JPH08124510A - 分析装置の試料ステージ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 試料の元素分析などを行う分析装置用とし
て、試料を微少に移動させることが容易な試料ステージ
駆動装置を提供する。 【構成】 トラックボール２からのパルスを制御手段４
を介して分析装置の試料ステージ７のＸＹ軸ステッピン
グモータ８および９に与えることによってステージを駆
動する。試料ステージの駆動量はトラックボールの回転
量に比例するので直感的にわかりやすく、目的位置まで
の試料の移動が容易となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は試料の元素分析や状態分
析などを行う分析装置、とくに電子線マイクロアナライ
ザや走査型電子顕微鏡、光電子分光装置、電子線回折装
置、２次イオン質量分析装置などの局所分析のできる分
析装置に適用される試料ステージに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子線やＸ線を試料表面に照射し、その
試料からでてくる２次電子やＸ線、オージェ電子などを
検出して試料表面の観察や元素分析などを行う分析装置
では、試料の分析位置を変更したり決定するために、試
料表面内で動かすＸＹの２軸、またはそれに試料高さを
合わせるためのＺ軸を加えた３軸の駆動軸を持つ試料ス
テージの上に試料を載置する。操作者は試料表面を観察
するための光学顕微鏡やＣＲＴなどの表示装置に表示さ
れた試料像を見ながら分析位置を探し、試料面上の望み
の分析位置が電子線やＸ線の照射される位置に一致する
ように試料ステージを動かす。この試料ステージを駆動
する方法として、操作者が直接手を使って各駆動軸を回
す方法や、駆動を制御装置を介して行う場合には、とく
にＸＹ平面内の駆動では、ジョイスティックと呼ばれる
レバーを操作者が動かしたい方向に傾けることによっ
て、その方向にＸＹ軸のモータを駆動させて試料ステー
ジを動かすという方法があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ジョイスティックによ
る試料ステージＸＹ軸の操作は、動かしたい方向にレバ
ーを傾ければよいだけなので、その点では直感的にわか
りやすい。しかしジョイスティックは、その内部の構造
上、レバーの傾斜角度に比例してステージの駆動速度を
制御するようになっており、微少量の移動が必要になっ
たときには操作が容易だとは言えなかった。すなわち、
たとえば試料表面観察用光学顕微鏡の視野の端に分析位
置があり、それを光学顕微鏡の視野の中央に持ってくる
場合に、レバーの傾斜角度はステージの移動速度と比例
しているためステージの移動量そのものとの関係が直感
的に把握しにくいので、目的位置でステージを停止させ
ることが非常に困難であった。

【０００４】また、ジョイスティックの出力はアナログ
出力のため、これをステッピングモ−タの駆動パルスと
するためにはアナログ／パルス変換回路が必要であり、
回路構成が複雑となり、ひいては製造コストの上昇をも
たらした。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明では、分析装置の試料ステージ駆動装置を、少
なくとも２方向の駆動軸を有する試料ステージと、前記
駆動軸を回転駆動する各別のステッピングモータと、こ
のステッピングモータの駆動回路と、前記試料ステージ
の移動量と移動方向を指令するためのトラックボールと
をそれぞれ備える構成とし、前記トラックボールの出力
信号によって前記ステッピングモータ駆動回路を制御す
ることとした。

【０００６】

【作用】トラックボールは球体状の操作部を持ち、その
球体を操作者が回転させることによってＸＹ２軸の駆動
パルスを発生する装置であるので、その駆動パルスをイ
ンターフェースを介して試料ステージのＸＹ軸のステッ
ピングモータ駆動回路に与えることによってステージを
駆動する。試料ステージの駆動量はステッピングモータ
に与えられるパルス状の信号の数、すなわちトラックボ
ールの回転量に比例するので、試料ステージの移動量は
操作者がトラックボールを回転させた量と完全に一致
し、直感的にわかりやすいので目的位置までの試料の移
動が非常に容易となる。

【０００７】またトラックボールの出力ははじめからパ
ルス状であるので、すべての制御系をデジタル回路で構
成でき、アナログ／パルス変換回路のような余分な回路
構成が不必要である。

【０００８】

【実施例】図１は本発明の一実施例であり、分析装置が
電子線マイクロアナライザの例を示している。まずはじ
めに公知の電子線マイクロアナライザの動作を簡単に説
明する。電子ビーム２１が試料２２に照射されると試料
２２からはＸ線２４が放出され、そのＸ線はＸ線分光器
２５で分光検出されて試料の元素分析が行われる。また
試料２２からは２次電子も放出され、それは２次電子検
出器２７で検出されて、その信号が電子ビーム２１の試
料面上での走査と同期してＣＲＴ２８に表示されること
によって試料表面の２次電子像がＣＲＴ２８上に得られ
る。さらに試料表面を観察する手段として光学顕微鏡２
３も用意されており、この光学顕微鏡の視野の中心が電
子ビームの当たる位置となるように光軸が調整されてい
る。図１では、電子ビームを発生するための電子銃、電
子ビームを収束するための電子レンズ、電子ビームを試
料面上で走査するための偏向器、装置内を真空に引くた
めの真空排気装置、各部を制御するための制御装置、装
置全体を制御する外部コンピュータなどは図示を省略し
ている。

【０００９】試料２２はＸＹＺの３軸の駆動軸を持つ試
料ステージ７に載置されている。試料ステージの３軸の
うちＸとＹは試料を水平面内で駆動する互いに直交した
軸であり、Ｚ軸は試料を鉛直方向に駆動する軸である。
試料２２の分析面はほぼ水平になるように試料ステージ
にとりつけるので、Ｚ軸駆動で試料面を分析高さに合わ
せた後はＸＹ軸を適当に駆動することによって試料面内
の分析したい位置を探したり光学顕微鏡の視野中心に移
動したりすることができる。試料ステージのＸＹＺ軸は
それぞれＸ軸ステッピングモータ８、Ｙ軸ステッピング
モータ９、Ｚ軸ステッピングモータ１０で駆動されるよ
うに構成されている。

【００１０】操作者が試料を移動させるためのマンマシ
ンインターフェースとして試料ステージ操作パネル１に
はトラックボール２とロータリーエンコーダ３が用意さ
れている。トラックボール２は試料ステージのＸ軸とＹ
軸を駆動して試料を分析面内で移動させるためのもので
あり、ロータリーエンコーダ３は試料ステージのＺ軸を
駆動して試料面の高さを合わせるためのものである。図
２に試料ステージ操作パネルの外観の例を示す。

【００１１】トラックボール２は球体状の操作部を持
ち、その球体は前後、左右、斜めなどあらゆる方向に回
転することができる。球体を左右方向に回転させれば試
料ステージのＸ軸駆動用のパルスが発生してＸ軸を駆動
するようになっており、球体を右方向に回転すると試料
は右方向に移動し、球体を左方向に回転すると試料は左
方向に移動する。球体を前後方向に回転させれば試料ス
テージのＹ軸駆動用のパルスが発生してＹ軸を駆動する
ようになっており、球体を前方向に回転すると試料は前
方向に移動し、球体を手前方向に回転すると試料は手前
方向に移動する。球体を斜め方向に回転するとＸ軸用と
Ｙ軸用の両方のパルスが発生してＸＹ両軸が同時に駆動
される。

【００１２】ロータリーエンコーダ３につけられたツマ
ミ２９は時計方向と反時計方向に回転できるようになっ
ており、その回転によって試料ステージのＺ軸駆動用の
パルスが発生しＺ軸を駆動する。すなわちツマミ２９を
時計方向に回転すると試料は上昇し、ツマミ２９を反時
計方向に回転すると試料は下降する。

【００１３】トラックボール２からのＸ軸用とＹ軸用の
２つの信号とロータリーエンコーダ３からのＺ軸用の信
号のそれぞれの２相パルス信号は、制御器４内のインタ
ーフェース５でそれぞれ駆動パルスと方向信号に変換さ
れ、ステッピングモータの駆動回路であるドライバ６に
入力される。ステッピングモータドライバ６はその入力
されたパルスの数に応じてＸ軸ステッピングモータ８、
Ｙ軸ステッピングモータ９、Ｚ軸ステッピングモータ１
０をそれぞれ駆動する。そうすることによって操作パネ
ルで操作したトラックボールまたはロータリーエンコー
ダの回転量に比例した量だけ試料が移動することにな
る。またインターフェース５からの出力パルスは、ＸＹ
Ｚ軸それぞれの現在の位置情報を記憶しているアドレス
カウンタ１１にも入力され、試料ステージ７の現在位置
情報が常に更新されるようになっている。

【００１４】トラックボールまたはロータリーエンコー
ダの発生するパルスをステッピングモータドライバ６に
与えるパルスに変換するに当たっては、適当な係数をか
けてその数を調節するようにしてもよい。そうすること
によってトラックボールなどの回転量と試料の移動量と
の関係を比例を保ちながら変更することができる。例え
ば、光学顕微鏡を見ながら試料位置を変える場合と、高
倍率の２次電子像を見ながら試料位置を変える場合とで
トラックボールの感度を変えれば操作がより簡単にな
る。その係数の変更手段としては操作パネルにトラック
ボールなどの感度を選択する選択スイッチを設けて制御
器４に信号を与えてもよいし、その係数を変更する信号
を外部の制御コンピュータなどから制御器４に与えても
よい。

【００１５】

【発明の効果】トラックボールからのパルスを制御手段
を介して試料ステージのＸＹ軸のステッピングモータに
与えることによってステージを駆動すると、試料ステー
ジの駆動量はステッピングモータに加えられるパルス状
の信号の数、すなわちトラックボールの回転量に比例す
るので、試料ステージの移動量は操作者がトラックボー
ルを回転させた量と完全に一致し、直感的にわかりやす
いので目的位置までの試料の移動が非常に容易となる。

【００１６】とくに走査型電子顕微鏡や電子線マイクロ
アナライザで高倍率の２次電子像を観察している場合
に、ごく僅かだけ試料を動かしたいときには、トラック
ボールを僅かに回転させればそれに応じて試料ステージ
も微動するので、従来のジョイスティックに比べて比較
にならないくらいに操作性がよい。またトラックボール
を使った制御システムはジョイスティックを使った制御
システムより回路構成が簡単で安価に構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す。

【図２】本発明の操作部の一実施例を示す。

【符号の説明】

１…操作パネル ２…トラックボール ３…ロータリーエンコーダ ４…制御器 ５…インターフェース ６…ステッピングモ
ータドライバ ７…試料ステージ ８…Ｘ軸ステッピン
グモータ ９…Ｙ軸ステッピングモータ １０…Ｚ軸ステッピン
グモータ １１…アドレスカウンタ ２１…電子ビーム ２２…試料 ２３…光学顕微鏡 ２４…Ｘ線 ２５…Ｘ線分光器 ２６…２次電子 ２７…２次電子検出器 ２８…ＣＲＴ ２９…ツマミ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも２方向の駆動軸を有する試料
   ステージと、前記駆動軸を回転駆動する各別のステッピ
   ングモータと、このステッピングモータの駆動回路と、
   前記試料ステージの移動量と移動方向を指令するための
   トラックボールとをそれぞれ備え、前記トラックボール
   の出力信号によって前記ステッピングモータ駆動回路を
   制御することを特徴とする分析装置の試料ステージ駆動
   装置。