(57)【要約】【課題】  モータ駆動によるステージ制御を行う装置において、ステージ停止後のドリフト発生を抑制する。【解決手段】  （ａ）ステージを左から右方向に移動して停止した時、押圧部材３６は張出部２０ａの左側面３８ａに接している。（ｂ）バックラッシュ範囲を超えない範囲内で押圧部材３６が左方向に移動するようにモータを回転させる。（ｃ）次に、押圧部材３６がバックラッシュ範囲を超えない範囲内で右方向に移動するようにモータを回転させる。（ｄ）次に、押圧部材３６がバックラッシュ範囲を超えない範囲内で左方向に移動するようにモータ２８を回転させる。（ｃ）と（ｄ）の動作を数回繰り返す。【選択図】図４
2008016367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を移動させ所望する位置に停止させるステージの移動制御を行うためのステージ移動制御装置であって、
前記ステージを移動する駆動力を発生するモータと、
前記モータの駆動を制御するための制御手段と、
前記制御手段に組み込まれたドリフト抑制手段とを備え、
前記ドリフト抑制手段は、
前記ステージの移動が停止したとき、前記ステージのバックラッシュ範囲を超えない範囲で前記モータの回転方向を停止直前の回転方向から逆転させる動作を行うように前記モータを駆動する手段であることを特徴とするステージ移動制御装置。
【請求項２】
前記ドリフト抑制手段は、
前記ステージの移動が停止したとき、移動が停止する直前の移動方向に対応した前記モータの回転方向と逆方向に前記バックラッシュ範囲を超えない範囲で前記モータを回転させた後、さらに、直前の移動方向に対応した前記モータの回転方向と逆方向に前記バックラッシュ範囲を超えない範囲で前記モータを回転させる動作を少なくとも一回行うか若しくは複数回繰り返すように前記モータを駆動する手段である、ことを特徴とする請求項１に記載のステージ移動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査電子顕微鏡や電子ビーム描画装置において、試料を移動させ所望する位置に停止させるステージ移動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査電子顕微鏡や電子ビーム描画装置等の試料の観察・分析・測定・描画を行う装置においては、試料ステージ（以下、ステージと略称する）を用いて試料を移動させ、試料上の所望に位置に電子線を照射できるようにしている。
【０００３】
図１に、従来のステージ移動を行う装置の構成を走査電子顕微鏡の例で示す。試料１は試料ホルダ４に載置され、ステージ５に装着されている。図示しない電子銃から放出された電子線ＥＢは、集束レンズ（図示せず）と対物レンズ３によって細く絞られ試料１に照射され、走査コイル２により二次元的に走査される。走査コイル２は表示・観察・操作部１５からの情報に基づいて、走査信号発生部８、制御回路７、駆動回路６により必要な走査が行われる。
試料１から放出された二次電子ＳＥ（又は反射電子でもよい）は検出器９により検出され、増幅器１０、画像処理部１１を経て、走査信号発生部８からの走査信号と同期した画像が表示装置１７に表示される。
【０００４】
コンピュータ制御された装置において、試料を移動させ所望の位置に停止させる動作には大きく分けて二通りある。一つは、例えば予め座標位置を指定し、其の位置に試料を移動させる方法で、指定された座標位置を持つステージ設定情報１６に基づいて、ステージ制御部１３、モータドライバ１２によりステージ５を操作する動作を行う。この方法は順次自動的に測定を行うような場合に行われる動作である。もう一つは、トラックボール１４（ジョイスティック等を備える装置も有る）をオペレータが操作し、ステージ制御部１３、モータドライバ１２によりステージ５を操作する動作である。この動作は表示装置１７で画像を観察しながら視野を連続的に変化させて、所謂視野探しを行う場合に行われる。上記いずれの方法においても、ステージ５はモータ駆動により移動し、ある座標位置において停止する動作が行われる。ステージ５が停止した後、時間経過と共にじわじわと停止位置から僅かに移動してしまう現象が知られている。この現象はドリフトと呼ばれ、特に高倍率で観察を行うときは相対的に影響が大きくなり、観察や分析等の作業に障害を引き起こす。
【０００５】
図２はステージの移動機構を説明するための模式図である。なお、各図の説明において、紙面に向かって右方向、左方向、上方向、下方向を単に右方向、左方向、上方向、下方向と記す。右方、右側等の記述についても同様である。図２の模式図は、理解しやすいように、左右方向に移動させる軸のみについて示している。実際のステージは、紙面と直角の軸、上下方向の軸の他、ステージの種類によっては試料を傾斜させたり回転させたりする機構を備えている場合も有る。
【０００６】
図２において、支持部材２１の上にステージ５が取り付けられている。ステージの移動機構全体は支持部材２１と試料室壁２９に固定された支持部材２１ａによって支持されている。ステージ５は試料室（真空内）に組み込まれているため、モータ２８の駆動力はシャフト２７、ジョイント２６、シャフト２５、ジョイント２４、シャフト２３、ギア２２を介してステージ５に伝達される。このように、モータ２８とステージ５との間には多くの伝達部材が組み込まれているため、ステージ操作を行うと、停止後も、シャフト、ジョイント、ギア等の伝達部材に撓みを生じ、また伝達部材の結合部やステージ５の摺動部等に潤滑材の粘性抵抗による応力が残る。この応力が、ドリフトの原因となると考えられている。
【０００７】
このドリフトを抑制するため、特許文献１の特開２００５−１９７１３６号公報には、モータとステージとの間で駆動力を伝達する構造を改良する技術が開示されている。また、特許文献２の特開２００５−２１６２１６号公報には、指定された位置にステージを移動し停止させるときの位置決め精度を向上させる技術が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１９７１３６号公報
【特許文献２】特開２００５−２１６２１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の特開２００５−１９７１３６号公報に開示されている技術は、シャフトやジョイント等の組み合わせ構造を改良することによってステージ停止後のドリフトを少なくする効果を得てはいるが、伝達部材に生じる撓みや、潤滑材の粘性抵抗による応力を完全に取り去ることはできない。また、特許文献２の特開２００５−２１６２１６号公報に開示されている技術は、ステージの位置を監視するステージ位置測定装置を必要とし、これには例えばリニアスケールを使用するため一般に高価なシステムとなる。また、ステージ位置測定装置を用いて位置決め完了後の振動を小さく抑えることが主たる目的であり、本発明が目的とするドリフト抑制には有効ではない。
【００１０】
そのため、走査電子顕微鏡で高倍率像を保存する場合は、遅い走査速度で画像を取り込むため視野が流れた像になってしまう問題が解決されていない。このため、ステージ停止後、オペレータがステージを手で叩くなどして一時的に衝撃を与え、伝達部材に生じる撓みや、潤滑材の粘性抵抗による応力の開放を行っている。しかし、この方法はステージに大きな衝撃を与えるため、大きな像の揺れが発生し、揺れが収まるのを待つ必要が有るだけでなく、ステージの不具合を引き起こす恐れがある。
【００１１】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであって、モータ駆動によるステージ制御を行う装置において、ステージ停止後のドリフト発生を抑制し、高倍率での作業が問題なく行える走査電子顕微鏡や電子ビーム描画装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の問題を解決するために、本発明は、
試料を移動させ所望する位置に停止させるステージの移動制御を行うためのステージ移動制御装置であって、
前記ステージを移動する駆動力を発生するモータと、
前記モータの駆動を制御するための制御手段と、
前記制御手段に組み込まれたドリフト抑制手段とを備え、
前記ドリフト抑制手段は、
前記ステージの移動が停止したとき、前記ステージのバックラッシュ範囲を超えない範囲で前記モータの回転方向を停止直前の回転方向から逆転させる動作を行うように前記モータを駆動する手段であることを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、前記ドリフト抑制手段は、
前記ステージの移動が停止したとき、移動が停止する直前の移動方向に対応した前記モータの回転方向と逆方向に前記バックラッシュ範囲を超えない範囲で前記モータを回転させた後、さらに、直前の移動方向に対応した前記モータの回転方向と逆方向に前記バックラッシュ範囲を超えない範囲で前記モータを回転させる動作を少なくとも一回行うか若しくは複数回繰り返すように前記モータを駆動する手段であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、前記ステージの移動が停止したとき、前記ステージのバックラッシュ範囲を超えない範囲で前記モータの回転方向を停止直前の回転方向から逆転させる動作を行うように前記モータを駆動するので、
ステージ停止後に、シャフト、ジョイント、ギア等の伝達部材生じている撓み、潤滑材の粘性抵抗、摺動部に残っている摩擦等の応力に起因するドリフトを抑制して、高倍率における観察や分析等の作業を問題なく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。但し、この例示によって本発明の技術範囲が制限されるものでは無い。各図において、同一または類似の動作を行うものには共通の符号を付し、詳しい説明の重複を避ける。
【００１６】
図３は、本発明を実施する走査電子顕微鏡の構成例である。図１に示した従来構成例に対し、ステージ制御部１３にドリフトを抑制する動作を行わせる抑制手段３０が追加されている。以下の説明においては、例えば図２に示した左右方向にステージを移動させる軸のみについてドリフトを抑制する動作を説明するが、紙面と直角に移動させる軸についての動作も同じであるため説明は省略する。図３において、抑制手段３０は、モータを駆動する一定の動作を記憶しておき、ステージ停止後に自動的にモータドライバ１２を介して図２のモータ２８の動きを制御するように構成されている。
【００１７】
次に、図４を参照しながらステージ停止後の抑制手段３０の動作を説明する。
但し、図４は本発明の概念を説明するための模式図であり、必ずしも実際の装置の構造を表している訳ではない。また、ステージの移動及び停止操作は、指定された座標位置に自動的に移動する方法であっても、オペレータがトラックボール（若しくはジョイスティック等）によりステージ操作を行う方法であってもよい。
【００１８】
図４において、モータからの駆動力は送りネジ３７と押圧部材３６を介してステージ５に伝えられる。即ち、モータの回転力はシャフト、ジョイント、ギア等の伝達部材を介して送りネジ３６を回転させる。送りネジ３６の回転に伴い、送りナット等からなる押圧部材３６が直線上を移動する。押圧部材３６がステージ５の下方に設けられている張出部２０ａの左側面３８ａ又は張出部２０ｂの右側面３８ｂを押圧することにより、ステージ５が右又は左方向に移動するようになっている。
【００１９】
側面３８ａと３８ｂの間の距離は押圧部材３６上部（張出部２０ａ及び２０ｂと接する部分）の幅よりも広いので、押圧部材３６の上部が側面３８ａと３８ｂを超えない範囲で動く場合、ステージ５は移動しない。ここでは側面３８ａと３８ｂとの間をバックラッシュ範囲と称す。なお、ステージ５のバックラッシュの大きさは、側面３８ａと３８ｂの間隔から押圧部材３６の上部の幅を引いた距離である。
【００２０】
図４（ａ）はステージを左から右方向に移動して停止した時の状態を表す図である。押圧部材３６が右方向に移動するのに対応した方向にモータ２８が回転し、モータ２８の回転が停止するとステージが停止する。ステージが停止すると、抑制手段３０は自動的に以下の動作を行う。ステージが停止した状態では、シャフト、ジョイント、ギア等の伝達部材に、撓み等による力が生じているため、右方向へのドリフトが生じる。
【００２１】
そのため、図４（ｂ）に示すように、バックラッシュ範囲を超えない範囲内で押圧部材３６が左方向に移動するのに対応した方向にモータ２８を回転させる。これによって、シャフト、ジョイント、ギア等の伝達部材にかかっている撓み等の力を緩めることができる。しかし、この状態のままでは撓み等の力以外に残っている力、例えばグリースによる粘性抵抗やステージ５の摺動部の摩擦抵抗等が残っているため、まだドリフトを完全に抑えることはできない。
【００２２】
そこで、図４（ｃ）に示すように、押圧部材３６がバックラッシュ範囲を超えない範囲内で右方向に移動するようにモータ２８を回転させる。さらに、図４（ｄ）に示すように、押圧部材３６がバックラッシュ範囲を超えない範囲内で左方向に移動するようにモータ２８を回転させる。予め設定されている回数について、図４（ｃ）と（ｄ）の動作が繰り返される。
【００２３】
必要な繰り返しの回数は、ステージの構造や組立て調整の状態によって異なるので、ドリフトが抑制できる最小限の回数を実験的又は調整時に決めるようにする。抑制手段に設定されている繰り返し回数及び／又は押圧部材３６の移動量は、必要に応じて簡単に変更できるようになっていることが望ましい。
【００２４】
以上述べたように、ステージの移動が停止したとき、ステージのバックラッシュ範囲を超えない範囲で、ステージ移動を行うためのモータの回転方向を停止直前の回転方向から逆転させる動作を行うことによって、シャフト、ジョイント、ギア等の伝達部材に生じる撓みや粘性抵抗等の力を取り去ることで、ドリフトを抑制して高倍率での観察や分析等の作業を問題なく行うことができる。
【００２５】
以上の説明において、ステージを水平方向（電子線ＥＢに垂直な方向）に移動させる場合についてドリフト抑制の動作を述べたが、モータ駆動で行う垂直方向（電子線ＥＢと平行な方向）及び試料傾斜、試料回転に対しても適用可能なことは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来のステージ移動を行う装置の構成例。
【図２】ステージの移動機構を説明するための模式図。
【図３】本発明のステージ移動方法を実施する装置の構成例。
【図４】本発明によるドリフト抑制手段の動作を説明するための図。
【符号の説明】
【００２７】
（同一または類似の動作を行うものには共通の符号を付す。）
ＥＢ  電子線                      ＳＥ  二次電子
１  試料                          ２  走査コイル
３  対物レンズ                    ４  試料ホルダ
５  ステージ                      ６  駆動回路
７  制御回路                      ８  操作信号発生部
９  検出器                        １０  増幅器
１１  画像処理部                  １２  モータドライバ
１３  ステージ制御部              １４  トラックボール
１５  表示・観察・操作部          １６  ステージ設定情報
１７  表示装置                    ２０ａ、２０ｂ  張出部
２１、２１ａ  支持部材            ２２  ギア
２３、２５、２７  シャフト        ２４、２６  ジョイント
２８  モータ                      ２９  試料室壁
３０  抑制手段                    ３６  押圧部材
３７  送りネジ                    ３８ａ、３８ｂ  側壁
【図１】
2008016367.tif 000003
【図２】
2008016367.tif 000004
【図３】
2008016367.tif 000005
【図４】
2008016367.tif 000006