(57)【要約】【課題】本発明はトップエントリステージの駆動方法及び装置に関し、高倍率での目標物の移動を容易にすることである。【解決手段】その両端に第１及び第２の切り欠き部１１，１２が、その両端から等距離の点に第３の切り欠き部１３が形成された、その上に試料を載置する円形状の試料ステージ１と、前記第１及び第２の切り欠き部に設けられたＸテコ２，Ｙテコ３と、これらテコを正負両方向に駆動するＸ，Ｙ方向にそれぞれ設けられたＸ，Ｙ駆動モータ２１，２２と、前記第３の切り欠き部１３に設けられた固定ブロック４と、該固定ブロック近傍に取り付けられた試料ステージの所定方向に付勢力を与えるバネ５と、から構成されるトップエントリステージにおいて、前記試料ステージ１をＸ，Ｙ方向に移動させる場合に、移動量が小さい時は、前記Ｘ，Ｙ駆動モータ２１，２２を同時に同じ量だけ動かすように構成する。【選択図】図１
2010287458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その両端に第１及び第２の切り欠き部が、その両端から等距離の点に第３の切り欠き部が形成された、その上に試料を載置する円形状の試料ステージと、
前記第１及び第２の切り欠き部に設けられたテコ部と、
該テコ部を正負両方向に駆動するＸ，Ｙ方向にそれぞれ設けられたＸ，Ｙ駆動モータと、
前記第３の切り欠き部に設けられた固定ブロックと、
該固定ブロック近傍に取り付けられた、試料ステージの所定方向に付勢力を与えるバネと、
から構成されるトップエントリステージにおいて、
前記試料ステージをＸ，Ｙ方向に移動させる場合に、移動量が小さい時は、前記Ｘ，Ｙ駆動モータを同時に同じ量だけ動かすようにしたことを特徴とするトップエントリステージの駆動方法。
【請求項２】
その両端に第１及び第２の切り欠き部が、その両端から等距離の点に第３の切り欠き部が形成された、その上に試料を載置する円形状の試料ステージと、
前記第１及び第２の切り欠き部に設けられたテコ部と、
該テコ部を正負両方向に駆動するＸ，Ｙ方向にそれぞれ設けられたＸ，Ｙ駆動モータと、
前記第３の切り欠き部に設けられた固定ブロックと、
該固定ブロック近傍に取り付けられた、試料ステージの所定方向に付勢力を与えるバネと、
Ｘ，Ｙ方向の移動量を与える入力装置と、
該入力装置からの位置情報を受けて、前記Ｘ，Ｙ駆動モータに位置情報に応じた駆動信号を与える制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記試料ステージをＸ，Ｙ方向に移動させる場合に、移動量が小さい時は、前記Ｘ，Ｙ駆動モータを同時に同じ量だけ動かすようにしたことを特徴とするトップエントリステージの駆動装置。
【請求項３】
前記Ｘ，Ｙ駆動モータを同時に移動させる必要がある移動量に基準値を設けておき、試料移動時に移動量が前記基準値を越えたら通常のＸ，Ｙ駆動を行なうようにしたことを特徴とする請求項２記載のトップエントリステージの駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はトップエントリステージの駆動方法及び装置に関し、更に詳しくは高倍率時における試料の移動を容易にすることができるようにしたトップエントリステージの駆動方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３はトップエントリステージの構成例を示す図である。ここで、トップエントリステージとは、鏡筒の上の方から試料が搭載された試料ホルダを試料ステージに落とし込む方式のステージを言う。鏡筒の側面から試料ホルダを挿入するサイドエントリステージに対応するものである。
【０００３】
図において、１は試料ステージである。該試料ステージ１はその両端に第１及び第２の切り欠き部１１，１２が、その両端から等距離の点に第３の切り欠き部１３が形成され、その上に試料を載置する円形状の試料ステージである。２は第１の切り欠き部１１に設けられたテコＸ、３は第２の切り欠き部１２に設けられたテコＹである。
【０００４】
テコＸは第１の切り欠き部１１とボール１１ａを介して接触され、テコＹは第２の切り欠き部１２とボール１２ａを介して接触されている。４は第３の切り欠き部１３に設けられた固定ブロックである。固定ブロック４と第３の切り欠き部１３とはボール１３ａを介して接触されている。５は切り欠き部１３近傍の試料ステージ１に取り付けられ、図の矢印方向に付勢力を与えるバネである。
【０００５】
テコＸにおいて、矢印Ａ方向に押すと、テコの原理により試料ステージ１は図の下向きに動き、矢印Ｂ方向に引っ張ると、試料ステージ１は図の上向きに動く。テコＹにおいて、図の矢印Ａ方向に押すと試料ステージ１は図の下向きに動き、図の矢印Ｂ方向に引っ張ると試料ステージ１は図の上向きに動く。
【０００６】
試料ステージ１はステージ中心に試料を保持することができるステージで、テコＸ，テコＹを駆動することにより試料移動を行なうことができる。バネ５で矢印の向きに引っ張ることにより、試料ステージ１は固定ブロック４とテコＸ，てこＹに押し付けられて固定される。
【０００７】
図４はトップエントリステージの動作を示す図である。テコＸを動かすことにより、（ａ）に示すように点Ｃを中心とした円を描くように、試料ステージ１は試料ステージ１上に描かれている矢印Ｘの方向に動く。同様にテコＹを動かすことにより、点Ｄを中心とした円を描くように試料ステージ１は、試料ステージ１上に描かれている矢印Ｙの方向に動く。これらの動きにより、Ｘ駆動，Ｙ駆動を実現している。なお、この場合におけるそれぞれの方向の移動量は±０．８ｍｍ程度である。
【０００８】
従来のこの種の装置としては、基体上に複数の接触箇所を介して保持され、任意な方向に移動可能な試料ステージを前記基体に対し押圧する複数個の支持機構であって、夫々は前記基体に植設され且つ試料ステージに遊嵌された棒体と、該棒体に摺動自在に嵌合されたばね受けと、該ばね受けと前記棒体との間に張架された押圧ばねと、前記ばね受けと試料ステージとの間に設けられた複数個のボールとからなる試料ステージの支持機構が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００９】
また、基準軸Ｚと直交するＸＹ平面内に設置された移動体と、該移動体の周囲３箇所に形成され移動体のＸＹ平面における位置を決めるための位置決め手段と、該位置決め手段の２つに直接偏位を与える２つの駆動手段と、前記移動体に取付けられ冷却液を流すための導管と、該導管と外部に設けられた導管とを接続する可動接続手段とを備えた装置において、前記可動接続手段を前記駆動手段による偏位が直接与えられない前記位置決め手段の近傍に配置したことを特徴とする冷却手段を備えた精密移動装置が知られている（例えば特許文献２参照）。
【００１０】
また、試料を保持した試料移動体に電子線光軸を含む駆動接触面を設け、該駆動接触面に試料室に回転可能に支持されたテコ体を接触させ、該テコ体を回転させることにより前記試料移動体を光軸と直交した平面内で移動させる装置において、前記テコ体に更に第２のテコ体を直列に連結し、該第２のテコ体を試料室に移動可能に保持されたスライダに回転可能に支持し、前記第２のテコ体を回転させるための手段を前記スライダに設け、前記スライダを移動させるための手段を設けてなる電子顕微鏡等における試料移動装置が知られている（例えば特許文献３参照）。
【００１１】
また、試料に探針を近付けて３次元に駆動してトンネル電流を検出する走査形トンネル顕微鏡において、前記試料を保持する試料ステージと前記探針を駆動する圧電素子駆動機構とを基台上に配置すると共に、前記探針と試料面とのと高さ方向をＺ方向とするとき、Ｚ方向に垂直なＸＹ平面内またはＺ軸方向で前記試料を微動する精密微動機構と、該精密微動機構を駆動する駆動軸を設けると共に、該駆動軸を精密微動機構と切り離し可能に設けたことを特徴とする走査形トンネル顕微鏡が知られている（例えば特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】実開平５９−１２９１６０号公報（第５頁第８行〜第７頁第２行）
【特許文献２】実開昭６０−７３１６１号公報（第４頁第１９行〜第６頁第１３行）
【特許文献３】実開昭５７−１３３０７１号公報（第４頁第２０行〜第７頁第１３行）
【特許文献４】特開平３−４１３０３号公報（第２頁左上欄第１５行〜第３頁左下欄第５行）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来のこの種の装置では、Ｘ駆動を行なった時に、実際には動き出し時にＹ方向にも干渉して動いてからＸ駆動方向に動く。図５はトップエントリステージの動作軌跡を示す図である。図に示すように、Ａ点から−Ｘ方向→＋Ｘ方向→−Ｘ方向→…と動かした時には、Ａ→Ａ’→Ｂ→Ｂ’→Ａ→Ａ’→Ｂ→…と動く。
【００１４】
同様にＹ駆動を行なった時には、動き出した時にＸ方向にも干渉して動いてからＹ駆動方向に動く。Ｃ点から＋Ｙ方向→−Ｙ方向→＋Ｙ方向→…と動かした時には、Ｃ→Ｃ’→Ｄ→Ｄ’→Ｃ→Ｃ’→Ｄ…と動く。大きく動かしている時には干渉で動いている部分は見えにくいが、高倍率観察時には試料を少し動かした時にはＸ駆動，Ｙ駆動共に干渉しているためきちんと直交して動かない。そのため、高倍率での目標物の移動が難しいという問題があった。
【００１５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、高倍率での目標物の移動を容易にしたトップエントリステージの駆動方法及び装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の問題を解決するために、本発明は以下に示すような構成をとっている。
（１）請求項１記載の発明は、その両端に第１及び第２の切り欠き部が、その両端から等距離の点に第３の切り欠き部が形成された、その上に試料を載置する円形状の試料ステージと、前記第１及び第２の切り欠き部に設けられたテコ部と、該テコ部を正負両方向に駆動するＸ，Ｙ方向にそれぞれ設けられたＸ，Ｙ駆動モータと、前記第３の切り欠き部に設けられた固定ブロックと、該固定ブロック近傍に取り付けられた、試料ステージの所定方向に付勢力を与えるバネと、から構成されるトップエントリステージにおいて、前記試料ステージをＸ，Ｙ方向に移動させる場合に、移動量が小さい時は、前記Ｘ，Ｙ駆動モータを同時に同じ量だけ動かすようにしたことを特徴とする。
【００１７】
（２）請求項２記載の発明は、その両端に第１及び第２の切り欠き部が、その両端から等距離の点に第３の切り欠き部が形成された、その上に試料を載置する円形状の試料ステージと、前記第１及び第２の切り欠き部に設けられたテコ部と、該テコ部を正負両方向に駆動するＸ，Ｙ方向にそれぞれ設けられたＸ，Ｙ駆動モータと、前記第３の切り欠き部に設けられた固定ブロックと、該固定ブロック近傍に取り付けられた、試料ステージの所定方向に付勢力を与えるバネと、Ｘ，Ｙ方向の移動量を与える入力装置と、該入力装置からの位置情報を受けて、前記Ｘ，Ｙ駆動モータに位置情報に応じた駆動信号を与える制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記試料ステージをＸ，Ｙ方向に移動させる場合に、移動量が小さい時は、前記Ｘ，Ｙ駆動モータを同時に同じ量だけ動かすようにしたことを特徴とする。
【００１８】
（３）請求項３記載の発明は、前記Ｘ，Ｙ駆動モータを同時に移動させる必要がある移動量に基準値を設けておき、試料移動時に移動量が前記基準値を越えたら通常のＸ，Ｙ駆動を行なうようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
（１）請求項１記載の発明によれば、前記試料ステージをＸ，Ｙ方向に移動させる場合に、移動量が小さい時は、前記Ｘ，Ｙ駆動モータを同時に同じ量だけ動かすようにしたので、Ｘ駆動，Ｙ駆動共にきちんと直交して動くようになる。そのため、高倍率での目標物の移動が容易になる。
【００２０】
（２）請求項２記載の発明によれば、前記試料ステージをＸ，Ｙ方向に移動させる場合に、移動量が小さい時は、前記Ｘ，Ｙ駆動モータを同時に同じ量だけ動かすようにしたので、Ｘ駆動，Ｙ駆動共にきちんと直交して動くようになる。そのため、高倍率での目標物の移動が容易になる。
【００２１】
（３）請求項３記載の発明によれば、前記Ｘ，Ｙ駆動モータを同時に移動させる必要がある移動量に基準値を設けておき、試料移動時に移動量が前記基準値を越えない場合には本願発明のようなＸ，Ｙ駆動を行ない、移動量が前記基準値を越えたら通常のＸ，Ｙ駆動を行なうようにしたので、高倍率から低倍率まで試料をきちんと直交して移動させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係るトップエントリステージの一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明に係るトップエントリステージの動作の説明図である。
【図３】トップエントリステージの構成例を示す図である。
【図４】トップエントリステージの動作を示す図である。
【図５】トップエントリステージの動作軌跡を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施例について、詳細に説明する。
図１は本発明に係るトップエントリステージの一実施例を示す構成図である。図３と同一のものは、同一の符号を付して示す。図において、１は試料ステージである。該試料ステージ１はその両端に第１及び第２の切り欠き部１１，１２が、その両端から等距離の点に第３の切り欠き部１３が形成され、その上に試料を載置する円形状の試料ステージである。２は第１の切り欠き部１１に設けられたテコＸ、３は第２の切り欠き部１２に設けられたテコＹである。
【００２４】
テコＸは第１の切り欠き部１１とボール１１ａを介して接触され、テコＹは第２の切り欠き部１２とボール１２ａを介して接触されている。４は第３の切り欠き部１３に設けられた固定ブロックである。固定ブロック４と第３の切り欠き部１３とはボール１３ａを介して接触されている。５は切り欠き部１３近傍の試料ステージ１に取り付けられ、図の矢印方向に付勢力を与えるバネである。
【００２５】
２１はテコＸを図の上下方向に駆動するＸ駆動モータ、２２はテコＹを図の上下方向に駆動するＹ駆動モータである。これらＸ駆動モータ２１，Ｙ駆動モータ２２としては、例えばステッピングモータが用いられる。ステッピングモータは、入力パルス数とパルスの位相に基づいて所定の方向に所定回転角だけ回転するようになっている。そして、ステッピングモータの回転に応じて、テコＸ又はテコＹがテコの原理で試料ステージ１を図の上方向又は下方向に移動させることになる。
【００２６】
試料ステージ１は、バネ５で引っ張られることにより、テコＸ，テコＹ，固定ブロック４に押し付けられ、固定される。テコＸにはＸ駆動モータ２１がつながっており、このモータ２１でテコＸを動かし、試料ステージ１をＸ方向に動かす。Ｘ駆動モータ２１でテコＸを押すと、試料ステージ１は＋Ｘ方向に動き、テコＸを引く方向に動かすと試料ステージ１は−Ｘ方向に動く。
【００２７】
テコＹにはＹ駆動モータ２２がつながっており、このモータ２２でテコＹを動かし、試料ステージ１をＹ方向に動かす。Ｙ駆動モータ２２でテコＹを押すと、試料ステージ１は−Ｙ方向に動き、テコＹを引くと試料ステージ１は＋Ｙ方向に動く。
【００２８】
Ｘ駆動モータ２１，Ｙ駆動モータ２２には制御回路２６が接続されており、入力装置２５から試料移動の信号を入力することで、制御回路２６を通してＸ駆動モータ２１，Ｙ駆動モータ２２を動かすことにより、試料ステージ１の駆動が可能となる。ここで、入力装置２５からの信号は、（ａ）＋Ｘ方向への駆動、（ｂ）−Ｘ方向への駆動、（ｃ）＋Ｙ方向への駆動、（ｄ）−Ｙ方向への駆動の４種類ある。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。
【００２９】
図２はトップエントリステージの動作の説明図である。図１と同一のものは、同一の符号を付して示す。図２では、入力装置２５と制御回路２６は省略されている。入力装置２５の信号に対して制御回路２６は同時に同じ量駆動するようにＸ駆動モータ２１とＹ駆動モータ２２を動かす。
【００３０】
ここで、入力装置２５から＋Ｘ方向の駆動信号を受けた場合、制御回路２６はＸ駆動モータ２１でテコＸを押す方向、Ｙ駆動モータ２２でテコＹを引く方向に駆動する。これにより、試料ステージ１はＸ方向は＋Ｘ方向、Ｙ方向は＋Ｙ方向に動く。この結果、試料ステージ１はベクトル＋Ｘ方向とベクトル＋Ｙ方向の合成のベクトルＸ’方向に動く。
【００３１】
次に、入力装置２５から−Ｘ方向の駆動信号を受けた場合、制御回路２６はＸ駆動モータ２１でテコＸを引く方向、Ｙ駆動モータ２２でテコＹを押す方向に駆動する。これにより、試料ステージ１はＸ方向は−Ｘ方向、Ｙ方向は−Ｙ方向に動く。この結果、試料ステージ１はベクトル−Ｘ方向とベクトル−Ｙ方向の合成のベクトル−Ｘ’方向に動く。
【００３２】
次に、入力装置２５から＋Ｙ方向の駆動信号を受けた場合、制御回路２６はＸ駆動モータ２１でテコＸを引く方向、Ｙ駆動モータ２２でテコＹを引く方向に駆動する。これにより、試料ステージ１はＸ方向は−Ｘ方向、Ｙ方向は＋Ｙ方向に動く。この結果、試料ステージ１はベクトル−Ｘ方向とベクトル＋Ｙ方向の合成の＋Ｙ’方向に動く。
【００３３】
次に、入力装置２５から−Ｙ方向の駆動信号を受けた場合、制御回路２６はＸ駆動モータ２１でテコＸを押す方向、Ｙ駆動モータ２２でテコＹを押す方向に駆動する。これにより、試料ステージ１はＸ方向は＋Ｘ方向、Ｙ方向は−Ｙ方向に動く。この結果、試料ステージ１はベクトル＋Ｘ方向とベクトル−Ｙ方向の合成の−Ｙ’方向に動く。
【００３４】
動き量が小さい時は、テコＸ，テコＹの動作に対して干渉して動作しているが、Ｘ駆動モータ２１とＹ駆動モータ２２を同時に同じ量動かすことによりそれぞれ干渉して動いていた動作が相殺され干渉領域を動いている時はほぼ直交に近い動きをする。そして、干渉して動く領域を越えるほど動いた時には、干渉がなくなりそれぞれのモータを動かした分だけ動くようになり直交して動く。
【００３５】
そこで、制御回路２６内にＸ，Ｙ駆動モータを同時に移動させる必要がある移動量に基準値を設けて記憶させておき、試料移動時に移動量が前記基準値を越えない場合には、Ｘ駆動モータ２１とＹ駆動モータ２２を同時に同じ量だけ動かし、移動量が前記基準値を越える量であった場合には、従来通りのＸ，Ｙ駆動を行なうようにすればよい。
【００３６】
このように、本発明によれば、前記試料ステージ１をＸ，Ｙ方向に移動させる場合に、移動量が小さい時は、前記Ｘ，Ｙ駆動モータ２１，２２を同時に同じ量だけ動かすようにしたので、Ｘ駆動，Ｙ駆動共にきちんと直交して動くようになる。そのため、高倍率での目標物の移動が容易になる。
【００３７】
また、本発明によれば、前記Ｘ，Ｙ駆動モータ２１，２２を同時に移動させる必要がある移動量に基準値を設けておき、試料移動時に移動量が前記基準値を越えない場合には本願発明のようなＸ，Ｙ駆動を行ない、移動量が前記基準値を越えたら通常のＸ，Ｙ駆動を行なうようにしたので、高倍率から低倍率まで試料をきちんと直交して移動させることができるようになる。
【００３８】
このように、本発明によれば、Ｘ駆動モータとＹ駆動モータを同時に同じ量動かすことにより干渉した動作を相殺することができるようになったため、試料移動の動きが直交するようになり、試料移動を容易に行なうことができるようになるという効果が得られる。
【符号の説明】
【００３９】
１      試料ステージ
２      テコＸ
３      テコＹ
４      固定ブロック
５      バネ
１１    切り欠き部
１１ａ  ボール
１２    切り欠き部
１２ａ  ボール
１３    切り欠き部
１３ａ  ボール
２１    Ｘ駆動モータ
２２    Ｙ駆動モータ
２５    入力装置
２６    制御回路
【図１】
2010287458.tif 000003
【図２】
2010287458.tif 000004
【図３】
2010287458.tif 000005
【図４】
2010287458.tif 000006
【図５】
2010287458.tif 000007