(57)【要約】【課題】薄型で低振動及びステージ高速化に対応し、チャンバ内に配置しても床投影面積の変化しない顕微鏡用２軸ステージを実現する。【解決手段】ベース１と、Ｘ送りネジ７により前記ベース１上をＸ方向に移動可能なＸテーブル２と、前記Ｘテーブル２上をＹ方向に移動可能に支持されたＹテーブル３とを備えたＸＹステージにおいて、ベース１上に配置されたＹ送りネジ８により、前記ベース１上をＹ方向に移動可能な第３テーブル４を設け、さらに、前記第３テーブル４上にＸ方向に移動可能なスライド部１４を設け、前記スライド部１４をＹテーブル３と結合した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を載置すると共に第１方向に移動可能な第１テーブルと、当該第１テーブルを前記第１方向に案内すると共に前記第１方向と垂直な第２方向に移動可能な第２テーブルと、当該第２テーブルを前記第２方向に案内するベースと、前記第１テーブルおよび第２テーブルをそれぞれ駆動させる駆動機構とを備えた顕微鏡用２軸ステージにおいて、前記第１テーブルを移動させる駆動機構によって前記第１方向に移動可能な第３テーブルを前記ベース上に備え、さらに、前記第３テーブル上に前記第２方向に移動可能な連結部材を設け、前記連結部材が前記第２テーブルの下部から前記第１テーブルと結合されることを特徴とした顕微鏡用２軸ステージ。
【請求項２】
試料を載置すると共に第１送りねじによって第１方向に移動する第１テーブルと、当該第１テーブルを前記第１方向に案内すると共に第２送りねじによって前記第１方向と垂直な第２方向に移動する第２テーブルと、当該第２テーブルを前記第２方向に案内するベースとを備えた顕微鏡用２軸ステージにおいて、前記第１送りねじによって前記第１方向に移動可能な第３テーブルを前記ベース上に備え、前記第２送りねじは、前記第１方向において前記ベースの中心よりベース端部側に配置され、前記第１送りねじは、ステージ移動平面へ投影したとき前記第２送りねじと交差しないように配置され、前記第３テーブルは前記第２方向に移動可能な連結部材を介して前記第２テーブルの下側から前記第１テーブルと結合されることを特徴とする顕微鏡用２軸ステージ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の顕微鏡用２軸ステージにおいて、前記連結部材が、前記第２テーブルに設けられた前記第１方向に長い抜き穴を貫通していることを特徴とする顕微鏡用２軸ステージ。
【請求項４】
請求項１，請求項２または請求項３に記載の顕微鏡用２軸ステージにおいて、ステージ構造が所定雰囲気あるいは真空に保たれるチャンバ内に格納され、且つ駆動手段であるモータが前記チャンバ外に固定されていることを特徴とする顕微鏡用２軸ステージ。
【請求項５】
請求項１，請求項２または請求項３に記載の顕微鏡用２軸ステージを備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は試料の精密位置決めに使われる顕微鏡用２軸ステージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に顕微鏡用２軸（例えばＸＹ）ステージは、基準となるベース上にＸ方向に移動可能なＸテーブルが積まれ、その上に、Ｘ方向と垂直なＹ方向に移動するＹテーブルを積層した構造になっている。ＸＹステージでは、特許文献１に見られるように、アクチュエータとして回転モータと送りネジを使用する場合が多い。これらはＸテーブル，Ｙテーブル共に同様の送り機構を有し、この送り機構は、可動側に固定されるナット部と、可動側ナット部と螺合され移動方向に対し回転自在に軸支される送りネジ、及び前記送りネジを回転させるためのモータから構成される。
【０００３】
また、ＸＹステージを所定雰囲気あるいは真空に保たれたチャンバ内で使用する場合、モータは放電，寿命，メンテナンス性といった面からチャンバの外側に配置するのが望ましい。しかし、上記ＸＹステージではＸテーブルの移動と共にＹテーブル送り機構がＸ方向に移動するため、モータをチャンバ外側に配置するのは困難である。そこで従来は、例えば図６に示すように、Ｙテーブル３１を移動させるには、チャンバ３２の外側に配置したサブチャンバ３３内のＹ送りネジ３５に連結されるＹ駆動軸３６で、Ｙテーブル３１端部に設けられたＸ方向にスライド可能な案内レール３７を押し引きすることにより、Ｘテーブル３０移動に伴うＹテーブル３１とＹ送りネジ３５間の横ずれを吸収し、Ｙ軸方向の移動を可能にしていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１４２５５８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に開示されるようなＸＹステージでは、一軸方向に移動する送り機構を持つテーブルを、２台それぞれ直角方向に移動するように積層するため、一般にステージ全高が厚くなる。また、ＸテーブルにはＹテーブル（上テーブル）駆動用の送り機構を搭載するため、ステージ全体の重心高さが高くなり、ステージの機械共振周波数が低下する傾向にある。また、Ｘテーブル送り機構側で、移動重量が重くなるため高速移動には大出力モータが必要となるという問題がある。
【０００６】
一方、所定雰囲気あるいは真空に保たれたチャンバ内でＸＹステージを使用する場合、図６に示す方法では、チャンバ３２の外側にサブチャンバ３３を設ける構造のため、装置全体の床投影面積が大きくなる問題がある。また、Ｘテーブル３０移動に伴うＹテーブル３１推力点変化による、Ｙテーブル３１姿勢精度への影響も懸念される。
【０００７】
本発明の目的は、これらの問題点を解決し、薄型で低振動及び高速移動が可能であり、床投影面積を変化させず所定雰囲気あるいは真空に保たれたチャンバ内への適用が可能なＸＹステージを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明では、試料を載置すると共に第１方向に移動可能な第１テーブルと、当該第１テーブルを前記第１方向に案内すると共に前記第１方向と垂直な第２方向に移動可能な第２テーブルと、当該第２テーブルを前記第２方向に案内するベースと、前記第１テーブルおよび第２テーブルをそれぞれ駆動させる駆動機構とを備えた顕微鏡用２軸ステージにおいて、前記第１テーブルを移動させる駆動機構によって前記第１方向に移動可能な第３テーブルを前記ベース上に備え、さらに、前記第３テーブル上に前記第２方向に移動可能な連結部材を設け、前記連結部材が前記第２テーブルの下部から前記第１テーブルと結合した。
【０００９】
また本発明では試料を載置すると共に第１送りねじによって第１方向に移動する第１テーブルと、当該第１テーブルを前記第１方向に案内すると共に第２送りねじによって前記第１方向と垂直な第２方向に移動する第２テーブルと、当該第２テーブルを前記第２方向に案内するベースとを備えた顕微鏡用２軸ステージにおいて、前記第１送りねじによって前記第１方向に移動可能な第３テーブルを前記ベース上に備え、前記第２送りねじは、前記第１方向において前記ベースの中心よりベース端部側に配置され、前記第１送りねじは、ステージ移動平面へ投影したとき前記第２送りねじと交差しないように配置され、前記第３テーブルは前記第２方向に移動可能な連結部材を介して前記第２テーブルの下側から前記第１テーブルと結合した。
【００１０】
また本発明では、上記顕微鏡用２軸ステージにおいて、前記第１テーブルと前記連結部材が、前記第２テーブルに設けられた前記第１方向に長い抜き穴を貫通している。
【００１１】
以上の構成を備えているので、ステージ全高及び重心高さが低くなり、薄型で低振動な試料ステージが提供される。また移動物重量が少なくなりステージ高速化にも対応可能になる。さらに、第３テーブル上に備えられる第２方向に移動可能な連結部材により、第１テーブルと第１送りネジ間に生じる第２方向横ずれを吸収するので、床投影面積を変化させず所定雰囲気あるいは真空に保たれたチャンバ内に搭載可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例である顕微鏡用２軸（ここではＸＹ）ステージを示す斜視図である。本ＸＹステージはベース１，Ｘテーブル２及びＸテーブル２をＸ方向に移動させるためのＸガイド部５と駆動機構，試料を載置するＹテーブル３，Ｙテーブル３をＹ方向に案内するためのＹガイド部６，第３テーブル４及び駆動機構から構成される。図２に示すように、ベース１にはＸテーブル２及びＹテーブル３の駆動手段である送りネジ７，８が配置される。ここで、Ｘ送りネジ７をベース１の中心よりベース１端部側に配置することで、Ｙ送りネジ８の設置スペースを設け、それぞれＸＹ平面図上で交差しないように配置可能となる。またベース１には、Ｙ送りネジ８と平行に取付けられたガイド部Ａ１３により案内されＹ方向に移動可能な第３テーブル４を配置し、第３テーブル４はＹ送りネジ８に螺合されるＹナット部１０と結合される。さらに、第３テーブル４にはＸ方向に移動可能なスライド部１４を設け、スライド部１４はＸテーブル２上に積層されたＹテーブル３とＸテーブル２下側から連結される。ここで、Ｙテーブル３とスライド部１４の連結は、Ｙ方向に長い抜き穴１５をＸテーブル２に設け、連結部材Ａ１６を介し結合する。
【００１３】
いま、Ｘ駆動モータ１１に駆動信号を送ると、Ｘ送りネジ７が回転し、Ｘナット部９を介しＸテーブル２がＹテーブル３と共にＸ軸上を前後移動する。この時、Ｙテーブル３と第３テーブル４の連結部材Ａ１６も第３テーブル４上に設けられたスライド部１４によりＸ方向にスライド可能であり、共に移動する。次にＹ駆動モータ１２に駆動信号を送ると、Ｙ送りネジ８が回転し、第３テーブル４がＹテーブル３と共にＹ軸上を前後移動する。このとき、連結部材Ａ１６はＸテーブル２に設けられたＹ方向に長い抜き穴１５を通る。
【００１４】
この構造により、比較的重量のある駆動機構を両軸ともベース１に取付け可能になり、Ｙテーブル３に固定される試料を高速に、精度良く位置決めすることができる。さらに、ステージ重心高さが低くなるうえ、ステージ全高も薄くできるので、薄型で低振動なＸＹステージが実現可能になる。
【００１５】
図３は、本発明の別の一実施例であるＸＹステージを示す斜視図である。本実施例では第２テーブル２にＹ方向に長い抜き穴１５を設けず、第２テーブル２の側面を介す連結部材Ｂ１７を設けている。本実施例の効果も上記の実施例と同様である。
【００１６】
図４は、本ＸＹステージを所定雰囲気あるいは真空に保たれたチャンバ１８内に配置した場合の一実施例である。両軸送りネジ７，８をベース１内に配置するので、図６に見られるサブチャンバ３３が不要となり床投影面積が変化することがない。また、従来のようなＸテーブル３０移動に伴うＹテーブル３１推力点変化も起きず、ストローク内でバラツキの少ない安定した姿勢精度が期待できる。
【００１７】
図５は、本ＸＹステージを電子顕微鏡装置に搭載した場合の一実施例である。電子顕微鏡装置は、鏡筒２０内でフィラメント２２から発生した電子ビーム２３を偏光及び集光させ試料２１表面に照射する。電子ビーム照射によって試料２１から発生される２次電子２７を２次電子検出器２８で捕らえ、図示されていないが、検出された２次電子信号に基づいて像表示装置に試料像が表示される。ここで、試料室１９及び鏡筒２０内は真空状態に維持されている。本発明によると、ステージ重心高さを低くし、且つステージ全高を薄くできるので、薄型で低振動なＸＹステージが提供されるため、外乱等によるステージの振動振幅が抑制され、試料像への影響が少なくなり、像分解能が向上する。また、精密なステージ高速位置決めが可能になるので、特に半導体素子製造検査分野等で重要視される装置のスループットを向上させることが可能になる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は、ベースとＸＹ方向に移動可能なステージを備える顕微鏡用２軸ステージにおいて、以上説明したように構成されているので下記のような効果を奏でる。
（１）第３テーブルを用いベースに重量のある駆動機構を両軸搭載するので、移動物重量が少なくなりステージ高速化にも対応する。また、ステージ全高及び重心高さが低くなるので、薄型で低振動なＸＹステージが実現可能になる。
（２）第３テーブルに設けられる例えばＸ方向に移動可能なスライド部により、ＹテーブルとＹ方向送りネジ間のＸ方向横ずれを吸収するので、床投影面積を変化させず所定雰囲気あるいは真空に保たれたチャンバ内に適用可能になる、さらに、従来のようなＸテーブル移動に伴うＹテーブル推力点変化も起きないので、ストローク内でバラツキの少ない安定した姿勢精度が期待できる。
（３）本ＸＹステージを電子顕微鏡装置に搭載した場合、薄型で低振動なＸＹステージが提供されるため、外乱等によるステージの振動振幅が抑制され、試料像への影響が少なくなり、像分解能が向上する。また、精密なステージ高速位置決めが可能になるので、特に半導体素子製造検査分野等で重要視される装置のスループットを向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるＸＹステージを示す斜視図。
【図２】ベースの構造の一例を示す斜視図。
【図３】本発明の別の実施例であるＸＹステージを示す斜視図。
【図４】本発明によるＸＹステージを所定雰囲気あるいは真空に保たれたチャンバ内に適用した一例を示す平面図。
【図５】本発明によるＸＹステージを電子顕微鏡装置に搭載した場合の一実施例。
【図６】従来技術を説明するＸＹステージ平面図。
【符号の説明】
１，２９…ベース、２，３０…Ｘテーブル、３，３１…Ｙテーブル、４…第３テーブル、５…Ｘガイド部、６…Ｙガイド部、７，３４…Ｘ送りネジ、８，３５…Ｙ送りネジ、９…Ｘナット部、１０…Ｙナット部、１１，３８…Ｘ駆動モータ、１２，３９…Ｙ駆動モータ、１３…ガイド部Ａ、１４…スライド部、１５…抜き穴、１６…連結部材Ａ、１７…連結部材Ｂ、１８，３２…チャンバ、１９…試料室、２０…鏡筒、２１…試料、２２…フィラメント、２３…電子ビーム、２４…偏向器、２５…絞り、２６…電子レンズ、２７…２次電子、２８…２次電子検出器、３３…サブチャンバ、３６…Ｙ駆動軸、３７…案内レール。
【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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