(57)【要約】【課題】真空チャンバ内に配され、電子線に対して試料を相対的に移動させて走査を行なうステージ１５において、とくに機構の簡素化と超小型化を図る。【解決手段】真空チャンバ１４内に配されるステージ１５は、Ｘ軸ステージ４２、Ｙ軸ステージ４３、Ｚ軸ステージ４４、θ軸ステージ４５を備え、各軸のステージはそれぞれ対応するＸ軸超音波モータ５４、Ｙ軸超音波モータ５６、Ｚ軸超音波モータ６２、θ軸超音波モータ６８によってダイレクトドライブによって駆動されるようにし、各軸の超音波モータ５４、５６、６２、６８が、対応する可動板の移動方向の出力を生じ、このような出力を直接可動板へ伝達するようにしている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線を試料に対して相対的に走査しながら照射し、前記試料からの２次電子を検出器によって検出し、走査位置に対する前記２次電子の検出出力から画像を形成するようにした走査型電子顕微鏡において、
前記試料に対する電子線の相対的な走査のためのステージを真空チャンバ内に配するとともに、該ステージを駆動する駆動源を前記真空チャンバ内に配し、該駆動源によって前記ステージを直接駆動するようにした走査型電子顕微鏡。
【請求項２】
前記ステージが、Ｘ軸ステージ、Ｙ軸ステージ、Ｚ軸ステージ、θ軸ステージを備えるとともに、前記Ｘ軸ステージ、前記Ｙ軸ステージ、前記Ｚ軸ステージ、前記θ軸ステージがそれぞれ駆動源をなす超音波モータを備え、該超音波モータは対応するステージの移動方向の出力を生ずる超音波モータであって、各軸のステージの可動部を直接駆動する請求項１に記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項３】
前記超音波モータの出力端が接触子から構成され、該接触子が対応するステージの可動板と摩擦接触して該可動板を摩擦駆動することにより出力を生ずる請求項２に記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項４】
前記超音波モータの電源が遮断されると、前記接触子と前記可動板との間の摩擦保持力によって前記可動板が位置保持される請求項３に記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項５】
前記ステージの上部の載置台上に、前記試料が載置される請求項１に記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項６】
前記試料を前記載置台上に固定保持しておくクランパを備えるとともに、前記クランパが超音波モータから成る駆動手段によって開閉動作される請求項５に記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項７】
前記試料をＸ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ移動させるＸ軸ステージとＹ軸ステージとを具備し、該Ｘ軸ステージとＹ軸ステージの組合せは前記Ｘ軸ステージのＸ軸方向に移動されるＸ軸テーブルと前記Ｙ軸ステージのＹ軸方向に移動されるＹ軸テーブルを支持するＹ軸ベースプレートとが兼用されるようにした請求項１に記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項８】
前記Ｘ軸ステージのＸ軸ベースプレート上にＸ軸方向に摺動可能にＹ軸ベースプレートを兼用する前記Ｘ軸テーブルが取付けられており、該Ｘ軸テーブル上に前記Ｙ軸テーブルがＹ軸方向に摺動可能に取付けられている請求項７に記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項９】
前記Ｘ軸ベースプレート上に取付けられた超音波モータによって前記Ｙ軸ベースプレートを兼用する前記Ｘ軸テーブルが駆動される請求項８に記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項１０】
前記Ｙ軸ベースプレートを兼用する前記Ｘ軸テーブル上に取付けられた超音波モータによって前記Ｙ軸テーブルが駆動される請求項９に記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項１１】
前記Ｙ軸テーブル上にＺ軸テーブルとθ軸テーブルとが取付けられるとともに、該θ軸テーブル上に試料台が取付けられており、クランパによって前記試料が前記試料台上に固定される請求項８に記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項１２】
前記Ｘ軸テーブルのＸ軸方向の移動および前記Ｙ軸テーブルのＹ軸方向の移動によって前記試料に対する電子線の相対的な走査が行なわれる請求項８に記載の走査型電子顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は走査型電子顕微鏡に係り、とくに電子線を試料に対して相対的に走査しながら照射し、前記試料からの２次電子を検出器によって検出し、走査位置に対する２次電子の検出出力から画像を形成するようにした走査型電子顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体を製造する場合には、シリコンウエハ上に化学処理を施して配線パターンを形成し、シリコンウエハ上に形成された各素子を上記配線パターンを介して接続する。従って、配線パターンが正しく形成されかつ正しく接続されないと、半導体が正しい動作を行なわない状態が発生し、不良品の発生に繋がる。そこで半導体の製造プロセスにおいて、半導体ウエハ上に形成される描画パターンが正しく形成されているかどうかをチェックするために、例えば特開２００６−１３８８６４号公報に開示されているように、走査型電子顕微鏡を用いて検査あるいは評価を行なうようにしている。
【０００３】
このような走査型電子顕微鏡において、電子線に対して試料をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させることによって走査を行なう場合には、真空チャンバ内に配されたステージを用いる。ここでステージを駆動するための駆動源としては、例えばパルスモータ等の電磁モータが使用される。ところがモータは一般に分子を離脱させるとともに、磁場を生ずる問題がある。このような理由によって、ステージを配した真空チャンバの外側に電磁モータを設けるようにし、真空導入機構を利用して駆動力を真空チャンバ内に導入するようにしていた。
【０００４】
このような従来の構成によると、真空チャンバの外の大気中から真空チャンバの中に動力を伝達するためのシール手段を備える回転伝達機構を必要とする。また外部から加えられる回転トルクを直線運動に変換させるための機構が必要になる。またこれらの機構を設けることによって、真空チャンバの部分の大きさが大きくなって小型化への対応が困難になる問題がある。
【０００５】
またこのような用途に用いられる走査型電子顕微鏡は、試料台としてのステージを備えるようにし、このステージによってＸ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ試料を移動させるようにし、軸線が静止している電子線に対して試料を相対的に走査しながら照射するようにしている。このような構成によって、電子線を走査する走査手段を必要としなくなる。
【０００６】
このような走査型電子顕微鏡においては、上述の如く試料をＸ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ移動させるためのステージを必要としていた。このようなステージとして、Ｘ−Ｙステージが用いられていた。従来のＸ−Ｙステージは、下から順にＸ軸ベースプレートを備え、このＸ軸ベースプレート上にＸ軸テーブルをＸ軸方向に移動可能に取付けるようにしていた。そしてＸ軸テーブル上には、Ｙ軸ベースプレートが固定され、このＹ軸ベースプレートによってＹ軸テーブルがＹ軸方向に移動可能に取付けられるようにしていた。従って、試料をＹ軸テーブル上に、試料台を介して取付けるようにすると、上記Ｘ−ＹステージのＸ軸方向およびＹ軸方向の移動によって、電子線に対して試料をＸ軸方向およびＹ軸方向に走査できるようになる。
【０００７】
ところがこのような構成は、Ｘ−Ｙステージが、Ｘ軸ベースプレート、Ｘ軸テーブル、Ｙ軸ベースプレート、Ｙ軸テーブルの４つの部材を必要とし、これによって４層構造になる。従って部品点数が多くなるとともに、ステージの重量も増加する。またステージの高さ方向の寸法もこれらの部材の積重ねによって増大することになる。Ｘ−Ｙステージは、真空チャンバ内に収納されるために、Ｘ−Ｙステージの寸法が大きくなると、これによって真空チャンバの容積が大きくなるために、真空排気の時間が長くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１３８８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本願発明の課題は、外部から真空チャンバ内に動力を伝達するためのシール手段を備える回転伝達機構を必要とせず、さらには回転運動を直線運動に変換するための機構を設ける必要がないようにしたステージを備える走査型電子顕微鏡を提供することである。
【００１０】
本願発明の別の課題は、分子を離脱させ、さらには磁場を生ずる電磁モータを使用することなく、しかも走査を可能にしたステージを備える走査型電子顕微鏡を提供することである。
【００１１】
本願発明のさらに別の課題は、各ステージの部分の駆動系の簡素化が可能であってしかも超小型化が可能な走査型電子顕微鏡を提供することである。
【００１２】
本願発明のさらに別の課題は、試料をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させるためのＸ−Ｙステージの部品点数を少なくするとともに、軽量化を図るようにした走査型電子顕微鏡を提供することである。
【００１３】
本願発明のさらに別の課題は、試料をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させるＸ−Ｙステージの高さ方向の寸法を小さくし、これによって真空チャンバの容量をも小さくするようにした走査型電子顕微鏡を提供することである。
【００１４】
本願発明の上記の課題および別の課題は、以下に述べる本願発明の技術的思想、およびその実施の形態によって明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本願の主要な発明は、電子線を試料に対して相対的に走査しながら照射し、前記試料からの２次電子を検出器によって検出し、走査位置に対する前記２次電子の検出出力から画像を形成するようにした走査型電子顕微鏡において、
前記試料に対する電子線の相対的な走査のためのステージを真空チャンバ内に配するとともに、該ステージを駆動する駆動源を前記真空チャンバ内に配し、該駆動源によって前記ステージを直接駆動するようにした走査型電子顕微鏡に関するものである。
【００１６】
ここで、前記ステージが、Ｘ軸ステージ、Ｙ軸ステージ、Ｚ軸ステージ、θ軸ステージを備えるとともに、前記Ｘ軸ステージ、前記Ｙ軸ステージ、前記Ｚ軸ステージ、前記θ軸ステージがそれぞれ駆動源をなす超音波モータを備え、該超音波モータは対応するステージの移動方向の出力を生ずる超音波モータであって、各軸のステージの可動部を直接駆動してよい。また前記超音波モータの出力端が接触子から構成され、該接触子が対応するステージの可動板と摩擦接触して該可動板を摩擦駆動することにより出力を生ずるようにしてよい。また前記超音波モータの電源が遮断されると、前記接触子と前記可動板との間の摩擦保持力によって前記可動板が位置保持されてよい。また前記ステージの上部の載置台上に、前記試料が載置されてよい。また前記試料を前記載置台上に固定保持しておくクランパを備えるとともに、前記クランパが超音波モータから成る駆動手段によって開閉動作されてよい。
【００１７】
また、前記試料をＸ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ移動させるＸ軸ステージとＹ軸ステージとを具備し、該Ｘ軸ステージとＹ軸ステージの組合せは前記Ｘ軸ステージのＸ軸方向に移動されるＸ軸テーブルと前記Ｙ軸ステージのＹ軸方向に移動されるＹ軸テーブルを支持するＹ軸ベースプレートとが兼用されるようにしてよい。また前記Ｘ軸ステージのＸ軸ベースプレート上にＸ軸方向に摺動可能にＹ軸ベースプレートを兼用する前記Ｘ軸テーブルが取付けられており、該Ｘ軸テーブル上に前記Ｙ軸テーブルがＹ軸方向に摺動可能に取付けられてよい。また前記Ｘ軸ベースプレート上に取付けられた超音波モータによって前記Ｙ軸ベースプレートを兼用する前記Ｘ軸テーブルが駆動されてよい。また前記Ｙ軸ベースプレートを兼用する前記Ｘ軸テーブル上に取付けられた超音波モータによって前記Ｙ軸テーブルが駆動されてよい。また前記Ｙ軸テーブル上にＺ軸テーブルとθ軸テーブルとが取付けられるとともに、該θ軸テーブル上に試料台が取付けられており、クランパによって前記試料が前記試料台上に固定されてよい。また前記Ｘ軸テーブルのＸ軸方向の移動および前記Ｙ軸テーブルのＹ軸方向の移動によって前記試料に対する電子線の相対的な走査が行なわれてよい。
【００１８】
なお本願の各請求項に係る発明は、独立行政法人産業技術総合研究所の主導のもとになされた戦略的基盤技術高度化支援事業の中で創出されたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本願の主要な発明は、電子線を試料に対して相対的に走査しながら照射し、前記試料からの２次電子を検出器によって検出し、走査位置に対する前記２次電子の検出出力から画像を形成するようにした走査型電子顕微鏡において、前記試料に対する電子線の相対的な走査のためのステージを真空チャンバ内に配するとともに、該ステージを駆動する駆動源を前記真空チャンバ内に配し、該駆動源によって前記ステージを直接駆動するようにしたものである。
【００２０】
従ってこのような走査型電子顕微鏡によると、真空チャンバ内に配されている駆動源を用いて各ステージをそれぞれ駆動することが可能になり、しかも駆動源によって各ステージが直接駆動されるようになる。このような構成によると、真空チャンバの外側であって大気中から真空中へ動力を伝達することが必要でなくなり、そのための機構が必要でなくなる。また外部から回転力を真空チャンバ内に導入して各ステージの移動を行なうための直線運動に変換する機構が必要でなくなる。このようなことから、真空チャンバ内に配されるステージとその駆動の部分の小型化が可能になり、機構の簡素化が図られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る走査型電子顕微鏡のブロック図である。
【図２】同電子顕微鏡の外観斜視図（Ａ）、および各ユニットの筐体内における配置を示す縦断面図（Ｂ）である。
【図３】試料を電子線に対して相対的に走査するためのステージの外観斜視図である。
【図４】Ｘ軸ステージとＹ軸ステージの外観斜視図である。
【図５】同縦断面図である。
【図６】Ｚ軸ステージの外観斜視図である。
【図７】同縦断面図である。
【図８】θ軸ステージの縦断面図である。
【図９】θ軸ステージの駆動のための機構を示す要部平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下本願発明を図示の実施の形態によって説明する。図１は本実施の形態に係る走査型電子顕微鏡のシステム構成を示すものであって、この走査型電子顕微鏡は電子光学系１０を備えている。電子光学系１０は、電子を発生させる電子線源を有するとともに、高真空ポンプ１１を備え、この高真空ポンプ１１によって内部を真空状態に維持するようにしている。そして電子光学系１０の下側には真空チャンバ１４が配され、この真空チャンバ１４の内部であって底面側にステージ１５が配されている。
【００２３】
真空チャンバ１４の側部には搬送系１７が設けられ、真空チャンバ１４の真空を破ることなく搬送系１７から試料１６が供給され、ステージ１５上に載置されるようになっている。真空チャンバ１４は、その下部に配されたダイヤフラムポンプ１８とターボ分子ポンプ１９とによって真空吸引されて所定の真空度に維持されるようになっている。そして真空チャンバ１４が載置台２０上に載置されるとともに、とくにダイヤフラムポンプ１８とターボ分子ポンプ１９とによる振動の影響を受けないように、除振システム２１を介して支持されている。
【００２４】
真空チャンバ１４の側部には２次電子検出器２３が取付けられている。２次電子検出器２３は、試料１６に電子光学系１０によって電子線を照射したときに発生する２次電子の強度を検出するためのものであって、その検出出力が制御系の中の信号処理系２４に供給され、この後信号処理系２４で処理された信号が画像処理系２５に転送される。画像処理系２５は、信号処理系２４を介して取り出した２次電子の強度であって、各走査位置における試料１６の表面の２次電子の強度から画像を形成し、この画像を表示装置２６に出力する。
【００２５】
制御系は、さらに高圧電源２９、レンズ制御系３０、ステージ制御系３１、真空制御系３２を備えている。高圧電源２９は、電子光学系１０の部分に高圧電源を印加するためのものである。レンズ制御系３０は、電子光学系１０内の各レンズの制御を行なう。ステージ制御系３１は、真空チャンバ１４内のステージ１５の制御を行ない、試料１６を電子光学系１０の電子線に対して所定の方向に走査させる。
【００２６】
このような構成に係る走査型電子顕微鏡の各ユニットは、図２Ａに示す外筐３５内に収納される。なお外筐３５はその下部に４つの支持脚３６を備えるとともに、外筐３５の前面側に凹部３７が形成されている。この凹部３７には操作子３８が設けられている。そして凹部３７の上部に上記表示装置２６が取付けられている。
【００２７】
外筐３５内における各ブロックの配置は、図２Ｂに示すようになっており、最上部には高圧電源２９が収納され、その下にレンズ制御系３０と信号処理系２４とが収納されている。そしてその下側には中間搬送系１７が配置されており、その下側に電子光学系１０が取付けられている。上記電子光学系１０の側部には高真空ポンプ１１が接続されている。そして電子光学系１０の下側に真空チャンバ１４が設けられている。真空チャンバ１４は、載置台２０上に載置されるとともに、載置台２０の下側に防振システム２１、ターボ分子ポンプ１９、ダイヤフラムポンプ１８が収納される構造になっている。
【００２８】
次に上記真空チャンバ１４内に配されるステージ１５の構成について説明すると、ステージ１５は、図３に示すように、下から順にＸ軸ステージ４２、Ｙ軸ステージ４３、Ｚ軸ステージ４４、θ軸ステージ４５を備えている。Ｘ軸ステージ４２は、Ｘ軸方向（平面上における横方向）の移動を行なうものである。Ｙ軸ステージ４３は、平面上における縦方向の移動を行なうものである。Ｚ軸ステージ４４は、このステージ１５の軸線方向の移動を行なうものである。θ軸ステージ４５は、中心軸線に対する回転位置を調整するためのものである。そして上記θ軸ステージ４５の上に載置台４６が取付けられている。載置台４６は、試料を押えるためのクランパ４７と、クランパ４７を回動させる押えレバー４８とを備えている。
【００２９】
次に各軸のステージの構成について説明する。図４および図５はＸ軸ステージ４２とＹ軸ステージ４３の構成を示している。Ｘ軸ステージ４２はＸ軸ベースプレート５１を備えるとともに、Ｘ軸ベースプレート５１上において、Ｘ軸テーブル５２が案内レール５３によってＸ軸方向に摺動可能に支持されている。そしてＸ軸ベースプレート５１上のＸ軸超音波モータ５４によってＸ軸テーブル５２がＸ軸方向に移動されるようになっている。ここでＸ軸テーブル５２はＹ軸ベースプレートを兼用し、このＸ軸テーブル５２上にＹ軸テーブル５５が、図示を省略した同様の案内レールによってＹ軸方向に移動可能に支持されている。そしてＹ軸テーブル５５上に取付けられたＹ軸超音波モータ５６によって、Ｙ軸テーブル５５はＹ軸方向に移動されるようになっている。
【００３０】
次にとくにＸ軸ステージ４２とＹ軸ステージ４３の組合わせの構造を図４および図５によって説明する。Ｘ軸ステージ４２の一番下側には、Ｘ軸ベースプレート５１が配される。Ｘ軸テーブル５１上には、Ｘ軸テーブル５２が載置される。このＸ軸テーブル５２は、Ｘ軸ベースプレート５１上に取付けられたＸ軸ガイドレール５３から成る摺動案内手段によって、Ｘ軸方向に摺動可能に支持する。そしてＸ軸ベースプレート５１上に取付けられた超音波モータ５４がＸ軸テーブル５２をＸ軸方向に駆動するようにしている。
【００３１】
上記Ｘ軸テーブル５２はＹ軸ステージ４３のＹ軸ベースプレートを兼用するものであって、このＸ軸テーブル５２にＹ軸テーブル５５が摺動可能に取付けられるようになっている。すなわちＸ軸テーブル５２上にＹ軸ガイドレールが取付けられており、このＹ軸ガイドレールによってＹ軸テーブル５５がＹ軸方向であって図５において左右の方向に移動可能に支持される。そしてＹ軸テーブル５５の下面に超音波モータ５６が取付けられ、この超音波モータ５６によってＸ軸テーブル５２に対してＹ軸テーブル５５がＹ軸方向に駆動されるようになっている。
【００３２】
次にＺ軸ステージ４４の構成について図６および図７により説明する。Ｚ軸ステージ４４はＺ軸ベース５８を備え、このＺ軸ベース５８上にZ軸テーブル５９が昇降自在に取付けられる。すなわちＺ軸テーブル５９は、Ｚ軸ベース５８に立設されたガイドロッド６０によって高さ方向に移動可能に案内され、しかもガイドロッド６０に巻装された圧縮コイルばね６１によってＺ軸テーブル５９の重量が相殺されるようになっている。そしてＺ軸ベース５８上に取付けられているＺ軸超音波モータ６２の接触子６３が、Ｚ軸テーブル５９の下面に支持されたＺ軸駆動板６４を駆動し、これによってＺ軸テーブル５９を高さ方向に移動調整するようにしている。
【００３３】
次にθ軸ステージ４５の構成を図８および図９によって説明する。このθ軸ステージ４５は、θ軸回転テーブル６６を備えるとともに、θ軸回転テーブル６６が軸受け６７によって回転可能に支持されている。そしてθ軸回転テーブル６６の筒状のハブの外周部にθ軸超音波モータ６８が図９に示すように配されている。このθ軸超音波モータ６８の出力端を構成する接触子６９がθ軸回転テーブル６６のハブの外周面に摺接し、これによってθ軸回転テーブル６６を回転させて回転方向の位置調整を行なうようになっている。
【００３４】
θ軸回転テーブル６６は図８に示すように、クランパ４７が取付けられており、このクランパ４７を押えレバー４８で開閉するようにしている。そのための機構として、バー７３が直立して配されており、その上に押え部材７４が連結されている。押え部材７４の上端のコロ７５が上記押えレバー４８の基端側の突片を押えるようにしている。そしてバー７３を、θ軸ステージ４５の側部に設けられた超音波モータ７６によって昇降動作させることにより、押え部材７４を介して押えレバー４８を回動させ、クランパ４７の開閉を行なうようにしている。
【００３５】
次に以上のような構成に係る走査型電子顕微鏡の概略の動作を、図１および図２によって説明する。電子光学系１０の電子線源によって出射された電子線は、この電子光学系１０の各ユニットを通過し、対物レンズによって集束されて、ステージ１５上に載置された試料１６に照射される。ここでステージ１５がステージ制御系３１によって所定の方向に試料１６を移動させるために、対物レンズを通して照射される電子線は、ステージ１５上の試料１６に対して相対的に所定の方向に走査されることになる。そしてこのときの各走査位置における試料１６から出射される２次電子が２次電子検出器２３によって検出され、その検出出力が信号処理系２４で処理される。処理された信号が画像処理系２５に供給され、この画像処理系２５によって、各走査位置に応じた２次電子の強度から画像が形成される。画像処理系２５で形成された画像は表示装置２６によって表示される。
【００３６】
このようにして画像の形成が行なわれる走査型電子顕微鏡において、とくに試料１６の電子線に対する走査のために、図３に示すステージ１５が用いられる。このステージ１５は、試料１６をＸ軸方向に移動させるためのＸ軸ステージ４２と、同試料１６をＹ軸方向に移動させるＹ軸ステージ４３とを備えている。さらにここでは、ステージ１５は高さ方向の移動調整を行なうためのＺ軸ステージ４４と回転方向の位置調整を行なうためのθ軸ステージ４５とを備えている。
【００３７】
これら各軸のステージ４２、４３、４４、４５は、それぞれ対応するＸ軸超音波モータ５４、Ｙ軸超音波モータ５６、Ｚ軸超音波モータ６２、θ軸超音波モータ６８によってそれぞれ駆動されるようになっており、各ステージ４２、４３、４４、４５の内部に内蔵された構造になっている。ここで各超音波モータ５４、５６、６２、６８は、対応するステージの可動板を直接駆動するように、それらの接触子が対応するステージの可動板と摩擦係合して駆動を行なうようになっており、ダイレクトドライブを達成している。しかも各超音波モータ５４、５６、６２、６８の駆動力を遮断すると、対応する超音波モータ５４、５６、６２、６８の接触子がそれぞれ対応するステージの可動板と摩擦係合し、これによって位置保持を行なうようにしている。
【００３８】
このためにステージ１５を備える真空チャンバ１４の外側にパルスモータ等の電磁モータを配する必要がなくなる。なお電磁モータを真空チャンバ１４内に配すると、モータが分子を離脱させたり、磁場を発生したりするために、測定に悪影響を及ぼす。このような悪影響は、超音波モータから成る駆動源の利用によって回避される。しかも真空チャンバの外部に配された駆動源から、真空チャンバ内に動力を伝達するためのシール手段を備える動力伝達機構が必要でなくなる。また外部に設けられた電磁モータを利用した場合における、回転運動を直線運動に変換するための機構を真空チャンバ１４内に設ける必要がなくなる。このことから、ステージ１５内の各軸のステージ４２、４３、４４、４５の駆動のための機構を簡潔にすることが可能になるとともに、超小型のステージを達成することができるようになる。
【００３９】
このようにして画像を形成する走査型電子顕微鏡において、Ｘ軸ベースプレート５１上の超音波モータ５４を駆動することによって、Ｘ軸ガイドレール５３に案内されてＸ軸テーブル５２がＸ軸方向、すなわち図５において紙面に直角な方向に駆動されて移動する。またＹ軸テーブル５５に取付けられた超音波モータ５６を駆動すると、Ｙ軸ガイドレールによってＹ軸テーブル５５がＸ軸テーブル５２に対してＹ軸方向（図５において左右の方向）に移動されるようになる。
【００４０】
このような構造のＸ−Ｙステージは、Ｙ軸ベースプレートを備えず、Ｙ軸ベースプレートがＸ軸テーブル５２に兼用される構造になっている。すなわち下から順に、Ｘ軸ベースプレート５１、Ｘ軸テーブル５２、Ｙ軸テーブル５５の三段の構造を成しており、Ｙ軸ベースプレートがＸ軸テーブル５２に兼用されている。従って、Ｘ−Ｙステージの部品点数が少なくなるとともに、重量が小さくなる。またこのようなＸ−Ｙステージを収納する収納空間の容積が小さくなるために、真空チャンバ１４の真空排気の時間を短縮化することができるようになる。これによってより小型であって軽量なＸ−Ｙステージを備える走査型電子顕微鏡を提供できるようになる。
【００４１】
なお上記実施の形態におけるＸ−Ｙステージは、下側の部分がＸ軸の移動機構を構成し、上側がＹ軸方向の移動機構を構成している。ここでＸ軸方向およびＹ軸方向は便宜上設定されるに過ぎず、下側がＹ軸方向の移動機構であって上側がＸ軸方向の移動であってもよく、本願発明はそのような構成をも含むものである。
【００４２】
以上本願発明を図示の実施の形態によって説明したが、本願発明は上記実施の形態によって限定されることなく、本願発明の技術的思想の範囲内において各種の変更が可能である。例えば上記実施の形態は、半導体ウエハ上に形成されるパターンの幅等を測定するための測長用の顕微鏡として用いるものであるが、本願発明に係る走査型電子顕微鏡は、その他各種の用途に広く利用することが可能な走査型電子顕微鏡に利用することができる。またこのような走査型電子顕微鏡における各軸のステージの具体的な構成についても、図示の構造のものに限定されることなく、各種の設計変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本願発明は、測長用顕微鏡、また各種の試料の拡大画像を得るための走査型電子顕微鏡として広く利用することが可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１０  電子光学系
１１  高真空ポンプ
１４  真空チャンバ
１５  ステージ
１６  試料
１７  搬送系
１８  ダイヤフラムポンプ
１９  ターボ分子ポンプ
２０  載置台
２１  除振システム
２３  ２次電子検出器
２４  信号処理系
２５  画像処理系
２６  表示装置
２９  高圧電源
３０  レンズ制御系
３１  ステージ制御系
３２  真空制御系
３５  外筐
３６  支持脚
３７  凹部
３８  操作子
４２  Ｘ軸ステージ
４３  Ｙ軸ステージ
４４  Ｚ軸ステージ
４５  θ軸ステージ
４６  載置台
４７  クランパ
４８  押えレバー
５１  Ｘ軸ベースプレート
５２  Ｘ軸テーブル
５３  案内レール
５４  Ｘ軸超音波モータ
５５  Ｙ軸テーブル
５６  Ｙ軸超音波モータ
５８  Ｚ軸ベース
５９  Ｚ軸テーブル
６０  ガイドロッド
６１  圧縮コイルばね
６２  Ｚ軸超音波モータ
６３  接触子
６４  Ｚ軸駆動板
６６  θ軸回転テーブル
６７  軸受
６８  θ軸超音波モータ
６９  接触子
７３  バー
７４  押え部材
７５  コロ
７６  超音波モータ
【図１】
2016110868.tif 000003
【図２】
2016110868.tif 000004
【図３】
2016110868.tif 000005
【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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