JP2003266342A - Micromanipulation device for minute work - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device capable of correcting positional deviation due to elapse of time in minute work such as machining of a sample to perform the work effectively under microscope image. <P>SOLUTION: In this micromanipulation device for the minute work capable of performing the works such as observation, machining, electric measurement, etc., of sample while observing microscope image, a pattern at a tip of a microprobe and its coordinate value are detected from the first microscope observed image, are stored, and are registered. A pattern at the tip of the microprobe and its coordinate value when performing actual work are detected from microscope observed image at the time, and the detected coordinate value at the tip of the microprobe is compared with the coordinate value at the tip of the microprobe which is registered already to perform the work by controlling in such a way that it coincides with the registered value. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、極めて微細な顕体
試料を、顕微鏡の視野の中に捉えて、その画像を観察し
ながら該顕体試料の加工や移動等の微細作行を行なうた
めの装置に関するものであり、更に詳しくは、マイクロ
プローブ先端の時間経過による微細な狂いを修正し、常
時正確な作業が可能な微細作業用マイクロマニピュレー
ション装置を提供する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is intended to carry out micromanipulation such as processing and moving of a microscopic specimen sample while capturing an extremely fine microscopic specimen sample in the visual field of a microscope and observing the image. More specifically, the present invention provides a micromanipulation device for fine work which corrects a minute deviation of the tip of the microprobe due to the passage of time and can always perform an accurate work.

【０００２】[0002]

【従来技術】近年、ナノテクノロジーの発達の中で、そ
れを支える微細作業用マイクロマニピュレーション装置
の重要性は益々斯界の着目をあびて来るようになってい
る。従来より、微小な顕体試料を、単に顕微鏡で観察す
るだけではなく、顕微鏡下で極めて微細な加工を行なう
という所謂微細作業は、一般的に行なわれていた。しか
しながら、特に近年、その対象物が益々微細化の方向に
移行しつつあるのみならず、その分野もエレクトロニク
ス分野から、遺伝子組み替え技術等を含んだバイオ分野
まで多様化しつつある。2. Description of the Related Art In recent years, with the development of nanotechnology, the importance of micromanipulation equipment for fine work supporting it has come to attract more attention from the field. Conventionally, so-called fine work has been generally performed in which not only a microscopic specimen sample is simply observed with a microscope but also extremely fine processing is performed under the microscope. However, in recent years, in particular, not only the target is moving toward miniaturization, but also the field is diversifying from the electronics field to the bio field including genetic recombination technology and the like.

【０００３】上述のような状況から、特に近年、マイク
ロマシンの開発と、顕体試料を顕微鏡視野の中に捉えて
マニピュレータを用いて何らかの高度な加工を行なう技
術に対する要求と重要性は、その精度の向上とともにい
ままで以上に高度化しつつある。この技術は、単に対象
となる顕体試料の微小化に伴なう運動分解能の高精度化
を要求するのみならず、極めて微小な顕体試料を顕微鏡
視野の中で、特定部位を操作するハンドリング技術の高
精度化と簡易化を要求するものであり、顕体試料側の動
きの自由度を多くした上で微細作業の操作性、確実性を
確保したものでなければならない。In view of the above situation, particularly in recent years, the demand and importance of the development of micromachines and the technique of capturing a specimen sample in the field of view of a microscope and performing some advanced processing using a manipulator depends on its accuracy. With the improvement, it is becoming more sophisticated than ever. This technology not only requires higher precision of the motion resolution that accompanies the miniaturization of the target specimen sample, but also handles extremely small specimen samples within a microscope field to handle specific parts. It requires high precision and simplification of technology, and the operability and certainty of fine work must be secured while increasing the degree of freedom of movement on the side of the specimen sample.

【０００４】例えば電気的測定を目的とした半導体デバ
イスへのプロービング、あるいはバイオ操作を目的とし
た生体細胞へのプロービング等の微細作業をより正確に
行なうためには、微細作業用のマイクロマニピュレーシ
ョン装置の静止状態においてそのマイクロプローブの先
端位置を安定に維持することにより、静的な微細作業や
測定がより正確に行なうことができるようになる。In order to more accurately perform fine work such as probing of a semiconductor device for the purpose of electrical measurement, or probing of living cells for the purpose of biooperation, a micromanipulation device for the fine work is used. By stably maintaining the tip position of the microprobe in a stationary state, static microscopic work and measurement can be performed more accurately.

【０００５】顕微鏡の視野の下において、マイクロマニ
ピュレータに取り付けられたマイクロプローブを操作し
て顕体試料の正確な移動や加工を行なう装置について
は、例えば特開平２０００−２２１４０９号公報におい
て、顕微鏡下での微細試料とマイクロプローブの動きを
連動せしめ、三次元の方向での位置決め、移動や加工を
行ない易くした装置が開示されている。更に、特開平２
００１−９１８５７号公報においては、顕微鏡画像をテ
レビカメラの画像によってモニタリングする装置が開示
されている。これらの装置は、顕微鏡の視野において、
顕体試料とマイクロプローブの動きを正確にし、顕体試
料の回転を含めた位置決め、マイクロプローブによる顕
体試料の移動、加工等の操作を行なうことを可能にした
ものである。Regarding an apparatus for operating a microprobe attached to a micromanipulator in the field of view of a microscope to accurately move or process a specimen sample, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-221409, There is disclosed an apparatus in which the movements of the micro sample and the micro probe are interlocked with each other to facilitate positioning, movement and processing in a three-dimensional direction. Furthermore, JP-A-2
Japanese Patent Publication No. 001-91857 discloses a device for monitoring a microscope image by an image of a television camera. These devices, in the microscope field of view,
By making the movements of the specimen sample and the microprobe accurate, it is possible to perform positioning such as rotation of the specimen sample, movement of the specimen sample by the microprobe, and processing.

【０００６】即ち、これらの装置は、顕体試料を載置す
る作業台と複数のマニピュレータを各々独立した任意の
方向への微細な動作を許容した上で、主たる動きが基本
的に結合されたマイクロマニピュレーション装置であ
る。このような装置であれば、試料とプローブ先端を顕
微鏡の視野から外すことなく、より複雑な作業をより確
実に精度よく行なうことができ、しかも顕微鏡画像をテ
レビカメラの画像によってモニタリングすることも可能
にしているため、従来の装置が格段に向上されたことは
明らかである。That is, in these devices, the work table on which the specimen sample is placed and the plurality of manipulators are allowed independent fine movements in arbitrary directions, and the main movements are basically combined. It is a micromanipulation device. With such a device, more complicated work can be performed more reliably and accurately without removing the sample and probe tip from the microscope field of view, and it is also possible to monitor the microscope image with the image of the TV camera. Therefore, it is obvious that the conventional device has been remarkably improved.

【０００７】これらの装置においては、マイクロマニピ
ュレータに取り付けられたマイクロプローブの動きによ
って、あるいは顕体試料を載せた作業台の動きによっ
て、微小な作業に必要とされる変位が行なわれるのであ
り、その駆動用のアクチュエータとしては圧電（ピエ
ゾ）素子が用いられることが一般的である。この圧電素
子（以下ピエゾ素子と記す）にフィードバック用の変位
検出機能を付加したものは数１０μｍレベルでの微小な
移動も可能であり、変位検出手段を選択すれば、１ｎｍ
以下の分解能も比較的容易に実現することも可能であっ
て、従来の、精密ネジやサーボモーターをアクチュエー
タとして用いたものよりもはるかに精度の高いものであ
る。In these devices, the displacement required for a minute work is performed by the movement of the microprobe attached to the micromanipulator or the movement of the working table on which the specimen sample is placed. A piezoelectric (piezo) element is generally used as a driving actuator. This piezoelectric element (hereinafter referred to as "piezo element") with a displacement detecting function for feedback is capable of minute movement at a level of several tens of μm, and if displacement detecting means is selected, it is 1 nm.
The following resolution can also be realized relatively easily, and is much more accurate than the conventional one using a precision screw or servo motor as an actuator.

【０００８】このピエゾ素子とは、圧電性を有する結晶
体に外部電界を与えることにより結晶体が変位を起こす
効果（ピエゾ効果）を応用したものであり、これをアク
チュエータとして応用した場合は、従来の精密ネジやサ
ーボモーターをアクチュエータとして用いたものに対し
て以下の利点を有するものである。即ち、ピエゾ素子に
よるアクチュエータは、変位レンジは小さいが、高精
度、高応答性があり、小型軽量であるにもかかわらず発
生力が大きいことがその特徴であってマイクロマニピュ
レータ用アクチュエータとしての用途に好適である。こ
れを用いたマイクロマニピュレータは、微細な作業を極
めて高い分解能で行なうことができる。The piezo element is an application of an effect (piezo effect) of displacing a crystal body by applying an external electric field to the crystal body having piezoelectricity. It has the following advantages over the one using the precision screw or the servo motor as the actuator. That is, an actuator using a piezo element has a small displacement range, but it has high precision, high responsiveness, and despite its small size and light weight, it has a large generation force, which makes it suitable for use as an actuator for micromanipulators. It is suitable. The micromanipulator using this can perform fine work with extremely high resolution.

【０００９】ピエゾ素子の動作原理は、素子を構成する
結晶構造（結晶格子）が外部電界を与えられることによ
って伸び、その伸びによって変位量が得られる。すなわ
ち、結晶粒子レベルでは、外部電界を加えた時点で分極
され素子長が長くなるという現象に基づくものであり、
外部電界を除くと未分極状態にもどり、素子長はもとの
長さにもどる。しかしながら、この分極→未分極あるい
は未分極→分極の状態変化にはクリ−プ現象が伴ない、
変位が完全に終了するまでにある程度の時間が必要とな
る。そしてこの現象は応力、温度によって著しく左右さ
れる。The principle of operation of the piezo element is that the crystal structure (crystal lattice) forming the element is extended by applying an external electric field, and the amount of displacement is obtained by the extension. That is, at the crystal grain level, it is based on the phenomenon that the element length is lengthened by being polarized when an external electric field is applied,
When the external electric field is removed, the element returns to the unpolarized state and the element length returns to the original length. However, this phenomenon of polarization → unpolarized or unpolarized → polarized is accompanied by a creep phenomenon.
It takes some time until the displacement is completely completed. And this phenomenon is significantly affected by stress and temperature.

【００１０】従って、このピエゾ素子には結晶構造の変
位に伴なうクリープ現象や残留変位の現象があり、これ
を例えばマイクロマニピュレータのマイクロプローブ用
アクチュエータとして用いた場合、マイクロマニピュレ
ータを制御的に静止状態にしてもマイクロプローブ先端
の位置は時間とともに微小変化を起こす。そのため、時
間経過に伴ない、マイクロプローブ先端の静止位置を維
持することが難しいという点が、ピエゾ素子を用いたア
クチュエータの問題点として指摘されていた。Therefore, this piezo element has a phenomenon of creep and residual displacement associated with the displacement of the crystal structure. When this is used as an actuator for a microprobe of a micromanipulator, for example, the micromanipulator is controlled to be stationary. Even in this state, the position of the tip of the microprobe slightly changes with time. Therefore, it has been pointed out as a problem of the actuator using the piezo element that it is difficult to maintain the stationary position of the tip of the microprobe with the passage of time.

【００１１】具体的影響として、例えば、半導体デバイ
スを対象としてマイクロマニピュレーション装置を用い
て定点間の電気的測定や微細加工等を行なう場合で、複
数位置でのプロービングが必要な場合は、その複数位置
のそれぞれが顕微鏡の同一視野内にあるとは限らず、視
野外に点在するような状態となる。同様なことがバイオ
操作を目的とした生体細胞へのプロービングにおいても
いうことができる。前述のクリ−プ現象や残留変位の現
象は、それぞれのプローブで起こる可能性があるため、
このクリープ現象や残留変位現象に対する対策は、マイ
クロマニピュレーション装置による微細作業を確実に行
なうために極めて重要なものである。As a concrete effect, for example, when performing electrical measurement or microfabrication between fixed points using a micromanipulation device for a semiconductor device and probing at a plurality of positions is required, the plurality of positions can be used. Are not necessarily in the same field of view of the microscope, but are scattered outside the field of view. The same can be said for probing living cells for the purpose of biomanipulation. Since the above-mentioned creep phenomenon and residual displacement phenomenon may occur in each probe,
Countermeasures against the creep phenomenon and the residual displacement phenomenon are extremely important for surely performing fine work by the micromanipulation device.

【００１２】[0012]

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、上述の
問題点に鑑み、マイクロマニピュレーション装置による
微細作業におけるマイクロプローブの先端位置の時間経
過に伴なう微小変化に追随し、微細作業の操作性および
確実性のより一層の向上が可能なマイクロマニピュレー
ション装置について鋭意検討を行なった結果、顕微鏡を
用いてマイクロマニピュレータのマイクロプローブ先端
を高倍率で観察し、その高倍率画像情報を基にビジュア
ルフィードバックを行なうことで対応が可能なことを見
出し本発明を完成したものである。すなわち、本発明の
目的は極微細領域での顕体試料の観察、加工、電気的測
定等を時間経過に影響されることなく確実に行なうこと
のできる微細作業用マイクロマニピュレーション装置を
提供することにある。In view of the above problems, the inventors of the present invention follow the minute changes in the tip position of the microprobe with the passage of time in the micromanipulation by the micromanipulation device, and As a result of diligent research on a micromanipulation device capable of further improving operability and reliability, the microprobe tip of the micromanipulator was observed at high magnification using a microscope, and visual observation was performed based on the high-magnification image information. The inventors have completed the present invention by finding that it is possible to respond by giving feedback. That is, an object of the present invention is to provide a micromanipulation device for fine work which can surely perform observation, processing, electrical measurement and the like of a microscopic sample in an ultrafine region without being affected by the passage of time. is there.

【００１３】[0013]

【課題を解決するための手段】上述の目的は、顕微鏡画
像を観察しながら顕体試料の観察、加工、電気的測定等
の作業を行なう微細作業用マイクロマニピュレーション
装置において、最初の顕微鏡観察画像からマイクロプロ
ーブ先端のパターンとその座標値を検出し、記憶させ登
録しておき、実際の作業を行なう時点でのマイクロプロ
ーブ先端のパターンとその座標値をその時点での顕微鏡
観察画像から検出し、検出されたマイクロプローブ先端
の座標値を、すでに登録してあるマイクロプローブ先端
の座標値と比較対比し、登録値と一致させるように制御
して作業を行なうことを特徴とする微細作業用マイクロ
マニピュレーション装置により達成される。[Means for Solving the Problems] The above-mentioned object is to observe a microscopic image while observing a microscopic sample, processing, performing electrical measurement, etc. The microprobe tip pattern and its coordinate values are detected, stored and registered, and the microprobe tip pattern and its coordinate values at the time of actual work are detected from the microscope observation image at that time and detected. The micromanipulation device for micro-working, characterized in that the coordinate value of the tip of the prepared microprobe is compared and compared with the coordinate value of the tip of the microprobe that has already been registered, and the control is performed so as to match the registered value. Achieved by

【００１４】[0014]

【発明の実施の形態】本発明の肝要は以下の点にある。
即ち、マイクロマニピュレーション装置を操作して顕体
試料の観察、加工、電気的測定等の微細作業を行なうに
おいて、ピエゾ素子をアクチュエータとして用いてマイ
クロプローブの最初の静止位置の設定を行なうに際し、
顕体試料とマイクロプローブ先端とを顕微鏡視野内に捉
え、画像処理手法によりその静止位置でのマイクロプロ
ーブ先端のパターンと座標値を検出し、コンピュータに
記憶させ登録する。ある一定時間経過後に次の操作を行
なうにあたり、その時点でのマイクロプローブ先端のパ
ターンとその座標値を再度画像処理手法により検出す
る。その座標値を予めコンピュータに登録してあった当
初の静止位置での座標値にパターンマッチングし、両者
の座標値に狂いがあった場合は、最初の静止位置に戻す
ようにピエゾ素子に指令を与えて位置制御を行なう。つ
まり、一定時間が経過する間にピエゾ素子のクリープ現
象によりマイクロプローブ先端の位置が狂った場合は、
最初登録した静止位置に戻すことができる。The essential points of the present invention are as follows.
That is, when operating the micromanipulation device to observe a microscopic sample, perform processing, and perform fine work such as electrical measurement, when setting the first stationary position of the microprobe using a piezo element as an actuator,
The specimen sample and the tip of the microprobe are captured in the field of view of the microscope, and the pattern and coordinate values of the tip of the microprobe at the stationary position are detected by the image processing method and stored in the computer and registered. When performing the next operation after a certain time has elapsed, the pattern of the tip of the microprobe and its coordinate value at that time are detected again by the image processing method. The coordinate value is pattern-matched with the coordinate value at the initial stationary position that was registered in the computer in advance, and if there is a discrepancy in both coordinate values, a command is sent to the piezo element to return to the first stationary position. Give position control. In other words, if the position of the tip of the microprobe changes due to the creep phenomenon of the piezo element within a certain period of time,
It is possible to return to the stationary position that was originally registered.

【００１５】本発明にいう電気的測定とは、半導体デバ
イスの性能検査や不良解析作業において、固定点間の抵
抗値、導電率や電流値あるいは電圧波形の測定、電圧印
加、絶縁性の確認等の、従来の半導体検査工程で行われ
ている測定を指すものであり、更には熔接、結節、熔
断、切断等の微細加工作業をも含むものである。The term "electrical measurement" as used in the present invention means measurement of resistance value between fixed points, conductivity, current value or voltage waveform, voltage application, confirmation of insulation property in performance inspection and failure analysis of semiconductor devices. Of the conventional semiconductor inspection process, and further includes fine processing operations such as welding, knotting, fusing and cutting.

【００１６】ピエゾ素子のクリープ現象や残留変位の程
度は、それが置かれる環境温度および応力条件によって
大きく影響を受けるものである。従って、その条件がま
ちまちで、一定でないような環境下でマイクロマニピュ
レーション装置による微細作業を行なう場合には、本発
明の如くどのような変位量、変位方向にも対応可能な方
式は極めて好適であり、また変位が止まらないような不
安定な環境下で微細作業を行なう場合にも対応可能であ
る。The degree of creep phenomenon and residual displacement of a piezo element is greatly influenced by the environmental temperature and stress conditions in which it is placed. Therefore, when the micromanipulation device performs fine work in an environment where the conditions are varied and is not constant, a method capable of coping with any displacement amount and displacement direction as in the present invention is extremely suitable. It is also possible to perform fine work in an unstable environment where the displacement does not stop.

【００１７】本発明になる微細作業用マイクロマニピュ
レーション装置においては、画像処理は画素単位で行な
われるため、観察倍率を上げて１画素における情報を多
くすればそれだけパターンマッチングの精度を上げるこ
とができる。従って、顕微鏡を用いてのマイクロプロー
ブ先端の観察は、特に限定を受けるものではないが、マ
イクロマニピュレータ位置決めの分解能で追随できる範
囲で可能な限り高倍率で行なった方が好ましい。例えば
半導体デバイス配線を作業対象に考えた場合は、具体的
には１０万倍程度の倍率で行なうことが好ましいが、通
常の作業においては１万倍程度の倍率で行なうものであ
る。また、数十倍程度の比較的低倍率でも勿論適用が可
能である。In the micromanipulation apparatus for fine work according to the present invention, since image processing is performed in pixel units, the accuracy of pattern matching can be improved by increasing the observation magnification and increasing the information in one pixel. Therefore, the observation of the tip of the microprobe with a microscope is not particularly limited, but it is preferable to perform the observation at the highest possible magnification within a range that can be followed by the resolution of the micromanipulator positioning. For example, when the semiconductor device wiring is considered as a work target, specifically, it is preferable to carry out at a magnification of about 100,000 times, but in normal work it is carried out at a magnification of about 10,000 times. Further, it is of course possible to apply even a relatively low magnification of about several tens of times.

【００１８】本発明にいう画素とは、一般に画像処理用
電子装置によって、独立な情報を担っているものとして
取り扱われる原画の部分であり、電子的に符号化された
画像の最小要素をいう。The pixel referred to in the present invention is a portion of an original image which is generally treated by an electronic device for image processing as carrying independent information, and is a minimum element of an electronically encoded image.

【００１９】また、このパターンマッチングは、同一顕
微鏡視野内で行なうことが前提条件であるため、マイク
ロプローブの数が複数の場合、視野を広くして、すなわ
ち倍率を下げて複数のマイクロプローブ先端を同一顕微
鏡視野内に捉えることが必要となり、高倍率で作業を行
なうことが難しくなる。本発明においては、一つの顕微
鏡を用いながら、例えば切り替え式監視カメラのよう
に、多数箇所を観察することができるような方式とする
ことにより、倍率を下げることなく複数のマイクロプロ
ーブ先端を、それぞれの位置でパターンマッチングする
ことが可能となる。Further, this pattern matching is premised on being performed within the same microscope field of view. Therefore, when the number of microprobes is plural, the field of view is widened, that is, the magnification is lowered so that the tips of the plurality of microprobes are reduced. It is necessary to capture them within the same microscope field, making it difficult to perform work at high magnification. In the present invention, while using one microscope, by adopting a method capable of observing a large number of points, such as a switchable surveillance camera, a plurality of microprobe tips can be respectively attached without reducing the magnification. It becomes possible to perform pattern matching at the position.

【００２０】即ち、本発明においては、好ましくは顕微
鏡として走査型電子顕微鏡（以下ＳＥＭと略記する）を
使用することによりこの問題に対応することができる。
顕微鏡としてＳＥＭを使用するならば、鏡頭の追加やチ
ャンバーへのＣＣＤ（電荷結合素子）拡大鏡の追加をす
ることで複数の視野を確保することが可能であり、ま
た、ビームの走査箇所を時々刻々変えることによっても
複数の視野を確保することが可能である。また顕微鏡と
してＳＥＭを使用した場合の半導体の不良解析とは、Ｓ
ＥＭの照射された電子線をもとに、半導体パターンに吸
収されて流れる微小電流を吸収電流像として観察し、例
えば高抵抗や断線の有無等の判断を行なうのであり、よ
り正確な測定をすることが可能である。That is, in the present invention, preferably, a scanning electron microscope (hereinafter abbreviated as SEM) is used as the microscope to solve this problem.
If SEM is used as a microscope, it is possible to secure multiple fields of view by adding a mirror head or CCD (charge-coupled device) magnifying glass to the chamber, and sometimes the scanning position of the beam is changed. It is possible to secure a plurality of fields of view by changing every moment. In addition, semiconductor defect analysis when using SEM as a microscope is S
Based on the electron beam irradiated by the EM, a minute current absorbed and flowing in the semiconductor pattern is observed as an absorption current image, and, for example, the presence or absence of high resistance or disconnection is determined, and more accurate measurement is performed. It is possible.

【００２１】更に、本発明においては、レーザー顕微鏡
も使用することもできる。レーザー型の顕微鏡であれ
ば、検体資料を真空中に置く必要がなく、観察分解能を
大気中で実現するという利点があるだけでなく、装置の
面でも簡易化が可能である。更に、ＣＣＤ方式に比べ
て、ピンぼけや漏れ光などによるノイズがなく、焦点位
置が確定でき、透明体の膜厚のように計測が難しかった
ものに対しても簡単に対応することができる。また、超
深度画像共焦点原理を採用した光学技術によって全体に
焦点が合った画像を得ることができる。Further, a laser microscope can also be used in the present invention. In the case of a laser type microscope, it is not necessary to place the sample material in a vacuum, and not only the advantage of realizing the observation resolution in the atmosphere but also the simplification of the apparatus is possible. Further, as compared with the CCD system, there is no noise due to defocusing or leaked light, the focus position can be determined, and it is possible to easily cope with a film thickness of a transparent body which is difficult to measure. In addition, an optical technique that adopts the super-depth image confocal principle makes it possible to obtain an in-focus image.

【００２２】本発明の微細作業用のマイクロマニピュレ
ーション装置は、前述の通りマイクロプローブを制御的
静止状態においた時のプローブ先端の微小変位を効果的
に是正するものであるが、結果的には、バイオ分野での
対象物の状態変化観察を目的とした動的なプロービング
にも対応できるし、また、状態保持による静的な微細作
用も行なうことができるようになる。The micromanipulation apparatus for microfabrication of the present invention effectively corrects the minute displacement of the tip of the probe when the microprobe is in the controlled stationary state as described above. It can be used for dynamic probing for the purpose of observing the state change of an object in the field of biotechnology, and can also perform a static fine action by maintaining the state.

【００２３】本発明の微細作業用のマイクロマニピュレ
ーション装置の具体例を図面を用いて説明するが、これ
によって限定を受けるものではない。図１は半導体デバ
イスチップに対しての観察加工を示す例である。図１
（ａ）においてまず顕微鏡視野内にマイクロプローブの
先端針先１を静止させ、マイクロプローブ先端のパター
ンと座標値Ａを検出し、記憶させ登録する。一定時間経
過すると図１（ｂ）に示すようにアクチュエータとして
用いるピエゾ素子のクリープ現象や残留変位によりマイ
クロプローブの先端針先１は座標値Ｂの位置まで移動す
る。図１（ｃ）において、パターンマッチングにより、
登録した形状を画像処理で探索する。そして、図１
（ａ）において、探索したパターンをＢの座標位置から
元の静止座標位置Ａに戻すように駆動制御する。この一
連の動作をサイクルで繰り返し行なうことによりマイク
ロプローブの先端針先１は常時静止座標位置Ａにあるよ
うに制御される。A specific example of the micromanipulation device for microfabrication of the present invention will be described with reference to the drawings, but the invention is not limited thereto. FIG. 1 is an example showing observation processing for a semiconductor device chip. Figure 1
In (a), first, the tip 1 of the tip of the microprobe is stopped in the field of view of the microscope, and the pattern of the tip of the microprobe and the coordinate value A are detected, stored and registered. After a certain period of time, the tip 1 of the microprobe moves to the position of the coordinate value B due to the creep phenomenon or residual displacement of the piezo element used as the actuator, as shown in FIG. In FIG. 1C, by pattern matching,
The registered shape is searched by image processing. And FIG.
In (a), drive control is performed so that the searched pattern is returned from the coordinate position of B to the original stationary coordinate position A. By repeating this series of operations in a cycle, the tip 1 of the tip of the microprobe is controlled so as to always be at the stationary coordinate position A.

【００２４】図２は、本発明になる微細作業用マイクロ
マニピュレーション装置におけるピエゾ素子のクリープ
現象、残留変位を制御するフロー図である。この制御は
マイクロプローブを次に目標位置へ移動するという指令
が来るまで繰り返され、マイクロプローブの先端針先は
常時、当初設定した静止座標位置にあるように維持され
ている。マイクロプローブが次の静止位置に移動される
と、新たにこのサイクルが繰り返され、その移動された
静止位置を安定に維持するようにする。FIG. 2 is a flow chart for controlling the creep phenomenon and the residual displacement of the piezo element in the micromanipulation apparatus for fine work according to the present invention. This control is repeated until a command to move the microprobe to the next target position arrives, and the tip of the tip of the microprobe is always maintained at the initially set stationary coordinate position. When the microprobe is moved to the next rest position, this cycle is repeated anew to keep the moved rest position stable.

【００２５】[0025]

【発明の効果】以上述べた通り、本発明になる微細作業
用マイクロマニピュレーション装置を用いることによ
り、従来より問題点として指摘されていたアクチュエー
タとして用いるピエゾ素子のクリープ現象あるいは残留
変位にともなう微細作業の位置決めの不正確さを是正す
ることが可能になった。即ち、顕微鏡視野内に顕体試料
を捉えてその作業点にマイクロプローブの先端針先を固
定し、時間をおいてからその固定位置での何らかの作業
を行なう際の位置のズレを補正してからその作業を行な
うという煩雑さをなくし、作業の正確さを図ることが可
能になったのである。つまり、従来のピエゾ素子をアク
チュエータとして用いたマイクロマニピュレーション装
置の位置決めの時間軸に対する狂いを是正することがで
きたのであり、そのナノテクノロジーにおける評価は極
めて多大である。As described above, by using the micromanipulation apparatus for microfabrication according to the present invention, the micromanipulation due to the creep phenomenon or residual displacement of the piezo element used as an actuator, which has been pointed out as a problem from the past, can be performed. It became possible to correct the inaccuracy of positioning. That is, after capturing the specimen sample in the microscope field and fixing the tip of the tip of the microprobe to the working point, after some time, the positional deviation when performing some work at the fixed position is corrected. The complexity of performing the work can be eliminated and the accuracy of the work can be improved. In other words, it was possible to correct the deviation of the positioning of the conventional micromanipulation device using the piezo element as an actuator with respect to the time axis, and its evaluation in nanotechnology is extremely large.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】 本発明の微細作業用マイクロマニピュレーシ
ョン装置を用いて半導体デバイスチップに対しての観察
加工を示す例である。FIG. 1 is an example showing observation processing for a semiconductor device chip using the micromanipulation apparatus for microfabrication of the present invention.

【図２】 本発明の微細作業用マイクロマニピュレーシ
ョン装置の制御システムを示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a control system of a micromanipulation apparatus for microscopic work of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 友彦 茨城県西茨城郡友部町平町1645 Ｆターム(参考） 2H052 AA07 AA11 AC34 AF10 AF14 AF19 AF21 AF25 3C007 AS09 AS12 BS30 HS29 KS03 KS17 KT01 KT06 KT17 LT11 LT18 XG06 4M106 AA02 BA01 BA10 DD03 DD05 DD13    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Tomohiko Ishikawa             1645 Tairamachi, Tomobe-cho, Nishi-Ibaraki-gun, Ibaraki Prefecture F-term (reference) 2H052 AA07 AA11 AC34 AF10 AF14                       AF19 AF21 AF25                 3C007 AS09 AS12 BS30 HS29 KS03                       KS17 KT01 KT06 KT17 LT11                       LT18 XG06                 4M106 AA02 BA01 BA10 DD03 DD05                       DD13

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】顕微鏡画像を観察しながら顕体試料の観
察、加工、電気的測定等の作業を行なう微細作業用マイ
クロマニピュレーション装置において、最初の顕微鏡観
察画像からマイクロプローブ先端のパターンとその座標
値を検出し、記憶させ登録しておき、実際の作業を行な
う時点でのマイクロプローブ先端のパターンとその座標
値をその時点での顕微鏡観察画像から検出し、検出され
たマイクロプローブ先端の座標値を、すでに登録してあ
るマイクロプローブ先端の座標値と比較対比し、登録値
と一致させるように制御して作業を行なうことを特徴と
する微細作業用マイクロマニピュレーション装置。1. A micromanipulation device for microscopic work for observing, processing, and electrically measuring a specimen sample while observing a microscope image, and a pattern and a coordinate value of a tip of a microprobe from the first microscope observation image. Is detected, stored and registered, the microprobe tip pattern and its coordinate values at the time of actual work are detected from the microscope observation image at that time, and the detected microprobe tip coordinate values are calculated. , A micromanipulation device for fine work, characterized by performing comparison and comparison with the coordinate value of the tip of a microprobe that has already been registered, and performing control so as to match the registered value. 【請求項２】顕微鏡として走査型電子顕微鏡を使用する
ことを特徴とする請求項第１項に記載の微細作業用マイ
クロマニピュレーション装置。2. The micromanipulation device for microscopic work according to claim 1, wherein a scanning electron microscope is used as the microscope. 【請求項３】走査型電子顕微鏡が複数の鏡頭を備えたも
のであることを特徴とする請求項第２項に記載の微細作
業用マイクロマニピュレーション装置。3. The micromanipulation apparatus for microscopic work according to claim 2, wherein the scanning electron microscope is provided with a plurality of mirror heads. 【請求項４】走査型電子顕微鏡がＣＣＤ拡大鏡を備えた
ものであることを特徴とする請求項第２項に記載の微細
作業用マイクロマニピュレーション装置。4. The micromanipulation device for microscopic work according to claim 2, wherein the scanning electron microscope is equipped with a CCD magnifying glass. 【請求項５】顕微鏡としてレーザー顕微鏡を使用するこ
とを特徴とする請求項第１項に記載の微細作業用マイク
ロマニピュレーション装置。5. The micromanipulation apparatus for microscopic work according to claim 1, wherein a laser microscope is used as the microscope.