(57)【要約】【課題】  本発明は、取り付け、取り外しを容易に行うことが可能な荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構の提供を目的とする。【解決手段】  上記目的を達成するための一態様として、荷電粒子線装置の鏡筒の外壁に沿った形状の内壁面を有する第１の弧状部材（２１ａ）と、前記荷電粒子線装置の鏡体の外壁に沿った形状の内壁面を有し、前記第１の弧状部材との接続によって、前記荷電粒子線装置鏡体の外壁を包囲する環状部材となる第２の弧状部材（２１ｂ）と、両者を締結する締結部材（２１ｃ）と、弧状部材に取り付けられる振動センサ（２３）と、振動センサの出力に応じて動作するアクチュエータ（２２）を備え、接続部材による接続を解除することによって取り外しが可能な振動抑制機構を提案する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線装置の鏡筒の外壁に沿った形状の内壁面を有する第１の弧状部材と、前記荷電粒子線装置の鏡体の外壁に沿った形状の内壁面を有し、前記第１の弧状部材との接続によって、前記荷電粒子線装置鏡体の外壁を包囲する環状部材となる第２の弧状部材と、前記第１の弧状部材と一端と、前記第２の弧状部材の一端とを締結する第１の接続部材と、前記第１の弧状部材の他端と前記第２の弧状部材の他端を接続するヒンジ、或いは当該第１の弧状部材の他端と当該第２の弧状部材の他端を接続する締結部材からなる第２の接続部材と、前記第１の弧状部材と前記第２の弧状部材のそれぞれに取り付けられる振動センサと、当該振動センサの出力に応じて動作する少なくとも２つのアクチュエータを備え、前記第１の接続部材による接続を解除することによって、前記第１の弧状部材の一端と前記第２の弧状部材の一端の接続が解除されるように構成されていることを特徴とする荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構。
【請求項２】
請求項１において、
前記アクチュエータは、対向する第１の面と第２の面を有すると共に前記弧状部材に取り付けられる固定子と、当該第１の面と第２の面との間に配置される可動子と、前記第１の面と当該第１の面に対向する可動子の面との間を接続する第１の圧電素子と、前記第２の面と当該第２の面に対向する可動子の面との間を接続する第２の圧電素子を有することを特徴とする荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構。
【請求項３】
請求項２において、
前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子に電圧を印加するコントローラを備え、当該コントローラは、前記アクチュエータによる前記弧状部材への加振を行う際に、前記第１の圧電素子によって前記可動子を押圧するときには、前記第２の圧電素子によって前記可動子を引っ張るような駆動信号を供給し、前記第２の圧電素子によって前記可動子を押圧するときには、前記第１の圧電素子によって前記可動子を引っ張るような駆動信号を供給することを特徴とする荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構。
【請求項４】
請求項２において、
前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子に電圧を印加するコントローラを備え、当該コントローラは、前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子にバイアス電圧を印加した状態で、それぞれ逆相の電圧を前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子に印加することを特徴とする荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構。
【請求項５】
請求項２において、
前記固定子は、前記第１の面と前記第２の面との間隔を維持する支持部を有することを特徴とする荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構。
【請求項６】
請求項５において、
前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子は、前記支持部を包囲する筒状、或いは筒状の支持部によって包囲されるものであることを特徴とする荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構。
【請求項７】
請求項１において、
前記アクチュエータは、対向する第１の面と第２の面を有する可動子と、当該第１の面と第２の面との間に配置されると共に前記弧状部材に取り付けられる固定子と、前記第１の面と当該第１の面に対向する固定子の面との間を接続する第１の圧電素子と、前記第２の面と当該第２の面に対向する固定子の面との間を接続する第２の圧電素子を有することを特徴とする荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構。
【請求項８】
請求項７において、
前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子に電圧を印加するコントローラを備え、当該コントローラは、前記アクチュエータによる前記弧状部材への加振を行う際に、前記第１の圧電素子によって前記可動子を押圧するときには、前記第２の圧電素子によって前記可動子を引っ張るような駆動信号を供給し、前記第２の圧電素子によって前記可動子を押圧するときには、前記第１の圧電素子によって前記可動子を引っ張るような駆動信号を供給することを特徴とする荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構。
【請求項９】
請求項７において、
前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子に電圧を印加するコントローラを備え、当該コントローラは、前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子にバイアス電圧を印加した状態で、それぞれ逆相の電圧を前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子に印加することを特徴とする荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構。
【請求項１０】
請求項７において、
前記可動子は、前記第１の面と前記第２の面との間隔を維持する支持部を有することを特徴とする荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子は、前記支持部を包囲する筒状、或いは筒状の支持部によって包囲されるものであることを特徴とする荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構。
【請求項１２】
荷電粒子源を有する荷電粒子線カラムを備えた荷電粒子線装置において、
荷電粒子線カラムの外壁に沿った形状の内壁面を有する第１の弧状部材と、前記荷電粒子線装置の鏡体の外壁に沿った形状の内壁面を有し、前記第１の弧状部材との接続によって、前記荷電粒子線装置鏡体の外壁を包囲する環状部材となる第２の弧状部材と、前記第１の弧状部材と一端と、前記第２の弧状部材の一端とを締結する第１の接続部材と、前記第１の弧状部材の他端と前記第２の弧状部材の他端を接続するヒンジ、或いは当該第１の弧状部材の他端と当該第２の弧状部材の他端を接続する締結部材からなる第２の接続部材と、前記第１の弧状部材と前記第２の弧状部材のそれぞれに取り付けられる振動センサと、当該振動センサの出力に応じて動作する少なくとも２つのアクチュエータを備え、前記第１の接続部材による接続を解除することによって、前記第１の弧状部材の一端と前記第２の弧状部材の一端の接続が解除されるように構成されていることを特徴とする荷電粒子線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、走査型電子顕微鏡などの荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構、及び荷電粒子線装置に係り、特に像ゆれの要因となる装置の振動を抑制することができる振動抑制機構、及び荷電粒子線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体素子の微細化に伴い、半導体の製造装置や検査装置にも高精度化やスループットの向上が要求されている。半導体ウェハ上に形成したパターンの形状寸法の評価や、欠陥の検査のために、荷電粒子線装置の一つである走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）が用いられている。
【０００３】
ＳＥＭによるウェハの測定や検査工程では、カラム上部に備えた電子銃より荷電粒子線をウェハ上に照射し、ウェハから放出された二次電子を検出することによって観察画像を取得、その明暗の変化からパターン寸法の測定や、欠陥の観察を行う。
【０００４】
一方、測定対象や検査対象が微細になる程、振動の影響が顕著となる。例えば外部の振動が電子顕微鏡筺体に伝わると、電子ビームの走査領域と試料との相対的な位置関係が変位し、像ゆれが発生する。このような像ゆれを抑制するために、特許文献１には振動を検知するための振動センサと、振動センサの出力に応じてアクチュエータを制御するアクティブ除振装置が開示されている。また、特許文献２には、ＳＥＭと同様に背の高いビーム光学系を持つリソグラフィ装置に、振動を検知するセンサと、センサの信号に基づいて作用するアクチュエータを備えた能動減衰システムを取り付けた構成が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２７２８０号公報
【特許文献２】特許第４９５４９６７号公報（対応米国特許ＵＳＰ８，０５９，２５９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、２に開示されているようなアクティブ除振装置や能動減衰システムは、特に背の高い鏡筒（カラム）を持つ装置の振動に対する影響を効果的に抑制することができるが、交換部品である電子銃近傍に設けられているため、電子銃交換時に、アクティブ除振装置の取り外しを行う等の手間が発生する場合がある。また、振動の種類等によってはアクティブ除振装置等を取り付けるべき適切な位置が異なる場合も考えられる。
【０００７】
以下に、取り付け、取り外しを容易に行うことを目的とする荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構、及び荷電粒子線装置を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための一態様として、荷電粒子線装置の鏡筒の外壁に沿った形状の内壁面を有する第１の弧状部材と、前記荷電粒子線装置の鏡体の外壁に沿った形状の内壁面を有し、前記第１の弧状部材との接続によって、前記荷電粒子線装置鏡体の外壁を包囲する環状部材となる第２の弧状部材と、前記第１の弧状部材と一端と、前記第２の弧状部材の一端とを締結する第１の接続部材と、前記第１の弧状部材の他端と前記第２の弧状部材の他端を接続するヒンジ、或いは当該第１の弧状部材の他端と当該第２の弧状部材の他端を接続する締結部材からなる第２の接続部材と、前記第１の弧状部材と前記第２の弧状部材のそれぞれに取り付けられる振動センサと、当該振動センサの出力に応じて動作する少なくとも２つのアクチュエータを備え、前記第１の接続部材による接続を解除することによって、前記第１の弧状部材の一端と前記第２の弧状部材の一端の接続が解除されるように構成されている荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構、及び当該振動抑制機構が取り付けられた荷電粒子線装置を提案する。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成によれば、荷電粒子線装置への取り付け、取り外しが容易な振動抑制機構の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１における荷電粒子線装置の例を示す断面図である。
【図２】実施例１における制振機構の例を示す斜視図である。
【図３】実施例１における制振機構の例を示す斜視図である。
【図４】実施例１における加振器の例を示す断面図である。
【図５】実施例１における加振器を駆動する印加電圧の例を示す図である。
【図６】実施例１における加振器の効果を説明する図である。
【図７】実施例２における制振機構の例を示す斜視図である。
【図８】実施例２における制振機構の例を示す斜視図である。
【図９】実施例３における加振器の例を示す断面図である。
【図１０】実施例４における加振器の例を示す断面図である。
【図１１】実施例４における加振器の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
半導体デバイスの量産工程の測定や検査に用いられるＳＥＭは、最先端のデバイスに対応するための高分解能化と、測定、検査工程の高スループット化の双方が求められている。一方、スループット向上のためにウェハ移動用のステージを高速化すると、ステージ動作時の駆動反力が増加する。その結果、ウェハ観察時のカラムの振動が増加し、結果として荷電粒子線の照射位置が変動する。照射位置の変動は、パターンの測定精度や欠陥の検出精度を低下させるため、意図しない振動を検知するセンサと、当該センサによって検知された振動を相殺する振動を生じさせる振動素子を設けることが望ましい。一方、このような制振装置は、振動の影響が大きいカラム上部に設置することが望ましいが、カラム上部には電子源（荷電粒子源）が設置されている。電子源は消耗品であるため、定期的な交換を要するが、制振装置が取り付けられていると、電子源交換に伴って制振装置も取り外す必要がある。また、制振装置の取り付け位置も電子顕微鏡の設置環境等に応じた適切な位置があると考えられる。
【００１２】
以下に、取り扱いが容易でカラムの効果的な制振が可能な制振機構、及び荷電粒子線を図面を用いて説明する。 
以下に説明する実施例では、主に、荷電粒子線を照射するための荷電粒子源を備えたカラムと、前記カラムに設置された１つ以上の制振機構とを備えた荷電粒子線装置であって、前記制振機構は、前記カラムに設置された環状部材と、前記環状部材に設置された少なくとも２つ以上のアクチュエータと、前記環状部材に設置された少なくとも２つ以上の振動センサと、前記振動センサの信号に応じて前記アクチュエータを制御するコントローラとを備え、前記環状部材が前記カラムから着脱可能である荷電粒子線装置について説明する。
【００１３】
本実施例によれば、取り扱いが容易でカラムの効果的な制振が可能な制振機構を有した荷電粒子線装置を提供することができる。
【実施例１】
【００１４】
本実施例では取り扱いが容易でカラムの効果的な制振が可能な制振機構（振動抑制機構）と、制振機構を備えた荷電粒子線装置の例について、図１〜６を用いて詳細に説明する。
【００１５】
図１は本実施例における荷電粒子線装置１００の例を示す断面図である。荷電粒子線装置１００は、試料室１と、試料室１の上部にカラム２とを備える。試料室１の内部には、Ｘ方向に移動可能なＸテーブル３と、Ｙ方向に移動可能なＹテーブル４とを備えた試料ステージ５を備える。試料６は試料ステージ５に載せられる。
【００１６】
試料室１の内部は、図示しないターボ分子ポンプとドライポンプにより真空状態に維持される。カラム２上部には電子銃７が備えられ、電子銃７は一次電子線８を発生させる。電子銃７への配線７ａは、電子銃７の上方より導かれる。カラム２内部には、コンデンサレンズ９と走査偏向器１０と対物レンズ１１とを備える。カラム２内部は、イオンポンプ１２を用いた真空排気により、超高真空状態に維持される。カラム２上部には、制振機構２０が備えられている。制振機構２０は、カラム２に取り付けるための固定リング２１と、固定リング２１に設置された加振器２２と、加振器２２と対向するように固定リング２１に設置される振動センサ２３と、振動センサ２３の信号に応じて加振器２２を駆動するコントローラ２４が備えられている。
【００１７】
図２は制振機構２０がカラム２に取り付けられた状態を示す図、図３はカラム２から取り外された制振機構２０を示す図である。
【００１８】
固定リング２１は，フランジ部を有する円弧状の部材２１ａ、２１ｂ（第１の弧状部材と第２の弧状部材）を備え、ボルト２１ｃ（第１の接続部材）により締結されてカラム２の上端に固定される。本実施例の場合は、２つの部材２１ａ、２１ｂの一端同士をボルト２１ｃで接続すると共に、２つの部材２１ａ、２１ｂの他端同士を、同様にボルト２１ｃ（第２の接続部材）で接続する例について説明する。なお、本実施例では、固定リング２１にフランジを設けることによって、カラム２の上端部に振動抑制機構を設置する例を説明するが、フランジを設けることなく、ボルト２１ｃの締結のみで、カラム２に振動抑制機構を取り付けることも可能である。このように構成すれば、振動の種類や程度に応じて任意の位置（任意のカラム高さ）に振動抑制機構を設置することが可能となる。また、図３に例示するように、部材２１ａ、２１ｂのカラム側面（内壁面３０１）はカラム２の外壁形状に沿って形成されており、後述するように内壁面３０１を介して、振動の検知、及び加振が可能となっている。部材２１ａと部材２１ｂの一端と他端間が接続されることによって、カラム２を包囲する環状部材となる。
【００１９】
円弧状の部材２１ａ、２１ｂの外周面には、設置面２１ｄがそれぞれ２つずつ備えられている。設置面２１ｄは、ＸＹ軸が設置面２１ｄの法線方向となる向きとなるように形成され、隣接する２つの設置面２１ｄは直交している。加振器２２ａ、２２ｂはそれぞれＸＹ方向に力を発生するように設置面２１ｄに固定される。また、振動センサ２３ａ、２３ｂは加速度センサであり、それぞれＸＹ方向の振動を検出するように設置面２１ｄに固定される。振動センサ２３ａ、２３ｂは、速度や変位を検出するセンサであっても良い。円弧状の部材２１ａ、２１ｂは、上端にリブ２１ｅを有し，カラム２の上端に引掛かって落下しないようになっている。コントローラ２４は、振動センサ２３ａ、２３ｂの信号に応じて，加振器２２ａ、２２ｂを駆動する。
【００２０】
ボルト２１ｃは、振動抑制機構の外部から取り付け、取り外しが容易なように、レンチ等の工具の外部からの導入が容易な位置に取り付けられており、ボルト２１ｃを取り外すことによって、固定リング２１をカラム２から取り外せるように構成されている。このように構成することによって、電子顕微鏡等の設置環境等に応じた取り付け、取り外し、及び位置調整を行うことが可能となる。
【００２１】
図４は本実施例における加振器２２の例を示す断面図である。加振器２２は、中央に貫通穴を有した可動子３１と、可動子３１を上下に挟むように配置された円筒形の積層圧電素子３２ａ、３２ｂと、積層圧電素子３２ａ、３２ｂを更に上下に挟むように配置された固定子３３ａ、３３ｂとを備える。
【００２２】
上側の固定子３３ｂは中央に貫通穴を有し、下側の固定子３３ａは中央にメネジを備える。固定用ボルト３４は、固定子３３ａ、３３ｂ間を締結して、可動子３１と積層圧電素子３２ａ、３２ｂと固定子３３ａ、３３ｂとを、隙間が無いように固定する。固定用ボルト３４は、固定子３３ｂの下面（第１の面）と、固定子３３ａの上面（第２の面）との間隔を可動子３１の動作によらず、一定に保つ支持部となる。下側の固定子３３ａは底面にオネジを備え、固定リング２１に固定される。積層圧電素子３２ａ、３２ｂは電圧を加えると図中の上下方向に伸縮し、可動子３１を振動させる。加振器２２は、可動子３１の駆動反力を加振力として用いる。固定用ボルト３４は、振動方向の剛性が積層圧電素子３２ａ、３２ｂの振動方向の剛性よりも高くなるようなボルト径が選択される。
【００２３】
図５は、加振器２２を駆動する際に、積層圧電素子３２ａ、３２ｂに印加される正弦波信号の一例を示す図である。積層圧電素子３２ａ、３２ｂは圧縮力には強いが、引張力が弱いという特徴があるため、このような特徴に応じた制御を行う。具体的には、圧電素子に動作前に最大駆動電圧Ｖｍａｘの半分Ｖｍａｘ／２を印加し、予圧を加えた状態としておく。駆動時には、Ｖｍａｘ／２をバイアス電圧として加えたまま、積層圧電素子３２ａ、３２ｂにはそれぞれ正負が反転した逆相の電圧を印加する。下側の積層圧電素子３２ａが伸びる（可動子を押圧する）と、上側の積層圧電素子３２ｂが縮み（可動子を引っ張る）、可動子３１を正弦波状に振動させる。ランダムな信号で加振器２２を動作させる際も同様に、Ｖｍａｘ／２をバイアス電圧として加えて、積層圧電素子３２ａ、３２ｂにはそれぞれ正負が反転した逆相の電圧を印加する。
【００２４】
本実施例の効果について説明する。試料６は試料ステージ５により所望の位置に位置決めされる。電子銃７より放出された一次電子線８は、コンデンサレンズ９により絞られ、対物レンズ１１により試料６表面に焦点を合わせた状態で走査偏向器１０により試料６表面を二次元的に走査される。
【００２５】
一次電子線８を照射された試料6表面からは二次電子が放出され、図示しない二次電子検出器により検出される。二次電子検出器の出力は、走査偏向器１０の走査信号と同期した画像信号とすることによって、観察画像を生成することができる。試料ステージ５の位置決め動作や、イオンポンプ１２の動作、または設置環境由来の外乱などによりカラム２に発生した振動は、振動センサ２３ａ、２３ｂにより検出される。コントローラ２４は、振動センサ２３ａ、２３ｂの信号に応じて、カラム２の振動を抑えるように（振動を相殺するように）加振器２２ａ、２２ｂを駆動する。試料６の観察時のカラム２の振動が低減されることにより、試料６に対する一次電子線８の照射位置における振動も低減し、像ゆれを抑えて観察画像を得ることができる。
【００２６】
加振器２２ａ、２２ｂと振動センサ２３ａ、２３ｂが固定リング２１に設置されて制振機構２０としてユニット化されており、固定リング２１を開閉して設置できるため、電子銃７への配線７ａを避けながらカラム２への取り付けや取り外しが容易であり、荷電粒子線装置１００の組み立てやメンテナンスが容易となる。また、加振器２２ａと振動センサ２３ａを結ぶ仮想直線と、加振器２２ｂと振動センサ２３ｂを結ぶ仮想直線が直交し、それらの仮想直線がＸＹ方向を向いている（加振器の可動子の振動方向がＸＹ方向を向いている）ため、カラム２のＸＹ平面内の任意の方向の振動を低減することができる。本実施例では、加振器２２ａ、２２ｂと振動センサ２３ａ、２３ｂがそれぞれＸＹ方向を向いた状態で制振機構２０が設置されているが、カラム２の軸周りに回転させた状態で設置しても構わない。カラム２の振動モードの方向は必ずしもＸＹ方向に一致しているとは限らないため、加振器２２ａ、２２ｂと振動センサ２３ａ、２３ｂがそれぞれカラム２の振動モードの方向に沿う様に設置することで、直交する加振器２２ａと振動センサ２３ｂ、加振器２２ｂと振動センサ２３ａ間の干渉を小さくし、制御系設計を容易とすることができる。
【００２７】
カラム２は柱状構造物であるため、一般に上部の振幅が大きくなりやすく、制振機構２０の設置個所としては振幅の大きな上部が効果的な制振には望ましい。カラム２上部には電子銃７が位置しているため、磁場を発生する電磁式のアクチュエータを加振器２２として用いると、一次電子線８に影響して観察画像に悪影響を与える。非磁性のアクチュエータを用いることで、観察画像への影響を抑えることが可能である。本実施例では、加振器２２に積層圧電素子３２ａ、３２ｂを用いているため、観察画像への悪影響を与えることなく制振が可能である。また、積層圧電素子３２ａ、３２ｂは応答も高速であるため、比較的高周波の振動の低減も可能である。
【００２８】
図１、２ではカラム２の最上部にのみ制振機構２０が設置されているが、カラム２の振動モードや振動の周波数によっては、制振機構２０をカラム２の最上部以外の位置に設置するようにしても良い。カラム２の最上部以外に、振幅が最も大きくなる個所（高さ）が存在する場合には、その高さに制振機構２０を取り付けるようにしても良い。また、カラム２に複数の制振機構２０を設置するようにしても良い。 複数の制振機構２０を用いることで、複数の振動モードの振動を効果的に制振することができる。上述のような着脱可能な制振機構（振動抑制機構）によれば、振動の種類や電子顕微鏡の設置環境等に応じた適切な制振を行うことが可能となる。
【００２９】
図６は積層圧電素子の変位量と、印加電圧との関係を測定したグラフである。図６に示すように、積層圧電素子の変位は印加電圧に完全に比例せず、ヒステリシス特性を有する。従って、単一の積層圧電素子で可動子を振動させるような加振器を用いた場合、加振力にはその駆動周波数の高調波成分も含まれることとなる。図６に示すように、このヒステリシス特性は昇圧時と降圧時で異なっており、昇圧時は降圧時よりも線形な特性に近くなっている。そのため、本実施例のように積層圧電素子３２ａ、３２ｂを対向して用いることで、ヒステリシス特性の影響を低減し、加振力への高調波成分の影響を低減することができる。また、積層圧電素子３２ａ、３２ｂの最大ストロークは、一般に０．１％程度のオーダであり、例えば１０ｍｍの長さに対して１０μｍ程度しか得られない。Ｖｍａｘ／２のバイアス電圧を加えて予圧を得るためには、組立時に積層圧電素子３２ａ、３２ｂの両端に隙間が無いように組み立てておく必要がある。固定用ボルト３４を用いて振動方向に締結するように固定することで、積層圧電素子３２ａ、３２ｂの厚みの公差が大きくても隙間なく組み立てることが可能であり、組み立ても容易となる。また、固定用ボルト３４の振動方向の剛性を、積層圧電素子３２ａ、３２ｂの振動方向の剛性よりも高くなるようにしておくことで、積層圧電素子３２ａ、３２ｂの両端に位置した固定子３３ａ、３３ｂを、可動子３１に対して一体の剛体とみなせるようになる。これにより、固定子３３ａ、３３ｂがそれぞれ個別に振動することなく、積層圧電素子３２ａ、３２ｂのヒステリシス特性を低減して可動子３１を駆動することが可能となる。
【実施例２】
【００３０】
本実施例では、実施例1に対して、より取り扱いの容易な制振機構を有した荷電粒子線装置の例を説明する。図７は本実施例における制振機構２０が、カラム２に取り付けられた状態を示す斜視図、図８はカラム２から取り外された制振機構２０の斜視図である。図７、８において、図２、３と同じもの、または同一機能のものは同一の符号を付して重複する説明を省略する。固定リング２１は、フランジ部と、ヒンジ２１ｆ（第２の接続部材）を有する円弧状の部材２１ａ、２１ｂとを備え、ボルト２１ｃにより締結されてカラム２の上端に固定される。円弧状の部材２１ａ、２１ｂは設置面２１ｄをそれぞれ２つずつ備え、ＸＹ軸が設置面２１ｄの法線方向となるように設置される。加振器２２ａ、２２ｂはそれぞれＸＹ方向に力を発生するように設置面２１ｄに固定される。
【００３１】
また、振動センサ２３ａ、２３ｂはそれぞれＸＹ方向の振動を検出するように設置面２１ｄに固定される。円弧状の部材２１ａ、２１ｂは、上端にリブ２１ｅを有し、カラム２の上端に引掛かって落下しないようになっている。コントローラ２４は、振動センサ２３ａ、２３ｂの信号に応じて、加振器２２ａ、２２ｂを駆動する。本実施例では、円弧状の部材２１ａ、２１ｂがヒンジ２１ｆで開閉可能に結合されているため、制振機構２０を取り外した場合にも分かれず、取り付けや取り外しが容易となる。その他の効果については、実施例1と同じである。
【実施例３】
【００３２】
本実施例では、実施例１、２に対して，より取り扱いが容易な制振機構について説明する。図９は本実施例における加振器２２の例を示す断面図である。図９において、図４と同じもの、または同一機能のものは同一の符号を付して重複する説明を省略する。図９に例示する加振器２２は、可動子３１と、可動子３１を上下に挟むように配置された積層圧電素子３２ａ、３２ｂと、積層圧電素子３２ａ、３２ｂを更に上下に挟むように配置された固定子３３ａ、３３ｂとを備える。
【００３３】
固定子３３ａ、３３ｂはどちらも底のある円筒形状であり、下側の固定子３３ａは外周にオネジ部３３ｃを、上側の固定子３３ｂは内周にメネジ部３３ｄを備え、オネジ部３３ｃとメネジ部３３ｄが噛み合うように構成されている。可動子３１と積層圧電素子３２ａ、３２ｂは、固定子３３ａ、３３ｂによって形成される内部空間に納められた状態で、オネジ部３３ｃとメネジ部３３ｄが締結され、可動子３１と積層圧電素子３２ａ、３２ｂとの間、及び固定子３３ａ、３３ｂと積層圧電素子３２ａ、３２ｂとの間は、隙間が無いように固定されている。下側の固定子３３ａは側面の一部に貫通穴３３ｅを備え、積層圧電素子３２ａ、３２ｂへの配線は貫通穴３３ｅを通じて外部に導かれる。本実施例の場合、ねじによって締結された固定子３３ａと固定子３３ｂが、両者の対向面間の間隔を維持する支持部となる。
【００３４】
下側の固定子３３ａは底面にオネジを備え、固定リング２１に固定される。積層圧電素子３２ａ、３２ｂは電圧を加えると図中の上下方向に伸縮し、可動子３１を振動させる。加振器２２は、可動子３１の駆動反力を加振力としている。固定子３３ａ、３３ｂを振動方向に締結する剛性が、積層圧電素子３２ａ、３２ｂの振動方向の剛性よりも高くなるようにしておく。積層圧電素子３２ａ、３２ｂを、中央に貫通穴を有する円筒形状とすることによって、低剛性とすることができる。
【００３５】
本実施例では、振動する可動子３１や積層圧電素子３２ａ、３２ｂが外部に露出せずに固定子３３ａ、３３ｂの内部に納められるため、他部材との接触の可能性を低減することができる。また、オネジ部３３ｃとメネジ部３３ｄとの間の隙間を接着することによって、内部を気密状態にすることができ、結果として積層圧電素子３２ａ、３２ｂが吸湿することを防止し、信頼性を高めることができる。
【００３６】
組立時には、オネジ部３３ｃとメネジ部３３ｄにより、固定子３３ａ、３３ｂを振動方向に締結するように固定することで、積層圧電素子３２ａ、３２ｂの厚みの公差が大きくても隙間なく組み立てることが可能であり、組み立て作業が容易になる。また、固定子３３ａ、３３ｂを振動方向に締結した状態における剛性を、積層圧電素子３２ａ、３２ｂの振動方向の剛性よりも高くなるようにしておくことで、積層圧電素子３２ａ、３２ｂの両端に位置した固定子３３ａ、３３ｂが、可動子３１に対して一体の剛体とみなせるようになる。これにより、固定子３３ａ、３３ｂがそれぞれ個別に振動することなく、積層圧電素子３２ａ、３２ｂのヒステリシス特性を低減して可動子３１を駆動することが可能となる。その他の効果については、実施例１、２と同じである。
【実施例４】
【００３７】
本実施例では、実施例１〜３に対して、より大きな加振力を得やすい制振機構について説明する。図１０は本実施例における加振器２２の例を示す断面図である。図１０において、図４、９と同じもの、または同一機能のものは同一の符号を付して重複する説明を省略する。加振器２２は、円板部を備えた円柱状の固定子３３と、固定子３３の円板部を上下に挟むように配置された円筒形の積層圧電素子３２ａ、３２ｂと、積層圧電素子３２ａ、３２ｂを更に上下に挟むように配置された可動子３１ａ、３１ｂとを備える。
【００３８】
可動子３１ａ、３１ｂはどちらも底のある円筒形状であり、底部にそれぞれ貫通穴３１ｆ、３１ｇを備える。下側の可動子３１ａは外周にオネジ部３１ｃを、上側の可動子３１ｂは内周にメネジ部３１ｄを備え、オネジ部３１ｃとメネジ部３１ｄが噛み合うようになっている。固定子３３と積層圧電素子３２ａ、３２ｂは可動子３１ａ、３１ｂの内部に納められた状態で、オネジ部３１ｃとメネジ部３１ｄが締結され、可動子３１ａ、３１ｂと積層圧電素子３２ａ、３２ｂとの間、及び固定子３３と積層圧電素子３２ａ、３２ｂとの間を、隙間が無いように固定している。下側の可動子３１ａは側面の一部に貫通穴３１ｅを備え、積層圧電素子３２ａ、３２ｂへの外部からの配線は貫通穴３１ｅを通じて導かれる。
【００３９】
固定子３３は底部にオネジを備え、オネジは貫通穴３１ｆより突出し、貫通穴３１ｇを通じて固定子３３をねじ込むことで、固定リング２１に固定される。その際、固定子３３が可動子３１の内側に位置しているため、固定子３３の上面の上面に六角穴付きボルトの頭のような部位を用意しておき、可動子３１に設けた貫通孔３１ｆを通して、六角レンチでねじ込むようにすると良い。
【００４０】
積層圧電素子３２ａ、３２ｂは電圧を加えると図中の上下方向に伸縮し、可動子３１ａ、３１ｂを振動させる。加振器２２は、可動子３１ａ、３１ｂの駆動反力を加振力としている。可動子３１ａ、３１ｂを振動方向に締結する剛性が、積層圧電素子３２ａ、３２ｂの振動方向の剛性よりも高くなるようにしておく。
【００４１】
本実施例では実施例１〜３と比較して、振動する可動子３１ａ、３１ｂが加振器２２の外側に位置しているため、可動子３１ａ、３１ｂを大型化して質量を大きくしやすく、加振器２２の発生する力を大きくすることが容易である。組立時には、オネジ部３１ｃとメネジ部３１ｄにより、可動子３１ａ、３１ｂを振動方向に締結するように固定することで、積層圧電素子３２ａ、３２ｂの厚みの公差が大きくても隙間なく組み立てることが可能であり、組み立て作業が容易になる。また、可動子３１ａ、３１ｂを振動方向に締結する剛性を、積層圧電素子３２ａ、３２ｂの振動方向の剛性よりも高くなるようにしておくことで、積層圧電素子３２ａ、３２ｂの両端に位置した可動子３１ａ、３１ｂが、一つの剛体の慣性質量とみなせるようになる。これにより、可動子３１ａ、３１ｂがそれぞれ個別に振動することなく、積層圧電素子３２ａ、３２ｂのヒステリシス特性を低減して可動子３１ａ、３１ｂを駆動することが可能となる。その他の効果については、実施例１〜３と同じである。
【００４２】
また、本実施例の加振器２２の変形例の断面図を図１１に示す。図１１において、図４、９、１０と同じもの、または同一機能のものは同一の符号を付して重複する説明を省略する。加振器２２は、中央に貫通穴を有した固定子３３と、固定子３３を上下に挟むように配置された円筒形の積層圧電素子３２ａ、３２ｂと、積層圧電素子３２ａ、３２ｂを更に上下に挟むように配置された可動子３１ａ、３１ｂとを備える。上側の可動子３１ｂは中央に貫通穴を有し、下側の可動子３１ａは中央にメネジを備える。固定用ボルト３４は、可動子３１ａ、３１ｂ間を締結して、可動子３１ａ、３１ｂと積層圧電素子３２ａ、３２ｂとの間、及び固定子３３と積層圧電素子３２ａ、３２ｂとの間を、隙間が無いように固定する。
【００４３】
固定子３３は取付部３３ｆを備え、固定リング２１に固定される。積層圧電素子３２ａ、３２ｂは電圧を加えると図中の上下方向に伸縮し、可動子３１ａ、３１ｂを振動させる。加振器２２は、可動子３１ａ、３１ｂの駆動反力を加振力として用いる。固定用ボルト３４は、振動方向の剛性が、積層圧電素子３２ａ、３２ｂの振動方向の剛性よりも高くなるようにしておく。
【００４４】
本実施例では実施例１〜３と比較して、振動する可動子３１ａ、３１ｂが加振器２２の外側に位置しているため、可動子３１ａ、３１ｂを大型化して質量を大きくしやすく、加振器２２の発生する力を大きくすることができる。
【００４５】
組立時には，固定用ボルト３４により、可動子３１ａ、３１ｂを振動方向に締結するように固定することで、積層圧電素子３２ａ、３２ｂの厚みの公差が大きくても隙間なく組み立てることが可能であり、組み立てが容易となる。また、固定用ボルト３４の振動方向の剛性を、積層圧電素子３２ａ、３２ｂの振動方向の剛性よりも高くなるようにしておくことで、積層圧電素子３２ａ、３２ｂの両端に位置した可動子３１ａ、３１ｂが、一つの剛体の慣性質量とみなせるようになる。これにより、可動子３１ａ、３１ｂがそれぞれ個別に振動することなく、積層圧電素子３２ａ、３２ｂのヒステリシス特性を低減して可動子３１ａ、３１ｂを駆動することが可能となる。その他の効果については，実施例１〜３と同じである。
【符号の説明】
【００４６】
１…試料室、２…カラム、３…Ｘテーブル、４…Ｙテーブル、 ５…試料ステージ、６・・・試料、７…電子銃、８…一次電子線、9…コンデンサレンズ、１０…走査偏光器、１１…対物レンズ、１２…イオンポンプ、２０…制振機構、２１…固定リング、２２、２２ａ、２２ｂ…加振器，２３、２３ａ、２３ｂ…振動センサ、２４…コントローラ、３１、３１ａ、３１ｂ…可動子、３２ａ、３２ｂ…積層圧電素子、３３、３３ａ、３３ｂ…固定子、３４…固定用ボルト、１００…荷電粒子線装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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