって前記第１ステージ部材が移動できる第１移動可能範囲は、前記第２アクチュエータによって前記第２ステージ部材が移動できる第２移動可能範囲よりも広い。
　一実施の形態における荷電粒子顕微鏡用のステージは、その平面形状が円環状である第１ステージ部材と、前記第１ステージ部材と同心円状に配置された第２ステージ部材と、前記第１ステージ部材に接続された第１アクチュエータと、前記第２ステージ部材に接続された第２アクチュエータと、を有する。ここで、前記第１アクチュエータによって前記第１ステージ部材が移動できる第１移動可能範囲は、前記第２アクチュエータによって前記第２ステージ部材が移動できる第２移動可能範囲よりも広い。
　一実施の形態によれば、荷電粒子顕微鏡の性能を向上させることができ、それを実現させるためのステージを提供することができる。
実施の形態１における荷電粒子顕微鏡の一例を示す模式図である。 実施の形態１におけるステージを示す平面図である。 実施の形態１におけるステージを示す断面図である。 実施の形態１における視野移動手段を説明するためのフローチャートである。 実施の形態１における第１視野移動手段を説明するための模式図である。 実施の形態１における第２視野移動手段を説明するための模式図である。 実施の形態１における第２視野移動手段を説明するための模式図である。
　以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
　また、本願において説明されるＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、互いに交差し、互いに直交している。本願では、Ｚ方向をある構造体の上下方向、高さ方向または厚さ方向として説明する。また、本願で用いられる「平面図」または「平面視」などの表現は、Ｘ方向およびＹ方向によって構成される面を、Ｚ方向から見ることを意味する。
　（実施の形態１）
　＜荷電粒子顕微鏡１の構造＞
　以下に図１を用いて、実施の形態１における荷電粒子顕微鏡１について説明する。実施の形態１では、荷電粒子顕微鏡１の一例として、サイドエントリー方式の透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）が示されている。
　荷電粒子顕微鏡１は鏡筒２を備え、鏡筒２の内部には、主に、電子線（荷電粒子線）ＥＢ１を照射可能な電子銃３、電子光学系８、検出器１２、結像系１３、蛍光板１４、カメラ１５およびステージ２０が備えられている。なお、鏡筒２の内部は、図示されていない真空排気手段を用いることで、真空に維持できる。
　電子銃３は、電子線ＥＢ１の放出源となる電子源４、抑制電極５、引出電極６および陽極７を含む。電子光学系８は、集束レンズ９、偏向レンズ１０、上部ポールピース（上部対物レンズ）１１ａおよび下部ポールピース（下部対物レンズ）１１ｂを含む。ステージ２０は、電子銃３の下方に設けられ、上部ポールピース１１ａと下部ポールピース１１ｂとの間に設けられ、鏡筒２に固定されている。結像系１３は、透過電子ＥＢ３を結像させるための投射レンズなどによって構成される。
　試料ＳＡＭの解析および観察を行う際には、試料ＳＡＭを保持する試料ホルダ３０が、鏡筒２に備えられたフランジ４１の開閉動作を介して、荷電粒子顕微鏡１の外部から内部へ試料搬送装置４０によって搬送される。搬送された試料ホルダ３０は、ステージ２０に設置され、その後、試料搬送装置４０および試料ホルダ３０は、機構的に切り離される。
　電子源４から放出された電子線ＥＢ１は、抑制電極５、引出電極６および陽極７によって引出、収束および加速を受け、光軸ＯＡの方向に沿って照射される。電子銃３から照射された電子線ＥＢ１は、集束レンズ９、偏向レンズ１０、上部ポールピース１１ａおよび下部ポールピース１１ｂによって拡大、縮小および偏向などを受け、照射領域を制限され、試料ホルダ３０に搭載された試料ＳＡＭに照射される。
　電子線ＥＢ１が照射された試料ＳＡＭからは信号電子ＥＢ２が発生する。発生した信号電子ＥＢ２は、検出器１２によって検出される。なお、信号電子ＥＢ２は、例えば二次電子または反射電子である。
　試料ＳＡＭに照射された電子線ＥＢ１の一部は、透過電子ＥＢ３として試料ＳＡＭを透過する。透過電子ＥＢ３は、結像系１３によって縮小および拡大を受け、蛍光板１４に照射される。透過電子ＥＢ３が照射された蛍光板１４からは蛍光ＦＬが発生する。発生した蛍光ＦＬは、カメラ１５によって検出される。
　なお、ここでは図示していないが、荷電粒子顕微鏡１には、他の電子線検出器、光学検出器、Ｘ線検出器または収差補正機と、これらに係る絞り機構などとが追加されている場合もある。
　また、荷電粒子顕微鏡１は、総合制御部Ｃ０を備える。総合制御部Ｃ０は、主制御部Ｃ１、ステージ制御部Ｃ２、信号処理部Ｃ３およびコンピュータ制御部Ｃ４を含み、コンピュータ制御部Ｃ４は、ＣＰＵ部Ｃ５、画像処理部Ｃ６、記憶部Ｃ７および表示部Ｃ８を含む。総合制御部Ｃ０は、これらの制御部Ｃ１～Ｃ４を統括する。それ故、本願では、各制御部Ｃ１～Ｃ４によって行われる制御を、総合制御部Ｃ０が行うと説明する場合もある。また、各制御部Ｃ１～Ｃ４を含む総合制御部Ｃ０を一つの制御ユニットと見做し、総合制御部Ｃ０を単に「制御部」と称する場合もある。
　コンピュータ制御部Ｃ４は、コンピュータ制御部Ｃ４に接続されたマウスまたはキーボードなどの入力装置を用いてユーザによって入力され様々な指示を受け付ける。ＣＰＵ部Ｃ５、画像処理部Ｃ６および記憶部Ｃ７は互いに電気的に接続され、ＣＰＵ部Ｃ５に接続された表示部Ｃ８において、ユーザは、コンピュータ制御部Ｃ４で行われる各作業を確認できる。記憶部Ｃ７は、画像データおよびステージ情報などの様々な情報を格納できる。なお、ユーザによって入力された指示の他に、コンピュータ制御部Ｃ４が、画像情報または選択されたレシピなどから判断し、自動的に各制御部へ指示を出す場合もある。
　主制御部Ｃ１は、ＣＰＵ部Ｃ５に電気的に接続されている。また、主制御部Ｃ１は、電子源４、抑制電極５、引出電極６、集束レンズ９、偏向レンズ１０、上部ポールピース１１ａ、下部ポールピース１１ｂおよび結像系１３に電気的に接続され、コンピュータ制御部Ｃ４からの指示に基づいて、これらの動作を制御する。
　ステージ制御部Ｃ２は、画像処理部Ｃ６に電気的に接続されている。また、ステージ制御部Ｃ２は、ステージ２０に電気的に接続され、コンピュータ制御部Ｃ４からの指示に基づいて、ステージ２０の動作を制御する。
　信号処理部Ｃ３は、画像処理部Ｃ６、検出器１２およびカメラ１５に電気的に接続されている。信号処理部Ｃ３は、検出器１２によって検出された信号電子ＥＢ２、および、カメラ１５によって検出された蛍光ＦＬを電子情報として処理できる。信号処理部Ｃ３から伝達された電子情報は、画像処理部Ｃ６において画像データに変換される。取得された画像データは、ＣＰＵ部Ｃ５を介して表示部Ｃ８で確認でき、記憶部Ｃ７に記録される。
　＜ステージ２０の構造＞
　以下に図２および図３を用いて、ステージ２０の詳細な構造および動作について説明する。図２は、ステージ２０の平面図であり、図３は、ステージ２０の断面図である。なお、図３では、構成の分かり易さを優先するために、各アクチュエータおよび各支持体と、試料ホルダ３０および試料搬送装置４０とが、同一の断面に示されている。
　実施の形態１におけるステージ２０は、粗動ステージ部材２１ａ、Ｘ粗動アクチュエータ２２ａ、Ｙ粗動アクチュエータ２３ａ、Ｘ粗動支持体２４ａ、Ｙ粗動支持体２５ａ、Ｘ位置検出素子２６、Ｙ位置検出素子２７、微動ステージ部材２１ｂ、Ｘ微動アクチュエータ２２ｂ、Ｙ微動アクチュエータ２３ｂ、Ｘ微動支持体２４ｂおよびＹ微動支持体２５ｂを備える。
　粗動ステージ部材２１ａおよび微動ステージ部材２１ｂの平面形状は、それぞれ円環状であり、粗動ステージ部材２１ａおよび微動ステージ部材２１ｂは、同心円状に配置されている。言い換えれば、粗動ステージ部材２１ａの円環の中心および微動ステージ部材２１ｂの円環の中心は、それぞれ光軸ＯＡとほぼ一致している。
　なお、本願で説明される「円環」は、数学的な円環とほぼ同じであればよく、数学的な円環と完全に同じである必要は無い。例えば、外径または内径の一部に切り欠きを有する円環も、本願の「円環」に含まれる。
　粗動ステージ部材２１ａには、Ｘ粗動アクチュエータ２２ａ、Ｙ粗動アクチュエータ２３ａ、Ｘ粗動支持体２４ａおよびＹ粗動支持体２５ａが接続されている。Ｘ粗動アクチュエータ２２ａおよびＹ粗動アクチュエータ２３ａは、それぞれ粗動ステージ部材２１ａの異なる位置に接続され、Ｘ粗動支持体２４ａおよびＹ粗動支持体２５ａは、それぞれ粗動ステージ部材２１ａの異なる位置に接続されている。
　Ｘ粗動アクチュエータ２２ａおよびＹ粗動アクチュエータ２３ａの各々の動作は、それぞれステージ制御部Ｃ２によって制御される。Ｘ粗動アクチュエータ２２ａおよびＹ粗動アクチュエータ２３ａが伸縮することで、粗動ステージ部材２１ａに力を作用させ、粗動ステージ部材２１ａを移動させることができる。
　粗動ステージ部材２１ａに作用する力の方向は、Ｘ粗動アクチュエータ２２ａおよびＹ粗動アクチュエータ２３ａから、それぞれ粗動ステージ部材２１ａの円環の中心（光軸ＯＡ）へ向かう方向と平行である。なお、Ｘ粗動アクチュエータ２２ａによって粗動ステージ部材２１ａに作用する力の方向と、Ｙ粗動アクチュエータ２３ａによって粗動ステージ部材２１ａに作用する力の方向とが成す角度は、理想的には９０度である。
　粗動ステージ部材２１ａは、平面視において微動ステージ部材２１ｂを囲むように配置され、Ｘ粗動アクチュエータ２２ａおよびＹ粗動アクチュエータ２３ａは、鏡筒２および粗動ステージ部材２１ａに接続されている。
　また、Ｘ粗動支持体２４ａおよびＹ粗動支持体２５ａは、鏡筒２と粗動ステージ部材２１ａとの間であって、且つ、粗動ステージ部材２１ａの円環の中心に対してＸ粗動アクチュエータ２２ａおよびＹ粗動アクチュエータ２３ａと点対称となる位置に設けられている。言い換えれば、Ｘ粗動支持体２４ａおよびＸ粗動アクチュエータ２２ａは、光軸ＯＡを通過する同一線上に設けられ、Ｙ粗動支持体２５ａおよびＹ粗動アクチュエータ２３ａは、光軸ＯＡを通過する同一線上に設けられている。
　Ｘ粗動支持体２４ａおよびＹ粗動支持体２５ａは、それぞれ、Ｘ粗動アクチュエータ２２ａおよびＹ粗動アクチュエータ２３ａによって粗動ステージ部材２１ａに作用する力に応じて伸縮する。
　微動ステージ部材２１ｂには、Ｘ微動アクチュエータ２２ｂ、Ｙ微動アクチュエータ２３ｂ、Ｘ微動支持体２４ｂおよびＹ微動支持体２５ｂが接続されている。Ｘ微動アクチュエータ２２ｂおよびＹ微動アクチュエータ２３ｂは、それぞれ微動ステージ部材２１ｂの異なる位置に接続され、Ｘ微動支持体２４ｂおよびＹ微動支持体２５ｂは、それぞれ微動ステージ部材２１ｂの異なる位置に接続されている。
　Ｘ微動アクチュエータ２２ｂおよびＹ微動アクチュエータ２３ｂの各々の動作は、それぞれステージ制御部Ｃ２によって制御される。Ｘ微動アクチュエータ２２ｂおよびＹ微動アクチュエータ２３ｂが伸縮することで、微動ステージ部材２１ｂに力を作用させ、微動ステージ部材２１ｂを移動させることができる。
　微動ステージ部材２１ｂに作用する力の方向は、Ｘ微動アクチュエータ２２ｂおよびＹ微動アクチュエータ２３ｂから、それぞれ微動ステージ部材２１ｂの円環の中心（光軸ＯＡ）へ向かう方向と平行である。なお、Ｘ微動アクチュエータ２２ｂによって微動ステージ部材２１ｂに作用する力の方向と、Ｙ微動アクチュエータ２３ｂによって微動ステージ部材２１ｂに作用する力の方向とが成す角度は、理想的には９０度である。
　Ｘ微動アクチュエータ２２ｂおよびＹ微動アクチュエータ２３ｂは、微動ステージ部材２１ｂおよび粗動ステージ部材２１ａに接続されている。微動ステージ部材２１ｂには、Ｘ微動アクチュエータ２２ｂに隣接する位置にＸ位置検出素子２６が設けられ、Ｙ微動アクチュエータ２３ｂに隣接する位置にＹ位置検出素子２７が設けられている。
　また、Ｘ微動支持体２４ｂおよびＹ微動支持体２５ｂは、微動ステージ部材２１ｂと粗動ステージ部材２１ａとの間であって、且つ、微動ステージ部材２１ｂの円環の中心に対してＸ微動アクチュエータ２２ｂおよびＹ微動アクチュエータ２３ｂと点対称となる位置に設けられている。言い換えれば、Ｘ微動支持体２４ｂおよびＸ微動アクチュエータ２２ｂは、光軸ＯＡを通過する同一線上に設けられ、Ｙ微動支持体２５ｂおよびＹ微動アクチュエータ２３ｂは、光軸ＯＡを通過する同一線上に設けられている。
　Ｘ微動支持体２４ｂおよびＹ微動支持体２５ｂは、それぞれ、Ｘ微動アクチュエータ２２ｂおよびＹ微動アクチュエータ２３ｂによって微動ステージ部材２１ｂに作用する力に応じて伸縮する。
　試料ＳＡＭの解析が行われる場合、試料ＳＡＭを保持した試料ホルダ３０は、試料ＳＡＭが光軸ＯＡに位置するように、微動ステージ部材２１ｂに設置される。そして、電子線ＥＢ１が、電子銃３から試料ＳＡＭに照射され、試料ＳＡＭのうち電子線ＥＢ１が照射された領域が、視野として観察される。
　なお、粗動ステージ部材２１ａおよび微動ステージ部材２１ｂが円環状を成していることで、試料ＳＡＭに照射される電子線ＥＢ１、試料ＳＡＭから発生する二次電子ＥＢ２、および、試料ＳＡＭを透過する透過電子ＥＢ３が、ステージ２０に阻害されない。
　ここで、Ｘ粗動アクチュエータ２２ａおよびＹ粗動アクチュエータ２３ａによって粗動ステージ部材２１ａが移動すると、それに伴って微動ステージ部材２１ｂも移動する。そして、Ｘ微動アクチュエータ２２ｂおよびＹ微動アクチュエータ２３ｂによって微動ステージ部材２１ｂが移動する。このため、粗動ステージ部材２１ａまたは微動ステージ部材２１ｂを移動させることで、試料ＳＡＭの視野の位置の移動を行うことができる。
　また、Ｘ位置検出素子２６およびＹ位置検出素子２７は、微動ステージ部材２１ｂの位置を検出するために設けられ、微動ステージ２１ｂの原点に対する相対的な位置を検出できる。Ｘ位置検出素子２６およびＹ位置検出素子２７の各々の位置から、微動ステージ部材２１ｂの円環の中心（光軸ＯＡ）までの間の距離は予め分かっているので、コンピュータ制御部Ｃ４は、微動ステージ部材２１ｂの移動に伴って、試料ＳＡＭの視野の位置（電子線ＥＢ１の照射位置）がどれだけ移動したかを算出できる。
　なお、Ｘ位置検出素子２６およびＹ位置検出素子２７の各々の位置は、図２に示されるように、平面視においてＸ微動アクチュエータ２２ｂおよびＹ微動アクチュエータ２３ｂに隣接する位置に設けられていてもよいし、図３に示されるように、断面視においてＸ微動アクチュエータ２２ｂおよびＹ微動アクチュエータ２３ｂに隣接する位置に設けられていてもよい。また、粗動ステージ部材２１ａにも、同様な機能を有する位置検出素子が設けられていてもよい。その場合、微動ステージ部材２１ｂの位置と、粗動ステージ部材２１ａの位置とが検出できるので、それらの結果から、試料ＳＡＭの視野の位置（電子線ＥＢ１の照射位置）を直接的に検出できる。
　Ｘ微動アクチュエータ２２ｂおよびＹ微動アクチュエータ２３ｂは、相対的に移動距離の短い視野の移動に用いられ、Ｘ粗動アクチュエータ２２ａおよびＹ粗動アクチュエータ２３ａよりも移動可能範囲が狭い。言い換えれば、Ｘ粗動アクチュエータ２２ａおよびＹ粗動アクチュエータ２３ａによって粗動ステージ部材２１ａが移動できる第１移動可能範囲は、Ｘ微動アクチュエータ２２ｂおよびＹ微動アクチュエータ２３ｂによって微動ステージ部材２１ｂが移動できる第２移動可能範囲よりも広い。
　Ｘ粗動アクチュエータ２２ａおよびＹ粗動アクチュエータ２３ａのみによる視野の移動では、位置分解能が低くなるので、高精度な視野の移動が困難となる。しかし、例えばＸ粗動アクチュエータ２２ａおよびＹ粗動アクチュエータ２３ａによって、ステージ２０を次の視野付近へ大きく移動させ、その後、Ｘ微動アクチュエータ２２ｂおよびＹ微動アクチュエータ２３ｂによって、ステージ２０を次の視野へ高い位置分解能で移動させることができる。
　このようなＸ微動アクチュエータ２２ｂおよびＹ微動アクチュエータ２３ｂは、例えばピエゾ素子によって構成される。Ｘ粗動アクチュエータ２２ａおよびＹ粗動アクチュエータ２３ａは、例えばモータによって構成される。
　なお、これらの代替として、これらが以下のように構成されていてもよい。Ｘ微動アクチュエータ２２ｂおよびＹ微動アクチュエータ２３ｂにもモータが適用される場合、このようなモータにそれぞれのテコ比が違うレバーを使用することで、移動分解能およびストロークが調整された構成でも構わない。また、Ｘ粗動アクチュエータ２２ａおよびＹ粗動アクチュエータ２３ａにもピエゾ素子が適用される場合、Ｘ粗動アクチュエータ２２ａおよびＹ粗動アクチュエータ２３ａには、複数のピエゾ素子を用いてロッドを送るタイプのアクチュエータが用いられ、Ｘ微動アクチュエータ２２ｂおよびＹ微動アクチュエータ２３ｂには、１つのピエゾ素子の伸縮を直接用いる構成が用いられてもよい。
　また、Ｘ粗動支持体２４ａ、Ｙ粗動支持体２５ａ、Ｘ微動支持体２４ｂおよびＹ微動支持体２５ｂは、それぞれに対応するアクチュエータからの応力に応じて伸縮または変形できる構成であればよく、例えば逆作用バネ、板バネ、ソレノイドまたはゴムによって構成される。
　また、Ｘ位置検出素子２６およびＹ位置検出素子２７は、例えば静電容量センサ、リニアスケール、歪ゲージまたはレーザー測距計によって構成される。
　なお、図示はしないが、ステージ２０は、上述のような構成の他に、光軸ＯＡと同一方向への変位が可能であり、且つ、フォーカス合わせまたは試料ＳＡＭとのワークディスタンスの調整を目的としたＺ軸駆動機構、電子線ＥＢ１を試料ＳＡＭに対して角度を持たせて照射させるためのＴ軸駆動機構、および、試料ＳＡＭを回転させるためのＴ軸駆動機構を有している。そして、これらの各駆動機構に、それぞれ微動アクチュエータおよび粗動アクチュエータが備えられていてもよい。
　また、図２に示されるように、実施の形態１では、Ｘ粗動アクチュエータ２２ａおよびＸ微動アクチュエータ２２ｂは、光軸ＯＡを通過する同一線上に設けられ、Ｙ粗動アクチュエータ２３ａおよびＹ微動アクチュエータ２３ｂは、光軸ＯＡを通過する同一線上に設けられている。しかし、これらが同一線上に設けられている必要は無く、例えば、粗動アクチュエータと微動アクチュエータとが４５度または９０度ずれた構成でもよい。その場合、粗動または微動アクチュエータの動作時には、ユーザが操作を行うこと無く、コンピュータ制御部Ｃ４またはステージ制御部Ｃ２が座標変換を自動的に行うので、目的とする試料ＳＡＭの観察位置へ視野が自動的に移動される。なお、試料ＳＡＭの自動視野移動は、直接的な目的ではない。しかし、座標変換を自動で行うことで、各アクチュエータの軸方向が複数あったとしても、ユーザまたはコンピュータ制御部Ｃ４が指定した方向および座標へ、各ステージ部材を移動させることが容易となる。
　また、図２および図３では、粗動ステージ部材２１ａが平面視において微動ステージ部材２１ｂを囲むように配置された場合を例示したが、微動ステージ部材２１ｂが平面視において粗動ステージ部材２１ａを囲むように配置されてもよい。すなわち、粗動ステージ部材２１ａおよび微動ステージ部材２１ｂの位置関係が逆であってもよい。その場合、粗動ステージ部材２１ａおよび微動ステージ部材２１ｂに接続される各アクチュエータ、各支持体および各位置検出器の位置関係も逆となる。
　＜ステージ２０による主な効果＞
　まず、実施の形態１におけるステージ２０は、サイドエントリー方式の荷電粒子顕微鏡１に用いられるので、第１の課題で挙げたような、ボア径の肥大化による分解能低下と、各種アプリケーションへの対応の困難さと、二次電子および反射電子の像観察への対応の困難さと、Ｘ線を用いた元素解析への対応の困難さを解決することができる。
　次に、粗動ステージ部材２１ａおよび微動ステージ部材２１ｂの平面形状は、それぞれ円環状であり、粗動ステージ部材２１ａおよび微動ステージ部材２１ｂは、同心円状に配置されている。このため、熱膨張または熱収縮などのような熱の変化が、光軸ＯＡを中心に均一に発生し易い。従って、第２の課題で挙げたような、視野位置のドリフトを抑制することができる。
　なお、粗動ステージ部材２１ａおよび微動ステージ部材２１ｂの平面形状は、それぞれ円環ではない環状であってもよいが、上述のような熱の変化を均一にするなどの効果を考慮すると、これらのステージ部材の平面形状は、円環状であることが好ましい。
　また、試料ホルダ３０は試料搬送装置４０によって微動ステージ部材２１ｂ上に設置され、試料ホルダ３０の設置後、試料搬送装置４０および試料ホルダ３０は機構的に切り離され、試料搬送装置４０は荷電粒子顕微鏡１の外部へ移送され、鏡筒２の内部に試料ホルダ３０が残される。従って、試料ホルダ３０が外部環境から物理的に隔離されるので、第２の課題で挙げたような、荷電粒子顕微鏡１の外部で大気圧の変動が発生したとしても、像振動および視野位置のドリフトを抑制することができる。
　次に、第３の課題として、アクチュエータ（ステージ押圧部材）にピエゾ素子を使用した場合には、視野の最大移動範囲が狭くなるという問題があり、第４の課題として、ピエゾ素子の代わりにモータを用いた場合には、高精度な視野の移動ための分解能が不足するという問題があった。
　実施の形態１のステージ２０には、Ｘ粗動アクチュエータ２２ａおよびＹ粗動アクチュエータ２３ａ、および、これらの粗動アクチュエータとは異なる移動可能距離を有するＸ微動アクチュエータ２２ｂおよびＹ微動アクチュエータ２３ｂが備えられている。このため、例えば、Ｘ粗動アクチュエータ２２ａおよびＹ粗動アクチュエータ２３ａによって、ステージ２０を次の視野付近へ大きく移動させ、その後、Ｘ微動アクチュエータ２２ｂおよびＹ微動アクチュエータ２３ｂによって、ステージ２０を次の視野へ高い分解能で移動させることができる。従って、上述の第３の課題および第４の課題を解決することができる。また、第５の課題のようなイメージシフト機能を用いる必要も無い。
　以上のように、実施の形態１によれば、荷電粒子顕微鏡１の性能を向上させることができ、それを実現させるためのステージを提供することができる。
　＜ステージ２０を用いた視野移動手段＞
　以下に図４を用いて、実施の形態１における視野移動手段について説明する。図４は、視野移動手段を示すフローチャートである。
　まず、ステップＳ１では、視野の移動量が入力される。例えば、ユーザが、トラックボールなどを用いて、試料ＳＡＭの撮影像などを表示部Ｃ８で確認しながら解析対象となるステージ座標（Ｘ座標およびＹ座標）を指定し、ＣＰＵ部Ｃ５またはトラックボールの構造が、指定されたステージ座標をＸ成分およびＹ成分に分けて、視野の移動量とする。または、ＣＰＵ部Ｃ５が、現在のステージ座標から指定されたステージ座標までの視野の移動量を自動的に計算してもよい。
　ステップＳ２では、ステップＳ１の後、視野の移動量と、Ｘ微動アクチュエータ２２ｂおよびＹ微動アクチュエータ２３ｂの第１移動可能範囲との大小判定が行われる。
　上述のように、Ｘ微動アクチュエータ２２ｂおよびＹ微動アクチュエータ２３ｂによって微動ステージ部材２１ｂが移動できる第１移動可能範囲は、Ｘ粗動アクチュエータ２２ａおよびＹ粗動アクチュエータ２３ａによって粗動ステージ部材２１ａが移動できる第２移動可能範囲よりも広い。
　視野の移動を行う際に、総合制御部Ｃ０のステージ制御部Ｃ２は、視野の移動距離が上記第２移動可能範囲よりも大きい場合（ＮＯ）、Ｘ粗動アクチュエータ２２ａおよびＹ粗動アクチュエータ２３ａによって粗動ステージ部材２１ａを移動させる。そして、次ステップはステップＳ３となる。
　一方で、総合制御部Ｃ０のステージ制御部Ｃ２は、視野の移動距離が上記第２移動可能範囲よりも小さい場合（ＹＥＳ）、Ｘ微動アクチュエータ２２ｂおよびＹ微動アクチュエータ２３ｂによって微動ステージ部材２１ｂを移動させる。そして、次ステップはステップＳ５となる。
　ステップＳ３では、ステップＳ２の後、Ｘ微動アクチュエータ２２ｂおよびＹ微動アクチュエータ２３ｂのステージ座標を原点位置に戻す作業が行われる。ここで、原点位置とは、可動範囲の中点、または、次回にＸ微動アクチュエータ２２ｂおよびＹ微動アクチュエータ２３ｂを動かす際に、なるべく大きなストロークが確保できる位置である。
　ステップＳ４では、ステップＳ３の後、Ｘ粗動アクチュエータ２２ａおよびＹ粗動アクチュエータ２３ａによって粗動ステージ部材２１ａが移動し、視野の移動が行われる。
　ステップＳ５では、ステップＳ２の後、Ｘ微動アクチュエータ２２ｂおよびＹ微動アクチュエータ２３ｂによって微動ステージ部材２１ｂが移動し、視野の移動が行われる。
　ステップＳ６では、ステップＳ４またはステップＳ５の後、次の視野へ移動するか否かの判定が行われる。次の視野へ移動する場合（ＹＥＳ）、次のステップはステップＳ１となり、その後、ステップＳ１～Ｓ６が繰り返される。次の視野へ移動しない場合（ＮＯ）、試料ＳＡＭの解析作業は終了となる。
　例えば、ステップＳ４で粗動ステージ部材２１ａを移動させ、その位置で所望の撮影像を取得できた場合、観察を終了してもよい。また、ステップＳ５で微動ステージ部材２１ｂを移動させ、その位置で所望の撮影像を取得できた場合、観察を終了してもよい。また、ステップＳ４で粗動ステージ部材２１ａを移動させ、その後ステップＳ１およびステップＳ２を経て、ステップＳ５で微動ステージ部材２１ｂを移動させ、その位置で撮影像を取得することもできる。
　このように、視野の移動量と、Ｘ微動アクチュエータ２２ｂおよびＹ微動アクチュエータ２３ｂの第１移動可能範囲とを比較することで、粗動ステージ部材２１ａによる移動または微動ステージ部材２１ｂによる移動を適宜選択できる。従って、視野の最大移動範囲と、高い分解能との両立を図ることができる。
　また、ユーザが微動ステージ部材２１ｂまたは粗動ステージ部材２１ａのどちらを移動させるかという判断を行うこと無く、コンピュータ制御部Ｃ４が、適切なアクチュエータを自動的に選択できる。
　以下に図５～図７を用いて、撮影像およびメッシュなどを用いた具体的な手段として、総合制御部Ｃ０が有する第１視野移動手段および第２視野移動手段について説明する。
　＜第１視野移動手段＞
　図５は、試料ホルダ３０に搭載されたメッシュ３１と、メッシュ３１上に載置された複数の試料ＳＡＭとを示す撮影像５０が示されている。また、図５には、荷電粒子顕微鏡１の倍率を挙げた時に観察される内部構造５３の撮影像も示されている。
　図５に示されるように、複数の試料ＳＡＭは、それぞれ、メッシュ３１に割り当てられたアドレス上に載置されている。アドレスは、「Ａ、Ｂ、Ｃ・・・」のような行アドレス５１と、「１、２、３・・・」のような列アドレス５２との組み合わせで構成されている。複数の試料ＳＡＭは、「Ａ－１」、「Ａ－２」・・・「Ｈ－７」などのアドレスに振り分けられ、これらのアドレスの情報は、ステージ座標に対応している。ここでは、「Ａ－１」から「Ａ－７」までの視野が移動した後、次に移動する視野は「Ｂ－１」となる。
　第１視野移動手段では、まず、上記アドレスの情報を、総合制御部Ｃ０に保有させるステップが行われる。次に、総合制御部Ｃ０において、上記アドレスの情報に基づいて、視野の移動距離と、微動アクチュエータの第１移動可能範囲との大小判定を決定するステップが行われる。
　視野の移動距離が微動アクチュエータの第１移動可能範囲よりも大きい場合、Ｘ粗動アクチュエータ２２ａおよびＹ粗動アクチュエータ２３ａによって粗動ステージ部材２１ａを移動させる。例えば、「Ａ－１」の試料ＳＡＭから「Ａ－２」の試料ＳＡＭへ視野を移動させる場合、すなわち複数の試料ＳＡＭの間で視野を移動させる場合、または、同じ試料ＳＡＭ内でも、視野の移動距離が微動ステージ部材２１ｂの第１移動可能範囲を超える場合に、粗動ステージ部材２１ａを移動させる。
　視野の移動距離が微動アクチュエータの第１移動可能範囲よりも小さい場合、Ｘ微動アクチュエータ２２ｂおよびＹ微動アクチュエータ２３ｂによって微動ステージ部材２１ｂを移動させる。例えば、内部構造５３のような微細構造を複数の静止撮影像として撮影し、それらの静止撮影像を画像処理などによって繋げる場合、または、現地点から更に微小な視野の移動を行う場合に、微動ステージ部材２１ｂを移動させる。
　このように、第１視野移動手段によって、粗動ステージ部材２１ａまたは微動ステージ部材２１ｂを移動させることで、内部構造５３のような微細構造の観察および撮影を行うことができる。
　＜第２視野移動手段＞
　図６および図７は、試料ホルダ３０に搭載されたマーク付きメッシュ３２と、マーク３３を備えたマーク付きメッシュ３２上に載置された複数の試料ＳＡＭとを示す第１撮影像５４および第２撮影像５５が示されている。図７の第２撮影像５５は、マーク３３の周囲を拡大して撮影したものである。また、図６および図７には、荷電粒子顕微鏡１の倍率を挙げた時に観察される内部構造５３の撮影像も示されている。なお、マーク３３は、マーク付きメッシュ３２の中央部付近に形成されていることが好ましい。
　図５の第１視野移動手段では、メッシュ３１上に行アドレス５１および列アドレス５２を予め割り当てていたが、常にこれらのアドレス上に試料ＳＡＭを載置できるとは限らない。また、メッシュ３１自体が回転した状態で、メッシュ３１が試料ホルダ３０に搭載された場合、これらのアドレスによって複数の試料ＳＡＭのステージ座標を管理することが困難になる。特に、高分解能の荷電粒子顕微鏡においては、メッシュ３１全体の撮影像（電子線像）を取得することが困難である。
　そこで、第２視野移動手段では、まず、予め撮影され、且つ、複数の試料ＳＡＭが載置されたマーク付きメッシュ３２の全体を示す第１撮影像５４を、総合制御部Ｃ０（記憶部Ｃ７）に保有させるステップが行われる。第１撮影像５４は、例えば、光学カメラなどによって撮影された光学像、または、低倍率に対応した荷電粒子顕微鏡による撮影像（電子線像）である。
　次に、鏡筒２の内部を真空排気した後、総合制御部Ｃ０が電子銃３およびステージ２０を含む荷電粒子顕微鏡１を動作させることで、複数の試料ＳＡＭが載置されたマーク付きメッシュ３２の一部であり、且つ、マーク３３の周囲を示す第２撮影像５５を、総合制御部Ｃ０（記憶部Ｃ７）に取得させるステップが行われる。第２撮影像５５は、例えば、低倍率で撮影された撮影像（電子線像）である。
　次に、総合制御部Ｃ０において、第１撮影像５４のマーク３３の位置と、第２撮影像５５のマーク３３の位置とを照合するステップが行われる。それぞれのマーク３３の形状を比較することで、例えば、マーク付きメッシュ３２自体が回転した状態であったとしても、どの程度回転しているか等を判断できる。
　次に、総合制御部Ｃ０において、照合されたマーク３３の位置を基準として、複数の試料ＳＡＭの各々のステージ座標を算出するステップが行われる。また、これらのステージ座標は、総合制御部Ｃ０の記憶部Ｃ７に記録される。
　次に、総合制御部Ｃ０において、上記ステージ座標に基づいて、視野の移動距離と、微動ステージ部材２１ｂ第１移動可能範囲との大小判定を決定するステップが行われる。
　視野の移動距離が微動ステージ部材２１ｂの第１移動可能範囲よりも大きい場合、および、視野の移動距離が微動ステージ部材２１ｂの第１移動可能範囲よりも小さい場合における、それらの視野の移動（ステージ２０の移動）については、第１視野移動手段と同様である。
　このように、第２視野移動手段によっても、粗動ステージ部材２１ａまたは微動ステージ部材２１ｂを移動させることで、内部構造５３のような微細構造の観察および撮影を行うことができる。
　以上、上記実施の形態に基づいて本発明を具体的に説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
　例えば、上記実施の形態では、ステージ２０を備えた荷電粒子顕微鏡１が透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）である場合を示した。しかし、そのような荷電粒子顕微鏡１は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）、走査型イオン顕微鏡と走査型電子顕微鏡との複合装置（ＦＩＢ－ＳＥＭ）、または、これらを応用した装置であり、且つ、試料の加工、解析および検査が可能な装置であってもよい。
１　　荷電粒子顕微鏡
２　　鏡筒
３　　電子銃
４　　電子源
５　　抑制電極
６　　引出電極
７　　陽極
８　　電子光学系
９　　集束レンズ
１０　　偏向レンズ
１１ａ　　上部ポールピース（上部対物レンズ）
１１ｂ　　下部ポールピース（下部対物レンズ）
１２　　検出器
１３　　結像系
１４　　蛍光板
１５　　カメラ
２０　　ステージ
２１ａ　　粗動ステージ部材
２１ｂ　　微動ステージ部材
２２ａ　　Ｘ粗動アクチュエータ
２２ｂ　　Ｘ微動アクチュエータ
２３ａ　　Ｙ粗動アクチュエータ
２３ｂ　　Ｙ微動アクチュエータ
２４ａ　　Ｘ粗動支持体
２４ｂ　　Ｘ微動支持体
２５ａ　　Ｙ粗動支持体
２５ｂ　　Ｙ微動支持体
２６　　Ｘ位置検出素子
２７　　Ｙ位置検出素子
３０　　試料ホルダ
３１　　メッシュ
３２　　マーク付きメッシュ
３３　　マーク
４０　　試料搬送装置
４１　　フランジ
５０　　撮影像
５１　　行アドレス
５２　　列アドレス
５３　　内部構造
５４　　第１撮影像
５５　　第２撮影像
Ｃ０　　総合制御部（制御部）
Ｃ１　　主制御部
Ｃ２　　ステージ制御部
Ｃ３　　信号処理部
Ｃ４　　コンピュータ制御部
Ｃ５　　ＣＰＵ部
Ｃ６　　画像処理部
Ｃ７　　記憶部
Ｃ８　　表示部
ＥＢ１　　電子線
ＥＢ２　　信号電子
ＥＢ３　　透過電子
ＦＬ　　蛍光
ＳＡＭ　　試料

Claims (15)

  1. 　鏡筒と、
    　前記鏡筒の内部に設けられ、且つ、電子線を照射可能な電子銃と、
    　前記鏡筒の内部において前記電子銃の下方に設けられ、前記鏡筒に固定され、且つ、試料を保持した試料ホルダを設置可能なステージと、
    　を備え、
    　前記ステージは、
    　　その平面形状が円環状である第１ステージ部材と、
    　　前記第１ステージ部材と同心円状に配置された第２ステージ部材と、
    　　前記第１ステージ部材に接続された第１アクチュエータと、
    　　前記第２ステージ部材に接続された第２アクチュエータと、
    　を有し、
    　前記第１アクチュエータによって前記第１ステージ部材が移動できる第１移動可能範囲は、前記第２アクチュエータによって前記第２ステージ部材が移動できる第２移動可能範囲よりも広い、荷電粒子顕微鏡。
  2. 　請求項１に記載の荷電粒子顕微鏡において、
    　前記第１アクチュエータによって前記第１ステージ部材に作用する力の方向は、前記第１アクチュエータから前記第１ステージ部材の円環の中心へ向かう方向と平行であり、
    　前記第２アクチュエータによって前記第２ステージ部材に作用する力の方向は、前記第２アクチュエータから前記第２ステージ部材の中心へ向かう方向と平行である、荷電粒子顕微鏡。
  3. 　請求項２に記載の荷電粒子顕微鏡において、
    　２つの前記第１アクチュエータが、それぞれ、前記第１ステージ部材の異なる位置に接続され、
    　一方の前記第１アクチュエータによって前記第１ステージ部材に作用する力の方向と、他方の前記第１アクチュエータによって前記第１ステージ部材に作用する力の方向とが成す角度は、９０度であり、
    　２つの前記第２アクチュエータが、それぞれ、前記第２ステージ部材の異なる位置に接続され、
    　一方の前記第２アクチュエータによって前記第２ステージ部材に作用する力の方向と、他方の前記第２アクチュエータによって前記第２ステージ部材に作用する力の方向とが成す角度は、９０度である、荷電粒子顕微鏡。
  4. 　請求項３に記載の荷電粒子顕微鏡において、
    　前記第１ステージ部材は、平面視において前記第２ステージ部材を囲むように配置され、
    　前記２つの前記第２アクチュエータは、それぞれ、前記第１ステージ部材および前記第２ステージ部材に接続され、
    　前記２つの前記第１アクチュエータは、それぞれ、前記鏡筒および前記第１ステージ部材に接続されている、荷電粒子顕微鏡。
  5. 　請求項４に記載の荷電粒子顕微鏡において、
    　前記第１ステージ部材と前記第２ステージ部材との間であって、且つ、前記第２ステージ部材の円環の中心に対して前記２つの前記第２アクチュエータと点対称となる位置には、それぞれ、前記２つの前記第２アクチュエータによって前記第２ステージ部材に作用する力に応じて伸縮する２つの第２支持体が設けられ、
    　前記鏡筒と前記第１ステージ部材との間であって、且つ、前記第１ステージ部材の円環の中心に対して前記２つの前記第１アクチュエータと点対称となる位置には、それぞれ、前記２つの前記第１アクチュエータによって前記第１ステージ部材に作用する力に応じて伸縮する２つの第１支持体が設けられている、荷電粒子顕微鏡。
  6. 　請求項１に記載の荷電粒子顕微鏡において、
    　前記第２ステージ部材には、前記第２ステージ部材の位置を検出するための位置検出素子が接続されている、荷電粒子顕微鏡。
  7. 　請求項１に記載の荷電粒子顕微鏡において、
    　前記第２アクチュエータは、ピエゾ素子によって構成されている、荷電粒子顕微鏡。
  8. 　請求項１に記載の荷電粒子顕微鏡において、
    　前記試料の解析が行われる場合、前記試料を保持した前記試料ホルダは、前記第２ステージ部材に設置され、前記電子線が、前記電子銃から前記試料に照射され、前記試料のうち前記電子線が照射された領域が、視野として観察される、荷電粒子顕微鏡。
  9. 　請求項８に記載の荷電粒子顕微鏡において、
    　前記電子銃および前記ステージに電気的に接続され、且つ、これらの動作を制御可能な制御部を更に備え、
    　前記視野の移動を行う際に、前記制御部は、前記視野の移動距離が前記第２移動可能範囲よりも大きい場合、前記第１アクチュエータによって前記第１ステージ部材を移動させ、前記視野の移動距離が前記第２移動可能範囲よりも小さい場合、前記第２アクチュエータによって前記第２ステージ部材を移動させる、荷電粒子顕微鏡。
  10. 　請求項９に記載の荷電粒子顕微鏡において、
    　前記試料ホルダには、メッシュが搭載され、
    　前記メッシュ上には、複数の前記試料が載置され、
    　前記複数の前記試料は、それぞれ、前記メッシュに割り当てられたアドレス上に載置され、
    　前記制御部は、第１視野移動手段を有し、
    　前記第１視野移動手段は、
    　（ａ）前記アドレスの情報を、前記制御部に保有させるステップ、
    　（ｂ）前記制御部において、前記アドレスの情報に基づいて、前記視野の移動距離と前記第１移動可能範囲との大小判定を決定するステップ、
    　を含む、荷電粒子顕微鏡。
  11. 　請求項９に記載の荷電粒子顕微鏡において、
    　前記試料ホルダには、マークを有するメッシュが搭載され、
    　前記メッシュ上には、複数の前記試料が載置され、
    　前記制御部は、第２視野移動手段を有し、
    　前記第２視野移動手段は、
    　（ａ）予め撮影され、且つ、前記複数の前記試料が載置された前記メッシュの全体を示す第１撮影像を、前記制御部に保有させるステップ、
    　（ｂ）前記制御部が前記電子銃および前記ステージを動作させることで、前記複数の前記試料が載置された前記メッシュの一部であり、且つ、前記マークの周囲を示す第２撮影像を、前記制御部に取得させるステップ、
    　（ｃ）前記制御部において、前記第１撮影像の前記マークの位置と、前記第２撮影像の前記マークの位置とを照合するステップ、
    　（ｄ）前記制御部において、照合された前記マークの位置を基準として、前記複数の前記試料の各々のステージ座標を算出するステップ、
    　（ｅ）前記制御部において、前記ステージ座標に基づいて、前記視野の移動距離と前記第１移動可能範囲との大小判定を決定するステップ、
    　を含む、荷電粒子顕微鏡。
  12. 　荷電粒子顕微鏡用のステージであって、
    　その平面形状が円環状である第１ステージ部材と、
    　前記第１ステージ部材と同心円状に配置された第２ステージ部材と、
    　前記第１ステージ部材に接続された第１アクチュエータと、
    　前記第２ステージ部材に接続された第２アクチュエータと、
    　を有し、
    　前記第１アクチュエータによって前記第１ステージ部材が移動できる第１移動可能範囲は、前記第２アクチュエータによって前記第２ステージ部材が移動できる第２移動可能範囲よりも広い、ステージ。
  13. 　請求項１２に記載のステージにおいて、
    　前記第１アクチュエータによって前記第１ステージ部材に作用する力の方向は、前記第１アクチュエータから前記第１ステージ部材の円環の中心へ向かう方向と平行であり、
    　前記第２アクチュエータによって前記第２ステージ部材に作用する力の方向は、前記第２アクチュエータから前記第２ステージ部材の中心へ向かう方向と平行である、ステージ。
  14. 　請求項１３に記載のステージにおいて、
    　２つの前記第１アクチュエータが、それぞれ、前記第１ステージ部材の異なる位置に接続され、
    　一方の前記第１アクチュエータによって前記第１ステージ部材に作用する力の方向と、他方の前記第１アクチュエータによって前記第１ステージ部材に作用する力の方向とが成す角度は、９０度であり、
    　２つの前記第２アクチュエータが、それぞれ、前記第２ステージ部材の異なる位置に接続され、
    　一方の前記第２アクチュエータによって前記第２ステージ部材に作用する力の方向と、他方の前記第２アクチュエータによって前記第２ステージ部材に作用する力の方向とが成す角度は、９０度である、ステージ。
  15. 　請求項１２に記載のステージにおいて、
    　前記第２アクチュエータは、ピエゾ素子によって構成されている、ステージ。
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