JP2006030017A - プローブ及び微小サンプルピックアップ機構 - Google Patents
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Abstract
本発明が解決しようとする課題は、試料へのアプローチに際し試料へのダメージを与えることがない試料とプローブの接触感知機能を備え、ピックアップ機構としては微細なサンプルを迅速で確実なハンドリングを可能とすると共に、試料の材質を選ぶことなく、しかも構造的にも単純な機構を提供することにある。
【解決手段】
本発明のプローブ機構とサンプルピックアップ機構は、観察装置または分析装置に備えられ試料に接触を図る針状体からなる先端部材を有し、駆動用の静電アクチュエータと、該静電アクチュエータの電極間の静電容量変化をモニターする手段とを備え、該モニターにより前記プローブがサンプルに接触したことを検知できることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
特許文献1には、微小試料片およびまたはその周辺領域を汚染することなく、確実で安定的な微小試料片の分離、摘出、格納を行う装置および方法を提供することを目的とし、試料基板から観察すべき領域を含む試料片をイオンビームスパッタ法により分離し、試料を押し込んで保持し、引き抜いて分離するための、根元に比較して先端が細く、該先端部が割れている形状で、該形状により得られる試料片を保持する部位の弾性変形による力で試料片を保持する棒状部材からなるはり部材を用いて、前記試料片を試料基板から摘出し、試料片を載置するための載置台上へ移動させた後、前記はり部材と前記試料片を分離することで該試料片の格納を行う技術が開示されている。この発明は割れ目に挟んで押し込みピンセット形態で試料片を把持する形態を採るものであるため、CVDによるプローブと試料片との固着が必要なく従来法に比べ作業時間の短縮にはなるが、顕微鏡観察しながらマニピュレータを操作して試料片を挟み込む作業はかなりの熟練技術を必要とする。また、サンプルのサイズや形状によって割れ目のサイズや形状を変更しなければならないし、試料片を挟み込む際に無理な力が加わって試料片を傷つけてしまうことがある。
本発明のプローブ機構は荷電粒子鏡筒を備えた観察、分析または加工用装置の真空チャンバー内に設置されたものとする。
本発明のプローブ機構は、駆動力の強化と接触感度を高めるため、静電アクチュエータの電極構造を櫛歯型に形成するようにした。
また、本発明のサンプルピックアップ機構は、観察しつつ荷電粒子による加工が出来るように荷電粒子鏡筒を備えた観察、分析または加工用装置の真空チャンバー内に設置するようにした。
また、本発明のサンプルピックアップ機構は、駆動力の強化と接触感度を高めるため静電アクチュエータの電極構造を櫛歯型に形成するようにした。
本発明のサンプルピックアップ機構は、2本の針状体を中央に位置を揃え、該2本の針状体を挟むように両側に平板状の静電アクチュエータを配置し、該静電アクチュエータと前記2本の針状体とは局部的に結合部材で連結された構造を採用した。また、針状体プローブと静電アクチュエータとは絶縁層を介在させて連結するようにした。
本発明のプローブと本発明のサンプルピックアップ機構に設置する静電アクチュエータは、針状体と電極を含む構造を半導体シリコンプロセス技術によって作製するようにした。
本発明のサンプル表面の電気的特性分析方法は、静電アクチュエータの電極間の静電容量の変化をモニターする手段を備えると共に、針状体プローブと静電アクチュエータとを絶縁層を介在させて連結したサンプルピックアップ機構を用い、前記モニターに表れる前記静電アクチュエータの静電容量の変化から前記プローブがサンプルに接触したことを検知するステップと、接触を感知したらその部分の電気的特性を前記針状体を介して電気的に接続された検出部で検出するステップとからなる。
そして、本発明における静電アクチュエータの電極構造は櫛歯型に形成するようにしたので、対向電極の面積を増やして静電容量をかせぐことができ、アクチュエータの駆動力増加と共に、三次元のタッチセンサーとして感度良く機能することができる。
また、針状体と電極構造を含む静電アクチュエータはシリコンプロセス技術によって作製されたものを採用することにより、大量に精度の良いものを比較的安価に提供することが出来、頻繁な交換需要にも応じられる。
本発明の微小サンプルピックアップ機構は、2本の針状体を中央に、該2本の針状体を挟むように両側に平板状の静電アクチュエータとを配置し、前記2本の針状体と静電アクチュエータとは局部的に結合部材で連結された構造を採用したので、2本の針状体の近接・離反駆動を低エネルギーで着実に作動させることが出来る。
また、本発明の微小サンプルピックアップ機構は、針状体と静電アクチュエータとを連結する結合部材は絶縁層を介在させるようにしたので、駆動部に掛かる電圧等が試料に印加されることが無く、電気的ダメージを与えることがない。
また、本発明のサンプル表面の電気的特性分析方法は、針状体と静電アクチュエータとの連結は絶縁されているので、静電アクチュエータ駆動部に掛かる電圧等が試料に印加されることが無く、電気的ダメージを与えることがない状態で実行することが出来る。また、モニターに表れる静電アクチュエータの静電容量の変化から前記プローブがサンプルに接触したことを検知するものであるから、サンプル表面とプローブの接触を確認してその部分の電気的特性を前記針状体を介して電気的に接続された検出部で容易に且つ確実に検出することができる。
2)図3の淡いグレーのシリコン部分のパターンが描かれたマスクを用い、レジスト膜に露光してパターンを転写する。
3)レジスト膜を剥離液で除去し、パターン以外の部分はシリコン層が露出する。
4)エッチング処理を施すと露出したシリコンは除去されて酸化シリコンの層が露出する。
5)シリコン基板を反転させ、酸化シリコン層の表面にレジスト膜を形成する。
6)図3の濃いグレーの酸化シリコン部分のパターン(ただし、前後左右の隣接パターンが適宜の距離を持って連結されている。)が描かれたマスクを用い、レジスト膜に露光してパターンを転写する。なお、このとき表側パターンとの位置合わせが重要である。
7)レジスト膜を剥離液で除去し、パターン以外の部分は酸化シリコン層が露出する。
8)エッチング処理を施すと露出した酸化シリコンは除去されて図3のグリッパが前後左右に並んで形成される。
9)個々のグリッパを切り離し分析装置にセットする。
このようにして半導体シリコンプロセス技術でグリッパを作製するため、同一規格のものが一度に沢山得られるため、安価に供給することができる。
3 絶縁部 4 基板
5,6 ロッド 7,8 アーム
7a,8a アーム側櫛歯電極 7b,8b 対向側櫛歯電極
9 支持部材 11 試料本体
13 前方穴 14 後方穴
15 切り出し試料片 16 試料台
17 CVD固着部
Claims (11)
- 観察装置または分析装置に備えられ試料に接触を図る針状体からなる先端部材を有し、該針状体は駆動用の静電アクチュエータと、該静電アクチュエータの電極間の静電容量変化をモニターする手段とを備え、該モニターにより前記針状体がサンプルに接触したことを検知できることを特徴とするプローブ機構。
- 荷電粒子鏡筒を備えた観察、分析または加工用装置の真空チャンバー内に設置されたものである請求項1に記載のプローブ機構。
- 静電アクチュエータの電極構造を櫛歯型に形成し、駆動力の強化と接触感度を高めたことを特徴とする請求項1または2に記載のプローブ機構。
- 観察装置または分析装置に備えられ試料を把持する2本の針状体からなる先端部材を有し、該2本の針状体を近接・離反駆動させる静電アクチュエータと、該静電アクチュエータの電極間の静電容量変化をモニターする手段とを備え、該モニターにより前記針状体がサンプルに接触したことを検知できることを特徴とするサンプルピックアップ機構。
- 荷電粒子鏡筒を備えた観察、分析または加工用装置の真空チャンバー内に設置されたものである請求項4に記載のサンプルピックアップ機構。
- 静電アクチュエータの電極構造を櫛歯型に形成し、駆動力の強化と接触感度を高めたことを特徴とする請求項4または5に記載のサンプルピックアップ機構。
- 針状体と電極を含む構造を半導体シリコンプロセス技術によって作製したものであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の機構に設置された静電アクチュエータ。
- 2本の針状体を中央に位置を揃え、該2本の針状体を挟むように両側に平板状の静電アクチュエータを配置し、該静電アクチュエータと前記2本の針状体とは局部的に結合部材で連結された構造である請求項4乃至6のいずれかに記載のサンプルピックアップ機構。
- 電気的特性を検出するための針状体プローブと静電アクチュエータとは絶縁層を介在させて連結したものである請求項8に記載のサンプルピックアップ機構。
- サンプルを把持する2本の針状体を近接・離反駆動させる静電アクチュエータと、該静電アクチュエータの電極間の静電容量の変化をモニターする手段とを備えた観察、分析または加工用装置を用いて、顕微鏡で観察しながら静電アクチュエータごと針状体をサンプルにアプローチするステップと、前記モニターに表れる前記静電アクチュエータの静電容量の変化から前記針状体がサンプルに接触したことを検知するステップと、接触を感知したら前記静電アクチュエータを駆動させサンプルを把持するステップと、把持した後該サンプルをピックアップするステップとを踏むサンプルピックアップ方法。
- 静電アクチュエータの電極間の静電容量変化をモニターする手段を備えると共に、電気的特性を検出するための針状体プローブと静電アクチュエータとを絶縁層を介在させて連結したサンプルピックアップ機構を用い、前記モニターに表れる前記静電アクチュエータの静電容量の変化から前記プローブがサンプルに接触したことを検知するステップと、接触を感知したらその部分の電気的特性を前記プローブを介して電気的に接続された検出部で検出するステップとからなるサンプル表面の電気的特性分析方法。
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