微細試料ハンドリング装置
【課題】ミクロンサイズの試料を確実に、素早く、熟練を要さず簡単にハンドリングでき、製造も容易な微細試料ハンドリング装置を提供する。
【解決手段】基部１１から所定の距離をおいて略平行に延びる一対のアーム１２ａ，１２ｂ、及び一対のアームのそれぞれから互いに接近する方向に延びる一対のアーム先端部１３ａ，１３ｂを有する本体部材、形状記憶合金ワイヤを敷設する溝と固定する導電性膜を半導体プロセスによって作製し、形状記憶合金線に通電することにより収縮させて、アーム先端部１３ａ，１３ｂを閉じる。
【解決手段】基部１１から所定の距離をおいて略平行に延びる一対のアーム１２ａ，１２ｂ、及び一対のアームのそれぞれから互いに接近する方向に延びる一対のアーム先端部１３ａ，１３ｂを有する本体部材、形状記憶合金ワイヤを敷設する溝と固定する導電性膜を半導体プロセスによって作製し、形状記憶合金線に通電することにより収縮させて、アーム先端部１３ａ，１３ｂを閉じる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子顕微鏡用の微細な試料を掴んで搬送するために用いられる微細試料ハンドリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の欠陥検査において、半導体ウエハ等から集束イオンビーム（ＦＩＢ）によって欠陥部分を切り出し、切り出したミクロンサイズの微細な試料を試料台に搬送・固定して、透過型電子顕微鏡で観察する手法が行われている。このミクロンサイズの試料の搬送に当たっては、従来、針状のプローブが用いられていた。すなわち、最初、プローブの先端を微細試料に接触させた状態でデポジションガスを用いてプローブの先端に微細試料を接着させ、プローブを移動して微細試料を所望位置に搬送した後、ＦＩＢビームでプローブの先端を切断し、プローブから微細試料を分離するという方法である。
【０００３】
微小試料の取り扱いに関し、特開２００６−１２０３９１号公報には、対向配置された２本の針状体を静電アクチュエータによって離反駆動させる、半導体シリコン技術により作製した常閉型微小サンプルホルダが記載されている。また、特開２００４−２８３９４６号公報には、通電による発熱で縮む形状記憶合金製ワイヤによって離反駆動をさせるマイクログリッパが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１２０３９１号公報
【特許文献２】特開２００４−２８３９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の微細試料にプローブを接着させて搬送する方法では、デポジション用の設備が必要であり、また、使用前にプローブの先端を尖らせる作業が必要である。１回の搬送に要する時間も１０分程度必要である。したがって、設備や時間、作業性などの点で問題がある。
【０００６】
特開２００６−１２０３９１号公報に記載の方法は、静電力を利用するものであるため、大きな保持力を得ることができない。静電力を効果的に発生させるためには対向する面同士に電極を形成する必要があるが、半導体シリコンプロセスでは基板の上下ではなく側面に電極を形成する工程は困難を伴い、製造プロセス上の問題がある。更に、静電力ではストロークを大きくできない。また、試料は先開きの状態になった２本の針状体で挟まれることになるため、試料が滑って逃げる可能性が高くなる。
【０００７】
特開２００４−２８３９４６号公報に記載の方法は、形状記憶合金製ワイヤを用いて保持力とストロークを確保しているが、アームに形状記憶合金製ワイヤを固定する方法に配慮されておらず、ミクロンサイズの試料を掴むために１ミリ以下にまで小型化したアームに太さ０．１ｍｍ程度の形状記憶合金製ワイヤを固定することが難しい。また、通電による発熱で縮み、電流遮断による温度下降で伸びる形状記憶合金製ワイヤでアーム先端の開閉を行うが、真空中で使用する場合について考慮されておらず、真空中では電流遮断してから温度が下降しアーム先端が開くまでに時間を要する問題がある。
【０００８】
本発明は、ミクロンサイズの微細試料を確実に、素早く、熟練を要さず簡単にハンドリングでき、真空中でも使用できる製造も容易な微細試料ハンドリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では、ミクロンサイズの微細試料を取り扱う微細試料ハンドリング装置を、試料寸法に合わせて小型化し、シリコンなどを材料として半導体プロセス等によりマイクロ加工で製作する。微細試料ハンドリング装置の試料把持部の開閉駆動力を発生するアクチュエータには形状記憶合金製ワイヤを用い、形状記憶合金製ワイヤへの通電により試料把持部を開閉させる。アームに半導体プロセスにより溝を加工し、形状記憶合金製ワイヤを敷設する。敷設した形状記憶合金金製ワイヤは、導電性で放熱効果がある金属膜を蒸着することによりアームに固定する。また、試料把持部が対象物に接触したことや対象物を掴んだことを自動的に認識する機能や、マイクロサイズの微細試料において発生しやすい吸着を防止するための機能を持たせることもできる。
【００１０】
本発明の一態様の微細試料ハンドリング装置は、基部、相互に所定の距離をおいて基部から延びる一対のアーム、及び一対のアームのそれぞれから互いに接近する方向に延びる一対のアーム先端部を有し半導体プロセスによって作製された一体構造の本体部材と、一対のアームに渡して両端を固定された形状記憶合金部材と、形状記憶合金線に通電する手段とを有する。アーム先端部はアームから斜め前方に延びているのが好ましい。
【００１１】
この微細試料ハンドリング装置に、試料把持部を構成するアーム先端部が対象物に接触したことを検知する機能を持たせることができる。この機能は、アームをその共振周波数で振動させる手段と、アームの振動状態の変化を検知する手段とから構成することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、微細な試料を掴む・放すといった動作を確実性を持って行うことができる。また、真空中でもアーム先端の開閉が短時間にできる。これら操作性が向上する。さらに、形状記憶合金製ワイヤを容易に固定することができ、製造が容易になる。さらに、デポジション加工用の設備が不要になり、省スペース且つ低コストになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
図１は、本発明による微細試料ハンドリング装置の一例を示す模式図である。図１（ａ）は正面図であり、図１（ｂ）は側面図である。この微細試料ハンドリング装置は、基部１１から所定の間隔をあけて同じ方向に、典型的には平行に延びる一対のアーム１２ａ，１２ｂを有する。一対のアーム先端部１３ａ，１３ｂは斜め前方に延びて互いに接近し、一定の距離ｄを空けて対向している。対向配置されたアーム先端部１３ａ，１３ｂは試料把持部を構成する。アーム１２ａ，１２ｂに状記憶合金製ワイヤ１５を渡して導電性材である金属膜１４で固定している。形状記憶合金製ワイヤ１５の端末は、基部１１の端面から突出している。これら基部１１、アーム１２ａ，１２ｂ、形状記憶合金製ワイヤ１５などから構成される部分をアーム部と呼び、このアーム部をホルダ１６に挿入する。ホルダ１６は、コネクタ１７を備え、基部１１の端面から突出している形状記憶合金製ワイヤ１５の端末と接触ピン１８が電気的に接続される。コネクタ１７は導線を介して電源２０とスイッチ２１に接続されている。アーム先端部１３ａ，１３ｂは先鋭化しており、試料を掴むことにより磨耗するが、本構造であればアーム部を容易に交換することができる。ここでは、半導体プロセスにより導電性材の金属膜１４を蒸着して固定しているが、固定金具と導電性接着剤による固定なども考えられる。また、アーム部全体を導電性材で覆うのではなく、アーム部の両端の形状記憶合金製ワイヤ１５に導電性材を接触させて、その間は導線で接続することも考えられる。
【００１５】
図２は、本発明による微細試料ハンドリング装置の一例を示す模式図である。図２（ａ）は正面図であり、図２（ｂ）は側面図である。図１の例との違いは、アーム１２ａ，１２ｂ上には半導体プロセスによって加工された溝に形状記憶合金製ワイヤ１５が敷設され、その上に半導体プロセスによって金属膜１４を蒸着して固定している。ここでは半導体プロセスによって溝を加工しているが、機械加工であってもよい。また、溝ではなく土手などの突起を形成することで形状記憶合金製ワイヤ１５を施設する位置を限定してもよい。
【００１６】
図３は、アーム部をホルダ１６に挿入し、スイッチ２１を閉じて、形状記憶合金製ワイヤ１５に通電した状態を示す模式図である。金属膜１４の抵抗値は、形状記憶合金製ワイヤ１５よりも小さいので、金属膜１４を蒸着している部分は、金属膜１４に電流が流れ形状記憶合金製ワイヤ１５には、ほとんど電流が流れない。そのため自己発熱がなく形状の変化はない。一方、蒸着膜１４を蒸着していない部分の形状記憶合金製ワイヤ１５には、電流が流れて自己発熱し、記憶している縮む方向に形状が変化する。それによってアーム先端部１３ａと１３ｂが近づき微細な試料を掴むことができる。
【００１７】
スイッチ２１を開いて形状記憶合金製ワイヤ１５への通電を遮断すると温度が下降し、伸びる方向に形状が変化する。大気中では、形状記憶合金製ワイヤ１５に接触している空気に熱が伝わり温度がすぐに下降するが、真空中では熱が伝わりにくく温度の下降に時間を要する。しかし、金属膜１４を蒸着していることで、形状記憶合金製ワイヤ１５の熱は熱伝導で金属膜１４に移り、そこからの熱放射により温度の下降を早める。これによって、電流を遮断してから形状記憶合金製ワイヤ１５が伸びて、微細な試料を放すまでの時間を短縮することができる。
【００１８】
基部１１、アーム１２ａ，１２ｂ及びアーム先端部１３ａ，１３ｂからなる微細試料ハンドリング装置のアーム部はシリコン製であり、図４に示す半導体プロセスのフローによって製造した。
【００１９】
まず、図５に示すようにシリコンウエハ３１上にフォトリソグラフィ工程とエッチング工程によってワイヤ溝１９を形成し（Ｓ１１）、図６に示すようにワイヤ溝１９に形状記憶合金製ワイヤ１５を敷設した（Ｓ１２）。ワイヤ溝１９があることによって、０．１ｍｍ程度の細い形状記憶合金製ワイヤ１５であっても正確な位置に施設することができる。次に、フォトリソグラフィ工程とＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）やスパッタ工程によってアームに金属膜１４を蒸着して形状記憶合金製ワイヤ１５を固定した（Ｓ１３）。次に、図７に示すようにウエハを反転して裏面にフォトリソグラフィ工程とエッチング工程によって、外形３２とアーム先端を先鋭加工し（Ｓ１４）、最後に接続部分を割断してアーム部をウエハ３１から分離した（Ｓ１５）。
【００２０】
一例として、アーム先端部１３ａ，１３ｂの間隔ｄを１００μｍ、アーム１２ａ，１２ｂの厚さ及び幅を２００μｍ、金属膜１４を蒸着していない部分の形状記憶合金製ワイヤ１５の長さを１ｍｍ、基部１１から金属膜１４を蒸着していない部分の形状記憶合金製ワイヤ１５までの距離を２ｍｍ、基部１１から突出した部分の形状記憶合金製ワイヤ１５の長さを１ｍｍとした。形状記憶合金製ワイヤ１５としては、直径０．１ｍｍのバイオメタル・ファイバー（登録商標）を用いた。なお、これらの寸法は単なる例示であり、これより寸法の小さな微細試料ハンドリング装置を作製することは極めて容易である。
【００２１】
電源２０として１０Ｖの直流電源を用い、スイッチ２１を閉じて形状記憶合金に通電したとき、形状記憶合金製ワイヤ１５は、電流を流すことにより自己発熱し、金属膜１４を蒸着していない部分の形状記憶合金製ワイヤ１５の長さの約５％だけ収縮する。それによって微細試料ハンドリング装置のアーム先端部１３ａ，１３ｂの間隔ｄは通電前の１００μｍから０μｍに狭まった。すなわち、試料把持部を構成するアーム先端部１３ａ，１３ｂのストロークとして１００μｍが得られ、このとき発生する力は８０ｇｆであった。このため、ＦＩＢによってシリコンウエハから切り出した、一辺の寸法が１０μｍから１００μｍ程度の断面形状が四角形の微細試料を、試料把持部を構成するアーム先端部１３ａ，１３ｂの間に挟んで確実に保持することができた。
【００２２】
このように、本発明では試料把持部の開閉方法として、形状記憶合金に通電して行う方法を用いた。アームへの形状記憶合金製ワイヤの取り付け加工は容易であり、試料把持部の開閉も通電によって行うため特別な操作を必要としない。また、開閉に要する時間も非常に短く、保持力も大きいので搬送中に試料を落下させる危険性が少ない。
【００２３】
試料の大きさ等によって試料把持部に必要なストロークが決まれば、それに合わせてアーム１２ａ，１２ｂの太さや形状記憶合金製ワイヤ１５の固定位置を設計すればよい。例えば大きなストロークが必要な場合には、形状記憶合金製ワイヤ１５は、アーム先端部１３ａ，１３ｂに近い位置に固定するよりも基部１１に近い位置に固定する方が有利である。
【００２４】
図８は、本発明による微細試料ハンドリング装置の他の実施例を示す模式図である。図８（ａ）は正面図であり、図８（ｂ）は側面図である。本実施例では、放熱器３４を用いて電流を遮断した際の温度の下降を早める。
【００２５】
図９は、本発明による微細試料ハンドリング装置の他の実施例を示す平面模式図である。本実施例では、試料把持部を開閉するためのアクチュエータである形状記憶合金製ワイヤを２個用いた。図９（ａ）は通電していない状態で、第１の形状記憶合金製ワイヤ４５ｂは、アーム表面のアーム先端部４３ａ，４３ｂに近い位置に固定し、第２の形状記憶合金製ワイヤ４５ａは、アーム裏面の基部１１に近い位置に固定した。形状記憶合金としてはバイオメタル・ファイバー（登録商標）を採用した。なお、形状記憶合金製ワイヤ４５ａ，４５ｂは、アーム４２ａ，４２ｂに加工された溝に施設し、金属膜４４の蒸着により固定している。図９（ｂ）に示すように基部１１に近い位置の形状記憶合金製ワイヤ４５ａに通電し収縮させると、てこの原理により、アーム先端部４３ａ，４３ｂに近い位置の形状記憶合金製ワイヤ４５ｂを収縮させた場合よりも、アーム先端部４３ａ，４３ｂのストロークを大きくすることができる。
【００２６】
本実施例によると、試料把持部の対向するアーム先端部４３ａ，４３ｂの間隔を比較的広く設定しておき、寸法の大きな試料を保持するときは小さなストロークでよいため第１の形状記憶合金製ワイヤ４５ｂに通電し、寸法の小さな試料を保持するときは第２の形状記憶合金製ワイヤ４５ａに通電して大きなストロークを発生させるというような使い方が可能になる。なお、バイオメタル・ファイバー（登録商標）は通電していない状態のときは柔軟で自由に曲げることができるため、通電していない方の形状記憶合金製ワイヤによってアームの動きが妨害されることはない。
【００２７】
図１０は、本発明による微細試料ハンドリング装置の別の実施例を示す平面模式図である。これまで説明した実施例では、アクチュエータを駆動しないときには試料把持部が開いていて、アクチュエータを駆動すると試料把持部が閉じる方式であった。本実施例は、図１０（ａ）に示すようにそれとは逆に、アクチュエータを駆動しない状態では試料把持部が閉じており、図１０（ｂ）に示すようにアクチュエータを駆動すると試料把持部が開く。
【００２８】
本実施例の微細試料ハンドリング装置は、基部５１から所定の間隔をあけて同じ方向に、典型的には平行に一対のアーム５２ａ，５２ｂが延び、一対のアームの先端部５３ａ，５３ｂはそれぞれアーム５２ａ，５２ｂから斜め前方に延びて互いに接近し、一定の距離を空けて対向して試料把持部を構成している。アーム先端部５３ａ，５３ｂは、ほぼ閉じた形状に作製されている。基部５１から支持梁５６ａ，５６ｂがアーム５２ａ，５２ｂの側面に対向するように突出しており、アーム５２ａ，５２ｂとその突出部の間に形状記憶合金製ワイヤ５５が金属膜５４によって固定されている。この場合も支持梁５６ａ，５６ｂとアーム５２ａ，５２ｂには、形状記憶合金製ワイヤ５５を施設する溝が加工されている。形状記憶合金製ワイヤ５５が通電によって発熱して収縮し、アームの先端部５３ａ，５３ｂが開く。従って、微細試料を掴もうとするとき、あるいは掴んだ微細試料を離そうとするときだけ、形状記憶合金製ワイヤ５５に通電してアーム先端部５３ａ，５３ｂを開けばよい。試料把持部への微細試料の保持は、微細試料を間に挟んで変形したアームの復元力によって行われる。また、図１０（ｃ）に示すように形状記憶合金製ワイヤは一方のアームと支持梁の間にだけ設置してもよい。さらに、形状記憶合金製ワイヤの固定場所として、必ずしも支持梁を形成する必要はない。
【００２９】
図１１は、試料把持部を構成するアーム先端部の形状の例を示した説明図である。図１１（ａ）に示した試料把持部のアーム先端部６１，６２は、先細になりながら斜めに前方に延びている。アーム先端部６１，６２の試料に接する面は互いに平行になっている。図１１（ｂ）に示した試料把持部のアーム先端部６３，６４は、試料に接する面が図１１（ａ）の場合より大きくなっており、より大きな試料を保持するのに適する。図１１（ｃ）に示した試料把持部のアーム先端部６５，６６は、それぞれのアームから垂直に延びている。
【００３０】
このようにアームから相互に接近する方向に延びるアーム先端部によって試料把持部を構成することにより、アーム先端部の試料接触面で試料を確実に保持することができる。半導体ウエハの一部をＦＩＢで加工してできた微細な試料を半導体ウエハから掴み出し、透過電子顕微鏡の試料台まで搬送して試料台に固定する用途に対しては、先端のサイズが小さい図１１（ｂ）あるいは図１１（ｃ）に示したような形状を有する試料把持部が有効である。
【００３１】
形状記憶合金製ワイヤを収縮させてアーム先端部で試料を挟むと、アームあるいはアーム先端部が撓んで変形するが、特に図１１（ａ）や図１１（ｂ）のようにアーム先端部がアームから斜めに延びている形状の場合には、その変形に伴う弾力も試料の確実な保持に寄与する。図１１（ｄ）は、比較例として試料把持部を平行な２本のアームによって構成した場合を示している。平行な２本のアーム６７，６８の先端部で微細試料６９を挟み、力を加えると、図示するようにアーム６７，６８の先端が撓んで先が開いた状態になり、微細試料６９を矢印方向に押し出す力が生じる。その結果、試料が試料把持部から逃げてしまい、試料を安定かつ確実に保持することができない。
【００３２】
図１２は、試料把持部の試料接触面の形状例を示す図である。図１２（ａ）は、アーム先端部７１，７２の試料接触面に筋状の溝を多数設けた例を示している。試料接触面をこのようなギザギザの面にすることにより微細試料が滑りにくくなり、保持しやすくなる。図１２（ｂ）は、アーム先端部７３，７４の試料接触面に断面が三角形の溝をそれぞれ１本設けた例を示している。この場合には、例えば直方体の形状をした微細試料を保持するとき、試料の角部がこの溝に入るようにして保持することにより保持の安定性が増す。図１２（ｃ）は、アーム先端部７５，７６の試料接触面に、保持すべき試料の寸法に合わせた溝を設けた例を示している。図には、小さな寸法の試料用の溝７７と大きな寸法の試料用の溝７８の２種類の溝を設けた例を示した。図１２（ｄ）は、アーム先端部の一方の形状が受け型、他方が押し型のように非対称になった例を示す。
【００３３】
アーム先端部に試料が吸着するのを防止するために、アームの少なくとも先端部に吸着防止材を被覆してもよい。吸着防止材として、例えば、フッ素や二硫化モリブデンなどをスパッタリングあるいは塗布などの方法によってアーム先端部分に被覆すると、試料把持部への微細試料の吸着を防ぐことができる。試料の吸着を防止する方法としては、基部やアームの電気抵抗を小さくしておき、接地する方法も有効である。基部やアームの電気抵抗を小さくするには、低抵抗シリコンで形成したり、あるいはシリコンにＢやＰを打ち込み、例えば、抵抗率０．０２［Ω・ｃｍ］以下となるようにすればよい。本実施例によると、アーム先端部が試料に接触したとき、試料の静電気を逃がすことができて、吸着を防止することができる。
【００３４】
また、微細試料ハンドリング装置に試料把持力を計測するための手段を設けてもよい。例えば、微細試料を掴む部分よりもアームの根元側で、形状記憶合金部材に通電したとき、あるいは通電を止めたとき変形が大きい部分にひずみゲージを形成しておく。ひずみゲージの形成は、Ｓｉ製アームの所望領域に、ＰやＢを打ち込んでピエゾ抵抗効果によるひずみゲージを形成することで行うことができる。ホイートストンブリッジ回路等の計測回路により、このひずみゲージの抵抗変化を計測することによって、微細試料ハンドリング装置の把持力を計測できる。把持力をモニタしながら微細試料をハンドリングすることにより、試料にダメージを与えることを回避でき、また、微細試料ハンドリング装置自体が損傷することを予防できる。
【００３５】
図１３は、本発明による微細試料ハンドリング装置の他の実施例を示す平面模式図である。本実施例では、装置が微細試料に接触したことを検出する機能を持たせた。本実施例の微細試料ハンドリング装置は、装置本体に圧電素子８６を取り付け、コントローラ８７により圧電素子８６をアームの共振周波数で駆動し、アームを微小振動させる。同時に、コントローラ８７は、圧電素子から得られる信号からアームの振動状態をモニタする。アームを共振周波数で振動させながら、装置を把持すべき微細試料に近づけていったとき、試料把持部の試料接触面が微細試料と接触するとアームの振動状態が変化する。コントローラ８７はアームの振動状態変化、例えば振動数変化から試料把持部が微細試料に接触したことを検知したら、圧電素子８６への出力を遮断してアームの振動を停止させる。その後、スイッチ８９を閉じて形状記憶合金製ワイヤ８５に通電し、アーム先端部８３ａ，８３ｂを閉じて試料保持動作に移る。
【００３６】
ＦＩＢ装置で作製した微細試料を掴むとき、ＦＩＢ装置の試料画像を見ただけでは、微細試料ハンドリング装置のアーム先端部と把持すべき微細試料との位置関係が明瞭に判断できない場合がある。そのようなときに試料画像だけを頼りに微細試料ハンドリング装置を操作すると、試料をうまく掴めないことがある。本実施例によると、試料把持部の試料接触面が微細試料に接触したことを確認してから把持動作に移ることができるため、微細試料を確実に掴むことができる。また、ＦＩＢ装置で作製した微細な試料は、その一部を半導体ウエハとつながった状態にしておき、微細試料ハンドリング装置で掴んだ後に、半導体ウエハから切り離すため、微小振動しているアームを微細試料と接触させても問題はない。
【００３７】
なお、図１０に示した微細試料ハンドリング装置にも、同様な原理の接触検出機能を持たせることができる。ただし、その場合、形状記憶合金製ワイヤ５５に通電してアーム先端部５３ａ，５３ｂを開いた状態で、圧電素子をアームの共振周波数で駆動し、アームを微小振動させる。そして、装置を把持すべき微細試料に近づけていきながらアームの振動状態をモニタする。アームの振動状態変化から試料把持部が微細試料に接触したことを検知したら、圧電素子への出力を遮断してアームの振動を停止させる。その後、形状記憶合金製ワイヤ５５への通電を止め、アーム先端部５３ａ，５３ｂを閉じて、微細試料を掴む。
【００３８】
本発明の微細試料ハンドリング装置は、電子顕微鏡や集束イオンビーム装置などにおいて必要とされる、微細な試料の搬送手段として用いることができる。また、マイクロマシンなどの製作において、マイクロ部品の取り付けや組み立てなどにも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による微細試料ハンドリング装置の一実施例を示す模式図。
【図２】本発明の他の実施例を示す模式図。
【図３】形状記憶合金に通電したときの状態を示す図。
【図４】アーム部の製造フロー。
【図５】ウエハに溝加工した状態を示す模式図。
【図６】ウエハに金属膜を蒸着した状態を示す模式図。
【図７】ウエハに外形加工した状態を示す模式図。
【図８】本発明の他の実施例を示す模式図。
【図９】本発明の他の実施例を示す模式図。
【図１０】本発明の他の実施例を示す模式図。
【図１１】本発明の他の実施例を示す模式図。
【図１２】本発明の他の実施例を示す模式図。
【図１３】本発明の他の実施例を示す模式図。
【符号の説明】
【００４０】
１１：基部
１２ａ，１２ｂ：アーム
１３ａ，１３ｂ：アーム先端部
１４：金属膜
１５：形状記憶合金製ワイヤ
１６：ホルダ
１７：コネクタ
１８：接触バネ
１９：溝
２０：電源
２１：スイッチ
３１：ウエハ
３２：外形溝
３４：放熱器
４１：基部
４２ａ，４２ｂ：アーム
４３ａ，４３ｂ：アーム先端部
４４：金属膜
４５ａ，４５ｂ：形状記憶合金製ワイヤ
５１：基部
５２ａ，５２ｂ：アーム
５３ａ，５３ｂ：アーム先端部
５４：金属膜
５５：形状記憶合金製ワイヤ
５６ａ，５６ｂ：支持梁
６１，６２，６３，６４，６５，６６，６７，６８：アーム先端部
６９：微細試料
７１，７２：アーム先端部
８２ａ，８２ｂ：アーム
８５：形状記憶合金製ワイヤ
８６：圧電素子
８７：コントローラ
８８：電源
８９：スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子顕微鏡用の微細な試料を掴んで搬送するために用いられる微細試料ハンドリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の欠陥検査において、半導体ウエハ等から集束イオンビーム（ＦＩＢ）によって欠陥部分を切り出し、切り出したミクロンサイズの微細な試料を試料台に搬送・固定して、透過型電子顕微鏡で観察する手法が行われている。このミクロンサイズの試料の搬送に当たっては、従来、針状のプローブが用いられていた。すなわち、最初、プローブの先端を微細試料に接触させた状態でデポジションガスを用いてプローブの先端に微細試料を接着させ、プローブを移動して微細試料を所望位置に搬送した後、ＦＩＢビームでプローブの先端を切断し、プローブから微細試料を分離するという方法である。
【０００３】
微小試料の取り扱いに関し、特開２００６−１２０３９１号公報には、対向配置された２本の針状体を静電アクチュエータによって離反駆動させる、半導体シリコン技術により作製した常閉型微小サンプルホルダが記載されている。また、特開２００４−２８３９４６号公報には、通電による発熱で縮む形状記憶合金製ワイヤによって離反駆動をさせるマイクログリッパが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１２０３９１号公報
【特許文献２】特開２００４−２８３９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の微細試料にプローブを接着させて搬送する方法では、デポジション用の設備が必要であり、また、使用前にプローブの先端を尖らせる作業が必要である。１回の搬送に要する時間も１０分程度必要である。したがって、設備や時間、作業性などの点で問題がある。
【０００６】
特開２００６−１２０３９１号公報に記載の方法は、静電力を利用するものであるため、大きな保持力を得ることができない。静電力を効果的に発生させるためには対向する面同士に電極を形成する必要があるが、半導体シリコンプロセスでは基板の上下ではなく側面に電極を形成する工程は困難を伴い、製造プロセス上の問題がある。更に、静電力ではストロークを大きくできない。また、試料は先開きの状態になった２本の針状体で挟まれることになるため、試料が滑って逃げる可能性が高くなる。
【０００７】
特開２００４−２８３９４６号公報に記載の方法は、形状記憶合金製ワイヤを用いて保持力とストロークを確保しているが、アームに形状記憶合金製ワイヤを固定する方法に配慮されておらず、ミクロンサイズの試料を掴むために１ミリ以下にまで小型化したアームに太さ０．１ｍｍ程度の形状記憶合金製ワイヤを固定することが難しい。また、通電による発熱で縮み、電流遮断による温度下降で伸びる形状記憶合金製ワイヤでアーム先端の開閉を行うが、真空中で使用する場合について考慮されておらず、真空中では電流遮断してから温度が下降しアーム先端が開くまでに時間を要する問題がある。
【０００８】
本発明は、ミクロンサイズの微細試料を確実に、素早く、熟練を要さず簡単にハンドリングでき、真空中でも使用できる製造も容易な微細試料ハンドリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では、ミクロンサイズの微細試料を取り扱う微細試料ハンドリング装置を、試料寸法に合わせて小型化し、シリコンなどを材料として半導体プロセス等によりマイクロ加工で製作する。微細試料ハンドリング装置の試料把持部の開閉駆動力を発生するアクチュエータには形状記憶合金製ワイヤを用い、形状記憶合金製ワイヤへの通電により試料把持部を開閉させる。アームに半導体プロセスにより溝を加工し、形状記憶合金製ワイヤを敷設する。敷設した形状記憶合金金製ワイヤは、導電性で放熱効果がある金属膜を蒸着することによりアームに固定する。また、試料把持部が対象物に接触したことや対象物を掴んだことを自動的に認識する機能や、マイクロサイズの微細試料において発生しやすい吸着を防止するための機能を持たせることもできる。
【００１０】
本発明の一態様の微細試料ハンドリング装置は、基部、相互に所定の距離をおいて基部から延びる一対のアーム、及び一対のアームのそれぞれから互いに接近する方向に延びる一対のアーム先端部を有し半導体プロセスによって作製された一体構造の本体部材と、一対のアームに渡して両端を固定された形状記憶合金部材と、形状記憶合金線に通電する手段とを有する。アーム先端部はアームから斜め前方に延びているのが好ましい。
【００１１】
この微細試料ハンドリング装置に、試料把持部を構成するアーム先端部が対象物に接触したことを検知する機能を持たせることができる。この機能は、アームをその共振周波数で振動させる手段と、アームの振動状態の変化を検知する手段とから構成することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、微細な試料を掴む・放すといった動作を確実性を持って行うことができる。また、真空中でもアーム先端の開閉が短時間にできる。これら操作性が向上する。さらに、形状記憶合金製ワイヤを容易に固定することができ、製造が容易になる。さらに、デポジション加工用の設備が不要になり、省スペース且つ低コストになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
図１は、本発明による微細試料ハンドリング装置の一例を示す模式図である。図１（ａ）は正面図であり、図１（ｂ）は側面図である。この微細試料ハンドリング装置は、基部１１から所定の間隔をあけて同じ方向に、典型的には平行に延びる一対のアーム１２ａ，１２ｂを有する。一対のアーム先端部１３ａ，１３ｂは斜め前方に延びて互いに接近し、一定の距離ｄを空けて対向している。対向配置されたアーム先端部１３ａ，１３ｂは試料把持部を構成する。アーム１２ａ，１２ｂに状記憶合金製ワイヤ１５を渡して導電性材である金属膜１４で固定している。形状記憶合金製ワイヤ１５の端末は、基部１１の端面から突出している。これら基部１１、アーム１２ａ，１２ｂ、形状記憶合金製ワイヤ１５などから構成される部分をアーム部と呼び、このアーム部をホルダ１６に挿入する。ホルダ１６は、コネクタ１７を備え、基部１１の端面から突出している形状記憶合金製ワイヤ１５の端末と接触ピン１８が電気的に接続される。コネクタ１７は導線を介して電源２０とスイッチ２１に接続されている。アーム先端部１３ａ，１３ｂは先鋭化しており、試料を掴むことにより磨耗するが、本構造であればアーム部を容易に交換することができる。ここでは、半導体プロセスにより導電性材の金属膜１４を蒸着して固定しているが、固定金具と導電性接着剤による固定なども考えられる。また、アーム部全体を導電性材で覆うのではなく、アーム部の両端の形状記憶合金製ワイヤ１５に導電性材を接触させて、その間は導線で接続することも考えられる。
【００１５】
図２は、本発明による微細試料ハンドリング装置の一例を示す模式図である。図２（ａ）は正面図であり、図２（ｂ）は側面図である。図１の例との違いは、アーム１２ａ，１２ｂ上には半導体プロセスによって加工された溝に形状記憶合金製ワイヤ１５が敷設され、その上に半導体プロセスによって金属膜１４を蒸着して固定している。ここでは半導体プロセスによって溝を加工しているが、機械加工であってもよい。また、溝ではなく土手などの突起を形成することで形状記憶合金製ワイヤ１５を施設する位置を限定してもよい。
【００１６】
図３は、アーム部をホルダ１６に挿入し、スイッチ２１を閉じて、形状記憶合金製ワイヤ１５に通電した状態を示す模式図である。金属膜１４の抵抗値は、形状記憶合金製ワイヤ１５よりも小さいので、金属膜１４を蒸着している部分は、金属膜１４に電流が流れ形状記憶合金製ワイヤ１５には、ほとんど電流が流れない。そのため自己発熱がなく形状の変化はない。一方、蒸着膜１４を蒸着していない部分の形状記憶合金製ワイヤ１５には、電流が流れて自己発熱し、記憶している縮む方向に形状が変化する。それによってアーム先端部１３ａと１３ｂが近づき微細な試料を掴むことができる。
【００１７】
スイッチ２１を開いて形状記憶合金製ワイヤ１５への通電を遮断すると温度が下降し、伸びる方向に形状が変化する。大気中では、形状記憶合金製ワイヤ１５に接触している空気に熱が伝わり温度がすぐに下降するが、真空中では熱が伝わりにくく温度の下降に時間を要する。しかし、金属膜１４を蒸着していることで、形状記憶合金製ワイヤ１５の熱は熱伝導で金属膜１４に移り、そこからの熱放射により温度の下降を早める。これによって、電流を遮断してから形状記憶合金製ワイヤ１５が伸びて、微細な試料を放すまでの時間を短縮することができる。
【００１８】
基部１１、アーム１２ａ，１２ｂ及びアーム先端部１３ａ，１３ｂからなる微細試料ハンドリング装置のアーム部はシリコン製であり、図４に示す半導体プロセスのフローによって製造した。
【００１９】
まず、図５に示すようにシリコンウエハ３１上にフォトリソグラフィ工程とエッチング工程によってワイヤ溝１９を形成し（Ｓ１１）、図６に示すようにワイヤ溝１９に形状記憶合金製ワイヤ１５を敷設した（Ｓ１２）。ワイヤ溝１９があることによって、０．１ｍｍ程度の細い形状記憶合金製ワイヤ１５であっても正確な位置に施設することができる。次に、フォトリソグラフィ工程とＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）やスパッタ工程によってアームに金属膜１４を蒸着して形状記憶合金製ワイヤ１５を固定した（Ｓ１３）。次に、図７に示すようにウエハを反転して裏面にフォトリソグラフィ工程とエッチング工程によって、外形３２とアーム先端を先鋭加工し（Ｓ１４）、最後に接続部分を割断してアーム部をウエハ３１から分離した（Ｓ１５）。
【００２０】
一例として、アーム先端部１３ａ，１３ｂの間隔ｄを１００μｍ、アーム１２ａ，１２ｂの厚さ及び幅を２００μｍ、金属膜１４を蒸着していない部分の形状記憶合金製ワイヤ１５の長さを１ｍｍ、基部１１から金属膜１４を蒸着していない部分の形状記憶合金製ワイヤ１５までの距離を２ｍｍ、基部１１から突出した部分の形状記憶合金製ワイヤ１５の長さを１ｍｍとした。形状記憶合金製ワイヤ１５としては、直径０．１ｍｍのバイオメタル・ファイバー（登録商標）を用いた。なお、これらの寸法は単なる例示であり、これより寸法の小さな微細試料ハンドリング装置を作製することは極めて容易である。
【００２１】
電源２０として１０Ｖの直流電源を用い、スイッチ２１を閉じて形状記憶合金に通電したとき、形状記憶合金製ワイヤ１５は、電流を流すことにより自己発熱し、金属膜１４を蒸着していない部分の形状記憶合金製ワイヤ１５の長さの約５％だけ収縮する。それによって微細試料ハンドリング装置のアーム先端部１３ａ，１３ｂの間隔ｄは通電前の１００μｍから０μｍに狭まった。すなわち、試料把持部を構成するアーム先端部１３ａ，１３ｂのストロークとして１００μｍが得られ、このとき発生する力は８０ｇｆであった。このため、ＦＩＢによってシリコンウエハから切り出した、一辺の寸法が１０μｍから１００μｍ程度の断面形状が四角形の微細試料を、試料把持部を構成するアーム先端部１３ａ，１３ｂの間に挟んで確実に保持することができた。
【００２２】
このように、本発明では試料把持部の開閉方法として、形状記憶合金に通電して行う方法を用いた。アームへの形状記憶合金製ワイヤの取り付け加工は容易であり、試料把持部の開閉も通電によって行うため特別な操作を必要としない。また、開閉に要する時間も非常に短く、保持力も大きいので搬送中に試料を落下させる危険性が少ない。
【００２３】
試料の大きさ等によって試料把持部に必要なストロークが決まれば、それに合わせてアーム１２ａ，１２ｂの太さや形状記憶合金製ワイヤ１５の固定位置を設計すればよい。例えば大きなストロークが必要な場合には、形状記憶合金製ワイヤ１５は、アーム先端部１３ａ，１３ｂに近い位置に固定するよりも基部１１に近い位置に固定する方が有利である。
【００２４】
図８は、本発明による微細試料ハンドリング装置の他の実施例を示す模式図である。図８（ａ）は正面図であり、図８（ｂ）は側面図である。本実施例では、放熱器３４を用いて電流を遮断した際の温度の下降を早める。
【００２５】
図９は、本発明による微細試料ハンドリング装置の他の実施例を示す平面模式図である。本実施例では、試料把持部を開閉するためのアクチュエータである形状記憶合金製ワイヤを２個用いた。図９（ａ）は通電していない状態で、第１の形状記憶合金製ワイヤ４５ｂは、アーム表面のアーム先端部４３ａ，４３ｂに近い位置に固定し、第２の形状記憶合金製ワイヤ４５ａは、アーム裏面の基部１１に近い位置に固定した。形状記憶合金としてはバイオメタル・ファイバー（登録商標）を採用した。なお、形状記憶合金製ワイヤ４５ａ，４５ｂは、アーム４２ａ，４２ｂに加工された溝に施設し、金属膜４４の蒸着により固定している。図９（ｂ）に示すように基部１１に近い位置の形状記憶合金製ワイヤ４５ａに通電し収縮させると、てこの原理により、アーム先端部４３ａ，４３ｂに近い位置の形状記憶合金製ワイヤ４５ｂを収縮させた場合よりも、アーム先端部４３ａ，４３ｂのストロークを大きくすることができる。
【００２６】
本実施例によると、試料把持部の対向するアーム先端部４３ａ，４３ｂの間隔を比較的広く設定しておき、寸法の大きな試料を保持するときは小さなストロークでよいため第１の形状記憶合金製ワイヤ４５ｂに通電し、寸法の小さな試料を保持するときは第２の形状記憶合金製ワイヤ４５ａに通電して大きなストロークを発生させるというような使い方が可能になる。なお、バイオメタル・ファイバー（登録商標）は通電していない状態のときは柔軟で自由に曲げることができるため、通電していない方の形状記憶合金製ワイヤによってアームの動きが妨害されることはない。
【００２７】
図１０は、本発明による微細試料ハンドリング装置の別の実施例を示す平面模式図である。これまで説明した実施例では、アクチュエータを駆動しないときには試料把持部が開いていて、アクチュエータを駆動すると試料把持部が閉じる方式であった。本実施例は、図１０（ａ）に示すようにそれとは逆に、アクチュエータを駆動しない状態では試料把持部が閉じており、図１０（ｂ）に示すようにアクチュエータを駆動すると試料把持部が開く。
【００２８】
本実施例の微細試料ハンドリング装置は、基部５１から所定の間隔をあけて同じ方向に、典型的には平行に一対のアーム５２ａ，５２ｂが延び、一対のアームの先端部５３ａ，５３ｂはそれぞれアーム５２ａ，５２ｂから斜め前方に延びて互いに接近し、一定の距離を空けて対向して試料把持部を構成している。アーム先端部５３ａ，５３ｂは、ほぼ閉じた形状に作製されている。基部５１から支持梁５６ａ，５６ｂがアーム５２ａ，５２ｂの側面に対向するように突出しており、アーム５２ａ，５２ｂとその突出部の間に形状記憶合金製ワイヤ５５が金属膜５４によって固定されている。この場合も支持梁５６ａ，５６ｂとアーム５２ａ，５２ｂには、形状記憶合金製ワイヤ５５を施設する溝が加工されている。形状記憶合金製ワイヤ５５が通電によって発熱して収縮し、アームの先端部５３ａ，５３ｂが開く。従って、微細試料を掴もうとするとき、あるいは掴んだ微細試料を離そうとするときだけ、形状記憶合金製ワイヤ５５に通電してアーム先端部５３ａ，５３ｂを開けばよい。試料把持部への微細試料の保持は、微細試料を間に挟んで変形したアームの復元力によって行われる。また、図１０（ｃ）に示すように形状記憶合金製ワイヤは一方のアームと支持梁の間にだけ設置してもよい。さらに、形状記憶合金製ワイヤの固定場所として、必ずしも支持梁を形成する必要はない。
【００２９】
図１１は、試料把持部を構成するアーム先端部の形状の例を示した説明図である。図１１（ａ）に示した試料把持部のアーム先端部６１，６２は、先細になりながら斜めに前方に延びている。アーム先端部６１，６２の試料に接する面は互いに平行になっている。図１１（ｂ）に示した試料把持部のアーム先端部６３，６４は、試料に接する面が図１１（ａ）の場合より大きくなっており、より大きな試料を保持するのに適する。図１１（ｃ）に示した試料把持部のアーム先端部６５，６６は、それぞれのアームから垂直に延びている。
【００３０】
このようにアームから相互に接近する方向に延びるアーム先端部によって試料把持部を構成することにより、アーム先端部の試料接触面で試料を確実に保持することができる。半導体ウエハの一部をＦＩＢで加工してできた微細な試料を半導体ウエハから掴み出し、透過電子顕微鏡の試料台まで搬送して試料台に固定する用途に対しては、先端のサイズが小さい図１１（ｂ）あるいは図１１（ｃ）に示したような形状を有する試料把持部が有効である。
【００３１】
形状記憶合金製ワイヤを収縮させてアーム先端部で試料を挟むと、アームあるいはアーム先端部が撓んで変形するが、特に図１１（ａ）や図１１（ｂ）のようにアーム先端部がアームから斜めに延びている形状の場合には、その変形に伴う弾力も試料の確実な保持に寄与する。図１１（ｄ）は、比較例として試料把持部を平行な２本のアームによって構成した場合を示している。平行な２本のアーム６７，６８の先端部で微細試料６９を挟み、力を加えると、図示するようにアーム６７，６８の先端が撓んで先が開いた状態になり、微細試料６９を矢印方向に押し出す力が生じる。その結果、試料が試料把持部から逃げてしまい、試料を安定かつ確実に保持することができない。
【００３２】
図１２は、試料把持部の試料接触面の形状例を示す図である。図１２（ａ）は、アーム先端部７１，７２の試料接触面に筋状の溝を多数設けた例を示している。試料接触面をこのようなギザギザの面にすることにより微細試料が滑りにくくなり、保持しやすくなる。図１２（ｂ）は、アーム先端部７３，７４の試料接触面に断面が三角形の溝をそれぞれ１本設けた例を示している。この場合には、例えば直方体の形状をした微細試料を保持するとき、試料の角部がこの溝に入るようにして保持することにより保持の安定性が増す。図１２（ｃ）は、アーム先端部７５，７６の試料接触面に、保持すべき試料の寸法に合わせた溝を設けた例を示している。図には、小さな寸法の試料用の溝７７と大きな寸法の試料用の溝７８の２種類の溝を設けた例を示した。図１２（ｄ）は、アーム先端部の一方の形状が受け型、他方が押し型のように非対称になった例を示す。
【００３３】
アーム先端部に試料が吸着するのを防止するために、アームの少なくとも先端部に吸着防止材を被覆してもよい。吸着防止材として、例えば、フッ素や二硫化モリブデンなどをスパッタリングあるいは塗布などの方法によってアーム先端部分に被覆すると、試料把持部への微細試料の吸着を防ぐことができる。試料の吸着を防止する方法としては、基部やアームの電気抵抗を小さくしておき、接地する方法も有効である。基部やアームの電気抵抗を小さくするには、低抵抗シリコンで形成したり、あるいはシリコンにＢやＰを打ち込み、例えば、抵抗率０．０２［Ω・ｃｍ］以下となるようにすればよい。本実施例によると、アーム先端部が試料に接触したとき、試料の静電気を逃がすことができて、吸着を防止することができる。
【００３４】
また、微細試料ハンドリング装置に試料把持力を計測するための手段を設けてもよい。例えば、微細試料を掴む部分よりもアームの根元側で、形状記憶合金部材に通電したとき、あるいは通電を止めたとき変形が大きい部分にひずみゲージを形成しておく。ひずみゲージの形成は、Ｓｉ製アームの所望領域に、ＰやＢを打ち込んでピエゾ抵抗効果によるひずみゲージを形成することで行うことができる。ホイートストンブリッジ回路等の計測回路により、このひずみゲージの抵抗変化を計測することによって、微細試料ハンドリング装置の把持力を計測できる。把持力をモニタしながら微細試料をハンドリングすることにより、試料にダメージを与えることを回避でき、また、微細試料ハンドリング装置自体が損傷することを予防できる。
【００３５】
図１３は、本発明による微細試料ハンドリング装置の他の実施例を示す平面模式図である。本実施例では、装置が微細試料に接触したことを検出する機能を持たせた。本実施例の微細試料ハンドリング装置は、装置本体に圧電素子８６を取り付け、コントローラ８７により圧電素子８６をアームの共振周波数で駆動し、アームを微小振動させる。同時に、コントローラ８７は、圧電素子から得られる信号からアームの振動状態をモニタする。アームを共振周波数で振動させながら、装置を把持すべき微細試料に近づけていったとき、試料把持部の試料接触面が微細試料と接触するとアームの振動状態が変化する。コントローラ８７はアームの振動状態変化、例えば振動数変化から試料把持部が微細試料に接触したことを検知したら、圧電素子８６への出力を遮断してアームの振動を停止させる。その後、スイッチ８９を閉じて形状記憶合金製ワイヤ８５に通電し、アーム先端部８３ａ，８３ｂを閉じて試料保持動作に移る。
【００３６】
ＦＩＢ装置で作製した微細試料を掴むとき、ＦＩＢ装置の試料画像を見ただけでは、微細試料ハンドリング装置のアーム先端部と把持すべき微細試料との位置関係が明瞭に判断できない場合がある。そのようなときに試料画像だけを頼りに微細試料ハンドリング装置を操作すると、試料をうまく掴めないことがある。本実施例によると、試料把持部の試料接触面が微細試料に接触したことを確認してから把持動作に移ることができるため、微細試料を確実に掴むことができる。また、ＦＩＢ装置で作製した微細な試料は、その一部を半導体ウエハとつながった状態にしておき、微細試料ハンドリング装置で掴んだ後に、半導体ウエハから切り離すため、微小振動しているアームを微細試料と接触させても問題はない。
【００３７】
なお、図１０に示した微細試料ハンドリング装置にも、同様な原理の接触検出機能を持たせることができる。ただし、その場合、形状記憶合金製ワイヤ５５に通電してアーム先端部５３ａ，５３ｂを開いた状態で、圧電素子をアームの共振周波数で駆動し、アームを微小振動させる。そして、装置を把持すべき微細試料に近づけていきながらアームの振動状態をモニタする。アームの振動状態変化から試料把持部が微細試料に接触したことを検知したら、圧電素子への出力を遮断してアームの振動を停止させる。その後、形状記憶合金製ワイヤ５５への通電を止め、アーム先端部５３ａ，５３ｂを閉じて、微細試料を掴む。
【００３８】
本発明の微細試料ハンドリング装置は、電子顕微鏡や集束イオンビーム装置などにおいて必要とされる、微細な試料の搬送手段として用いることができる。また、マイクロマシンなどの製作において、マイクロ部品の取り付けや組み立てなどにも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による微細試料ハンドリング装置の一実施例を示す模式図。
【図２】本発明の他の実施例を示す模式図。
【図３】形状記憶合金に通電したときの状態を示す図。
【図４】アーム部の製造フロー。
【図５】ウエハに溝加工した状態を示す模式図。
【図６】ウエハに金属膜を蒸着した状態を示す模式図。
【図７】ウエハに外形加工した状態を示す模式図。
【図８】本発明の他の実施例を示す模式図。
【図９】本発明の他の実施例を示す模式図。
【図１０】本発明の他の実施例を示す模式図。
【図１１】本発明の他の実施例を示す模式図。
【図１２】本発明の他の実施例を示す模式図。
【図１３】本発明の他の実施例を示す模式図。
【符号の説明】
【００４０】
１１：基部
１２ａ，１２ｂ：アーム
１３ａ，１３ｂ：アーム先端部
１４：金属膜
１５：形状記憶合金製ワイヤ
１６：ホルダ
１７：コネクタ
１８：接触バネ
１９：溝
２０：電源
２１：スイッチ
３１：ウエハ
３２：外形溝
３４：放熱器
４１：基部
４２ａ，４２ｂ：アーム
４３ａ，４３ｂ：アーム先端部
４４：金属膜
４５ａ，４５ｂ：形状記憶合金製ワイヤ
５１：基部
５２ａ，５２ｂ：アーム
５３ａ，５３ｂ：アーム先端部
５４：金属膜
５５：形状記憶合金製ワイヤ
５６ａ，５６ｂ：支持梁
６１，６２，６３，６４，６５，６６，６７，６８：アーム先端部
６９：微細試料
７１，７２：アーム先端部
８２ａ，８２ｂ：アーム
８５：形状記憶合金製ワイヤ
８６：圧電素子
８７：コントローラ
８８：電源
８９：スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、
前記基部から所定の距離をおいて延びる一対のアームと、
前記一対のアームに渡した形状記憶合金材と、
前記形状記憶合金材に通電する手段とを有し、
前記アームに敷設した形状記憶合金材に導電性材を接触させたことを特徴とする微細試料ハンドリング装置。
【請求項２】
基部と、
前記基部から所定の距離をおいて延びる一対のアームと、
前記一対のアームに渡した形状記憶合金材と、
前記形状記憶合金材に通電する手段とを有し、
前記形状記憶合金材は形状記憶合金ワイヤであり、前記アームに前記形状記憶合金ワイヤを敷設するための溝、または、突起を作製したことを特徴とする微細試料ハンドリング装置。
【請求項３】
請求項１記載の微細試料ハンドリング装置において、前記導電性材は放熱効果があることを特徴とする微細試料ハンドリング装置。
【請求項４】
請求項１記載の微細試料ハンドリング装置において、前記形状記憶合金材に熱接続する放熱片を備えたことを特長とする微細試料ハンドリング装置。
【請求項５】
請求項２記載の微細試料ハンドリング装置において、前記アームに敷設した前記形状記憶合金ワイヤを導電性膜で固定したことを特徴とする微細試料ハンドリング装置。
【請求項６】
請求項１記載の微細試料ハンドリング装置において、前記形状記憶合金材は形状記憶合金ワイヤであり、前記形状記憶合金ワイヤの先端は、前記基部の端面よりも突出していることを特徴とする微細試料ハンドリング装置。
【請求項７】
請求項６記載の微細試料ハンドリング装置において、前記基部の端面よりも突出している形状記憶合金ワイヤと電気的な接続が可能なコネクタを備え、前記基部から前記アームまでの先端部分が脱着可能なことを特長とする微細試料ハンドリング装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項記載の微細試料ハンドリング装置において、前記アームを振動させる手段と、前記アームの振動状態の変化から前記アーム先端部が対象物に接触したことを検知する手段とを有することを特徴とする微細試料ハンドリング装置。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項記載の微細試料ハンドリング装置において、前記一対のアーム先端部には吸着防止材が被覆されていることを特徴とする微細試料ハンドリング装置。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれか１項記載の微細試料ハンドリング装置において、前記本体部材を低抵抗化すると共に、前記本体部材を接地したことを特徴とする微細試料ハンドリング装置。
【請求項１１】
請求項１〜７のいずれか１項記載の微細試料ハンドリング装置において、前記一対のアーム先端部の微細試料に接触する面はハンドリングすべき微細試料に応じた形状を有することを特徴とする微細試料ハンドリング装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項記載の微細試料ハンドリング装置において、前記本体部分のうち前記形状記憶合金部材に通電したとき、あるいは通電を止めたとき変形が大きい部分にひずみゲージを形成したことを特徴とする微細試料ハンドリング装置。
【請求項１】
基部と、
前記基部から所定の距離をおいて延びる一対のアームと、
前記一対のアームに渡した形状記憶合金材と、
前記形状記憶合金材に通電する手段とを有し、
前記アームに敷設した形状記憶合金材に導電性材を接触させたことを特徴とする微細試料ハンドリング装置。
【請求項２】
基部と、
前記基部から所定の距離をおいて延びる一対のアームと、
前記一対のアームに渡した形状記憶合金材と、
前記形状記憶合金材に通電する手段とを有し、
前記形状記憶合金材は形状記憶合金ワイヤであり、前記アームに前記形状記憶合金ワイヤを敷設するための溝、または、突起を作製したことを特徴とする微細試料ハンドリング装置。
【請求項３】
請求項１記載の微細試料ハンドリング装置において、前記導電性材は放熱効果があることを特徴とする微細試料ハンドリング装置。
【請求項４】
請求項１記載の微細試料ハンドリング装置において、前記形状記憶合金材に熱接続する放熱片を備えたことを特長とする微細試料ハンドリング装置。
【請求項５】
請求項２記載の微細試料ハンドリング装置において、前記アームに敷設した前記形状記憶合金ワイヤを導電性膜で固定したことを特徴とする微細試料ハンドリング装置。
【請求項６】
請求項１記載の微細試料ハンドリング装置において、前記形状記憶合金材は形状記憶合金ワイヤであり、前記形状記憶合金ワイヤの先端は、前記基部の端面よりも突出していることを特徴とする微細試料ハンドリング装置。
【請求項７】
請求項６記載の微細試料ハンドリング装置において、前記基部の端面よりも突出している形状記憶合金ワイヤと電気的な接続が可能なコネクタを備え、前記基部から前記アームまでの先端部分が脱着可能なことを特長とする微細試料ハンドリング装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項記載の微細試料ハンドリング装置において、前記アームを振動させる手段と、前記アームの振動状態の変化から前記アーム先端部が対象物に接触したことを検知する手段とを有することを特徴とする微細試料ハンドリング装置。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項記載の微細試料ハンドリング装置において、前記一対のアーム先端部には吸着防止材が被覆されていることを特徴とする微細試料ハンドリング装置。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれか１項記載の微細試料ハンドリング装置において、前記本体部材を低抵抗化すると共に、前記本体部材を接地したことを特徴とする微細試料ハンドリング装置。
【請求項１１】
請求項１〜７のいずれか１項記載の微細試料ハンドリング装置において、前記一対のアーム先端部の微細試料に接触する面はハンドリングすべき微細試料に応じた形状を有することを特徴とする微細試料ハンドリング装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項記載の微細試料ハンドリング装置において、前記本体部分のうち前記形状記憶合金部材に通電したとき、あるいは通電を止めたとき変形が大きい部分にひずみゲージを形成したことを特徴とする微細試料ハンドリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−２１０３３０（Ｐ２００９−２１０３３０Ａ）
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５２１５４（Ｐ２００８−５２１５４）
【出願日】平成２０年３月３日（２００８．３．３）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月３日（２００８．３．３）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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