(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、走査電子顕微鏡などの荷電粒子線装置における環境騒音、装置自身の振動による試料振動の低減、および試料ドリフトの低減に関する。【解決手段】  本発明は、例えば、試料ホルダを制振材により支持する回転テーブルが停止しているときは、試料ホルダを回転ステージから開放し、また、回転ステージが回転するときは、試料ホルダを回転テーブルに固定するブレーキ機構に関する。また、例えば、回転テーブルが試料ステージに固定されているときは、試料ホルダを回転テーブルから開放し、また、回転テーブルが試料ステージから開放されているときは、試料ホルダを回転テーブルに固定するブレーキ機構に関する。【選択図】  図６
2016192273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転テーブルを有する試料ステージを備えた荷電粒子線装置であって、 
前記回転テーブルは、試料ホルダを制振材により支持し、 
前記回転テーブルが停止しているときは、前記試料ホルダを前記回転ステージから開放し、また、前記回転ステージが回転するときは、前記試料ホルダを前記回転テーブルに固定するブレーキ機構を備える荷電粒子線装置。 
【請求項２】
請求項１記載の荷電粒子線装置において、
前記試料ステージは、前記回転テーブルを支持する平面移動テーブルを有し、
前記ブレーキ機構は、前記回転テーブルが停止しているときは、当該回転テーブルを前記平面移動テーブルに固定することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項３】
請求項２記載の荷電粒子線装置において、
前記ブレーキ機構は、前記試料ホルダと前記平面移動テーブルに選択的に接触する固定具を有することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項４】
請求項２記載の荷電粒子線装置において、
前記ブレーキ機構は、前記試料ホルダと前記回転テーブルを固定する第１の固定具と、前記平面移動テーブルと前記回転テーブルを固定する第２の固定具とを有することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項５】
請求項１記載の荷電粒子線装置において、
複数の前記ブレーキ機構が、前記回転テーブルの回転中心に対して均等に設置されていることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項６】
回転テーブルを有する試料ステージを備えた荷電粒子線装置であって、 
試料ホルダを支持する前記回転テーブルが前記試料ステージに固定されているときは、前記試料ホルダを前記回転テーブルから開放し、また、前記回転テーブルが前記試料ステージから開放されているときは、前記試料ホルダを前記回転テーブルに固定するブレーキ機構を備える荷電粒子線装置。
【請求項７】
請求項６記載の荷電粒子線装置において、
前記試料ステージは、前記回転テーブルを支持する平面移動テーブルを有し、
前記ブレーキ機構は、前記試料ホルダと前記平面移動テーブルに選択的に接触する固定具を有することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項８】
請求項６記載の荷電粒子線装置において、
前記試料ステージは、前記回転テーブルを支持する平面移動テーブルを有し、
前記ブレーキ機構は、前記試料ホルダと前記回転テーブルを固定する第１の固定具と、前記平面移動テーブルと前記回転テーブルを固定する第２の固定具とを有することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項９】
請求項６記載の荷電粒子線装置において、
前記回転テーブルが、前記試料ホルダを制振材により支持することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１０】
請求項６記載の荷電粒子線装置において、
複数の前記ブレーキ機構が、前記回転テーブルの回転中心に対して均等に設置されていることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１１】
試料ホルダを制振材により支持した回転テーブルを有する試料ステージの制御方法であって、 
ブレーキ機構により、前記回転テーブルが停止しているときは、前記試料ホルダを前記回転ステージから開放し、また、前記回転ステージが回転するときは、前記試料ホルダを前記回転テーブルに固定する試料ステージの制御方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の試料ステージの制御方法において、
前記ブレーキ機構により、前記回転テーブルが停止しているときは、当該回転テーブルを支持する平面移動テーブルに当該回転テーブルを固定することを特徴とする試料ステージの制御方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の試料ステージの制御方法において、
前記ブレーキ機構の固定具を前記試料ホルダまたは前記平面移動テーブルに選択的に接触させることにより、前記試料ホルダと前記回転テーブル、または前記平面移動テーブルと前記回転テーブルを固定することを特徴とする試料ステージの制御方法。
【請求項１４】
請求項１２記載の試料ステージの制御方法において、
前記ブレーキ機構の第１の固定具を用いて前記試料ホルダと前記回転テーブルを固定し、前記ブレーキ機構の第２の固定具を用いて前記平面移動テーブルと前記回転テーブルを固定することを特徴とする試料ステージの制御方法。
【請求項１５】
請求項１２記載の試料ステージの制御方法において、
前記回転テーブルの回転中心に対して均等に設置されている複数の前記ブレーキ機構を用いて前記試料ホルダを前記回転テーブルに固定することを特徴とする試料ステージの制御方法。
【請求項１６】
試料ホルダを支持した回転テーブルを有する試料ステージの制御方法であって、 
ブレーキ機構により、前記回転テーブルが前記試料ステージに固定されているときは、前記試料ホルダを前記回転テーブルから開放し、また、前記回転テーブルが前記試料ステージから開放されているときは、前記試料ホルダを前記回転テーブルに固定する試料ステージの制御方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の試料ステージの制御方法において、
前記試料ホルダ、または前記回転テーブルを支持する平面移動テーブルに、前記ブレーキ機構の固定具を選択的に接触させることにより、前記試料ホルダと前記回転テーブル、または前記平面移動テーブルと前記回転テーブルを固定することを特徴とする試料ステージの制御方法。
【請求項１８】
請求項１６記載の試料ステージの制御方法において、
前記ブレーキ機構の第１の固定具を用いて前記試料ホルダと前記回転テーブルを固定し、前記ブレーキ機構の第２の固定具を用いて前記回転テーブルを支持する平面移動テーブルと前記回転テーブルを固定することを特徴とする試料ステージの制御方法。
【請求項１９】
請求項１６記載の試料ステージの制御方法において、
制振材を介して試料ホルダを回転ステージに支持することを特徴とする試料ステージの制御方法。
【請求項２０】
請求項１６記載の試料ステージの制御方法において、
前記回転テーブルの回転中心に対して均等に設置されている複数の前記ブレーキ機構を用いて前記試料ホルダを前記回転テーブルに固定することを特徴とする試料ステージの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線装置の試料ステージに関する。
【背景技術】
【０００２】
走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）などの荷電粒子線装置においては、試料ステージが試料室内部に配置されている。真空に保たれた試料室内部の試料に電子ビームなどの荷電粒子線を照射し、このときに試料から発生する二次電子などを検出することにより、試料表面の拡大画像を取得する。また、二次電子と同時に発生する反射電子、特性Ｘ線および陰極光（カソードルミネセンス）などを検出することにより、試料の元素構成や結晶方位などの組成分析も行える。
【０００３】
荷電粒子線装置では、荷電粒子線の照射にあたって、試料は試料ステージ上の試料ホルダに搭載されて支持される。試料が搭載された試料ステージは、試料上の観察範囲（観察領域）や観察方向などの観察条件に応じて、試料室内で平面移動、上下移動、回転または傾倒させられ、試料上における荷電粒子線の照射位置や照射方向などを調整されるようになっている。
【０００４】
特開２００８−２１８１６３号公報（特許文献１）には、低振動でドリフトが小さく高精度な位置決めを行える電子顕微鏡用ステージ機構が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２１８１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願発明者が、走査電子顕微鏡などの荷電粒子線装置における環境騒音、装置自身の振動による試料振動の低減、および試料ドリフトの低減について鋭意検討した結果、次の知見を得るに至った。
【０００７】
荷電粒子線装置において、装置使用環境の騒音や、真空ポンプなどの装置周辺機器自身の振動により、試料が振動することがある。拡大画像取得時に試料が振動すると荷電粒子線の照射位置に対して試料位置が変動して観察画像にひずみが生じたり、試料エッジ部が振動して見えたりする。このような試料振動は、観察画像の低下を招き、さらにはＳＥＭの分解能低下の一因となり得るため、これを抑える工夫が必要である。
【０００８】
また、試料を搭載した試料ステージの駆動系に歯車を使用した場合、歯車間のガタによりステージ停止時であっても、時間の経過とともにステージが微小に移動し、結果、画像が移動するドリフトが発生することがある。長時間の分析の際にドリフトが発生すると、分析対象位置が目標位置と異なってしまい、誤った位置の分析が行われてしまう。
【０００９】
特許文献１の電子顕微鏡用ステージ機構によれば、超音波モータを駆動面から切り離すブレーキ機構を設けることにより、超音波モータのピエゾ素子の残留変形によるドリフトの抑制とステージの機械共振を向上させることは可能である。しかし、Ｙテーブルはリニアガイドなどを介してベースに支持されているため、ベースの振動を支持材からＹテーブルに伝える。このため、機械共振を向上しても装置環境の変化や振動源が周辺にあった場合、Ｙテーブルの機械共振を励起させてしまう可能性がある。
【００１０】
本発明の目的は、走査電子顕微鏡などの荷電粒子線装置における環境騒音、装置自身の振動による試料振動の低減、および試料ドリフトの低減に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、例えば、試料ホルダを制振材により支持する回転テーブルが停止しているときは、試料ホルダを回転ステージから開放し、また、回転ステージが回転するときは、試料ホルダを回転テーブルに固定するブレーキ機構に関する。また、例えば、回転テーブルが試料ステージに固定されているときは、試料ホルダを回転テーブルから開放し、また、回転テーブルが試料ステージから開放されているときは、試料ホルダを回転テーブルに固定するブレーキ機構に関する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、試料ステージが停止した時のドリフトを低減できる。また、試料ステージから試料へ伝わる振動を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１にかかる荷電粒子線装置の断面概略図
【図２】試料ステージのＸＹＲ駆動伝達機構を示す上面概略図
【図３】試料ステージのＸＹＲ動作方向とＺ駆動伝達機構を示す上面概略図
【図４】試料ステージのＺＴ動作方向と各モータユニットを示す側面概略図
【図５】対象領域のＳＥＭ中心への移動方法を示す概略図
【図６】ブレーキ機構の動作を示す概略図
【図７】実施例２にかかるブレーキ機構の概略図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施例では、回転テーブルを有する試料ステージを備えた荷電粒子線装置において、試料を搭載する試料ホルダが回転テーブルに制振部材を介して支持されており、回転テーブルが試料ステージに固定されている(ブレーキオン)ときは、試料ホルダを回転テーブルから開放し、回転テーブルが回転できる（ブレーキオフ）ときは、試料ホルダを回転テーブルに固定するブレーキ機構を備えるものを開示する。
【００１５】
また、実施例では、回転テーブルを有する試料ステージを備えた荷電粒子線装置であって、回転テーブルは、試料ホルダを制振材により支持し、 回転テーブルが停止しているときは、試料ホルダを回転ステージから開放し、また、回転ステージが回転するときは、試料ホルダを回転テーブルに固定するブレーキ機構を備えるものを開示する。
【００１６】
また、実施例では、試料ステージが、回転テーブルを支持する平面移動テーブルを有し、ブレーキ機構は、回転テーブルが停止しているときは、当該回転テーブルを平面移動テーブルに固定することを開示する。
【００１７】
また、実施例では、ブレーキ機構が、試料ホルダと平面移動テーブルに選択的に接触する固定具を有することを開示する。
【００１８】
また、実施例では、ブレーキ機構が、試料ホルダと回転テーブルを固定する第１の固定具と、平面移動テーブルと回転テーブルを固定する第２の固定具とを有することを開示する。
【００１９】
また、実施例では、複数のブレーキ機構が、回転テーブルの回転中心に対して均等に設置されていることを開示する。
【００２０】
また、実施例では、回転テーブルを有する試料ステージを備えた荷電粒子線装置であって、試料ホルダを支持する回転テーブルが試料ステージに固定されているときは、試料ホルダを回転テーブルから開放し、また、回転テーブルが試料ステージから開放されているときは、試料ホルダを回転テーブルに固定するブレーキ機構を備えるものを開示する。
【００２１】
また、実施例では、試料ステージは、回転テーブルを支持する平面移動テーブルを有し、ブレーキ機構は、試料ホルダと平面移動テーブルに選択的に接触する固定具を有することを開示する。
【００２２】
また、実施例では、回転テーブルが、試料ホルダを制振材により支持することを開示する。
【００２３】
また、実施例では、試料ホルダを制振材により支持した回転テーブルを有する試料ステージの制御方法であって、ブレーキ機構により、回転テーブルが停止しているときは、試料ホルダを回転ステージから開放し、また、回転ステージが回転するときは、試料ホルダを回転テーブルに固定するものを開示する。
【００２４】
また、実施例では、ブレーキ機構により、回転テーブルが停止しているときは、当該回転テーブルを支持する平面移動テーブルに当該回転テーブルを固定することを開示する。
【００２５】
また、実施例では、ブレーキ機構の固定具を試料ホルダまたは平面移動テーブルに選択的に接触させることにより、試料ホルダと回転テーブル、または平面移動テーブルと回転テーブルを固定することを開示する。
【００２６】
また、実施例では、ブレーキ機構の第１の固定具を用いて試料ホルダと回転テーブルを固定し、ブレーキ機構の第２の固定具を用いて平面移動テーブルと回転テーブルを固定することを開示する。
【００２７】
また、実施例では、回転テーブルの回転中心に対して均等に設置されている複数のブレーキ機構を用いて試料ホルダを回転テーブルに固定することを開示する。
【００２８】
また、実施例では、試料ホルダを支持した回転テーブルを有する試料ステージの制御方法であって、ブレーキ機構により、回転テーブルが試料ステージに固定されているときは、試料ホルダを回転テーブルから開放し、また、回転テーブルが試料ステージから開放されているときは、試料ホルダを回転テーブルに固定するものを開示する。
【００２９】
また、実施例では、試料ホルダ、または回転テーブルを支持する平面移動テーブルに、ブレーキ機構の固定具を選択的に接触させることにより、試料ホルダと回転テーブル、または平面移動テーブルと回転テーブルを固定することを開示する。
【００３０】
また、実施例では、制振材を介して試料ホルダを回転ステージに支持することを開示する。
【００３１】
以下、上記およびその他の本発明の新規な構成と効果について図面を参酌して説明する。なお、説明にあたってはＳＥＭを例に説明するが、本発明はＳＥＭに限定されるものではなく、集束イオンビーム（ＦＩＢ：Focused Ion Beam）装置、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ：Scanning Transmission Electron Microscope）および透過電子顕微鏡（ＴＥＭ：Transmission Electron Microscope）などにも適用できる。
【実施例１】
【００３２】
図１は、本実施例にかかる荷電粒子線装置の断面概略図である。図１において、ＳＥＭ３００は、電子光学系３１４を構成する電子光学系機器を収容した鏡筒１２９と、内部に観察対象の試料２０２が収容される試料室１３５とが形成された装置筺体３１５を有する。鏡筒１２９は、試料室１３５の上面に、一体的に載置固定された構造になっている。試料室１３５の周面には、ステージ固定板１１８が取り付けられており、ステージ固定板１１８の背面に、試料ステージ１００が取り付けられている。試料室１３５に収容された分析対象の試料２０２を交換する際、試料ステージ１００はステージ固定板１１８から取り外され、装置筺体３１５の外部に対して開放される。観察時や分析時を含めた常時は、試料室１３５内部は試料ステージ１００とステージ固定板１１８によって気密に閉塞される。
【００３３】
装置筺体３１５では、鏡筒１２９内および試料室１３５のそれぞれは、ＳＥＭ３００が設置された環境雰囲気（大気）に対して隔絶可能であり、気密性を保つ構造となっている。また、鏡筒１２９と試料室１３５との間は、鏡筒１２９の電子光学系３１４で生成された一次電子線３１０を、試料室１３５内に収容された分析対象の試料２０２に照射可能な構造となっている。
【００３４】
鏡筒１２９内部は、図示せぬ真空ポンプなどの排気手段により真空排気されて、常時は高真空状態に保たれている。また、試料室１３５は、観察や分析の対象である試料２０２について観察作業や分析作業が行われている間は、図示せぬ真空ポンプなどの排気手段により真空排気されて、観察や分析に適した真空状態に保たれている。試料交換を行う際は、試料室１３５は大気状態に復圧されるようになっている。試料交換後は、再び観察や分析に適した真空状態に戻されるようになっている。
【００３５】
鏡筒１２９には、電子銃３０１、収束レンズ３０２、走査偏光器３０３および対物レンズ１３６などといった電子光学系３１４の構成機器が収容されている。各構成機器は、装置筺体３１５の外部に設けられた電子光学系制御部３０４にそれぞれ信号接続されている。また、本実施例では、鏡筒１２９には、一次電子線３１０の照射によって試料２０２から放出される二次電子１４９を検出する二次電子検出器２０１が配置されている。二次電子検出器２０１は、装置筺体３１５の外部に設けられた画像生成部３１６と信号接続されている。
【００３６】
一方、試料室１３５には、分析対象の試料２０２が試料ステージ１００に搭載されて収容配置される。また、試料室１３５には、一次電子線３１０の照射によって試料２０２から二次電子１４９と同時に放出される、例えば、反射電子、特性Ｘ線および陰極光などといった、試料２０２の元素構成分析や、結晶方位などの組成分析といった試料分析を行うために利用される二次粒子を検出する二次粒子検出器が配置される。本実施例では、試料分析用の二次粒子検出器として、特性Ｘ線３１３を検出するエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ）検出器３０６が設けられている。ＥＤＸ検出器３０６は、装置筺体３１５の外部に設けられたＥＤＸ処理装置３０７と信号接続されている。
【００３７】
電子光学系制御部３０４は、ＳＥＭ３００を用いた試料２０２の観察や分析に当たり、予め設定された観察や分析の条件に従って、電子光学系３１４の構成機器それぞれを制御し、試料室１３５に収容された試料２０２に対して一次電子線３１０を照射制御する。例えば、試料２０２の観察や分析の領域にかかる試料面の拡大観察像（ＳＥＭ像）を取得する場合、電子光学系制御部３０４は、試料面上の観察や分析の領域ごとに、電子銃３０１により生成されて放出された一次電子線３１０を、収束レンズ３０２および対物レンズ１３６を介して、試料面上の目標位置に収束する。そして、走査偏光器３０３によって、この一次電子線３１０の照射位置を、目標位置に対応した、観察や分析の領域に該当する試料面上で走査する。
【００３８】
画像生成部３１６には、二次電子検出器２０１の検出出力に加えて、電子光学系制御部３０４から走査偏光器３０３に供給される一次電子線３１０の走査制御信号も供給される。画像生成部３１６は、二次電子検出器２０１により検出される二次電子１４９の強度を、一次電子線３１０の走査と同期して走査生成される画像の輝度変調入力とすることにより、分析対象の試料２０２の拡大観察画像を生成する。生成された拡大観察画像データは、表示装置３０５に出力され、拡大観察画像として表示される。
【００３９】
ＥＤＸ処理装置３０７には、ＥＤＸ検出器３０６の検出出力に加えて、電子光学系制御部３０４から走査偏光器３０３に供給される一次電子線３１０の走査制御信号も供給される。ＥＤＸ処理装置３０７は、ＥＤＸ検出器３０６により検出される特性Ｘ線３１３のエネルギーに比例する信号強度を、一次電子線３１０の走査と同期して取得して、これを基に分析対象の試料２０２分析領域に係るＥＤＸスペクトルや元素分布画像を生成したり、試料構成元素を求めたりする。ＥＤＸ処理装置３０７により生成されたＥＤＸスペクトルデータや元素分布画像データなどは、分析画像表示部３１７に出力され、表示される。
【００４０】
次に、図１〜４を用いて試料ステージ１００の構成や動作について説明する。図２は、試料ステージのＸＹＲ駆動伝達機構を示す上面概略図である。図３は、試料ステージのＸＹＲ動作方向とＺ駆動伝達機構を示す上面概略図である。図４は、試料ステージのＺＴ動作方向と各モータユニットを示す側面概略図である。
【００４１】
試料ステージ１００は、試料ホルダ１３２、Ｒテーブル１０８、Ｙテーブル１０７、Ｘテーブル１０６、Ｔベース１１０およびＺテーブル１０９で構成されている。
【００４２】
試料２０２は、試料ホルダ１３２に接着される。また、試料ホルダ１３２は、Ｒテーブルに対して位置決めされて着脱自在にネジ固定される。これにより、試料２０２は、試料ホルダ１３２ごと交換可能となっている。Ｒテーブル１０８は、Ｒベアリング１２３を介してＹテーブル１０７にＺ軸回動可能に支持されている。Ｙテーブル１０７は、Ｙガイドレール１２１を介してＸテーブル１０６にＹ方向移動可能に支持されている。Ｘテーブル１０６は、Ｘガイドレール１２０を介してＴベース１１０にＸ方向移動可能に支持されている。Ｔベース１１０は、Ｔベアリング１２５を介してＺテーブル１０９にＸ軸回動可能に支持されている。Ｚテーブル１０９は、Ｚガイドレール１２２を介してステージ固定板１１８にＺ方向移動可能に支持されている。
【００４３】
各テーブルとＴベース１１０は、各モータユニットの駆動により移動する。Ｘモータユニット１０１は、Ｔベース１１０の大気面側に取り付けられている。そして、ＸＹＲベアリング１３０を用いてＸ軸回動可能に支持されたＸボールネジ１１１を回転させることにより、Ｘテーブル１０６をＸ方向へ移動させる。Ｙモータユニット１０２は、Ｔベース１１０の大気面側に取り付けられている。そして、ＸＹＲベアリング１３０を用いてＸ軸回動可能に支持されたＹボールスプライン１１２からネジ歯車１１６aとネジ歯車１１６bを介して、Ｙボールネジ１１４aとＹボールネジナット１１４bを回転させることにより、Ｙテーブル１０７をＹ方向へ移動させる。Ｒモータユニット１０３は、Ｔベース１１０の大気面側に取り付けられている。また、ＸＹＲベアリング１３０を用いてＸ軸回動可能に支持されたＲボールスプライン１１３aからネジ歯車１１６cとネジ歯車１１６dを介して、Ｒボールスプライン１１３bをＹ軸回動させる。そして、Ｒウォーム１１５aとＲウォームホイール１１５bを回転させることにより、Ｒテーブル１０８をＺ軸回動させる。Ｔモータユニット１０５は、Ｔベース１１０の大気側に取り付けられている。そして、Ｚテーブル１０９に固定されたＴ歯車１１９の内周上を移動することにより、Ｔベース１１０自身をＸ軸回動させる。Ｚモータユニット１０４は、ステージ固定板１１８に取り付けられている。そして、Ｚ歯車をＹ軸回動させることにより、ＺテーブルをＺ方向へ移動させる。
【００４４】
このような構成により、試料ステージ１００は、観察位置や観察方向などの観察や分析の条件に応じて、試料室１３５で搭載された試料２０２を、平面移動（Ｘ軸、Ｙ軸）、上下移動（Ｚ軸）、回転（Ｒ軸）、または傾倒（Ｔ軸）させることにより、試料上面の一次電子線３１０の照射位置を変位させたり、電子光学系３１４の光軸方向に対する試料面の向きを調整したりできる。
【００４５】
次に、図５を用いて、試料における観察や分析の対象領域をＳＥＭ中心へ移動させる方法について説明する。図５は、対象領域のＳＥＭ中心への移動方法を示す概略図であり、（ａ）は、低倍率の粗動でのＸＲ動作を説明しており、（ｂ）は、高倍率の微動でのＸＹ動作を説明している。
【００４６】
まず、一次電子線３１０の照射位置であるＳＥＭ中心３１２とは異なる位置に対象領域があった場合、観察画像を低倍率に設定する。次に、対象領域（移動前）３１１aがＸ軸上に来るようにＲテーブル１０８を回転させる。そして、Ｘテーブル１０６を移動させて、対象試料（移動後）３１１bが大まかにＳＥＭ中心３１２へ来るようにする。このときの移動動作は高速で行う。
【００４７】
次に、観察画像を高倍率に設定した後に、対象領域（移動前）３１１cがＸ軸上に来るようにＹテーブル１０７をＹ方向に移動させる。そして、Ｘテーブル１０６を移動させて、対象試料（移動後）３１１dがＳＥＭ中心３１２へ来るようにする。このときの移動動作は低速で行う。
【００４８】
なお、このようなＳＥＭ３００を用いたナノメートルオーダーの超高倍率での観察作業においては、装置使用環境の騒音や、真空ポンプなどの装置周辺機器自身の振動により、試料２０２が振動すると、一次電子線３１０の照射位置と試料２０２との相対位置が変化し、観察画像にひずみが生じたり、試料エッジ部が振動して見えたりして、観察画像の低下を招くことがある。試料ステージ１００は、試料室１３５の側面に支持されており、特にＴベース１１０が＋Ｘ方向（Ｔベース１１０の先端方向）に対して片持ち支持構造となっているため、Ｘテーブル１０６がＴベース１１０の先端側に移動するとＴベース１１０の機械共振が変化し、振動振幅も大きくなる。
【００４９】
また、試料２０２の分析作業では、その作業時間が長時間に亘ると、各テーブル駆動系の歯車やウォーム間のガタによりドリフトが発生し、分析精度が低下することがある。特に試料ホルダ１３２外周部の位置において分析作業を行うと、Ｒウォーム１１５aとＲウォームホイール１１５bの間のガタによるドリフトが大きく現れる。
【００５０】
そこで、本実施例にかかるＳＥＭ３００では、ＳＥＭ３００が設置された環境の騒音や、真空ポンプなどの装置周辺機器自身の振動による試料２０２の振動と、Ｒウォーム１１５aとＲウォームホイール１１５bの間のガタによるドリフトを低減するブレーキ機構と制振材が備えられている。
【００５１】
図６を用いて、本実施例のブレーキ機構と制振材について説明する。図６は、ブレーキ機構の動作を示す概略図であり、（ａ）は、ブレーキオフの時を示し、（ｂ）は、ブレーキオンの時を示している。なお、図６では、ブレーキ機構と制振材に絡む構成部品を中心に描いている。
【００５２】
ブレーキ機構３０８は、Ｒテーブル１０８の側面に、少なくとも１対以上取り付けられている。対称な位置にブレーキ機構３０８が取り付けられていることにより、ブレーキ動作による試料ホルダ１３２の傾きが抑制される。ブレーキ機構３０８は、固定具３０８aとブレーキアクチュエータ３０８bを含む。固定具３０８aは、その上部が試料ホルダ１３２に達し、その下部がＹテーブル１０７に達する程度の上下幅を有する部材である。ブレーキアクチュエータ３０８bは、自身の長手方向に対して伸縮可能または移動可能である。ブレーキアクチュエータ３０８bの端部は、固定具３０８aと接続されており、固定具３０８aを垂直に保持する。ブレーキアクチュエータ３０８aは、その伸縮や移動により、固定具３０８aをＲ軸の法線方向（例えばＸ方向）に移動させる。これにより、固定具３０８aの上部内面を試料ホルダ１３２に接触させたり、その下部外面をＹテーブル１０７に接触させたりできる。
【００５３】
制振材３０９は、材料減衰の高い、高減衰能合金であり、Ｒテーブル１０８と試料ホルダ１３２の間に取り付けられている。試料ホルダ１３２が制振材３０９のみによりＲテーブル１０８に支持されるとき、Ｒテーブル１０８の振動による試料ホルダ１３２の振動は、速やかに減衰する。なお、本実施例にかかる制振材３０９としては、材料減衰の高い、高減衰能合金を使用しているが、制振材３０９は、粘性減衰、クーロン減衰または構造減衰など減衰効果を限定するものではない。
【００５４】
ブレーキ機構３０８の動作手順について説明する。試料ステージ１００のＸＲ動作時（低倍率、粗動）は、ブレーキ機構３０８はブレーキオフの状態となり、ブレーキアクチュエータ３０８bは短くなり、固定具３０８aの上部内面が試料ホルダ１３２と接触した固定状態となる。またこのとき、固定具３０８aの下部外面はＹテーブル１０７と切り離された開放状態となる。このため、Ｒテーブル１０８は指令値に従い回転動作できる。試料ホルダ１３２は、制振材３０９のみならず、固定具３０８aによっても支持され、Ｒテーブル１０８と機械的一体となっているため、Ｒテーブル１０８の回転による試料ホルダ１３２の振動は低減される。
【００５５】
次に、試料ステージ１００のＸＹ動作時（高倍率、微動）は、ブレーキ機構３０８はブレーキオンの状態となり、ブレーキアクチュエータ３０８bは長くなり、固定具３０８aの上部内面は試料ホルダ１３２から切り離され開放状態となる。またこのとき、固定具３０８aの下部外面はＹテーブル１０７と接触した固定状態となる。このため、Ｒテーブル１０８は回転動作ができなくなる。Ｒテーブル１０８がウォームのガタによりテーブル停止時に動き出すことはなく、ドリフトが低減する。また、試料２０２の観察時や分析時、試料ホルダ１３２が、制振材３０９のみで支持されており、Ｒテーブル１０８からの振動が、制振材３０９により速やかに減衰されるため、装置使用環境の騒音や装置周辺機器自身の振動により高倍率での観察画像が低下することを防げる。
【００５６】
なお、試料ステージの構成や動作には様々な変形例あり得る。例えば、ＲテーブルをＸテーブルが支持し、ＸテーブルをＹテーブルが支持し、ＹテーブルをＴテーブル（Ｔベース）が支持し、ＴテーブルをＺベース（Ｚテーブル）が支持する構成である。また、試料ステージをその両側や底部で支持する構成である。
【００５７】
また、ブレーキ構成にも様々な変形例あり得る。例えば、試料ホルダとＲテーブルを固定する固定具と、ＹテーブルとＲテーブルを固定する固定具がそれぞれ独立している構成である。また、奇数個の固定具が、Ｒテーブルの回転中心に対して均等に設置されている構成である。
【００５８】
本実施例によれば、歯車機構によって生じるステージ停止時のドリフトを低減でき、試料への試料ステージから伝わる振動を低減できる。
【実施例２】
【００５９】
本実施例は、実施例１とは異なる位置にブレーキ機構を設置したものである。以下、実施例１との相違点を中心に説明する。
【００６０】
図７は、実施例２にかかるブレーキ機構の概略図である。固定具３０８aは、その上下両端が略直角に折れ曲がり略水平となった形状となっている。固定具３０８aは、その上端が試料ホルダ１３２の溝内部に配置され、その下端がＹテーブル１０７の溝内部に配置される程度の上下幅を有する部材である。ブレーキアクチュエータ３０８bは、上下方向に対して移動可能である。ブレーキアクチュエータ３０８bの端部は、固定具３０８aと接続されており、固定具３０８aを垂直に保持する。ブレーキアクチュエータ３０８aは、その伸縮や移動により、固定具３０８aをＺ方向に移動させる。これにより、固定具３０８aの上端表面を試料ホルダ１３２の溝内部に接触させたり、その下端表面をＹテーブル１０７の内部溝に接触させたりできる。
【００６１】
本実施例のブレーキ機構３０８は、ブレーキアクチュエータ３０８bをＺ方向に上下させることにより、ブレーキオンとブレーキオフを切り替える。ブレーキアクチュエータ３０８bが下だとブレーキオフの状態であり、固定具３０８aの上端下面は試料ホルダ１３２の溝表面に接触した固定状態となる。またこのとき、固定具３０８aの下端上面は、Ｙテーブル１０７の溝と切り離された開放状態となる。一方、ブレーキアクチュエータ３０８bが上だとブレーキオンの状態であり、固定具３０８aの上端下面は試料ホルダ１３２の溝と切り離された開放状態となる。またこのとき、固定具３０８aの下端上面は、Ｙテーブル１０７の溝表面に接触した固定状態となる。
【００６２】
本実施例によれば、固定具３０８aと試料ホルダ１３２の接触面積や、固定具３０８aとＹテーブル１０７との接触面積を大きくできる。固定支持力が高まることにより、ブレーキアクチュエータ３０８bの出力を抑えることもできる。
【符号の説明】
【００６３】
１００    試料ステージ
１０１    Ｘモータユニット
１０２    Ｙモータユニット
１０３    Ｒモータユニット
１０４    Ｚモータユニット
１０５    Ｔモータユニット
１０６    Ｘテーブル
１０７    Ｙテーブル
１０８    Ｒテーブル
１０９    Ｚテーブル
１１０    Ｔベース
１１１    Ｘボールネジ
１１２    Ｙボールスプライン
１１３a   Ｒボールスプライン
１１３b   Ｒボールスプライン
１１４a   Ｙボールネジ
１１４b   Ｙボールネジナット
１１５a   Ｒウォーム
１１５b   Ｒウォームホイール
１１６a   ネジ歯車
１１６b   ネジ歯車
１１６c   ネジ歯車
１１６d   ネジ歯車
１１８    ステージ固定板
１１９    Ｔ歯車
１２０    Ｘガイドレール
１２１    Ｙガイドレール
１２２    Ｚガイドレール
１２３    Ｒベアリング
１２４    Ｚ歯車
１２５    Ｔベアリング
１２６    Ｔ真空シール部
１２７    カップリング
１２８    ＸＹＲ真空シール部
１２９    鏡筒
１３０    ＸＹＲベアリング
１３１    オプションポート
１３２    試料台
１３５    真空試料室
１３６    対物レンズ
１４９    二次電子
２０１    二次電子検出器
２０２    試料
３００    ＳＥＭ
３０１    電子銃
３０２    収束レンズ
３０３    走査偏光器
３０４    電子光学系制御部
３０５    表示装置
３０６    ＥＤＸ検出器
３０７    ＥＤＸ処理装置
３０８    ブレーキ機構
３０８a   固定具
３０８b   ブレーキアクチュエータ
３０９    制振材
３１０    一次電子線
３１１a   対象領域（移動前）
３１１b   対象領域（移動後）
３１１c   対象領域（移動前）
３１１d   対象領域（移動後）
３１２    ＳＥＭ中心
３１３    特性Ｘ線
３１４    電子光学系
３１５    装置筺体
３１６    画像生成部
３１７    分析画像表示部
【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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